Ứng dụng ảnh viễn thám và công nghệ gis để thành lập bản đồ biến động sử dụng đất trên địa bàn phường khai quang - tp. vĩnh yên - tỉnh vĩnh phúc

Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o

tr­êng ®¹i häc n«ng nghiÖp hµ néi

--------------------

KIÒU THÞ KIM DUNG

ỨNG DỤNG ẢNH VIỄN THÁM VÀ CÔNG NGHỆ GIS

ĐỂ THÀNH LẬP BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT

TRÊN ĐỊA BÀN PHƯỜNG KHAI QUANG

THÀNH PHỐ VĨNH YÊN - TỈNH VĨNH PHÚC

LuËn v¨n th¹c sÜ n«ng nghiÖp

Chuyªn ngµnh : Qu¶n lý ®Êt ®ai

M· sè : 60.62.16

Ng­êi h­íng dÉn khoa häc: ts. nguyÔn KH¾C THêI

Hµ Néi - 2009

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này

là trung thực và chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào.

Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn

này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được

chỉ rõ nguồn gốc.

Hà Nội ngày 4 tháng 9 năm 2009

Tác giả luận văn

Kiều Thị Kim Dung

ii

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Nguyễn Khắc Thời - phó Khoa

Tài nguyên và Môi trường, Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội - người đã

hướng dẫn, giúp đỡ rất tận tình trong thời gian tôi học tập tại trường và hoàn

thành luận văn tốt nghiệp cao học.

Tôi xin chân thành cảm ơn Trung tâm Viễn thám Quốc gia đã cung cấp

cho tôi tư liệu ảnh và hướng dẫn tận tình trong suốt quá trình làm luận văn.

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo Viện Sau đại học; Bộ

môn Trắc địa bản đồ và Hệ thống thông tin địa lý, Khoa Tài nguyên và Môi

trường đã giảng dạy, đóng góp ý kiến, tạo điều kiện cho tôi học tập và hoàn

thành luận văn của mình.

Tôi xin chân thành cảm ơn Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Vĩnh Phúc

cùng các anh chị đồng nghiệp đã giúp đỡ tôi trong quá trình công tác và hoàn

thành luận văn này.

Tôi xin chân thành cảm ơn Bố, Mẹ, người thân trong gia đình và bạn bè

đã làm chỗ dựa tinh thần vững chắc cho tôi học tập và công tác.

Tác giả luận văn

Kiều Thị Kim Dung

iii

MỤC LỤC

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục các bảng v

Danh mục các hình vi

1. Đặt vấn đề 1

1.1. Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2. Mục đích và yêu cầu 2

2. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

2.1. Khái quát về bản đồ biến động sử dụng đất 3

2.2. Quy trình công nghệ thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất [7] 23

2.3. Ứng dụng của Viễn thám, công nghệ GIS tại Việt Nam và trên thế

giới 42

3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 55

3.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 55

3.2 Nội dung nghiên cứu 55

3.3 Phương pháp nghiên cứu 55

4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 59

4.1. Khái quát đặc điểm tự nhiên và kinh tế - xã hội phường Khai

Quang - thành phố Vĩnh Yên 59

4.1.1. Vị trí địa lý 59

4.1.2. Điều kiện tự nhiên 60

4.1.3. Thực trạng phát triển kinh tế xã hội 61

4.2. Mô tả dữ liệu 64

4.2.1. Dữ liệu viễn thám 64

iv

4.2.2. Dữ liệu khác 65

4.3. Thực nghiệm thành lập bản đồ biến động sử dụng đất bằng

phương pháp so sánh sau phân loại 66

4.3.1. Các bước xử lý ảnh số 66

4.3.2 Thành lập bản đồ biến động sử dụng đất bằng phương pháp so

sánh sau phân loại 77

4.3.3. Nhận xét về kết quả giải đoán 85

5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 87

5.1. Kết luận 87

5.2. Đề nghị 88

TÀI LIỆU THAM KHẢO 89

v

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1. Biến động sử dụng đất khu vực Đông Nam Á 18

Bảng 2.2. Biến động sử dụng đất Việt Nam trong hai năm 2005 - 2007 23

Bảng 2.3 Tỷ lệ bản đồ nền dùng để thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất 30

Bảng 2.4. Các khoanh đất phải thể hiện trên bản đồ hiện trạng sử dụng đất 33

Bảng 4.1. Diện tích, cơ cấu các loại đất chính năm 2008 62

Bảng 4.2. Hiện trạng sử dụng đất năm 2008 63

Bảng 4.3. Tọa độ và sai số của các điểm nắn ảnh năm 2003, 2008 69

Bảng 4.4. Mô tả các loại đất 70

Bảng 4.5. Mẫu giải đoán ảnh vệ tinh 71

Bảng 4.6. Ma trận sai số phân loại ảnh năm 2003 74

Bảng 4.7. Độ chính xác phân loại ảnh năm 2003 75

Bảng 4.8. Ma trận sai số phân loại ảnh năm 2008 76

Bảng 4.9. Độ chính xác phân loại ảnh năm 2008 76

Bảng 4.10. Thống kê diện tích đất năm 2003 79

Bảng 4.11. Thống kê diện tích đất năm 2008 79

STT Tên bảng Trang

vi

DANH MỤC CÁC HÌNH

STT Tên hình Trang

Hình 2.1. Ảnh lập bản đồ biến động bằng phương pháp so sánh sau phân loại6

Hình 2.2. Thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp phân loại trực tiếp

ảnh đa thời gian 7

Hình 2.3. Véc tơ thay đổi phổ 8

Hình 2.4. Thuật toán phân tích thay đổi phổ 9

Hình 2.5. Thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp mạng nhị phân 12

Hình 2.6. Thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp mạng nhị phân 14

Hình 4.1. Địa giới hành chính phường Khai Quang 59

Hình 4.2. Biểu đồ cơ cấu đất đai khu vực nghiên cứu 62

Hình 4.3. Ảnh spots 2003 chụp vào ngày 1/11/2003 64

Hình 4.4. Ảnh spots 2008 chụp vào ngày 30/11/2008 64

Hình 4.5. Ảnh vệ tinh khu vực nghiên cứu 65

Hình 4.7. Kết quả nắn ảnh 2003 bằng phần mềm Envi và các chỉ tiêu sai số 68

Hình 4.8. Kết quả nắn ảnh 2008 bằng phần mềm Envi và các chỉ tiêu sai số 68

Hình 4.9. Ảnh phân loại năm 2003 72

Hình 4.10. Ảnh phân loại năm 2008 73

Hình 4.11. Quy trình thành lập bản đồ biến động sử dụng đất 78

Hình 4.12. Thay đổi diện tích giữa hai thời điểm nghiên cứu 85

1

1. ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1. Tính cấp thiết của đề tài

Đất đai là tài nguyên vô cùng quan trọng trong chiến lược phát triển

của mỗi Quốc gia. Một trong những chỉ tiêu đánh giá sự phát triển của mỗi

quốc gia đôi khi còn được tính theo mức độ biến động trong quá trình sử dụng

đất của Quốc gia đó.

Với sức ép của quá trình gia tăng dân số (cả tự nhiên và cơ học), kết

hợp với sử dụng đất đai thiếu bền vững đã gây sức ép lớn lên quá trình sử

dụng đất. Vì vậy nghiên cứu sự thay đổi trong quá trình sử dụng đất là căn cứ

khoa học để đưa ra những chính sách sử dụng đất đai phù hợp nhằm nâng cao

mức sống của người dân, đem lại hiệu quả cao hơn cả về kinh tế - xã hội và

môi trường.

Thành phố Vĩnh Yên là trung tâm kinh tế, chính trị, văn hóa và xã hội

của tỉnh Vĩnh Phúc, đặc biệt trong những năm qua với sự chuyển mình mạnh

mẽ theo hướng công nghiệp hóa - hiện đại hóa chung của cả nước, bộ mặt

Thành phố thay đổi nhanh chóng theo hướng giảm diện tích đất nông nghiệp,

tăng diện tích đất phi nông nghiệp chủ yếu là đất sử dụng vào mục đích công

nghiệp và dịch vụ. Trong những năm gần đây, công tác quản lý về đất đai nói

riêng và tình hình thực hiện Pháp Luật đất đai trên địa bàn thành phố đã bắt

đầu đi vào nề nếp. Tuy nhiên, do nhiều nguyên nhân cả khách quan và chủ

quan công tác cập nhật biến động đất đai chưa tốt, chưa kịp thời; cơ sở hạ

tầng, trang thiết bị phục vụ cho công tác chưa đầy đủ, đồng bộ, đa số còn lạc

hậu; trình độ, năng lực cán bộ làm công tác quản lý đất đai ở các cấp còn chưa

cao, nhất là cán bộ địa chính cơ sở.

Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học vũ trụ thì ảnh viễn thám cũng

đã xuất hiện và ngày càng tỏ rõ tính ưu việt trong công tác điều tra, quản lý tài

nguyên. Đặc biệt là sự xuất hiện của các tư liệu viễn thám mới như: SPOT,

LANDSAT, ASTER… có độ phân giải không gian và phân giải phổ cao. Một

2

số tư liệu viễn thám còn có khả năng chụp lập thể, đặc biệt là có thể cập nhật

thông tin nhanh chóng thông qua việc thu nhận và xử lý ảnh vệ tinh ở nhiều

thời điểm khác nhau tạo thành ảnh đa thời gian ở dạng số, là sản phẩm dễ

dàng sử dụng trong các phần mềm phân tích ảnh hiện đại và có khả năng tích

hợp thuận tiện trong hệ thống thông tin địa lý GIS. Đặc biệt việc phóng vệ

tinh VINASAT-1 đầu tiên vào ngày 12/4/2008, đã mở ra một hướng đi mới

trong ứng dụng ảnh viễn thám ở Việt Nam.

Nhận thức được tầm quan trọng của sự thay đổi trong quá trình sử dụng

đất với sự thay đổi khí hậu và chất lượng của cuộc sống, tôi đã lựa chọn

nghiên cứu đề tài: “Ứng dụng ảnh viễn thám và công nghệ GIS để thành

lập bản đồ biến động sử dụng đất trên địa bàn phường Khai Quang - thành

phố Vĩnh Yên - tỉnh Vĩnh Phúc”.

1.2. Mục đích và yêu cầu

1.2.1. Mục đích nghiên cứu

- Thành lập Bản đồ hiện trạng dựa trên tư liệu ảnh viễn thám tại thời

điểm bay chụp.

- Thành lập bản đồ biến động lớp phủ mặt đất dựa trên chỉ tiêu biến

động về diện tích của từng loại đất thông qua tư liệu ảnh viễn thám và bản đồ

hiện trạng xây dựng được.

1.2.2. Yêu cầu

Sử dụng phần mềm Envi để giải đoán ảnh viễn thám thành lập bản đồ

hiện trạng sử dụng đất. Các chức năng phân tích không gian của GIS được sử

dụng để chồng xếp bản đồ hiện trạng thành lập bản đồ biến động và tính toán

biến động.

3

2. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

2.1. Khái quát về bản đồ biến động sử dụng đất

2.1.1. Khái quát về bản đồ biến động và các phương pháp thành lập bản đồ

biến động sử dụng đất

2.1.1.1. Những vấn đề chung về bản đồ biến động sử dụng đất

Biến động là sự biến đổi, thay đổi, thay thế trạng thái này bằng một

trạng thái khác liên tục của sự vật, hiện tượng tồn tại trong môi trường tự

nhiên cũng như môi trường xã hội.

Phát hiện biến động là quá trình nhận dạng sự biến đổi, sự khác biệt về

trạng thái của sự vật, hiện tượng bằng cách quan sát chúng tại các thời điểm

khác nhau.

Để nghiên cứu biến động sử dụng đất người ta có thể sử dụng nhiều

phương pháp từ nhiều nguồn tài liệu khác nhau như: số liệu thống kê hàng

năm, số liệu kiêm kê hoặc từ các cuộc điều tra. Các phương pháp này có độ

chính xác không cao, tốn nhiều thời gian và kinh phí, đồng thời chúng không

thể hiện được sự thay đổi sử dụng đất từ loại đất này sang loại đất khác và vị

trí không gian của sự thay đổi đó. Thành lập bản đồ biến động sử dụng đất từ

tư liệu viễn thám đa thời gian sẽ khắc phục được những nhược điểm trên.

Đất đai là tài nguyên quốc gia vô cùng quý giá, là tư liệu sản xuất đặc

biệt, là nguồn nội lực, nguồn vốn to lớn của đất nước, là thành phần quan

trọng hàng đầu của môi trường sống, là địa bàn phân bố của các khu dân cư,

xây dựng các cơ sở kinh tế, văn hóa, xã hội, an ninh và quốc phòng. Đất đai

có ý nghĩa kinh tế, chính trị, xã hội sâu sắc trong sự nghiệp xây dựng và bảo

vệ Tổ quốc.

Trong giai đoạn đầu phát triển kinh tế, xã hội, khi mức sống của con

người còn thấp, công năng chủ yếu của đất là tập trung vào sản xuất vật chất,