Luận văn thạc sĩ về ứng dụng GIS và viễn thám trong lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu xử lý số liệu định vị và bản đồ tích hợp viễn thám và hệ thống thông tin địa lý gis trong thành lập, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất

• Tác giả: Bun Sovannrothana
• Người hướng dẫn: PGS. Lê Văn Trung
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa
• Chuyên ngành: Xử lý số liệu địa lý và bản đồ bằng kỹ thuật tin học
• Đề tài: Nghiên Cứu Ứng Dụng GIS Và Viễn Thám Trong Lập Bản Đồ Sử Dụng Đất
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2008
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Giới thiệu

Nghiên cứu ứng dụng GIS và viễn thám trong lập bản đồ sử dụng đất là một lĩnh vực quan trọng trong quản lý tài nguyên thiên nhiên. Việc sử dụng công nghệ thông tin địa lý (GIS) kết hợp với viễn thám giúp thu thập, phân tích và quản lý dữ liệu không gian một cách hiệu quả. Mục tiêu của nghiên cứu này là xây dựng quy trình tích hợp viễn thám và GIS để lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất, từ đó cung cấp thông tin chính xác cho công tác quy hoạch và quản lý đất đai. Theo nghiên cứu, việc áp dụng viễn thám trong lập bản đồ sử dụng đất không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn nâng cao độ chính xác của dữ liệu.

1.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu

Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp thông tin về tình hình sử dụng đất, giúp các nhà quản lý đưa ra quyết định chính xác hơn. Việc tích hợp viễn thám và GIS cho phép theo dõi biến động sử dụng đất theo thời gian, từ đó đánh giá hiệu quả của các chính sách quản lý đất đai. Hơn nữa, nghiên cứu cũng góp phần nâng cao nhận thức về vai trò của công nghệ thông tin địa lý trong việc bảo vệ tài nguyên thiên nhiên và môi trường.

II. Tổng quan nghiên cứu

Trong những năm gần đây, viễn thám đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong quản lý tài nguyên và môi trường. Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng viễn thám kết hợp với GIS đã mang lại nhiều lợi ích trong việc thu thập và cập nhật dữ liệu không gian. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng viễn thám có thể cung cấp thông tin chi tiết về tình trạng sử dụng đất, giúp các nhà quản lý đưa ra quyết định kịp thời và chính xác. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều thách thức trong việc tích hợp dữ liệu từ viễn thám vào hệ thống GIS, đặc biệt là về độ chính xác và tính đồng nhất của dữ liệu.

2.1. Tình hình nghiên cứu trong nước

Tại Việt Nam, việc ứng dụng viễn thám trong quản lý đất đai đã được triển khai từ nhiều năm trước. Tuy nhiên, việc tích hợp GIS và viễn thám vẫn còn hạn chế. Các nghiên cứu hiện tại chủ yếu tập trung vào việc sử dụng viễn thám để theo dõi biến động sử dụng đất, nhưng chưa có nhiều nghiên cứu sâu về quy trình tích hợp dữ liệu. Do đó, nghiên cứu này sẽ đóng góp vào việc xây dựng quy trình tích hợp hiệu quả giữa viễn thám và GIS.

III. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu này sử dụng phương pháp tích hợp viễn thám và GIS để lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất. Dữ liệu viễn thám được thu thập từ ảnh vệ tinh ASTER, với độ phân giải cao, cho phép phân tích chi tiết về tình trạng sử dụng đất. Quy trình nghiên cứu bao gồm các bước: thu thập dữ liệu, xử lý ảnh viễn thám, phân loại đất, và cuối cùng là lập bản đồ sử dụng đất. Việc sử dụng công nghệ thông tin địa lý trong quy trình này giúp tối ưu hóa việc phân tích và quản lý dữ liệu không gian.

3.1. Quy trình tích hợp

Quy trình tích hợp viễn thám và GIS bao gồm các bước chính như sau: đầu tiên, thu thập dữ liệu từ ảnh vệ tinh; sau đó, xử lý và phân tích dữ liệu để xác định các loại hình sử dụng đất. Cuối cùng, dữ liệu được lưu trữ và quản lý trong hệ thống GIS, cho phép người dùng dễ dàng truy cập và phân tích thông tin. Quy trình này không chỉ giúp nâng cao độ chính xác của bản đồ mà còn tiết kiệm thời gian và nguồn lực trong công tác quản lý đất đai.

IV. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc tích hợp viễn thám và GIS đã mang lại những thông tin quý giá về hiện trạng sử dụng đất. Bản đồ được lập ra từ dữ liệu viễn thám cho thấy sự biến động rõ rệt trong việc sử dụng đất qua các năm. Điều này cho phép các nhà quản lý có cái nhìn tổng quan về tình hình sử dụng đất, từ đó đưa ra các quyết định phù hợp. Hơn nữa, nghiên cứu cũng chỉ ra rằng việc sử dụng viễn thám có thể giúp phát hiện sớm các vấn đề liên quan đến quản lý đất đai, như tình trạng lấn chiếm đất đai hay biến đổi môi trường.

4.1. Đánh giá kết quả

Kết quả của nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng viễn thám và GIS trong lập bản đồ sử dụng đất không chỉ mang lại độ chính xác cao mà còn giúp tiết kiệm thời gian và chi phí. Các bản đồ được tạo ra từ dữ liệu viễn thám đã cho thấy sự thay đổi rõ rệt trong việc sử dụng đất, từ đó cung cấp thông tin hữu ích cho công tác quy hoạch và quản lý tài nguyên. Điều này khẳng định giá trị thực tiễn của nghiên cứu trong việc hỗ trợ các quyết định quản lý đất đai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Ñaïi Hoïc Quoác Gia Tp. Hoà Chí Minh TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC BAÙCH KHOA ------------------- BUN SOVANNROTHANA TÍCH HÔÏP VIEÃN THAÙM VAØ HEÄ THOÁNG THOÂNG TIN ÑÒA LYÙ (GIS) TRONG THAØNH LAÄP BAÛN ÑOÀ HIEÄN TRAÏNG SÖÛ DUÏNG ÑAÁT Chuyeân ngaønh: Xöû lyù soá lieäu ñònh vò vaø baûn ñoà baèng kyõ thuaät tin hoïc Maõ ngaønh: 2.00 LUAÄN VAÊN THAÏC SÓ Tp. Hoà Chí Minh, thaùng 07 naêm 2008 Ñaïi Hoïc Quoác Gia Tp. Hoà Chí Minh TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC BAÙCH KHOA ------------------- BUN SOVANNROTHANA TÍCH HÔÏP VIEÃN THAÙM VAØ HEÄ THOÁNG THOÂNG TIN ÑÒA LYÙ (GIS) TRONG THAØNH LAÄP BAÛN ÑOÀ HIEÄN TRAÏNG SÖÛ DUÏNG ÑAÁT Chuyeân ngaønh: Xöû lyù soá lieäu ñònh vò vaø baûn ñoà baèng kyõ thuaät tin hoïc Maõ ngaønh: 2.00 LUAÄN VAÊN THAÏC SÓ Tp.

Hoà Chí Minh, thaùng 07 naêm 2008 COÂNG TRÌNH ÑÖÔÏC HOAØN THAØNH TAÏI TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC BAÙCH KHOA ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA TP.HOÀ CHÍ MINH Caùn boä höôùng daãn khoa hoïc: PGS. Leâ Vaên Trung Caùn boä chaám nhaän xeùt 1: TS. Hoà Ñình Duaån Caùn boä chaám nhaän xeùt 2: PGS. Haø Quang Haûi Luaän vaên thaïc só ñöôïc baûo veä taïi HOÄI ÑOÀNG CHAÁM BAÛO VEÄ LUAÄN VAÊN THAÏC SÓ TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC BAÙCH KHOA, ngaøy 28 thaùng 08 naêm 2008.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC Tp. HCM, ngày 30 tháng 06 năm 2008. NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: BUN SOVANNROTHANA Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 07/ 07/ 1979 Nơi sinh: Cambodia Chuyên ngành: Xöû lyù soá lieäu ñònh vò vaø baûn ñoà baèng kyõ thuaät tin hoïc. MSHV: 02204903 I- TÊN ĐỀ TÀI: TÍCH HÔÏP VIEÃN THAÙM VAØ HEÄ THOÁNG THOÂNG TIN ÑÒA LYÙ (GIS) TRONG THAØNH LAÄP BAÛN ÑOÀ HIEÄN TRAÏNG SÖÛ DUÏNG ÑAÁT.

II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Moâ hình tích hôïp vieãn thaùm vaø heä thoáng thoâng tin ñòa lyù. - Xaây döïng quy trình tích hôïp vieãn thaùm vaø heä thoáng thoâng tin ñòa lyù ñeå thaønh laäp baûn ñoà hieän traïng söû duïng ñaát. - Söû duïng aûnh veä tinh ASTER trong thaønh laäp baûn ñoà hieän traïng söû duïng ñaát phuïc vuï coâng taùc xaây döïng caùc lôùp baûn ñoà chuyeân ñeà. - So saùnh vaø ñaùnh giaù keát quaû bieán ñoäng giöõa caùc giai ñoaïn.

III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: ngày 28 tháng 09 năm 2007. IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: ngày 30 tháng 06 năm 2008. V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS. Leâ Vaên Trung CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH PGS.

Leâ Vaên Trung TS. Nguyeãn Ngoïc Laâu Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được Hội đồng chuyên ngành thông qua. Ngày 30 tháng 06 năm 2008 TRƯỞNG PHÒNG ĐT-SĐH TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH i LÔØI CAÙM ÔN Toâi xin chaân thaønh caûm ôn caùc anh chò Trung taâm Vieãn thaùm vaø Heä Thoâng tin Ñòa lyù, Vieän Ñòa lyù Taøi nguyeân Thaønh phoá Hoà Chí Minh ñaõ taïo ñieàu kieän thuaän lôïi giuùp ñôõ nhieät tình toâi ñöôïc hoaøn thaønh ñöôïc luaän vaên cao hoïc naøy. Vôùi taát caû loøng thaønh kính, toâi xin baøy toû loøng bieát ôn caùc quyù thaày, coâ Boä moân Ñòa Tin hoïc, Khoa Kyõ thuaät Xaây döïng ñaõ taän tình truyeàn ñaït nhöõng kieán thöùc chuyeân moân trong suoát quaù trình hoïc taäp.

Toâi ñaëc bieät xin caûm ôn PGS. Leâ Vaên Trung, NCS Nguyeãn Thanh Minh, Ths. Leâ Chí Laâm veà nhöõng höôùng daãn, ñoäng vieân chaân thaønh, cuõng nhö nhöõng goùp yù trong quaù trình hoaøn thieän noäi dung luaän vaên. Cuoái cuøng, toâi xin ñöôïc baøy toû ñeán boá meï, caùc anh chò em toâi söï kính troïng vaø loøng bieát ôn saâu saéc nhaát ñaõ uûng hoä coå vuõ cho toâi hoïc vaø nghieân cöùu ñöôïc thaønh coâng taïi Tröôøng Ñaïi hoïc Baùch Khoa thaønh phoá Hoà Chí Minh.

Hoïc vieân Cao hoïc BUN Sovannrothana ii TOÙM TAÉT Trong nhöõng naêm gaàn ñaây, kyõ thuaät vieãn thaùm ñöôïc söû duïng roäng raõi trong nhieàu lónh vöïc vaø ñöôïc xem laø moät phöông phaùp höõu hieäu trong vieäc xaây döïng vaø caäp nhaät döõ lieäu GIS ôû nhöõng nöôùc treân theá giôùi vaø Vieät Nam. Tuy nhieân, vieäc nghieân cöùu vaø öùng duïng coâng ngheä tích hôïp vieãn thaùm vaø GIS caàn thieát nhöõng döõ lieäu môùi chính xaùc; ñoàng thôøi khoa hoïc vaø kyõ thuaät coâng ngheä thoâng tin ngaøy caøng phaùt trieån maïnh ñoøi hoûi ngöôøi nghieân cöùu vaø ngöôøi söû duïng khoâng nhöõng bieát caäp nhaät kòp thôøi nhöõng döõ lieäu aûnh vieãn thaùm vaø döõ lieäu GIS maø coøn caàn phaûi bieát tích hôïp chuùng moät caùch hôïp lyù nhaèm khai thaùc höõu hieäu caùc nguoàn tö lieäu hieän coù. Laø hoïc vieân Kampuchia, sau khi hoaøn thaønh ñeà taøi naøy, taùc giaû seõ coù lôïi theá khi veà nöôùc seõ tieáp tuïc ñeà taøi nghieân cöùu veà GIS vaø Vieãn thaùm ñeå goùp phaàn xaây döïng vaø caäp nhaät döõ lieäu cho ñaát nöôùc. Trong luaän vaên naøy vieäc thaønh laäp baûn ñoà hieän traïng söû duïng ñaát baèng phöông phaùp tích hôïp vieãn thaùm vaø GIS thoâng qua vieäc moâ hình hoaù caùc moái quan heä cuûa caùc yeáu toá töï nhieân taïi hai thôøi ñieåm cuûa döõ lieäu aûnh veä tinh ASTER vôùi vieäc söû duïng caùc chöùc naêng phaân tích trong GIS.

Nhöõng keát quaû ñaõ nhaäân ñöôïc cuûa moâ hình, caùc lôùp thoâng tin chuyeân ñeà vaø döõ lieäu ñöôïc löu treân maùy vi tính döôùi daïng kyõ thuaät soá, cho pheùp ngöôøi söû duïng thao taùc vaø phaân tích döõ lieäu baèng nhöõng chöùc naêng cuûa GIS ñeå nhaèm khai thaùc vaø baûo veä taøi nguyeân ñaát vaø taøi nguyeân thieân nhieân phuïc vuï lôïi ích cho con ngöôøi. iii ABSTRACT In the recent years, remote sensing technology has been used popularly in many fields and it has also been considered as an efficient method in creating and updating GIS data in many countries around the world and in Vietnam. However, researching Integrated Remote Sensing (RS) and Geographic Information Systems (GIS) need the new data exactly. At the same time computer science technology is continuously and progressively strong developed.

Moreover, researchers and users need not only update on time with the data of satellite images and GIS, but also know how to integrate it logically in order to exploit effectively all of the existing source documents. As a Cambodian student has completed this thesis. I have got an advantage when go back Cambodia and will be continue to researching “integrated RS and GIS” in order to contribute to the building and updating of GIS and RS data for Cambodia. In this thesis, creating land use/land cover mapping and change detection using the integrated RS and GIS methodology by modeling the relationships of natural features at two dates of ASTER data image acquisition in combination with GIS analysis functions.

Many the results of the model are presented in the digital form of thematic layers. This thing enables users to manipulate and to analyze data by using GIS functions in order to exploit and protect natural resources and land resource in particular to serve in human interest. iv MUÏC LUÏC CHÖÔNG 1: MÔÛ ÑAÀU .1 Ñaët vaán ñeà .2 Lyù do nghieân cöùu .3 Muïc tieâu cuûa ñeà taøi .4 Giôùi haïn cuûa ñeà taøi .5 YÙ nghóa khoa hoïc vaø thöïc tieãn cuûa ñeà taøi .3 CHÖÔNG 2: TOÅNG QUAN NGHIEÂN CÖÙU .1 Tình hình nghieân cöùu trong nöôùc.2 Tình hình nghieân cöùu ngoaøi nöôùc .3 Nhöõng vaán ñeà nghieân cöùu coøn toàn taïi .6 CHÖÔNG 3: LYÙ THUYEÁT CÔ BAÛN VEÀ BAÛN ÑOÀ HIEÄN TRAÏNG SÖÛ DUÏNG ÑAÁT .2 Cô sôû toaùn hoïc .3 Vieãn thaùm trong coâng taùc thaønh laäp baûn ñoà HTSDÑ taïi Vieät Nam.9 CHÖÔNG 4: CÔ SÔÛ VIEÃN THAÙM VAØ GIS .1 Khaùi nieäm cô baûn veà vieãn thaùm .2 Caáu truùc cô baûn cuûa döõ lieäu aûnh vieãn thaùm.3 Taùch thoâng tin trong vieãn thaùm .4 Giaûi ñoaùn aûnh vieãn thaùm .5 Quy trình xöû lyù aûnh vieãn thaùm .2 Heä thoáng thoâng tin ñòa lyù (GIS) .1 Khaùi nieäm veà Heä thoáng thoâng tin ñòa lyù .2 Caùc chöùc naêng cuûa GIS .3 Caáu truùc döõ lieäu khoâng gian.3 Cô sôû tích hôïp GIS vaø vieãn thaùm .1 Tieàm naêng cung caáp döõ lieäu cuûa vieãn thaùm .2 Nhu caàu caàn thieát tích hôïp giöõa vieãn thaùm vaø GIS. 32 CHÖÔNG 5: TÍCH HÔÏP VIEÃN THAÙM VAØ GIS.1 Thuaät toaùn cô baûn trong coâng taùc xöû lyù aûnh vieãn thaùm .1 Bieán ñoåi caáp ñoä xaùm .2 Theå hieän maøu döõ lieäu aûnh.3 Bieán ñoåi giöõa caùc aûnh.4 Phaân loaïi aûnh vieãn thaùm .5 Ñaùnh giaù keát quaû phaân loaïi aûnh vieãn thaùm .2 Moâ hình chuyeån ñoåi döõ lieäu vieãn thaùm vaø GIS ñeå thaønh laäp baûn ñoà hieän traïng söû duïng ñaát.

43 CHÖÔNG 6: TOÅNG QUAN VEÀ KHU VÖÏC NGHIEÂN CÖÙU .1 Caùc ñaëc ñieåm veà vò trí ñòa lyù .2 Hieän traïng öùng duïng Vieãn thaùm - GIS vaø coâng taùc quaûn lyù. 53 CHÖÔNG 7: XAÂY DÖÏNG CÔ SÔÛ DÖÕ LIEÄU TÍCH HÔÏP VIEÃN THAÙM VAØ GIS TRONG VUØNG NGHIEÂN CÖÙU .1 Cô sôû döõ lieäu neàn .1 Tö lieäu baûn ñoà .2 Tö lieäu aûnh ASTER .3 Thaønh laäp baûn ñoà SDÑ .2 Choïn vuøng maãu .3 Laäp khoaù giaûi ñoaùn aûnh .4 Phaân loaïi aûnh vaø laäp baûn ñoà hieän traïng söû duïng ñaát .4 Ñaùnh giaù ñoä chính xaùc caùc baûn ñoà SDÑ ñöôïc thaønh laäp .5 Phaân tích ñaùnh giaù bieán ñoäng SDÑ .2 Ñaùnh giaù bieán ñoäng SDÑ .6 Ñaùnh giaù keát quaû vieäc öùng duïng coâng ngheä tích hôïp vieãn thaùm vaø GIS trong thaønh laäp baûn ñoà SDÑ.2 Nhöôïc ñieåm. 74 TAØI LIEÄU THAM KHAÛO. 75 vii DANH SAÙCH CAÙC BAÛNG BIEÅU Baûng 3.1: Tyû leä baûn ñoà hieän traïng söû duïng ñaát (TLTK12: Boä Taøi nguyeân vaø Moâi tröôøng–Quy phaïm thaønh laäp BÑHTSDÑ) Baûng 4.1: Ñoä chính xaùc veà khoâng gian cuûa döõ lieäu aûnh vieãn thaùm (TLTK1: Leâ Vaên Trung) Hình 4.13: Chöùc naêng phaân tích chính cuûa GIS (TLTK1: Leâ Vaên Trung) Hình 4.17: Caáu truùc Topology ñöôïc söû duïng trong GIS (TLTK1: Leâ Vaên Trung) Hình 4.19: Lónh vöïc öùng duïng vaø tæ leä baûn ñoà caàn thieát Baûng 5.1: Ma traän sai soá phaân loaïi Baûng 7.1: Ñaëc tính caùc keânh phoå cuûa tö lieäu aûnh ASTER (TLTK3: Nguyeãn Thanh Minh) Baûng 7.2: Baûng kyù hieäu caùc loaïi ñaát ôû caùc vò trí laáy maãu Baûng 7.3 Ma traän ñaùnh giaù keát quaû phaân loaïi aûnh veä tinh naêm 2003 Baûng 7.4: Ma traän ñaùnh giaù keát quaû phaân loaïi aûnh veä tinh naêm 2004 Baûng 7.5: Ma traän bieán ñoäng söû duïng ñaát tính theo ñôn vò ha Baûng 7.6: Ma traän bieán ñoäng caùc loaïi hình söû duïng ñaát cuûa naêm 2003 so vôùi naêm 2004 viii DANH SAÙCH CAÙC HÌNH AÛNH Hình 4.1: Ñaëc tröng phoå cuûa ñoái töôïng ñöôïc ghi nhaän bôûi veä tinh LandSat (TLTK5: Leâ Vaên Trung) Hình 4.2: Veä tinh Terra Hình 4.3: Nguyeân lyù thu nhaän döõ lieäu ñöôïc söû duïng trong vieãn thaùm (TLTK5: Leâ Vaên Trung) Hình 4.4: Döõ lieäu aûnh veä tinh ñöôïc söû duïng trong cung caáp thoâng tin Hình 4.5: AÛnh veä tinh chuïp treân 3 keânh phoå löu döôùi daïng 8 bits Hình 4.7: AÛnh soá ña phoå Hình 4.8: AÛnh soá söû duïng Scanner Hình 4.9: Khoâi phuïc doøng queùt treân aûnh soá ña phoå Hình 4.10: Phaân loaïi aûnh ña phoå trong thaønh laäp baûn ñoà chuyeân ñeà (TLTK1: Leâ Vaên Trung) Hình 5.1: Phaân loaïi aûnh vieãn thaùm (TLTK5: Leâ Vaê Trung) Hình 5.2: AÛnh giaûi ñoaùn döôùi daïng raster Hình 6.