Ứng dụng công nghệ tích hợp tư liệu viễn thám và hệ thống thông tin địa lý GIS lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2010 huyện chư prông tỉnh gia lai

luận văn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

 TRẦN QUỐC KHÁNH ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ TÍCH HỢP TƯ LIỆU VIỄN THÁM VÀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ðỊA LÝ (GIS) LẬP BẢN ðỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ðẤT NĂM 2010 HUYỆN CHƯ PRÔNG - TỈNH GIA LAI LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành Mã số : QUẢN LÝ ðẤT ðAI : 60.62.16 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS PHẠM VỌNG THÀNH HÀ NỘI – 2010 LỜI CAM ðOAN Tơi xin cam đoan ðề tài “Ứng dụng cơng nghệ tích hợp tư liệu Viễn thám Hệ thống thơng tin địa lý (GIS) lập ñồ trạng sử dụng ñất năm 2010 huyện Chư Prơng - tỉnh Gia Lai” cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu Luận văn hoàn toàn trung thực chưa ñược sử dụng ñể bảo vệ học vị Tơi xin cam đoan thơng tin trích dẫn luận văn có xuất xứ, nguồn gốc cụ thể Việc sử dụng thông tin q trình nghiên cứu hồn tồn hợp lệ Tác giả Trần Quốc Khánh Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp i LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc Phó giáo sư, Tiến sỹ Phạm Vọng Thành - Người hết lịng tận tụy hướng dẫn, giúp đỡ tơi q trình thực Luận văn Tôi xin cảm ơn PGS, TS Nguyễn Khắc Thời, Thầy, Cô giáo Khoa Tài nguyên Môi trường – Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội, đặc biệt Thầy, Cơ thuộc Bộ mơn Quản lý ðất đai hướng dẫn, giúp đỡ tơi hồn thành Luận văn Tơi xin cảm ơn Thầy, Cô giáo cán thuộc Viện ðào tạo sau đại học – Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội ñã tạo ñiều kiện thuận lợi giúp đỡ tơi thực hồn thành Luận văn Tơi xin cảm ơn quan chức cá nhân có liên quan thuộc tỉnh Gia Lai cung cấp tài liệu giúp đỡ tơi q trình thực nghiên cứu ñề tài; xin cảm ơn anh, chị đồng nghiệp cơng tác Sở Tài ngun Môi trường tỉnh Gia Lai bạn học viên Cao học ngành Quản lý đất đai Khóa 17 Tây Ngun giúp đỡ tơi q trình thực Luận văn; xin cảm ơn bạn bè tôi, người thân gia đình tơi ln cổ vũ, động viên giúp đỡ tơi suốt q trình thực Luận văn Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn! Tác giả Trần Quốc Khánh Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nơng nghiệp ii MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục từ viết tắt v Danh mục bảng vi Danh mục hình ảnh viii MỞ ðẦU i 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Mục đích, u cầu ñề tài 2 NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 2.1 Những vấn ñề chung viễn thám hệ thống thơng tin địa lý (GIS) 2.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu triển khai ứng dụng giới Việt Nam 30 2.3 Quy trình cơng nghệ thành lập đồ trạng sử dụng ñất 34 ðỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 61 3.1 ðối tượng nghiên cứu 61 3.2 Phạm vi nghiên cứu 61 3.3 Nội dung nghiên cứu 61 3.4 Phương pháp nghiên cứu 63 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 67 4.1 Khái quát ñặc ñiểm tự nhiên kinh tế - xã hội huyện Chư Prông, tỉnh Gia Lai 67 4.1.1 ðiều kiện tự nhiên 67 4.1.2 ðiều kiện kinh tế - xã hội 69 4.2 Mô tả tư liệu sử dụng nghiên cứu 70 4.2.1 Tư liệu viễn thám 70 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nơng nghiệp iii 4.2.2 Về đồ 71 4.2.3 Về thơng tin địa lý 71 4.3 Thành lập ñồ trạng sử dụng ñất 71 4.3.1 Thành lập ñồ 71 4.3.2 Nhập liệu, nắn ảnh, cắt ảnh 71 4.3.3 Xử lý ảnh 73 4.3.4 Suy giải ảnh số mắt 75 4.3.5 Biên tập ñồ 76 4.3.6 Sản phẩm tạo trình thực nghiệm 79 4.4 Kết kiểm kê ñất ñai (ñược lập phần mềm TK-05) 80 4.4.1 Cơ cấu sử dụng đất 81 4.4.2 Cơ cấu diện tích theo ñối tượng sử dụng, quản lý ñất 81 4.4.3 So sánh độ xác phương pháp đề xuất phương pháp truyền thống 83 4.5 Phân tích đánh giá hiệu 85 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 87 5.1 Kết luận 87 5.2 Kiến nghị 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 PHỤ LỤC 92 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Band: Kênh ảnh (Band) HTSDð: Hiện trạng sử dụng ñất CSDL: Cơ sở liệu DGN: Cấu trúc file lưu trữ liệu ñồ họa phần mềm Microstation FAO: Tổ chức Nông lương giới (Food and Agriculture Organization) GCP: ðiểm khống chế mặt ñất (Ground Control Point) GIS: Hệ thống thơng tin địa lý (Geographic Information System) GPS: Hệ thống ñịnh vị toàn cầu (Global Positioning System) Pixel: ðiểm ảnh Trong ảnh viễn thám ñiểm ảnh ñơn vị nhỏ thể ảnh UNDP: Chương trình phát triển Liên Hiệp quốc (United National Development Programme) UTM: Hệ lưới chiếu (Universal Transverse Mercator) WGS 84: Hệ tọa ñộ giới xây dựng năm 1984 (World Geodetic System) Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp v DANH MỤC BẢNG STT Tên bảng Trang 2.1 Một số thông số kỹ thuật ảnh vệ tinh SPOT ñang sử dụng 35 2.2 Phân nhóm ảnh theo độ phân giải khả ứng dụng 37 2.3 Diện tích đồ theo quy ñịnh 40 2.4 Thống kê tổng hợp khả sử dụng ảnh vệ tinh SPOT cho mục đích giải đốn đối tượng nội dung đồ trạng sử dụng ñất 51 4.1 Tọa ñộ sai số ñiểm nắn ảnh 72 4.2 Hiện trạng, cấu sử dụng ñất năm 2010 82 4.3 So sánh độ xác với phương pháp truyền thống 84 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nơng nghiệp vi DANH MỤC HÌNH ẢNH STT Tên hình Trang 2.1 Các kênh sử dụng viễn thám 2.2 Nguyên lý thu nhận hình ảnh viễn thám 2.3 ðặc ñiểm phản xạ phổ kênh ảnh SPOT 2.4 Khả phản xạ hấp thụ nước 2.5 ðặc tính phản xạ phổ thổ nhưỡng 2.6 Các thông số hệ thống vệ tinh SPOT 12 2.7 Mơ hình trộn màu 14 2.8 Hiện ảnh theo màu thực bảng mã màu 17 2.9 Một ñồ GIS tổng hợp nhiều lớp thông tin khác 18 2.10 Cấu trúc hệ thống thơng tin địa lý GIS 19 2.11 Vai trò viễn thám việc xây dựng cập nhật sở liệu GIS 27 2.12 ðộ xác ảnh vệ tinh yêu cầu cập nhật liệu 28 2.13 Vai trò GIS viễn thám việc hỗ trợ ñịnh 29 2.14 Mẫu suy giải số loại hình HTSDð ảnh vệ tinh SPOT 58 2.15 Quy trình cơng nghệ thành lập ñồ trạng sử dụng ñất 60 4.1 Tư liệu sử dụng công tác xây dựng ñồ trạng 70 4.2 Quá trình cắt ảnh khu vực thử nghiệm 72 4.3 Kết phân loại có kiểm định 73 4.4 Kết phân loại khơng có kiểm ñịnh 75 4.5 Biên tập ñồ HTSDð phần mềm MicroStation 77 4.6 Quy trình biên tập ñồ trạng sử dụng ñất 78 4.7 Ảnh vệ tinh huyện Chư Prơng 79 4.8 Sơ đồ trạng sử dụng đất huyện Chư Prơng 80 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp vii MỞ ðẦU 1.1 Tính cấp thiết ñề tài ðất ñai tư liệu sản xuất ñặc biệt, ñịa bàn phân bố tổ chức kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng, khu dân cư, nhu cầu tất yếu sống Do tầm quan trọng việc ñiều tra nghiên cứu trạng sử dụng ñất nên Luật ðất ñai 2003 quy ñịnh việc kiểm kê ñất ñai ñược tiến hành năm năm lần Bản ñồ trạng sử dụng ñất (HTSDð) tài liệu quan trọng cần thiết cho cơng tác quản lý Nhà nước đất ñai, cho công tác lập quy hoạch - kế hoạch sử dụng đất nhiều mục đích chun ngành khác; cần thiết cho việc quản lý, ñịnh hướng phát triển kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng Bản ñồ HTSDð ñược sử dụng làm ñể giải tốn tổng thể cần đến thơng tin thời bề mặt thực phủ Bản ñồ HTSDð nguồn liệu đầu vào có giá trị cho hệ thống thơng tin địa lý (GIS) cho ngành nông nghiệp, giao thông, thuỷ lợi, thuỷ ñiện, xây dựng… Việc lập ñồ HTSDð theo phương pháp truyền thống bộc lộ nhiều hạn chế ñộ xác, tốn nhân lực, thời gian, kinh phí, khó khăn việc lưu trữ liệu… Với tình trạng biến động đất đai nay, việc quản lý ñất ñai sổ sách ñồ giấy ñáp ứng ñược nhu cầu cập nhật kịp thời thơng tin biến động đất ñai Cho nên công tác xây dựng chỉnh ñồ trạng sử dụng ñất hoạt động lớn ngành Nó địi hỏi phối hợp ñồng nỗ lực to lớn tất cấp quản lý nghiệp vụ kỹ thuật tồn ngành ðể đưa cơng tác chỉnh xây dựng ñồ trạng sử dụng ñất tất cấp theo ñịnh kỳ hàng năm năm năm vào nề nếp, việc ứng dụng công nghệ đại vào cơng tác xây dựng đồ HTSDð ñiều cần thiết nhằm ñáp ứng ñược yêu cầu tính thời độ xác mà cơng tác quản lý đất đai địi hỏi Cùng với phát triển công nghệ tin học, công nghệ viễn thám có Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp bước phát triển mạnh mẽ mang lại hiệu cao việc chỉnh thành lập loại đồ chun ngành khác nhau, có ñồ HTSDð Với ưu vượt trội khả cập nhật thơng tin, tính đa thời kỳ tư liệu, tính phong phú thơng tin đa phổ, tính đa dạng tư liệu: băng từ, phim, ảnh, ñĩa từ… tư liệu viễn thám ñược áp dụng ñể thành lập ñồ HTSDð cho nhiều khu vực mà phương pháp truyền thống khó thực hiện… Chư Prơng huyện miền núi tỉnh Gia Lai với tổng diện tích tự nhiên lớn 169.551,56 điều kiện lại khó khăn, địa hình phức tạp, đó, việc nghiên cứu: “Ứng dụng cơng nghệ tích hợp tư liệu Viễn thám Hệ thống thơng tin địa lý (GIS) lập ñồ trạng sử dụng ñất năm 2010 huyện Chư Prông - tỉnh Gia Lai” việc làm cấp thiết có ý nghĩa khoa học thực tiễn cao 1.2 Mục đích, u cầu đề tài 1.2.1 Mục đích Khẳng định tính ưu việt việc sử dụng tư liệu viễn thám GIS công tác thành lập ñồ HTSDð 1.2.2 Yêu cầu - Nắm kiến thức viễn thám kỹ thuật xử lý ảnh phương pháp thành lập ñồ trạng sử dụng ñất từ tư liệu viễn thám ðề xuất áp dụng biện pháp tích hợp tư liệu viễn thám hệ thống thơng tin địa lý việc thành lập đồ HTSDð nhằm nâng cao độ xác, giảm giá thành sản phẩm; - Quy trình cơng nghệ thành lập ñồ HTSDð ñã ñề xuất mang lại hiệu kinh tế cao với độ xác đảm bảo, rút ngắn thời gian thành lập ñồ việc tự động hóa số khâu quy trình cơng nghệ thành lập ñồ, giúp cho việc ñịnh hướng phát triển khai thác có hiệu nguồn tài nguyên ñất nước ta Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ... ðề tài ? ?Ứng dụng cơng nghệ tích hợp tư liệu Viễn thám Hệ thống thơng tin địa lý (GIS) lập đồ trạng sử dụng đất năm 2010 huyện Chư Prơng - tỉnh Gia Lai? ?? cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, ... tạp, đó, việc nghiên cứu: ? ?Ứng dụng cơng nghệ tích hợp tư liệu Viễn thám Hệ thống thơng tin địa lý (GIS) lập đồ trạng sử dụng đất năm 2010 huyện Chư Prơng - tỉnh Gia Lai? ?? việc làm cấp thiết có... việt việc sử dụng tư liệu viễn thám GIS công tác thành lập ñồ HTSDð 1.2.2 Yêu cầu - Nắm kiến thức viễn thám kỹ thuật xử lý ảnh phương pháp thành lập ñồ trạng sử dụng ñất từ tư liệu viễn thám ðề