Chuyên đề Tiểu luận Nghiên cứu công nghệ viễn thám và GIS trong thành lập bản

Tiểu luận “Nghiên cứu công nghệ viễn thám và GIS trong thành lập bản chuyên đề” Sv: Trần Thị Hải Yến Bản đồ chuyên đề SV Trần Thị Hải Yến Page 2 A PHẦN MỞ ĐẦU  1: Lý do chọn đề tài Từ khi cuộc cách mạng khoa học kĩ thuật xuất hiện, thế giới đã và đang có nhiều thay đổi toàn diện về mọi mặt. Trong đó, lĩnh vực phát triển mạnh mẽ nhất thay đổi nhanh chóng nhất là lĩnh vực công nghệ thông tin. Nhờ sự phát triển của khoa học kĩ thuật nhiều phát minh được ra đời và ứng dụng rộng rãi vào thực tiễn, tiêu biểu là công nghệ viễn thám và GIS. Công nghệ viễn thám và GIS là một trong những thành tựu khoa học đã đạt đến trình độ cao và trở thành kỹ thuật phổ biến được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực kinh tế-xã hội ở nhiều nước trên thế giới, không những với các nước phát triển có trình độ khoa học kỹ thuật tiên tiến mà còn đối với các nước đang phát triển với nền kinh tế và công nghệ lạc hậu, chậm phát triển. Nhu cầu ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong lĩnh vực điều tra nghiên cứu, khai thác, sử dụng, quản lý tài nguyên và môi trường mà còn được sử dụng rộng rãi trong việc thành lập bản đồ chuyên đề. Tiềm năng ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS giúp các nhà khoa học, các nhà hoạch định chính sách có những lựa chọn trong việc sử dụng và quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường. Vì vậy viễn thám và GIS được sử dụng như là “công nghệ đi đầu” rất có ưu thế hiện nay. Xã hội ngày càng phát triển thì vai trò của các bản đồ chuyên đề ngày càng quan trọng. Sự thể hiện nội dung, đối tượng,mức độ chính xác… càng cao thì càng thuận lợi cho việc nghiên cứu. Ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong thành lập bản đồ chuyên đề đã được ứng dụng rộng rãi trong thời gian gần đây và đem lại hiệu quả cao giúp các nhà khoa học đặc biệt là các nhà địa lý nghiên cứu, điều tra tài nguyên nắm bắt thông tin nhanh chóng và đồng bộ trên diện rộng, không những vậy phương pháp ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS còn giúp cho các nhà địa lý dễ dàng tiếp cận với sự phát triển của nền tin học hiện nay. Chính vì vậy, phương pháp luận về nghiên cứu viễn thám và GIS là việc cần thiết cho thành lập các bản đồ chuyên đề. Vì vây em quyết định chọn đề tài “nghiên cứu công nghệ viễn thám và GIS trong thành lập bảnchuyên đề” làm đề tài bài tập lớn của mình. 2: Nhiệm vụ nghiên cứu đề tài . Thu thập thông tin, tài liệu, các phương pháp nhằm phục vụ cho việc thực hiện nhiệm vụ nghiên cứu đề tài đưa ra. . Xác định cơ sở lý luận của việc nghiên cứu công nghệ viễn thám và GIS trong thành lập bản đồ chuyên đề. . Nghiên cứu đặc điểm của công nghệ viễn thám và GIS trong thành lập bản đồ chuyên đề, đánh giá hiệu quả và từ đó đưa vào một số ứng dụng. Bản đồ chuyên đề SV Trần Thị Hải Yến Page 3 3: Mục đích nghiên cứu đề tài Ngoài mục đích làm quen với phương pháp nghiên cứu khoa học thì nghiên cứu đề tài nhằm các mục đích sau: . Hệ thống hóa kiến thức về công nghệ viễn thám và GIS . Nghiên cứu những đặc điểm, quá trình thực hiện của công nghệ viễn thám và GIS trong thành lập bản đồ chuyên đề. Đánh giá tính hiệu quả của công nghệ viễn thám và GIS trong thành lập bản đồ chuyên đề. Nâng cao kiến thức đã được đào tạo trong nhà trường đồng thời cung cấp cơ sở lý luận làm phong phú hơn cho nội dung bản đồ chuyên đề. 4: Thời gian thực hiện Đề tài được thực hiện từ khoảng tháng 10 năm 2012 đến tháng 12 năm 2012. 5: Giới hạn nghiên cứu đề tài 5.1 Nội dung nghiên cứu - Một số vấn đề lý luận về vấn đề nghiên cứu - Nghiên cứu công nghệ viễn thám và GIS trong thành lập bản đồ chuyên đề - Một số ứng dụng của công nghệ viễn thám và GIS trong thành lập bản đồ chuyên đề 5.2 Phạm vi nghiên cứu Đề tài chỉ tập trung nghiên cứu vấn đề nghiên cứu công nghệ viễn thám và GIS trong thành lập bản đồ chuyên đề. 6: Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp thu thập thông tin, tài liệu: là phương pháp trên cơ sở mục đích, yêu cầu của đề tài đề ra để sưu tầm những tài liệu có liên quan. Từ đó chọn lọc, sắp xếp, thống kê tài liệu theo yêu cầu của đề tài. - Phương pháp phân tích, tổng hợp, đánh giá: là phương pháp trên cơ sở tài liệu đã thu thập được, tiến hành phân tích, tổng hợp từ đó rút ra các nhận định cần thiết - Phương pháp bản đồ: là phương pháp sử dụng các tranh ảnh, bảng số liệu…để làm rõ thêm đối tượng mà đề tài yêu cầu. B PHẦN NỘI DUNG Bản đồ chuyên đề SV Trần Thị Hải Yến Page 4 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS TRONG THÀNH LẬP BẢN ĐỒ CHUYÊN ĐỀ 1.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM 1.1.1 BẢN ĐỒ CHUYÊN ĐỀ Bản đồ học là mô hình ký hiệu hình tượng không gian của các sự vật hiện tượng được thu nhỏ tổng quát hóa dựa trên cơ sở toán học nhất định nhằm thể hiện sự phân bố, vị trí mối tương quan giữa các sự vật hiện tượng và các quá trình phát triển của sự vật hiện tượng đó. Trong bản đồ học cần có cơ sở toán học, hệ thống kí hiệu và tổng quát hóa. Dựa theo nội dung thì bản đồ gồm hai loại là bản đồ địa lý chung và bản đồ chuyên đề. Trong đề tài này tôi chỉ xin đề cập đến vấn đề bản đồ chuyên đề. Bản đồ chuyên đề là bản đồ chỉ thể hiện một hoặc một số đối tượng hay một phần của các đối tượng, hiện tượng tự nhiên, kinh tế xã hội được hay không được biểu hiện trên bản đồ địa lý chung. Đối tượng của bản đồ chuyên đề rất đa dạng tùy thuộc vào nội dung mà chúng ta nghiên cứu. 1.1.2 CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM Viễn thám( Remote sensing = RS) được định nghĩa bằng nhiều định nghĩa khác nhau. Theo CCRS- Canada Centre For Remove Sensing: viễn thám là một khoa học thu nhận thông tin của bề mặt trái đất mà không tiếp xúc trực tiếp với bề mặt ấy. Điều này được thực hiện nhờ vào việc quan sát và thu nhận năng lượng phản xạ, bức xạ từ đối tượng và sau đó phân tích, xử lý, ứng dụng những thông tin nói trên. Theo tác giả Lê Huỳnh thì viễn thám là khoa học và công nghệ mà nhờ đó nghiên cứu các đối tượng thiên nhiên, nhận diện đo đạc và phân tích các đặc trưng của chúng từ xa. Đối tượng trong định nghĩa này có thể hiểu là một đối tượng cụ thể hay một hiện tượng. Ngoài ra viễn thám còn có thể được coi là dạng công nghệ thu bắt, ghi nhận, xác định, phân tích và tìm hiểu về đối tượng không gian cũng như điều kiện môi trường nhờ vào tính đồng nhất hay quy luật quang học về phản xạ và bức xạ của chúng. 1.1.3 GIS Còn được gọi là hệ thống thông tin địa lý là một nhánh của công nghệ thông tin, đã được hình thành từ những năm 60 của thế kỷ trước và phát triển rất nhanh trong những năm gần đây. Theo Pavlidis,1982 hệ thông tin địa lý là một hệ thống có chức năng xử lý các thông tin địa lý nhằm phục vụ việc quy hoạch, trợ giúp quyết định trong một lĩnh vực chuyên môn nhất định. Theo viện nghiên cứu môi trường của Mỹ ESRI đưa ra định nghĩa đầu tiên vào năm 1994. Hệ thông tin địa lý là tổ hợp của 4 hợp phần có quan hệ Bản đồ chuyên đề SV Trần Thị Hải Yến Page 5 thống nhất chặt chẽ với nhau gồm phần cứng( máy tính và thiết bị liên quan), phần mềm, tổ chức con người và cơ sở dữ liệu không gian được hoạt động đồng bộ nhằm thu thập, lưu trữ, quản lý thao tác tìm kiếm – hỏi đáp, phân tích hiển thị và mô hình hóa các dữ liệu không gian và các quá trình không gian có định vị tọa độ được tham chiếu với một hệ tọa độ dùng để thể hiện bề mặt cầu của trái đất và các dữ liệu thuộc tính nhằm thõa mãn các yêu cầu thực tế. 1.2 ĐẶC ĐIỂM CỦA BẢN ĐỒ CHUYÊN ĐỀ  Bản đồ chuyên đề biểu hiện phân chia nội dung thành chính và phụ. Khi bản đồ địa lý chung thể hiện đồng đều các yếu tố nội dung thì ngược lại bản đồ chuyên đề có sự phân chia rõ rệt nội dung chính cần làm sáng tỏ và yếu tố phụ thuộc phục vụ cho việc làm rõ nội dung chính.  Bản đồ chuyên đề đi sâu phản ánh những nội dung bên trong của đối tượng  Bản đồ chuyên đề sử dụng kí hiệu phi tỷ lệ là chính. 1.3 MỘT SỐ YÊU CẦU CỦA BẢN ĐỒ CHUYÊN ĐỀ 1.3.1 CƠ SỞ TOÁN HỌC CỦA BẢN ĐỒ CHUYÊN ĐỀ Cơ sở toán học của bản đồ chuyên đề đó là dãy tỷ lệ, lưới chiếu và bố cục bản đồ. Dãy tỷ lệ của bản đồ chuyên đề: phải đảm bảo khả năng đối chiếu, sosánh và chỉnh hợp các bản đồ có liên quan với nhau, đảm bảo sự thống nhất cơ sở địa lý lãnh thổ, thống nhất kích thước, thỏa mãn đòi hỏi của các cơ quan có liên quan. Lưới chiếu bản đồ chuyên đề: cần lựa chọn phù hợp với nội dung, công dụng của bản đồ và các đặc điểm địa lý của lãnh thổ. Những bản đồ chuyên đề được xây dựng trên cơ sở các bản đồ địa hình phân mảnh thì cần thành lập theo lưới chiếu của các bản đồ địa hình đó. Bố cục của bản đồ chuyên đề: được xác đinh bởi ranh giới của lãnh thổ cần được lập bản đồ, sắp xếp vị trí của nó so với khung bản đồ, kích thước bản đồ, bản chú giải và các yêu cầu khác. Khi xây dựng bản đồ chuyên đề trên cơ sở các bản đồ địa lý tổng quát cần gắn liền bố cục của chúng với sự phân chia lãnh thổ hành chính, với đường phân vùng địa lý tự nhiên hoặc đường phân vùng kinh tế xã hội. 1.3.2 TỔNG QUÁT HÓA CỦA BẢN ĐỒ CHUYÊN ĐỀ Tổng quát hóa bản đồ là sự lựa chọn, phân loại đơn giản hóa và ký hiệu hóa. Mục đích : chức năng của bản đồ tác động trực tiếp đến nội dung và hình thức phản ánh nội dung bản đồ. Ví dụ như sự khác nhau về cả nội dung và phương pháp thể hiện của bản đồ địa lý chung tra cứu và bản đồ địa lý chung giáo khoa treo tường có tỷ lệ 1:1500000 cho lãnh thổ Việt Nam chẳng hạn, kích thước lớn của các ký hiệu trên bản đồ treo tường có ảnh hưởng lớn đến việc tổng quát hóa chính là do bản đồ treo tường được dùng ở lớp học có yêu cầu Bản đồ chuyên đề SV Trần Thị Hải Yến Page 30 Hình ảnh máy vệ tinh Landsat Hình ảnh về máy vệ tinh Spot Hình ảnh máy vệ tinh IKONOS Bản đồ chuyên đề SV Trần Thị Hải Yến Page 31 Các dải phổ sóng điện từ trong viễn thám Dải phổ Bước sóng Đặc điểm Tia gamma < Bức xạ tới thường hấp thụ toàn bộ tầng khí quyển phía trên và không có khả năng dùng trong viễn thám Vùng tia X 0,03- Hòa toàn bị hấp thụ bởi khí quyển phía trên và không được sử sụng trong viễn thám Vùng tia cực tím 0,03- Các bước sóng tới nhỏ hơn thì hoàn toàn bị hấp thụ bởi tầng ôzôn trong tầng khí quyển bên trên Vùng tia cực tím chụp ảnh 0,3- Truyền qua khí quyển, ghi nhận được vào phim và các con mắt điện tử nhưng bị tán xạ mạnh trong khí quyển Vùng nhìn thấy 0,4- Tạo ảnh với phim và các con mắt điện tử có cực đại của năng lượng phản xạ ở Vùng hồng ngoại 0,7- Phản xạ lại bức xạ mặt trời, không có thông tin về tính chất của đối tượng Vùng hồng ngoại nhiệt 3- Các cửa sổ chính ở vùng nhiệt ghi thành ảnh ở các bước sóng này, yêu cầu phải có máng quét cơ quang học và hệ thống máy thu đặc biệt Vùng cực ngắn 0,1- Các bước sóng dài hơn có thể xuyên qua mây, sương mù và mưa. Các hình ảnh có thể ghi lại trong dạng chủ động hay thụ động Vùng rada 0,1- Dạng chủ động của viễn thám sóng cực ngắn, hình ảnh rada được ghi lại ở các lớp khác nhau Vùng radio > Đạt bước sóng dài nhất của quang phổ điện từ, một vài sóng rada được sử dụng trong vùng này