Nghiên cứu sử dụng ảnh vệ tinh VNREDSat 1 của việt nam thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất phục vụ công tác kiểm kê đất đai (thử nghiệm tại khu vực xã dĩ an, tỉnh bình dương)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --- Nguyễn Văn Minh NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG ẢNH VỆ TINH VNREDSat-1 CỦA VIỆT NAM THÀNH LẬP BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT PHỤC VỤ CÔN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Nguyễn Văn Minh

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG ẢNH VỆ TINH VNREDSat-1 CỦA VIỆT NAM THÀNH LẬP BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT PHỤC VỤ CÔNG TÁC KIỂM KÊ ĐẤT ĐAI (THỬ NGHIỆM

TẠI KHU VỰC THỊ XÃ DĨ AN, TỈNH BÌNH DƯƠNG)

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2015

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Nguyễn Văn Minh

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG ẢNH VỆ TINH VNREDSat-1 CỦA VIỆT NAM THÀNH LẬP BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT PHỤC VỤ CÔNG TÁC KIỂM KÊ ĐẤT ĐAI (THỬ NGHIỆM

TẠI KHU VỰC THỊ XÃ DĨ AN, TỈNH BÌNH DƯƠNG)

Chuyên Ngành: Quản lý đất đai

Mã số: 60.85.01.03 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS ĐINH THỊ BẢO HOA

Hà Nội - 2015

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành chương trình học cũng như hoàn thành Luận văn này, tôi

đã nhận được sự giảng dạy tận tình, sự giúp đỡ quý báu của Quý thầy cô trường Đại học Khoa học Tự nhiên- Đại học Quốc gia Hà Nội

Tôi xin chân thành cảm ơn sự định hướng, chỉ bảo và hướng dẫn nhiệt tình, khoa học trong nghiên cứu của TS Đinh Thị Bảo Hoa

Tôi cũng vô cùng biết ơn Quý thầy cô trường Đại học Khoa học Tự nhiên

- Đại học Quốc gia Hà Nội, đặc biệt là các thầy cô Khoa Địa lý đã truyền dạy kiến thức cần thiết để tôi có thể thực hiện đề tài

Nhân đây, tôi cũng xin cảm ơn Lãnh đạo Cục Viễn thám Quốc gia, Đài Viễn thám Trung ương thuộc Cục Viễn thám Quốc gia; phòng Tài nguyên và Môi trường thị xã Dĩ An, tỉnh Bình Dương đã giúp đỡ cung cấp tài liệu, số liệu cần thiết từ khi định hướng đề tài, cung cấp nhiều thông tin hữu ích và quan trọng giúp tôi hoàn thành luận văn

Mặc dù bản thân đã rất cố gắng nhưng do trình độ và kinh nghiệm còn hạn chế, nên Luận văn không tránh khỏi những khiếm khuyết Rất mong được

sự chỉ dẫn và đóng góp thêm của quý thầy cô và các bạn để tôi rút kinh nghiệm

và hoàn thiện thêm luận văn của mình

Học viên

Nguyễn Văn Minh

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Kết quả nêu trong luận văn này là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tôi xin cam đoan các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã đƣợc chỉ

rõ nguồn gốc

Học viên

Nguyễn Văn Minh

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 3

LỜI CAM ĐOAN 4

MỤC LỤC 5

BẢNG CHÚ GIẢI CHỮ VIẾT TẮT 7

DANH MỤC HÌNH VẼ 8

DANH MỤC BẢNG 9

PHẦN MỞ ĐẦU 1

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1

2 MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI 3

3 NỘI DUNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 4

4 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN 4

5 CƠ SỞ PHÁP LÝ VÀ TÀI LIỆU ĐỂ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 5

6 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 6

7 CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN 6

CHƯƠNG 1: BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT VÀ ỨNG DỤNG ẢNH VIỄN THÁM TRONG THÀNH LẬP BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT 7

1.1 KHÁI NIỆM THỐNG KÊ, KIỂM KÊ ĐẤT ĐAI, BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT, NGUYÊN TẮC THÀNH LẬP VÀ NỘI DUNG CỦA BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT 7 1.2 VIỄN THÁM VÀ CÁC ỨNG DỤNG ẢNH VIỄN THÁM TRONG THÀNH LẬP BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT 11

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG THÔNG TIN CỦA ẢNH VỆ TINH VNREDSAT-1 VÀ XÂY DỰNG QUY TRÌNH THÀNH LẬP BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT BẰNG ẢNH VỆ TINH VNREDSAT-1 26

2.1 ĐẶC ĐIỂM CỦA ẢNH VỆ TINH VNREDSAT-1 26 2.2 ĐỘ TIN CẬY CỦA ẢNH VỆ TINH VNREDSAT-1 TRONG VIỆC XÁC ĐỊNH ĐỐI TƯỢNG SỬ DỤNG ĐẤT 37 2.3 KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG ẢNH VỆ TINH VNREDSAT-1 THÀNH LẬP BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT PHỤC VỤ KIỂM KÊ ĐẤT ĐAI 46 2.4 CÁC GIẢI PHÁP HỖ TRỢ CÔNG TÁC GIẢI ĐOÁN, XÁC ĐỊNH HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT VỚI ẢNH VỆ TINH VNREDSAT-1 47

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SỬ DỤNG ẢNH VỆ TINH VNREDSAT-1 THÀNH LẬP BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT THỊ XÃ DĨ AN 51

3.1 GIỚI THIỆU VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 51 3.2 ĐÁNH GIÁ CÁC TÀI LIỆU PHỤC VỤ NGHIÊN CỨU 57 3.3 TRÌNH TỰ VÀ PHƯƠNG PHÁP THÀNH LẬP BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT CẤP HUYỆN CỦA THỊ XÃ DĨ AN 59

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 86

BẢNG CHÚ GIẢI CHỮ VIẾT TẮT

BTNMT: Bộ Tài nguyên và Môi trường

VNREDSat-1: Vietnam Natural Resources, Environment & Diaster – monitoring Satellite-1

GIS: Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System)

GPS: Hệ thống định vị toàn cầu (Globe Postion System)

GSD: Độ phân giải mặt đất (Ground Sample Distance)

CSDL: Cơ sở dữ liệu

HTSDĐ: Hiện trạng sử dụng đất

DGN: Cấu trúc file lưu trữ dữ liệu đồ họa của phần mềm Microstation Pixel: Điểm ảnh Trong ảnh viễn thám điểm ảnh là đơn vị nhỏ nhất thể hiện trên ảnh

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1 Mô phỏng nguyên lý thu nhận thông tin viễn thám 12

Hình 1.2 Mô phỏng các công đoạn trong công nghệ viễn thám 13

Hình 1.3 Mô phỏng vệ tinh Landsat 7 14

Hình 1.4 Mô hình bộ cảm biến OLI trên vệ tinh Landsat 8 15

Hình 1.5 Vệ tinh SPOT 5 17

Hình 1.6 Vệ tinh IKONOS 19

Hình 1.7 Vệ tinh Quickbird 20

Hình 1.9 Vệ tinh World Wiew 2 và Các kênh phổ của bộ cảm vệ tinh World 21

Hình 2.1 Cấu trúc bên trong của vệ tinh VNREDSat-1 26

Hình 2.2 VNREDSat-1 và các bộ phận 29

Hình 2.3 Minh họa nguyên lý quang học của kính thiên văn Korsch 30

Hình 2.4 Cấu trúc mặt phẳng tiêu cự PAN+XS (Nguồn: EADS Astrium) 31

Hình 2.5 Bộ cảm biến (Nguồn: EADS Astrium) 32

Hình 2.6 Tổng quan về chuỗi cảm biến NAOMI (Nguồn: EADS Astrium) 32

Hình 2.7 Phổ đáp ứng của bộ lọc quang học (Nguồn: EADS Astrium) 33

Hình 2.8 Cấu trúc cơ khí của NAOMI (Nguồn: EADS Astrium SAS) 33

Hình 2.9 Tổ hợp màu tự nhiên (natural color): Red – Green - Blue 48

Hình 2.11 Tổ hợp mầu NIR- SWIR-Red 49

Hình 2.12 Tổ hợp mầu SWIR-NIR-Red 49

Hình 2.13 Tổ hợp mầu SWIR-NIR-Blue 50

Hình 2.14 Tổ hợp mầu SWIR-Red-Blue 50

Hình 3.1 Vị trí thị xã Dĩ An trên bản đồ hành chính tỉnh Bình Dương 51

Hình 3.2 Quy trình thành lập bản đồ HTSDĐ bằng ảnh VNREDSat-1 60

Bước 2 Xử lý ảnh vệ VNREDSat-1, các loại tài liệu, bản đồ tham khảo 62

Hình 3.3 Quy trình thành lập Bình đồ ảnh VNREDSat-1 62

Hình 3.4 Modul Imogen trong hệ thống ERDAS (Nguồn: EADS) 63

HÌnh 3.5 Cơ cấu hiện trạng các nhóm đất năm 2015 thị xã Dĩ An 80

HÌnh 3.6 Biến động diện tích năm 2015 so với năm 2010 81

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Các thế hệ vệ tinh Landsat theo thời gian 15

Bảng 1.2 Đặc trưng chính của bộ cảm và độ phân giải không gian 16

Bảng 1.3 Các thông số ảnh của vệ tinh Spot 18

Bảng 1.4 Đặc trưng chính của ảnh vệ tinh IKONOS 19

Bảng 1.5 Các thông tin và thông số của vệ tinh Quickbird 21

Bảng 2.1 Thông số của vệ tinh VNREDSat-1 28

Bảng 2.2 Đặc điểm kỹ thuật của cảm biến NAOMI 34

Bảng 2.3 Phân nhóm ảnh theo độ phân giải và khả năng ứng dụng (Poon và cộng sự, “OrthoImage Resolution and Quality Standards”, 2006) 38

Bảng 2.4 Tổng hợp yêu cầu về độ chính xác các dữ liệu liên quan đối với thành lập trực ảnh tỷ lệ khác nhau sử dụng một số tư liệu ảnh vệ tinh thông dụng 44

Bảng 2.5 Quy định diện tích khoanh vẽ đối với loại tỷ lệ bản đồ 45

Bảng 3.1 Khối lượng bản đồ địa chính các phường thuộc thị xã Dĩ An 59

Bảng 3.2 Tổng hợp về khả năng sử dụng ảnh vệ tinh độ phân giải cao VNREDSat-1 cho mục đích giải đoán các đối tượng nội dung bản đồ hiện trạng sử dụng đất cấp huyện 74

Bảng 3.3 Quy định diện tích các khoanh đất trên bản đồ hiện trạng 78

DANH MỤC BIỂU ĐỔ Biểu đồ: Cơ cấu hiện trạng các nhóm đất năm 2015 80

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Ngày nay, kỹ thuật viễn thám (Remote Sensing) được xem là một công cụ cung cấp nhiều thông tin chi tiết về không gian đáp ứng các yêu cầu trong quản

lý, điều hành cũng như trong mục đích giám sát sinh lợi Viễn thám đang được

sử dụng để theo dõi những biến đổi về bề mặt trái đất, hỗ trợ quản lý các nguồn tài nguyên thiên nhiên và giám sát môi trường Tư liệu ảnh viễn thám là nguồn thông tin thô về mặt đất, phản ánh một cách khách quan về hiện trạng giúp con người có cái nhìn toàn cảnh về địa hình, cảnh quan, cấu trúc v.v của một khu vực, từ đó hỗ trợ cho việc điều tra tài nguyên, khoáng sản, đánh giá hiện trạng/ biến động đất đai, nguồn nước qua thời gian, điều tra cháy rừng, lũ lụt v.v Trên

cơ sở này, nhà quản lý, nhà quy hoạch có điều kiện để đưa ra các quyết định hợp

lý hơn trong việc sử dụng tài nguyên Với những khả năng trên, viễn thám có thể xem là một công cụ không thể thiếu của các nhà khoa học địa lý nói riêng, và các nhà quản lý kinh tế, xã hội nói chung

Với sự tiến bộ của khoa học hiện đại, các nước phát triển đã cho ra đời nhiều thế hệ vệ tinh Hiện nay các vệ tinh đã cho ra đời những sản phẩm ảnh vệ tinh có độ phân giải cao và siêu cao như: Landsat 7(Mỹ), Spot 5(Pháp), Ikonos (Mỹ), Quickbird (Mỹ), WorldView, GeoEye… với các đặc trưng khác nhau làm cho khả năng ứng dụng công nghệ viễn thám trong quản lý đất đai được nâng cao rõ rệt, đáp ứng ngày càng nhanh chóng và chính xác hơn nhu cầu về thông tin đất đai Bên cạnh đó phương pháp sử dụng ảnh vệ tinh lại có những ưu việt hơn các phương pháp khác như: độ phân giải cao, độ phủ trùm không gian của

tư liệu, cung cấp lượng thông tin lớn đa không gian, đa thời gian, tiết kiệm được nhân lực và kinh phí trong công tác thành lập các loại bản đồ…Do đó, ảnh vệ tinh có độ phân giải cao ngày càng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực

Vệ tinh VNREDSAT-1 là vệ tinh quang học quan sát trái đất đầu tiên của Việt Nam, có khả năng chụp ảnh toàn bộ các khu vực trên bề mặt trái đất Được

phóng lên quỹ đạo ngày 7 tháng 5 năm 2013, đến nay VNREDSAT-1 đã chụp được gần 22.000 cảnh ảnh, trong đó có gần 6.000 ảnh chụp lãnh thổ Việt Nam Các ảnh vệ tinh này thời gian qua được cung cấp sử dụng phục vụ cho một số dự

án trong và ngoài ngành tài nguyên môi trường Các bức ảnh vệ tinh có tính năng kỹ thuật tương đương các ảnh vệ tinh của các vệ tinh nhỏ trên thế giới và

có khả năng thay thế một số loại ảnh vệ tinh phân giải cao hiện bán trên thị trường VNREDSAT-1 là vệ tinh quang học đầu tiên của Việt Nam về giám sát trái đất, do đó chúng ta cần nghiên cứu đặc tính của loại ảnh này trong công tác kiểm kê đất đai nói riêng và trong công tác quản lý đất đai nói chung

Hiện nay công tác kiểm kê đất đai ở nước ta đang gặp nhiều khó khăn do công tác tổng hợp số liệu và bản đồ có khối lượng rất lớn Để kiểm kê đất đai trên địa bàn, khu vực rộng lớn thì đòi hỏi cần nhiều thời gian và nhân lực Việc

sử dụng ảnh vệ tinh phục vụ công tác kiểm kê đất đai đã được Bộ Tài nguyên và Môi trường triển khai tại một số địa phương, đặc biệt trong 2 đợt tổng kiểm kê đất đai năm 2005 và 2010 ảnh vệ tinh đã chứng minh được tính ưu việt về tính khách quan đồng thời đem lại hiệu quả kinh tế Tuy nhiên, từ trước đến nay Việt Nam chỉ sử dụng tư liệu ảnh do vệ tinh của nước ngoài thu nhận (LandSat, Aster, SPOT vv), tư liệu ảnh của các vệ tinh này đã được kiểm chứng các tính năng kỹ thuật về độ phân giải, độ chính xác hình học vv Mức độ thương mại hóa của các tư liệu này ở phạm vi toàn cầu và được rất nhiều nước sử dụng phục

vụ cho công tác giám sát và quản lý phát triển kinh tế - xã hội, công tác an ninh – quốc phòng, giám sát bảo vệ môi trường và đặc biệt là trong ngành đo đạc bản

phát huy được hiệu quả như mục tiêu đề ra của dự án phát triển vệ tinh này là theo dõi, giám sát thiên tai, biến đổi khí hậu và quản lý tài nguyên – môi trường chúng ta cần phải tiến hành các nghiên cứu các đặc tính kỹ thuật và khả năng ứng dụng của ảnh VNREDSat-1 cho từng mục tiêu cụ thể

Với những lý do trên, đồng thời được sự đồng ý của giáo viên hướng dẫn

và Chủ nhiệm khoa Địa lý, học viên tiến hành thực hiện đề tài “Nghiên cứu ứng

dụng ảnh vệ tinh VNREDSAT-1 của Việt Nam thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất phục vụ công tác kiểm kê đất đai (thử nghiệm tại khu vự thị xã Dĩ

kê đất đai

b) Nhiệm vụ:

- Tổng quan các vấn đề nghiên cứu và khu vực nghiên cứu

- Điều tra thực địa, thu thập các tài liệu số liệu về điều kiện tự nhiên, kinh

tế xã hội thị xã Dĩ An, tỉnh Bình Dương

- Thu thập ảnh vệ tinh VNREDSat-1 phủ trùm thị xã Dĩ An; Điều tra thu

thập các nguồn tài liệu hiện trạng sử dụng đất, bản đồ địa chính thị xã Dĩ An

- Nghiên cứu đặc tính kỹ thuật của ảnh vệ tinh và các phương pháp xử lý

ảnh vệ tinh VNREDSat 1; Nghiên cứu các quy định và phương pháp kiểm kê đất đai bằng ảnh vệ tinh tại Việt Nam

- Nghiên cứu cơ sở khoa học thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất từ tư

liệu ảnh vệ tinh

- Tiến hành công tác thực nghiệm xử lý ảnh, giải đoán ảnh, xây dựng bản

đồ hiện trạng sử dụng đất bằng ảnh vệ tinh VNREDSat 1 phục vụ công tác kiểm

kê đất đai

- Đánh giá kết quả việc sử dụng ảnh vệ tinh VNREDSat 1phục vụ công tác

KK đất đai So sánh kết quả của việc sử dụng ảnh VNREDSat 1 phục vụ KK đất đai với các phương pháp khác

3 Nội dung và phạm vi nghiên cứu

a) Nội dung nghiên cứu:

- Đặc tính và độ chính xác của ảnh vệ tinh VNREDSAT-1 độ phân giải cao 2,5m phục vụ cho xác định hiện trạng sử dụng đất cấp xã;

- Các loại hình hiện trạng sử dụng đất có thể xác định trên ảnh vệ tinh VNREDSAT-1;

- Thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất bằng tư liệu ảnh VNREDSat-1

b) Phạm vi nghiên cứu

 Phạm vi không gian: địa bàn thị xã Dĩ An, tỉnh Bình Dương

 Phạm vi thời gian: năm 2014-2015

 Phạm vi nội dung nghiên cứu: Sử dụng ảnh vệ tinh VNREDSAT-1 xây

dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất phục vụ công tác kiểm kê đất đai

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

- Ý nghĩa khoa học: Kết quả nghiên cứu của luận văn góp phần củng cố

cơ sở khoa học về nghiên cứu khai thác, sử dụng ảnh vệ tinh nói chung và ảnh

vệ tinh VNREDSat-1 của Việt Nam nói riêng để thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất phục vụ công tác kiểm kê đất đai hàng năm hoặc theo định kỳ

- Ý nghĩa thực tiễn: Đưa ra quy trình xử lý, chiết xuất thông tin từ ảnh vệ

tinh VNREDSat-1 của Việt Nam để thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất; khẳng định thế mạnh và tiềm năng của ảnh vệ tinh trong lĩnh vực kiểm kê đất đai nói riêng và công tác quản lý đất đai nói chung Các kết quả của đề tài có thể

áp dụng triển khai thực tế tại các địa phương

5 Cơ sở pháp lý và tài liệu để thực hiện đề tài

a) Cơ sở pháp lý để thực hiện đề tài

- Quyết định số 1974/QĐ-ĐHKHTN ngày 21/5/2014 của hiệu trưởng

Trường Đại học Khoa học tự nhiên về việc Công nhận đề tài và người hướng dẫn luận văn thạc sĩ khóa 2012-2014;

- Luật Đất đai 2013 có hiệu lực thi hành từ ngày 01 tháng 7 năm 2014;

- Quyết định số 81/2010/QĐ-TTG của Thủ tướng Chính phủ Quy định về

thu nhận, lưu trữ, xử lý, khai thác và sử dụng dữ liệu viễn thám quốc gia;

- Quyết định số 76/2014/QĐ-TTg về việc sửa đổi, bổ sung một số điều

của Quyết định số 81/2010/QĐ-TTg ngày 13 tháng 12 năm 2010 của Thủ tướng Chính phủ quy định về thu nhận, lưu trữ; xử lý, khai thác và sử dụng dữ liệu viễn thám quốc gia;

- Quyết định số 22/2007/QĐ-BTNMT của Bộ trưởng bộ Tài nguyên và

Môi trường Quy định về thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất;

- Quyết định số 23/2007/QĐ-BTNMT của Bộ trưởng bộ Tài nguyên và

Môi trường ban hành ký hiệu Bản đồ Hiện trạng sử dụng đất và Bản đồ Quy hoạch sử dụng đất;

- Thông tư số 973/2001/TT-TCĐC ngày 20/6/2001 của Tổng cục trưởng

tổng cục Địa chính hướng dẫn áp dụng hệ quy chiếu và hệ tọa độ VN-2000;

- Thông tư số 28/2014/TT-TNMT ngày 02/6/2014 của Bộ trưởng Bộ Tài

nguyên và Môi trường Quy định về thống kê, kiểm kê đất đai và lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất;

- Các quy định của Chính phủ, của các Bộ, nghành và các văn bản của địa

phương về hướng dẫn thi hành Luật đất đai vv

b) Cơ sở tài liệu để thực hiện đề tài

- Ảnh vệ tinh VNREDSat-1 chụp tháng 01/2014;

- Bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2010;

- Bản đồ địa chính chính quy năm 2003-2006;

- Các tài liệu thống kê, kiểm kê đất đai cập nhật đến thời điểm năm 2014

của thị xã Dĩ An

6 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp thu thập, phân tích, đánh giá và xử lý tài liệu

Phương pháp chuyên gia: tham khảo ý kiến các chuyên gia, những người

am hiểu vùng nghiên cứu, công nghệ vũ trụ và ảnh vệ tinh độ phân giải cao Sử dụng kiến thức chuyên gia trong việc xử lý thông tin ảnh vệ tinh

Phương pháp bản đồ, viễn thám: Kết hợp xử lý ảnh số và giải đoán bằng mắt thường để phân loại các loại hình sử dụng đất đồng thời tham khảo tài liệu

và đối soát thực địa để thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất

Phương pháp điều tra thực địa: điều tra thực địa khu vực nghiên cứu để kiểm tra kết quả giải đoán ảnh vệ tinh và kiểm tra đánh giá độ tin cậy của bản đồ thành phẩm

Phương pháp thống kê: thống kê xác định các loại hình sử dụng đất và cơ cấu các loại đất

Phương pháp ứng dụng phần mềm chuyên dụng: Ứng dụng các phần mềm tin học trong xử lý ảnh vệ tinh, số hoá và biên tập bản đồ hiện trạng sử dụng đất

7 Cấu trúc của luận văn

Phần mở đầu – Đặt vấn đề

Chương 1 - Bản đồ hiện trạng sử dụng đất và ứng dụng ảnh viễn thám trong thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất

Chương 2 - Nghiên cứu khả năng thông tin của ảnh vệ tinh VNREDSat-1

và xây dựng quy trình thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất bằng ảnh VNREDSat-1

Chương 3 - Thực nghiệm sử dụng ảnh vệ tinh VNREDSat-1 thành lập bản đồ HTSDĐ thị xã Dĩ An

Kết luận và Kiến nghị

Chương 1 BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT VÀ ỨNG DỤNG ẢNH VIỄN THÁM

TRONG THÀNH LẬP BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT

1.1 Khái niệm thống kê, kiểm kê đất đai, bản đồ hiện trạng sử dụng đất, nguyên tắc thành lập và nội dung của bản đồ hiện trạng sử dụng đất

a) Khái niệm về thống kê, kiểm kê đất đai và bản đồ hiện trạng sử dụng đất

Bản đồ hiện trạng sử dụng đất là bản đồ thể hiện sự phân bố các loại đất tại một thời điểm xác định, được lập theo đơn vị hành chính

Thống kê đất đai là việc Nhà nước tổng hợp, đánh giá trên hồ sơ địa chính

về hiện trạng sử dụng đất tại thời điểm thống kê và tình hình biến động đất đai giữa hai lần thống kê

Kiểm kê đất đai là việc Nhà nước tổng hợp, đánh giá trên hồ sơ địa chính

và trên thực địa về hiện trạng sử dụng đất tại thời điểm kiểm kê và tình hình biến động đất đai giữa hai lần kiểm kê

Việc thống kê, kiểm kê đất đai được thực hiện theo quy định sau đây:

 Đơn vị thống kê, kiểm kê đất đai là xã, phường, thị trấn;

 Việc thống kê đất đai được tiến hành một năm một lần hoặc định kỳ năm năm một lần theo quy định

b) Nguyên tắc thực hiện thống kê, kiểm kê đất đai, thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất

Bản đồ hiện trạng sử dụng đất cấp xã được lập trên cơ sở bản đồ địa chính, bản đồ địa chính cơ sở có đối soát với thực địa và số liệu kiểm kê đất đai; trường hợp chưa có bản đồ địa chính thì sử dụng ảnh chụp từ máy bay hoặc ảnh

vệ tinh có độ phân giải cao được nắn chỉnh thành sản phẩm ảnh trực giao hoặc bản đồ giải thửa có đối soát với thực địa và số liệu kiểm kê đất đai để lập bản đồ hiện trạng; trường hợp không có các loại bản đồ trên thì sử dụng bản đồ hiện trạng sử dụng đất kỳ trước có đối soát với thực địa và số liệu kiểm kê đất đai

Bản đồ hiện trạng sử dụng đất của cấp huyện và cấp tỉnh được lập trên cơ sở tổng hợp từ bản đồ hiện trạng sử dụng đất của các đơn vị hành chính trực thuộc; bản đồ hiện trạng sử dụng đất của vùng địa lý tự nhiên - kinh tế được lập trên cơ sở tổng hợp từ bản đồ hiện trạng sử dụng đất của các tỉnh thuộc vùng địa lý tự nhiên - kinh tế đó; bản đồ hiện trạng sử dụng đất của cả nước được lập trên cơ sở tổng hợp

từ bản đồ hiện trạng sử dụng đất của các vùng địa lý tự nhiên - kinh tế

Khoanh đất là đơn vị cơ bản của bản đồ hiện trạng sử dụng đất, được xác định trên thực địa và thể hiện trên bản đồ bằng một đường bao khép kín Trên bản đồ hiện trạng sử dụng đất tất cả các khoanh đất đều phải xác định được vị trí, hình thể, loại đất theo hiện trạng sử dụng của khoanh đất đó

Loại đất trên bản đồ hiện trạng sử dụng đất được xác định theo mục đích

sử dụng đất

Mục đích sử dụng đất được xác định tại thời điểm thành lập bản đồ Trường hợp khoanh đất đã có quyết định giao đất, cho thuê đất, chuyển mục đích sử dụng đất hoặc đã đăng ký chuyển mục đích sử dụng đất nhưng tại thời điểm thành lập bản đồ chưa sử dụng đất theo mục đích mới thì loại đất được xác định theo mục đích sử dụng đất mà Nhà nước đã giao, đã cho thuê, đã cho phép chuyển mục đích sử dụng hoặc đã đăng ký chuyển mục đích sử dụng đất

Trên bản đồ hiện trạng sử dụng đất loại đất được biểu thị bằng các ký hiệu tương ứng trong "Ký hiệu bản đồ hiện trạng sử dụng đất và bản đồ quy hoạch sử dụng đất" do Bộ Tài nguyên và Môi trường ban hành

Mục đích sử dụng đất được phân loại và giải thích cách xác định theo Thông tư số 28/2014/TT-BTNMT ngày 02 tháng 6 năm 2014 của Bộ Tài nguyên

và Môi trường Quy định về thống kê, kiểm kê đất đai và lập bản đồ hiện trạng

sử dụng đất

c) Nội dung bản đồ hiện trạng sử dụng đất

Nội dung bản đồ hiện trạng sử dụng đất gồm: các yếu tố nội dung cơ sở địa lý trên bản đồ nền, các yếu tố nội dung hiện trạng sử dụng đất Nội dung bản

đồ hiện trạng sử dụng đất dạng số được chia thành 7 nhóm lớp:

Nhóm lớp cơ sở toán học gồm: khung bản đồ, lưới kilômét, lưới kinh vĩ tuyến, chú dẫn, trình bày ngoài khung và các nội dung có liên quan;

Nhóm lớp địa hình gồm: dáng đất, các điểm độ cao;

Nhóm lớp thủy hệ gồm: thủy hệ và các đối tượng có liên quan;

Nhóm lớp giao thông gồm: các yếu tố giao thông và các đối tượng có liên quan; Nhóm lớp địa giới hành chính gồm: đường biên giới, địa giới hành chính các cấp;

Nhóm lớp ranh giới và các ký hiệu loại đất gồm: ranh giới các khoanh đất; ranh giới các khu đất khu dân cư nông thôn, khu công nghệ cao, khu kinh tế; ranh giới các nông trường, lâm trường, các đơn vị quốc phòng, an ninh; ranh giới các khu vực đã quy hoạch được cấp có thẩm quyền phê duyệt và đã triển khai cắm mốc trên thực địa; các ký hiệu loại đất;

Nhóm lớp các yếu tố kinh tế, xã hội.”

d) Các phương pháp thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất

Phương pháp thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất được căn cứ vào: mục đích, yêu cầu thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất; tỷ lệ bản đồ nền; đặc điểm của đơn vị hành chính; diện tích, kích thước của các khoanh đất; mức độ đầy đủ, độ chính xác và tin cậy của các nguồn tài liệu hiện có; điều kiện thời gian, trang thiết bị kỹ thuật công nghệ và trình độ của lực lượng cán bộ kỹ thuật

Bản đồ hiện trạng sử dụng đất cấp xã được thành lập bằng một trong các phương pháp sau:

- Phương pháp đo đạc trực tiếp;

- Phương pháp sử dụng bản đồ địa chính hoặc bản đồ địa chính cơ sở;

- Phương pháp sử dụng ảnh chụp từ máy bay hoặc vệ tinh có độ phân giải cao đã được nắn chỉnh thành sản phẩm ảnh trực giao;

- Phương pháp hiện chỉnh bản đồ hiện trạng sử dụng đất chu kỳ trước

e) Lý do lựa chọn phương pháp sử dụng ảnh vệ tinh thành lập bản đồ HTSDĐ

Trong những năm qua, theo quá trình dịch chuyển kinh tế của đất nước từ nền kinh tế thuần nông sang nền kinh tế công nghiệp hóa, hiện đại hóa gắn liền với đô thị hóa cùng với sự gia tăng dân số, đã làm thay đổi trên quy mô lớn và tốc độ cao cơ cấu sử dụng đất của cả nước Đặc biệt, đối với khu vực kinh tế trọng điểm phía nam với hạt nhân là tứ giác Thành phố Hồ Chí Minh - Bình Dương - Đồng Nai - Bà Rịa Vũng Tàu, tốc độ công nghiệp hoá - đô thị hoá luôn dẫn đầu Sự phát triển về kinh tế theo xu hướng này kéo theo gia tăng phức tạp trong công tác quản lý đất đai Áp lực của sự phát triển bắt đầu từ việc cơ cấu sử dụng đất chuyển dịch mạnh mẽ, nhu cầu về đất công nghiệp - dịch vụ tăng cao Dòng người nhập cư và khu vực để đáp ứng nhu cầu về nhân lực dẫn đến gia tăng dân số cơ học khiến cho nhu cầu về đất ở tăng đột biến Các khu đô thị tập trung được hình thành trong thời gian ngắn đôi khi mang tính tự phát dẫn đến phá vỡ quy hoạch sử dụng đất Thực tế diễn biến sử dụng đất ở các vùng ven Thành phố Hồ Chí Minh diễn ra rất phức tạp, đặc biệt đối với các vùng tập trung khu công nghiệp với hàng trăm nhà máy sản xuất có quy mô hàng trăm ngàn công nhân

Thị xã Dĩ An là một trong những địa phương có tốc độ phát triển công nghiệp và mức độ đô thị hoá thuộc hàng cao nhất khu vực Trong giai đoạn 2001-2010, mức độ tăng trưởng giá trị sản xuất công nghiệp trung bình của huyện Dĩ An khoảng 38 (theo Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TPHCM) Dân số

từ 90.000 người năm 1999 tăng lên 380.000 người năm 2014, mật độ dân số năm 2014 đạt 6.350 người/km2

cao gần gấp 2 lần mật độ dân số trung bình của

TP Hồ Chí Minh (3.809 người/km2) Phát triển công nghiệp - dịch vụ mang đến cho Dĩ An sự phồn thịnh về kinh tế nhưng mặt trái của nó là sự phức tạp trong

an ninh trật tự, suy thoái của môi trường và đặc biệt là khó khăn trong công tác quản lý đất đai Kết quả là các khu dân cư tự phát hình thành nhanh chóng để

đáp ứng nhu cầu cư trú của lực lượng lao động hùng hậu đóng trên địa bàn Một

số nhà máy, cơ sở sản xuất mọc lên không có giấy phép xây dựng vv dẫn đến quy hoạch sử dụng đất trên địa bàn bị phá vỡ một cách nghiêm trọng

Ngoài nguyên nhân của sự phát triển kinh tế ảnh hưởng đến quy hoạch sử dụng đất, một nguyên nhân không kém phần quan trọng dẫn tới tình trạng này là

do các cơ quan quản lý thiếu công cụ giám sát Ngành quản lý đất đai thiếu các

tư liệu được cập nhật thường xuyên liên tục dẫn đến cơ quan quản lý không có

đủ thông tin để xử lý

Với khả năng ưu việt của công nghệ viễn thám là cung cấp thông tin kịp thời, mức độ chi tiết hoá cao và phủ trùm trên diện tích lớn Nhiều quốc gia trên thế giới đã sử dụng viễn thám như một công cụ thiết yếu phục vụ công tác quản

lý đất đai và giám sát phát triển đô thị Với khu vực có mức độ biến động cơ cấu

sử dụng đất diễn ra mạnh mẽ, thường xuyên và liên tục như Dĩ An Việc sử dụng công nghệ viễn thám với tư liệu ảnh độ phân giải cao của VNREDSat-1 để thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất phục vụ công tác quản lý đất đai là một giải pháp hoàn toàn hợp lý trong thời điểm hiện nay

1.2 Viễn thám và các ứng dụng ảnh viễn thám trong thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất

a) Khái niệm về viễn thám

Viễn thám (Remote Sensing) được định nghĩa là sự thu thập và phân tích thông tin về đối tượng mà không có sự tiếp xúc trực tiếp đến vật thể Được phát triển dựa trên những thành tựu mới nhất của khoa học kỹ thuật cũng như công nghệ vũ trụ, công nghệ tin học…Viễn thám là một môn khoa học liên nghành với mục tiêu cung cấp thông tin nhanh nhất và khách quan phục vụ cho các ngành kinh tế quốc dân

- Nguyên lý thu nhận thông tin viễn thám

Theo KRAUS (1988), nguyên lý tổng quát của hệ thống viễn thám điện từ thu nhận thông tin được biểu diễn theo sơ đồ sau Trong đó chia ra ba trường hợp:

(a) Viễn thám thụ động (Passive-RS) (b) Viễn thám chủ động (Active-RS) (c) Viễn thám phát xạ (Emission-RS)

Hình 1 Mô phỏng nguyên lý thu nhận thông tin viễn thám

Viễn thám phát xạ: Bức xạ điện từ từ chính các vật thể và bề mặt trái đất phát ra mang theo thông tin đặc trưng cho bản chất của chúng đến bộ cảm và được ghi nhận lại

Viễn thám thụ động: Bức xạ điện từ từ các nguồn tự nhiên (chủ yếu là mặt trời) phát xuống mặt đất Sau khi tương tác với các đối tượng, một phần tia phản

xạ trở lại mang theo thông tin về các đặc trưng bề mặt trái đất đến bộ cảm và

Trong các trường hợp trên, bộ cảm (Sensors) được sử dụng để ghi nhận sự biến thiên thuộc tính của các tia bức xạ theo hướng mà các đặc trưng bề mặt đất phản xạ (Reflect) hay phát xạ (Emit) năng lượng điện từ

- Qúa trình hoạt động công nghệ viễn thám

Toàn bộ quá trình viễn thám có thể chia làm hai công đoạn chính:

Công đoạn thu nhận dữ liệu (Data-Acquisition): Liên quan đến các yếu tố

về nguồn bức xạ điện từ (A), môi trường lan truyền bức xạ (B), sự tương tác của bức xạ với các đối tượng mặt đất (C), hệ thống thiết bị thu nhận (D), dữ liệu viễn thám và truyền dữ liệu đến mặt đất (E)

Công đoạn phân tích dữ liệu (Data-Analysis): Liên quan đến các phương pháp xử lý nguồn dữ liệu thu nhận được (F), phương pháp giải đoán thông tin viễn thám, hình thành các loại sản phẩm thông tin (G) cung cấp cho người sử dụng

- Vệ tinh Landsat

Vào năm 1967, tổ chức hàng không và vệ tinh quốc gia (NASA) được sự

hỗ trợ của Bộ nội vụ Mỹ đã tiến hành chương trình nghiên cứu thăm dò tài nguyên trái đất ERTS (ERTS - Earth Resources Technology Satellite: Vệ tinh kỹ thuật thăm dò tài nguyên trái đất) Vệ tinh ERTS-1 được phóng vào ngày 23/6/1972 Sau đó NASA đổi tên chương trình ERTS thành Landsat, ERTS -1 được đổi tên thành Landsat 1 Vệ tinh Landsat bay qua xích đạo lúc 9h39 phút sáng Cho đến nay, NASA đã phóng được 8 vệ tinh trong hệ thống Landsat, 2 trong số đó đang hoạt động là Landsat 7 và Landsat 8 Vệ tinh Landsat bay ở độ cao 705 km, mỗi cảnh ảnh có độ phủ là 185x170 (km), chu kỳ lặp là 16 ngày

Hình 1.3 Mô phỏng vệ tinh Landsat 7

Bảng 1.1 Các thế hệ vệ tinh Landsat theo thời gian

Vệ tinh Ngày phóng Ngày ng ng hoạt động Bộ cảm

Landsat 6 05/3/1993 Bị hỏng ngay khi phóng ETM

Landsat 8 11/02/2013 Đang hoạt động OLI, TIRS

- Các loại cảm biến thu nhận ảnh trên các vệ tinh Landsat

Landsat MSS ( Landsat Multispectral Scanner)

Landsat MSS thu được ảnh có độ phân giải là 79m x79m, và gồm 4 kênh 1,2,3 và 4, trong đó kênh 1 và kênh 2 nằm trong vùng nhìn thấy còn kênh 3 và kênh 4 nằm trong vùng cận hồng ngoại

Landsat TM, ETM (Landsat Thematic Mapper)

Landsat TM, ETM có độ phân giải không gian là
30x30 m cho 6 kênh (1, 2,

3, 4, 5, 7) và kênh 6 hồng ngoại
nhiệt có độ phân giải không gian là 120x120 m

Landsat OLI (Landsat Operational Land Imager)

Bộ cảm biến này được trang bị trên vệ tinh Landsat 8 trên cơ sở phát triển nâng cấp cảm biến của thế hệ Landsat trước

Hình 1.4 Mô hình bộ cảm biến OLI trên vệ tinh Landsat 8

Landsat TIRS (Thermal InfraRed Sensor)

TIRS có hai kênh chuyên thu nhận thông tin bức xạ nhiệt tương đương một kênh nhiệt của Landsat 7, chuyên giám sát tiêu thụ nước vùng khô hạn.

Bảng 1.2 c trưng ch nh của bộ cảm và độ ph n giải không gian

0,45 ÷ 0,52 0,52 ÷ 0,60 0,63 ÷ 0,69 0,76 ÷ 0,90 1.55 ÷ 1,75 10,4 ÷ 12,5 2,08 ÷ 2,35

Chàm Lục đỏ


Đỏ
 Cận hồng ngoại Hồng ngoại trung Hồng ngoại nhiệt Hồng ngoại trung

Multi Spectral

Scanner

(Landsat-1-5)

Kênh 4 Kênh 5 Kênh 6 Kênh 7

0,5 ÷ 0,6 0,6 ÷ 0,7 0,7 ÷ 0,8 0,8 ÷ 1,1

Lục


Đỏ
 Cận hồng ngoại Cận hồng ngoại

0,45 ÷ 0,52 0,53 ÷ 0,61 0,63 ÷ 0,69 0,75 ÷ 0,90 1.55 ÷ 1,75 10,4 ÷ 12,5 2,09 ÷ 2,35 0,52 ÷ 0,9

Chàm
 Lục đỏ


Đỏ
 Cận hồng ngoại Hồng ngoại trung Hồng ngoại nhiệt Hồng ngoại trung Lục đến cận hồng ngoại

0.433 - 0.453 0.450 - 0.515 0.525 - 0.600 0.630 - 0.680 0.845 - 0.885 1.560 - 1.660 2.100 - 2.300 0.500 - 0.680 1.360 - 1.390

Coastal / Aerosol

BlueGreenRedNear InfraredShort Wavelength InfraredShort Wavelength Infrared

PanchromaticCirrus

30m 30m 30m 30m 30m 30m 30m 15m 30m

10.30 - 11.30 11.50 - 12.50

Long Wavelength Infrared Long Wavelength Infrared 100m

100m

- Vệ tinh Spot

Tính đến nay đã có 7 vệ tinh SPOT đƣợc phóng lên quỹ đạo, vệ tinh đầu tiên SPOT1 đƣợc phóng lên ngày 22/02/1986 đƣợc trang bị cảm biến độ phân giải mặt đất 10m đối với ảnh Panchromantic và 20m đối với ảnh đa phổ Vệ tinh mới nhất là SPOT7 đƣợc phóng lên vào ngày 30/6/2014 đƣợc trang bị bộ cảm biến thu nhận ảnh với độ phân giải mặt đất 1.5m đối với ảnh Pan và 6m đối với ảnh đa phổ Trong số 7 vệ tinh đƣợc phóng lên quỹ đạo thì 3 trong số đó đang hoạt động là vệ tinh SPOT5, SPOT6, SPOT7

Hình 1.5 Vệ tinh SPOT 5

Bảng 1.3 Các thông s ảnh của vệ tinh Spot

SPOT 1

SPOT 2

SPOT 3

Panchromatic
 B1 : green
 B2 : red
 B3 : near infrared

SPOT 4

Monospectral
 B1 : green
 B2 : red
 B3 : near infrared
 B4 : mid infrared (MIR)

SPOT 5

Panchromatic (Toàn sắc)
 B1 : green (Xanh lục)
 B2 : red (Đỏ)


B3 : near infrared (Cận HNgoại) B4 : mid infrared (MIR) (Giữa HN)

SPOT 6,7

Blue Green Red Near-Infrared Panchromatic - 1.5m

0.455 – 0.525 µm 0.530 – 0.590 µm 0.625 – 0.695 µm 0.760 – 0.890 µm 0.450 – 0.750 µm

- Vệ tinh IKONOS

IKONOS là loại vệ tinh thương mại đầu tiên có độ phân giải cao (1m) được đưa vào không gian tháng 9/1999 do Công ty Space Imaging (Hoa Kỳ) và bắt đầu phổ biến ảnh độ phân giải cao từ tháng 3/2000 Bộ cảm biến OSA (Optical sensor assembly) của vệ tinh IKONOS sử dụng nguyên lý quét điện tử

và có khả năng thu đồng thời ảnh toàn sắc và đa phổ Ngoài khả năng tạo ảnh có

độ phân giải cao nhất vào thời điểm năm 2000, ảnh IKONOS còn có độ phân giải bức xạ rất cao vì sử dụng đến 11bít để ghi nhận năng lượng phản xạ Nhiều ứng dụng cho việc quản lý đô thị và quy hoạch tại các thành phố lớn trên thế giới đã chứng minh cho ưu thế của ảnh IKONOS độ phân giải cao, trong tương

lai ảnh độ phân giải cao sẽ giữ vai trò quan trọng trong việc thành lập bản đồ và quan sát thành phố

Hình 1.6 Vệ tinh IKONOS

IKONOS chuyển động theo quỹ đạo đồng bộ mặt trời ở độ cao 680km và góc nghiêng của mặt phẳng quỹ đạo là 98,2 độ Vệ tinh IKONOS có chu kỳ lặp lại là 14 ngày (thời gian chụp lại trên cùng vùng đất chỉ từ 1 đến 3 ngày) và thời gian đi qua xích đạo là 10h30 sáng, với bề rộng tuyến chụp là 11km Các thông

số cơ bản của bộ cảm biến và độ phân giải không gian của ảnh vệ tinh IKONOS được kê ra ở bảng sau

Bảng 1.4 c trưng ch nh của ảnh vệ tinh I ONOS

Tên của cảm biến Kênh Bước s ng (μm) Độ ph n giải

Bộ cảm toàn sắc P 0,45 ÷ 0,90 1m

Bộ cảm đa phổ

Kênh 1 Kênh 2 Kênh 3 Kênh 4

0,45 ÷ 0,52 0,52 ÷ 0,60 0,63 ÷ 0,69 0,76 ÷ 0,90

4m 4m 4m 4m Ảnh IKONOS được sử dụng không chỉ để thành lập và cập nhật bản đồ địa hình tỷ lệ trung bình, giám sát phân tích biến động mà còn có thể tạo ra hình ảnh thực cho khu vực phục vụ dịch vụ kinh doanh và du lịch Các loại ảnh vệ

tinh thương mại có độ phân giải cao khác có thể sử dụng hiện nay như: Orbvieww-3, Quickbird, và EROS-A1.


- Vệ tinh QUICKBIRD:

Vệ tinh Quickbird được phóng lên quỹ đạo và đi vào hoạt động tháng 10 năm 2001 do hãng DigitalGlobe và các cộng tác viên chiến lược là Ball Aerospace & Technology Corp, Eastman Kodak Co và Fokker Space thiết kế và xây dựng Quickbird là một trong chùm vệ tinh do hãng xây dựng và đưa lên quỹ đạo nhằm cung cấp cho khách hàng sản phẩm ảnh thương mại chụp bề mặt trái đất có độ phân giải không gian siêu cao (0,61m cho ảnh toàn sắc và 2,44m

cho ảnh đa phổ tại nadir)

Hình 1.7 Vệ tinh Quickbird

Bảng 1.5 Các thông tin và thông s của vệ tinh Quickbird

Quỹ đạo - Độ cao: 450km, nghiêng 98o, đồng bộ mặt trời

- Tần suất quay trở lại: 1 đến 3,5 ngày phụ thuộc vào vĩ độ cho ảnh với độ phân giải 70cm

- Góc nhìn: Thay đổi nhanh do vệ tinh, có thể định hướng dọc và ngang tuyến bay

- Diện tích thu nhận/1 ảnh: 16,4 km x 16,4 km

-Chukỳ:1,1ngày (ở 1m GSD) hoặc ít hơn và 3,7 ngày ở 200 (0,52m GSD)

- Các kênh phổ: toàn sắc; 8 kênh đa phổ (4 kênh màu chuẩn: đỏ, lục, chàm, cận hồng ngoại-1 và 4 kênh màu mới: đỏ đậm, chàm tím, vàng, cận hồng ngoại-2)

c) Tình hình nghiên cứu và triển khai ứng dụng viễn thám ngoài nước

Trong nhiều thập kỷ qua, công nghệ viễn thám đã có những thành tựu hết sức to lớn trong lĩnh vực nghiên cứu trái đất và trở thành một công cụ quan trọng cho việc đánh giá và quản lý tài nguyên thiên nhiên Ngành viễn thám đã

mở ra khả năng cho những nghiên cứu về môi trường ở mức toàn cầu Đặc biệt, ảnh viễn thám với độ phân giải cao đã mở ra ứng dụng mới với khả năng giám sát môi trường tự nhiên rất lớn Trên thế giới, ảnh viễn thám đã được sử dụng rộng rãi để cập nhật dữ liệu không gian, thành lập bản đồ chuyên đề sử dụng đất

và theo dõi biến động sử dụng đất đai Ảnh viễn thám với nhiều thể loại và độ phân giải khác nhau đã cho phép cập nhật dữ liệu và thành lập bản đồ ở nhiều tỉ

lệ từ 1:10.000 và lớn hơn Tây Ban Nha sử dụng ảnh viễn thám siêu phổ nghiên cứu diễn biến quá trình sa mạc hóa Và có rất nhiều quốc gia đã sử dụng ảnh vệ tinh để theo dõi, đánh giá biến động lớp bề mặt như biến động thực phủ, biến động đô thị và biến động đường bờ biển, bờ sông, Với các nước trên thế giới, ảnh vệ tinh là một trong những tư liệu phục vụ hiệu quản công tác quản lý đất đai nói riêng và tài nguyên và môi trường nói chung

Bắt đầu từ năm 1999, Trung Quốc đã triển khai dự án Điều tra lại tài nguyên đất quốc gia (New National Land and Resources Investigation Project) trong 12 năm Chủ đầu tư dự án là Bộ Đất đai và Môi trường (MLR) Trong dự

án này, ảnh SPOT-1/2/4 và Landsat-7 TM đã được sử dụng là nguồn tài liệu chính để ứng dụng cho quan trắc biến động về sử dụng đất đai Bắt đầu từ năm

2002, dữ liệu ảnh SPOT5 độ phân giải 2,5m đã được sử dụng để cập nhật bản đồ

sử dụng đất ở tỷ lệ 1:10.000 cho 26 thành phố của Trung Quốc

Tại Úc, chính phủ Úc đã tiến hành “Chương trình bản đồ hiện trạng sử dụng đất cộng tác” (Australian Collaborative Land Use Mapping Program - ACLUMP) Sản phẩm của dự án là các bản đồ hiện trạng sử dụng đất từ tỷ lệ 1:100.000 đến 1:25.000 Trong dự án, ảnh vệ tinh SPOT 5 được sử dụng làm nguồn tài liệu cho xác định các biến động về hiện trạng sử dụng đất

Pháp đã xây dựng cơ sở dữ liệu quản lý hiện trạng sử dụng đất đô thị(urban land use management database ) tên là SPOT Thema SPOT Thema là một cơ sở dữ liệu vector được số hóa từ ảnh vệ tinh SPOT, tương thích với các ứng dụng vầ quản lý và quy hoạch đất đai khác Cơ sở dữ liệu dựa trên dữ liệu ảnh SPOT 1 đến 4, và được tích hợp với ảnh SPOT 5

d) Tình hình nghiên cứu và triển khai ứng dụng viễn thám trong nước

Tại Việt Nam công nghệ viễn thám đã được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực và ngành nghề, đặc biệt là trong lĩnh vực Địa chất, Lâm nghiệp, Đo đạc - Bản đồ.vv Các dự án, các đề tài nghiên cứu sử dụng tư liệu Viễn thám đã mang lại lợi ích về kinh tế và đảm bảo tính khách quan rất cao Trong nhiều trường hợp tư liệu viễn thám là gần như không thể thay thế, ví dụ tiêu biểu là công trình

“Thành lập bản đồ vùng quần đảo Hoàng Sa và Trường Sa tỷ lệ 1: 25 000, 1: 50

000, 1: 250 000 và 1: 1 000 000” thuộc dạng công trình về đo đạc- bản đồ đặc biệt được Nhà nước giao trực tiếp cho Trung tâm Viễn thám thực hiện trong các năm từ 1994-1999 Trong dự án “Ứng dụng công nghệ viễn thám để quản lý dải ven biển” từ tháng 2 năm 2000 đến tháng 6 năm 2002 Trung tâm Viễn thám đã tiến hành lập bộ bản đồ chuyên đề phục vụ công tác quản lý dải ven biển tại 3 vùng: Vùng 1 (vùng miền Bắc) bao gồm dải ven biển Quảng Ninh- Hải Phòng- Thái Bình- Nam Định- Ninh Bình Vùng 2 (vùng miền Trung) bao gồm dải ven biển tỉnh Quảng Trị- Thừa Thiên-Huế- Đà Nẵng Vùng 3 (vùng miền Nam) bao gồm dải ven biển Bà Rịa-Vũng Tàu- TP.Hồ Chí Minh- Tiền Giang và Trà Vinh- Sóc Trăng- Bạc Liêu Bản đồ được thành lập ở tỷ lệ 1: 100 000 trong hệ quy chiếu HN-72, với 9 chủ đề là địa lý chung, hiện trạng sử dụng đất, đô thị hoá và

cơ sở hạ tầng, đất ngập nước, rừng ngập mặn và rừng tràm, bồi tụ- xói lở dải ven biển, ngập lụt, sinh thái dải ven bờ và nhạy cảm môi trường

Theo Theo quy định của Điều 53 Luật Đất đai ban hành ngày 26 tháng 11 năm 2003 và Nghị định số 181/2004/NĐ-CP ngày 29 tháng 10 năm 2004 của Chính phủ hướng dẫn thi hành Luật Đất đai thì: “kiểm kê đất đai là một trong những nhiệm vụ quan trọng của công tác quản lý nhà nước về đất đai” Việc kiểm kê đất đai và thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất ở địa phương được tiến hành thường xuyên hàng năm hoặc đột xuất, công tác kiểm kê đất đai trên toàn quốc thực hiện theo chu kỳ năm (05) năm một lần, công tác thống kê đất

đai được tiến hành một năm một lần Bộ Tài nguyên và Môi trường chỉ đạo việc

khảo sát, đo đạc, lập và quản lý bản đồ hiện trạng sử dụng đất, bản đồ quy hoạch

sử dụng đất trong phạm vi cả nước và tổ chức thực hiện việc lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất, bản đồ quy hoạch sử dụng đất của cả nước Trong những năm vừa qua, Bộ Tài nguyên và Môi trường đã tập trung đầu tư nghiên cứu, sản xuất thử nghiệm để có thể áp dụng một cách hiệu quả công nghệ viễn thám trong công tác kiểm kê đất đai, cụ thể như sau:

- Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ “Xây dựng qui trình thành lập bản

đồ hiện trạng sử dụng đất bằng tư liệu viễn thám” Đơn vị chủ trì thực hiện là Trung tâm Viễn Thám Đề tài đã hoàn thành năm 2002

- Dự án sản xuất thử nghiệm “Sử dụng ảnh vệ tinh để thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất cấp huyện của tỉnh Cà Mau” Trung tâm Viễn Thám đã hoàn thành công trình này vào năm 2003

Trong đợt kiểm kê đất đai năm 2005, công nghệ viễn thám đã được ứng dụng và phát huy được hiệu quả trong công tác kiểm kê đất đai Đến nay, Trung tâm Viễn thám đã cung cấp trên 1.300 trực ảnh tỷ lệ 1:10.000 theo đơn vị cấp xã cho 13 tỉnh, thành phố và tham gia thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất và lập bảng biểu thống kê đất đai của một số huyện

Năm 2008, trạm thu ảnh vệ tinh quốc gia – Trung tâm Viễn thám quốc gia được xây dựng và vận hành thử nghiệm và vận hành chính thức vào tháng 6 năm

2009 Như vậy, chúng ta đã tương đối chủ động về thu nhận ảnh vệ tinh độ phân giải cao (cụ thể là ảnh SPOT5 độ phân giải 2,5m), làm cơ sở cho triển khai

áp dụng công nghệ viễn thám trong tổng kiểm kê đất đai năm 2010 và những năm tiếp theo

Đặc biệt, ngày 07 tháng 5 năm 2013, vệ tinh viễn thám đầu tiên của Việt Nam VNREDSat-1A (Vietnam Natural Resources, Environment & Diaster – monitoring Satellite-1) đã phóng thành công lên quỹ đạo Với vệ tinh này, lần đầu tiên Việt Nam đã chủ động cung cấp ảnh vệ tinh độ phân giải cao cho các

Bộ, ngành và các tỉnh thành có nhu cầu sử dụng dữ liệu ảnh vệ tinh viễn thám, mang lại hiệu quả thiết thực phục vụ phát triển kinh tế - xã hội, ứng phó với thảm hoạ thiên nhiên và biến đổi khí hậu

Năm 2014, Bộ Tài nguyên và Môi trường đã chỉ đạo Cục Viễn thám quốc gia thu nhận ảnh VNREDSat-1, xử lý và giao cho các địa phương trên toàn quốc

sử dụng để phục vụ thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất hỗ trợ công tác tổng kiểm kê đất đai năm 2015

Chương 2 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG THÔNG TIN CỦA ẢNH VỆ TINH VNREDSat-1

VÀ XÂY DỰNG QUY TRÌNH THÀNH LẬP BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG

ĐẤT BẰNG ẢNH VỆ TINH VNREDSat-1 2.1 Đặc điểm của ảnh vệ tinh VNREDSat-1

a) Giới thiệu vệ tinh VNREDSat-1

VNREDSat-1 (Vietnam Natural Resources, Environment & Diaster – monitoring Satellite-1: vệ tinh giám sát thảm họa và môi trường, tài nguyên thiên nhiên Việt Nam) là dự án vệ tinh quan sát trái đất của Viện Công nghệ Vũ trụ – Viện Hàn lâm Khoa học & Công Nghệ Việt Nam, được tài trợ bởi Bộ Khoa học & Công nghệ Việt Nam

Hình 2.1 Cấu trúc bên trong của vệ tinh VNREDSat-1

VNREDSat-1 là dòng vệ tinh nhỏ sử dụng bus AstroSat-100 của công ty EADS Astrium (một phiên bản tùy chỉnh dựa trên nền tảng Myriade kế thừa từ AlSat-2) Cấu trúc vệ tinh có dạng hình hộp kích thước 60cm x 60cm x 100cm Hình 2 cho thấy kết cấu cơ khí tổng quan của vệ tinh; cả 4 mặt của vệ tinh đều

có thể mở ra trong quá trình lắp ráp, cho phép tiếp xúc dễ dàng tất cả các thiết bị bên trong Đây là một thiết kế linh hoạt dựa trên kích thước và tải trọng của vệ tinh VNREDSat-1 có hệ thống ổn định 3 chiều Hệ thống cảm biến điều chỉnh

tư thế vệ tinh bao gồm cảm biến Mặt Trời, cảm biến Sao, từ trường kế, và thiết

bị đo quán tính; Hệ thống truyền động bao gồm 4 bánh xe quán tính (0.12 Nms với mỗi bánh xe), và các mô-men từ Một máy thu GPS được tích hợp để xác định vị trí và thời gian Vệ tinh có khả năng dịch chuyển tư thế đến 30º

Hệ thống cung cấp điện EPS (Electric Power Subsystem) nổi bật với tấm pin Mặt Trời As-Ga công suất 180 W (EOL) Ngoài ra còn có một viên pin Li-ion dung lượng lên dến 15 Ah Bộ vi xử lý T805 bên trong vệ tinh hoạt động như một máy tính OBC (Onboard Computer) Hệ thống phản lực Hydrazine (N_2 H_4, ΔV = 70 m/s) được dùng cho trường hợp bảo trì trên quỹ đạo VNREDSat-1 có khối lượng 120 kg Thời gian hoạt động theo thiết kế là 5 năm

Hệ thống truyền thông RF: VNREDsat-1 nổi bật với bộ ghi SSR (Solid-State Recorder) với dung lượng 64 Gbit Thông tin được truyền trong băng tần X với tốc độ tải lên đến 60Mbit/s Tín hiệu điều khiển và theo dõi từ xa (TT&C – Telemetry, Tracking & Command) hoạt động trên 2 bộ thu phát băng tần S (CCSDS, 20 kbit/s TC, 25-384 kbit/s TM)

Bảng 2.1 Thông s của vệ tinh VNREDSat-1

- Pin Mặt Trời GaAs công suất 180 W EOL

- 1 pin Li-ion dung lượng 15 Ah BOL; PCDU

- Băng tần X: downlink: 60 Mbit/s

- Bộ nhớ lưu trữ: 64 đến 79 Gbit BOL – không nén

Hoạt động

- Khối lượng phóng: 120 kg

- Độ linh hoạt: ±30º thay đổi trong 90 s

- Localization performance: 300 m CE90 (circular error of 90%)

- Thời gian hoạt động: 5 năm

Hình 2.2 VNREDSat-1 và các bộ phận

- Các thông số quỹ đạo của vệ tinh VNREDSat-1

Độ cao quỹ đạo: 665 km (tại xích đạo)

Góc nghiêng mặt phẳng quỹ đạo: 98,130

Số vòng quay trong 1 ngày: 14 +18/29

Thời gian quay hết 1 vòng: 102 phút

Chu kỳ lặp lại quỹ đạo: 29 ngày

b) Khả năng thu nhận ảnh của vệ tinh VNREDSat-1

VNREDSat-1 là một loại vệ tinh quang học, với bộ cảm có tên gọi là thiết

bị NAOMI (New AstroSat Optical Modular Instrument) (Kramer, 2014)

NAOMI (New AstroSat Optical Modular Instrument): được kế thừa từ SPOT-6, AlSat-2 và SSOT, là bộ tạo ảnh kiểu răng lược độ phân giải cao được thiết kế và phát triển bới EADS Astrium SAS: thiết kế chủ yếu dựa trên các thông số của nhiệm vụ và đặc điểm của Detector Chế độ thời gian trễ TDI (Time Delay Integration) trong băng PAN cho phép giảm kích thước pupil cho GSD (Ground Sample Distance) nhận được Đường kính pupil không nhỏ hơn

để phù hợp với các yêu cầu SNR – có thể đạt được bằng cách tăng số lượng các

giai đoạn TDI và chỉ được điều khiển bởi yêu cầu của MTF (Modulation Transfer Function) Kính viễn vọng được thiết kế gọn gàng theo dạng tổ hợp Korsch Detector bao gồm một ma trận 7000 pixel trong kênh toàn sắc, và 4 dòng 1750 pixel cho các băng đa phổ Detetor với những đặc điểm hoàn hảo tăng cường cho công cụ với hiệu suất quang học rất cao Kính viễn vọng tổ hợp dạng Korsch bao gồm 3 gương cầu và 2 gương lật

Hình 2.3 Minh họa nguyên lý quang học của k nh thiên văn orsch

Chuỗi cảm biến (Detection chain) được làm từ 3 thành phần chính: Bộ cảm biến, Front End Electronics Module (F2EM) và Video Electronics (MEV),

là một phần của IEU (Imaging and Electronics Unit) Mặt phẳng tiêu cự PAN+XS là trái tim của chuỗi cảm biến Mặt phẳng tiêu cự dựa trên kiến trúc bộ cảm biến hiệu suất cao tùy chỉnh được phát triển bởi E2V cho Astrium (kiến trúc độc quyền) Nó được hưởng lợi từ sự kế thừa và các khả năng có được trong định nghĩa kiến trúc CCD và sự vận hành với các điều kiện tối ưu của tốc độ và hiệu năng Kết quả của sự tùy biến này cung cấp khả năng tích hợp và hiệu năng cao nhất Tất cả những ràng buộc chặt chẽ từ việc tối ưu hóa hoạt động và giảm lượng tiêu thụ điện năng giúp cho bộ cảm biến hoạt động với mức tiêu hao chưa đến 1 watt Bộ tạo ảnh cung cấp ảnh ở độ phân giải 2.5 m trong PAN và 4 băng

đa phổ độ phân giải 10 m GSD Các thiết bị trong hệ thống quang học đều sử dụng kỹ thuật tiên tiến nhất, chẳng hạn như chất liệu SiC-100 được sử dụng cho các gương và kết cấu của kính viễn vọng, các bộ cảm biến chuyên biệt, hệ thống tái tạo ảnh tối tân Gương chính với chất liệu SiC được gắn vào đế bởi 3 thanh kim loại cố định (kế thừa từ FormoSat-2) mang lại khả năng cách nhiệt tốt giữa kính viễn vọng và gương chính Các gương thứ cấp và gương lật cũng được làm

từ SiC và được gắn vào bởi một chân kim loại kết hợp Kiểu gắn kết này một mặt giúp giảm thiểu các bề mặt tiếp xúc, mặt khác đem lại sự bảo đảm cách nhiệt với các bộ phận còn lại, góp phần đơn giản hóa sự tích hợp và cải thiện sự

ổn định tổng thể MEV (Module Electronique Video) là phần backend của các thiết bị cảm biến NAOMI MEV cung cấp cho F2EM nguồn điện chính và các

bộ đếm cần thiết cho các hoạt động front-end Tín hiệu video từ F2EM được tiếp nhận, hợp thức hóa và chuyển đổi số hóa thành 12 bit trong MEV Dữ liệu kết quả được làm tròn xuống còn 10 bit hữu ích, sau đó được chuyển sang các chức năng kỹ thuật số của NIEU (NAOMI Imaging and Electronics Unit) để xử lý theo thời gian thực và lưu lại trong bộ nhớ dành cho việc tải về sau này

Hình 2.4 Cấu trúc m t phẳng tiêu cự PAN+XS (Nguồn: EADS Astrium)