Ứng dụng tư liệu viễn thám và hệ thông tin địa lý để thành lập bản đồ biến động sử dụng đất cấp huyện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT -*** - LÊ ANH TUẤN ỨNG DỤNG TƯ LIỆU VIỄN THÁM VÀ HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ ĐỂ THÀNH LẬP BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT CẤP HUYỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT -*** - LÊ ANH TUẤN ỨNG DỤNG TƯ LIỆU VIỄN THÁM VÀ HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ ĐỂ THÀNH LẬP BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT CẤP HUYỆN 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 Phạm Vọng Thành HÀ NỘI - 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng số liệu kết luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Hà Nội, ngày tháng năm 2014 Tác giả luận văn Lê Anh Tuấn MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI PHẠM VI NGHIÊN CỨU NỘI DUNG NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU BỐ CỤC CỦA ĐỀ TÀI LỜI CẢM ƠN CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT VÀ VIỄN THÁM - GIS 1.1 TỔNG QUAN VỀ BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT 1.1.1 Khái quát đồ biến động sử dụng đất 1.1.2 Cơ sở toán học đồ biến động sử dụng đất 1.2 TỔNG QUAN VỀ VIỄN THÁM - GIS 12 1.2.1 Tổng quan viễn thám 12 1.2.2 Tổng quan hệ thống thông tin địa lý GIS 32 CHƯƠNG THÀNH LẬP BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP SO SÁNH SAU PHÂN LOẠI 43 2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT 43 2.1.1 Nghiên cứu biến động phương pháp so sánh sau phân loại 43 2.1.2 Nghiên cứu biến động phương pháp phân loại trực tiếp ảnh đa thời gian 44 2.1.3 Nghiên cứu biến động phương pháp chồng xếp ảnh phân loại lên đồ có 45 2.1.4 Nghiên cứu biến động phương pháp cộng màu kênh ảnh 45 2.1.5 Nghiên cứu biến động phương pháp kết hợp 46 2.1.6 So sánh ưu, nhược điểm phương pháp 47 2.2 QUY TRÌNH NGHIÊN CỨU THÀNH LẬP BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP SO SÁNH SAU PHÂN LOẠI 48 2.2.1 Thu thập liệu ảnh vệ tinh: 50 2.2.2 Nhập ảnh: 50 2.2.3 Tăng cường chất lượng ảnh: 50 2.2.4 Nắn chỉnh tư liệu ảnh: 50 2.2.5 Phân loại ảnh: 52 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM THÀNH LẬP BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT HUYỆN MỸ HÀO – TỈNH HƯNG YÊN THỜI KỲ 2003 – 2011 BẰNG TƯ LIỆU VIỄN THÁM VÀ GIS 53 3.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 53 3.1.1.Vị trí địa lý 53 3.1.2 Diện tích, dân số đơn vị hành 54 3.1.3 Tài nguyên thiên nhiên 55 3.1.4 Kết cấu hạ tầng 56 3.1.5 Văn hóa - du lịch 56 3.1.6 Kinh tế - xã hội 57 3.2 THU THẬP, ĐÁNH GIÁ THÔNG TIN TƯ LIỆU 57 3.2.1 Tư liệu ảnh vệ tinh 57 3.2.2 Tư liệu đồ 58 3.3 XỬ LÝ ẢNH VỆ TINH 58 3.4 THÀNH LẬP BÌNH ĐỒ ẢNH VỆ TINH 59 3.5 THÀNH LẬP BẢN ĐỒ NỀN 61 3.6 GIẢI ĐOÁN NỘI NGHIỆP 62 3.7 THÀNH LẬP BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT HUYỆN MỸ HÀO – HƯNG YÊN 71 3.8 CHUẨN HOÁ CƠ SỞ DỮ LIỆU 72 3.9 BIÊN TẬP VÀ THÀNH LẬP BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT HUYỆN MỸ HÀO – HƯNG YÊN 73 3.10 NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ DIỄN BIẾN HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT GIAI ĐOẠN 2003 – 2011 75 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 PHỤ LỤC 82 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 So sánh hai phương pháp giải đoán 23 Bảng 1.2: Các thông số kỹ thuật cảm TM 25 Bảng 1.3: Các thông số ảnh SPOT: 27 Bảng 3.1: Ma trận sai số phân loại ảnh năm 2003 69 Bảng 3.2: Đánh giá độ xác phân loại ảnh năm 2003 70 Bảng 3.3: Ma trận sai số phân loại ảnh năm 2011 70 Bảng 3.4: Đánh giá kết phân loại năm 2011 71 Bảng 3.5: Kết biến động loại hình sử dụng đất giai đoạn 2003- 2011 76 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Cấu tạo hệ thống viễn thám 13 Hình 1.2: Sơ đồ phân loại viễn thám theo bước sóng 14 Hình 1.3: Nguyên lý thu nhận hình ảnh viễn thám 15 Hình 1.4: Đặc tính phản xạ phổ lớp phủ thực vật 18 Hình 1.5: Đặc tính phản xạ phổ thổ nhưỡng 19 Hình 1.6: Khả phản xạ hấp thụ nước 20 Hình 1.7: Quy trình kỹ thuật xử lý ảnh số 22 Hình 1.8: Vệ tinh Landsat 24 Hình 1.9: Vệ tinh SPOT 26 Hình 1.10: Vệ tinh CosMos 28 Hình 1.11: Vệ tinh IKONOS 29 Hình 1.12: Vệ tinh VNREDSat-1 30 Hình 1.13: Cấu trúc sở tri thức 35 Hình 1.14: Cấu trúc Vector Raster 36 Hình 2.1: Thành lập đồ biến động phương pháp so sánh sau phân loại 43 Hình 2.2: Nghiên cứu biến động phương pháp phân loại trực tiếp ảnh đa thời gian 44 Hình 2.3: Nghiên cứu biến động phương pháp cộng màu kênh ảnh 46 Hình: 2.4: Quy trình thành lập đồ biến động sử dụng đất 49 Hình 3.1: Sơ đồ vị trí huyện Mỹ Hào, tỉnh Hưng Yên 54 Hình 3.2 Sơ đồ quy trình thành lập bình đồ ảnh vệ tinh 60 Hình 3.3 Đồ thị phổ khu vực đất xây dựng 62 Hình 3.4 Đồ thị phổ khu vực mặt nước 63 Hình 3.5 Đồ thị phổ khu vực đất nông nghiệp 63 Hình 3.6 Đồ thị phổ khu vực đất dân cư 63 Hình 3.7 Đồ thị phổ khu vực đất trống 64 Hình 3.8 Xây dựng tệp mẫu cho ảnh 64 Hình 3.9 Bảng xây dựng tệp mẫu ảnh năm 2003 65 Hình 3.10 So sánh khác biệt mẫu phân loại ảnh năm 2003 65 Hình 3.11 Bảng xây dựng tệp mẫu ảnh năm 2011 66 Hình 3.12 So sánh khác biệt mẫu phân loại năm 2011 67 Hình 3.13 Lựa chọn phương pháp phân loại 67 Hình 3.14 Kết phân loại ảnh năm 2003 68 Hình 3.15 Kết phân loại ảnh năm 2011 68 Hình 3.16 Chú giải đồ biến động trạng sử dụng đất thời kỳ 20032011 huyện Mỹ Hào - Hưng Yên 74 MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Đất nguồn tài nguyên quý giá, người sử dụng tài nguyên đất vào hoạt động sản xuất nông nghiệp để đảm bảo nguồn cung cấp lương thực thực phẩm cho người Đất nơi trú ngụ người hầu hết sinh vật cạn, móng cho cơng trình xây dựng dân dụng, cơng nghiệp văn hóa người Nhưng với nhịp độ gia tăng dân số tốc độ phát triển cơng nghiệp hoạt động thị hố diện tích đất canh tác ngày bị thu hẹp, chất lượng đất ngày bị suy thối, diện tích đất bình qn đầu người giảm Riêng với Việt Nam, thực tế suy thoái tài nguyên đất đáng lo ngại nghiêm trọng Trong vịng 50 năm trở lại đây, cơng nghệ viễn thám hệ thông tin địa lý ứng dụng rộng rãi việc nghiên cứu bề mặt vỏ trái đất công tác thành lập đồ chuyên đề Công nghệ viễn thám với ưu mà nguồn tư liệu phương pháp nghiên cứu thơng dụng khơng thể có như: tính chất cập nhật thơng tin, tính chất phong phú thơng tin đa phổ, tính đa dạng tư liệu Trong công quản lý đất đai , vai trị quan trọng cơng nghệ viễn thám góp phần tích cực việc nghiên cứu, xác định trạng thay đổi yếu tố sử dụng đất nhiều nguyên nhân chuyển đổi canh tác, mở rộng vùng dân cư, làm nương rẫy…Việc sử dụng ảnh vệ tinh để thành lập đồ biến động sử dụng đất sở nghiên cứu, sở sản xuất nước ta quan tâm Công nghệ viễn thám phục vụ cho công tác nghiên cứu, khai thác sử dụng có hiệu cứu tài nguyên đất 79 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết Luận Sau hoàn thành đề tài “Ứng dụng tư liệu viễn thám hệ thông tin địa lý GIS thành lập đồ biến động sử dụng đất cấp huyện” có rút số kết luận sau: - Đất đai tài nguyên vô quan trọng chiến lược phát triển quốc gia Với sức ép trình gia tăng dân số kết hợp với sử dụng đất đai thiếu bền vững gây sức ép lớn lên trình sử dụng đất Vì nghiên cứu thay đổi trình sử dụng đất khoa học để đưa sách sử dụng đất đai phù hợp nhằm nâng cao mức sống người dân, đem lại hiệu cao kinh tế - xã hội môi trường -Tư liệu ảnh viễn thám có thơng tin nhất, xác khách quan thực hiệu ứng dụng để thành lập đồ HTSDĐ loại đồ có tính chất phản ánh đối tượng thời gian ngắn, đặc biệt nơi có biến động lớn, nơi địa hình phức tạp - Ảnh SPOT có độ phân giải không gian cao nên sử dụng nghiên cứu trạng sử dụng đất phân tích biến động thành lập đồ tỷ lệ 1: 10.000 nhỏ - Phương pháp đánh giá biến động sau phân loại kết hợp với GIS có ưu điểm như: không phụ thuộc vào liệu ảnh vệ tinh, không cần phải chụp thời gian tương ứng với - Phương pháp phân loại có kiểm định ứng dụng viễn thám hệ thống thông tin địa lý giải vấn đề xây dựng đồ nhanh xác Do cần thay phương pháp truyền thống phương pháp viễn thám 80 - Sau nghiên cứu tình hình sử dụng đất huyện Mỹ Hào – Hưng Yên ta thấy: giai đoạn 2003 – 2011 loại hình sử dụng đất có biến động rõ, đặc biệt với loại hình đất xây dựng đất nông nghiệp Nguyên nhân biến động q trình thị hóa, q trình chuyển đổi cấu kinh tế Kiến nghị - Việc nghiên cứu biến động sử dụng đất tác động q trình cơng nghiệp hố thị hố mặt q trình nghiên cứu biến động tài nguyên đất Để quản lý nguồn tài nguyên cách khoa học có hiệu cần phải có kết hợp nghiên cứu nhiều quan ban ngành cấp lãnh đão 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO ` Trần Vân Anh, Nguyễn Thị Yên Giang (2005), Hướng dẫn sử dụng Envi 4.3 Đại học Mỏ- Địa Chất Võ Chí Mỹ, Phan Tuấn Hảo (2005), Khoa học mơi trường, Trường Đại học Mỏ- Địa Chất Phạm Vọng Thành (2009), Viễn thám quản lý đất đai Phạm Vọng Thành (2000), Đoán đọc điều vẽ ảnh, Trường Đại học MỏĐịa Chất Nguyễn Ngọc Thạch (2005), Cơ sở Viễn thám Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, Phịng Địa tin học- Viễn thám (2005), Giáo trình ARCGIS Nguyễn Trường Xuân, Phạm Vọng Thành (2005), Cơng nghệ viễn thám, Giáo trình dùng cho học viên cao học ngành Trắc địa Trường Đại học Mỏ- Địa chất 82 PHỤ LỤC 83 PHỤ LỤC QUY ĐỊNH KỸ THUẬT THÀNH LẬP BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT TỶ LỆ 1: 10 000 NHĨM LỚP CƠ SỞ TỐN HỌC STT TÊN ĐỐI TƯỢNG LEVEL COLOUR STYLE Tên đồ 10 Khung 10 L=0,W6 Khung 10 L=0, W1 Lưới km, khung (phụ) 10 L=0, W1 Lưới phút 30 10 L0,W1,5 Số kinh vĩ độ 16 Số lưới km TEXT FONT H/W 193 340/340 10 179 22/22 17 10 215 27/27 Số đai 18 10 214 16/16 Tỷ lệ đồ 20 10 193 80/80 Chú giải 49 10 192 70/70 10 193 202 186 198 180 50/50 36/36 40/40 36/32 40/36 Ghi : Chú giải 57 10 Tên tỉnh tiếp biên 184 2/2 11 Tên huyện tiếp biên 184 15/15 GHI CHÚ 84 NHÓM LỚP ĐỊA HÌNH STT TÊN ĐỐI TƯỢNG LEVEL COLOUR Bình độ 14 Bình độ 14 Ghi bình độ 14 Chấm điểm độ cao thường 10 Ghi điểm độ cao thường 10 Điểm độ cao khống chế 10 Ghi điểm độ cao khống chế 10 10 Nét dốc 29 14 Tên giải núi, dãy núi 39 10 Tên núi 11 Ghi địa hình STYLE CELL TEXT FONT H/W 196 15/15 214 15/15 214 20/20 10 186 40/40 43 10 182 20/18 53 10 208 20/20 DCAOT DCAOKC GHI CHÚ 85 NHĨM LỚP GIAO THƠNG STT TÊN ĐỐI TƯỢNG LEVEL COLOUR STYLE CELL TEXT FONT H/W GHI CHÚ Đường sắt 10 Nhà ga 26 10 Đường ôtô 17 OTONHUA SCALE 1.5, W=2 Đường cấp phối 21 10 OTOCAPPHOI W=1 Đường đất lớn 24 10 W=4 Có thể lấy bỏ bớt khu vực đồng có mạng lưới giao thơng dày Đường đất nhỏ 23 10 W=2 Có thể lấy bỏ bớt khu vực đồng có mạng lưới giao thơng dày Đường mịn 25 10 W=1 DGMON Chỉ thể khu vực khơng có loại đường khác để hệ thống đường liên tục, không gián đoạn Ghi đường, ghi cầu 26 10 Cầu 35 10 10 Cống đường 36 10 11 Bến đò 37 10 12 Bến phà 37 10 13 Bến neo, đậu tàu thuyền 14 Ghi giao thông 10 53 DSDON GA, SCALE3 184 20/20 208 20/20 CAUOTO SCALE 1.5, NEOTAU SCALE 86 NHÓM LỚP DÂN CƯ STT TÊN ĐỐI TƯỢNG LEVEL COLOUR STYLE CELL TEXT FONT H/W Tên thủ đô 39 10 193 60/60 Tên thành phố Trung ương 41 10 192 50/50 Tên thành phố địa phương (Tên tỉnh) 42 10 192(184) 20/20(180) Thị xã (Tên tỉnh) 43 10 185(184) 20/20(180) Thị trấn 44 10 185 50/50 Tên huyện 45 10 184 50/50 Tên xã 46 10 181 150/150 Tên thơn xóm 49 10 180 30/30 Ghi dân cư 55 10 208 30/30 GHI CHÚ Ghi tên tỉnh không giống tên thị xã thành phố NHÓM LỚP RANH GIỚI HÀNH CHÍNH STT TÊN ĐỐI TƯỢNG LEVEL COLOUR STYLE Địa giới hành tỉnh xác định 10 DGTINH Địa giới hành tỉnh khơng xác định 10 DGTINHCXD Địa giới hành huyện xác định 10 DGHUYEN Địa giới hành huyện chưa xác định 10 DGHUYENCXD Địa giới hành xã xác định 10 DGXA Địa giới hành xã chưa xác định 11 10 DGXACXD CELL TEXT FONT H/W GHI CHÚ 87 NỘI DUNG CÁC YẾU TỐ THUỶ VĂN NỀN VÀ QUY ĐỊNH GIẢI ĐOÁN TEXT STT TÊN ĐỐI TƯỢNG LEVEL COLOUR KHĐV LINESTYPE GHI CHÚ FONT H/W Sông, kênh nét 12 S=0 Sông kênh theo mùa 12 S=3 Hướng dòng chảy 18 12 HDCHAY Trạm thuỷ văn 20 10 KHITG Đầm lầy 26 12 Đê 44 14 DEDEN Đập 43 10 DAPG Tên sông lớn (2nét) 46 12 195 30/30 Tên sông nhỏ (1nét) 48 12 190 25/30 10 Ghi thuỷ văn 54 10 208 25/25 Chỉnh sửa theo ảnh thời điểm năm 2011, lấy bỏ theo quy định Chỉnh sửa theo ảnh thời điểm năm 2011, lấy bỏ theo quy định Chỉnh sửa theo ảnh thời điểm năm 2011, lấy bỏ theo quy định 88 NỘI DUNG CÁC YẾU TỐ BIẾN ĐỘNG VÀ QUY ĐỊNH GIẢI ĐOÁN 89 PHỤ LỤC Bình đồ ảnh 2003 Huyện Mỹ Hào Tỉnh Hưng Yên 90 PHỤ LỤC Bình đồ ảnh 2011 Huyện Mỹ Hào Tỉnh Hưng Yên 91 PHỤ LỤC 92 PHỤ LỤC 93 PHỤ LỤC ... DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT -*** - LÊ ANH TUẤN ỨNG DỤNG TƯ LIỆU VIỄN THÁM VÀ HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ ĐỂ THÀNH LẬP BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT CẤP HUYỆN Ngành: Bản đồ viễn thám. .. VỀ BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT VÀ VIỄN THÁM - GIS 1.1 TỔNG QUAN VỀ BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT 1.1.1 Khái quát đồ biến động sử dụng đất 1.1.2 Cơ sở toán học đồ biến động sử. .. sử dụng hiệu kết hợp tư liệu viễn thám hệ thông tin địa lý * Malaysia: Ở Malaysia, để thành lập đồ biến động sử dụng đất huyện Rawang tỉnh Selangor, trung tâm viễn thám Kalaysian sử dụng tư liệu