Bài Giảng Hướng Dẫn Thực Hành Gis Viễn Thám

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - 2017

ThS. NGUYỄN TRỌNG MINH

ThS. LÊ THỊ KHIẾU

H­íng dÉn thùc hµnh

gis & viÔn th¸m

1

THS. NGUYỄN TRỌNG MINH, THS. LÊ THỊ KHIẾU

BÀI GIẢNG

HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH

GIS & VIỄN THÁM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP – 2017

2

3

ĐẶT VẤN ĐỀ

Hiện nay, những thách thức chính mà chúng ta đang phải đối mặt - bùng

nổ dân số, ô nhiễm, phá rừng, thiên tai - chiếm một không gian địa lý quan

trọng. Vì vậy, cần thiết phải có công cụ để thống kê, phân tích, quản lý các đối

tượng này dựa trên không gian địa lý thay cho các phương pháp truyền thống,

thủ công trước đây. Sự ra đời của kỹ thuật, của hệ thống thông tin địa lý (GIS)

và viễn thám đã đáp ứng được các yêu cầu để quản lý thông tin một cách cập

nhật, chính xác và lượng thông tin lưu trữ đủ lớn. Với các chức năng của mình,

GIS được đánh giá là một hệ thống toàn diện có khả năng mạnh trong lưu trữ,

quản lý, trao đổi, cập nhật các thông tin liên quan đến không gian địa lý một

cách đồng bộ và logic. Bên cạnh đó, GIS cho phép tạo lập bản đồ, phối hợp

thông tin, khái quát các viễn cảnh, giải quyết các vấn đề phức tạp và phát triển

các giải pháp quản lý thông tin hiệu quả mà trước đây không thực hiện được.

Lập bản đồ và phân tích địa lý không phải là kỹ thuật mới, nhưng GIS thực thi

các công việc này tốt hơn và nhanh hơn các phương pháp thủ công cũ. Trong nội

dung về GIS các sinh viên sẽ nắm được các khái niệm cơ bản về GIS và việc

ứng dụng công nghệ GIS trong xây dựng lưu trữ thông tin bản đồ số.

Viễn thám (RS) là một khoa học nghiên cứu, phân tích, xác định các đặc

điểm, tính chất các đối tượng trên bề mặt trái đất từ xa mà không cần tiếp xúc

trực tiếp với chúng. Thông tin các đối tượng sẽ được thể hiện dưới dạng hình

ảnh và phân tích phản xạ phổ các đối tượng. Từ khi loài người phóng thành công

vệ tinh nhân tạo chúng ta đã bước vào kỷ nguyên mới trong đó công nghệ vũ trụ

được sử dụng phục vụ vào các mục đích phát triển cho cuộc sống trên trái đất.

Công nghệ viễn thám với các hệ thống thu thập thông tin đa phổ, đa thời gian đã

cho phép chúng ta thực hiện các công việc thu thập và tổng hợp dữ liệu một

cách nhanh chóng hơn, hiệu quả hơn cũng như mang đến nhiều nhận thức mới

về trái đất mà từ trước tới nay vẫn còn là những điều bí ẩn. Việc ứng dụng công

nghệ viễn thám sẽ mang lại hiệu quả to lớn trong việc giữ gìn và phát triển bền

vững các nguồn tài nguyên trên trái đất. Các học viên sẽ nắm được những

nguyên lý cơ bản của kỹ thuật viễn thám và các phương pháp giải đoán, xử lý

thu nhận các thông tin từ ảnh viễn thám phục vụ cho công tác quản lý, theo dõi,

quy hoạch tài nguyên thiên nhiên. Các dữ liệu xử lý từ viễn thám sẽ được liên

4

kết xử lý nhờ hệ thống thông tin địa lý để các thông tin có thể được thể hiện

dưới dạng hình ảnh bản đồ và thực hiện một số bài toán chồng xếp, tích hợp các

thông tin trong công tác quản lý, theo dõi diễn biến tài nguyên thiên nhiên.

Với mục đích tăng cường khả năng tiếp cận của người học với GIS và

viễn thám, Bộ môn Điều tra quy hoạch rừng đã xây dựng nội dung thực hành

GIS và viễn thám dựa trên 2 phần mềm chuyên dụng: ArcGIS và ENVI. Ngoài

ra, nội dung phần thực hành cũng góp phần giúp sinh viên nắm bắt và hiểu rõ

những khái niệm và quy trình vận dụng trong GIS và viễn thám.

5

MỤC LỤC

ĐẶT VẤN ĐỀ....................................................................................................... 3

Phần 1.................................................................................................................. 13

ỨNG DỤNG ARCGIS TRONG XÂY DỰNG CSDL BẢN ĐỒ....................... 13

Bài 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ARCGIS ....................................................... 13

1.1. Mục tiêu và yêu cầu ..................................................................................... 13

1.1.1. Mục tiêu..................................................................................................... 13

1.1.2. Yêu cầu ...................................................................................................... 13

1.2. Nội dung thực hành...................................................................................... 13

1.2.1. Giới thiệu chung về phần mềm ArcGIS..................................................... 13

1.2.2. Một số chức năng của các thanh menu chính trong ArcGIS .................... 20

1.3. Các bước trong xây dựng bản đồ số bằng ArcMap ..................................... 21

1.4. Nội dung luyện tập kỹ năng ......................................................................... 22

Bài 2. ĐỊNH VỊ ẢNH BẢN ĐỒ ......................................................................... 23

2.1. Mục tiêu và yêu cầu ..................................................................................... 23

2.1.1. Mục tiêu..................................................................................................... 23

2.1.2. Yêu cầu ...................................................................................................... 23

2.2. Nội dung thực hiện....................................................................................... 23

2.2.1. Thiết lập các hệ tọa độ trong ArcGis........................................................ 23

2.2.2. Thiết lập thông số cho Data frame............................................................ 25

2.2.3. Đăng ký tọa độ cho ảnh bản đồ ................................................................ 25

Bài 3. TÁCH VÀ XÁC ĐỊNH CÁC LỚP THÔNG TIN ................................... 27

3.1. Mục tiêu và yêu cầu ..................................................................................... 27

3.1.1. Mục tiêu..................................................................................................... 27

3.1.2. Yêu cầu ...................................................................................................... 27

3.2. Quản lý CSDL bằng ArcCatalog.................................................................. 27

3.3. Tách lớp thông tin và biên tập các đối tượng............................................... 28

3.3.1. Khởi động ArcCatalog .............................................................................. 29

3.3.2. Xây dựng các lớp thông tin ....................................................................... 29

Bài 4. SỐ HÓA BẢN ĐỒ VÀ KHẢ NĂNG PHÂN TÍCH KHÔNG GIAN ..... 33

4.1. Mục tiêu và yêu cầu ..................................................................................... 33

4.1.1. Mục tiêu..................................................................................................... 33

4.1.2. Yêu cầu ...................................................................................................... 33

6

4.2. Số hóa đối tượng bản đồ............................................................................... 33

4.2.1. Đối tượng dạng điểm................................................................................. 35

4.2.2. Đối tượng dạng đường .............................................................................. 35

4.2.3. Đối tượng dạng vùng................................................................................. 37

4.2.4. Đối tượng dạng Text.................................................................................. 40

4.3. Một số chức năng phân tích không gian của ArcMap (sử dụng Arctoolbox) 42

4.3.1. Sử dụng chức năng Analysis toolbox / Extract ......................................... 41

4.3.2. Sử dụng chức năng Analysis toolbox / Overlay ........................................ 42

Bài 5. TẠO LẬP CSDL THUỘC TÍNH VÀ HIỂN THỊ CÁC LỚP THÔNG TIN

CHUYÊN ĐỀ...................................................................................................... 45

5.1. Mục tiêu và yêu cầu...................................................................................... 45

5.1.1. Mục tiêu..................................................................................................... 45

5.1.2. Yêu cầu ...................................................................................................... 45

5.2. Xây dựng bảng CSDL thuộc tính cho các lớp thông tin .............................. 45

5.3. Thiết kế bản đồ chuyên đề............................................................................ 50

5.3.1. Chồng xếp các lớp thông tin...................................................................... 50

5.3.2. Các phương pháp hiển thị dữ liệu............................................................. 50

5.3.3. Hiển thị nhãn ............................................................................................. 54

Bài 6. THIẾT KẾ TRANG IN VÀ IN ẤN.......................................................... 56

6.1. Mục tiêu và yêu cầu...................................................................................... 57

6.1.1. Mục tiêu..................................................................................................... 57

6.1.2. Yêu cầu ...................................................................................................... 57

6.2. Thiết kế trang in và in ấn.............................................................................. 57

Phần 2. SỬ DỤNG ENVI TRONG XỬ LÝ ẢNH VIỄN THÁM...................... 66

Bài 7. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BỘ SẢN PHẨM ENVI................................. 66

7.1. Mục tiêu và yêu cầu...................................................................................... 66

7.1.1. Mục tiêu..................................................................................................... 66

7.1.2. Yêu cầu ...................................................................................................... 66

7.2. Giới thiệu về ENVI ...................................................................................... 66

7.3. Một số đặc điểm và tính năng của ENVI..................................................... 67

7.4. Hệ thống các trình đơn trên thanh Menu của ENVI .................................... 70

Bài 8. HIỂN THỊ VÀ TRÍCH XUẤT CHỈ SỐ THỰC VẬT.............................. 72

8.1. Mục tiêu và yêu cầu...................................................................................... 72

7

8.1.1. Mục tiêu..................................................................................................... 72

8.1.2. Yêu cầu ...................................................................................................... 72

8.2. Hiển thị các đối tượng trong ENVI.............................................................. 72

8.3. Chiết xuất các chỉ số trong ENVI ................................................................ 79

8.3.1. Chỉ số NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) ......................... 79

8.3.2. Chỉ số STVI................................................................................................ 81

Bài 9. SỬ DỤNG ENVI TRONG PHÂN LOẠI CÓ KIỂM ĐỊNH.................... 82

9.1. Mục tiêu và yêu cầu ..................................................................................... 82

9.1.1. Mục tiêu..................................................................................................... 82

9.1.2. Yêu cầu ...................................................................................................... 82

9.2. Sử dụng ENVI trong quy trình đoán đọc ảnh bằng xử lý số........................ 82

9.2.1. Xác định vùng mẫu.................................................................................... 82

9.2.2. Lựa chọn thuật toán phân loại.................................................................. 84

TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................... 87