ứng dụng ảnh viễn thám và phần mềm giải đoán ảnh ENVI xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất cho huyện phú vang tỉnh Thừa Thiên Huế

Công nghệ viễn thám là một phần của công nghệ vũ trụ, tuy mới phát triển nhưng đã nhanh chóng được áp dụng trong nhiều lĩnh vực và được phổ biến rộng rãi ở các nước phát triển.

Luận văn Ứng dụng ảnh viễn thám và phần mềm giải đoán ảnh ENVI xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất cho huyện Phú

Vang tỉnh Thừa Thiên Huế

PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề

Công nghệ viễn thám là một phần của công nghệ vũ trụ, tuy mới phát triểnnhưng đã nhanh chóng được áp dụng trong nhiều lĩnh vực và được phổ biến rộngrãi ở các nước phát triển Công nghệ viễn thám đã trở thành phương tiện chủ đạocho công tác giám sát tài nguyên thiên nhiên và môi trường ở cấp độ từng nước,từng khu vực và trong phạm vi toàn cầu Khả năng ứng dụng công nghệ viễnthám ngày càng được nâng cao, đây là lý do dẫn đến tính phổ cập của công nghệnày Viễn thám là khoa học thu nhận, xử lý và suy giải các hình ảnh thu nhận từtrên không của Trái Đất để nhận biết được các thông tin về đối tượng trên bề mặtTrái Đất mà không cần tiếp xúc nó Như vậy, viễn thám là phương pháp thu nhậnthông tin khách quan về bề mặt Trái Đất và các hiện tượng trong khí quyển nhờcác máy thu được đặt trên các thiết bị bay chụp như máy bay, vệ tinh nhân tạo,tàu vũ trụ hoặc đặt trên các trạm qũy đạo.[1]

Công nghệ viễn thám, một trong những thành tựu khoa học vũ trụ đã đạtđến trình độ cao và đã trở thành kỹ thuật phổ biến được ứng dụng rộng rãi trongnhiều lĩnh vực kinh tế xã hội ở nhiều nước trên thế giới Nhu cầu ứng dụng côngnghệ viễn thám trong lĩnh vực điều tra nghiên cứu, khai thác, sử dụng, quản lý tàinguyên thiên nhiên và môi trường ngày càng gia tăng nhanh chóng không nhữngtrong phạm vi Quốc gia, mà cả phạm vi Quốc tế Những kết quả thu được từ côngnghệ viễn thám giúp các nhà khoa học và các nhà hoạch định chính sách đưa racác phương án lựa chọn có tính chiến lược về quản lý sử dụng tài nguyên thiênnhiên và môi trường Vì vậy viễn thám được sử dụng như là một công nghệ đi đầurất có ưu thế hiện nay Phát triển khoa học công nghệ nói chung và khoa học côngnghệ viễn thám nói riêng phục vụ quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trườngđóng vai trò quan trọng cho sự nghiệp phát triển đất nước ta hiện nay.[1]

Nhận thấy tầm quan trọng của công nghệ viễn thám cũng như tiềm năng

được sự cho phép của Ban lãnh đạo Khoa TNĐ&MTNN với sự ủng hộ hướng dẫnnhiệt tình của Thầy giáo TS Lê Thanh Bồn, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài:

‘‘Ứng dụng ảnh viễn thám và phần mềm giải đoán ảnh ENVI xây dựng bản

đồ hiện trạng sử dụng đất cho huyện Phú Vang tỉnh Thừa Thiên Huế ” 1.2 Mục đích nghiên cứu của đề tài

Cũng cố, nâng cao và mở rộng kiến thức chuyên môn Bước đầu hìnhthành những kỹ năng ứng dụng ảnh viễn thám trong xây dựng bản đồ

Tìm hiểu, so sánh những thuận lợi cũng như những khó khăn giữa xây dựngbản 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 huyện Phú Vang tỉnhThừa Thiên Huế phục vụ công tác quản lý đất đai

1.3 Yêu cầu của đề tài

Phải có ảnh viễn thám chụp khu vực hành chính huyện Phú Vang với độphân giải thích hợp cho công tác xử lý đoán đọc Thời điểm ảnh được chụpkhông quá 1 năm so với thời điểm thành lập bản đồ

Biết sử dụng thành thạo phần mềm xử lý và giải đoán ảnh viễn thám ENVINắm vững kiến thức chuyên môn ở các môn học như Trắc địa ảnh viễnthám, trắc địa đại cương, bản đồ học, các phần mềm tin học chuyên ngành…đồng thời tìm hiểu kỹ các quy trình quy phạm thành lập bản đồ nói chung bản đồhiện trạng nói riêng

PHẦN 2 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

2.1 Bản đồ hiện trạng sử dụng đất

2.1.1 Khái niệm bản đồ hiện trạng sử dụng đất

Bản đồ hiện trạng sử dụng đất là bản đồ chuyên đề được thành lập theo đơn

vị hành chính các cấp, thể hiện hiện trạng sử dụng các loại đất trong thực tế vớiđầy đủ các thông tin về hiện trạng như ranh giới, vị trí, số lượng, các loại đất…trong phạm vi một đơn vị hành chính ở một thời điểm nhất định.[5]

Bản đồ hiện trạng sử dụng đất là tài liệu rất quan trọng và cần thiết cho côngtác quản lý đất đai và cho các ngành khác Bản đồ hiện trạng sử dụng đất thểhiện toàn bộ quỹ đất đang được sử dụng trong địa giới hành chính tương đươngvới từng cấp quản lý, cùng với thời điểm xây dựng Đó là những số liệu, tài liệurất cơ bản trong mỗi đơn vị hành chính cũng như phạm vi cả nước không nhữnggiúp chúng ta đánh giá đúng đắn về hiện trạng sử dụng đất, vốn tài nguyên đất

mà còn làm cơ sở cho việc nghiên cứu định hướng chiến lược phát triển kinh tế

xã hội nói chung và quản lý sử dụng có hiệu quả vốn tài nguyên đất nói riêng

2.1.2 Nội dung bản đồ hiện trạng sử dụng đất [5]

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 đótrong đường địa giới hành chính và theo các quyết định điều chỉnh địa giới hànhchính 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 lâmtrường, ranh giới các đơn vị quốc phòng, an ninh, ranh giới các khu vực đã quyhoạch được cấp có thẩm quyền phê duyệt và đã triển khai cắm mốc trên thực địa

Đối với khu vực đang có tranh chấp về địa giới hành chính thì phải thể

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 hiệnhành tại thời điểm thành lập bản đồ

Mạng lưới giao thông như đường sắt, đường bộ, các công trình giao thông.Giáng đất: Được biểu thị bằng đường bình độ và điểm ghi chú độ cao, khuvực miền núi có độ dốc lớn chỉ biểu thị đường bình độ cái của bản đồ địa hìnhcùng tỷ lệ và điểm độ cao đặc trưng, thường thì điểm độ cao đối với vùng đồngbằng 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 trênbản 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 bềmặt, ngoài ra còn có biểu cơ cấu diện tích các loại đất, bảng chú dẫn, ghi chú địadanh, tên các đơn vị hành chính giáp ranh, điểm địa vật định hướng và các ghichú cần thiết khác…

22/2007/QĐ-Tỷ lệ bản đồ nền được lựa chọn dựa vào: kích thước, diện tích, hình dạngcủa đơn vị hành chính, đặc điểm, kích thước của các yếu tố nội dung hiện trạng

sử dụng đất

Tỷ lệ bản đồ nền cũng là tỷ lệ của bản bản đồ hiện trạng sử dụng đất quy

< 150

150 – 300

300 – 2000

> 2000Cấp huyện

1: 50001: 10.0001: 25.000

< 2000

2000 – 10.000

> 25.000Cấp tỉnh

1: 25.0001: 50.0001: 100.000

< 130.000130.000 – 500.000

> 500.000Vùng lãnh thổ 1: 250.000

Nguồn: Quy định thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất số 22/2007/QĐ-BTNMT

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

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

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

nhiên mất rất nhiều công sức, tiền của, thời gian và phụ thuộc nhiều vào điềukiện thời tiết.

2.1.4.2 Phương pháp đo vẽ chỉnh lý từ các loại bản đồ đã có

Đây là phương pháp cho kết quả nhanh với thời gian ngắn từ đó giúp tiếtkiệm được chi phí, thời gian, nhân lực Thường thì người ta dùng bản đồ địachính để biên tập thành bản đồ hiện trạng vì bản đồ địa chính được đo vẽ có độchính xác cao đến từng thửa đất, với cách này người ta chỉ cần khoanh vùng cácloại đất giống nhau rồi đổ màu theo quy định là được

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 đượcquan tâm nghiên cứu ứng dụng bởi tính ưu việt của phương pháp này Thực chấtcủa phương pháp này là từ một nguồn ảnh chụp hiện có (ảnh viễn thám) thôngqua các phần mềm xử lý phân tích dữ liệu ảnh sẽ cho ra một bản đồ Đặc trưngcủa phương pháp này là ứng dụng công nghệ cao (công nghệ vũ trụ)

2.2 Hệ thống viễn thám và ảnh viễn thám

2.2.1 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

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 đểthu phát các ảnh viễn thám

Nhu cầu ứng dụng công nghệ viễn thám trong lĩnh vực điều tra nghiêncứu, khai thác, sử dụng, quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường ngày cànggia tăng nhanh chóng không những trong phạm vi Quốc gia, mà cả phạm viQuốc 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 cácthiết bị bay chụp ảnh

2.2.2 Hệ thống viễn thám

Hệ thống viễn thám thường bao gồm 7 phần tử có quan hệ chặt chẽ vớinhau 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 tượngquan tâm Có loại viễn thám sử dụng năng lượng mặt trời, có loại tự cung cấpnăng 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 cònphải 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

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 hìnhảnh trên ảnh tương ứng với đối tượng nào Công đoạn để có thể “nhận biết” nàygọi 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 vềđối tượng mà chúng ta quan tâm, để khám phá những thông tin mới, kiểmnghiệm những thông tin đã có nhằm giải quyết những vấn đề cụ thể

2.2.3 Đặc điểm của ảnh viễn thám

Ảnh viễn thám đặc trưng bởi dữ liệu không gian với hai dạng cấu trúc làdạng 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 pixelhay cell

Giá trị của pixel chính là thuộc tính của đối tượng, nghĩa là trên cùng mộtđơn vị diện tích mà số ô pixel càng nhiều thì đối tượng nhìn càng rõ càng chínhxác và ngược lại Một mặt phẳng chứa đầy các pixel thì tạo thành một raster Cấutrúc dạng này thường được dùng để mô tả các đối tượng hiện tượng phân bố liêntục 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

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 giữachúng Về mặt hình học thì được chia làm 3 dạng là đối tượng dạng vùng, dạngđiểm và dạng đường trong đó: vùng là khoảng không gian được giới hạn bởi mộttập hợp các cặp tọa độ X,Y mà điểm đầu và cuối trùng nhau tạo nên một đườngbao Điểm được xác định bằng một cặp toạ độ X,Y Đường là tập hợp liên tụccác cặp toạ độ

Ưu điểm của cấu trúc dạng vector là vị trí của đối tượng được định vịchính xác, giúp cho người sử dụng dễ dàng biên tập bản đồ, chỉnh sửa, in ấn, tuynhiên 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 cácyếu tố như: Độ dài tiêu cự hiệu dụng của thiết bị viễn thám; độ cao mà từ đóhình 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 hìnhảnh 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 thểxác 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 ánhmặt trời chiếu xuống

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

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

B min là độ sáng cực tiểu của một ảnhNếu 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, nóichính 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 làhai khái niệm có sự liên hệ rất chặt chẽ Khái niệm phân giải được áp dụng chomột hệ thống tạo ảnh hay một thành phần của hệ thống, trong khi đó độ phângiải không gian được áp dụng cho một ảnh được tạo ra bởi hệ thống đó Độphân 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 baychụp, hệ thống chụp ảnh, độ cao bay chụp, tốc độ bay chụp, điều kiện khíquyển tại thời điểm chụp

2.2.4 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 ragiấy, 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 làcác ảnh có độ phân giải trung bình và thấp

Bảng 2: So sánh ảnh có độ phân giải cao và ảnh có độ phân giải thấp

Ảnh có độ phân giải cao Ảnh có độ phân giải thấp

Ưu điểm

Độ phân giải cao dễ đọc và truyxuất thông tin

Ảnh có độ chính xác lớn nênsản phẩm có chất lượng cao

Dễ mua vì được phân phối bởicác công ty thương mại

Dễ sử dụng: định dạng file rấtquen thuộc nên hầu như phầnmềm nào cũng mở được, dễdàng kết hợp với các bản đồ số

có tỷ lệ lớnĐều là ảnh đa phổ

Ảnh chụp có độ phân giải vềthời gian cao

Ảnh chụp được khu vực lớnLớp mây che phủ trên ảnh cóthể khử được

Dữ liệu ảnh rẻ tiền hoặc có thểlấy miễn phí

Có thể mua các thiết bị phầncứng để thu ảnh

Ảnh được chụp ở rất nhiều băng

từ khác nhauẢnh đươc chụp gần như liên tục

Nhược

điểm

Thời gian chụp ảnh từ 2 - 18ngày nên không thông báochính xác thời gian chụp ảnhNếu khu vực chụp bị mây dàyche phủ có thể không dùng đượcChỉ có thể chụp ảnh ở một vàiband

Chỉ chụp được khu vực nhỏ

Độ phân giải thấp do đó không

sử dụng được cho các mục đíchđòi hỏi độ phân giải cao

Thông thường ảnh chưa đượcnắn chỉnh

Dữ liệu chỉ một số phần mềmchuyên dụng mở được

2.2.5 Lịch sử phát triển của khoa học viễn thám

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 đạcnhững biến đổi mà đối tượng tác động đến môi trường xung quanh như trườngđiện từ, trường âm thanh hoặc trường hấp dẫn Tuy nhiên đứng ở góc độ kỹ thuậtđiện từ nhìn nhận thì nó bao gồm mọi dải phổ của sóng điện từ từ sóng có tần sốthấp 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 triểncủa 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 độcao 80 m để chụp ảnh từ trên không, từ sự việc này mà năm 1858 được coi lànăm khai sinh của ngành khoa học viễn thám

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

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

Năm 1929 ở Liên Xô cũ đã thành lập viện nghiên cứu ảnh hàng khôngLeningrad, 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 cáctính chất phản xạ phổ của bề mặt địa hình và chế thử các lớp cản quang cho chụpảnh màu hồng ngoại đã được tiến hành, dựa trên kỹ thuật này một số kỹ thuật dothám 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

tầng ion Trong chiến tranh thế giới thứ hai kỹ thuật Radar phát triển mạnh mẽphục vụ mục đích quân sự.

Những năm 50 của thế kỷ XX người ta tập trung nghiên cứu nhiều vàoviệc 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 ảnhmáy bay trong việc phân loại, phát triển của thực vật Vào năm 1960 nhiều cuộcthử nghiệm về ứng dụng ảnh hồng ngoại màu và ảnh đa phổ đã được tiến hànhdưới 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 đãphóng thành công vệ tinh nhân tạo Landsat đầu tiên mang đến khả năng thu nhậnthông tin có tính toàn cầu về các hành tinh trong đó có Trái Đất và môi trườngxung quanh Những máy chụp ảnh được đặt trên vệ tinh cung cấp thông tin toàncục 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 phủkhông gian của vệ tinh rộng lớn nên việc theo dõi động thái của nhiều hiện tượngđặc biệt là các hiện tượng xảy ra trong khí quyển được thực hiện vô cùng thuậnlợi Sự tồn tại tương đối lâu dài của các vệ tinh trên quỹ đạo cũng như khả nănglặp 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 vùngcực, 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 đượchoàn 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

Hiện nay tư liệu viễn thám vệ tinh được sử dụng nhiều nhất là của các vệtinh khí tượng và vệ tinh tài nguyên Vệ tinh NOAA được phóng lần đầu tiên lênquỹ đạo năm 1978 và đã cung cấp ảnh theo chế độ cập nhật với độ phân giảikhông 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 4kênh MSS với độ phân giải 80m, một kênh hồng ngoại với độ phân giải 240m đãđược 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 kênhphổ và độ phân giải không gian 30 m đối với dải sóng nhìn thấy được là 120mcho giải sóng hồng ngoại nhiệt Năm 1985 Pháp cũng đã phóng vệ tinh SPOTvới 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 biểnMOS-1 với trang bị bộ cảm MESSR có thông số kỹ thuật tương đương MSS, độphân giải được nâng lên 50m Ấn Độ cũng phóng thành công vệ tinh tài nguyêncủa mình với một bộ cảm có các tính năng kỹ thuật tương đương với MSS Sựứng dụng vệ tinh nhân tạo đã mang đến khả năng thu nhận thông tin có tình toàncầu về các hành tinh

Riêng ở Việt Nam kỹ thuật viễn thám đã được đưa vào sử dụng từ nhữngnăm 1976 tại Viện Quy hoạch rừng, mốc quan trọng để đánh dấu sự phát triểncủa 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 trìnhbày trong hội nghị khoa học về kỹ thuật vũ trụ năm 1982 nhân tổng kết các thànhtựu khoa học của chuyến bay vũ trụ Xô - Việt 1980 trong đó một phần quantrọng là kết quả sử dụng ảnh đa phổ MKF-6 vào mục đích thành lập một loạt cácbản 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 họctrọng điểm “Sử dụng các thành tựu Vũ trụ ở Việt Nam” mang mã số 48 - 07trong đó có kỹ thuật viễn thám, chương trình này tập trung vào các vấn đề:

đất rừng, biến động tài nguyên rừng, địa hình, biến động của một số vùng cửasông Từ những năm 1990 nhiều ngành đã đưa công viễn thám vào ứng dụngtrong thực tiễn như khí tượng, đo đạc bản đồ, địa chất khoáng sản, quản lý tàinguyên rừng và đã thu được những kết quả rõ rệt Việt Nam đã có một trung tâmviễn thám Quốc gia được thành lập trực thuộc Bộ Tài nguyên và môi trường, tiềnthân của trung tâm này là Phòng viễn thám trực thuộc Cục đo đạc và bản đồ Nhànước từ năm 1980 cho đến cuối năm 2002 mới đổi tên thành Trung tâm viễnthám Quốc gia Vào ngày 9/7/2009 Bộ TN&MT đã khánh thành trạm thu nhậnảnh 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 tinhVINASAT-1 (mua của Mỹ) lên quỹ đạo địa tĩnh, với việc phóng được vệ tinhnhân tạo Việt Nam đã tiết kiệm 10 triệu USD mỗi năm Việt Nam là nước thứ 93phóng vệ tinh nhân tạo và là nước thứ sáu tại Đông Nam Á Theo các nguồnthông 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 20công 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 nghệviễn thám, gồm trạm thu và trung tâm xử lý ảnh vệ tinh, hệ thống trạm định vị vệtinh, đã phóng và đưa vào hoạt động, khai thác vệ tinh viễn thông địa tĩnhVINASAT, 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 đưavào 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

nghệ vũ trụ phát triển để có được một số chuyên gia trình độ cao, tự chế tạo đượcmột số sản phẩm phần cứng và các phần mềm xử lý ảnh, phần mềm mã hóa, bảomật thông tin

Tới năm 2020, Việt Nam sẽ làm chủ công nghệ viễn thám chế tạo các trạmmặt đất, làm chủ công nghệ vệ tinh nhỏ, đào tạo đội ngũ cán bộ trình độ cao, đápứng nhu cầu ứng dụng và phát triển công nghệ vũ trụ ở Việt Nam, nâng cấp pháthuy 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 chóngkhẳng định được ưu thế vượt trội của nó, đây là công nghệ mới ngày càng đượcchú ý khai thác nghiên cứu, ứng dụng cho nhiều mục đích khác nhau trong đó cóthành lập các loại bản đồ Việt Nam cũng đang đẩy mạnh khai thác ứng dụngcông nghệ viễn thám một cách triệt để

2.2.6 Cơ sở thu nhận ảnh viễn thám

Hình 1 Cơ sở thu nhận ảnh viễn thám

Cơ sở tư liệu của viễn thám là sóng điện từ được phát xạ hoặc bức xạ từcác vật thể, các đối tượng trên bề mặt Trái Đất Sóng điện từ có 4 tính chất cơbản: bước sóng, hướng lan truyền, biên độ và mặt phân cực Mỗi một thuộc tính

cơ bản này sẽ phản ánh nội dung thông tin khác nhau của vật thể, phụ thuộc vàothành phần vật chất và cấu trúc của chúng, làm cho mỗi đối tượng được xác định

bề mặt Trái Đất sẽ được thu nhận bằng các hệ thống thu ảnh gọi là bộ cảm

(sensor) Các bộ cảm được lắp đặt trên các phương tiện (platform) kinh khí cầu,

máy bay hoặc vệ tinh Xử lý, phân tích, giải đoán các tấm ảnh viễn thám sẽ cho

ra các thông tin về đối tượng cần nghiên cứu

2.2.7 Mục đích, phương pháp và trình tự chung trong xử lý ảnh viễn thám

2.2.7.1 Mục đích xử lý ảnh viễn thám

Quá trình bay chụp của vệ tinh hoặc máy bay luôn tạo ra các biến dạng vềhình học ảnh do các vật bay chụp này thường không thể nào tạo ra được điềukiện lý tưởng là song song, trực giao với mặt đất Bên cạnh đó, việc thu nhậnhình ảnh từ ống kính máy chụp theo phép chiếu phối cảnh cũng tạo ra sai số biếndạng hình học của các đối tượng trên ảnh Có hai hiện tượng biến dạng chính:biến dạng hệ thống và biến dạng không hệ thống

Biến dạng không hệ thống: Là sự biến dạng không ổn định về mặt hình

học, nguyên nhân là do tốc độ bay của máy bay hoặc vệ tinh, độ cao, góc nhìncủa thiết bị, dải quét Để nắn chỉnh biến dạng không hệ thống, cần có hệ thốngđiểm kiểm tra dưới mặt đất đối chiếu để xác định chính xác được toạ độ cácđiểm trên ảnh, đối chiếu với bản đồ và sử dụng các phép nắn chỉnh Kết quả nắnchỉnh sẽ đưa ảnh về đúng kích thước và vị trí địa lý

Biến dạng có hệ thống: Nguyên nhân chính là do ảnh hưởng của thiết bị,

quá trình quét và tốc độ gương thay đổi Như vậy, theo một quy luật đều, cácđường quét đều bị biến dạng giống nhau khi so sánh giữa phần trọng tâm vàphần hai cánh của ảnh Một hiện tượng khác là đường quét bị kéo lệch sang mộtphía Sự lệch hệ thống đó được gọi là lệch toàn cảnh

Khắc phục các hiện tượng lệch hệ thống tương đối đơn giản bằng cách nắn

hệ thống theo chương trình phầm mềm trong máy tính Phim ảnh sẽ được in rasau khi xử lý nắn hệ thống Ngoài ra để khắc phục hiện tượng biến dạng này, mà

quá trình nắn ảnh, ảnh kết quả đạt độ chính xác khá cao Các đối tượng trên ảnh

và bản đồ địa hình sẽ trùng khít với nhau

Trong nhiều trường hợp, ảnh gốc có độ tương phản thấp nên khi hiển thịtrên màn hình, có nhiều chi tiết không rõ ràng Tăng cường độ tương phản choảnh sẽ giúp ảnh được hiển thị rõ hơn Việc này không làm tăng chất lượng củacác phép phân loại tự động trong xử lý ảnh số bởi đây là phép biến đổi mang tínhchất tuyến tính mà nó cho phép hiển thị rõ hơn thông tin, đặc biệt ở những vùng

có độ sáng quá thấp hoặc quá cao Tăng cường chất lượng ảnh gồm những kỹthuật xử lý khác nhau nhằm thay đổi các giá trị độ xám của ảnh ban đầu, tạo raảnh mới với chất lượng hình ảnh tốt hơn và có thể được tiến hành với từng kênhảnh riêng biệt

Đây là kỹ thuật rất phổ biến trong xử lý ảnh số, nhằm làm thay đổi sựtương phản trong toàn cảnh hoặc trong từng phần của ảnh Quá trình giải đoán,

xử lý ảnh nhằm khắc phục những biến dạng nêu trên và cuối cùng là để đạt đượccác tiêu chuẩn về kích thước, hình dạng, bóng, độ xám, màu sắc, cấu trúc, phân

bố và các mối quan hệ tương hỗ

2.2.7.2 Phương pháp xử lý ảnh viễn thám

Để xử lý ảnh viễn thám người ta có thể sử dụng hai phương pháp là xử lýảnh bằng mắt hay còn gọi là đoán đọc điều vẽ ảnh bằng mắt và phương pháp xử

lý số trên máy tính

Phương pháp đoán đọc điều vẽ ảnh bằng mắt: Có thể áp dụng với mọi

điều kiện trang thiết bị, đây là phương pháp sử dụng mắt người cùng với cácdụng cụ quang học như kính lúp, kính lập thể, máy tổng hợp màu để xác địnhcác đối tượng Cơ sở để đoán đọc điều vẽ bằng mắt là các chuẩn đoán đọc điều

vẽ và mẫu đoán đọc điều vẽ Các chuẩn đó có thể là chuẩn kích thước, hìnhdạng, bóng, độ xám, màu sắc, cấu trúc, phân bố

Tư liệu ảnh viễn thám dùng để đoán đọc điều vẽ ảnh bằng mắt tốt nhất làảnh tổ hợp màu, vì màu sắc là một chuẩn tương đối ổn định, hơn nữa nó có tínhtrực quan sinh động hơn ảnh đen trắng

Kết quả đoán đọc điều vẽ ảnh sẽ được chuyển lên bản đồ nền, có 4 phươngpháp để chuyển kết quả này đó là: Can vẽ; chiếu quang học; sử dụng lưới ôvuông; sử dụng các thiết bị đo ảnh.

Phương pháp đoán đọc điều vẽ ảnh bằng xử lý số: Các tư liệu thu được

trong viễn thám phần lớn là ở dạng số cho nên vấn đề đoán đọc điều vẽ ảnh bằng

xử lý số trong viễn thám giữ một vai trò quan trọng và có lẽ cũng là phươngpháp cơ bản trong viễn thám hiện đại Đây là phương pháp sử dụng các phầnmềm, kết quả xử lý có chất lượng cao

2.2.7.3 Trình tự chung trong xử lý ảnh viễn thám

Các tư liệu thu được trong viễn thám phần lớn ở dưới dạng số cho nên vấn

đề xử lý số hay còn gọi là giải đoán xử lý ảnh chiếm một vị trí quan trọng và có

lẽ đó cũng là phương pháp cơ bản trong viễn thám hiện đại Những trình tựchung trong xử lý ảnh viễn thám có thể tóm tắt như sau:

Nhập số liệu: Có hai nguồn tư liệu chính đó là ảnh do các máy chụp cung

cấp và ảnh số do các máy quét cung cấp Trong trường hợp ảnh số thì tư liệuđược chuyển từ các băng từ lưu trữ mật độ cao - HDDT vào các băng từ - CCT,

ở dạng này máy tính nào cũng có thể đọc được số liệu Các ảnh tương tự cũngđược chuyển thành dạng số thông qua các máy quét

Khôi phục và hiệu chỉnh ảnh: Đây là giai đoạn mà các tín hiệu số được

hiệu chỉnh hệ thống, bức xạ hoặc hình học nhằm tạo ra một tư liệu ảnh có thể sửdụng được Giai đoạn này thường được thực hiện trên các máy tính lớn tại trungtâm thu số liệu vệ tinh

Biến đổi ảnh: Các quá trình xử lý như tăng cường chất lượng ảnh, biến

đổi tuyến tính là giai đoạn tiếp theo Giai đoạn này có thể thực hiện trên cácmáy tính trong khuôn khổ một phòng thí nghiệm, hay phòng công tác nội nghiệp

Xuất kết quả: Sau khi hoàn tất các khâu xử lý cần phải xuất kết quả Kết

quả có thể dưới dạng phim ảnh, số hay các bản đồ đường nét Trong đó kết quảdạng số ngày càng được khai thác sử dụng nhiều vì nó là đầu vào rất tốt cho mộtcông nghệ mới là GIS - hệ thống thông tin địa lý Trên cơ sở ứng dụng hệ thốngthông tin địa lý nhiều chủng loại thông tin khác nhau cùng được đưa vào xử lýtạo ra một kết quả chính xác và phong phú hơn nhiều so với trường hợp chỉ sữdụng tư liệu viễn thám

2.2.8 Ứng dụng 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 quanđến biến đổi nhiệt độ bề mặt đất, mây

Bản đồ: Là công cụ đắc lực phục vụ cho ngành bản đồ, đo đạc thành lậpcác loại bản đồ địa hình và bản đồ chuyên đề ở nhiều tỉ lệ khác nhau, cập nhậtbản 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 dõimùa màng, độ che phủ rừng toàn quốc

Địa chất: Theo dõi tốc độ sa mạc hoá, tốc độ xâm thực bờ biển, phân tíchnhững 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

Theo tính toán thì nhờ áp dụng công nghệ viễn thám mà lợi ích kinh tếmang lại là 10,06 triệu USD/năm, những lợi ích này hàng năm sẽ tăng thêm5% Cũng nhờ áp dụng công nghệ viễn thám mà đã giảm được 30-70% khốilượng công việc, giảm 10-80% nhân lực, giảm chi phí 10-60% và làm tăng sảnphẩm 40-100%

Ảnh viễn thám được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực với nhiều mức độkhác nhau có thể kể ra đây là: Đo đạc bản đồ và GIS 41%, nông nghiệp và rừng22%, môi trường nguồn nước 12%, quản lý đất 10%, địa chất 8%, ứng dụng

Ở các nước phát triển trên Thế giới thì việc ứng dụng ảnh viễn thám khôngcòn là điều mới lạ, tuy nhiên Việt Nam thì ứng dụng ảnh viễn thám còn rấtkhiêm tốn và chỉ mới dừng lại ở mức độ nghiên cứu học tập mà thôi.

2.3 Phần mềm giải đoán ảnh viễn thám ENVI (ENVIronment for Visualyzing Images)

Hiện nay có nhiều phần mềm phục vụ công tác xử lý giải đoán ảnh viễn thámnhư ENVI, IDRISI, ERDAS, MUTISPECW32… mỗi phần mềm có tính ưu việtkhác nhau Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài tôi xin chọn phần mềm ENVIphiên bản 4.5

2.3.1 Tổng quan về phần mềm ENVI

Phần mềm ENVI là một phần mềm xử lý giải đoán ảnh viễn thám rấtmạnh, với các đặc điểm chính như sau:

- Hiển thị, phân tích ảnh với nhiều kiểu dữ liệu và kích cỡ ảnh khác nhau

- Môi trường giao diện thân thiện

- Cho phép làm việc với từng kênh phổ riêng lẻ hoặc toàn bộ ảnh Khi mộtfile ảnh được mở, mỗi kênh phổ của ảnh đó có thể được thao tác với tất cả cácchức năng hiện có của hệ thống Với nhiều file ảnh được mở, ta có thể dễ dànglựa chọn các kênh từ các file ảnh để xử lý cùng nhau

- ENVI có các công cụ chiết tách phổ, sử dụng thư viện phổ, và các chứcnăng chuyên cho phân tích ảnh phân giải phổ cao

- Phần mềm ENVI được viết trên ngôn ngữ IDL (Interactive Data

Language) Đây là ngôn ngữ lập trình cấu trúc, cung cấp khả năng tích hợp giữa

xử lý ảnh và khả năng hiển thị với giao diện đồ họa dễ sử dụng

ENVI có nhiều phiên bản như 3.2, 3.5, 3.6, 4.0, 4.2, 4.3, 4.5, 4.7 Mỗiphiên bản được cải tiến và nâng cấp cho một hoặc một số modul

Sản phẩm ảnh sau khi xử lý có thể xuất ra nhiều phần mềm biên tập bản

đồ khác nhau như Mapinfo, Autocad, Microstation, Acrview…

2.3.2 Các chức năng cơ bản của phần mềm ENVI

ENVI được phát triển bởi các chuyên gia hàng đầu về hiển thị và xử lý ảnh.Đồng thời, ENVI cũng được xây dựng trên nền tảng mở nên cho phép người dùngtrao đổi dữ liệu với các phần mềm khác

ENVI 4.5 có 12 modul với các chức năng cơ bản của từng modul như sau:

Làm việc với ngôn ngữ IDL

Kiểm tra, xác lập thư mục chứa dữ liệu ENVI

Chọn lựa các thay đổi và thoát khỏi chương trình

2/ Modul Basic tool

3/ Modul Classification

Tạo ảnh phân đoạn từ ảnh phân loại

Làm việc với ngôn ngữ IDL

Thay đổi kích thước pixel Cắt ảnh

Xoay ảnh Chép các kênh ảnh

Chuyển đổi cách lưu trữ.

Nới rộng dữ liệu Xoay ảnh

Các chức năng tự tạo vùng mẫu Khảm

Cắt ảnh theo khu vực nghiên cứu Thông tin ảnh

Phân loại có chọn mẫu Phân loại không chọn mẫu Phân loại theo cây quyết định

Xử lý sau phân loại

Các lựa chọn cho lọc ảnh

6/ Modul Spectral

Thư viện phổ Phổ cho vùng lấy mẫu

Xoay MNF Chỉ số pixel gốc Hiển thị n - chiều Các phương pháp thành lập bản đồ

Phân tích phổ

Tính toán phổ

Tăng độ sắc nét ảnh

7/ Modul Map

8/ Modul Vector

Đăng ký tọa độ ảnh Hiệu chỉnh trực giao Khảm

Hiệu chỉnh trực giao theo hệ tọa độ địa lý

Hiệu chỉnh lưới chiếu Chuyển đổi lưới chiếu Tạo dữ liệu đa kênh từ các kênh ảnh Tính toán phổ

Chuyển đổi hệ tọa độ

Kết nối GPS

Mở file vector Tạo lớp vector mới Tạo lớp biên

Chuyển Raster sang Vector Chuyển kết quả phân loại sangVector Raster hóa dữ liệu điểm

Tạo DEM từ đường đồng mức Chuyển ROI, ANN, EVF sang DXF

Hiển thị 3D

Mở dữ liệu ảnh Radar Xác định khẩu độ

Hiệu chỉnh antena Góc tới

Lọc

Các công cụ xử lý ảnh Radar Ảnh màu tổng hợp

Phần trợ giúp

12/ Modul Window

Tìm kiếm, quản lý các cửa sổ

Tạo cửa sổ mới

Mở cửa sổ danh sách

Các thông tin bổ trợ

Mở lớn cửa sổ hiển thị ảnh Liên kết các cửa sổ

Đóng các cửa sổ

PHẦN 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU 3.1 Đối tượng nghiên cứu

Ảnh viễn thám Landsat TM có độ phân giải 30m x 30m chụp khu vựchuyện Phú Vang - Thừa Thiên Huế vào ngày 9/4/2010

Phần mềm xử lý và giải đoán ảnh ENVI phiên bản 4.5 cùng với sự hỗ trợcủa các phần mềm chuyên ngành đã học như Microstation, Mapinfo, ArcView,ArcGIS

Bản đồ hiện trạng sử dụng đất, các loại đất chính, bảng biểu và các tài liệuliên quan đến huyện Phú Vang

3.2 Nội dung nghiên cứu

- Hiện trạng sử dụng các loại đất chính của huyện Phú Vang trong năm 2010

- Sử dụng ảnh viễn thám và phần mềm xử lý giải đoán ảnh ENVI xâydựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất cho huyện Phú Vang

3.4 Phương pháp nghiên cứu

3.4.1 Phương pháp ngoại nghiệp

Quá trình xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất đòi hỏi phải có công tác

Điều tra, kiểm tra, đối soát kết quả điều vẽ nội nghiệp các yếu tố nội dunghiện trạng sử dụng đất ở ngoài thực địa và chỉnh lý bổ sung các nội dung còn thiếu

Kiểm tra, tu chỉnh kết quả điều vẽ ngoại nghiệp

Tiến hành lấy mẫu phân loại

3.4.2 Phương pháp nội nghiệp

Phương pháp nội nghiệp được sử dụng ở đây là quá trình điều vẽ, giảiđoán, xử lý ảnh với mục đích công việc là:

Điều vẽ khoanh định các yếu tố nội dung hiện trạng sử dụng đất trên ảnh.Kiểm tra kết quả điều vẽ, khoanh định các yếu tố nội dung hiện trạng sửdụng đất trên ảnh

Kiểm tra đối soát lần cuối để hoàn thiện và in bản đồ

Cả 2 phương pháp ngoại nghiệp và nội nghiệp nên tiến hành song song đểthu được sản phẩm đạt chất lượng cao nhất

PHẦN 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 4.1 Đặc điểm về điều kiện tự nhiên kinh tế xã hội

4.1.1 Đặc điểm về điều kiện tự nhiên

4.1.1.1 Vị trí địa lý

Hình 2 Sơ đồ vị trí địa lý huyện Phú Vang

Phú Vang là huyện đồng bằng ven biển, nằm về phía Đông Bắc của tỉnhThừa Thiên Huế, có tọa độ địa lý là; 1070 34’20’’ đến 1070 50’50’’ độ kinh Đông

và 160 20’13’’ đến 160 34’30’’ độ vĩ Bắc Với ranh giới hành chính được xác

Phía Tây giáp huyện Hương Trà

Phía Nam giáp Thành phố Huế và thị xã Hương Thuỷ

Phía Đông giáp huyện Phú Lộc

Toàn huyện có 19 xã và 1 thị trấn, trong 19 xã thì có tới 13 xã ven biển,đầm phá, còn lại là các xã trọng điểm nông nghiệp Tổng diện tích của toànhuyện là 27.987,03 ha chiếm 5,52% diện tích của tỉnh

Ranh giới của huyện được bao bọc bởi biển Đông, sông Hương, sông Như

Ý, sông Lợi Nông và đầm phá Tam Giang - Cầu Hai Ngoài ra còn nằm trên cáctrục đường giao thông quan trọng của vùng và của tỉnh như: Quốc lộ 49, Quốc lộ49B, Tỉnh lộ 2, 3, 10A, 10B, 10C, 10D và các tuyến trục ngang nối các Tỉnh lộvới Quốc lộ, tạo thành hệ thống giao thông thuỷ, bộ hợp lý nên huyện Phú Vangđược đánh giá là một trong những huyện có vị trí địa lý khá thuận lợi cho việcgiao lưu, trao đổi về kinh tế, văn hóa trong nội bộ huyện với các vùng khác trongtỉnh và các tỉnh bạn

4.1.1.2 Địa hình - địa mạo

Phú Vang thuộc vùng đất trũng, diện tích đầm phá, đất ngập mặn khá lớn,địa hình bị chia cắt bởi hệ thống sông ngòi và các doi cát Với đặc điểm như vậythì huyện Phú Vang có địa hình khá bằng phẳng, độ dốc trung bình dưới 1%, độcao trung bình so với mực nước biển là 1,5m Địa hình thấp dần từ Tây Bắc sangĐông Nam, tuy nhiên sự thay đổi này là rất ít

4.1.1.3 Khí hậu

Phú Vang nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới, mang tính chất chuyển tiếp từ

á xích đới lên nội chí tuyến gió mùa, chịu sự chuyển tiếp giữa khí hậu miền Nam

và miền Bắc

Nhiệt độ cao nhất thường xảy ra vào các tháng 6,7,8 với nhiệt độ trungbình tháng trên 290 C và thấp nhất thường ở tháng 12, tháng 1, tháng 2 năm sau,nhiệt độ cao nhất tuyệt đối là 40,10 C, thấp nhất tuyệt đối là 10,2 0C

Lượng mưa phân bố không đồng đều trong năm, tập trung từ tháng 9 đếntháng 12 hàng năm, vì vậy giai đoạn này huyện thường xảy ra lũ lụt gây khókhăn cho đời sống sản xuất.

4.1.1.4 Thủy văn

Phú Vang có mạng lưới sông ngòi khá dày, trung bình cứ 1 km2 lại có 1

km sông ngòi Chế độ thuỷ văn của huyện chịu ảnh hưởng mạnh của sôngHương, diện tích lưu vực sông Hương trên địa bàn huyện là khoảng 3.000km2

,lưu lượng mùa lũ là 12.000m3/s nhưng mùa khô cạn thì chỉ đạt 1m3/s

Ngoài sông Hương ra thì còn có sông Như Ý, sông này có chiều dài 12km,lưu vực sông này bao gồm các xã Phú Dương, Phú Thanh, Phú Mậu, Phú An,Phú Mỹ, Phú Hồ và thị trấn Thuận An

Đất mặn ven biển: Với diện tích 198,2ha chiếm 0.7% diện tích tự nhiên,loại đất này được hình thành do chịu tác động trực tiếp của nguồn nước mặn,phân bố chủ yếu ở xã Vinh Hà Đất mặn ở đây thường có màu tím hoặc hơi xám,đất chua tỷ lệ đạm và mùn từ trung bình đến khá, thành phần cơ giới thịt nhẹ đếntrung bình, phân bố khá tập trung ở những nơi có địa hình bằng phẳng thích hợpcho nuôi trồng thuỷ sản

xuất nông nghiệp của huyện vì vậy được khai thác triệt để vào sản xuất hoa màu,lương thực cũng như cây công nghiệp ngắn ngày Đất phù sa ở đây rất tốt dođược cung cấp thêm một khối lượng phù sa từ các đợt lũ lụt trong năm.

Đất biến đổi do trồng lúa: Diện tích 7655,8ha chiếm 27,3% diện tích tựnhiên, là loại đất được hình thành do sản phẩm phong hoá đá mẹ khác nhau,được nhân dân địa phương cải tạo nên những chân ruộng sản xuất nông nghiệpchủ yếu phân bố ở các xã đồng bằng

Đất mặt nước và sông hồ: Diện tích 9.403,8ha chiếm 33,6% diện tích tự nhiên

4.1.1.6 Tài nguyên rừng

Tổng diện tích có rừng trên địa bàn huyện là 1.524,7ha, chiếm 5,45% diệntích tự nhiên Trong đó chủ yếu là rừng trồng sản xuất và rừng phòng hộ Tàinguyên rừng ở đây đơn điệu, cây trồng chủ yếu là phi lao chắn cát nên có độ chephủ thấp

4.1.1.7 Tài nguyên biển và đầm phá

Huyện Phú Vang có trên 40km đường bờ biển và đầm phá Tam Giangrộng hơn 6.975ha, 2/3 số xã với trên 23.634 hộ sống bằng nghề đánh bắt và nuôitrồng thuỷ sản Tiềm năng và thế mạnh của huyện Phú Vang chính là nguồn lợi

từ biển và đầm phá, huyện có thể phát triển mạnh hơn nữa tiềm năng du lịch biển

và nuôi trồng thủy hải sản

4.1.1.8 Cảnh quan môi trường

Được đánh giá là huyện có tiềm năng phát triển du lịch, vấn đề môi

trường đã được tỉnh và huyện quan tâm và có nhiều biện pháp tích cực nhằm bảo

vệ và cải thiện theo hướng có lợi Theo kết quả báo cáo hàng năm của các ngành,nhìn chung điều kiện môi trường của Phú Vang còn khá tốt Tuy nhiên, từng lúctừng nơi vẫn còn những tồn tại cần phải được quan tâm giải quyết trên nhiều lĩnhvực bao gồm:

- Môi trường nông thôn: Khu vực sinh sống của 80% dân cư và lao động

cũng là khu vực đang sử dụng nhiều tài nguyên qúy giá trên địa bàn huyện Thựctrạng kinh tế xã hội, tình trạng khai thác tài nguyên thiếu hợp lý, lao động thiếuviệc làm, cơ sở hạ tầng thấp kém cùng với mặt bằng dân trí thấp tất yếu kéo theonhững suy thoái về môi trường nói chung trong đó nổi lên một số vấn đề:

+ Suy giảm về số lượng và chất lượng đất canh tác do lũ lụt và hạn hán,

do sự xâm thực của nước biển Đây là một thực tế kéo dài trong nhiều năm qua

và diễn ra với quy mô ngày càng lớn do ảnh hưởng của thiên tai (lũ, lụt, hạnhán ) Hàng năm, hàng chục ha đất bị bồi lấp, bị nước mặn xâm nhập làm giảmđất canh tác

+ Các hoạt động sản xuất và đời sống của người dân đã và đang làm ônhiễm môi trường như: lợi dụng quá mức phân bón hoá học và thuốc trừ sâu Việcứng dụng kỹ thuật canh tác thiếu hợp lý, đặc biệt ở các vùng đất cát và một bộ phậndân cư đang sinh sống phụ thuộc vào đầm phá Bên cạnh đó việc thiếu ý thức cũngnhư chưa có biện pháp xử lý chất thải trong chăn nuôi và hoạt động sản xuất côngnghiệp nhỏ ở khu vực nông thôn cũng có tác động xấu đến môi trường

- Môi trường biển, ven bờ và đầm phá: Môi trường biển, ven bờ và khu

vực đầm phá đã và đang bị đe dọa nghiêm trọng bởi nhiều hoạt động có khảnăng gây ô nhiễm như: nuôi trồng thủy sản không theo quy hoạch được phêduyệt, quá trình khai thác bừa bãi tài nguyên biển bằng các phương pháp mangtính chất hủy diệt môi trường biển như đánh mìn, xung điện làm ảnh hưởng đếnmôi trường sinh thái vùng biển đới ven bờ

Môi trường khu vực đầm phá hết sức nhạy cảm với những sự tác độngcủa các yếu tố bên ngoài Hằng năm, hiện tượng ngập lụt kéo theo ngọt hoá vềmùa mưa và nhiễm mặn về mùa khô đã ảnh hưởng xấu đến môi trường đầm phá.Ngoài ra môi trường này còn đứng trước nguy cơ ô nhiễm nặng do nước thải và

4.1.2 Đặc điểm về điều kiện xã hội

4.1.2.1 Dân số, lao động

Tính đến cuối năm 2009 dân số toàn huyện là 182.336 người, tỷ lệ tăngdân số tự nhiên là 1,13%, mật độ dân số là 647người/km2 tuy nhiên dân cư phân

bố không đồng đều tập trung chủ yếu ở các xã đồng bằng ven thành phố Huế, thị

xã, thị trấn, ven biển và các trục đường giao thông Dân số thành thị: 20.695người chiếm 11,35% dân số toàn huyện còn nông thôn 161.640 người chiếm88,65 % dân số toàn huyện

Hiện nay trên toàn huyện có 83.656 lao động chiếm 48,29% dân số toànhuyện, nhưng điểm hạn chế của lao động địa phương là lực lượng lao động cótrình độ chuyên môn kỹ thuật, lao động lành nghề lại rất thấp, lao động có trình

độ đại học trở lên chỉ chiếm khoảng 0,9% Nguồn lao động tuy dồi dào về sốlượng nhưng lại rất hạn chế về chất lượng, bởi vậy năng suất lao động thấp dẫntới thu nhập thấp

Ngoài giao thông đường bộ thì huyện còn có một hệ thống giao thôngđường thủy mà trung tâm là cảng biển Thuận An và phá Tam Giang

Thủy lợi: Trên địa bàn huyện có một số công trình thủy lợi được đầu tưnâng cấp, kiên cố hoá hệ thống kênh mương, đê bao, tu sửa các công trình thủynhư cống trạm bơm góp phần ổn định và nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp

4.1.2.3 Thực trạng sử dụng đất

Thực trạng sử dụng đất theo đơn vị hành chính

Bảng 3 Cơ cấu sử dụng đất theo đơn vị hành chính

Đơn vị tính: ha

diện tích

Đất nông nghiệp

Đất phi nông nghiệp

Đất chưa

sử dụng Tổng diện tích tự nhiên 27987.03 12493.55 14174.35 1319.13

2.4 Đất nghĩa trang, nghĩa địa NTD 1.798,26 6,422.5 Đất sông suối và mặt nước chuyên SMN 6.723,19 24,02

Nguồn: Phòng TN&MT huyện Phú Vang, thống kê, kiểm kê đất đai 01/01/2010

4.2 Quá trình xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất từ ảnh viễn thám kết

4.2.1 Mở ảnh và xem các thông tin của ảnh

Mở một file ảnh: Sau khi khởi động ENVI, trên thanh menu chính ta chọn

File\Open Image File sẽ xuất hiện hộp thoại Enter Data Filenames cho phép ta chọn file ảnh cần mở rồi nhấn Open.

Chú ý: đuôi *.img là định dạng ảnh của phần mềm ENVI, nếu muốn mở một

định dạng khác thì ta chọn File\Open External File rồi chọn kiểu định dạng

thích hợp Còn nếu thư mục chứa ảnh không có file mang định dạng *.hdr đikèm thì buộc chúng ta phải khai báo các thông tin cần thiết cho ảnh như số cột,

số dòng, số kênh ảnh thì ảnh mới mở được

Hình 3 Hộp thoại lựa chọn file ảnh