Ứng dụng viễn thám và GIS đánh giá biến động đất mặt nước sông, hồ phục vụ công tác quản lý đất đai huyện ba vì thành phố hà nội

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ************ DƢƠNG THỊ LAN ANH ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG ĐẤT MẶT NƢỚC SÔNG, HỒ PHỤC VỤ CÔNG TÁC QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI HUYỆN BA VÌ, THÀNH PHỐ HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ************ DƢƠNG THỊ LAN ANH ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG ĐẤT MẶT NƢỚC SÔNG, HỒ PHỤC VỤ CÔNG TÁC QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI HUYỆN BA VÌ, THÀNH PHỐ HÀ NỘI Chuyên ngành: Quản lý đất đai Mã số: 60850103 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NHỮ THỊ XUÂN Hà Nội – Năm 2014 LỜI CẢM ƠN Trước hết, xin gửi lời cảm ơn trân trọng tới PGS.TS Nhữ Thị Xuân, người nhiệt tình hướng dẫn tơi hồn thành khóa luận Tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới cán bộ, nhân viên Trung tâm Giám sát Tài nguyên Môi trường Thiên tai, Cục viễn thám Quốc gia giúp đỡ tơi q trình thu thập tư liệu, thực đề tài Tôi xin gửi lời cảm ơn tới thầy, cô giáo, cán Khoa Địa Lý, trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc Gia Hà Nội, học viên lớp cao học Địa K11 Cuối tơi xin cảm ơn gia đình, bạn bè, người ln động viên, sát cánh bên tơi suốt q trình học tâp Xin trân trọng cảm ơn! LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Hà Nội, ngày 20 tháng 01 năm 2014 Tác giả luận văn Dƣơng Thị Lan Anh MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: CƠ SỞ KHOA HỌC ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS TRONG VIỆC ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG ĐẤT MẶT NƢỚC SÔNG HỒ 1.1 Tổng quan đất mặt nƣớc sông, hồ 1.1.1 Khái niệm đất mặt nước sông, hồ 1.1.2 Các nhân tố tạo thành đất mặt nước sông, hồ 1.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới đất mặt nước sông, hồ 1.1.4 Vai trò đất mặt nước sông, hồ đời sống kinh tế - xã hội 1.1.5 Khái niệm biến động đất mặt nước sông, hồ 1.2 Các nhiệm vụ quản lý Nhà nƣớc đất đai cấp huyện 1.3 Tổng quan viễn thám GIS việc đánh giá biến động đất mặt nƣớc sông, hồ 1.3.1 Tổng quan viễn thám 1.3.2 Hệ thông tin địa lý (GIS) 20 1.3.3 Tổng quan cơng trình ứng dụng công nghệ viễn thám GIS giới Việt Nam 27 1.3.4 Lợi tích hợp liệu viễn thám GIS 29 1.3.5 Tích hợp tư liệu viễn thám GIS nghiên cứu đất mặt nước sông, hồ 31 CHƢƠNG 2: CÁC PHƢƠNG PHÁP THÀNH LẬP BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG ĐẤT MẶT NƢỚC SÔNG, HỒ BẰNG CƠNG NGHỆ VIỄN THÁM QUY TRÌNH THÀNH LẬP BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG ĐẤT MẶT NƢỚC SÔNG, HỒ 32 2.1 Các quan điểm phƣơng pháp nghiên cứu biến động đất mặt nƣớc sông, hồ sử dụng kỹ thuật viễn thám 32 2.1.1 Quan điểm tiếp cận nghiên cứu đề tài 32 2.1.2 Các phương pháp nghiên cứu 34 2.1.3 Các phương pháp nghiên cứu biến động đất mặt nước sông, hồ sử dụng kỹ thuật viễn thám 35 2.2 Phân tích lựa chọn phƣơng pháp nghiên cứu biến động 40 2.3 Quy trình cơng nghệ thành lập đồ trạng, đồ biến động đất mặt nƣớc sông, hồ công nghệ viễn thám GIS 41 2.3.1 Mục tiêu thực 41 2.3.2 Quy trình cơng nghệ thành lập đồ trạng đất mặt nước sông, hồ ảnh viễn thám 42 2.3.3 Quy trình cơng nghệ thành lập đồ biến động đất mặt nước sông, hồ ảnh viễn thám GIS 46 CHƢƠNG 3: ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS THÀNH LẬP BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG ĐẤT MẶT NƢỚC SÔNG, HỒ TỶ LỆ 1:50.000 THỜI KỲ 1995-2003-2011 KHU VỰC HUYỆN BA VÌ, THÀNH PHỐ HÀ NỘI .47 3.1 Các yếu tố hình thành ảnh hƣởng tới đất mặt nƣớc sông, hồ khu vực nghiên cứu 47 3.1.1 Vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên - yếu tố hình thành đất mặt nước sơng, hồ khu vực nghiên cứu 47 3.1.2 Điều kiện kinh tế xã hội – yếu tố ảnh hưởng tới đất mặt nước sông, hồ khu vực nghiên cứu 48 3.2 Thu thập, đánh giá thông tin tƣ liệu 49 3.2.1 Tư liệu ảnh vệ tinh 49 3.2.2 Tư liệu đồ 49 3.2.3 Các tư liệu khác 49 3.3 Xử lý ảnh vệ tinh 50 3.4 Thành lập bình đồ ảnh vệ tinh 50 3.5 Thành lập đồ 51 3.6 Điều vẽ nội nghiệp 52 3.6.1 Các tiêu kỹ thuật 52 3.6.2 Phương pháp điều vẽ ảnh 53 3.7 Thành lập đồ trạng sử dụng đất đất mặt nƣớc sơng, hồ huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội 53 3.8 Chuẩn hóa sở liệu 54 3.9 Xây dựng sở liệu biến động đất mặt nƣớc sông, hồ 54 3.9.1 Thiết kế lớp thông tin đồ biến động đất mặt nước sông, hồ huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội 54 3.9.2 Biên tập thành lập đồ biến động đất mặt nước sơng, hồ 57 3.10 Phân tích, đánh giá biến động đất mặt nƣớc sơng, hồ huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội Xác định nguyên nhân gây biến động 59 3.10.1 Nhận xét đánh giá diễn biến đất mặt nước sông, hồ giai đoạn 1995 - 2003 59 3.10.2 Nhận xét đánh giá diễn biến đất mặt nước sông, hồ giai đoạn 2003 - 2011 3.10.3 Nhận xét đánh giá diễn biến đất mặt nước sông, hồ thời kỳ 1995-2003-2011 3.10.4 Các nhân tố ảnh hưởng tới biến động đất mặt nước sông, hồ 3.11 Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quản lý đất mặt nƣớc sơng, hồ huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC PHỤ LỤC PHỤ LỤC PHỤ LỤC PHỤ LỤC PHỤ LỤC PHỤ LỤC PHỤ LỤC PHỤ LỤC PHỤ LỤC 10 PHỤ LỤC 11 PHỤ LỤC 12 PHỤ LỤC 13 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT GIS - Geographical Information System: Hệ thống tin địa lý RS - Remote Sensing: Viễn thám MicroStation SE: Phần mềm biên tập đồ hãng Intergraph ArcGIS: Phần mềm GIS Viện nghiên cứu hệ thống môi trường (ESRI- Environmental System Reseach Institute) ENVI 4.8 - Environment for Visualizing Images: Phần mềm xử lý ảnh viễn thám ERDAS 9.1: Phần mềm xử lý ảnh Viễn thám DEM - Digital Elevation Model: Mơ hình số độ cao GPS - Global Positioning System: Hệ thống định vị toàn cầu VNREDSat1 (Vietnam Natural Resources, Environment and Disaster - monitoring Satellite): Hệ thống vệ tinh quan sát Trái Đất 10 Aster, Spot5, QuickBird, Landsat-ETM, IKONOS, MODIS, NOAA, RADAR, MERIS, ASAR: tên ảnh vệ tinh 11 Sensor: Đầu thu 12 FOV - Field of view: Trường nhìn 13 IFOV- Instantaneous field of view: Trường nhìn tức 14 Pixel: Picture Element: Phần tử ảnh ảnh số 15 Red: Vùng sóng đỏ 16 NDVI: Chỉ số thực vật 17 RMS - Root mean square: Sai số trung phương 18 Landcover: Lớp phủ mặt đất 19 Chlorophyll: Hàm lượng diệp lục nước 20 CSDL (Database Query): Cơ sở liệu 21 HTSDĐ: Hiện trạng sử dụng đất 22 SDĐ: Sử dụng đất DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Đặc trưng phản xạ phổ đối tượng tự nhiên mặt đất 12 Hình 1.2 Sơ đồ tổ chức hệ thống GIS 22 Hình 1.3 Phân lớp thơng tin mơ hình chồng xếp GIS 23 Hình 1.4 Cấu trúc liệu Vector Raster 24 Hình 1.5 Mối quan hệ liệu khơng gian liệu thuộc tính 24 Hình 1.6 Phân tích chồng xếp 26 Hình 1.7 Mơ hình chuyển đổi liệu viễn thám GIS 30 Hình 2.1 Sơ đồ so sánh sau phân loại 36 Hình 2.2 Phân loại ảnh tổ hợp kênh thời gian 37 Hình 2.3 Phân loại phân tích thành phần 37 Hình 2.4 Phương pháp tạo ảnh sai biệt đa thời gian 38 Hình 2.5 Phương pháp tạo ảnh tỷ số 39 Hình 2.6 Phương pháp phân tích vector thay đổi 40 Hình 2.7 Phương pháp kết hợp 40 Hình 2.8 Sơ đồ tổng qt quy trình cơng nghệ thành lập đồ biến động đất mặt nước sông, hồ tư liệu viễn thám có sử dụng phương pháp sau phân loại 42 Hình 2.9 Cơng cụ phân tích biến động ENVI 43 Hình 2.10 Hộp thoại Select the 'Initial State’ Image 43 Hình 2.11 Hộp thoại Select the 'Final State’ Image 44 Hình 2.12 Hộp thoại Compute Difference Map Input Parameters .44 Hình 2.13 Hộp thoại xác định ngưỡng biến động 45 Hình 2.14 Bảng phân lớp màu ảnh biến động 1995-2003 .45 Hình 2.15 Quy trình thành lập đồ biến động mặt nước sông, hồ viễn thám GIS 46 Hình 3.1 Sơ đồ vị trí huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội 47 Hình 3.2 Sơ đồ quy trình thành lập bình đồ ảnh vệ tinh 51 Hình 3.3 Sơ đồ cấu trúc CSDL biến động đất mặt nước sơng, hồ huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội 56 Hình 3.4 Chú giải đồ biến động đất mặt nước sông, hồ thời kỳ 19952003-2011 huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội 58 Hình 3.5 Biểu đồ trạng năm biến động 16 năm 64 Hình 3.6 Biểu đồ diện tích biến động đất mặt nước sơng, hồ huyện Ba Vì thời kỳ 1995-2003-2011 64 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Bảng lớp thông tin đồ biến động đất mặt nước sơng, hồ huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội Bảng 3.2 Kết biến động loại hình sử dụng đất đất mặt nước sơng, hồ giai đoạn 1995-2003 Bảng 3.3 Kết biến động loại hình sử dụng đất đất mặt nước sông, hồ giai đoạn 2003-2011 Bảng 3.4 Bảng diện tích trạng loại hình sử dụng đất năm 1995, 2003, 2011 Bảng 3.5 Bảng mức độ biến động diện tích đất mặt nước sông, hồ qua giai đoạn Bảng 3.6 Bảng diện tích biến động đất mặt nước sơng, hồ huyện Ba Vì thời kỳ 1995-2003-2011 NỘI DUNG CÁC YẾU TỐ BIẾN ĐỘNG VÀ QUY ĐỊNH ĐIỀU VẼ STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 TÊN ĐỐI TƢỢNG Đường bờ nước sông, kênh, hồ, ao năm 2011 Vùng nước sông, kênh, hồ, ao năm 2011 Đường mép nước năm 2011 Vùng đất bãi năm 2011 Đường bờ nước sông, kênh , hồ, ao năm 2003 Vùng nước sông, kênh, hồ, ao năm 2003 Đường mép nước năm 2003 Vùng đất bãi năm 2003 Đường bờ nước sông, kênh, hồ, ao năm 1995 Vùng nước sông, kênh, hồ, ao năm 1995 Đường mép nước năm 1995 Vùng đất bãi năm 1995 Đường bờ nước hồ, ao nét năm 20112003-1995 Đường bờ nước sông, kênh, hồ, ao năm 2011-2003 Đường bờ nước sông, kênh, hồ, ao năm 2003-1995 Đường mép nước năm 2011-2003-1995 Đường mép nước năm 2011-2003 Đường mép nước năm 2011-1995 Đường mép nước năm 2003-1995 Vùng đất trạng khác ổn định năm 2011 Vùng đất trạng khác ổn định năm 2003 Vùng đất trạng khác ổn định năm 1995 Vùng đất biến động trạng khác Vùng đất mặt nước sông, kênh, hồ, ao không biến động Vùng đất mặt nước sơng, kênh, hồ, ao hình thành giai đoạn 1995-2003 Vùng đất mặt nước sơng, kênh, hồ, ao hình Page 75 STT 27 28 29 30 31 Page 76 TÊN ĐỐI TƢỢNG thành giai đoạn 2003-2011 Vùng đất mặt nước sông, kênh, hồ, ao hình thành giai đoạn 1995-2003 giai đoạn 2003-2011 Vùng đất mặt nước sông, kênh, hồ, ao giai đoạn 1995-2003 hình thành giai đoạn 2000-2011 Vùng đất mặt nước c sông, kênh, hồ, ao giai đoạn 1995-2003 Vùng đất mặt nước sông, kênh, hồ, ao giai đoạn 2003-2011 Nhãn loại đất trạng PHỤ LỤC PHỤ LỤC PHỤ LỤC PHỤ LỤC PHỤ LỤC PHỤ LỤC PHỤ LỤC PHỤ LỤC PHỤ LỤC 10 PHỤ LỤC 11 PHỤ LỤC 12 PHỤ LỤC 13 Page 77 Page 78 Page 79 Page 80 Page 81 Page 82 Page 83 Page 84 Page 85 Page 86 Page 87 Page 88 ... cho công tác quản lý đất đai Xuất phát từ lý nêu chọn đề tài: ? ?Ứng dụng viễn thám GIS đánh giá biến động đất mặt nước sông, hồ phục vụ công tác quản lý đất đai huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội? ??... HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ************ DƢƠNG THỊ LAN ANH ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG ĐẤT MẶT NƢỚC SÔNG, HỒ PHỤC VỤ CÔNG TÁC QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI HUYỆN BA VÌ, THÀNH PHỐ... học ứng dụng công nghệ viễn thám GIS việc đánh giá biến động đất mặt nước sông, hồ Chương 2: Các phương pháp thành lập đồ biến động đất mặt nước sông, hồ công nghệ viễn thám GIS Quy trình thành