Ứng dụng viễn thám và hệ thống thông tin địa lý trong đánh giá biến động đất nông lâm nghiệp huyện sóc sơn thành phố hà nội

Ứng dụng viễn thám và hệ thống thông tin địa lý trong đánh giá biến động đất nông lâm nghiệp huyện sóc sơn thành phố hà nội

Bộ giáo dục đào tạo trờng đại học nông nghiệp i hà nội ============***============ Đặng Trọng Hải ứng dụng Viễn thám hệ thống thông tin địa lý đánh giá biến động đất nông - lâm nghiệp huyện sóc sơn - thành phố Hà Nội luận văn thạc sỹ nông nghiệp Chuyên ngành: Quản lý Đất đai Mà sè : 4.01.03 Ng−êi h−íng dÉn khoa häc: TS Tr−¬ng Thị Hòa Bình Hà Nội - 2006 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan rằng, số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực cha đợc sử dụng để bảo vệ học vị Tôi xin cam đoan rằng, giúp đỡ cho việc thực luận văn đ đợc cảm ơn thông tin trích dẫn luận văn đ đợc rõ nguồn gốc Tác giả luận văn Đặng Trọng Hải i Lời cảm ơn Để hoàn thành luận văn này, đà nhận đợc giúp đỡ quý báu nhiều cá nhân tập thể Trớc hết xin bày tỏ lòng biết ơn, lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới TS Trơng Thị Hoà Bình- Viện Địa lý- Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam đà tận tình hớng dẫn toàn thời gian thực đề tài Tôi xin chân thành cám ơn tập thể cán Phòng Công nghệ viễn thám Hệ thông tin địa lý- Viện Địa lý- Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam đà hớng dẫn, tạo điều kiện cho đợc thực đề tài Tôi xin chân thành cảm ơn góp ý chân thành Thầy, Cô giáo Khoa Đất Môi trờng, Khoa Sau Đại học - Trờng Đại học Nông nghiệp I Hà Nội, cho luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn ThS Trần Quốc Vinh - Khoa Đất Môi trờng - Trờng Đại học Nông nghiệp I Hà Nội đà đóng góp nhiều ý kiến quý báu giúp đỡ trình thực đề tài Tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, ngời thân, Thầy, Cô giáo, đồng nghiệp bạn bè đà quan tâm động viên suốt trình nghiên cứu Tôi xin chân thành cảm ơn Uỷ ban nhân dân huyện Sóc Sơn, Phòng thống kê, Phòng Tài nguyên Môi trờng huyện Sóc Sơn đơn vị đà giúp đỡ nhiệt tình thời gian nghiên cứu Một lần xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày 15 tháng năm 2006 Tác giả luận văn Đặng Trọng Hải ii Mục lục Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục chữ viết tắt vi Danh mục bảng vii Danh mục biểu đồ viii Danh mục sơ đồ viii Danh mục ảnh ix Danh mục hình ix Mở đầu 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Mục đích, nhiệm vụ phạm vi nghiên cứu 1.2.1 Mục đích nghiên cứu 1.2.2 Nhiệm vụ nghiên cứu 1.2.3 Phạm vi nghiên cứu 1.3 ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.4 Những đóng góp đề tài Tổng quan vấn đề nghiên cứu 2.1 Tình hình sử dụng kết hợp viễn thám GIS giới Việt Nam 2.1.1 Tình hình sử dụng kết hợp viễn thám GIS giới 2.1.2 Tình hình sử dụng kết hợp viễn thám GIS Việt Nam 2.2 Khái quát chung biến động 10 2.2.1 Khái niệm biến động 10 2.2.2 Nguyên tắc nghiên cứu biến động GIS 10 iii 2.2.3 Nghiên cứu biến động sau phân loại 12 2.2.4 Các phơng pháp đánh giá biến động 13 2.3 Viễn thám hệ thống thông tin địa lý (GIS) 17 2.3.1 Kh¸i qu¸t chung vỊ viƠn th¸m 17 2.3.1.1 Cơ sở vật lý viễn thám 20 2.3.1.2 Hệ thống ghi nhận thông tin viễn thám 22 2.3.1.3 Hệ thống vệ tinh SPOT 23 2.3.1.4 Phản xạ phổ số đối tợng tự nhiên 26 2.3.2 Cơ sở khoa học hệ thống thông tin địa lý (GIS) 30 2.3.2.1 Dữ liệu không gian 31 2.3.2.2 Ngời điều hành 31 2.3.2.3 Phần cứng phần mềm 32 2.3.2.4 Một số chức phần mềm GIS 33 2.3.2.5 Tổ chức liệu không gian GIS 34 2.3.3 Kết hợp viễn thám GIS nghiên cứu biến động 34 2.3.4 Hệ thống định vị toàn cầu (GPS) 35 Nội dung phơng pháp nghiªn cøu 38 3.1 Néi dung nghiªn cøu 38 3.2 Phơng pháp nghiên cứu 38 3.2.1 Phơng pháp thu thập số liệu 38 3.2.2 Phơng pháp xử lý số 39 3.2.2.1 Nắn chỉnh hình học ảnh vệ tinh SPOT 39 3.2.2.2 Giải đoán ảnh vệ tinh SPOT 39 3.2.2.3 Đánh giá độ xác đồ sau phân loại 44 3.2.2.4.Thành lập đồ chuyên đề 45 3.2.3 Quy trình thành lập đồ biến động đất nông - lâm nghiệp iv 45 47 Kết nghiên cứu thảo luận 4.1 Điều kiện tự nhiên kinh tế - xà hội 4.1.1 Điều kiện tự nhiên 47 47 4.1.1.1 Vị trí địa lý 47 4.1.1.2 Đặc điểm khí hậu, thủy văn 47 4.1.1.3 Đặc điểm địa hình, địa mạo 48 4.1.1.4 Nông hóa thổ nhỡng 49 4.1.1.5 Các nguồn tài nguyên huyện Sóc Sơn 50 4.1.1.6 Nhận xét chung điều kiện tự nhiên 51 4.1.2 Điều kiện kinh tế - xà hội 52 4.1.2.1 Dân số lao động 52 4.1.2.2 Tình hình sản xuất ngành 52 4.1.2.3 Đánh giá chung điều kiện kinh tế - xà hội 56 4.2 Thành lập đồ trạng sử dụng đất từ ảnh vệ tinh SPOT 57 thời điểm 4.2.1 Xử lý t liệu ảnh vệ tinh SPOT 57 4.2.2 Thành lập đồ trạng sử dụng đất huyện Sóc Sơn 63 từ ảnh vệ tinh SPOT năm 1995, 1999 2004 4.2.3 Đánh giá kết phân loại đồ 4.3 Thành lập đồ biến đông sử dụng đất huyện Sóc Sơn 64 65 giai đoạn 1995 - 1999 1999 - 2004 4.4 Một số nhận xét phơng pháp Kết luận đề nghị 74 76 5.1 Kết luận 76 5.2 Đề nghị 76 Tài liệu tham khảo 78 Phần phụ lục 81 v Danh mục chữ viÕt t¾t Ký hiƯu TiÕng anh ý nghÜa GIS Geographic Information System Hệ thống thông tin địa lý GPS Global Position System Hệ thống định vị toàn cầu NDVI Normal Differrent Vegetation Index ChØ sè kh¸c biƯt cđa thùc vËt CARES Center for Agriculture Trung tâm Sinh thái nông nghiệp Research and Ecology Studies LU Land Use Sư dơng ®Êt CRES Center for natural Resource and Environment Studies Trung t©m nghiên cứu tài nguyên thiên nhiên môi trờng, Đại học Khoa học Tự nhiên, Hà Nội RS Remote Sensing ViƠn th¸m HRV Hight Resolution Visible imaging system HƯ thèng tạo ảnh nhìn thấy có độ phân giải cao HRVIR Hight Resolution Visible and Infrared imaging system HƯ thèng t¹o ảnh nhìn thấy hồng ngoại có độ phân giải cao TM Thematic Mapper Lập đồ chuyên đề LC Land Cover Thảm phủ ETM Enhanced Thematic Mapper Bản đồ chuyên đề đà tăng cờng LUC Land Use Change Biến động sử dụng đất LUT Land Use Type Loại hình sư dơng ®Êt MSS Multispectral Scanner HƯ thèng qt ®a phỉ FIPI Forest Inventory &Planning Institude ViƯn ®iỊu tra Quy hoạch rừng vi Danh mục bảng Bảng 1: Ma trận biến động 12 Bảng 2: Các thông số kỹ tht cđa bé c¶m vƯ tinh SPOT 24 B¶ng 3: Nguồn liệu ảnh vệ tinh SPOT 57 Bảng 4: Các loại hình sử dụng đất huyện Sóc Sơn 59 Bảng 5: Một số mẫu phân loại sử dụng đất huyện Sóc Sơn 62 Bảng 6: So sánh khác biệt mẫu phân loại 63 Bảng 7: Đánh giá kết phân loại đồ sử dụng đất năm 2004 65 Bảng 8: Biến động sử dụng đất huyện Sóc Sơn giai đoạn 1995 - 1999 66 Bảng 9: Biến động sử dụng đất huyện Sóc Sơn giai đoạn 1999 - 2004 67 Bảng 10: Biến động diện tích đất nông nghiệp huyện Sóc Sơn qua hai 68 giai đoạn (tính theo tổng diện tích tự nhiên) Bảng 11: Biến động diện tích đất nông nghiệp huyện Sóc Sơn qua hai 69 giai đoạn (tính theo tổng diện tích biến động) Bảng 12: Biến động diện tích đất lâm nghiệp huyện Sóc Sơn qua hai 70 giai đoạn (tính theo tổng diện tích tự nhiên) Bảng 13: Biến động diện tích đất lâm nghiệp huyện Sóc Sơn qua hai 71 giai đoạn (tính theo tổng diện tích biến động) Bảng 14: Thống kê diện tích đất đai huyện Sóc Sơn năm 1995, 1999, 2004 72 vii Danh mục biểu đồ Biểu đồ 1: So sánh diện tích đất nông - lâm nghiệp huyện Sóc Sơn 73 Biểu đồ 2: Thể biến động loại hình sử dụng đất huyện Sóc Sơn 73 Danh mục sơ đồ Sơ đồ 1: Nguyên tắc nghiên cứu biến động sau phân loại 13 Sơ đồ 2: Các phơng pháp đánh giá biến động lớp phủ thực vật 15 Sơ đồ 3: Nguyên tắc nghiên cứu biến động số thực vật 16 Sơ đồ 4: Cấu trúc hệ thống thông tin địa lý (GIS) 30 Sơ đồ 5: Hệ thống kết hợp viễn thám GIS nghiên cứu biến động 35 Sơ đồ 6: Quy trình thành lập đồ biến động đất nông - lâm nghiệp 46 Sơ đồ 7: Vị trí địa lý vùng nghiên cứu 47 Sơ đồ 8: Chọn điểm khống chế ảnh vệ tinh SPOT 58 Sơ đồ 9: Quá trình số hoá mẫu ảnh vệ tinh SPOT 61 Sơ đồ 10: Phân loại ảnh có kiểm định Maximum Likelihood 63 Sơ đồ 11: Chuyển kết phân loại sang phần mềm AcrView 66 viii Danh mục ảnh ảnh 1: Vệ tinh quỹ đạo 18 ảnh 2: Vệ tinh SPOT vị trí quỹ đạo 24 ảnh 3: ảnh vệ tinh SPOT năm 1995, 1999 2004 58 ảnh 4: Tăng cờng chất lợng ảnh vê tinh SPOT 59 ảnh 5: Một số loại hình sử dụng đất huyện Sóc Sơn 60 Danh mục Hình Hình 1: Nguyên tắc nghiên cứu biến động GIS 11 Hình 2: Khái niệm chung viễn thám 19 Hình 3: Hệ thống viễn thám 19 Hình 4: Bức xạ điện từ 20 Hình 5: Phổ điện từ dải sóng dùng viễn thám 21 Hình 6: Tơng tác lợng điện từ với đối tợng bề mặt 22 Hình 7: Hệ thống ghi nhận thông tin viễn thám 23 Hình 8: Chụp lập thể vệ tinh SPOT 25 Hình 9: Đặc tính phản xạ đối tợng tự nhiên 26 Hình 10: Đặc tính phản xạ thực vật 27 Hình 11: Tán xạ mặt trời chiếu xuông Trái đất 29 Hình 12: Tán xạ ánh sáng chiếu vào hạt ma 29 Hình 13: Các lớp liệu GIS 31 Hình 14: Nguyên lý trộn màu 41 Hình 15: ảnh vê tinh sau phân loại đà đợc làm mÞn 64 ix ... văn: ứng dụng viễn thám hệ thống thông tin địa lý đánh giá biến động đất nông - lâm nghiệp huyện Sóc Sơn - thành phố Hà Nội" tập trung nghiên cứu đa phơng pháp thành lập đồ trạng sử dụng đất đồ biến. .. biến động sử dụng đất nông- lâm nghiệp t liệu viễn thám kết hợp với hệ thống thông tin địa lý (GIS) Phơng pháp viễn thám hệ thống thông tin địa lý đợc chọn để nghiên cứu đánh giá biến động đất nông. .. cứu biến động số thực vật 16 Sơ đồ 4: Cấu trúc hệ thống thông tin địa lý (GIS) 30 Sơ đồ 5: Hệ thống kết hợp viễn thám GIS nghiên cứu biến động 35 Sơ đồ 6: Quy trình thành lập đồ biến động đất nông