Bài viết này trình bày kết quả khi ứng dụng ảnh viễn thám Quickbird với độ phân giải siêu cao 0,61 m trong cập nhật những thông tin thay đổi liên quan đến vị trí thửa đất, diện tích sử dụng, loại hình sử dụng đất,... lên bản đồ địa chính trong môi trường ArcGIS, thí điểm tại quận Hoàng Mai, Thành phố Hà Nội.
92 Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất Tập 58, Kỳ (2017) 92-98 Ứng dụng ảnh viễn thám độ phân giải siêu cao cập nhật thơng tin đồ địa chính, thí điểm Quận Hoàng Mai, Thành phố Hà Nội Hà Thị Hằng1,*, Bùi Duy Quỳnh1, Lương Ngọc Dũng1, Trần Đình Trọng1, Hà Trung Khiên1 Khoa Cầu đường, Đại học Xây dựng, Việt Nam THƠNG TIN BÀI BÁO TĨM TẮT Q trình: Nhận 15/08/2017 Chấp nhận 18/10/2017 Đăng online 29/12/2017 Hiện nay, Việt Nam đà tăng trưởng để bắt kịp xu hội nhập quốc tế, kéo theo tốc độ thị hóa ngày nhanh thành phố khu đô thị lớn, có thủ Hà Nội Hệ q trình diện tích đất thị tăng lên nhanh chóng, mặt thị thay đổi ngày, kèm theo diện tích đất thay đổi, loại hình sử dụng đất thay đổi Trong đó, để cập nhật thông tin thay đổi lên đồ địa cần phải đo vẽ trực tiếp thực địa với nhiều hạn chế: tốn nhiều thời gian, phụ thuộc lớn vào điều kiện thời tiết, mật độ phương tiện tham gia giao thông,… Bài báo trình bày kết ứng dụng ảnh viễn thám Quickbird với độ phân giải siêu cao 0,61 m cập nhật thông tin thay đổi liên quan đến vị trí đất, diện tích sử dụng, loại hình sử dụng đất, lên đồ địa mơi trường ArcGIS, thí điểm quận Hồng Mai, Thành phố Hà Nội Bản đồ địa sau cập nhật đánh giá tọa độ 10 điểm kiểm tra - xác định máy thu định vị GPS tần hiệu ComNav T300, qua đó, so sánh đánh giá lợi ích hiệu mà công nghệ mang lại Từ khóa: Viễn thám Độ phân giải siêu cao tần Cập nhật thơng tin Bản đồ địa GIS © 2017 Trường Đại học Mỏ - Địa chất Tất quyền bảo đảm Đặt vấn đề Theo Luật Đất đai năm 2013, vào mục đích sử dụng, chia đất đai làm loại: đất nông nghiệp, đất phi nông nghiệp, đất chưa sử dụng (Luật Đất đai năm 2013) Trên địa bàn quận Hồng Mai, tổng diện tích đất tự nhiên tồn quận 4.032,38 ha, đó: Nhóm đất nông _ *Tác giả liên hệ E-mail: hahangxd@gmail.com nghiệp 917,27 ha, chiếm 22,75% tổng diện tích đất tự nhiên; Nhóm đất phi nơng nghiệp 3.115,04 ha, chiếm 77,25% tổng diện tích đất tự nhiên; Nhóm đất chưa sử dụng (Báo cáo kết kiểm kê đất đai quận Hồng Mai, 2014) Nhóm đất nơng nghiệp quận Hoàng Mai bao gồm: đất trồng hàng năm (đất trồng lúa, đất trồng rau, đất vườn tạp, đất trồng lâu năm) diện tích mặt nước dành cho ni trồng thuỷ sản Trong đó, diện tích đất trồng rau phân bố nhiều phường Lĩnh Nam (120 ha) Hà Thị Hằng nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58(6), 92-98 phường Thịnh Liệt (8 ha) Đất trồng lúa phân bố chủ yếu phường thuộc huyện Thanh Trì cũ Trong năm gần đây, diện tích đất trồng lúa giảm mạnh từ 705 năm 2001 xuống 375 năm 2005 Đặc trưng bật đất nơng nghiệp quận Hồng Mai diện tích mặt nước ni trồng thuỷ sản lớn, nhiên có xu hướng giảm dần Hiện tại, phường có nhiều diện tích mặt nước ni trồng thuỷ sản n Sở (169 ha), Hoàng Liệt (105 ha), Thịnh Liệt (78 ha), Trần Phú (72,5 ha) (Báo cáo kết kiểm kê đất đai quận Hoàng Mai, 2014) Nguyên nhân khiến cho diện tích đất nơng nghiệp địa bàn quận giảm mạnh thời gian vừa qua sốt đất khiến giá đất lên cao, chủ sử dụng đất ạt tự ý chuyển đổi mục đích sử dụng đất Mặt khác, tốc độ thị hoá ngày nhanh nên việc chuyển đổi mục đích sử dụng đất nơng nghiệp sang đất phi nơng nghiệp điều tất yếu theo quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội chung Hà Nội, quận Hồng Mai Trong đó, công tác quản lý đất đai, liệu đồ liệu bản, thiếu sở liệu đất đai, sử dụng để quản lý vị trí khơng gian đất Thực trạng quản lý liệu đồ Hà Nội đa phần dạng số, nhiên, liệu đồ số lưu trữ nhiều định dạng khác nhau, như: *.dxf, *.dwg, *.dgn,… - can vẽ, số hóa từ đồ giấy từ số liệu đo đạc trực tiếp Với tốc độ thị hóa nhanh địa bàn quận Hồng Mai, kéo theo diện tích đất thay đổi, loại hình sử dụng đất thay đổi,… theo Thông tư số 55/2013/TT-BTNMT thành lập đồ địa chính, để cập nhật thơng tin thay đổi lên đồ địa cần phải đo vẽ trực tiếp thực địa với nhiều hạn chế: tốn nhiều thời gian, phụ thuộc lớn vào điều kiện thời tiết, mật độ phương tiện tham gia giao thông,… Trên giới, việc ứng dụng ảnh viễn thám có độ phân giải khơng gian siêu cao cập nhật thông tin lên đồ địa thực nhiều năm gần đây, nghiên cứu việc sử dụng ảnh vệ tinh Quickbird, sử dụng nhiều hình ảnh ghi nhận từ máy bay tỷ lệ lớn để nắn chỉnh tờ đồ địa quét thành liệu ảnh từ đồ giấy (Alexandrov et al., 2011; Aung, 2015) 93 Hoặc sử dụng DEM chiết xuất từ cặp ảnh lập thể Spot-5 để nắn chỉnh hình học ảnh vệ tinh Quickbird, sau đó, tiến hành nắn chỉnh đồ địa theo ảnh vệ tinh (Ali et al., 2012) Nhìn chung, liệu sử dụng nghiên cứu tương đối nhiều, đó, chi phí để áp dụng công nghệ cập nhật thông tin lên đồ địa lớn Trong nghiên cứu này, sử dụng tọa độ điểm khống chế ngoại nghiệp đo công nghệ GPS để nắn chỉnh hình học hình ảnh vệ tinh Quickbird đồ địa khu vực nghiên cứu Việc cập nhật thơng tin hình học đất (diện tích, tách thửa, gộp thửa, mục đích sử dụng,…) lên đồ địa thực môi trường ArcGIS 10.2 ảnh vệ tinh Quickbird Sau đó, tiến hành đo đạc lại ngồi thực địa để kiểm chứng tính xác đánh giá hiệu công nghệ Dữ liệu sử dụng 2.1 Dữ liệu điểm khống chế ngoại nghiệp Tọa độ điểm khống chế ngoại nghiệp (Ground Control Points - GCPs) xác định hệ tọa độ VN-2000, múi 30, kinh tuyến trục 1050 máy thu định vị GPS tần ComNav T300 (Bảng 1) Những điểm dùng để nắn chỉnh hình học ảnh vệ tinh Quickbird đồ địa khu vực nghiên cứu hệ thống tọa độ 2.2 Dữ liệu ảnh vệ tinh Trong nghiên cứu này, chúng tơi sử dụng ảnh vệ tinh Quickbird có độ phân giải khơng gian đạt 0,61m kênh tồn sắc 2,4 m kênh đa phổ (Bảng 2) Ảnh vệ tinh cung cấp Trung tâm viễn thám Quốc gia, chụp khu vực nghiên cứu vào ngày 25/07/2013 Bảng Tọa độ điểm GCPs hệ tọa độ VN-2000, múi 30, kinh tuyến trục 1050 Điểm X (m) 2323570,731 2323549.895 2322311,772 2321845.887 2320503.322 2320026.242 Y (m) 587271,281 587592.980 587289,209 587665.038 586845.509 587478.259 H (m) 6,641 6,625 6,638 6,179 6,058 5,987 94 Hà Thị Hằng nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58(6), 92-98 2.3 Bản đồ địa Các tờ đồ địa quận Hồng Mai tỷ lệ 1:500, thành lập theo phương pháp đo vẽ trực tiếp từ năm 2002 Các tờ đồ địa lưu giữ dạng số, *.dxf phần mềm AutoCAD, hệ tọa độ tự Bảng Đặc điểm kênh phổ ảnh Quickbird Kênh Phương pháp thực nghiệm Đối với liệu điểm khống chế ngoại nghiệp, sử dụng máy thu định vị GPS tần số ComNav T300 để định vị tọa độ điểm hệ tọa độ VN-2000, múi 30, kinh tuyến trục 1050 Bao gồm điểm dùng để nắn chỉnh hình học ảnh vệ tinh Quickbird đồ địa thuộc phạm vi khu vực nghiên cứu; 10 điểm dùng để kiểm tra kết cập nhật liệu địa ảnh vệ tinh Quickbird phần mềm ArcGIS 10.2 Sơ đồ vị trí điểm thể Hình Đối với liệu ảnh vệ tinh Quickbird, để làm tăng độ phân giải không gian cho ảnh, sử dụng kỹ thuật trộn ảnh (pan-sharpening) kênh tồn sắc (độ phân giải khơng gian 0,61m) với kênh đa phổ (độ phân giải không gian 2,4m) Trong nghiên cứu này, sử dụng kỹ thuật Ten gọ i Dả i só ng Xanh chàm - 450-520 Blue nm Xanh lụ c - 520-600 Green nm 445-900 Toà n sá c - Pan nm 630-690 Đỏ - Red nm Cạ n hò ng ngoạ i 760-900 - Near Infrared nm Đọ phan giả i không gian 2,4 m 2,4 m 0,6 m 2,4 m 2,4 m biến đổi HIS để kết hợp liệu ảnh tồn sắc có độ phân giải khơng gian cao với liệu đa phổ có độ phân giải khơng gian thấp, để tạo hình ảnh đa phổ có độ phân giải khơng gian cao mơi trường phần mềm ERDAS Imagine 9.3 (Alexandrov et al., 2011) Kết trình này, thu hình ảnh màu khu vực nghiên cứu có độ phân giải khơng gian 0,61 m (Hình 2) Với ảnh vệ tinh Quickbird tăng cường độ phân giải không gian 0,61m, tiến hành xuất liệu ảnh sang phần mềm ArcGIS 10.2 Sau đó, sử dụng tọa độ điểm khống chế ngoại nghiệp Bảng để nắn chỉnh ảnh vệ tinh Hình Sơ đồ vị trí điểm khống chế phạm vi ảnh Hà Thị Hằng nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58(6), 92-98 95 Hình Sử dụng kỹ thuật HIS để tăng độ phân giải không gian ảnh vệ tinh Quickbird khu vực nghiên cứu Hình Kết nắn ảnh vệ tinh Quickbird phần mềm ArcGIS 10.2 Quickbird hệ tọa độ VN-2000 theo phương pháp nắn đa thức bậc phần mềm ArcGIS 10.2, kết trình thể Hình Với sai số trung phương đạt 0,071 m, ảnh vệ tinh Quickbird nắn chỉnh hồn tồn đáp ứng yêu cầu cập nhật thông tin lên đồ địa Các tờ đồ địa quận Hồng Mai có tỷ lệ 1:500, thành lập theo phương pháp đo vẽ trực tiếp từ năm 2002, chúng lưu giữ dạng số, định dạng *.dxf phần mềm AutoCAD, hệ tọa độ tự Vì vậy, chúng tơi sử dụng tọa độ số điểm khống chế ngoại nghiệp Bảng để xoay nắn chỉnh đồ địa khu vực nghiên cứu hệ tọa độ VN-2000 Sau đó, tiến hành xuất liệu sang phần mềm ArcGIS 10.2 Kết thực nghiệm Sau xuất chồng xếp liệu - đồ địa ảnh vệ tinh Quickbird - mơi trường ArcGIS, dựa ảnh vệ tinh Quickbird ghi nhận vào thời điểm 2013, tiến hành khảo sát, đánh giá nơi diện tích đất 96 Hà Thị Hằng nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58(6), 92-98 Hình Kết cập nhật thơng tin đồ địa (số thửa, loại hình sử dụng đất, diện tích sử dụng,…) từ ảnh vệ tinh Quickbird phần mềm ArcGIS 10.2 Hình Một số thơng tin thuộc tính đất cập nhật ảnh vệ tinh Quickbird thay đổi, loại hình sử dụng đất thay đổi,… để số hóa cập nhật lại đồ địa (Hình 4) Trong nghiên cứu này, chúng tơi khơng tiến hành đánh giá tổng thể toàn địa bàn quận Hoàng Mai mật độ xây dựng nhà cửa khu vực dày đặc, nên tiến hành đánh giá nơi mật độ nhà cửa thưa thớt Ngồi việc quan sát diện tích đất sử dụng thay đổi, màu sắc ảnh vệ tinh Quickbird cho biết mục đích sử dụng loại đất bị thay đổi Dựa ảnh vệ tinh Quickbird, tiến hành cập nhật lại thông tin thay đổi (số thửa, diện tích sử dụng, loại hình sử dụng đất,…) lên đồ địa (Bảng 3) Để kiểm chứng hiệu tính xác công nghệ này, tiến hành sử dụng máy thu định vị GPS tần hiệu ComNav T300 để xác định tọa độ 10 điểm dùng để kiểm tra, điểm góc nhà nằm khu vực mật độ nhà cửa thưa thớt, tầm nhìn thơng thống Kết thu Bảng Kết luận Bài báo sử dụng ảnh vệ tinh Quickbird có độ phân giải khơng gian cao việc cập nhật thay đổi diện tích đất, loại hình sử dụng đất,… vào sở liệu đồ địa mà khơng cần phải tiến hành đo vẽ trực tiếp thực địa công nghệ truyền thống Hà Thị Hằng nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58(6), 92-98 97 Bảng Thống kê tọa độ điểm cập nhật ảnh vệ tinh Quickbird tọa độ đo kiểm tra thực địa Điểm 10 11 12 13 14 15 16 Tọa độ đo ảnh X (m) Y (m) 588784,233 2320254,911 589191,417 2320352,543 588863,598 2320263,643 588886,617 2320173,949 588938,211 2320317,618 588965,198 2320240,624 588877,092 2320107,274 588897,729 2320436,681 589077,117 2320243,005 588798,510 2320049,330 Tọa độ đo thực địa Sai lệch tọa độ Sai số vị trí X (m) Y (m) X (m) Y (m) điểm (m) 588784,226 2320254,904 +0.007 +0.007 0.010 589191,420 2320352,535 -0.003 +0.008 0.009 588863,601 2320263,650 -0.003 -0.007 0.008 588886,621 2320173,954 -0.004 -0.005 0.006 588938,221 2320317,618 -0.010 0.000 0.010 588965,191 2320240,630 +0.007 -0.006 0.009 588877,098 2320107,270 -0.006 +0.004 0.007 588897,739 2320436,680 -0.010 +0.001 0.010 589077,111 2320243,011 +0.006 -0.006 0.008 588798,520 2320049,333 -0.010 -0.003 0.010 Do mật độ xây dựng khu vực nghiên cứu dày đặc nên nghiên cứu chủ yếu tiến hành cập nhật thông tin khu vực thưa thớt, vắng nhà cửa Nếu ảnh vệ tinh Quickbird cho phép người dùng đoán nhận cập nhật thơng tin tách thửa, gộp thửa,… bên cạnh đó, thơng tin chủ sở hữu đất,… cần phải điều tra trực tiếp Qua kết kiểm chứng tọa độ đo góc ảnh với tọa độ đo góc thực địa máy thu GPS cho thấy, giá trị tọa độ thông tin cập nhật ảnh vệ tinh Quickbird hoàn toàn đảm bảo độ xác tương đương với nguồn liệu đồ địa sử dụng (1:500) Như vậy, thấy, ứng dụng ảnh vệ tinh độ phân giải không gian cao cập nhật đồ địa giúp cho cán địa tiết kiệm thời gian, công sức chi phí đầu tư cho cơng tác đo vẽ trực tiếp ngồi thực địa Bên cạnh đó, nghiên cứu sử dụng nguồn ảnh khác, chủ động mặt thời gian, như: UAV, đỡ, cung cấp liệu để chúng tơi hồn thiện nghiên cứu Lời cảm ơn Ali, Z., Tuladhar A., Zevenbergen, J., 2012 An integrated approach for updating cadastral maps in Pakistan using satellite remote sensing data International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, Vol.18 (2012), 386-398 Chúng xin chân thành cảm ơn UBND Quận Hoàng Mai, Trung tâm viễn thám Quốc gia, Trung tâm ứng dụng phát triển cơng nghệ địa (thuộc Tổng cục quản lý đất đai) nhiệt tình giúp Tài liệu tham khảo Alexandrov, A., Hristova, T., Ivanova, K., Koeva, M., Madzharova, T., Petrova, V., 2011 Application of Quickbird satellite imagery for updating cadastral information International Society for Photogrammetry and Remote Sensing (ISPRS), 6p Báo cáo kết kiểm kê đất đai quận Hoàng Mai UBND Quận Hoàng Mai, Hà Nội, 2014 Aung, T.H., 2015 The Effectiveness of Satellite Imagery Using GIS for Land Management and Administration in Myanmar, 2014 Fiscal year urban environmental design engineering master's thesis February 2015), 132-138 Thông tư số 55/2013/TT-BTNMT thành lập đồ địa Bộ Tài nguyên Môi trường, 2013 98 Hà Thị Hằng nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58(6), 92-98 ABSTRACT Application of the high resolution remote sensing imagery in updating cadastral information, A case study in Hoang Mai District, Hanoi Hang Thi Ha 1, Quynh Duy Bui 1, Dung Ngoc Luong 1, Trong Dinh Tran 1, Khien Trung Ha 1 Faculty of Bridge and Road, National University of Civil Engineering, Vietnam Vietnam is on the way to catch up with the trend of international integration, leading to rapid urbanization in cities and large urban areas, including the capital Hanoi The consequence of this process is that the area of urban land has increased rapidly, the face of the city changes day by day, , along with the change in a land area, the type of land use change, In order to update these changes to the cadastral map, it is necessary to go directly to the field with many drawbacks: time-consuming, heavy dependence on weather conditions This article presents the results of the application of the Quickbird imagery with 0.61 m spatial resolution for updating the change information related to the location of the parcels , type of land use, on cadastral maps by ArcGIS software, pilot study was Hoang Mai district, Hanoi After that, it was compared with 10 exam-points which coordinates were determined by a ComNav T300 GPS receiver From there, evaluate the benefits and efficiency of this new technology ... giao thông, … Trên giới, việc ứng dụng ảnh viễn thám có độ phân giải không gian siêu cao cập nhật thông tin lên đồ địa thực nhiều năm gần đây, nghiên cứu việc sử dụng ảnh vệ tinh Quickbird, sử dụng. .. tọa độ thông tin cập nhật ảnh vệ tinh Quickbird hoàn tồn đảm bảo độ xác tương đương với nguồn liệu đồ địa sử dụng (1:500) Như vậy, thấy, ứng dụng ảnh vệ tinh độ phân giải không gian cao cập nhật. .. cập nhật liệu địa ảnh vệ tinh Quickbird phần mềm ArcGIS 10.2 Sơ đồ vị trí điểm thể Hình Đối với liệu ảnh vệ tinh Quickbird, để làm tăng độ phân giải không gian cho ảnh, sử dụng kỹ thuật trộn ảnh