Ảnh viễn thám được xem là dữ liệu tốt nhất để thành lập các bản đồ hiện trạng về lớp phủ bề mặt, trong đó có hệ thống bản đồ hiện trạng sử dụng đất.. Môn viễn thám HV: Nguyễn Thị Ánh Tuy
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH
* * * * * * * * * * *
NGUYỄN THỊ ÁNH TUYẾT
ỨNG DỤNG VIỄN THÁM ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG
ĐẤT ĐAI ĐÔ THỊ
BÀI TIỂU LUẬN MÔN VIỄN THÁM
KHOA QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI VÀ BẤT ĐỘNG SẢN
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 01/2013
Trang 2BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH
* * * * * * * * * * *
NGUYỄN THỊ ÁNH TUYẾT
ỨNG DỤNG VIỄN THÁM ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG
ĐẤT ĐAI ĐÔ THỊ
Chuyên ngành: Quản lý đất đai
BÀI TIỂU LUẬN MÔN VIỄN THÁM
KHOA QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI VÀ BẤT ĐỘNG SẢN
Hướng dẫn:
TS NGUYỄN VĂN TÂN
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 01/2013
Trang 3MỤC LỤC
Trang
1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1
1.1 Nội dung nghiên cứu 1
1.2 Phương pháp nghiên cứu 1
2 NỘI DUNG 3
2.1 Cơ sở khoa học của công nghệ viễn thám 3
2.1.1 Khái niệm viễn thám 3
2.1.2 Phân loại viễn thám 3
2.2 Những vấn đề về việc kết hợp GIS và viễn thám trong đánh giá biến động đất đai 4
2.3 Cơ sở toán học của bản đồ biến động đất đai 4
2.4 Cơ sở pháp lý 4
2.5 Cơ sở thực tiễn 5
2.6 Các phương pháp sử dụng ảnh vệ tinh đánh giá biến động đất đai 5
2.7 Quy trình ứng dụng viễn thám để đánh giá biến động đất đai 6
2.8 Kết quả ứng dụng viễn thám đánh giá biến động đất đai 8
3 KẾT LUẬN 10
TÀI LIỆU THAM KHẢO 11
Trang 41 ĐẶT VẤN ĐỀ
Đất đai là tài nguyên quốc gia vô cùng quý giá, là tư liệu sản xuất đặc biệt, là thành phần quan trọng hàng đầu của môi trường sống, là địa bàn phân bố dân cư và xây dựng các cơ sở kinh tế văn hóa, xã hội, an ninh và quốc phòng Trong quá trình
đô thị hóa đang diễn ra nhanh chóng thì đất đô thị lại có giá trị to lớn hơn do chức năng và tính chất sử dụng của nó Đất đai đô thị được coi là nền tảng phát triển đô thị Ở các đô thị, hoạt động sản xuất kinh doanh, dịch vụ, sinh sống của dân cư đều gắn liền với đất đai trong giới hạn của không gian đô thị Do vậy, công tác quản lý nhà nước về đất đai, đặc biệt là đất đai đô thị ảnh hưởng trực tiếp tới phát triển kinh
tế - xã hội, bảo đảm an ninh, quốc phòng, bảo vệ môi trường và phát triển bền vững Làm tốt công tác quản lý đất đai sẽ góp phần tăng nguồn thu cho ngân sách nhà nước, bảo đảm lợi ích của nhà đầu tư và đời sống người dân Chính bởi vậy, quản
lý nhà nước đối với sử dụng đất đô thị mang tính đặc thù, được xuất phát từ tính chất đặc thù trong các hoạt động của đô thị
Ảnh viễn thám được xem là dữ liệu tốt nhất để thành lập các bản đồ hiện trạng
về lớp phủ bề mặt, trong đó có hệ thống bản đồ hiện trạng sử dụng đất Ứng dụng ảnh viễn thám trong đánh giá biến động đất đai có ý nghĩa quan trọng trong công tác quản lý nhà nước về đất đai, đặc biệt là đất đai tại đô thị
Từ những vấn đề trên, tôi nghiên cứu việc “Ứng dụng viễn thám đánh giá biến động đất đai đô thị”
1.1 Nội dung nghiên cứu
- Ứng dựng viễn thám trong đánh giá biến động đất đai
1.2 Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Tham khảo các công trình nghiên cứu khác, các sách báo tài liệu để trích lọc các lý thuyết có liên quan đến nội dung nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu thực địa: Tiến hành điều tra lấy mẫu phục vụ cho việc giải đoán ảnh và đối soát kiểm tra mẫu nhằm nâng cao độ chính xác cho bản đồ ảnh hiện trạng Đồng thời thu thập các số liệu thống kê, các báo cáo về tự nhiên – kinh tế – xã hội và các kết quả thống kê, kiểm kê đất đai
Trang 5Môn viễn thám HV: Nguyễn Thị Ánh Tuyết
- Phương pháp giải đoán ảnh Viễn thám: Sử dụng phương pháp giải đoán ảnh bằng mắt để giải đoán ảnh xây dựng bản đồ sử dụng đất và bản đồ biến động đất đô thị để đánh giá biến động đất đô thị
- Phương pháp thống kê không gian: Xử lý, thống kê kết quả phân loại các loại hình sử dụng đất đô thị trên các ảnh viễm thám
- Phương pháp ứng dụng GIS: Là phương pháp sử dụng GIS để phân tích không gian để đánh giá biến động đất đô thị
- Phương pháp bản đồ: Là phương pháp thể hiện nội dung và kết quả nghiên cứu trên không gian đồ hoạ theo đúng cơ sở toán học của bản đồ
- Phương pháp chuyên gia: Tham khảo ý kiến các chuyên gia để thu thập thông tin và các kiến thức liên quan đến đề tài nghiên cứu
- Phương pháp so sánh: So sánh giữa số liệu thống kê thu thập được từ thực tế với kết quả của quá trình phân tích không gian để đánh giá độ chính xác của kết quả đạt được
Trang 62 NỘI DUNG
2.1 Cơ sở khoa học của công nghệ viễn thám
2.1.1 Khái niệm viễn thám
Viễn thám là nghệ thuật, khoa học và kỹ thuật thu thập thông tin về các đối tượng vật lý và môi trường xung quanh chúng bằng sự ghi nhận, đo đạc, phân tích
và giải đoán các nguồn dữ liệu thu được nhờ một hệ thống ghi nhận không tiếp xúc trực tiếp với các đối tượng điều tra nghiên cứu
Viễn thám là một môn khoa học liên ngành với mục tiêu cung cấp thông tin nhanh nhất và khách quan phục vụ các ngành kinh tế quốc dân
Đối tượng nghiên cứu chủ yếu của viễn thám là các sự vật và quá trình xảy ra trên bề mặt trái đất Viễn thám không nghiên cứu trực tiếp các quá trình và sự vật
đó mà nghiên cứu gián tiếp thông qua hình ảnh của chúng là các bức kí tự về sự phân bố năng lượng mặt trời được phản xạ lại từ các vật trên bề mặt trái đất
Dựa vào sự thu nhận thông tin có thể chia viễn thám ra 3 trường hợp sau:
+ Viễn thám thụ động
+ Viễn thám chủ động
+ Viễn thám phát xạ
2.1.2 Phân loại viễn thám
- Theo nguồn năng lượng, được phân thành 2 loại:
+ Hệ thống viễn thám thụ động (sử dụng nguồn năng lượng tự nhiên, chủ yếu là mặt trời)
+ Hệ thống viễn thám chủ động (sử dụng nguồn năng lượng nhân tạo)
- Theo phương tiện bay chụp, được phân thành 2 loại:
+ Hệ thống viễn thám máy bay (gồm máy bay tầng thấp và máy bay tầng cao)
+ Hệ thống viễn thám vệ tinh sử dụng vệ tinh nhân tạo dạng di động hay địa tĩnh
- Theo bước sóng được phân thành các loại: Hệ thống viễn thám thị tần và hồng ngoại (sử dụng năng lượng mặt trời có bước sóng từ 0,3÷0,9 µm) Hệ thống viễn thám hồng ngoại nhiệt (sử dụng nguồn bức xạ nhiệt do chính vật thể phát ra, có
Trang 7Môn viễn thám HV: Nguyễn Thị Ánh Tuyết
bước sóng trong khoảng 3÷15 µm) Hệ thống viễn thám siêu cao tần (chủ yếu là dạng chủ động, sử dụng vùng vi sóng từ milimét đến mét)
2.2 Những vấn đề về việc kết hợp GIS và viễn thám trong đánh giá biến động đất đai
Biến động là biến đổi, thay đổi, thay thế trạng thái này bằng một trạng thái khác của sự vật, hiện tượng tồn tại trong môi trường tự nhiên cũng như trong môi trường xã hội
Phát hiện biến động là quá trình nhận dạng sự biến đổi, sự khác biệt về trạng thái của sự vật, hiện tượng bằng cách quan sát chúng tại những thời điểm khác nhau
Có thể sử dụng nhiều phương pháp khác nhau từ số liệu thống kê, từ các cuộc điều tra để đánh giá biến động sử dụng đất Các phương pháp này tuy có ưu điểm là có độ chính xác cao nhưng nhược điểm là tốn kém nhiều thời gian, kinh phí đồng thời chúng ta không thể hiện được sự thay đổi sử dụng đất từ loại đất này sang loại đất khác và diễn ra ở khu vực nào (vị trí không gian của sự thay đổi)
Phương pháp đánh giá biến động đất sử dụng đất từ tư liệu ảnh viễn thám đa thời gian khắc phục được những nhược điểm đó
2.3 Cơ sở toán học của bản đồ biến động đất đai
- Hệ toạ độ nhà nước: hệ tọa độ và độ cao quốc gia VN 2000 (Điểm gốc toạ
độ tại Viện Nghiên Cứu Địa Chính và điểm gốc độ cao tại Hòn Dấu – Đồ Sơn – Hải Phòng)
- Tỷ lệ: Đối với bản đồ hiện trạng sử dụng đất cấp Quận huyện được thành lập với tỷ lệ 1:25000
- Phép chiếu: Sử dụng phép chiếu hình trụ ngang đồng góc UTM với hệ số điều chỉnh tỉ lệ biến dạng chiều dài K0=0,9999 đối với múi chiếu 30 và 0,9996 đối với múi chiếu 60 Hệ quy chiếu Elipsoid WGS-84 với các thông số như sau:
Bán kính trục lớn: 6.378.137 m
Bán kính trục bé: 6.356.752,3 m
Độ dẹt: 1: 298,257223563
Trang 82.4 Cơ sở pháp lý
- Luật đất đai 2003 ngày 26 tháng 11 năm 2003
- Nghị định số 88/NĐ-CP ngày 17/08/1994 về quản lý và sử dụng đất đô thị
- Nghị định 29/2007/NĐ-CP ngày 27/02/2007 về quản lý kiến trúc đô thị
- Thông tư số 973/2001/TT-TCĐC ngày 20/06/2001 của Tổng Cục Địa Chính
về việc hướng dẫn áp dụng hệ qui chiếu và hệ toạ độ Quốc gia VN2000
- Thông tư 08/2007/TT-BTNMT ngày 01 tháng 11 của Bộ Tài Nguyên và Môi trường về việc hướng dẫn thực hiện thống kê, kiểm kê đất đai và xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất
- Quyết định số 83/QĐ-TTg ngày 12/07/2000 của Thủ Tướng Chính Phủ về sử dụng hệ qui chiếu và hệ toạ độ Quốc gia VN2000
- Quyết định 06/2007/QĐ-BTNMT ngày 27/02/2007 về việc ban hành qui định
áp dụng chuẩn thông tin địa lý quốc gia
- Quyết định 08/2007/QĐ-BTNMT ngày 14/05/2007 đính chính quy định áp dụng chuẩn thông tin địa lý cơ sở quốc gia
- Quyết định 22/2007/QĐ-BTNMT ngày 17/12/2007 ban hành quy định về thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất
- Quyết định 23/2007/QĐ-BTNMT ngày 17/12/2007 ban hành kí hiệu bản đồ hiện trạng sử dụng đất và bản đồ quy hoạch sử dụng đất
2 5 Cơ sở thực tiễn
- Dựa trên kết quả các báo cáo thống kê, kiểm kê đất đai
- Dựa trên kết quả báo cáo thống kê về tình hình biến động đất đai
- Dựa trên Bản đồ hiện trạng sử dụng đất
- Các văn bản pháp luật về đất đai, quy hoạch sử dụng đất trong thời kỳ nghiên cứu
2.6 Các phương pháp sử dụng ảnh vệ tinh đánh giá biến động đất đai
Có nhiều phương pháp để nghiên cứu biến động sử dụng đất như :
- Nghiên cứu biến động sử dụng đất bằng phương pháp so sánh sau phân loại
- Nghiên cứu biến động sử dụng đất bằng phương pháp phân loại trực tiếp ảnh
đa thời gian
Trang 9Môn viễn thám HV: Nguyễn Thị Ánh Tuyết
- Nghiên cứu biến động sử dụng đất bằng phương pháp phân tích vector thay đổi phổ
- Nghiên cứu biến động sử dụng đất bằng phương pháp số học
- Nghiên cứu biến động sử dụng đất bằng phương pháp sử dụng mạng nhị phân
- Nghiên cứu biến động sử dụng đất bằng phương pháp cộng màu trên một kênh ảnh
Dựa vào các thông số trên ảnh như loại ảnh, độ phân giải của ảnh chúng ta có thể lựa chọn các phương pháp để nghiên cứu biến động sử dụng đất phù hợp
Tuy nhiên, phương pháp được sử dụng phổ biến là sử dụng ảnh SPOT4 độ phân giải 10m và SPOT5 độ phân giải 2.5 m Với tư liệu ảnh thu nhận được, ta sử dụng phương pháp so sánh sau khi phân loại Bản chất của phương pháp này là từ kết quả phân loại ảnh ở hai thời điểm khác nhau ta thành lập được bản đồ hiện trạng
sử dụng đất tại hai thời điểm đó Sau đó, chồng ghép hai bản đồ hiện trạng để xây dựng bản đồ biến động sử dụng đất Các bản đồ hiện trạng có thể được thể hiện dưới dạng bản đồ raster
Phương pháp này được sử dụng rộng rãi nhất Sau khi ảnh vệ tinh được nắn chỉnh hình học sẽ tiến hành phân loại độc lập để tạo thành hai bản đồ Hai bản đồ này được so sánh bằng cách so sánh pixel tạo thành ma trận biến động (hay ma trận chuyển đổi)
Ưu điểm của phương pháp này là cho ta biết được sự thay đổi từ loại đất gì sang loại đất gì, chúng ta có thể sử dụng bản đồ có sẵn
Nhược điểm của phương pháp này là phải phân loại một cách độc lập hai ảnh viễn thám nên độ chính xác phụ thuộc vào phép phân loại (nếu sử dụng phương pháp phân loại ảnh số thì độ chính xác của bản đồ)
2.7 Quy trình ứng dụng viễn thám để đánh giá biến động đất đai
- Thu thập, đánh giá các tài liệu liên quan
Việc thu thập các tài liệu liên quan là một bước rất quan trọng trong quá trình đánh giá biến động đất đai Nó nhằm bổ sung vào lượng thông tin về các loại hình
sử dụng đất chưa khai thác hết được trên ảnh Đồng thời, sẽ thu thập được những nguồn thông tin quý báu từ cán bộ địa chính của địa bàn nghiên cứu Nó quyết định
Trang 10chất lượng và tiến độ thực hiện và cho phép giảm khối lượng công tác điều tra khoanh vạch các loại đất tại thực địa
- Xử lý ảnh
Xử lý ảnh nhằm mục đích tạo ra nền ảnh để điều vẽ hiện trạng các loại đất Nền ảnh tốt nhất để điều vẽ là bình đồ ảnh hoặc trực ảnh Bình đồ ảnh vệ tinh là nền ảnh đã được nắn chuyển về hệ toạ độ, lưới chiếu bản đồ và theo hệ phân loại của bản đồ địa hình ở tỷ lệ cần thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất, đồng thời đã loại trừ các sai số hình học do ảnh hưởng của địa hình gây ra Quá trình xử lý ảnh đòi hỏi các chuyên gia kỹ thuật được đào tạo chuyên sâu thực hiện Xử lý ảnh được chia thành 2 quá trình: xử lý phổ và xử lý hình học
- Chuẩn bị ảnh và bản đồ nền
Giai đoạn chuẩn bị cần thực hiện những công việc sau:
Vẽ trên ảnh một số đối tượng nền và ghi chú một số địa danh để cho việc định
hướng được dễ dàng
Vẽ lên ảnh một số đối tượng như đường sá, cầu cống, sông suối nhỏ, điểm dân cư có tác dụng cho việc định hướng điểm đứng được nhanh chóng và chính xác khi điều tra ngoài thực địa Để vẽ những đối tượng này thường dựa theo hình ảnh trên ảnh và đối chiếu với bản đồ địa hình hiện có
- Điều vẽ thử
Điều vẽ thử ở giai đoạn chuẩn bị có mục đích để người thực hiện làm quen với hình ảnh của các loại đất và các dấu hiệu dùng để điều vẽ Điều vẽ thử tiến hành theo 2 bước:
+ Đối sánh ảnh với bản đồ địa hình và bản đồ hiện trạng sử dụng đất Mục đích của việc đối sánh này là để cho người thực hiện có ý niệm về hình ảnh các loại đất Lúc này cần chọn những loại đất không có biến động trên bản đồ và trên ảnh
+ Đối sánh ảnh với thực địa để bước đầu hình thành những ý niệm về hình ảnh của các loại đất Đồng thời làm quen với việc định hướng, xác định vị trí đứng trên ảnh vệ tinh
- Điều vẽ nội nghiệp
+ Phân tích, suy giải ảnh bằng mắt
Trang 11Môn viễn thám HV: Nguyễn Thị Ánh Tuyết
Giải đoán ảnh bằng mắt: là quá trình phát hiện, nhận dạng và định loại các đối tượng cần xác định dựa theo hình ảnh của chúng nhờ các dấu hiệu trực tiếp (dấu hiệu ảnh) và dấu hiệu gián tiếp (dấu hiệu phi ảnh và các chỉ thị) Các dấu hiệu trực tiếp có ý nghĩa quan trọng để điều vẽ các loại đất trên ảnh vệ tinh là: Màu sắc, kich thước, hình dáng, diện mạo, cấu trúc hình ảnh, bóng
+ Điều vẽ nội nghiệp
Bước đầu tiên phải tiến hành sau khi phân tích suy giải ảnh là điều vẽ nội
nghiệp sơ bộ Điều vẽ nội nghiệp sơ bộ có mục đích khoanh vạch các loại đất có thể được xác định chắc chắn trên ảnh, nhằm giảm khối lượng công tác điều tra khảo sát thực địa, đồng thời thiết kế tuyến khảo sát ngoại nghiệp
Đối sánh ảnh với bản đồ tài liệu và khoanh vách sơ bộ các loại đất
Vạch tuyến khảo sát thực địa
- Điều vẽ ảnh ngoại nghiệp
Điều vẽ ngoại nghiệp nhằm vạch ra trên ảnh các loại đất bằng cách đối sánh ảnh với thực địa Đây là công đoạn chính trong việc thành lập bản đồ HTSDĐ từ ảnh vệ tinh Công việc được tiến hành qua các bước:
+ Xác định vị trí điểm đứng (điểm quan sát)
+ Xác định các loại đất và vạch khoanh vi trên ảnh, vẽ những biến đổi lên ảnh
Quá trình điều vẽ ngoại nghiệp phải được tiến hành song song với việc tham khảo ý kiến của những người am hiểu về địa phương, cán bộ địa chính để nâng cao
độ chính xác của kết quả điều vẽ
- Đánh giá kết quả phân loại
Đối soát với số liệu thống kê các năm của địa phương từ đó nhận dạng những thay đổi
2.8 Kết quả ứng dụng viễn thám đánh giá biến động đất đai
Đặc điểm của ảnh vệ tinh là bao phủ một diện tích lớn lại được ghi nhận thông tin bề mặt trong cùng một thời điểm sẽ là một yếu tố hết sức quan trọng đối với nội dung của bản đồ hiện trạng, bởi lẽ bản đồ này phải đảm bảo tính hiện thời của các đối tượng trong cùng một thời gian Ở khu vực con người khó hoặc không đến được (vùng núi cao, hải đảo, vùng bị bồi ), ảnh vệ tinh là tài liệu tốt nhất để thành lập bản đồ HTSDĐ mà không có một tài liệu nào có thể thay thế được Do khả năng ghi nhận ảnh lặp lại theo chu kỳ nên cho phép có thể cập nhật các thông tin về hiện trạng sử dụng đất, đặc biệt là đối với các vùng có biến động lớn như vùng ven đô,