Luận văn ứng dụng tư liệu ảnh viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) để xác định biến động đất đai trên địa bàn quận long biên, thành phố hà nội giai đoạn 2005 2010

luận văn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ---------------------------- TĂNG QUANG HUY ỨNG DỤNG TƯ LIỆU ẢNH VIỄN THÁM VÀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ðỊA LÝ (GIS) ðỂ XÁC ðỊNH BIẾN ðỘNG ðẤT ðAI TRÊN ðỊA BÀN QUẬN LONG BIÊN, THÀNH PHỐ HÀ NỘI GIAI ðOẠN 2005 - 2010 LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: QUẢN LÝ ðẤT ðAI Mã số : 60.62.16 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. NGUYỄN KHẮC THỜI HÀ NỘI - 2011 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan ñây là kết quả nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn này là trung thực và chưa từng ñược ai công bố trong bất kỳ công trình nào. Tôi xin cam ñoan rằng, mọi sự giúp ñỡ trong quá trình thực hiện luận văn ñã ñược cám ơn, các thông tin trích dẫn ñã chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày tháng năm 2011 Tác giả luận văn Tăng Quang Huy Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. ii LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình học tập và thực hiện ñề tài, tôi ñã nhận ñược sự giúp ñỡ, những ý kiến ñóng góp, chỉ bảo quý báu của các thầy giáo, cô giáo trong Viện ñào tạo sau ñại học, Khoa Tài nguyên và Môi trường, trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội. ðể có ñược kết quả nghiên cứu này, ngoài sự cố gắng và nỗ lực của bản thân, tôi còn nhận ñược sự hướng dẫn chu ñáo, tận tình của PGS.TS. Nguyễn Khắc Thời là người hướng dẫn trực tiếp tôi trong suốt thời gian nghiên cứu ñề tài và viết luận văn. Tôi cũng nhận ñược sự giúp ñỡ, tạo ñiều kiện của UBND quận Long Biên, Phòng Tài nguyên và Môi trường, UBND các phường thuộc quận, các anh chị em và bạn bè ñồng nghiệp, sự ñộng viên, tạo mọi ñiều kiện của gia ñình và người thân. Với tấm lòng biết ơn, tôi xin chân thành cảm ơn mọi sự giúp ñỡ quý báu ñó! Hà Nội, ngày tháng năm 2011 Tác giả Tăng Quang Huy Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. iii MỤC LỤC Lời cam ñoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục các bảng vi Danh mục các hình vii Danh mục các biểu ñồ, sơ ñồ viii 1. MỞ ðẦU 1 1.1 Tính cấp thiết của ñề tài 1 1.2 Mục ñích của ñề tài 2 1.3 Yêu cầu của ñề tài 2 2. TỔNG QUAN VỀ VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU 3 2.1 Công nghệ viễn thám 3 2.1.1 Khái niệm chung về công nghệ viễn thám 3 2.1.3 Ứng dụng công nghệ viễn thám 12 2.2 Hệ thống thông tin ñịa lý (GIS) và hệ thống ñịnh vị toàn cầu (GPS) 19 2.3 Lịch sử hình thành và phát triển của công nghệ viễn thám 29 2.3.1 Lịch sử hình thành và phát triển công nghệ viễn thám trên thế giới 29 2.3.2 Lịch sử phát triển công nghệ viễn thám ở Việt Nam 33 2.4 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 34 2.4.1 Tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám kết hợp với GIS trên thế giới 34 2.4.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám kết hợp với GIS ở Việt Nam 36 2.5 Khái quát chung về biến ñộng 40 2.5.1 Khái niệm về biến ñộng 40 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. iv 2.5.2 Yêu cầu về tư liệu ñể tạo ảnh biến ñộng 40 2.5.3 Các phương pháp ñánh giá biến ñộng 40 3. ðỐI TƯỢNG, ðỊA ðIỂM, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 46 3.1 ðối tượng và phạm vi nghiên cứu 46 3.1.1 ðối tượng nghiên cứu 46 3.1.2 Phạm vi nghiên cứu 46 3.2 Nội dung nghiên cứu 46 3.3 Phương pháp nghiên cứu 46 3.3.1 Phương pháp kế thừa các tư liệu có sẵn 46 3.3.2 Phương pháp thống kê xử lý số liệu 47 3.3.3 Phương pháp ñiều tra, khảo sát thực ñịa 47 3.3.4 Phương pháp minh hoạ trên bản ñồ, biểu ñồ 47 3.3.5 Phương pháp giải ñoán ảnh viễn thám bằng công nghệ bán tự ñộng 47 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 49 4.1 ðiều kiện tự nhiên - kinh tế xã hội 49 4.1.1 ðiều kiện tự nhiên 49 4.1.1.1 Vị trí ñịa lý 49 4.1.1.2 ðịa hình, ñịa mạo 49 4.1.1.3 Khí hậu, thuỷ văn 49 4.1.1.4 Thực trạng về môi trường 50 4.1.2 ðiều kiện kinh tế - xã hội 50 4.1.2.1 Thực trạng phát triển kinh tế 50 4.1.2.2 Dân số, lao ñộng, việc làm và thu nhập 53 4.1.2.3 Thực trạng của hệ thống hạ tầng kỹ thuật 54 4.1.3 ðánh giá chung về ñiều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội 56 4.1.3.1. Thuận lợi 56 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. v 4.1.3.2 Khó khăn 56 4.1.4 Tình hình quản lý và sử dụng ñất ñai của quận giai ñoạn 2005 - 2010 57 4.1.4.1 Hiện trạng sử dụng ñất năm 2010 57 4.1.4.2 Biến ñộng ñất ñai giai ñoạn 2005 - 2010 60 4.2 Trình tự, nội dung xử lý, phân tích ảnh viễn thám có ñộ phân giải cao ñể lập bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất 61 4.2.1 Thu thập tư liệu 61 4.2.2 Nhập ảnh 62 4.2.3 Tăng cường chất lượng ảnh 62 4.2.4 Nắn chỉnh tư liệu ảnh 63 4.2.5 Phân tách các ñối tượng 65 4.2.6 Xây dựng tệp mẫu ảnh 66 4.2.7 Phân loại ảnh 69 4.2.8. ðánh giá ñộ chính xác của kết quả phân loại ảnh 71 4.2.8.1. Kết quả ñánh giá ñộ chính xác phân loại ảnh năm 2005 71 4.2.8.2. Kết quả ñánh giá ñộ chính xác phân loại ảnh năm 2010 73 4.3 Thành lập bản ñồ sử dụng ñất 74 4.4 Lập bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất 78 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 80 5.1 Kết luận 80 5.2 ðề nghị 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. vi DANH MỤC CÁC BẢNG STT Tên bảng Trang 2.1 Bảng so sánh hai phương pháp giải ñoán ảnh viễn thám 12 2.2 Bảng ma trận biến ñộng giữa hai thời gian a và b 44 4.1 Tình hình phát triển kinh tế giai ñoạn 2005 - 2010 53 4.3 Biến ñộng ñất ñai giai ñoạn 2005-2010 quận Long Biên 60 4.4 Mô tả các loại ñất 66 4.5 Giá trị khác biệt phổ giữa các mẫu phân loại ảnh năm 2005 67 4.6 Mẫu giải ñoán ảnh vệ tinh 68 4.7 Ma trận sai số phân loại ảnh năm 2005 71 4.8 ðộ chính xác phân loại ảnh năm 2005 72 4.9 Ma trận sai số phân loại ảnh năm 2010 73 4.10 ðộ chính xác phân loại ảnh năm 2005 74 4.11 Thống kê diện tích các loại ñất sau giải ñoán qua các năm 77 4.12 Chênh lệch diện tích năm 2005 77 4.13 Chênh lệch diện tích năm 2010 78 4.14 Biến ñộng các loại ñất giai ñoạn 2005 - 2010 78 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. vii DANH MỤC CÁC HÌNH STT Tên hình Trang 2.1 Nguyên lý thu nhận hình ảnh trong viễn thám 4 2.2 Nguồn dữ liệu viễn thám 5 2.3 Ứng dụng công nghệ viễn thám nghiên cứu núi lửa 13 2.4 Ứng dụng công nghệ viễn thám nghiên cứu ñịa chất 13 2.5 Ứng dụng công nghệ viễn thám nghiên cứu sóng thần 14 2.6 Ứng dụng công nghệ viễn thám nghiên cứu bão nhiệt ñới Choi-Wan 15 2.7 Ứng dụng công nghệ viễn thám nghiên cứu biến ñộng tầng ô zôn 16 2.8 Ứng dụng công nghệ viễn thám nghiên cứu nhiệt ñộ bề mặt 16 2.9 Ứng dụng công nghệ viễn thám theo dõi nạn phá rừng nhiệt ñới 17 2.10 Ứng dụng ảnh viễn thám trong thành lập bản ñồ 19 2.11 Một bản ñồ GIS sẽ là tổng hợp của rất nhiều lớp thông tin khác nhau 20 2.12 Thành phần chính của một hệ GIS 21 2.13 Hệ thống ñịnh vị toàn cầu (GPS) 24 2.14 Trạm thu ảnh vệ tinh &Trung tâm Quản lý Dữ liệu quốc gia 38 2.15 Bản ñồ ngập lụt tỷ lệ 1/100.000 thu nhỏ (Huế) 40 2.16 Chỉ số thực vật qua hai mùa khác nhau trong năm 44 4.1 Ảnh vệ tinh khu vực nghiên cứu 61 4.2 Ảnh trước và sau khi ñược tăng cường chất lượng 62 4.3 Quá trình nắn ảnh trên phần mềm ENVI 64 4.4 Sai số nắn ảnh năm 2005 65 4.5 Sai số nắn ảnh năm 2010 65 4.6 Kết quả phân tách các ñối tượng 66 4.7 Ảnh phân loại năm 2005 70 4.8 Ảnh phân loại năm 2010 70 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. viii DANH MỤC CÁC BIỂU ðỒ, SƠ ðỒ STT Tên biểu ñồ, sơ ñồ Trang Sơ ñồ 2.1. Phương pháp phân loại dữ liệu ña thời gian 42 Sơ ñồ 2.2. Phương pháp ñánh giá biến ñộng tạo thay ñổi phổ 42 Sơ ñồ 2.3. Phương pháp ñánh giá biến ñộng sau phân loại 45 Sơ ñồ 3.1. Quy trình giải ñoán ảnh vệ tinh theo phương pháp số 48 Biểu ñồ 4.1. Cơ cấu kinh tế của quận Long Biên năm 2010. 51 Biểu ñồ 4.2. Cơ cấu sử dụng các loại ñất chính năm 2010 57 Sơ ñồ 4.1. Hiện trạng sử dụng ñất năm 2005 75 Sơ ñồ 4.2. Hiện trạng sử dụng ñất năm 2010 76 Sơ ñồ 4.3. Biến ñộng ñất ñai giai ñoạn 2005-2010 79 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. 1 1. MỞ ðẦU 1.1 Tính cấp thiết của ñề tài ðất ñai là nguồn tài nguyên có hạn, là cơ sở không gian của mọi quá trình sản xuất. ðất ñai là một trong những nguồn tài nguyên thiên nhiên quý giá của các quốc gia. Trong quá trình ñô thị hóa, công nghiệp hóa và dưới sức ép của gia tăng dân số thì ñất ñai ñã trở thành vấn ñề sống còn của mỗi quốc gia, mỗi dân tộc, việc xác ñịnh biến ñộng ñất ñai càng trở nên cấp thiết nhằm sử dụng ñất hợp lý, tiết kiệm và có hiệu quả. Trong công tác quản lý nhà nước về ñất ñai, một trong những yếu tố không thể thiếu là các loại bản ñồ, trong ñó có bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất. Bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất thể hiện sự phân bố các loại ñất tại một thời ñiểm xác ñịnh, phản ánh trung thực hiện trạng sử dụng các loại ñất theo mục ñích sử dụng. Xây dựng bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất giúp chúng ta nắm rõ cơ cấu các loại ñất, vị trí và diện tích các loại ñất. Từ ñó giúp các cấp lãnh ñạo có căn cứ khoa học ñể ñưa ra chính sách phù hợp giúp cho việc quản lý ñất ñai ñạt hiệu quả hơn, nâng cao mức sống cho người dân, tìm ra biện pháp giải quyết những vấn ñề bất hợp lý trong sử dụng ñất, nhằm mục ñích sử dụng ñất ngày càng ñem lại hiệu quả cao hơn cả về kinh tế, xã hội và môi trường. Hiện nay, bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất ñược thành lập bằng nhiều phương pháp như: tổng hợp bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất của các ñơn vị hành chính cấp dưới trực thuộc, hiệu chỉnh bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất chu kỳ trước, sử dụng các bản ñồ chuyên ngành và phương pháp sử dụng ảnh viễn thám. Trong ñó, phương pháp thành lập bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất từ ảnh viễn thám vẫn còn là phương pháp mới và chưa ñược phổ biến ở nước ta. Nhưng hiện tại, phương pháp này ñã và ñang ñược nghiên cứu, sử dụng trong công tác thành lập bản ñồ và phân tích không gian. [...]... a lý thu n l i, t c ñ ñô th hóa trên ñ a bàn qu n Long Biên ñang di n ra m nh m nên di n tích các lo i ñ t có nhi u bi n ñ ng V i tính c p thi t ph i xác ñ nh bi n ñ ng ñ t ñai, ph c v cho công tác qu n lý ñ t ñai qu n Long Biên, tôi ti n hành nghiên c u ñ tài: “ ng d ng tư li u nh vi n thám và h th ng thông tin ñ a lý (GIS) ñ xác ñ nh bi n ñ ng ñ t ñai trên ñ a bàn qu n Long Biên, thành ph Hà N i giai. .. n 2005 - 2010 1.2 M c ñích c a ñ tài Xác ñ nh bi n ñ ng ñ t ñai trên cơ s nh v tinh ch p ña th i gian ñ phân gi i cao t i ñ a bàn qu n Long Biên 1.3 Yêu c u c a ñ tài - N m v ng công ngh gi i ñoán nh vi n thám, tích h p tư li u vi n thám và GIS - N m ñư c tình hình qu n lý và s d ng ñ t ñai trên ñ a bàn qu n Long Biên giai ño n 2005- 2010 - Các s li u ñi u tra ph i ñư c thu th p chính xác, ñ y ñ và. .. ……………………… 16 là ñ i tư ng ñ u tiên mà nh vi n thám v tinh thu nh n ñư c thông tin Trên nh vi n thám chúng ta có th tính toán sinh kh i, ñ trư ng thành và sâu b nh d a trên ch s th c v t, nghiên c u cháy r ng qua nh v tinh Hình 2.9 ng d ng công ngh vi n thám theo dõi n n phá r ng nhi t ñ i 2.1.3.6 Nghiên c u thu văn M t nư c và các h th ng dòng ch y ñư c hi n th r t rõ trên nh v tinh D li u v tinh ñư c ghi... i quan h tư ng h gi a các ñ i tư ng d a trên tri th c chuyên ngành ho c kinh nghi m c a ngư i gi i ñoán nh Vi c tách thông tin trong vi n thám có th chia thành 5 lo i, c th : - Phân lo i ña ph : là quá trình tách g p thông tin d a trên các tính ch t ph , không gian và th i gian c a ñ i tư ng - Phát hi n bi n ñ ng: là phát hi n và tách các bi n ñ ng d a trên tư li u nh ña th i gian (ví d : xác ñ nh...Vi n thám (Remote sensing) là k thu t quan sát và ghi nh n ñ i tư ng mà trên th c t không c n ph i ti p xúc t i ñ i tư ng Tư li u vi n thám bao g m nh hàng không ( nh ch p máy bay) và nh v tinh ( nh ch p t v tinh) ð c ñi m c a nh ng t m nh vi n thám là có chu kỳ l p l i nhanh, vì th tư li u vi n thám ñ c bi t có hi u qu khi nghiên c u di n bi n c a m t quá trình nào ñó Qu n Long Biên là qu n m i thành. .. s d ng thành l p b n ñ vùng Nam M và thu ñư c nh ng thành t u r t l n Các s n ph m b n ñ Trư ng ð i h c Nông Nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ khoa h c nông nghi p ……………………… 18 ñư c thành l p t nh Radar t l 1/250.000 ñư c s d ng ph bi n trong th c t cho nên tư li u nh Radar ñư c xem là nh ng tư li u b sung cho vi c thành l p b n ñ t l nh và trung bình Hình 2.10 2.2 ng d ng nh vi n thám trong thành l... 2.1.1.2 Nguyên lý cơ b n c a vi n thám Vi n thám nghiên c u ñ i tư ng b ng gi i ñoán và tách l c thông tin b ng gi i ñoán tư li u nh hàng không ho c nh v tinh d ng s Các d li u dư i d ng nh ch p và nh s ñư c thu nh n d a trên vi c ghi nh n năng lư ng b c x và sóng ph n h i phát ra t v t th khi kh o sát Năng lư ng ph dư i d ng sóng ñi n t , n m trên các d i ph khác nhau, cùng cho thông tin v m t v t... ng thông tin ñ a lý (GIS) và h th ng ñ nh v toàn c u (GPS) 2.2.1 Khái quát chung v GIS và GPS 2.2.1.1 Vài nét v GIS a ð nh nghĩa v GIS H th ng thông tin ñ a lý (GIS) là m t t p các công c ñ thu th p, lưu tr , tìm ki m, bi n ñ i và hi n th các d li u không gian t th gi i th c nh m ph c v th c hi n m c ñích c th ðó là h th ng th hi n các ñ i tư ng t th gi i th c thông qua: • V trí ñ a lý c a ñ i tư. .. Trư ng ð i h c Nông Nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ khoa h c nông nghi p ……………………… 21 - Ph n m m: Ph n m m GIS cung c p các ch c năng và các công c c n thi t ñ lưu gi phân tích và hi n th thông tin ñ a lý Các thành ph n chính trong ph n m m GIS là: Công c nh p và thao tác trên các thông tin ñ a lý; H qu n tr cơ s d li u (DBMS); Công c h tr h i ñáp, phân tích và hi n th ñ a lý; Giao di n ñ ho ngư i -... năng lư ng h u ích mà còn nhi u thành ph n nhi u khác Hi u ch nh khí quy n là m t công ño n ti n x lý nh m lo i tr nh ng thành ph n b c x không mang thông tin h u ích + Hi u ch nh hình h c: Méo hình hình h c ñư c hi u như s sai l ch v trí gi a t a ñ nh th c t ño ñư c và t a ñ nh lý tư ng ñư c t o b i m t b c m có thi t k hình h c lý tư ng và trong các ñi u ki n thu nh n lý tư ng B n ch t c a hi u ch nh