Ứng dụng ảnh viễn thám và GIS để xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất tại xã vĩnh lợi huyện sơn dương tỉnh tuyên quang năm 2014

* Các loại đối tượng cơ bản của bản đồ số Để thể hiện nội dung cơ bản của bản đồ, có bốn loại đối tượng cơ bản được sử dụng trong hầu hết các phần mềm xây dựng dữ liệu và quản lý dữ liệ

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM -o0o -

LÙNG THỊ THU

Tên đề tài:

ỨNG DỤNG ẢNH VIỄN THÁM VÀ GIS ĐỂ XÂY DỰNG BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT TẠI XÃ VĨNH LỢI, HUYỆN SƠN DƯƠNG,

TỈNH TUYÊN QUANG NĂM 2014

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Quản lý đất đai Khoa : Quản lý tài nguyên Khóa học : 2011 - 2015

Thái Nguyên, năm 2015

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM -o0o -

LÙNG THỊ THU

Tên đề tài:

ỨNG DỤNG ẢNH VIỄN THÁM VÀ GIS ĐỂ XÂY DỰNG BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT TẠI XÃ VĨNH LỢI, HUYỆN SƠN DƯƠNG,

TỈNH TUYÊN QUANG NĂM 2014

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành : Quản lý đất đai

Giảng viên hướng dẫn : ThS Nguyễn Đình Thi

Thái Nguyên, năm 2015

LỜI CẢM ƠN

Thực tập tốt nghiệp là quá trình học tập để mỗi sinh viên vận dụng những kiến thức, kỹ năng đã được học trên nhà trường để ứng dụng vào thực tiễn, giúp cho sinh viên làm quen với những phương pháp làm việc ngoài thực tế, vận dụng kỹ năng chuyên môn vào vào công việc khi ra trường Đây là giai đoạn học tập quan trọng và không thể thiếu đối với sinh viên

Được sự nhất trí của Nhà trường và khoa Quản lý Tài nguyên, em đã tiến

hành đề tài: “Ứng dụng ảnh viễn thám và GIS để xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất tại xã Vĩnh Lợi, huyện Sơn Dương, tỉnh Tuyên Quang năm 2014” Đến

nay em đã hoàn thành thời gian thực tập và đề tài tốt nghiệp của mình

Lời đầu tiên em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới: Ban giám hiệu trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên; Ban chủ nhiệm khoa Quản lý Tài nguyên và tập thể thầy cô giáo trong khoa đã tận tình giảng dạy và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập cũng như thời gian thực tập tại Khoa

Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Th.S Nguyễn Đình Thi và thầy giáo Chu Văn Trung đã luôn tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong quá trình thực

hiện và hoàn thành đề tài tốt nghiệp

Cuối cùng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè đã luôn động viên, giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và thực tập để em hoàn thành đề tài tốt nghiệp

Do thời gian thực hiện và năng lực còn hạn chế nên đề tài của em không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được sự chỉ bảo và đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn để đề tài của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày tháng…năm 2014

Sinh viên

LÙNG THỊ THU

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Tỷ lệ bản đồ nền dùng để thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất 9

Bảng 2.2: Các khoanh đất phải thể hiện trên bản đồ hiện trạng sử dụng đất 9

Bảng 2.3: Mã màu và thông số màu một số loại đất hiện trạng 10

Bảng 4.1: Biến động sử dụng đất giai đoạn 2010 - 2013 41

Bảng 4.2 Đặc điểm các loại đất hiện trạng được xác định khi giải đoán trên ảnh 43

Bảng 4.3: Kết quả giải đoán trên ảnh và hiện trạng ngoài thực địa 53

Bảng 4.4: Hiện trạng sử dụng đất năm 2010 56

Bảng 4.5: Số liệu thống kê diện tích các loại đất trên bản đồ 57

Bảng 4.6: So sánh biến động sử dụng đất năm 2010 với số liệu thống kê đất đai năm 2014 trên bản đồ (ha) 58

Bảng 4.7: So sánh phương pháp thành lập bản đồ hiện trạng số từ ảnh và phương pháp chỉnh lý bản đồ HTSDĐ chu kỳ trước 60

Bảng 5.1: Cơ cấu diện tích sử dụng đất xã Vĩnh Lợi 63

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1: Mô phỏng ảnh của một vật qua thấu kính lồi của một máy ảnh (a) 17

và ghi nhận hình ảnh vật trên phim (b) 17

Hình 3.1: Sơ đồ quy trình thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất bằng phương pháp sử dụng ảnh viễn thám 28

Hình 3.2: Đặt hệ trục tọa độ cho bản đồ 30

Hình 3.3: Số hóa ảnh 31

Hình 3.4: Tạo bảng mã màu 32

Hình 3.5: Nhập thông số màu cho mã đất hiện trạng 32

Hình 4.1: Kết quả ghép ảnh hàng không chụp khu vực xã Vĩnh Lợi trên phần mềm ArcGIS 42

Hình 4.2: Ranh giới hành chính xã Vĩnh Lợi 46

Hình 4.3: Kết quả số hóa trên toàn ảnh 46

Hình 4.4 : Cửa sổ Add Field 47

Hình 4.5: Tính diện tích vùng 47

Hình 4.6: Bảng thuộc tính của bản đồ 48

Hình 4.7: Của sổ Layer properties 49

Hình 4.8: Kết quả tô màu các loại đất hiện trạng trên bản đồ xã Vĩnh Lợi 49

Hình 4.9: Cửa sổ Layer properties 50

Hình 4.10: Hiển thị chữ trên bản đồ 51

Hình 4.11: Ảnh viễn thám 52

Hình 4.12: Ảnh chụp đồng ngô ven sông 52

Hình 4.13: Ảnh viễn thám 52

Hình 4.14 Bãi đất trống bên bờ sông 52

Hình 4.15: Khung và lưới chiếu của bản đồ 54

Hình 4.16 Kết quả biên tập bản đồ hiện trạng sử dụng đất xã Vĩnh Lợi năm 2014 55 Hình 4.17: Biểu đồ Cơ cấu sử dụng đất xã Vĩnh Lợi năm 2010 56

Hình 4.18: Biểu đồ Cơ cấu sử dụng đất xã Vĩnh Lợi năm 2014 58

Hình 4.19: Biểu đồ So sánh biến động sử dụng đất năm 2010 với số liệu thống kê đất đai năm 2014 59

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

BTNMT : Bộ Tài nguyên Môi trường CSDL : Cơ sở dữ liệu

HTSDĐ : Hiện trạng sử dụng đất HTX : Hợp tác xã

GIS : Geographic Information System GPS : Global Positioning System THCS : Trung học cơ sở

THPT : Trung học phổ thông

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG ii

DANH MỤC CÁC HÌNH iii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iv

MỤC LỤC v

PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu và yêu cầu của đề tài 2

1.2.1 Mục tiêu của đề tài 2

1.2.2 Yêu cầu của đề tài 2

1.3 Ý nghĩa của đề tài 2

1.3.1 Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu 2

1.3.2 Ý nghĩa trong thực tiễn 3

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

2.1 Cơ sở khoa học 4

2.1.1 Bản đồ hiện trạng sử dụng đất 4

2.1.1.1 Khái niệm 4

2.1.1.2 Nội dung bản đồ hiện trạng 4

2.1.1.3 Nguyên tắc thể hiện nội dung bản đồ hiện trạng sử dụng đất 5

2.1.2 Bản đồ hiện trạng sử dụng đất dạng số 6

2.1.2.1 Khái niệm 6

2.1.2.2 Đặc điểm của bản đồ số 7

2.1.3 Những quy định về thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất 8

2.1.4 Các phương pháp thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất 11

2.1.4.1 Phương pháp đo vẽ trực tiếp 11

2.1.4.2 Phương pháp hiệu chỉnh từ các loại bản đồ đã có 11

2.1.4.3 Phương pháp sử dụng công nghệ bản đồ số 12

2.1.4.4 Phương pháp xử lý ảnh số 12

2.1.5 Hệ thống viễn thám và ảnh viễn thám 12

2.1.5.1 Khái niệm viễn thám và ảnh viễn thám 12

2.1.5.2 Hệ thống viễn thám 13

2.1.5.3 Đặc điểm của ảnh viễn thám 14

2.1.5.4 Phân loại ảnh viễn thám 16

2.1.6 Ảnh hàng không, nguyên lý chụp ảnh, quy trình bay chụp và xử lý ảnh

hàng không 16

2.1.6.1 Khái niệm ảnh hàng không 16

2.1.6.2 Nguyên lý chụp ảnh hàng không 17

2.1.7 Các phần mềm tin học chuyên ngành quản lý đất đai được sử dụng trong đề tài để thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất 17

2.1.7.1 Phần mềm MicroStation 17

2.1.7.2 Phần mềm ArcGIS 18

2.2 Cơ sở pháp lý 20

2.3 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng Viễn thám trên thế giới và Việt Nam 21

2.3.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 21

2.3.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam 23

2.3.3 Ứng dụng của ảnh viễn thám trên thế giới và ở Việt Nam 26

2.4 Tổng quan về ứng dụng ảnh hàng không trong thành lập bản đồ ở Việt Nam 26 PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28

3.1 Đối tượng nghiên cứu 28

3.2 Địa điểm và thời gian tiến hành 29

3.3 Nội dung nghiên cứu 29

3.4 Phương pháp nghiên cứu 29

3.4.1 Phương pháp thu thập tài liệu, số liệu 29

3.4.2 Phương pháp nội nghiệp 30

3.4.3 Phương pháp ngoại nghiệp 33

PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 34

4.1 Khái quát về khu vực nghiên cứu 34

4.1.1 Điều kiện tự nhiên 34

4.1.1.1 Vị trí địa lý 34

4.1.1.2 Địa hình, địa mạo 34

4.1.1.3 Khí hậu 34

4.1.1.4 Thuỷ văn 35

4.1.1.5 Thổ nhưỡng 35

4.1.2 Các chỉ tiêu kinh tế - xã hội 35

4.1.2.1 Thu nhập 35

4.1.2.2 Hộ nghèo 36

4.1.2.3 Cơ cấu lao động 36

4.1.2.4 Y tế 36

4.1.2.5 Giáo dục 36

4.1.2.6 Kinh tế 36

4.1.3 Phân tích hiện trạng sử dụng các loại đất 38

4.1.3.1 Hiện trạng sử dụng nhóm đất nông nghiệp 38

4.1.3.2 Hiện trạng sử dụng nhóm đất phi nông nghiệp 39

4.1.3.3 Hiện trạng đất chưa sử dụng 40

4.2 Tình hình quản lý và sử dụng đất đai của địa phương 40

4.2.1 Tình hình quản lý đất đai ở địa phương 40

4.2.2 Tình hình sử dụng đất giai đoạn năm 2010 - 2013 41

4.3 Kết quả xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất từ ảnh viễn thám và

phần mền ArcGIS 42

4.3.1 Kết quả thu thập ảnh viễn thám 42

4.3.2 Kết quả giải đoán ảnh 43

4.3.3 Số hóa 45

4.3.4 Xây dựng cơ sở dữ liệu thuộc tính 46

4.3.5 Kết quả điều tra, đối soát thực địa 51

4.3.6 Biên tập bản đồ 54

4.4 Đánh giá biến động sử dụng đất so với năm 2010 56

4.5 Đánh giá kết quả nghiên cứu 60

PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 63

5.1 Kết luận 63

5.2 Kiến nghị 64

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHẦN 1

MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề

Công nghệ viễn thám là một trong những thành tựu khoa học vũ trụ đã đạt đến trình độ cao và đã trở thành kỹ thuật phổ biến được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực kinh tế xã hội ở nhiều nước trên thế giới Nhu cầu ứng dụng công nghệ viễn thám trong lĩnh vực điều tra nghiên cứu, khai thác, sử dụng, quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường ngày càng gia tăng nhanh chóng không những trong phạm

vi Quốc gia, mà cả phạm vi Quốc tế Những kết quả thu được từ công nghệ viễn thám giúp các nhà khoa học và các nhà hoạch định chính sách đưa ra các phương án lựa chọn có tính chiến lược về quản lý sử dụng tài nguyên thiên nhiên và môi trường Vì vậy viễn thám được sử dụng như là một công nghệ đi đầu rất có ưu thế hiện nay

GIS - Geographic Information System - được hình thành vào những năm

1960 và phát triển rất rộng rãi trong 10 năm lại đây GIS ngày nay là công cụ trợ giúp quyết định trong nhiều hoạt động kinh tế - xã hội, quốc phòng, của nhiều quốc gia trên thế giới cũng như ở Việt Nam Đặc biệt trong công tác quản lý nhà nước về đất đai, thành lập các loại bản đồ nói chung, bản đồ hiện trạng sử dụng đất nói riêng GIS cung cấp một hệ thống các phần mềm và công cụ mới để mở rộng tính nghệ thuật và khoa học của ngành bản đồ Bản đồ hiển thị có thể được kết hợp với các bản báo cáo, hình ảnh ba chiều, ảnh chụp và những dữ liệu khác Nhờ khả năng

xử lý các tập hợp dữ liệu lớn từ các cơ sở dữ liệu phức tạp, nên GIS thích hợp với các nhiệm vụ quản lý tài nguyên môi trường Các mô hình phức tạp cũng có thể dễ dàng cập nhật thông tin nhờ sử dụng GIS

Hiện nay, nguồn tư liệu viễn thám được sử dụng rộng rãi ở nước ta trong các nghiên cứu về tài nguyên thiên nhiên Cùng với đó, thiết bị tin học được đồng bộ hóa tăng khả năng xử lý nhanh chóng trong việc xây dựng các loại bản đồ Vì vậy, phương pháp sử dụng sử dụng công nghệ viễn thám và GIS sẽ góp phần khắc phục nhiều hạn chế của phương pháp truyền thống và đặc biệt trong liên kết và xử lý số liệu không gian và thuộc tính

Nhận thấy tầm quan trọng của công nghệ viễn thám cũng như tiềm năng của việc áp dụng ảnh viễn thám hàng không vào trong xây dựng bản đồ nói chung bản

đồ hiện trạng nói riêng và cũng là để nâng cao kỹ năng và trình độ chuyên môn em

tiến hành nghiên cứu đề tài: “Ứng dụng ảnh viễn thám và GIS để xây dựng bản đồ

hiện trạng sử dụng đất tại xã Vĩnh Lợi, huyện Sơn Dương, tỉnh Tuyên Quang năm 2014”

1.2 Mục tiêu và yêu cầu của đề tài

1.2.1 Mục tiêu của đề tài

Củng cố, nâng cao, mở rộng kiến thức chuyên môn Bước đầu hình thành những kỹ năng ứng dụng ảnh viễn thám và một số phần mềm GIS trong xây dựng bản đồ

Tìm hiểu, so sánh những thuận lợi cũng như những khó khăn giữa xây dựng bản đồ bằng phương pháp sử dụng ảnh viễn thám với phương pháp thông thường

Xây dựng được bản đồ hiện trạng sử dụng đất cho xã Vĩnh Lợi, huyện Sơn Dương, tỉnh Tuyên Quang tỷ lệ 1:5000 phục vụ công tác quản lý nhà nước về đất đai

1.2.2 Yêu cầu của đề tài

Có ảnh viễn thám chụp khu vực hành chính xã Vĩnh Lợi, huyện Sơn Dương,

tỉnh Tuyên Quang với độ phân giải thích hợp cho công tác xử lý đoán đọc Thời

điểm ảnh được chụp không quá 1 năm so với thời điểm thành lập bản đồ

Biết sử dụng một số phần mềm như: MicroStation, ArsGIS…

Nắm vững kiến thức chuyên môn ở các môn học như Trắc địa ảnh viễn thám, trắc địa đại cương, bản đồ học, các phần mềm tin học chuyên ngành… đồng thời tìm hiểu kỹ các quy trình, quy phạm, ký hiệu thành lập bản đồ nói chung bản đồ hiện trạng nói riêng

1.3 Ý nghĩa của đề tài

1.3.1 Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu

- Giúp sinh viên thu thập được những kinh nghiệm và kiến thức thực tế, củng

cố và hoàn thiện những kiến thức đã học

- Nắm được các thông tư, quy phạm khi thành lập một bản đồ hoàn chỉnh, bổ sung kiến thức chuyên môn phục vụ cho công tác sau này

- Bổ sung kiến thức và nâng cao kỹ năng sử dụng các phần mềm tin học ứng dụng trong ngành quản lý đất đai

- Đưa ra được những so sánh giữa phương pháp thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất từ số liệu đo đạc và phương phương pháp sử dụng ảnh viễn thám

1.3.2 Ý nghĩa trong thực tiễn

- Xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất xã Vĩnh Lợi phục vụ cho công tác quản lý nhà nước về đất đai, làm căn cứ để hoạch định chính sách và xây dựng phương án quy hoạch sử dụng đất cho những năm tiếp theo

- Làm căn cứ phục vụ cho công tác thống kê đất đai hàng năm và tổng kiểm kê đất đai năm 2015

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Cơ sở khoa học

lý sử dụng có hiệu quả vốn tài nguyên đất nói riêng

2.1.1.2 Nội dung bản đồ hiện trạng

Bản đồ hiện trạng sử dụng đất của một đơn vị hành chính phải biểu thị:

Toàn bộ các loại đất thuộc phạm vi quản lý của đơn vị hành chính đó trong đường địa giới hành chính và theo các quyết định điều chỉnh địa giới hành chính của các cơ quan nhà nước có thẩm quyền Biểu thị ranh giới các khu dân cư nông thôn, khu công nghệ cao, khu kinh tế, ranh giới các nông trường, lâm trường, ranh giới các đơn vị quốc phòng, an ninh

Các yếu tố hành chính xã hội

Thủy hệ và các đối tượng liên quan như đường bờ sông, hồ, đường bờ biển và mạng lưới thuỷ văn, thuỷ lợi Đường bờ biển được thể hiện theo quy định hiện hành tại thời điểm thành lập bản đồ

Mạng lưới giao thông như đường sắt, đường bộ, các công trình giao thông

Dáng đất: Được biểu thị bằng đường bình độ và điểm ghi chú độ cao, khu vực miền núi có độ dốc lớn chỉ biểu thị đường bình độ cái của bản đồ địa hình cùng

tỷ lệ và điểm độ cao đặc trưng, thường thì điểm độ cao đối với vùng đồng bằng và đường bình độ đối với vùng đồi núi

Ranh giới: bao gồm ranh giới hành chính, ranh giới sử dụng các loại đất, ranh giới lãnh thổ sử dụng đất

Các loại đất sử dụng: mức độ chi tiết của các nhóm đất được thể hiện trên bản đồ phụ thuộc vào tỷ lệ bản đồ và phương pháp thành lập bản đồ

Các thửa đất sẽ được khoanh theo mục đích sử dụng, theo thực trạng bề mặt, ngoài ra còn có biểu cơ cấu diện tích các loại đất, bảng chú dẫn, ghi chú địa danh, tên các đơn vị hành chính giáp ranh, điểm địa vật định hướng và các ghi chú cần thiết khác…

2.1.1.3 Nguyên tắc thể hiện nội dung bản đồ hiện trạng sử dụng đất

Biên giới, địa giới hành chính các cấp xác định theo hồ sơ địa giới hành chính, quyết định điều chỉnh địa giới hành chính của cơ quan Nhà nước có thẩm quyền Khi địa giới hành chính các cấp trùng nhau thì thể hiện địa giới hành chính của cấp cao nhất

Thể hiện các khoanh đất theo mục đích sử dụng và khoanh đất theo thực trạng bề mặt

Các yếu thủy văn hình tuyến như sông, suối, kênh mương và các công trình

có liên quan như đập nước, đê, trạm bơm phải thể hiện và ghi chú tên gọi bằng các

ký hiệu đã được quy định trong bộ ký hiệu Bản đồ hiện trạng sử dụng đất và quy hoạch sử dụng đất ban hành kèm theo Quyết định số 23/2007/QĐ-BTNMT ngày 17 tháng 12 năm 2007 của Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường

Hệ thống giao thông thể hiện: Đường sắt (các loại); đường bộ (quốc lộ, tỉnh lộ, đường liên huyện, đường liên xã, đường trục chính trong khu dân cư, đường trong khu vực đô thị; đối với khu vực giao thông kém phát triển, khu vực miền núi thể hiện cả đường mòn), các công trình lên quan đến hệ thống giao thông như cầu, bến phà, bến xe

Dáng đất thể hiện bằng các điểm ghi chú độ cao, đường bình độ tùy theo khu vực (vùng đồng bằng, vùng đồi núi) và tỷ lệ bản đồ thành lập

Các địa vật độc lập quan trọng như tháp, nhà thờ, đài phát thanh, truyền hình, ống khói nhà máy; các công trình kinh tế - xã hội, văn hóa, phúc lợi như sân bay, nhà ga, bến xe, bến cảng, chợ, trụ sở ủy ban nhân dân các cấp, bưu điện, trường học, bệnh viện, trạm y tế, nhà văn hóa, công viên, sân vận động, quảng trường, nghĩa trang, nghĩa địa phải thể hiện đúng vị trí

Thể hiện tên các sông suối, hồ, đường quốc lộ, tỉnh lộ; tên các công trình xây dựng quan trọng; tên làng, bản , xóm, cánh đồng, tên núi và tên các đơn vị hành chính giáp ranh

Ranh giới khu đô thị, khu dân cư nông thôn, khu công nghệ cao, khu kinh tế

và các công trình, dự án; ranh giới các nông trường được xác định và thể hiện bằng

ký hiệu và ghi chú theo quy định trong bộ ký hiệu Bản đồ hiện trạng sử dụng đất và quy hoạch sử dụng đất ban hành kèm theo Quyết định số 23/2007/QĐ-BTNMT ngày 17 tháng 12 năm 2007 của Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường

2.1.2 Bản đồ hiện trạng sử dụng đất dạng số

2.1.2.1 Khái niệm

Bản đồ số là sản phẩm của công nghệ thông tin, trong đó các yếu tố cơ bản của bản đồ được thể hiện dưới dạng số và tông màu

*) Các loại đối tượng cơ bản của bản đồ số

Để thể hiện nội dung cơ bản của bản đồ, có bốn loại đối tượng cơ bản được

sử dụng trong hầu hết các phần mềm xây dựng dữ liệu và quản lý dữ liệu không gian là: đối tượng điểm, đối tượng đường, đối tượng vùng và bề mặt liên tục

- Đối tượng điểm: Điểm là dạng cơ bản nhất của số liệu không gian, chúng là

những đối tượng vô hướng, chỉ có vị trí trong không gian, không có chiều dài Điểm được xác định vị trí bằng một cặp tọa độ X, Y

- Đối tượng đường: Đường là đối tượng một chiều, đường có vị trí và độ dài

trong không gian Đường được xác định bằng một chuỗi các cặp tọa độ X, Y liên tiếp nhau

- Đối tượng vùng: Vùng là đối tượng hai chiều, chúng có vị trí, có độ dài và có

diện tích trong không gian (độ rộng) Đối tượng vùng được tạo bởi một chuỗi các cặp tọa độ với tọa độ điểm đầu và tọa độ điểm cuối trùng nhau

- Đối tượng bề mặt liên tục: Là đối tượng ba chiều, chúng không chỉ có vị trí

chiều dài, chiều rộng mà có cả chiều sâu (hoặc chiều cao) hay nói cách khác là chúng có thể tích Đối tượng bề mặt liên tục được biểu diễn dưới dạng không gian

ba chiều

*) Các kiểu cấu trúc cơ bản

Bản đồ (dữ liệu không gian) được lưu trữ trong máy tính với hai kiểu cấu trúc dữ liệu không gian cơ bản là:

- Cấu trúc dữ liệu vector: Đơn vị lưu trữ cơ bản của kiểu cấu trúc này là các cặp tọa độ X, Y hoặc X, Y, Z

- Cấu trúc dữ liệu raster: Đơn vị lưu trữ cơ bản của kiểu cấu trúc này là các ô gọi là các ô pixel Trên toàn bản đồ dữ liệu được phân thành một ma trận các ô picel (kích thước các ô do người dùng đặt), mỗi ô nhận một giá trị tương ứng; các ô có cùng giá trị thể hiện cùng nội dung

- Khi thành lập bản đồ số, các công đoạn thu thập dữ liệu, xử lý dữ liệu đòi hỏi

kỹ thuật và tay nghề cao, tuân theo các quy định chặt chẽ về phân lớp đối tượng, cấu trúc dữ liệu, tổ chức dữ liệu… Nếu thành lập bản đồ địa chính số thì giữ nguyên được độ chính xác của số liệu đo đạc, không chịu ảnh hưởng của sai số đồ họa

- Nghiên cứu đánh giá địa hình vừa khái quát vừa tỉ mỉ

- Hạn chế lưu chữ bản đồ bằng giấy vì vây, chất lượng bản đồ không bị ảnh hưởng bởi chất liệu lưu trữ Khi nhân bản lên thì giá thành bản đồ số sẽ rẻ hơn

- Chỉnh lý, tái bản dễ dàng, nhanh chóng, tiết kiệm

- Bản đồ số có tính linh hoạt hơn, có thể dễ dàng thực hiện các công việc sau: + Các phép đo, tính khoảng cách, chu vi, diện tích…

+ Xây dựng bản đồ theo yêu cầu của người sử dụng

+ Phân tích, xử lý thông tin để tạo ra các bản đồ rất khó thực hiện bằng tay như: Nội suy đường bình độ để thành lập bản đồ độ dốc, chồng ghép bản đồ,… + In ra nhiều bản đồ có tỷ lệ khác nhau theo yêu cầu

+ Tìm kiếm, tra cứu, hiển thị thông tin theo yêu cầu

+ Cho phép liên kết dữ liệu không gian và thuộc tính

+ Ứng dụng công nghệ đa phương tiện, liên kết dữ liệu thông qua hệ thống mạng cục bộ, diện rộng, toàn cầu

+ Ứng dụng công nghệ mô phỏng

2.1.3 Những quy định về thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất

Biểu thị các yếu tố nội dung hiện trạng sử dụng đất trên bản đồ hiện trạng phải tuân thủ các quy định trong “Ký hiệu bản đồ hiện trạng sử dụng đất và bản đồ quy hoạch sử dụng đất” đồng thời áp dụng quyết định số 22/2007/QĐ-BTNMT ngày 17 tháng 12 năm 2007 về việc quy định thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất của Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường ban hành

Tỷ lệ của bản đồ nền được lựa chọn dựa vào; kích thước, diện tích, hình dạng của đơn vị hành chính; đặc điểm, kích thước của các yếu tố nội dung hiện trạng sử dụng đất phải biểu thị trên bản đồ hiện trạng sử dụng đất, tỷ lệ của bản đồ nền cũng

là tỷ lệ của bản đồ hiện trạng sử dụng đất quy định trong bảng 2.1 dưới đây

Bảng 2.1: Tỷ lệ bản đồ nền dùng để thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất Đơn vị thành lập bản đồ Tỷ lệ bản đồ Quy mô diện tích tự nhiên (ha)

Bảng 2.2: Các khoanh đất phải thể hiện trên bản đồ hiện trạng sử dụng đất

Tỷ lệ bản đồ Diện tích khoanh đất trên bản đồ

hơn hoặc nhỏ hơn một bậc so với quy định tại Bảng 01 của Quy định này

Tài liệu bản đồ dùng để thành lập bản đồ nền là các bản đồ phải đảm bảo các quy chuẩn kỹ thuật quy định và được cấp có thẩm quyền phê duyệt; Đối với các đơn

vị hành chính cấp xã có bản đồ địa chính hoặc bản đồ địa chính cơ sở ở nhiều tỷ lệ thì dùng các bản đồ địa chính hoặc bản đồ địa chính cơ sở có tỷ lệ nhỏ nhất để thành lập bản đồ nền;

Đối với các đơn vị hành chính cấp xã không có bản đồ địa chính hoặc bản

đồ địa chính cơ sở thì dùng ảnh chụp từ máy bay hoặc ảnh chụp từ vệ tinh có độ phân giải cao đã được nắn chỉnh thành sản phẩm trực giao để thành lập bản đồ nền;

Đối với các đơn vị hành chính là cấp huyện, cấp tỉnh, vùng địa lý tự nhiên - kinh tế và cả nước thì dùng bản đồ địa hình có tỷ lệ từ trung bình đến nhỏ, ảnh chụp

từ máy bay hoặc ảnh chụp từ vệ tinh đã được nắn chỉnh thành sản phẩm ảnh trực giao để thành lập bản đồ nền;

Bản đồ hiện trạng sử dụng đất phải biểu thị đầy đủ các khoanh đất, khoanh đất xác định bằng một đường bao khép kín, mỗi khoanh đất biểu thị mục đích sử dụng đất chính theo hiện trạng sử dụng

Màu loại đất hiện trạng thể hiện trên bản đồ hiện trạng sử dụng đất được quy định như sau:

Trên bản đồ phải thể hiện biểu đồ cơ cấu diện tích các loại đất theo mục đích hiện trạng đang sử dụng Tất cả các ký hiệu sử dụng để thể hiện nội dung bản đồ phải giải thích đầy đủ trong bảng chú dẫn [12]

Bảng 2.3: Mã màu và thông số màu một số loại đất hiện trạng

Loại đất Mã SDĐ

Thông số màu loại đất

Số màu Red Green Blue

Đất trồng cây hàng năm còn lại HNK 11 255 240 180

Loại đất Mã SDĐ

Thông số màu loại đất

Số màu Red Green Blue

Đất cơ sở sản xuất kinh doanh SKC 56 250 170 160

Đất bãi thải, xử lý chất thải DRA 85 205 170 205

(Nguồn: Phụ lục số 04 ban hành kèm theo Thông tư số 28/2014/TT-BTNMT)

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

2.1.4.1 Phương pháp đo vẽ trực tiếp

Đây là phương pháp được áp dụng để xây dựng bản đồ tỷ lệ lớn đối với các vùng chưa có bản đồ hoặc có nhưng đã cũ không còn giá trị sử dụng trong hiện tại

để đảm bảo độ chính xác, phương pháp này cho kết quả chính xác tuy nhiên mất rất nhiều công sức, tiền của, thời gian và phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết

2.1.4.2 Phương pháp hiệu chỉnh từ các loại bản đồ đã có

Thường thì người ta dùng bản đồ địa chính để biên tập thành bản đồ hiện trạng vì bản đồ địa chính được đo vẽ có độ chính xác cao đến từng thửa đất, với

cách này người ta chỉ cần khoanh vùng các loại đất giống nhau rồi đổ màu theo quy định là được

2.1.4.3 Phương pháp sử dụng công nghệ bản đồ số

Phương pháp này cho phép tự động hóa toàn bộ hoặc từng phần của một quá trình xây dựng bản đồ, đồng thời giúp tận dụng dễ dàng các nguồn tài liệu về bản đồ hiện có; Ví dụ qua phần mềm ArcGIS ta có thể chồng xếp các lớp bản đồ chuyên đề như lớp giao thông, lớp thuỷ văn… để ra được một bản đồ hiện trạng, đặc điểm chính của phương pháp này là luôn luôn tiếp xúc với công nghệ thông tin nói chung cũng như các phần mềm nói riêng mà chủ yếu là công tác nội nghiệp

2.1.4.4 Phương pháp xử lý ảnh số

Đây là phương pháp mới, hiện đang có nhiều triển vọng và đang được quan tâm nghiên cứu ứng dụng bởi tính ưu việt của phương pháp này, thực chất của phương pháp này là từ một nguồn ảnh chụp hiện có (ảnh viễn thám) thông qua các phần mềm xử lý phân tích dữ liệu ảnh sẽ cho ra một bản đồ, đặc trưng của phương pháp này là ứng dụng công nghệ cao [6]

2.1.5 Hệ thống viễn thám và ảnh viễn thám

2.1.5.1 Khái niệm viễn thám và ảnh viễn thám

Viễn thám là khoa học thu nhận, xử lý và suy giải các hình ảnh thu nhận từ trên không của Trái Đất để nhận biết được các thông tin về đối tượng trên bề mặt Trái Đất mà không cần tiếp xúc với nó

Viễn thám không chỉ tìm hiểu bề mặt của Trái Đất hay các hành tinh mà nó còn có thể thăm dò được cả trong các lớp sâu bên trong các hành tinh Người ta có thể sử dụng máy bay dân dụng, chuyên dụng hay các vệ tinh nhân tạo để thu phát các ảnh viễn thám

Nhu cầu ứng dụng công nghệ viễn thám trong lĩnh vực điều tra nghiên cứu, khai thác, sử dụng, quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường ngày càng gia tăng nhanh chóng không những trong phạm vi Quốc gia, mà cả phạm vi Quốc tế Những kết quả thu được từ công nghệ viễn thám giúp các nhà khoa học và các nhà hoạch định chính sách các phương án lựa chọn có tính chiến lược về sử dụng và quản lý

tài nguyên thiên nhiên và môi trường, vì vậy viễn thám được sử dụng như là một công nghệ đi đầu rất có ưu thế hiện nay

Ảnh viễn thám là kết quả thu nhận được trong quá trình bay chụp của các thiết bị bay chụp ảnh

2.1.5.2 Hệ thống viễn thám

Hệ thống viễn thám thường bao gồm 7 phần tử có quan hệ chặt chẽ với nhau, theo trình tự hoạt động của hệ thống, chúng ta có:

Nguồn năng lượng: Thành phần đầu tiên của một hệ thống viễn thám là

nguồn năng lượng để chiếu sáng hay cung cấp năng lượng điện từ tới đối tượng quan tâm, có loại viễn thám sử dụng năng lượng mặt trời, có loại tự cung cấp năng lượng tới đối tượng

Những tia phát xạ và khí quyển: Vì năng lượng đi từ nguồn năng lượng tới

đối tượng nên sẽ phải tương tác với vùng khí quyển nơi năng lượng đi qua Sự tương tác này có thể lặp lại ở một vị trí không gian nào đó vì năng lượng còn phải đi theo chiều ngược lại, tức là từ đối tượng đến bộ cảm

Sự tương tác với đối tượng: Sự tương tác này có thể là truyền qua đối tượng,

bị đối tượng hấp thu hay bị phản xạ trở lại vào khí quyển

Thu nhận năng lượng bằng bộ cảm: Sau khi năng lượng được phát ra hay bị phản

xạ từ đối tượng, chúng ta cần có một bộ cảm từ xa để tập hợp lại và thu nhận sóng điện

từ, năng lượng điện từ truyền về bộ cảm mang thông tin về đối tượng

Sự truyền tải, thu nhận và xử lý: Năng lượng được thu nhận bởi bộ cảm cần

phải được truyền tải, thường dưới dạng điện từ, đến một trạm tiếp nhận - xử lý nơi

dữ liệu sẽ được xử lý sang dạng ảnh, ảnh này chính là dữ liệu thô

Giải đoán và phân tích ảnh: Ảnh thô sẽ được xử lý để có thể sử dụng

được Để lấy được thông tin về đối tượng người ta phải nhận biết được mỗi hình ảnh trên ảnh tương ứng với đối tượng nào, công đoạn để có thể “nhận biết” này gọi là giải đoán ảnh

Ứng dụng: Đây là phần tử cuối cùng của quá trình viễn thám, được thực hiện

khi ứng dụng thông tin mà chúng ta đã chiết được từ ảnh để hiểu rõ hơn về đối

tượng mà chúng ta quan tâm, để khám phá những thông tin mới, kiểm nghiệm những thông tin đã có nhằm giải quyết những vấn đề cụ thể

2.1.5.3 Đặc điểm của ảnh viễn thám

Ảnh viễn thám đặc trưng bởi dữ liệu không gian với hai dạng cấu trúc là dạng raster và dạng vector

Cấu trúc dạng raster: Mô tả bề mặt Trái Đất và các đối tượng trên đó bằng

một lưới gồm các hàng và cột, những phần tử nhỏ này được gọi là pixel

Giá trị của pixel chính là thuộc tính của đối tượng, nghĩa là trên cùng một đơn

vị diện tích mà số ô pixel càng nhiều thì đối tượng nhìn càng rõ càng chính xác và ngược lại, Một mặt phẳng chứa đầy các pixel thì tạo thành một raster, cấu trúc dạng này thường được dùng để mô tả các đối tượng hiện tượng phân bố liên tục trong không gian, dùng để lưu dữ thông tin dạng ảnh, thông thường có một số mô hình biểu

diễn bề mặt như DEM (Digital Elevation Model), DTM (Digital Terrain Model), Tin (Triangulated Irregular Network) cũng thuộc dạng raster

Ưu điểm của cấu trúc dữ liệu dạng raster là dễ thực hiện các chức năng xử lý

và phân tích, tốc độ tính toán nhanh, thực hiện các phép tính bản đồ dễ dàng, tuy nhiên nó lại kém chính xác về vị trí không gian của đối tượng, khi độ phân giải càng thấp tức là kích thước ô pixel lớn thì sự sai lệch càng lớn

Cấu trúc vector: Nó mô tả vị trí và phạm vi của đối tượng không gian bằng

toạ độ cùng các kết hợp hình học gồm nút, cạnh, mặt và quan hệ giữa chúng Về mặt hình học thì được chia làm 3 dạng là đối tượng dạng vùng, dạng điểm và dạng đường trong đó: vùng là khoảng không gian được giới hạn bởi một tập hợp các cặp tọa độ X,Y mà điểm đầu và cuối trùng nhau tạo nên một đường bao Điểm được xác định bằng một cặp toạ độ X,Y Đường là tập hợp liên tục các cặp toạ độ

Ưu điểm của cấu trúc dạng vector là vị trí của đối tượng được định vị chính xác, giúp cho người sử dụng dễ dàng biên tập bản đồ, chỉnh sửa, in ấn, tuy nhiên lại phức tạp khi chồng xếp bản đồ

Ảnh viễn thám có một số đặc điểm nổi bật như sau:

Tỷ lệ: Là tỷ số khoảng cách giữa hai điểm của một ảnh tương ứng với khoảng

cách trên mặt đất của hai điểm đó Tỷ lệ hình ảnh được xác định bởi các yếu tố như:

Độ dài tiêu cự hiệu dụng của thiết bị viễn thám; độ cao mà từ đó hình ảnh được thu nhận; yếu tố phóng đại được sử dụng trong in phóng ảnh

Độ sáng và tông ảnh: Sự khác nhau về cường độ của bức xạ điện từ phát ra

từ địa hình tạo nên sự khác nhau về độ sáng của hình ảnh, độ sáng của hình ảnh tỷ

lệ với cường độ bức xạ phát ra từ các đối tượng

- Độ sáng: Đó là lượng ánh sáng tác động vào mắt của chủ thể mà có thể xác định được một cách tương đối Để đo cường độ ánh sáng người ta thường dùng

quang kế (photometro) Khi phân tích ảnh, để phân biệt độ sáng của ảnh có thể hiệu

chỉnh bằng thang cấp độ xám, ảnh được phân ra các vùng có tông sáng, trung bình

hay tối dựa vào thang độ xám (theo Foyd, Sabin JR, 1986)

- Tông ảnh: Được xác định bởi khả năng của đối tượng phản xạ lại ánh mặt trời chiếu xuống

Tỷ số tương phản (constract ratio - CR): Là tỷ số giữa phần sáng nhất và tối

Trong đó: B max là độ sáng cực đại của một ảnh

B min là độ sáng cực tiểu của một ảnh

Nếu độ tương phản cao thì CR  4,5, độ tương phản trung bình thì CR  2,5

và độ tương phản thấp thì CR 1,5

Độ phân giải không gian và năng lực phân giải: Độ phân giải được hiểu như

là khả năng để phân biệt hai đối tượng ở liền nhau trong một bức ảnh, nói chính xác hơn là khoảng cách tối thiểu giữa các đối tượng mà có thể nhận biết và phân biệt được trên ảnh, năng lực phân giải và độ phân giải không gian là hai khái niệm

có sự liên hệ rất chặt chẽ Khái niệm phân giải được áp dụng cho một hệ thống tạo ảnh hay một thành phần của hệ thống, trong khi đó độ phân giải không gian được

áp dụng cho một ảnh được tạo ra bởi hệ thống đó Độ phân giải: Đây là đặc điểm

quan trọng liên quan trực tiếp đến chất lượng ảnh, độ phân giải chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố như đặc điểm khu vực bay chụp, hệ thống chụp ảnh, độ cao bay chụp, tốc độ bay chụp, điều kiện khí quyển tại thời điểm chụp

2.1.5.4 Phân loại ảnh viễn thám

Ảnh quang học: là loại ảnh được tạo ra bởi việc thu nhận các bước sóng ánh

sáng nhìn thấy (bước sóng 0,4 - 0,76 micromet)

Ảnh hồng ngoại: là loại ảnh được tạo ra bởi việc thu nhận các bước sóng

hồng ngoại phát ra từ vật thể (bước sóng 8 - 14 micromet)

Ảnh radar: là loại ảnh được tạo ra bởi việc thu nhận các bước sóng trong dải

sóng siêu cao tần (bước sóng lớn hơn 2 cm)

Ảnh thu được bằng sóng địa chấn: cũng là một loại ảnh viễn thám

Ảnh viễn thám có thể được lưu theo các kênh ảnh đơn (trắng đen) ở dạng số trong máy tính hoặc các kênh ảnh được tổ hợp (ảnh màu) hoặc có thể in ra giấy, tùy theo mục đích người sử dụng

Phân loại ảnh viễn thám theo chất lượng ta có ảnh độ phân giải cao và ảnh có

độ phân giải thấp Ảnh có độ phân giải từ 2,5 m đến 30 m được gọi là ảnh có độ phân giải cao, các ảnh có độ phân giải đặc biệt lớn là các ảnh có độ phân giải từ 0,6

m đến 4 m còn các ảnh có độ phân giải từ 250 m đến 1000 m được xem là các ảnh

có độ phân giải trung bình và thấp

2.1.6 Ảnh hàng không, nguyên lý chụp ảnh, quy trình bay chụp và xử lý ảnh hàng không

2.1.6.1 Khái niệm ảnh hàng không

Ảnh hàng không hay còn gọi là không ảnh là một khái niệm khoa học được sử

dụng cho các ảnh được chụp bằng phim ảnh trên các phương tiện hàng không như máy bay, khinh khí cầu và các phương tiện khác trên không, được thực hiện bởi nhiều loại máy ảnh khác nhau Ảnh thu từ máy bay chính là một phương pháp thu dữ liệu không ảnh, viễn thám hàng không là nghiên cứu đối tượng không gian và các quá trình xảy ra trên bề mặt trái đất qua không ảnh, ảnh được chụp bằng phương pháp này chỉ nhạy cảm với dải sóng nhìn thấy, hồng ngoại gần và được gọi là ảnh photo

2.1.6.2 Nguyên lý chụp ảnh hàng không

Nguyên lý hoạt động cơ bản của máy ảnh được tuân thủ theo hoạt động của một thấu kính lồi Hình ảnh của một vật được ánh sáng ghi nhận và truyền qua thấu kính lồi ghi lại trên một mặt phẳng nằm sau thấu kính, trên mặt phẳng này được bố trí cho phim chạy qua Sơ đồ một máy ảnh đơn giản nhất được minh họa như hình dưới đây:

Hình 2.1: Mô phỏng ảnh của một vật qua thấu kính lồi của một máy ảnh (a)

và ghi nhận hình ảnh vật trên phim (b)

2.1.7 Các phần mềm tin học chuyên ngành quản lý đất đai được sử dụng trong

đề tài để thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất

2.1.7.1 Phần mềm MicroStation

MicroStation là một phần mềm nằm trọng bộ phần mềm Mapping Office., MicroStation có môi trường đồ họa rất mạnh cho phép xây dựng, quản lý các đối tượng đồ họa thể hiện các yếu tố bản đồ, MicroStation còn được sử dụng để là nền cho các ứng dụng khác như: Famis, Geovec, IrasB, IrasC, MSFC, MRFclean, MRFfag và eTools, eMap (tập hợp các giải pháp xử lý bản đồ địa hình, địa chính)

chạy trên đó, các công cụ của MicroStation được sử dụng để số hóa các đối tượng trên nền ảnh raster, sửa chữa, biên tập dữ liệu và trình bày bản đồ

MicroStation còn cung cấp cung cụ nhập, xuất dữ liệu đồ họa từ phần mềm khác qua các file ( dxf ) hoặc ( dwg )

Đặc biệt, trong lĩnh vực biên tập và trình bày bản đồ, dựa vào các tính năng

mở của MicroStation cho phép người sử dụng tự thiết kế các ký hiệu dạng điểm, dạng đường, dạng pattern và rất nhiều các phương pháp trình bày bản đồ được coi là khó sử dụng đối với một số phần mềm khác (MapInfo, AutoCAD…) lại được giải quyết một cách dễ dàng trong MicroStation

Ngoài ra, các file dữ liệu của các bản đồ cùng loại được tạo dựa trên nền một

file chuẩn (seed file) được định nghĩa đầy đủ các thông số toán học bản đồ, hệ đơn

vị đo được tính theo giá trị thật ngoài thực địa làm tăng giá trị chính xác và thống nhất giữa các file bản đồ

2.1.7.2 Phần mềm ArcGIS

Phần mềm ArcGIS là dòng sản phẩm hỗ trợ trong hệ thống thông tin địa

lý (GIS) của ESRI, tùy mức độ đăng ký bản quyền mà ArcGIS sẽ ở dạng ArcView, ArcEditor, ArcInfo, ArcGIS (với phiên bản mới nhất là ArcGIS 10) bao gồm những công cụ rất mạnh để quản lý, cập nhật, phân tích thông tin và xuất bản tạo nên một

hệ thống thông tin địa lý (GIS) hoàn chỉnh, cho phép:

Tạo và chỉnh sửa dữ liệu tích hợp (dữ liệu không gian tích hợp với dữ liệu thuộc tính) - cho phép sử dụng nhiều loại định dạng dữ liệu khác nhau thậm chí cả những dữ liệu lấy từ Internet;

Truy vấn dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính từ nhiều nguồn và bằng nhiều cách khác nhau;

Hiển thị, truy vấn và phân tích dữ liệu không gian kết hợp với dữ liệu thuộc tính;

Thành lập bản đồ chuyên đề và các bản in có chất lượng trình bày chuyên nghiệp ArcGIS là một bộ phần mềm ứng dụng gồm: ArcMap, ArcCatalog, ArcToolbox, ModelBuilder, ArcScene và ArcGlobe Khi sử dụng các ứng dụng này

đồng thời, người sử dụng có thể thực hiện được các bài toán ứng dụng GIS bất kỳ,

từ đơn giản đến phức tạp, bao gồm cả thành lập bản đồ, phân tích địa lý, chỉnh sửa

và biên tập dữ liệu, quản lý dữ liệu, hiển thị và xử lý dữ liệu Phần mềm ArcGIS Desktop được cung cấp cho người dùng ở 1 trong 3 cấp bậc với mức độ chuyên sâu khác nhau là ArcView, ArcEditor, ArcInfo:

ArcView: Cung cấp đầy đủ chức năng cho phép biểu diễn , quản lý, xây dựng

và phân tích dữ liệu địa lý, các công cụ phân tích không gian cùng với việc biên tập

và phân tích thông tin từ các lớp bản đồ khác nhau đồng thời thể hiện các mối quan

hệ và nhận dạng các mô hình Với ArcView, cho phép:

- Ra các quyết định chuẩn xác hơn dựa trên các dữ liê ̣u đi ̣a lý ;

- Xem và phân tích các dữ liệu không gian bằng nhiều phương pháp ;

- Xây dựng đơn giản và dễ dàng các dữ liệu địa lý;

- Tạo ra các bản đồ có chất lượng cao;

- Quản lý tất cả các file, CSDL và các nguồn dữ liệu;

- Tùy biến giao diện người dùng theo yêu cầu

ArcEditor: Là bộ sản phẩm có nhiều chức năng hơn, dùng để chỉnh sửa và

quản lý dữ liệu địa lý, ArcEditor bao gồm các tính năng của ArcView và thêm vào

đó là một số các công cụ chỉnh sửa, biên tập Với ArcEditor, cho phép:

- Dùng các công cụ CAD để tạo và chỉnh sửa các đặc tính GIS;

- Tạo ra các CSDL địa lý thông minh;

- Tạo quy trình công việc một cách chuyên nghiệp cho 1 nhóm và cho phép nhiều người biên tập;

- Xây dựng và giữ được tính toàn vẹn của không gian bao gồm các quan hệ hình học topo giữa các đặc tính địa lý;

- Quản lý và mở rộng mạng lưới hình học;

- Làm tăng năng suất biên tập;

- Quản lý môi trường thiết kế đa người dùng với versioning;

- Duy trì tính toàn vẹn giữa các lớp chủ đề và thúc đẩy tư duy logic của người dùng;

- Cho phép chỉnh sửa dữ liệu độc lập (khi tạm ngừng kết nối với CSDL)

ArcInfo: Là bộ sản phẩm ArcGIS đầy đủ nhất, ArcInfo bao gồm tất cả các

chức năng của ArcView lẫn ArcEditor Cung cấp các chức năng tạo và quản lý một

hệ GIS, xử lý dữ liệu không gian và khả năng chuyển đổi dữ liệu, xây dựng dữ liệu,

mô hình hóa, phân tích, hiển thị bản đồ trên màn hình máy tính và xuất bản bản đồ

ra các phương tiện khác nhau Với ArcInfo, cho phép:

- Xây dựng một mô hình xử lý không gian rất hữu dụng cho việc tìm ra các mối quan hệ, phân tích dữ liệu và tích hợp dữ liệu;

- Thực hiện chồng lớp các lớp vector, nội suy và phân tích thống kê;

- Tạo ra các đặc tính cho sự kiện và chồng xếp các đặc tính của các sự kiện đó;

- Chuyển đổi dữ liệu và các định dạng của dữ liệu theo rất nhiều loại định dạng;

- Xây dựng những bộ dữ liệu phức tạp, các mô hình phân tích và các đoạn

mã để tự động hóa các quá trình GIS;

- Sử dụng các phương pháp trình diễn, thiết kế, in ấn và quản lý bản đồ để xuất bản bản đồ

- Quyết định số 22/2007/QĐ - BTNMT ngày 17 tháng 12 năm 2007 của Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường về việc ban hành Quy định về thành lập bản

- Thông tư 28/2014/TT - BTNMT của Bộ Tài nguyên và Môi trường ngày 02/6/2014 về thống kê, kiểm kê đất đai và thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất

và các phụ lục kèm theo

2.3 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng Viễn thám trên thế giới và Việt Nam

2.3.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Viễn thám tên tiếng Anh là Remote Sensing, tiếng Pháp là LaTeledetection, các thông tin viễn thám thu nhận được là kết quả của việc giải mã hoặc đo đạc những biến đổi mà đối tượng tác động đến môi trường xung quanh như trường điện

từ, trường âm thanh hoặc trường hấp dẫn Tuy nhiên đứng ở góc độ kỹ thuật điện từ nhìn nhận thì nó bao gồm mọi dải phổ của sóng điện từ từ sóng có tần số thấp đến sóng siêu cao tần, sóng hồng ngoại gần, hồng ngoại xa, sóng nhìn thấy, tia cực tím, tia X và tia gama

Sự phát triển của khoa học kỹ thuật viễn thám gắn liền với sự phát triển của

kỹ thuật chụp ảnh, bức ảnh đầu tiên được chụp vào năm 1839

Năm 1858 G.F.Toumachon người Pháp đã sử dụng kinh khí cầu bay ở độ cao

80 m để chụp ảnh từ trên không, từ sự việc này mà năm 1858 được coi là năm khai sinh của ngành khoa học viễn thám

Năm 1894 Aine Laussedat đã khởi dẫn một chương trình sử dụng cho mục đích thành lập bản đồ địa hình

Sự phát triển của ngành hàng không đã tạo nên một công cụ tuyệt vời trong việc chụp ảnh từ trên không những vùng lựa chọn và có điều khiển, những bức ảnh đầu tiên được chụp từ máy bay do Xibur Wright thực hiện năm 1909 trên vùng Centocalli của nước Italia, rồi các máy ảnh có độ chính xác cao, hiện đại có khả năng tự động hoá đang dần dần được đưa vào thay thế các máy ảnh chụp bằng tay

Năm 1929 ở Liên Xô cũ đã thành lập viện nghiên cứu ảnh hàng không Leningrad, việc sử dụng ảnh hàng không để nghiên cứu địa mạo, thực vật, thổ nhưỡng

Trong chiến tranh thế giới thứ hai những cuộc thử nghiệm nghiên cứu các tính chất phản xạ phổ của bề mặt địa hình và chế thử các lớp cản quang cho chụp ảnh màu hồng ngoại đã được tiến hành, dựa trên kỹ thuật này một số kỹ thuật do

thám hàng không đã được xây dựng, trong vùng sóng dài của sóng điện từ, các hệ thống siêu cao tần tích cực (Radar) đã được thiết kế và sử dụng từ đầu thế kỷ này Đầu tiên người ta sử dụng để theo dõi các vật thể chuyển động, nghiên cứu tầng ion, trong chiến tranh thế giới thứ hai kỹ thuật Radar phát triển mạnh mẽ phục vụ mục đích quân sự

Những năm 50 của thế kỷ XX người ta tập trung nghiên cứu nhiều vào việc phát triển các hệ thống Radar ảnh cửa mở thực, hệ thống Radar có cửa mở tổng hợp

(Syntheric Aparture Radar - SAR) cũng được xúc tiến nghiên cứu, vào năm 1956,

người ta đã tiến hành thử nghiệm khả năng sử dụng ảnh máy bay trong việc phân loại, phát triển của thực vật, vào năm 1960 nhiều cuộc thử nghiệm về ứng dụng ảnh hồng ngoại màu và ảnh đa phổ đã được tiến hành dưới sự bảo trợ của cơ quan vũ trụ quốc gia Hoa Kỳ

Từ những thành công trong nghiên cứu trên vào ngày 23-7-1972 Mỹ đã phóng thành công vệ tinh nhân tạo Landsat đầu tiên mang đến khả năng thu nhận thông tin có tính toàn cầu về các hành tinh trong đó có Trái Đất và môi trường xung quanh Những máy chụp ảnh được đặt trên vệ tinh cung cấp thông tin toàn cục về động thái biến đổi của mây, lớp phủ thực vật, cấu trúc địa mạo, nhiệt độ và gió trên

bề mặt đại dương Do tốc độ di chuyển nhanh chóng, độ trùm phủ không gian của

vệ tinh rộng lớn nên việc theo dõi động thái của nhiều hiện tượng đặc biệt là các hiện tượng xảy ra trong khí quyển được thực hiện vô cùng thuận lợi Sự tồn tại tương đối lâu dài của các vệ tinh trên quỹ đạo cũng như khả năng lặp lại đường bay của nó cho phép theo dõi những biến đổi theo mùa, theo chu kỳ năm hoặc lâu hơn diễn biến phát triển của các đối tượng như lớp băng vùng cực, sự phát triển của sa mạc hóa, nạn phá rừng nhiệt đới

Trong vòng hơn ba thập kỷ gần đây khoa học kỹ thuật viễn thám được hoàn thành và dần hiện đại không những với thiết bị thu đặc biệt mà nhiều nước dự kiến

kế hoạch sẽ phóng vệ tinh điều tra tài nguyên như Nhật Bản, Ấn Độ, Trung Quốc và các nước Châu Âu

Tổ chức EOS phóng vệ tinh mang máy thu MODIS (100 kênh) và HIRIS (200 kênh) lên quỹ đạo, nhiều phần mềm xử lý ảnh viễn thám đã ra đời làm cho nó trở thành một kỹ thuật quan trọng trong việc điều tra, lập bản đồ và đánh giá tài nguyên thiên nhiên, quản lý và bảo vệ môi trường

Hiện nay tư liệu viễn thám vệ tinh được sử dụng nhiều nhất là của các vệ tinh khí tượng và vệ tinh tài nguyên, vệ tinh NOAA được phóng lần đầu tiên lên quỹ đạo năm 1978 và đã cung cấp ảnh theo chế độ cập nhật với độ phân giải không gian 1,1km tại điểm ngay dưới vệ tinh, từ những năm 1972 đến nay Hoa Kỳ đã phóng 5

vệ tinh tài nguyên Hai vệ tinh đầu tiên trang bị bộ cảm đa phổ 4 kênh MSS với độ phân giải 80m, một kênh hồng ngoại với độ phân giải 240m đã được bổ sung thêm cho bộ cảm MSS trên vệ tinh Landsat 3 Ngoài tư liệu MSS, vệ tinh Landsat 4 và 5 còn cung cấp thêm một loại tư liệu mới là TM với 7 kênh phổ và độ phân giải không gian 30 m đối với dải sóng nhìn thấy được là 120m cho giải sóng hồng ngoại nhiệt Năm 1985 Pháp cũng đã phóng vệ tinh SPOT với bộ cảm HRV trên 3 kênh phổ có độ phân giải 20m và một kênh toàn sắc có độ phân giải 10m Nhật Bản vào năm 1988 cũng đã phóng vệ tinh quan sát biển MOS-1 với trang bị bộ cảm MESSR

có thông số kỹ thuật tương đương MSS, độ phân giải được nâng lên 50m Ấn Độ cũng phóng thành công vệ tinh tài nguyên của mình với một bộ cảm có các tính năng kỹ thuật tương đương với MSS Sự ứng dụng vệ tinh nhân tạo đã mang đến khả năng thu nhận thông tin có tình toàn cầu về các hành tinh

2.3.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam

Ở Việt Nam kỹ thuật viễn thám đã được đưa vào sử dụng từ những năm 1976 tại Viện Quy hoạch rừng, mốc quan trọng để đánh dấu sự phát triển của kỹ thuật viễn thám ở Việt Nam là sự hợp tác nhiều bên trong khuôn khổ của chương trình vũ

trụ Quốc tế (Inter Kosmos) nhân chuyến bay vũ trụ kết hợp Xô - Việt tháng 7 -

1980 Kết quả nghiên cứu các công trình khoa học này được trình bày trong hội nghị khoa học về kỹ thuật vũ trụ năm 1982 nhân tổng kết các thành tựu khoa học của chuyến bay vũ trụ Xô - Việt 1980 trong đó một phần quan trọng là kết quả sử dụng ảnh đa phổ MKF-6 vào mục đích thành lập một loạt các bản đồ chuyên đề

như: địa chất, đất, sử dụng đất, tài nguyên nước, thuỷ văn, rừng Uỷ ban nghiên cứu Vũ trụ Việt Nam đã hình thành một tiến bộ khoa học trọng điểm “Sử dụng các thành tựu Vũ trụ ở Việt Nam” mang mã số 48 - 07 trong đó có kỹ thuật viễn thám, chương trình này tập trung vào các vấn đề: Thành lập các bản đồ địa chất, địa mạo, địa chất, thuỷ văn, hiện trạng sử dụng đất rừng, biến động tài nguyên rừng, địa hình, biến động của một số vùng cửa sông Từ những năm 1990 nhiều ngành đã đưa công viễn thám vào ứng dụng trong thực tiễn như khí tượng, đo đạc bản đồ, địa chất khoáng sản, quản lý tài nguyên rừng và đã thu được những kết quả rõ rệt Việt Nam

đã có một trung tâm viễn thám Quốc gia được thành lập trực thuộc Bộ Tài nguyên

và môi trường, tiền thân của trung tâm này là Phòng viễn thám trực thuộc Cục đo đạc và bản đồ Nhà nước từ năm 1980 cho đến cuối năm 2002 mới đổi tên thành Trung tâm viễn thám Quốc gia Vào ngày 9/7/2009 Bộ TN&MT đã khánh thành trạm thu nhận ảnh viễn thám hiện đại đầu tiên của Việt Nam có địa điểm đặt tại cánh đồng Bun, thôn Vân Trì, xã Minh Khai, Từ Liêm, Hà Nội

Tháng 4 năm 2008 Việt Nam đã thuê Pháp phóng thành công vệ tinh VINASAT-1 (mua của Mỹ) lên quỹ đạo địa tĩnh, với việc phóng được vệ tinh nhân tạo Việt Nam đã tiết kiệm 10 triệu USD mỗi năm Việt Nam là nước thứ 93 phóng

vệ tinh nhân tạo và là nước thứ sáu tại Đông Nam Á Theo các nguồn thông tin nước ngoài, tổng trị giá của dự án VINASAT-1 là 250 triệu USD, trong đó bao gồm chi phí mua vệ tinh và phí phóng vệ tinh, xây dựng trạm mặt đất, bảo hiểm Dự tính vệ tinh hoạt động được từ 15 đến 20 năm và được khoảng 20 công ty phụ trách

Năm 2010 Việt Nam đã hình thành chính sách Quốc gia và khung pháp lý về nghiên cứu ứng dụng và hợp tác Quốc tế trong lĩnh vực công nghệ viễn thám, đồng thời xây dựng cơ sở hạ tầng trang thiết bị kỹ thuật ban đầu về công nghệ viễn thám, gồm trạm thu và trung tâm xử lý ảnh vệ tinh, hệ thống trạm định vị vệ tinh, đã phóng và đưa vào hoạt động, khai thác vệ tinh viễn thông địa tĩnh VINASAT, tiếp nhận chuyển giao công nghệ vệ tinh nhỏ, hoàn thành thiết kế, chế tạo và phóng 1 vệ tinh nhỏ quan sát Trái Đất, hoàn thành xây dựng và đưa vào hoạt động khai thác các trạm điều khiển mặt đất tương ứng

Theo chiến lược này, cùng với việc thu hút những Việt kiều đang làm việc trong lĩnh vực này, Việt Nam sẽ tổ chức đào tạo kỹ sư công nghệ viễn thám trong nước, hợp tác nghiên cứu và đào tạo với các nước có ngành khoa học công nghệ vũ trụ phát triển để có được một số chuyên gia trình độ cao, tự chế tạo được một số sản phẩm phần cứng và các phần mềm xử lý ảnh, phần mềm mã hóa, bảo mật thông tin

Hệ thống vệ tinh viễn thám VNREDSat-1 là vệ tinh viễn thám đầu tiên của Việt Nam, được phóng thành công vào quỹ đạo ngày 7/5/2013, với nhiệm vụ là chụp và cung cấp các ảnh quang học có độ phân giải cao một cách chủ động và kịp thời phục vụ nhu cầu giám sát tài nguyên thiên nhiên, môi trường, thiên tai, sự biến đổi khí hậu nhằm góp phần phát triển kinh tế - xã hội, đảm bảo an ninh quốc phòng, nghiên cứu khoa học và đào tạo.Đã tạo thế chủ động cho các cơ quan chức năng có thêm một kênh thông tin khách quan, chủ động và tin cậy trong quản lý tài nguyên môi trường, nhiệm vụ bảo vệ chủ quyền của quốc gia, góp phần khẳng định chủ quyền Việt Nam không chỉ trên đất liền, vùng biển mà cả trong không gian Bên cạnh đó, ảnh vệ tinh VNREDSat-1 được sử dụng cho nhiều mục đích như đào tạo, huấn luyện, tìm kiếm cứu nạn cứu hộ trong an ninh quốc phòng, phục vụ cho các Chương trình nghiên cứu khoa học - công nghệ vũ trụ cấp Nhà nước và hợp tác quốc tế trong khu vực và thế giới, ngoài ra bằng vệ tinh viễn thám Việt Nam đang từng bước xây dựng được cơ sở dữ liệu viễn thám quốc gia, phủ trùng được nhiều vùng lãnh thổ và lãnh hải của đất nước

Tới năm 2020, Việt Nam sẽ làm chủ công nghệ viễn thám chế tạo các trạm mặt đất, làm chủ công nghệ vệ tinh nhỏ, đào tạo đội ngũ cán bộ trình độ cao, đáp ứng nhu cầu ứng dụng và phát triển công nghệ vũ trụ ở Việt Nam, nâng cấp phát huy hiệu quả cơ sở vật chất đã đầu tư trong giai đoạn trước

Nói chung công nghệ Viễn thám ra đời chưa lâu nhưng đã nhanh chóng khẳng định được ưu thế vượt trội của nó, đây là công nghệ mới ngày càng được chú

ý khai thác nghiên cứu, ứng dụng cho nhiều mục đích khác nhau trong đó có thành lập các loại bản đồ, Việt Nam cũng đang đẩy mạnh khai thác ứng dụng công nghệ viễn thám một cách triệt để

2.3.3 Ứng dụng của ảnh viễn thám trên thế giới và ở Việt Nam

Khí tượng thuỷ văn: Dùng để dự báo thời tiết, dự báo thiên tai liên quan đến biến đổi nhiệt độ bề mặt đất, mây

Bản đồ: Là công cụ đắc lực phục vụ cho ngành bản đồ, đo đạc thành lập các loại bản đồ địa hình và bản đồ chuyên đề ở nhiều tỉ lệ khác nhau, cập nhật bản đồ, lập cơ sở dữ liệu mới, kiểm kê đất đai, hiện trạng sử dụng đất

Nông - Lâm nghiệp: theo dõi mức độ biến đổi thảm phủ thực vật, theo dõi mùa màng, độ che phủ rừng toàn quốc

Địa chất: Theo dõi tốc độ sa mạc hoá, tốc độ xâm thực bờ biển, phân tích những cấu trúc địa chất trên mặt cũng như bên trong lòng đất

Môi trường: Theo dõi giám sát môi trường như dầu tràn, lũ lụt, cháy rừng, xói mòn đất, sóng thần

2.4 Tổng quan về ứng dụng ảnh hàng không trong thành lập bản đồ ở Việt Nam

Đầu thế kỷ XX, do sự phát triển của kỹ thuật chế tạo máy bay và do yêu cầu của quân sự, việc chụp ảnh hàng không đã có nhiều tiến bộ mới về chất lượng của kính vật cũng như máy chụp ảnh Ngày nay chụp ảnh hàng không nói riêng và chụp ảnh nói chung đã có nhưng bước tiến nhảy vọt, người ta đã sản xuất ra nhiều loại phim đặc biệt, nhiều loại thiết bị hiện đại không những cho ảnh tương tự mà còn cho ta cả ảnh số để phục vụ cho nghiên cứu khoa học, kinh tế quốc dân cũng như trong quân sự

Những năm trước đây ảnh hàng không tương tự ít được sử dụng vì có độ chính xác không cao do ảnh hưởng sai số méo hình ống kính, biến dạng phim ảnh

và sai số quét phim Ngày nay, cùng với sự phát triển ngày càng cao của công nghệ viễn thám, công nghệ viễn thám hàng không đã khắc phục được những sai số nêu trên, đáp ứng được các yêu cầu về độ chính xác hình học đối với cơ sở dữ liệu và bản đồ (địa hình, địa chính, chuyên đề) các tỷ lệ

Về tính khả thi và hiệu quả sử dụng Công nghệ ảnh hàng không ngày nay, giúp đẩy nhanh tiến độ thi công, giảm thiểu công tác đo đạc ngoài thực địa, đặc biệt hiệu quả đối với các vùng địa hình bị chia cắt, đi lại khó khăn, an toàn trong thi

công, không bị ảnh hưởng nhiều bởi thời tiết; Kiểm soát được khối lượng và chất lượng tốt hơn, tiết kiệm được kinh phí so với công tác đo đạc ngoài thực địa

Ở Việt Nam công nghệ ảnh hàng không hiện đang được sử dụng trong thành lập bản đồ chủ yếu là: công nghệ ảnh hàng không kỹ thuật số Vecxel Ultracam XP

Công nghệ ảnh hàng không được ứng dụng trong: Xây dựng cơ sở dữ liệu địa chính, xây dựng cơ sở dữ liệu nền thông tin địa lý, quản lý đất đai, quy hoạch đô thị,

hỗ trợ giải đoán các yếu tố thực vật và tính chất đất, phân định ranh giới hành chính, thành lập bản đồ chuyên đề như: bản đồ hiện trạng sử dụng đất, giao thông, y tế, dân cư theo yêu cầu; Phục vụ giải các bài toán quản lý đô thị như ngập lụt [16]

PHẦN 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Đối tượng nghiên cứu

Quy trình thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất:

\

Hình 3.1: Sơ đồ quy trình thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất bằng

phương pháp sử dụng ảnh viễn thám

Điều tra, thu thập, đánh

giá, xử lý tài liệu

Thiết kế kỹ thuật

Giải đoán ảnh

Số hóa các yếu tố nội dung hiện

trạng sử dụng đất

Hoàn thiện bản đồ, trình bày bố

đất

Viết thuyết minh

Kiểm tra, nghiệm thu, lưu trữ và giao nộp sản phẩm

Số liệu thống kê diện tích đất Các tài liệu có liên quan

Bản đồ HTSDĐ chu kỳ trước Ảnh chụp hàng không Bản đồ nền

Chọn tỷ lệ bản đồ Chọn khóa giải đoán ảnh Tạo file chuẩn Phân lớp đối tượng

Điều tra, thu thập tài liệu, thông tin

bổ sung