Ứng dụng tư liệu viễn thám và hệ thống thông tin địa lý để thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất huyện chưprông, tỉnh gia lai

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT PHAN VĂN KHUÊ ỨNG DỤNG TƯ LIỆU VIỄN THÁM VÀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ ĐỂ THÀNH LẬP BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT HUYỆN CHƯPRÔNG, TỈNH GIA LAI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT PHAN VĂN KHUÊ ỨNG DỤNG TƯ LIỆU VIỄN THÁM VÀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ ĐỂ THÀNH LẬP BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT HUYỆN CHƯPRÔNG, TỈNH GIA LAI Chuyên ngành: Kỹ thuật trắc địa Mã số: 60.52.85 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA KHỌC: PGS.TS PHẠM VỌNG THÀNH HÀ NỘI - 2010 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Đất đai tư liệu sản xuất đặc biệt, địa bàn phân bố tổ chức kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng, khu dân cư, nhu cầu tất yếu sống Bản đồ trạng sử dụng đất (HTSDĐ) tài liệu quan trọng cần thiết cho công tác quản lý nhà nước đất đai, lập quy hoạch - kế hoạch sử dụng đất nhiều mục đích chuyên ngành khác cần thiết cho việc quản lý, định hướng phát triển kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phịng Đối với cơng tác quản lý đất đai, đồ HTSDĐ sử dụng làm để giải toán tổng thể cần đến thông tin thời bề mặt thực phủ Bản đồ HTSDĐ nguồn liệu đầu vào có giá trị cho hệ thống thơng tin địa lý (GIS) cho ngành sử dụng nhiều đất nông nghiệp, giao thông, thuỷ lợi, thuỷ điện, xây dựng… nhiều vùng lãnh thổ xã, huyện, tỉnh, toàn quốc Do tầm quan trọng việc điều tra nghiên cứu trạng sử dụng đất nên Nhà nước yêu cầu địa phương năm phải thành lập đồ HTSDĐ cấp lần Việc lập đồ HTSDĐ theo phương pháp truyền thống bộc lộ nhiều hạn chế độ xác; tốn nhân lực, thời gian, kinh phí; khó khăn việc lưu trữ tư liệu, đồ Cùng với phát triển công nghệ tin học, công nghệ viễn thám có bước phát triển mạnh mẽ mang lại hiệu cao chất lượng, thời gian lĩnh vực hiệu chỉnh, cập nhập thành lập loại đồ chuyên ngành khác nhau, có đồ HTSDĐ Áp dụng cơng nghệ viễn thám để chỉnh, thành lập đồ nhằm phục vụ công tác kiểm kê đất đai việc làm có ý nghĩa thực tiễn mang tính khoa học cao Với ưu điểm tư liệu viễn thám khả cập nhật thơng tin, tính chất đa thời kỳ tư liệu, tính chất phong phú thơng tin đa phổ, tính đa dạng tư liệu: băng từ, phim, ảnh, đĩa từ… kết hợp với hệ thống thông tin địa lý (GIS) cho ta khả thành lập đồ HTSDĐ nhiều khu vực mà phương pháp truyền thống thực Xuất phát từ vấn đề thực tiễn nêu trên, tiến hành nghiên cứu đề tài: “Ứng dụng tư liệu Viễn thám Hệ thống thông tin địa lý để thành lập đồ HTSDĐ huyện ChưPrơng, tỉnh Gia Lai” Mục đích nghiên cứu đề tài Mục đích nghiên cứu đề tài nghiên cứu ưu nhược điểm quy trình thành lập đồ HTSDĐ Bộ Tài ngun Mơi trường ban hành Trên sở đó, đề xuất quy trình hợp lý nhằm phát huy ưu điểm sẵn có, đồng thời khắc phục tồn quy trình Đối tượng phạm vi nghiên cứu Thành lập đồ trạng sử dụng đất việc sử dụng tư liệu viễn thám hệ thông tin địa lý (GIS), thực chất q trình xử lý, phân tích ảnh kết hợp với nguồn tài liệu khác có liên quan để xác định loại đất theo loại hình sử dụng, vị trí phân bố khơng gian thể kết dạng đồ Ngồi việc phụ thuộc vào tư liệu ảnh sử dụng, công tác thành lập đồ trạng sử dụng đất ảnh viễn thám phụ thuộc nhiều vào kết phương pháp giải đoán ảnh viễn thám Đối tượng phạm vi nghiên cứu luận văn ảnh vệ tinh SPOT-5 khu vực huyện ChưPrông, tỉnh Gia Lai Nội dung nghiên cứu Để giải mục tiêu đặt đề tài, luận văn tập trung nghiên cứu nội dung sau: - Nghiên cứu sở lý thuyết phương pháp thành lập đồ trạng sử dụng đất - Nghiên cứu sử dụng tư liệu viễn thám Hệ thống thông tin địa lý công tác thành lập đồ nói chung đồ HTSDĐ nói riêng - Sử dụng tư liệu Viễn thám Hệ thống thông tin địa lý để thành lập đồ HTSDĐ cho huyện ChưPrông – tỉnh Gia Lai - Đánh giá kết thực nghiệm Phương pháp nghiên cứu Để thực nội dung nghiên cứu đề tài, phương pháp nghiên cứu sử dụng kết hợp tư liệu viễn thám hệ thống thông tin địa lý Tư liệu viễn thám sử dụng ảnh vệ tinh SPOT-5, tư liệu GIS sử dụng kết hợp với ảnh vệ tinh SPOT-5 đồ HTSDĐ năm 2005 Các chức phân tích khơng gian Hệ thống thông tin địa lý sử dụng để xây dựng HTSDĐ Ý nghĩa khoa học thực tiễn Về mặt khoa học, đề tài nghiên cứu góp phần khẳng định tính ưu việt việc sử dụng tư liệu viễn thám công tác thành lập đồ trạng sử dụng đất Bên cạnh đó, đề xuất biện pháp sử dụng tư liệu viễn thám hệ thông tin địa lý việc thành lập đồ HTSDĐ nhằm nâng cao độ xác tính kinh tế Về thực tiễn, kết nghiên cứu luận văn đồ trạng sử dụng đất năm 2010 huyện miền núi ChưPrơng, góp phần hữu ích cho cơng tác kiểm kê đất đai năm 2010 Kết cịn thể định hướng công tác thành lập đồ trạng sử dụng đất cấp huyện cho tỉnh miền núi điều kiện kinh tế hạn chế, mặt khác cần tính tốn đến tính hiệu nhiều phương diện để thực dự án Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu phần kết luận, nội dung luận văn trình bày chương CHƯƠNG NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ VIỄN THÁM VÀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ 1.1 Khái quát chung viễn thám 1.1.1 Khái niệm viễn thám Viễn thám định nghĩa khoa học công nghệ mà nhờ tính chất vật thể quan sát xác định, đo đạc phân tích mà khơng cần tiếp xúc trực tiếp với chúng Sóng điện từ phản xạ xạ từ vật thể thường nguồn tài liệu chủ yếu viễn thám Những lượng từ trường, trọng trường sử dụng Thiết bị dùng để cảm nhận sóng điện từ phản xạ hay xạ từ vật thể gọi cảm Phương tiện dùng để mang cảm gọi vật mang, gồm khí cầu, máy bay, vệ tinh nhân tạo, tàu vũ trụ Sự phát triển viễn thám gắn liền với phát triển phương pháp chụp ảnh thu nhận thông tin đối tượng mặt đất Từ năm 1858 người ta bắt đầu sử dụng khinh khí cầu để chụp ảnh nhằm mục đích thành lập đồ địa hình Những ảnh hàng khơng chụp từ máy bay Wilbur Wright thực năm 1909 vùng Centocalli, Italia Từ đến nay, phương pháp sử dụng ảnh hàng không phương pháp sử dụng rộng rãi Trên giới, việc phân tích ảnh hàng khơng góp phần đáng kể việc phát nhiều mỏ dầu khoáng sản trầm tích Vào năm 1930, người ta chụp ảnh mầu đồng thời thực nhiều nghiên cứu nhằm tạo lớp cảm quang nhạy với xạ gần hồng ngoại, có tác dụng hữu hiệu việc loại bỏ ảnh hưởng tán xạ mù khí Từ năm 1960, tiến khoa học kỹ thuật cho phép thu hình ảnh dải sóng khác bao gồm dải sóng hồng ngoại sóng cực ngắn Sau thành cơng việc chế tạo cảm biến tàu vũ trụ, vệ tinh nhân tạo cung cấp khả thu nhận hình ảnh Trái đất từ quỹ đạo, góp phần hữu ích cho việc nghiên cứu lớp phủ thực vật, biến động sử dụng đất, cấu trúc địa mạo, nhiệt độ, gió bề mặt đại dương … Viễn thám chia làm loại theo bước sóng sử dụng: - Viễn thám dải sóng nhìn thấy hồng ngoại - Viễn thám hồng ngoại nhiệt - Viễn thám siêu cao tần Hình 1.1: Các kênh sử dụng viễn thám Nguồn lượng sử dụng nhóm thứ xạ mặt trời Mặt trời cung cấp xạ có bước sóng ưu 500m Tư liệu viễn thám thu dải sóng nhìn thấy phụ thuộc chủ yếu vào phản xạ từ bề mặt vật thể bề mặt Trái đất Vì vậy, thơng tin vật thể xác định từ phổ phản xạ Tuy nhiên, radar sử dụng tia laser trường hợp ngoại lệ không sử dụng lượng mặt trời Nguồn lượng sử dụng nhóm thứ hai xạ nhiệt vật thể sản sinh Mỗi vật thể nhiệt độ bình thường phát xạ có đỉnh bước sóng 10.000m Trong viễn thám siêu cao tần người ta thường sử dụng hai loại kỹ thuật chủ động bị động Trong viễn thám siêu cao tần bị động xạ siêu cao tần vật thể phát ghi lại, viễn thám siêu cao tần chủ động lại thu xạ tán xạ phản xạ từ vật thể Mặt trời Vệ tinh Bức xạ mặt trời Hấp thụ mặt trời Rừng Nước Cỏ Đất Đường Nhà Hình 1.2 Nguyên lý thu nhận hình ảnh viễn thám 1.1.2 Đặc tính xạ phổ đối tượng tự nhiên Đặc trưng phản xạ phổ đối tượng bề mặt trái đất thông số quan trọng viễn thám Do thơng tin viễn thám có liên quan trực tiếp đến lượng phản xạ từ đối tượng nên việc nghiên cứu đặc trưng phản xạ phổ đối tượng tự nhiên đóng vai trò quan trọng việc ứng dụng hiệu phương pháp viễn thám Trong lĩnh vực viễn thám, kết giải đốn thơng tin phụ thuộc nhiều vào hiểu biết mối tương quan đặc trưng phản xạ phổ với chất trạng thái đối tượng tự nhiên Đồng thời sở liệu để phân tích tính chất đối tượng tiến tới phân loại đối tượng Đặc trưng phản xạ phổ đối tượng tự nhiên hàm nhiều yếu tố Các đặc tính phụ thuộc vào điều kiện chiếu sáng, mơi trường khí quyển, bề mặt đối tượng thân đối tượng Khả phản xạ phổ đối tượng phụ thuộc vào chất vật chất đối tượng, phụ thuộc vào trạng thái độ nhẵn bề mặt đối tượng, phụ thuộc vào màu sắc đối tượng, phụ thuộc vào độ cao mặt trời đường chân trời hướng chiếu sáng Khả phản xạ phổ đối tượng chụp ảnh phụ thuộc vào trạng thái khí mùa năm Tuyết Thực vật Cát Nước µm Hình 1.3: Đặc điểm phản xạ phổ kênh ảnh SPOT Tầm quan trọng việc nghiên cứu đặc trưng phản xạ phổ đối tượng tự nhiên Do thông tin viễn thám có liên quan trực tiếp đến lượng phản xạ từ đối tượng tự nhiên, nên việc nghiên cứu tính chất quang học (chủ yếu đặc trưng phản xạ phổ) đối tượng tự nhiên đóng vai trị quan trọng việc ứng dụng có hiệu phương pháp viễn thám Sự đời phát triển kỹ thuật viễn thám gắn liền với kết nghiên cứu lĩnh vực Phần lớn phương pháp ứng dụng viễn thám sử dụng có liên quan trực tiếp gián tiếp với việc nghiên cứu đặc trưng phản xạ phổ đối tượng hay nhóm đối tượng nghiên cứu Các thiết bị ghi nhận, loại phim ảnh chuyên dụng với độ nhậy phổ phù hợp chế tạo dựa kết nghiên cứu quy luật phản xạ phổ đối tượng tự nhiên Trong lĩnh vực viễn thám, kết việc giải đốn thơng tin phụ thuộc nhiều vào hiểu biết mối tương quan đặc trưng phản xạ phổ chất, trạng thái đối tượng tự nhiên Những thông tin đặc trưng phản xạ phổ cho phép nhà chuyên môn chọn kênh phổ tối ưu chứa nhiều thông tin đối tượng nghiên cứu, đồng thời sở để phân tích tính chất đối tượng địa lý, tiến tới phân tích loại đối tượng Từ năm 70 trở lại đây, bên cạnh phương pháp giải đoán mắt hệ máy quang phương pháp xử lý thông tin ảnh tổng hợp màu, hệ máy tính phần mềm chuyên dụng ngày phát triển ứng dụng rộng rãi Tuy nhiên, mức độ chi tiết kết phân loại, xử lý chi tiết ảnh tổ hợp màu tối ưu máy phụ thuộc nhiều vào nghiên cứu đặc trưng theo thời gian (mùa, thời kỳ sinh trưởng, thay đổi loại hình canh tác ) phụ thuộc đối tượng vào tính chất hóa-lý trạng thái đối tượng Trên sở xác định ngưỡng độ xám Ưu điểm việc sử dụng thông tin phổ nhanh, dễ xử lý độ xác cao, khơng chịu ảnh hưởng sai số sinh tượng tán xạ buồng chụp trình xử lý phim ảnh Mục tiêu phương pháp nghiên cứu đặc trưng phản xạ phổ đối tượng tự nhiên Ở Việt Nam phương pháp viễn thám ứng dụng sớm (từ năm 1960) kết ứng dụng hạn chế chưa có điều kiện kỹ thuật người để tiến hành nghiên cứu đặc trưng quang học đối tượng tự nhiên Nhưng vài năm trở lại đây, việc nghiên cứu quan tâm trọng phịng, trung tâm viễn thám tồn quốc 77 Total 2405 502 532 530 766 Ground Truth (Pixels) Class dat lua dat giao thong Total Unclassified 0 dat song suoi 0 2360 dat rung 0 559 dat o nong thon 525 dat cay HN 0 520 dat chua SD 0 770 246 12 259 16 515 537 268 527 5530 dat lua dat giao thong Total Ground Truth (Percent) Class dat song suoi Unclassified dat rung dat o nong thon cay HN dat chua SD 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 98.13 0.00 0.00 0.00 0.00 0.58 86.45 19.55 0.38 0.65 dat o nong thon 1.29 13.35 79.14 0.00 0.00 dattrong cay HN 0.00 0.00 0.00 97.92 0.13 dat chua SD 0.00 0.20 0.00 1.70 99.22 dat giao thong 0.00 0.00 0.19 0.00 0.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 dat song suoi dat rung Total Ground Truth (Percent) Class dat lua dat giao thong Total Unclassified 0.00 0.00 0.00 dat song suoi 0.00 0.00 42.68 dat rung 0.00 0.00 10.11 dat o nong thon 2.24 0.00 9.49 dat cay HN 0.00 0.00 9.40 dat chua SD 0.00 0.00 13.92 91.79 2.28 4.68 5.97 97.72 9.71 100.00 100.00 100.00 dat lua dat giao thong Total Class dat song suoi dat rung Commission Omission (Percent) (Percent) Commission Omission (Pixels) (Pixels) 0.00 1.87 0/2360 45/2405 22.36 13.55 125/559 68/502 78 dat o nong thon 19.81 20.86 104/525 111/532 dat cay HN 0.19 2.08 1/520 11/530 dat chua SD 1.30 0.78 10/770 6/766 dat lua 5.02 8.21 13/259 22/268 dat giao thong 4.10 2.28 22/537 12/527 Class Prod Acc User Acc Prod Acc User Acc (Percent) (Percent) (Pixels) (Pixels) dat song suoi 98.13 100.00 2360/2405 2360/2360 dat rung 86.45 77.64 434/502 434/559 dat o nong thon 79.14 80.19 421/532 421/525 dat cay HN 97.92 99.81 519/530 519/520 dat chua SD 99.22 98.70 760/766 760/770 dat lua 91.79 94.98 246/268 246/259 dat giao thong 97.72 95.90 515/527 515/537 Thông thường giá trị đường chéo pixel phân loại xác giá trị nằm đường chéo pixel bị phân loại sai Các pixel sai số sinh lỗi người phân tích (sai số nhận dạng) lỗi bỏ sót việc phân loại Trong ma trận sai số này, sai số bỏ sót tạo phân loại gần Giá trị tính tốn cách chia tổng số pixel loại thu từ liệu mẫu (giá trị hàng) Sai số phân loại sai người phân tích tính cách chia tổng pixel phân loại nhóm cho tổng số pixel chứa loại (giá trị cột) Cụ thể sau: Giá trị tổng hàng - giá trị đường chéo Sai số bỏ sót (%) = Giá trị tổng hàng Giá trị tổng cột - giá trị đường chéo Sai số phân loại khơng xác (%) = Giá trị tổng cột Độ xác sản xuất (Producer's Accuracy) sai số bỏ sót gây nên, tính giá trị đường chéo chia cho giá trị tổng cột loại Độ xác sử dụng (User's Accuracy) sai số định nhầm lớp gây 79 ra, tính giá trị đường chéo chia cho giá trị tổng hàng loại Độ xác tồn (Overall Accuracy) tính tổng số pixel đường chéo chia cho tổng số pixel toàn vùng lấy mẫu Giá trị đường chéo Độ xác loại (%) = Giá trị tổng cột (hàng) loại Tổng giá trị đường chéo Độ xác tồn (%) = Tổng giá trị toàn vùng lấy mẫu Trên bảng thông số thống kê kappa nhằm đánh giá độ xác sát dựa vào quan hệ kết phân loại ngẫu nhiên mẫu kiểm chứng thực địa, thông số nằm phạm vi từ đến biểu thị giảm theo tỉ lệ sai số Như vậy, giá trị 0,93 yếu tố phân loại tránh 93% sai số mà q trình hồn tồn ngẫu nhiên sinh 3.2.4 Kết hợp kết phân tích tư liệu viễn thám với HTTĐL để thành lập đồ HTSDĐ khu vực huyện ChưPrông Phân tích thơng tin GIS Sau tiến hành phân loại ảnh, ta nhận kết ảnh phân loại lưu dạng raster thể phân bố không gian loại hình sử dụng đất Từ số tài liệu đồ thu thập được, ta nhận thấy việc lựa chọn tỷ lệ nghiên cứu 1:25 000 phù hợp với khả đáp ứng tài liệu đồng thời sử dụng MicroStation, Mapinfor phần mềm GIS có khả quản lý liệu khơng gian thuộc tính tốt, lại thuận tiện việc sử dụng trình bày sản phẩm đẹp Chuyển kết phân loại đồ Kết ảnh phân loại từ phần mềm ENVI 4.1 chuyển sang file định dạng TIF sử dụng phần mềm MicroStation Trong trình phân loại, để thuận lợi ta thường gán cho vùng (mẫu) phân loại thành màu định cho dễ phân biệt nhất, màu gán thường khơng theo 80 quy định đồ cần thành lập Vì vậy, để kết phân loại phục vụ cho việc thành lập đồ, ta cần phải chỉnh sửa gán lại màu đối tượng theo quy định có ký hiệu đồ minh họa Nhập liệu khơng gian thuộc tính - Dữ liệu không gian Trên sở phần mềm GIS lựa chọn, ta tiến hành khâu nhập liệu Bản đồ địa hình lưu dạng số phần mềm MicroStation với lưới chiếu UTM ellipsoid Everest, chuyển đổi sang lưới chiếu UTM ellipsoid WGS - 84 để phù hợp với hệ tọa độ quốc gia VN - 2000 tiện lợi tra cứu loại đồ khác Tiến hành quét đồ trạng sử dụng đất huyện năm 2000 số hóa để lấy lớp ranh giới sử dụng đất ranh giới xã, huyện theo hệ tọa độ quốc gia VN - 2000 Kết phân loại ảnh vệ tinh kết hợp với kết điều tra thực địa cho 12 đối tượng sử dụng đất, ảnh sau phân loại phân loại đối tượng sử dụng đất Dựa ảnh vệ tinh năm 2010, kết hợp với tài liệu điều tra để bổ sung thêm hệ thống giao thơng yếu tố HTSDĐ có thay đổi so với năm 2009 Bằng chức năng, tiện ích MicroStation, tính tốn diện tích theo loại hình sử dụng đất biên tập đồ theo quy định ngành - Dữ liệu thuộc tính Trên sở số liệu thống kê thu thập từ Phòng thống kê Phòng Tài nguyên Môi trường huyện ChưPrông, tiến hành nhập liệu vào bảng thuộc tính phần mềm Mapinfor (việc chuyển đổi liệu đồ từ phần mềm MicroStation sang định dạng Mapinfor thực cách dễ dàng qua chức export file MicroStation chức Universal tranlaser Mapinfor) Trong thực nghiệm luận văn, nhập số liệu thống kê cấp huyện Cơng cụ sử dụng để cập nhật quản lý nhiều lớp thông tin cách đa dạng 81 3.2.5 Đánh giá độ xác đồ HTSDĐ Độ xác ma trận sai số sau phân loại cho ta kết đáng tin cậy, đồng thời kết hợp với kết điều tra thực địa so sánh đối tượng sử dụng đất phân loại theo phương pháp kết hợp với liệu viễn thám đồ HTSDĐ năm 2005 có sẵn cho thấy, đối tượng phân loại xác so với thực tế đảm bảo độ xác đồ HTSDĐ Tuy nhiên, tượng chồng lặp đối tượng tồn tại, thấy qua ma trận sai số kết phân loại Kết trình thành lập đồ HTSDĐ tỷ lệ 1:25.000 khu vực huyện ChưPrông năm 2010 với đặc điểm: - Hệ thống tọa độ lưới chiếu đồ theo hệ tọa độ VN - 2000 - Nội dung đồ xác lập theo quy định ngành, quy định Quy phạm thành lập đồ HTSDĐ, Ký hiệu đồ HTSDĐ đồ quy hoạch sử dụng đất Nội dung đồ gồm đối tượng chính: đất nơng thơn, đất rừng, đất giao thơng, đất quốc phịng, đất sản xuất vật liệu xây dựng, đất sông suối, đất nghĩa trang - nghĩa địa, đất trụ sở quan tổ chức, đất trồng ăn lâu năm, đất trồng hàng năm, đất trồng cỏ đất chưa sử dụng 82 KẾT LUẬN Qua thời gian nghiên cứu thực đề tài, rút số kết luận sau: - Do đặc điểm địa lý nước ta có nhiều đồi núi nên công tác thành lập đồ trạng sử dụng đất nhiều địa phương gặp nhiều khó khăn Vì việc tìm biện pháp có khả thu nhận thơng tin tình hình sử dụng đất đai vùng rộng lớn kể vùng khó đến khơng đến việc làm cần thiết - Ảnh vệ tinh với khả thơng tin chúng cung cấp tương đối đầy đủ yếu tố trạng sử dụng đất công tác thành lập đồ trạng sử dụng đất - Ảnh vệ tinh có độ phân giải cao sử dụng chúng để thành lập đồ trạng sử dụng đất từ tỷ lệ lớn đến tỷ lệ trung bình tỷ lệ nhỏ Đồng thời thành lập đồ bất kỹ cấp hành mà khơng cần phải tiến hành thành lập từ cấp xã biên tập cấp huyện, cấp tỉnh - Công nghệ thành lập đồ trạng sử dụng đất ảnh vệ tinh công nghệ tiên tiến đại, cho phép rút ngắn thời gian nâng cao độ xác cơng tác thành lập đồ nguồn tài liệu đồng thời gian, mức độ khái qt hố, cơng nghệ tiên tiến áp dụng tiến khoa học kỹ thuật thời đại công nghệ tin học, công nghệ GIS - Việc sử dụng kết hợp tư liệu viễn thám liệu GIS thành lập đồ HTSDĐ xu hướng cần thiết điều kiện nước ta, cho phép nâng cao độ tin cậy kết phân loại theo yêu cầu nội dung mà đồ HTSDĐ cần có - Để thành lập đồ HTSDĐ theo chu kỳ năm lần vùng núi cao, biên giới hải đảo có mức độ thay đổi HTSDĐ khơng q 30% phương pháp chỉnh đồ HTSDĐ chu kỳ trước tư liệu viễn thám phương pháp mang lại hiệu kinh tế cao 83 - Trong điều kiện trang thiết bị kỹ thuật kinh tế nước ta, phương pháp áp dụng có hiệu việc kiểm kê nhanh tài nguyên đất phạm vi rộng, cập nhật nhanh biến động diện tích loại hình sử dụng đất sử dụng nguồn liệu để kiểm tra, đánh giá tài liệu sử dụng đất có - Việc sử dụng kết hợp tư liệu viễn thám GIS có nhiều ưu điểm so với phương pháp truyền thống sau: + Có lượng thông tin thống nhất, đồng diện rộng, đảm bảo tính chỉnh hợp cao nội dung đồ HTSDĐ + Có thể thành lập đồ cấp lãnh thổ mà không cần có đủ hệ thống đồ cấp + Với vùng có biến động nhanh HTSDĐ, ảnh vệ tinh cho phép cập nhật thường xuyên chủ động + Các vùng sâu, vùng xa vùng khó xác định diện tích ảnh vệ tinh tài liệu tốt để xác định trạng loại đất Với độ phân giải cao ảnh viễn thám, tính đa phổ, tính đa thời gian, với phát triển mạnh mẽ công nghệ thơng tin nói chung cơng nghệ GIS nói riêng, việc thành lập đồ trạng sử dụng đất tích hợp viễn thám GIS chắn mở khả rộng lớn cho công tác thành lập đồ GIS giới Việt Nam Để hoàn thành luận văn này, bên cạnh cố gắng thân, nhận bảo quý báu, tận tình thầy giáo hướng dẫn PGS TS Phạm Vọng Thành mặt chuyên môn giúp đỡ mặt tư liệu cán Trung tâm thông tin địa lý - Cục đo đạc Bản đồ, Bộ Tổng tham mưu cán Phịng xử lý thơng tin - Trung tâm Viễn thám, Bộ Tài nguyên Môi trường; Đặc biệt giúp đỡ quý báu Phịng Tài ngun Mơi trường bà dân tộc huyện ChưPrông, tỉnh Gia Lai tạo điều kiện cho tơi hồn thành luận văn Song kinh nghiệm cịn ỏi, thời gian trình 84 độ cịn có hạn nên luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót Vì vậy, tơi mong nhận đóng góp ý kiến, bảo nhiệt tình thầy, giáo, trao đổi bạn bè đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện hơn, trở thành tư liệu nhỏ bé nghiên cứu khảo sát khả sử dụng kết hợp tư liệu viễn thám GIS thành lập đồ trạng sử dụng đất nước ta 85 DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ Nguyễn Khắc Thời, Trần Quốc Vinh, Lê Thị Giang, Nguyễn Thị Thu Hiền, Trần Thị Băng Tâm, Phan Văn Khuê, Ứng dụng kỹ thuật viễn thám công nghệ GIS việc đánh giá q trình thị hóa khu vực ngoại thành Hà Nội, Đề tài NCKH cấp Bộ - Mã số: B2006-11-27 nghiệm thu Trần Quốc Vinh, Lê Thị Giang, Nguyễn Khắc Thời, Nguyễn Thị Thu Hiền, Phan Văn Khuê, Trần Thị Băng Tâm, Xây dựng sở liệu đánh giá xói đất cơng nghệ viễn thám (RS) hệ thống thông tin địa lý (GIS) phục vu công tác bảo vệ đất dốc huyện Tam Nông, tỉnh Phú Thọ, Đề tài NCKH cấp Bộ - Mã số: B2008-11-102 nghiệm thu 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ Tài nguyên Môi trường (2010), Quy phạm thành lập đồ trạng sử dụng đất, Hà Nội Bộ Tài nguyên Môi trường (2010), Ký hiệu đồ trạng sử dụng đất đồ quy hoạch sử dụng đất, Hà Nội Nguyễn Thị Thu Hiền (2008), Sử dụng tư liệu ảnh vệ tinh để thành lập đồ biến động sử dụng đất nông nghiệp, Luận văn thạc sỹ, Hà Nội Trần Thị Băng Tâm (2006), Hệ thống thông tin địa lý, NXB Nông Nghiệp Phạm Vọng Thành (2005), Cơ sở viễn thám, NXB Xây dựng Phạm Vọng Thành – Nguyễn Trường Xn (2001), Giáo trình Cơng nghệ viễn thám, NXB Xây dựng Phạm Vọng Thành (2003), Giáo trình Trắc địa ảnh – Phần đoán đọc điều vẽ ảnh, NXB Xây dựng Phạm Vọng Thành – Phạm Trọng Mạnh (1996), Hệ thống thông tin địa lý ứng dụng chúng quy hoạch đô thị, NXB Xây dựng Nguyễn Khắc Thời NNC (2006), Ứng dụng kỹ thuật viễn thám công nghệ GIS việc đánh giá q trình thị hóa khu vực ngoại thành Hà Nội, Đề tài NCKH cấp Bộ - Mã số: B2006-11-27 10 UBND tỉnh Gia Lai, Quy hoạch sử dụng đất huyện ChưPrông đến năm 2010 11 UBND huyện ChưPrơng, Báo cáo tình hình phát triển kinh tế xã hội giai đoạn 2005-2010, Phòng Thống kê 12 UBND huyện ChưPrơng, Báo cáo tình hình quản lý sử dụng đất giai đoạn 2005-2010, Phịng Tài ngun Mơi trường 13 Trần Quốc Vinh NNC (2008), Xây dựng sở liệu đánh giá xói đất cơng nghệ viễn thám (RS) hệ thống thông tin địa lý (GIS) phục vu công tác bảo vệ đất dốc huyện Tam Nông, tỉnh Phú Thọ, Đề tài NCKH cấp Bộ - Mã số: B2008-11-102 87 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Hà nội, ngày 10 tháng 08 năm 2010 Tác giả luận văn Phan Văn Khuê 88 MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ VIỄN THÁM VÀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ 1.1 Khái quát chung viễn thám 1.1.1 Khái niệm viễn thám 1.1.2 Đặc tính xạ phổ đối tượng tự nhiên 1.1.3 Một số yếu tố ảnh hưởng tới khả phản xạ phổ đối tượng tự nhiên 13 1.1.4 Khả thông tin tư liệu viễn thám công tác thành lập đồ trạng sử dụng đất 14 1.1.5 Vai trị tư liệu viễn thám cơng tác thành lập BĐHTSDĐ 16 1.1.6 Xử lý tư liệu viễn thám 17 1.1.7 Phân loại đa phổ 29 1.2 Khái quát chung Hệ thống thông tin địa lý 30 1.2.1 Khái niệm Hệ thống thông tin địa lý 30 1.2.2 Các thành phần Hệ thống thơng tin địa lý 31 1.2.3 Các mơ hình liệu 37 1.2.4 Vai trị Hệ thống thơng tin địa lý công tác thành lập đồ 41 1.3 Kết hợp tư liệu viễn thám hệ thống thông tin địa lý công tác thành lập đồ HTSDĐ 42 1.3.1 Khả kết hợp tư liệu viễn thám hệ thống thông tin địa lý công tác thành lập đồ 1.3.2 Vai trò kết hợp tư liệu viễn thám hệ thông tin địa lý 42 43 1.3.3 Kết hợp tư liệu viễn thám Hệ thống thông tin địa lý để thành lập đồ HTSDĐ 46 CHƯƠNG 2: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT 48 2.1 Khái niệm chung đồ trạng sử dụng đất 48 2.1.1 Các loại hình sử dụng đất thể đồ HTSDĐ 49 89 2.1.2 Chuẩn hóa sở liệu đồ trạng sử dụng đất 50 2.2 Tình hình ứng dụng viễn thám HTTTĐL công tác thành lập đồ trạng sử dụng đất giới Việt Nam 51 2.2.1 Ứng dụng Viễn thám GIS thành lập đồ HTSDĐ giới 51 2.2.2 Ứng dụng viễn thám GIS thành lập đồ HTSDĐ Việt Nam 55 2.3 Các phương pháp thành lập đồ trạng sử dụng đất cấp huyện 57 2.3.1 Phương pháp thành lập đồ HTSDĐ tư liệu viễn thám 57 2.3.2 Phương pháp thành lập đồ HTSDĐ cách chỉnh đồ HTSDĐ chu kỳ trước 61 2.3.3 Phương pháp thành lập đồ HTSDĐ cách biên tập từ đồ HTSDĐ tỷ lệ lớn 63 2.3.4 Phương pháp thành lập đồ HTSDĐ cách sử dụng tư liệu viễn thám để chỉnh đồ HTSDĐ chu kỳ trước 64 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SỬ DỤNG TƯ LIỆU VIỄN THÁM KẾT HỢP HTTTĐL THÀNH LẬP BẢN ĐỒ HTSDĐ 68 3.1 Khái quát khu vực nghiên cứu 68 3.1.1 Vị trí địa lý 68 3.1.2 Điều kiện tự nhiên 68 3.1.3 Điều kiện kinh tế xã hội 70 3.2 Thực nghiệm 71 3.2.1 Tư liệu viễn thám 71 3.2.2 Các tư liệu khác 72 3.2.3 Các phép xử lý ảnh 72 3.2.4 Đánh giá độ xác kết phân loại 76 3.2.4 Kết hợp kết phân tích tư liệu viễn thám với HTTĐL để thành lập đồ HTSDĐ khu vực huyện ChưPrông 79 3.2.5 Đánh giá độ xác đồ HTSDĐ 81 KẾT LUẬN 82 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO 86 90 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ẢNH Trang Hình 1.1: Các kênh sử dụng viễn thám Hình 1.2: Nguyên lý thu nhận hình ảnh viễn thám Hình 1.3: Đặc tính phản xạ phổ kênh Hình 1.4: Khả phản xạ hập thu nước 10 Hình 1.5: Đặc tính phản xạ phổ thổ nhưỡng 12 Hình 1.6: Nguyên lý phân loại theo khoảng cách ngắn 23 Hình 1.7: Nguyên lý phân loại theo xác suất cực đại 24 Hình 1.8: Bản chất hình học phân loại hình hộp 25 Hình 1.9: Cấu trúc GIS 32 Hình 1.10: Các lớp liệu GIS 35 Hình 1.11: Cấu trúc liệu raster 37 Hình 1.12: So sánh độ xác raster vecter 38 Hình 1.13: Tổ chức liệu raster 39 Hình 1.14: Cấu trúc dạng đường 40 Hình 1.15: Mơ hình chuyển đổi liệu viên thám GIS 42 Hình 1.16: Vai trị viễn thám việc xây dựng cập nhật sở liệu GIS 45 Hình 1.17: Quy trình sử dụng kết hợp tư liệu viên thám GIS thành lập đồ trạng sử dụng đất 46 Hình 2.1: Quy trình thành lập đồ HTSDĐ cách sử dụng tư liệu ảnh viễn thám chỉnh đồ HTSDĐ chu kỳ trước Hình 3.1: Ảnh vệ tinh chụp khu vực huyện ChưPrông năm 2010 65 71 DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1: Quan hệ độ phân giải kích thước vật thể cần xác định 30 Bảng 3.1: Một số mẫu phân loại sử dụng 74 91 DANH MỤC VIẾT TẮT Viết tắt HTSDĐ BĐHTSDĐ GIS DEM CHDCND Viết đầy đủ Hiện trạng sử dụng đất Bản đồ trạng sử dụng đất Hệ thống thông tin địa lý Mơ hình số độ cao Cộng hịa dân chủ nhân dân NCKH Nghiên cứu khoa học UBND Ủy ban nhân dân ... GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT PHAN VĂN KHUÊ ỨNG DỤNG TƯ LIỆU VIỄN THÁM VÀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ ĐỂ THÀNH LẬP BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT HUYỆN CHƯPRÔNG, TỈNH GIA LAI Chuyên... lý thuyết phương pháp thành lập đồ trạng sử dụng đất 3 - Nghiên cứu sử dụng tư liệu viễn thám Hệ thống thông tin địa lý cơng tác thành lập đồ nói chung đồ HTSDĐ nói riêng - Sử dụng tư liệu Viễn. .. liệu viễn thám hệ thống thông tin địa lý công tác thành lập đồ Trong hệ thống thông tin địa lý, hai mơ hình liệu vector raster thường sử dụng để lưu trữ liệu không gian, liệu viễn thám xử lý lưu