Nghiên cứu ứng dựng viễn thám và gis trong giám sát thực hiện quy hoạch sử dụng đất đến năm 2020 cấp tỉnh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN THỊ HOÀI THU NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS TRONG GIÁM SÁT THỰC HIỆN QUY HOẠCH SỬ DỤNG ĐẤT ĐẾN NĂM 2020 CẤP TỈNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN THỊ HOÀI THU NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS TRONG GIÁM SÁT THỰC HIỆN QUY HOẠCH SỬ DỤNG ĐẤT ĐẾN NĂM 2020 CẤP TỈNH Ngành: Bản đồ viễn thám hệ thông tin địa lý Mã số : 60440214 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS TRẦN ĐÌNH TRÍ HÀ NỘI - 2014 i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan, cơng trình nghiên cứu riêng Các kết nghiên cứu thực nghiệm đưa luận văn hoàn toàn trung thực, chưa cơng bố cơng trình khác Hà Nội, ngày tháng năm 2014 Tác giả luận văn Nguyễn Thị Hoài Thu ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT iii DANH MỤC HÌNH VẼ v DANH MỤC BẢNG BIỂU vi MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu đề tài Phạm vi nghiên cứu đề tài Nội dung nghiên cứu đề tài nghĩa khoa học & thực tiễn Cấu trúc luận văn CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VIỄN THÁM VÀ GIS 1.1 Khái quát chung viễn thám 1.2 Cơ sở vật lý khoa học viễn thám .4 1.2.1 Viễn thám dải sóng nhìn thấy hồng ngoại gần 1.2.2.Viễn thám hồng ngoại nhiệt 1.2.3 Viễn thám siêu cao tần 1.3 Giới thiệu chung hệ thống vệ tinh tư liệu viễn thám 1.3.1 Vệ tinh LANDSAT 1.3.2 Vệ tinh SPOT 10 1.3.3 Vệ tinh phân giải siêu cao QuikBird 12 1.3.4 Vệ tinh phân giải siêu cao IKONOS 13 1.3.5 Ảnh vệ tinh SPOT: 15 1.3.6 Xử lý ảnh vệ tinh .16 1.3.7 Kỹ thuật phân loại viễn thám 18 1.3.8 Khả khai thác thông tin chuyên đề từ tư liệu viễn thám 20 1.4 Giới thiệu chung hệ thông tin địa lý (GIS) .22 1.4.1 Khái niệm .22 iii 1.4.2 Cấu trúc GIS 23 1.4.3 Phần cứng .24 1.4.4 Phần mềm .24 1.5 Các chức GIS 25 1.5.1 Nhập liệu 25 1.5.2 Chuyển đổi liệu 26 1.5.3 Thao tác liệu 26 1.5.4 Quản lý liệu .26 1.5.5 Hỏi đáp phân tích không gian 26 1.5.6 Hiển thị 27 1.5.7 Mối liên hệ GIS với hệ thông tin khác 28 1.6 Ứng dụng hệ thông tin địa lý 28 CHƯƠNG THÀNH LẬP BẢN ĐỒ GIÁM SÁT QUY HOẠCH SỬ DỤNG ĐẤT BẰNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS 30 2.1 Cơ sở khoa học qui hoạch sử dụng đất .30 2.1.1 Khái niệm đất đai .30 2.1.2 Quy hoach sử dụng đất 31 2.1.3 Nhóm đất nơng nghiệp bao gồm loại đất: 31 2.1.4 Nhóm đất phi nơng nghiệp bao gồm loại đất: 32 2.2 Thành lập đồ giám sát qui hoạch sử dụng đất .32 2.3 Nội dung cơng đoạn thực qui trình 34 2.3.1 Thu thập chuẩn bị tài liệu 34 2.3.2 Thành lập bình đồ ảnh vệ tinh 34 2.3.3 Đoán đọc điều vẽ ảnh 35 2.3.4 Xây dựng sở liệu chuyên đề 35 CHƯƠNG THÀNH LẬP BẢN ĐỒ GIÁM SÁT QUY HOẠCH SỬ DỤNG ĐẤT NĂM 2020 TỈNH HƯNG YÊN THỜI KỲ 2013 BẰNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS .44 3.1 Khái quát khu vực nghiên cứu .44 3.1.1.Vị trí địa lý .44 3.1.2 Địa hình 44 iv 3.1.3 Thủy văn .45 3.1.4 Thực trạng kinh tế - xã hội 45 3.1.5 Thực trạng phát triển ngành kinh tế 46 3.1.6 Dân số, lao động, việc làm thu nhập 47 3.1.7 Thực trạng phát triển khu đô thị khu dân cư nông thôn 48 3.1.8 Thực trạng phát triển sở hạ tầng kỹ thuật, hạ tầng xã hội 49 3.2 Tư liệu sử dụng 54 3.2.1 Tư liệu đồvà tài liệu hỗ trợ .54 3.2.2 Tư liệu ảnh viễn thám 54 3.3 Xây dựng đồ giám sát qui hoạc sử dụng đất tỉnh Hưng Yên 56 3.3.1 Tổ chức liệu .56 3.3.2 Cơ sở toán học 58 3.3.3 Thành lập đồ giám sát quy hoạch sử dụng đất 59 3.4 Giám sát, cập nhật thông tin quy hoạch sử dụng đất đến năm 2020 thời kỳ 2013 69 3.4.1 Nội dung bước thực 69 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 77 KIẾN NGHỊ 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO .78 iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT GIS: Hệ thông tin địa lý ArcGIS: Phần mềm GIS Viện nghiên cứu hệ thống môi trường (ESRI) DN: Digital Number - giá trị độ xám pixel ảnh số QHSDĐ:Quy hoạch sử dụng đất HTSDĐ: Hiện trạng sử dụng đất LANDSAT: Vệ tinh tài nguyên Mỹ MapInfo: Phần mềm GIS hãng MapInfo MicroStation: Phần mềm biên tập đồ hãng Intergraph SXN: Đất sản xuất nông nghiệp 10 CHN: Đất trồng hàng năm 11 LUA: Đất trồng lúa 12 COC: Đất cỏ dùng vào chăn nuôi 13 NHK: Đất nương rẫy trồng hàng năm khác 14 BHK: Đất trồng hàng năm khác 15 HNK; Đất trồng hàng năm khác 16 CLN: Đất trồng lâu năm 17 LNC: Đất trồng công nghiệp lâu năm 18 LNQ: Đất trồng ăn lâu năm 19 LNK: Đất trồng lâu năm khác 20 RSX: Đất rừng sản xuất 21 RPH: Đất rừng phòng hộ 22 RDD: Đất rừng đặc dụng 23 NTS: Đất nuôi trồng thủy sản 24 LMU: Đất làm muối 25 NKH: Đất nông nghiệp khác 26 ONT: Đất nông thôn 27 ODT: Đất đô thị 28 CTS: Đất trụ sở quan, cơng trình nghiệp 29 TSC: Đất trụ sở quan, cơng trình nghiệp Nhà nước 30 TSK: Đất trụ sở khác 31 CQP: Đất quốc phòng 32 CAN: Đất an ninh 33 CSK: Đất sản xuất, kinh doanh phi nông nghiệp iv 34 SKK: Đất khu công nghiệp 35 SKC: Đất sở sản xuất, kinh doanh 36 SKS: Đất cho hoạt động khoáng sản 37 SKX: Đất sản xuất vật liệu xây dựng, gốm sứ 38 CCC: Đất có mục đích cơng cộng 39 DGT: Đất giao thong 40 DTL: Đất thuỷ lợi 41 DNL: Đất cơng trình lượng 42 DBV: Đất cơng trình bưu viễn thong 43 DVH: Đất sở văn hóa 44 DYT: Đất sở y tế 45 DGD: Đất sở giáo dục - đào tạo 46 DTT: Đất sở thể dục - thể thao 47 DKH: Đất sở nghiên cứu khoa học 48 DXH: Đất sở dịch vụ xã hội 49 DCH: Đất chợ 50 DDT: Đất có di tích, danh thắng 51 DRA: Đất bãi thải, xử lý chất thải 52 TTN: Đất tơn giáo, tín ngưỡng 53 TON: Đất tơn giáo 54 TIN: Đất tín ngưỡng 55 NTD: Đất nghĩa trang, nghĩa địa 56 SMN: Đất sông suối mặt nước chun dung 57 SON: Đất sơng, ngịi, kênh, rạch, suối 58 MNC: Đất có mặt nước chuyên dung 59 PNK: Đất phi nơng nghiệp khác 60 CSD: Nhóm đất chưa sử dụng 61 BCS: Đất chưa sử dụng 62 DCS: Đất đồi núi chưa sử dụng 63 NCS: Núi đá khơng có rừng 64 MVB: Đất có mặt nước ven biển 65 MVT: Đất mặt nước ven biển nuôi trồng thủy sản 66 MVR: Đất mặt nước ven biển có rừng ngập mặn 67 MVK: Đất mặt nước ven biển có mục đích khác 68 DTS: Đất mặt nước ven biển có mục đích khác v DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Hệ thống viễn thám .4 Hình 1.2: Hệ thống viễn thám .5 Hình 1.3: Hệ thống viễn thám .6 Hình 1.4: Viễn thám dải sóng Hình 1.5: Viễn thám hồng ngoại nhiệt .7 Hình 1.6: Viễn thám siêu cao tần Hình 1.7: Vệ tinh LANDSAT .9 Hình 1.8: Vệ tinh Spot 10 Hình 1.9: Vệ tinh QuickBird 12 Hình 1.10: Vệ tinh IKONOS 13 Hình 1.11: Mơ hình tán xạ khí 18 Hình 1.12: Một số loại nội, ngoại sai hình học 18 Hình 1.13: Mối liên hệ thành phần hệ thống thông tin địa lý 24 Hình 1.14: Các thành phần phần cứng hệ thống thông tin địa lý .24 Hình 1.15: Thành phần phần mềm hệ thống thơng tin địa lý 25 Hình 1.16: Sự tương quan GIS hệ thông tin khác 28 vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Thông số kỹ thuật cảm TM 10 Bảng 1.2: Đặc điểm hệ thống máy chụp ảnh vùng nhìn thấy 11 Bảng1.3: Các băng phổ ảnh đa phổ ảnh vệ tinh QuikBird 12 Bảng1.4: Các băng phổ ảnh đa phổ vệ tinh phân giải siêu cao IKONOS 13 Bảng1.5: Các thông số kỹ thuật số loại ảnh vệ tinh quang học .14 Bảng 3.1: Hiện trạng dân số mật độ dân số tỉnh Hưng Yên .48 Bảng 3.2: Bảng thống kê diện tích việc thực giám sát quy hoạch sử dụng đât đến năm 2020 tỉnh hưng yên hưng thời kỳ 2013 73 Biểu 3.1: Biểu thống kê diện tích việc thực giám sát quy hoạch sử dụng đât đến năm 2020 tỉnh hưng yên hưng thời kỳ 2013 79 64 - Nhóm lớp dân cư: Tên tỉnh_DC.dgn 65 Nội dung thể theo kí hiệu bảng giải sau: Bảng giải Bản đồ 66 Nội dung chuyên môn đồ: * Bản đồ trạng: - HienTrang_nen.dgn - HienTrang_net.dgn 67 * Bản đồ quy hoạch: - QuyHoach_nen.dgn - QuyHoach_net.dgn 68 - GiamSat_(năm giám sát).dgn * Tất đối tượng đồ giám sát phải đưa level, màu, linestyle, pattern, tên fonts, số fonts,… theo quy 69 * Các đối tượng chuyên đề theo bảng kí hiệu, bảng phân lớp, màu, khung trình bày khung quy định 3.4 Giám sát, cập nhật thông tin quy hoạch sử dụng đất đến năm 2020 thời kỳ 2013 3.4.1 Nội dung bước thực * Nội dung bước thu nhận, xử lý tín hiệu ảnh vệ tinh thành lập bình đồ ảnh vệ tinh: * Giải đốn lớp thơng tin biến động: Công việc thực chất điều vẽ nội, ngoại nghiệp ảnh vệ tinh nội dung biến động (so với kết năm trước) Các loại đất cần điều vẽ biến động, gồm: - Đất trồng lúa - Đất rừng phòng hộ - Đất rừng đặc dụng - Đất rừng sản xuất - Đất nuôi trồng thủy sản - Đất khu công nghiệp - Đất cho hoạt động khống sản - Đất thị * Hiện chỉnh, biên tập đồ cần cập nhật mới: Các nội dung biến động cập nhật lên đồ giám sát quy hoạch sử dụng đất năm trước biên tập lại đồ theo quy định 70 71 72 3.5 Tính tốn thống kê diện tích việc thực giám sát quy hoạch sử dụng đât Trên phần mềm Arcgis 9.3 tiến hành đưa phân tích đánh giá mức độ thực qui hoạch sử dụng: Thí dụ: trường thuộc tính FID 8249, Shape Polygon, trạng dử dụng đất năm 2010 LUA (lúa), vùng quy hoạch đến năm 2020 đất SKK(đất khu công nghiệp) Nhưng theo số liệu thống kê 2013 đất ODT (đất đô thị) cho ta thấy mức độ thực loại đất thực sai quy hoạch khu quy hoạch Chính mà phần tính tốn v thống kê hoàn thành với n đối tượng Kết cho thấy mức độ thực loại đất giám sát - Thực sai quy hoạch khu quy hoạch - Thực sai quy hoạch khu quy hoạch - Đ ã thực quy hoạch - Thực sai quy hoạch Từ sở liệu ta chiết xuất thơng tin thời điểm giám sát gồm tiêu giám sát :LUA, RPH, RDD, RSX, NTS, ODT, SKK, SKS Bằng phần mềm AcrGis 9.3 ta tiến hành chiết xuất loại đất thuộc tiêu giám sát thí dụ như: 73  Chỉ tiêu thứ nhất: Trong diện tích đất NTS chiếm vào LUA 83.50(ha)  Chỉ tiêu thứ hai: chiếm vào LUA 3966.13(ha) ODT chiếm vào HNK 350.87(ha) chiếm vào LNQ 309.95(ha)  Chỉ tiêu thứ ba: chiếm vào LUA 4166.06(ha) SKK chiếm vào ONT 260.97(ha) chiếm vào ODT 32.30(ha) Trên phần mềm Arcgis 9.3 tiến hành tính tốn đưa bảng thống kê diện tích việc thực hện giám sát quy hoach sử dụng đất đến năm 2020 tỉnh Hưng Yên thời kỳ 2013 thể bảng 3.2 luận văn Bảng 3.2: Bảng thống kê diện tích việc thực giám sát quy hoạch sử dụng đât đến năm 2020 tỉnh Hưng Yên thời kỳ 2013 S Các loại đất T trạng theo T ảnh vệ tinh SXN CHN LUA COC HNK BHK NHK CLN LNC 10 LNQ 11 LNK 12 RSX Các loại đất thuộc tiêu giám sát (ha) Ghi LUA 34350.07 10.13 RPH RDD RSX NTS 83.50 ODT SKK 3966.13 4166.06 350.87 24.08 40.86 26.90 50.05 62.37 309.95 39.91 SKS 15.15 74 13 RPH 14 RDD 15 NTS 16 2.15 896.53 79.21 8.47 LMU 0.45 0.15 0.15 17 NKH 2.08 18 ONT 678.99 281.82 1905.31 260.97 2.23 19 ODT 75.53 14.74 32.30 20 CTS 21 TSC 22 TSK 23 CQP 24 CAN 25 CSK 26 SKK 27 1141.72 7.01 0.03 0.01 1179.37 SKC 125.79 202.49 28 SKS 0.12 0.57 29 SKX 8.88 30 CCC 0.56 31 DGT 32 DTL 33 DNL 34 DBV 35 DVH 36 DYT 37 DGD 10.53 38 DTT 1.03 39 DKH 144.14 75 40 DXH 41 DCH 42 DDT 43 DRA 44 TTN 45 TON 46 TIN 47 NTD 48 SMN 49 SON 50 MNC 51 PNK 52 CSD 53 BCS 54 DCS 55 NCS 56 MVB 57 MVT 58 MVR 59 MVK 60 DTS 5.54 11.16 7.13 0.28 27.89 4.56 119.88 4.19 3.40 25.33 5.64 0.71 76 Biểu 3.1: Biểu thống kê diện tích việc thực giám sát quy hoạch sử dụng đât đến năm 2020 tỉnh Hưng Yên thời kỳ 2013 77 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Sau trình nghiên cứu làm việc nghiêm túc, với cố gắng thân với giúp đỡ thầy cô, đồng nghiệp Đặc biệt giúp đỡ tận tình thầy giáo PGS TS Trần Đình Trí, đến tơi hồn thành luận văn “ Nghiên cứu ứng dụng viễn thám Gis giám sát thực quy hoạch sử dụng đất đến năm 2020 cấp tỉnh” 1.Giám sát thực quy hoạch sử dụng đất vấn đề quan trọng Từ cung cấp nguồn tư liệu bổ ích cho việc giám sát quản lí tài nguyên đất, đồng thời giúp nhà quản lí đưa định hướng phát triển thời gian tới 2.Với thực trạng công nghệ viễn thám cho cập nhật thông tin cách nhanh nhất.Trên sở liệu xây dựng, cách sử dụng chức chuyên dụng ArGIS cung cấp thêm số chức năng, chiết xuất, trình bày liệu, lập báo cáo đưa giải pháp tối ưu phục vụ mục đích giám sát quy hoạch sử dụng đất 3.GIS cung cấp khả hỏi đáp từ đơn giản “chỉ nhấn” đến cơng cụ phân tích tinh vi để cung cấp kịp thời thông tin cho người quản lý phân tích Các hệ GIS đại có nhiều cơng cụ phân tích hiệu quả, có cơng cụ đặc biệt để chồng xếp liệu địa lý Ứng dụng công nghệ viễn thám điều tra giám sát việc thực triển khai nhiệm vụ theo quy hoạch sử dụng đất góp phần thực thành công nhiệm vụ quản lý tài nguyên đất, chống lãng phí, phù hợp với quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất duyệt, đáp ứng đủ quỹ đất phục vụ cho nhu cầu phát triển kinh tế xã hội bảo đảm quốc phòng an ninh Việc giám sát thực quy hoạch sử dụng đất đai công nghệ viễn thám cho ta kết khách quan, sát thực, có hình ảnh cụ thể trực quan, có số liệu xác minh chứng cho trạng tình hình thực quy hoạch sử dụng đất đai Các kết giám sát báo cáo kịp thời có đồ, số liệu hình ảnh thực tế kèm theo giúp cho quan quản lý Nhà nước nắm bắt thơng tin xác làm cở sở đưa kết luận xử lý, chấn chỉnh sai trái việc thực quy hoạch sử dụng đất đai Nhà nước phê duyệt KIẾN NGHỊ - Giám sát cấp tỉnh mang tính tổng qt chưa cụ thể Chính ta cần thành lập đồ giám sát cấp huyện cụ thể, sâu sát - Ảnh viễn thám sử dụng phải có độ phân giải cao Một lần xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Trần Đình Trí tận tình hướng dẫn tơi q trình làm hoàn thành luận văn 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ Tài nguyên Môi trường (2007), Quy phạm thành lập đồ trạng sử dụng đất, NXB Bản đồ Trần Hùng (2008), Hướng dẫn thực hành viễn thám với ENVI, Hà Nội Trung tâm Viễn thám Quốc gia, Ứng dụng công nghệ viễn thám giám sát tài nguyên thiên nhiên môi trường Việt Nam Trần Thị Băng Tâm (2006), Hệ thống thông tin địa lý Gis, Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội Nguyễn Ngọc Thạch (2003), Cơ sở Viễn Thám, Nhà xuất Nông nghiệp Hà Nội Nguyễn Trường Xuân, Phạm Vọng Thành (2005),Công nghệ Viễn Thám Bài giảng dùng cho học viên cao học ngành trắc địa Nguyễn Khắc Thời - Trân Quốc Vinh (2006), Bài giảng Viễn Thám, Trường Đại học Nông nghiệpI, Hà Nội Lê Văn Trung (2005), Viễn Thám, Nhà xuất Đại học quốc gia Thành Phố Hồ Chí Minh Phạm Vọng Thành (2003), Bài giảng dùng cho học viên cao học Trường Đại học Mỏ Địa Chất ... ảnh viễn thám để giám sát quy hoạch kế hoạch sử dụng đất + Nghiên cứu ứng dụng viễn thám Gis thành lập đồ giám sát thực quy hoạch sử dụng đất năm 2020 cấp tỉnh + Thu nhận xử lý ảnh viễn thám. .. DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN THỊ HOÀI THU NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS TRONG GIÁM SÁT THỰC HIỆN QUY HOẠCH SỬ DỤNG ĐẤT ĐẾN NĂM 2020 CẤP TỈNH Ngành: Bản đồ viễn thám. .. dụng đất, đồ quy hoạch sử dụng đất Bản đồ giám sát sử dụng đất có tỷ lệ với đồ quy hoạch sử dụng đất - Ảnh vệ tinh dùng để thành lập đồ giám sát quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất phải đáp ứng nhu