PHẦN MỞ ĐẦU
Lí do chọn đề tài
Biến động sử dụng đất là động lực chính gây biến đổi môi trường toàn cầu và là trung tâm của tranh luận về phát triển bền vững Những biến động này ảnh hưởng đến hệ thống chức năng của Trái Đất, dẫn đến thay đổi thảm thực vật, biến đổi đặc tính lý hóa của đất, và tác động đến hệ thống thủy văn cùng tài nguyên động, thực vật Đây cũng là nguyên nhân chính gây ra biến đổi khí hậu và mất cân bằng sinh thái Biến động sử dụng đất diễn ra nhanh chóng và rộng khắp, từ việc chuyển đổi rừng tự nhiên thành đất nông nghiệp đến việc sử dụng đất nông nghiệp cho xây dựng khu dân cư và mở rộng đô thị Mặc dù xảy ra ở từng khu vực, nhưng tác động của chúng lại tiêu cực trên toàn cầu, do đó, hiểu biết về nguyên nhân, động lực và ảnh hưởng của biến động sử dụng đất là vô cùng quan trọng.
Trong những năm gần đây, việc ứng dụng viễn thám và hệ thông tin địa lý trong quản lý tài nguyên và giám sát môi trường đã trở thành xu hướng mới, cho phép cập nhật thông tin nhanh chóng và hiệu quả Phương pháp viễn thám, với khả năng phân tích biến động đất đai nhanh chóng, đã được áp dụng từ những năm 1960 trên toàn cầu, nhưng ở Việt Nam, vẫn chưa được sử dụng rộng rãi Hiện tại, việc lập bản đồ sử dụng đất chủ yếu dựa vào phương pháp truyền thống, sử dụng số liệu kiểm kê địa phương Ảnh viễn thám giúp giải quyết những khó khăn trong quan sát thực địa và tiết kiệm thời gian, chi phí Tại Việt Nam, áp lực gia tăng dân số và phát triển kinh tế xã hội đã làm thay đổi đáng kể hiện trạng sử dụng đất, đặc biệt ở Cẩm Lệ, nơi đang phát triển đồng bộ về không gian và hạ tầng, với nhiều khu dân cư mới và biệt thự ven sông.
Sự thay đổi trong sử dụng đất tại thành phố Lệ có tác động mạnh mẽ đến đời sống người dân và môi trường sinh thái Nghiên cứu của các nhà khoa học toàn cầu chỉ ra rằng, các yếu tố tự nhiên và kinh tế xã hội là những nhân tố quan trọng giải thích động lực biến động sử dụng đất Tuy nhiên, ảnh hưởng của những yếu tố này có sự khác biệt rõ rệt tùy thuộc vào điều kiện và vùng địa lý cụ thể.
Việc đánh giá biến động sử dụng đất và xác định ảnh hưởng của các yếu tố tự nhiên, xã hội đến tình hình này là rất quan trọng Từ đó, cần đề xuất các giải pháp quản lý sử dụng đất hiệu quả nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển bền vững.
Ngày nay, sự phát triển của khoa học hiện đại yêu cầu thông tin phải nhanh chóng, chính xác và kịp thời Hệ thống thông tin địa lý (GIS) đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, mang lại lợi ích to lớn về kinh tế, xã hội và môi trường Do đó, tôi đã chọn nghiên cứu “Ứng dụng ảnh vệ tinh độ phân giải cao phân tích biến động sử dụng đất ở quận Cẩm Lệ, TP Đà Nẵng giai đoạn 2009 – 2020” Đề tài này sẽ làm rõ hiện trạng sử dụng đất, sự biến động trong cơ cấu sử dụng đất trong những năm qua và hướng phát triển không gian của thành phố Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp tư liệu quý giá cho việc giám sát và quản lý tài nguyên đất, đồng thời hỗ trợ các nhà quản lý trong việc đưa ra định hướng phát triển tương lai.
Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài
2.1 Mục tiêu của đề tài
Sử dụng ảnh vệ tinh độ phân giải cao trong phân tích biến động sử dụng đất đô thị quận Cẩm Lệ TP Đà Nẵng giai đoạn 2009 – 2020
2.2 Nhiệm vụ của đề tài
Thu thập tư liệu ảnh viễn thám, bản đồ các loại và các tài liệu liên quan khác và 2020
Thành lập bản đồ biến động diện tích sử dụng đất quận Cẩm Lệ, mục đích sử dụng đất giai đoạn 2009-2020
Phân tích biến động diện tích sử dụng đất của quận giai đoạn 2009-2020
Xác định các nguyên nhân, đề xuất các giải pháp để sử dụng đất hợp lí.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1 Đối tượng của nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu chính của đề tài là sự biến động về sử dụng đất khu vực quận Cẩm Lệ trong đó tập trung vào sự thay đổi hiện trạng của 5 loại đất: Đất đô thị, đất nông nghiệp, đất trống, đất rừng và đất sông hồ
Khu vực quận Cẩm Lệ bao gồm toàn bộ diện tích hành chính của phường: Khuê Trung, Hoà Thọ Tây, Hoà Thọ Đông, Hoà Phát, Hoà An, Hoà Xuân.
Nội dung nghiên cứu
Để nghiên cứu biến động diện tích sử dụng đất quận Cẩm Lệ giai đoạn 2009-2020, đề tài thực hiện một số nội dung chính như sau:
- Khái quát cơ sở lí luận và thực tiễn về biến động sử dụng đất ở quận Cẩm Lệ
- Tổng quan cơ sở khoa học ứng dụng công nghệ viễn thám và Gis trong đánh giá biến động sử dụng đất
Nghiên cứu các đặc điểm điều kiện tự nhiên và kinh tế - xã hội tại quận Cẩm Lệ là rất cần thiết để hiểu rõ các yếu tố ảnh hưởng đến biến động diện tích sử dụng đất Những yếu tố này không chỉ bao gồm các yếu tố tự nhiên như địa hình, khí hậu mà còn liên quan đến sự phát triển kinh tế, dân số và nhu cầu sử dụng đất của người dân trong khu vực Việc phân tích những yếu tố này giúp xác định xu hướng và biến động trong việc sử dụng đất, từ đó đưa ra những giải pháp quản lý hiệu quả hơn cho quận Cẩm Lệ.
- Ứng dụng công nghệ viễn thám thành lập các bản đồ diện tích sử dụng đất thời điểm 2009 và 2020
- Ứng dụng Gis để thành lập bản đồ và đánh giá biến động diện tích sử dụng đất giai đoạn 2009-2020
- Xác định các nguyên nhân gây ra biến động diện tích sử dụng đất
- Đề xuất các biện pháp để sử dụng đất hợp lí.
Lịch sử nghiên cứu
Việc sử dụng kĩ thuật viễn thám trên thế giới đã xuất hiện từ rất lâu Kể từ năm
Vào năm 1858, khinh khí cầu lần đầu tiên được sử dụng để chụp ảnh, mở đường cho việc áp dụng viễn thám vào năm 1909 tại Centocelli, Italia Ban đầu, viễn thám chủ yếu phục vụ cho mục đích quân sự Tuy nhiên, sự ra đời của vệ tinh Landsat-1 vào năm 1972 đã đánh dấu bước ngoặt, khi viễn thám trở thành một công cụ quan trọng trong giám sát môi trường và quản lý tài nguyên thiên nhiên, mang lại hiệu quả cao trong việc cập nhật thông tin về các khu vực và toàn lãnh thổ.
Viễn thám hiện nay được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như dự báo thời tiết, giám sát môi trường, và nghiên cứu hải dương học Trong quản lý đất đai, viễn thám là công cụ quan trọng giúp xác định nhanh chóng và chính xác hiện trạng sử dụng đất cũng như biến động theo thời gian Kỹ thuật này đã được nhiều trường đại học và viện nghiên cứu trên thế giới áp dụng, mang lại nhiều thành tựu đáng kể, bắt đầu từ Hoa Kỳ vào năm 1976 và phổ biến tại châu Âu trong thập niên 80, 90 Hiện nay, các nước châu Á và châu Phi cũng đang tích cực nghiên cứu sử dụng đất và lớp phủ mặt đất thông qua công nghệ viễn thám và GIS.
Công trình “Change detection in land and use land cover using remote sensing ang GIS” của Opeyemi Zubair, trường đại học Ibadan
The 2001 work "A Land-Use and Land Cover Classification System for Use with Remote Sensor Data" by James R Anderson, Ernest E Hardy, John T Roach, and Richard E Witmer presents a comprehensive classification system for land use utilizing remote sensing technology This study clearly defines various land use types and applies them to the creation of specific maps Anderson's classification system encompasses 92 distinct land use categories tailored for remote sensing methods.
Từ năm 1979 đến 1980, Việt Nam bắt đầu tiếp cận công nghệ viễn thám Trong thập kỷ tiếp theo (1980-1990), các cơ quan đã tiến hành nghiên cứu và thử nghiệm để xác định khả năng cũng như phương pháp sử dụng tư liệu viễn thám trong việc giải quyết các nhiệm vụ cụ thể.
Từ những năm 1990-1995, Việt Nam đã tích cực ứng dụng công nghệ viễn thám trong nghiên cứu và thực tiễn, đạt được nhiều thành tựu về khoa học - công nghệ và kinh tế Hiện tại, nước ta đã thiết lập một số trạm thu ảnh vệ tinh khí tượng và ảnh độ phân giải thấp để đáp ứng nhu cầu tư liệu viễn thám Đại hội Đảng lần thứ X đã xác định chiến lược phát triển kinh tế - xã hội giai đoạn 2010-2020, với mục tiêu phát triển bền vững thông qua việc sử dụng hợp lý tài nguyên, bảo vệ môi trường và giảm thiểu thiên tai Những yêu cầu này đặt ra nhiều nhiệm vụ quan trọng cho việc ứng dụng và phát triển công nghệ viễn thám tại Việt Nam.
Khi viễn thám được đưa vào giảng dạy tại các trường đại học, nhiều giáo trình cơ sở như “Viễn thám” của Lê Văn Trung và “Cơ sở viễn thám” của Nguyễn Ngọc Thạch đã được biên soạn, cung cấp khái niệm và phương pháp nghiên cứu viễn thám Hiện nay, viễn thám được áp dụng rộng rãi tại các trung tâm nghiên cứu và cơ quan của Bộ Tài nguyên và Môi trường, Bộ Nông nghiệp, đồng thời được giảng dạy tại nhiều trường đại học Ứng dụng viễn thám trong nghiên cứu tài nguyên và môi trường ngày càng phát triển, đặc biệt là trong các công trình đánh giá đất đai từ những năm 90 Phương pháp đánh giá của FAO đã thành công tại nhiều địa phương, và Viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp đã thực hiện nhiều nghiên cứu trên toàn quốc, đặc biệt ở Tây Nguyên, Đông Nam Bộ và Đông Bắc Năm 1999, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đã xuất bản tài liệu “Quy trình đánh giá đất đai phục vụ nông nghiệp”, góp phần vào quy hoạch sử dụng đất toàn quốc.
Kỹ thuật viễn thám và hệ thống thông tin địa lý là công cụ quan trọng trong việc thu thập, quản lý, phân tích và hiển thị dữ liệu liên quan đến quản lý và sử dụng lãnh thổ Kể từ năm 1995, viễn thám đã được áp dụng thành công trong đánh giá đất và quy hoạch sử dụng đất, điển hình là nghiên cứu “Tìm hiểu sự thay đổi lớp thảm thực vật và các vấn đề quản lý tại xã Mậu Đức, huyện Con Cuông, tỉnh Nghệ An” của nhóm tác giả Trần Nguyên Bằng, Võ Hữu Công, Nông Hữu Dương, sử dụng ảnh Landsat TM chụp ở nhiều thời điểm khác nhau.
1989 – 1993 – 1998 – 2003 Kết quả cho thấy diện tích của từng loại rừng ở mỗi thời điểm và sự thay đổi của từng loại rừng qua các thời kỳ
Phạm Trung Lương (1992) đã nghiên cứu ứng dụng phương pháp viễn thám trong việc điều tra hiện trạng sử dụng đất ở Việt Nam, xây dựng quy trình và hệ thống mẫu để giải đoán, phục vụ cho việc lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất Ông đã áp dụng phương pháp này tại Tây Nguyên và dải ven biển Việt Nam Đồng thời, đề tài “Giám sát biến động rừng ngập mặn Cần Giờ sử dụng kỹ thuật Viễn thám và GIS” của Trần Trọng Đức và Phạm Bách Việt cũng đã sử dụng hai loại ảnh để nghiên cứu.
Nghiên cứu về biến động rừng ngập mặn sử dụng dữ liệu từ Landsat ETM+ và Aster cho thấy sự thay đổi diện tích rừng và các đối tượng khác trong giai đoạn 1993 – 2003 Tác giả đã xây dựng bản đồ khu vực rừng ngập mặn Cần Giờ bằng phương pháp phân loại xác suất gần đúng nhất, với 14 loại thực phủ, đồng thời tạo ra bản đồ biến động với bốn nhóm đối tượng chính.
Quan điểm và phương pháp nghiên cứu
6.1.1 Quan điểm hệ thống về vấn đề sử dụng đất
Việc sử dụng hợp lý đất đai tại quận Cẩm Lệ cần được nhìn nhận từ góc độ hệ thống, trong đó phạm vi nghiên cứu phải được triển khai trong không gian địa tổng thể Điều này tuân theo quy luật phát triển tự nhiên và sự vận động của xã hội Do đó, bất kỳ sự thay đổi nào trong một yếu tố sẽ tác động đến toàn bộ hệ thống đất đai.
Quan điểm hệ thống nhấn mạnh rằng lãnh thổ nghiên cứu không chỉ là một hệ thống động lực với các mối liên hệ nội tại mà còn là một phần của dải ven biển miền Trung Do đó, việc nghiên cứu và sử dụng hợp lý đất đai cần được đặt trong bối cảnh sử dụng chung của toàn bộ hệ thống Duyên hải miền Trung.
6.1.2 Quan điểm lịch sử Đặc điểm sử dụng đất được xác lập trên một nền tảng chính trị - xã hội cụ thể Sự thay đổi hướng sử dụng và khai thác lãnh thổ phản ánh sự lựa chọn của con người phù hợp với quỹ đất, nhu cầu của thị trường, trình độ nhận thức về chức năng của đất đai, sự thay đổi thể chế chính trị, sự thay đổi về quan hệ sản xuất cũng như phương thức sản xuất Do vậy, để tăng tính khả thi của phương án quy hoạch sử dụng đất, cần phải tìm hiểu các loại hình sử dụng đất trong bối cảnh lịch sử của nó
6.1.3 Quan điểm tổng hợp Đơn vị đất đai được xem như một địa tổng thể tự nhiên không đầy đủ nên quan điểm nghiên cứu, đánh giá chúng phải là quan điểm tổng hợp Trên thực tế, khi nghiên cứu địa lí và trên quan điểm tổng hợp, các đơn vị đất đai như những địa tổng thể thường được sử dụng để nghiên cứu, đánh giá các điều kiện tự nhiên cho mục đích sử dụng hợp lí tài nguyên và bảo vệ thiên nhiên Các hợp phần hình thành nên cấu trúc sử dụng đất đều nằm trong một mối quan hệ thông qua các lợi ích về kinh tế - xã hội và môi trường
6.1.4 Quan điểm phát triển bền vững
Theo FAO, phát triển bền vững là việc sử dụng tài nguyên để đáp ứng nhu cầu hiện tại mà không gây hại cho các thế hệ tương lai, đồng thời đảm bảo sự hòa hợp giữa con người và thiên nhiên Điều này có nghĩa là các chương trình phát triển bền vững phải nâng cao điều kiện sống của con người trong khi vẫn bảo vệ tài nguyên Đặc biệt, trong sản xuất, đất đai là nguồn tài nguyên hữu hạn, do đó việc sử dụng đất cần tuân theo nguyên tắc phát triển bền vững Hơn nữa, trong bối cảnh định cư và sinh hoạt, việc sử dụng đất cần tạo ra không gian đảm bảo các chỉ số phát triển của đô thị bền vững.
6.2 Các phương pháp nghiên cứu
6.2.1 Phương pháp thu thập số liệu
Bài viết này cung cấp số liệu về đặc điểm tự nhiên và kinh tế-xã hội trong vùng nghiên cứu, bao gồm các yếu tố như thổ nhưỡng, địa hình, khí hậu và thủy văn Những thông tin này liên quan đến hiện trạng rừng, tình hình dân số, lao động, tập quán sản xuất và sản phẩm nông nghiệp, tất cả đều ảnh hưởng đến sự hình thành và phát triển của các loại đất cũng như đặc điểm sử dụng đất trong khu vực Tài liệu được thu thập và thống kê từ các báo cáo của thành phố.
Tư liệu về ảnh viễn thám: Để thực hiện đề tài này sử dụng ảnh RapidEye 2009 (5m) và ảnh Planet Scope 2020 (3m)
6.2.2 Phương pháp tổng hợp xử lí, phân tích số liệu
Việc tổng hợp, xử lý và phân tích số liệu là bước quan trọng trong nghiên cứu đề tài Số liệu ban đầu chỉ là các con số, nhưng qua quá trình xử lý và phân tích, chúng trở thành thông tin và cuối cùng là tri thức Đây chính là mục tiêu mà mọi nghiên cứu hướng tới.
6.2.3 Phương pháp viễn thám và Gis Đây là phương pháp quan trọng và không thể thiếu của công tác nghiên cứu địa lý Bản đồ sẽ được sử dụng trong suốt quá trình thực hiện đề tài Bản đồ không chỉ có tác dụng cụ thể hóa các vấn đề nghiên cứu mà còn có tác dụng thúc đẩy cho công tác nghiên cứu địa lý tiến triển tốt hơn
Bằng cách sử dụng số liệu và bản đồ thu thập trong quá trình nghiên cứu, cùng với sự hỗ trợ của phần mềm viễn thám GRASS GIS và QGIS, chúng tôi đã thiết lập các bản đồ thành phần và xây dựng bản đồ biến động sử dụng đất tại quận Cẩm Lệ Đây là phương pháp chính được áp dụng trong đề tài nghiên cứu này.
6.2.4 Phương pháp bản đồ, biểu đồ Đối tượng biểu hiện: Biểu hiện giá trị tổng cộng của một đối tượng trên một đơn vị lãnh thổ bằng cách dùng các biểu đồ đặt vào phạm vi của đơn vị lãnh thổ đó
Khả năng biểu hiện: số lượng của đối tượng, chất lượng của đối tượng, cơ cấu của đối tượng.
Cấu trúc đề tài
Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, đề tài gồm có 3 chương:
Chương 1: cơ sở lí luận chung
Chương 2: Ứng dụng gis và viễn thám thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất quận Cẩm Lệ
Chương 3: Phân tích biến động và đề xuất biện pháp sử dụng đất đai hợp lý
PHẦN NỘI DUNG
Những vấn đề liên quan đến hiện trạng và biến động sử dụng đất
1.1.1 Khái niệm và phân loại đất
Tài nguyên đất được hiểu theo hai quan điểm chính: quan điểm phát sinh học thổ nhưỡng và quan điểm kinh tế học Theo quan điểm phát sinh học thổ nhưỡng, nhà thổ nhưỡng học người Nga Dokuchaev đã đặt nền tảng cho khoa học đất, cho rằng đất là một thực thể tự nhiên với nguồn gốc và lịch sử phát triển riêng biệt Ông nhấn mạnh rằng đất khác biệt với đá, vì đá trở thành đất thông qua các yếu tố như khí hậu, thực vật, đặc điểm khu vực, địa hình và tuổi tác Dokuchaev cho rằng đất có thể được xem là các tầng trên cùng của đá, không phụ thuộc vào hình dạng của đá, và bị biến đổi tự nhiên bởi các tác động của nước, không khí và các sinh vật sống hoặc chết.
Theo FAO năm 1976, đất đai được định nghĩa là một diện tích cụ thể trên bề mặt Trái Đất, bao gồm các yếu tố vật lý và sinh học ảnh hưởng đến việc sử dụng đất như khí hậu, địa hình, đất, nước và sinh vật Đất đai cũng phản ánh các hoạt động của con người trong quá khứ và hiện tại, bao gồm khai thác biển, khai hoang vùng thực vật và mặn hóa đất Do đó, khi xem xét đất đai, chúng ta thực chất đang nghiên cứu một thể tổng hợp tự nhiên.
Theo Luật đất đai của nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam, đất đai được coi là một nguồn tài nguyên thiên nhiên quý giá, là tư liệu sản xuất đặc biệt và là thành phần quan trọng của môi trường sống Đất không chỉ là đối tượng lao động mà còn là sản phẩm của lao động, đóng vai trò thiết yếu trong các hoạt động sản xuất, xây dựng, kinh tế, văn hóa, xã hội, an ninh và quốc phòng Khái niệm đất đai bao hàm cả mặt bằng lãnh thổ, phục vụ cho toàn bộ nền kinh tế quốc dân.
1.1.2 Quy hoạch sử dụng đất đai
Quy hoạch sử dụng đất đai là quá trình đánh giá tiềm năng của đất và nước, các kiểu mẫu sử dụng đất, khả năng sử dụng và điều kiện kinh tế - xã hội để lựa chọn phương án sử dụng đất có lợi nhất Mục tiêu là đảm bảo không làm suy thoái tài nguyên thiên nhiên và môi trường, đồng thời khuyến khích việc sử dụng đất hiệu quả.
Quy hoạch sử dụng đất đai có liên quan chặt chẽ đến hệ thống phân loại sử dụng đất đai Hệ thống này gồm hai hệ thống con sau:
Hệ thống phân loại khả năng đất đai là một phương pháp phân loại đất dựa trên khả năng cung cấp của đất cho các hoạt động nông nghiệp, chăn thả, lâm nghiệp, cũng như cho mục đích giải trí và bảo tồn Hệ thống này tập trung vào độ phù hợp của đất cho việc sử dụng, thay vì chỉ xem xét khả năng sản xuất, và đặc biệt nhấn mạnh đến nguy cơ xói mòn đất (Bộ Tài Nguyên và Môi trường, 2004).
Hệ thống phân loại hiện trạng sử dụng đất đai bao gồm các loại hình chính như đất nông nghiệp, đất lâm nghiệp, đất dân cư đô thị, đất dân cư nông thôn, đất chuyên dùng và đất chưa sử dụng Tuy nhiên, sự chưa thống nhất về hệ thống phân cấp và chỉ tiêu phân cấp giữa các quốc gia và ngành nghề vẫn là một thách thức lớn.
Quy hoạch sử dụng đất đai diễn ra ở nhiều cấp độ khác nhau, từ quốc tế đến cấp xã, với sự tham gia của các cơ quan quản lý, người sử dụng đất, nhà quy hoạch, và lãnh đạo địa phương Tại Việt Nam, quy hoạch này được thực hiện từ cấp quốc gia đến cấp xã, kết hợp với các biện pháp pháp lý, tài chính và giáo dục nhằm đảm bảo hiệu quả trong quản lý và sử dụng đất.
1.1.3 Biến động diện tích sử dụng đất
Biến động sử dụng đất là sự thay đổi tăng hay giảm về diện tích đối tượng nào đó trong một gia đoạn nhất định
Biến động sử dụng đất có những đặc trưng cơ bản, bao gồm quy mô biến động về diện tích sử dụng đất nói chung, biến động diện tích của từng loại hình sử dụng đất, và biến động về đặc điểm của các loại đất chính (Nguyễn Tiến Mạnh, 2008).
Mức độ biến động của các loại hình sử dụng đất được thể hiện qua sự thay đổi diện tích giữa đầu và cuối thời kỳ nghiên cứu Để xác định mức độ biến động, cần phân tích diện tích tăng, giảm và tính toán tỷ lệ phần trăm tăng giảm của từng loại hình sử dụng đất trong khoảng thời gian đánh giá.
1.1.3.2 Những nhân tố gây nên tình hình biến động sử dụng đất
Các yếu tố tự nhiên như vị trí địa lý, địa hình, khí hậu, thủy văn và thảm thực vật đóng vai trò quyết định trong việc xác định cơ cấu sử dụng đất vào các mục đích kinh tế - xã hội (Nguyễn Tiến Mạnh, 2008).
Sự phát triển của các ngành kinh tế như dịch vụ, xây dựng và giao thông thường là kết quả của quá trình đô thị hóa, dẫn đến biến động trong sử dụng đất Điều này bao gồm việc thu hẹp diện tích đất nông nghiệp, mở rộng diện tích đất đô thị và chuyển đổi mục đích sử dụng đất.
Sự gia tăng dân số có tác động gián tiếp đến biến động sử dụng đất thông qua các hoạt động kinh tế - xã hội Khi dân số gia tăng, áp lực lên việc sử dụng đất cũng tăng cao, dẫn đến những thay đổi trong cách thức khai thác và quản lý tài nguyên đất.
1.1.3.3 Ý nghĩa thực tiễn trong đánh giá tình hình biến động sử dụng đất Đánh giá tình hình biến động sử dụng đất có ý nghĩa rất lớn trong việc sử dụng đất đai (Nguyễn Tiến Mạnh, 2008)
Là cơ sở khai thác tài nguyên đất đai phục vụ phát triển kinh tế-xã hội có hiệu quả và bảo vệ môi trường sinh thái
Đánh giá biến động sử dụng đất giúp xác định nhu cầu giữa các ngành kinh tế-xã hội và an ninh quốc phòng Qua vị trí địa lý, diện tích tự nhiên và tài nguyên thiên nhiên của khu vực, ta có thể hiểu rõ sự phân bố các ngành kinh tế, từ đó nhận diện điều kiện thuận lợi và khó khăn của nền kinh tế xã hội Điều này cho phép đánh giá xu hướng biến động đất đai, từ đó đề xuất phương hướng phát triển hợp lý và các phương pháp sử dụng tài nguyên đất hiệu quả, đồng thời bảo vệ môi trường sinh thái.
Đánh giá biến động sử dụng đất là yếu tố quan trọng, tạo tiền đề cho việc đầu tư và thu hút nguồn vốn từ bên ngoài Điều này giúp phát triển bền vững và ổn định trong tất cả các lĩnh vực kinh tế-xã hội, đồng thời sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên quý giá của quốc gia.
Hệ thống thông tin địa lí gis và công nghệ viễn thám
1.2.1 Hệ thống thông tin địa lí (GIS)
Hệ thống thông tin địa lí (GIS) là một phần của công nghệ thông tin, chuyên biệt cho quản lý cơ sở dữ liệu liên quan đến các yếu tố địa lý và bản đồ GIS ngày càng trở nên phổ biến nhờ khả năng tích hợp và phân tích thông tin sâu, giúp giải quyết nhiều vấn đề phức tạp Thông qua GIS, người dùng có thể thu thập, phân tích và tổng hợp dữ liệu địa lý, từ đó đánh giá các quá trình, dự đoán khả năng xảy ra và đề xuất giải pháp mới Do đó, GIS được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực kinh tế - xã hội, quản lý và môi trường.
GIS, hay Hệ thống Thông tin Địa lý, là một hệ thống quản lý thông tin dữ liệu không gian đa dạng, được phát triển dựa trên công nghệ máy tính và phần mềm, cùng với ảnh viễn thám Mục đích của GIS là lưu trữ, cập nhật, quản lý, hợp nhất, tổng hợp, mô hình hóa và phân tích dữ liệu, từ đó đưa ra các giải pháp cho nhiều lĩnh vực và cấp độ khác nhau, tùy thuộc vào nhu cầu của người sử dụng.
GIS là hệ thống quản lý và phân tích thông tin dữ liệu liên quan đến yếu tố địa lý, nhằm cung cấp thông tin, kiến thức và giải pháp Kết quả của GIS rất đa dạng, bao gồm việc hiển thị tri thức địa lý thông qua nhiều dạng thông tin khác nhau.
Bản đồ là sản phẩm truyền thống và trực quan của GIS, đóng vai trò quan trọng trong việc áp dụng công nghệ này Các loại bản đồ như bản đồ quy hoạch, bản đồ biến động và bản đồ cơ cấu cây trồng là những ví dụ điển hình cho ứng dụng của GIS.
Cơ sở dữ liệu địa lý là yếu tố nổi bật phân biệt GIS với bản đồ thông thường Hệ thống GIS không chỉ hiển thị giá trị trên bản đồ mà còn tích hợp nhiều dữ liệu liên quan, cho phép liên kết, tổng hợp và lưu trữ thông tin một cách hiệu quả Điều này hỗ trợ quản lý không gian địa lý theo thời gian, giúp cập nhật thông tin một cách linh hoạt.
Mô hình phân tích quan hệ giúp mô phỏng các mối quan hệ giữa các yếu tố trong không gian, chẳng hạn như mối liên hệ giữa mặt xung yếu của lưu vực và các nhân tố ảnh hưởng như địa hình, đất đai và thảm phủ thực vật Điều này tạo nền tảng cho việc chồng ghép các lớp bản đồ và dữ liệu, từ đó đưa ra giải pháp và quy hoạch hiệu quả.
Metadata: thông tin siêu cơ sở dữ liệu của các lớp dữ liệu
Trong những năm gần đây, công nghệ thông tin và viễn thám đã có những bước phát triển mạnh mẽ, đặc biệt trong quản lý tài nguyên thiên nhiên Những ứng dụng này cho phép lưu trữ, cập nhật và phân tích dữ liệu, từ đó đưa ra các giải pháp quản lý hiệu quả, tiết kiệm và có tính khoa học Sự kết hợp này góp phần quan trọng vào việc quản lý tài nguyên bền vững và lâu dài.
1.2.1.2 Các thành phần và chức năng của GIS
Mô hình thông tin, kiến thức GiS bao gồm
Dữ liệu đầu vào bao gồm thông tin liên quan, bản đồ, tọa độ không gian, ảnh viễn thám và các mô hình quan hệ giữa các yếu tố Tất cả các thông tin này được cập nhật và bổ sung thường xuyên để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong việc phân tích.
Quản lí, cập nhật và phân tích thông tin dữ liệu theo một mục tiêu cụ thể
Thông tin dữ liệu đầu ra bao gồm các giải pháp, bản đồ chuyên đề và dữ liệu liên quan, cùng với báo cáo Ngoài ra, có khả năng tạo ra các website để quản lý, sử dụng và trao đổi thông tin.
Hình 1.1 Sơ đồ mô hình thông tin, kiến thức trong GIS
GIS có rất nhiều chức năng khác nhau tùy vào việc ứng dụng vào lĩnh vực nào, nhưng có thể biểu hiện tổng quát theo sơ đồ sau:
Hình 1.2 Các chức năng của GIS 1.2.2 Công nghệ viễn thám (Remote Sensing)
1.2.2.1 Các khái niệm liên quan đến viễn thám
Công nghệ viễn thám đã xuất hiện từ lâu trên thế giới, nhưng chỉ mới được áp dụng rộng rãi tại Việt Nam trong những năm gần đây Viễn thám, hay còn gọi là remote sensing, là khoa học và nghệ thuật thu thập thông tin về đối tượng, khu vực hoặc hiện tượng thông qua việc phân tích dữ liệu mà không cần tiếp xúc trực tiếp với chúng.
Viễn thám, theo định nghĩa của Japan Association of Remote Sensing, là một lĩnh vực khoa học và công nghệ cho phép phát hiện, đo đạc và phân tích các đặc điểm của đối tượng mà không cần tiếp xúc trực tiếp.
Viễn thám, theo Nguyễn Ngọc Thạch (2005), được định nghĩa là quá trình thăm dò một đối tượng hoặc hiện tượng từ xa mà không cần tiếp xúc trực tiếp.
Dữ liệu có cấu trúc
Tìm kiếm và phân tích
Thiết bị đồ CSDL họa
Xử lý sơ bộ dữ liệu
Hiển thị và tương tác
Lưu trữ và khai thác
Tài liệu và bản đồ giấy
1.2.2.2 Nguyên lý cơ bản của viễn thám
Viễn thám là công nghệ xác định và nhận biết các đối tượng hoặc điều kiện môi trường thông qua năng lượng bức xạ và phản xạ từ vật thể như nhà, đất, cây, và nước Các đặc trưng riêng về sự phản xạ và bức xạ giúp phân tích tính chất của vật thể một cách hiệu quả (Trần Kông Tấu 2009).
Sóng điện từ phản xạ hoặc bức xạ từ vật thể cung cấp thông tin quan trọng về đặc tính của đối tượng trong viễn thám.
Bộ cảm biến (sensors) là thiết bị dùng để phát hiện sóng điện từ phản xạ hoặc bức xạ từ các vật thể, bao gồm máy chụp ảnh và máy quét Những bộ cảm biến này thường được gắn trên các vật mang (platform) như máy bay, khinh khí cầu, tàu con thoi hoặc vệ tinh, giúp thu thập thông tin từ môi trường xung quanh.
ỨNG DỤNG GIS VÀ VIỄN THÁM THÀNH LẬP BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT QUẬN CẨM LỆ
Khái quát về điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội khu vực nghiên cứu
Quận Cẩm Lệ được thành lập vào ngày 5/8/2005 theo Nghị định số 102/2005/NĐ-
CP của Chính phủ gồm có 6 phường: Khuê Trung, Hoà Thọ Tây, Hoà Thọ Đông, Hoà Phát, Hoà An, Hoà Xuân
Tổng diện tích tự nhiên 3.585 ha, dân số trung bình 160.265 người, mật độ dân số trung bình 4.470 người/km 2 (theo số liệu niên giám thống kê năm 2019)
Quận Cẩm Lệ, tọa lạc ở phía Tây - Nam của thành phố Đà Nẵng, cách trung tâm thành phố 7 km và tiếp giáp với 5 quận huyện khác, là một khu vực có vị trí địa lý thuận lợi.
- Phía Bắc giáp quận Liên Chiểu và quận Hải Châu
- Phía Nam giáp huyện Hoà Vang và Quận Ngũ Hành Sơn
- Phía Đông giáp quận Hải Châu và Quận Thanh Khê
- Phía Tây giáp huyện Hoà Vang và quận Liên Chiểu
Quận Cẩm Lệ, nằm ở cửa ngõ phía Tây Nam của thành phố, là một trong những khu vực trọng điểm cho sự phát triển đô thị Với nhiều trục lộ giao thông chính như quốc lộ 1A, quốc lộ 14B và các tuyến đường kết nối với Cảng hàng không quốc tế Đà Nẵng cùng Cảng biển Tiên Sa, quận này có lợi thế lớn trong việc phát triển kinh tế Ngoài ra, hạ tầng kinh tế như khu công nghiệp, cụm kho tàng và khu du lịch sinh thái cũng góp phần tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển các ngành kinh tế tại đây.
Hình 2.1 Bản đồ hành chính quận Cẩm Lệ
(Nguồn: https://camle.danang.gov.vn)
Cẩm Lệ là một vùng đồng bằng với địa hình đa dạng, có độ dốc chính từ Tây Bắc xuống Đông Nam Khu vực đồi núi chủ yếu tập trung ở phường Hoà Thọ Tây và một phần ở phường Hoà Phát, nơi có nhiều đồi núi thấp xen kẽ với các cánh đồng nhỏ.
Vùng đồng bằng Cẩm Lệ có địa hình tương đối bằng phẳng, chiếm phần lớn diện tích quận, với độ cao trung bình từ 2 đến 10 m Địa hình nơi đây đa dạng, có hướng dốc chính từ Tây Bắc xuống Đông Nam.
Khu vực đồi núi chủ yếu tập trung tại phường Hoà Thọ Tây và một phần ở phường Hoà Phát, nơi có những đồi núi thấp xen lẫn với các cánh đồng nhỏ.
Vùng đồng bằng tương đối bằng phẳng, chiếm phần lớn diện tích toàn quận, có độ cao trung bình từ 2 – 10 m, phân bố đều khắp các phường
Khí hậu quận Cẩm Lệ, giống như khí hậu chung của Thành phố Đà Nẵng, thuộc vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa với nền nhiệt độ cao và ít biến động Khu vực này có chế độ ánh sáng và mưa ẩm phong phú, với lượng mưa trung bình hàng năm đạt 304 mm Tháng 11 là tháng có lượng mưa cao nhất (1.218,0 mm), trong khi tháng 2 có lượng mưa thấp nhất (5,8 mm) Nhiệt độ trung bình năm khoảng 26°C, với nhiệt độ cao nhất có thể lên tới 31°C và thấp nhất là 21°C Độ ẩm trung bình hàng năm đạt 82%, tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển nông nghiệp.
Khu vực này có khí hậu chuyển tiếp giữa miền Bắc và miền Nam, với đặc trưng là khí hậu nhiệt đới phía Nam Nơi đây có hai mùa rõ rệt: mùa mưa từ tháng 8 đến tháng 12, chiếm 70-80% lượng mưa cả năm, và mùa khô từ tháng 1 đến tháng 7, thỉnh thoảng có không khí lạnh nhưng không kéo dài và không rét đậm Lượng bức xạ lớn tạo điều kiện thuận lợi cho nông nghiệp phát triển, mặc dù mùa hè ít mưa và nhiệt độ cao có thể gây hạn hán ở một số khu vực Ngoài ra, quận này nằm xa bờ biển, do đó không chịu ảnh hưởng trực tiếp từ gió bão.
Quận Cẩm Lệ có tổng diện tích tự nhiên 3.585 ha, chiếm 2,78% diện tích thành phố so với năm 2018 Cơ cấu sử dụng đất có sự thay đổi, với diện tích đất nông nghiệp tăng 24,6 ha (0,7%), đất ở tăng 32,7 ha (0,9%), đất chuyên dùng tăng 178,8 ha (5%), trong khi đất chưa sử dụng giảm 221,4 ha (6,2%) Phường Hòa Xuân là phường có diện tích lớn nhất, chiếm 33,52%, trong khi phường Hòa Thọ Đông có diện tích nhỏ nhất, chỉ chiếm 7,44% tổng diện tích đất tự nhiên của quận.
Trên địa bàn quận có 2 loại tài nguyên để khai thác phục vụ cho xây dựng là tài nguyên về cát và đá
Cát trên sông Cẩm Lệ và sông Vĩnh Điện có trữ lượng lên tới 15.000.000 m³, trong khi đá tại núi Phước Tường, thuộc phường Hoà Phát và Hoà An, có trữ lượng 4.500.000 m³ Chất lượng của cát và đá ở khu vực này được đánh giá cao, đáp ứng tốt nhu cầu cho ngành công nghiệp xây dựng.
Cẩm Lệ được bao bọc bởi sông Vĩnh Điện ở phía Đông Nam và sông Cẩm Lệ chảy qua ba phường Hoà Xuân, Hoà Thọ Đông và Hoà Thọ Tây với chiều dài 16 km, tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển giao thông đường thuỷ Ngoài ra, các bãi bồi tự nhiên trên những dòng sông này có tiềm năng kết hợp đầu tư cho các dự án dịch vụ và du lịch sinh thái như Đồng Nò, Đảo Nổi và bãi La Hường, góp phần phát triển du lịch đường sông.
2.1.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội
Quận Cẩm Lệ có diện tích: 35,85 km 2 , có 6 phường trực thuộc như hiện nay:
Phường Khuê Trung : 3.00 km 2 Phường Hòa Thọ Đông : 2.70 km 2 Phường Hòa Thọ Tây : 8.40 km 2 Phường Hòa An : 3.20 km 2 Phường Hòa Phát : 6.50 km 2 Phường Hòa Xuân : 12.05 km 2
(Nguồn: Niên giám thống kê năm 2019 của Cục thống kê quận Cẩm Lệ)
Bảng 2.1 Dân số và mật độ dân số năm 2019 phân theo xã/phường/thị trấn
Dân số trung bình (Người) Mật độ dân số (Người/km 2 )
(Nguồn: Niên giám thống kê năm 2019 của Cục thống kê quận Cẩm Lệ)
Cơ cấu kinh tế quận đang chuyển biến tích cực với tốc độ tăng trưởng liên tục cao hơn từng năm Sự phát triển này diễn ra trên mọi lĩnh vực kinh tế, đồng thời chất lượng tăng trưởng và khả năng cạnh tranh cũng ngày càng được nâng cao.
Bảng 2.2 Tốc độ tăng trưởng kinh tế của quận Cẩm Lệ qua các năm Năm Tổng giá trị sản xuất (tỷ đồng) Tốc độ tăng trưởng (%)
Nguồn: Các báo cáo kinh tế - xã hội hàng năm của UBND quận
Cơ cấu kinh tế quận Cẩm Lệ đang chuyển dịch theo hướng công nghiệp hóa - hiện đại hóa, phù hợp với quy hoạch của thành phố với ba trụ cột chính: dịch vụ, công nghiệp và nông nghiệp Nền kinh tế của quận đã ghi nhận sự gia tăng tỷ lệ ngành thương mại và dịch vụ, trong khi tỷ lệ của ngành công nghiệp và nông nghiệp đang dần giảm trong tổng giá trị sản xuất.
Bảng 2.3 Sự chuyển dịch cơ cấu kinh tế qua các năm
Ngành công nghiệp – xây dựng 68,9 71,4 73,4 74,3 74,8 74,2
Ngành nông – lâm – thủy sản 1,3 1,3 0,8 0,6 0,5 0,5 a, Công nghiệp - Tiểu thủ công nghiệp
Quận hiện có 176 doanh nghiệp, bao gồm 5 doanh nghiệp Trung Ương và Thành phố, 3 doanh nghiệp có vốn đầu tư nước ngoài, và 168 doanh nghiệp ngoài quốc doanh Cơ cấu ngành hàng chủ yếu trong lĩnh vực Công nghiệp - Tiểu thủ Công nghiệp tại địa phương tập trung vào các nhóm như khai thác và sản xuất vật liệu xây dựng, gia công, sản xuất hàng thủ công mỹ nghệ, sản xuất cơ khí, hàn gò, và may mặc.
Sản phẩm từ sản xuất công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp được tiêu thụ một phần tại địa phương, trong khi phần lớn còn lại được cung cấp bởi các đơn vị sản xuất theo đơn đặt hàng hoặc hợp đồng gia công.
Một số sản phẩm xuất khẩu nổi bật của Việt Nam, như dệt may, đồ gỗ gia dụng ngoài trời, chổi đốt và hàng thủ công mỹ nghệ, đã giữ được uy tín vững chắc tại thị trường Nhật Bản và Châu Âu Đồng thời, lĩnh vực sản xuất nông nghiệp cũng đóng góp quan trọng vào sự phát triển kinh tế và thương mại quốc tế.
Xử lý tư liệu viễn thám về hiện trạng sử dụng đất quận Cẩm lệ
Trong nghiên cứu hiện trạng sử dụng đất bằng tư liệu viễn thám, giải đoán ảnh là công việc quan trọng nhất, được định nghĩa là quá trình tách thông tin định tính và định lượng từ ảnh viễn thám để tạo ra bản đồ chuyên đề dựa trên kiến thức chuyên môn và kinh nghiệm của người giải đoán Mục tiêu chính của giải đoán ảnh vệ tinh là tách ra các thông tin hữu ích phục vụ cho nhu cầu của người sử dụng Thông tin trong ảnh vệ tinh có thể được phân thành 5 loại cơ bản.
Phân loại là quá trình tách và gộp thông tin dựa trên các đặc điểm về phổ, không gian và thời gian từ hình ảnh của đối tượng nghiên cứu, như lớp phủ và hiện trạng sử dụng.
Phát hiện biến động là quá trình nhận diện và phân tách các thay đổi trong dữ liệu ảnh đa thời gian, bao gồm biến động lớp phủ đất, thực vật và đường bờ.
Tách các đại lượng vật lý từ ảnh giúp chiết xuất thông tin tự nhiên như nhiệt độ, trạng thái khí quyển và độ cao của vật thể dựa trên các đặc trưng phổ.
Tách các chỉ số là quá trình tính toán và xác định các chỉ số mới như chỉ số thực vật và độ đục của nước, nhằm đáp ứng yêu cầu cụ thể của từng lĩnh vực ứng dụng khác nhau.
- Xác định các đặc điểm: Xác định thiên tai, các dấu hiệu phục vụ tìm kiếm khảo cổ, các cấu trúc tuyến tính…
Để đạt được mục tiêu nghiên cứu, chúng tôi tập trung vào hai phương pháp tách lọc thông tin là phân loại và phát hiện biến động, đây là những hình thức cơ bản phục vụ cho việc xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất Quá trình này có thể được thực hiện hiệu quả thông qua các phần mềm chuyên dụng trên máy tính để xử lý ảnh vệ tinh.
2.2.1 Phương pháp xử lý ảnh số
Xử lý ảnh số là quá trình điều khiển và phân tích thông tin ảnh dưới dạng số bằng máy tính, đóng vai trò quan trọng trong viễn thám, nơi mà hầu hết tư liệu thu được là số Giải đoán ảnh thông qua xử lý số là phương pháp cơ bản trong viễn thám hiện đại và bao gồm nhiều giai đoạn khác nhau.
- Khôi phục và hiệu chỉnh ảnh
Phân loại ảnh vệ tinh là công việc quan trọng nhất trong quá trình theo dõi và lập bản đồ chuyên đề Mục đích của phân loại ảnh số, hay còn gọi là phân loại đa phổ, là tách biệt các thông tin cần thiết để phục vụ cho việc giám sát các đối tượng Hiện nay, có hai phương pháp chính để thực hiện phân loại đa phổ.
2.2.2 Phương pháp phân loại có kiểm định
Phân loại có kiểm định là phương pháp phân loại dựa trên các vùng mẫu, nơi mà người giải đoán xác định chắc chắn thuộc về một trong các lớp cần tìm Từ các vùng mẫu này, các tham số thống kê được thiết lập, tạo thành các chỉ tiêu thống kê quan trọng cho quá trình phân loại sau này.
Trong phân loại có giám định, người ta sử dụng một số thuật toán phân loại sau đây:
- Phân loại theo khoảng cách ngắn nhất (Nearest distance classified)
- Phân loại theo nguyên tắc người láng giềng gần nhất (Nearest neighbor classified)
- Phân loại hình hộp phổ (Box classified)
- Phân loại theo nguyên tắc xác suất giống nhau nhất (maximum likelihood classified_MLC)
2.2.3 Phương pháp phân loại không kiểm định (unsupervised classification)
Phân loại không kiểm định là quá trình phân loại dựa trên tính chất phổ mà không cần biết rõ tên hay tính chất của các lớp phổ, với việc đặt tên chỉ mang tính tương đối Khác với phân loại có kiểm định, phương pháp này không tạo ra các vùng mẫu mà chỉ thực hiện phân lớp phổ đồng thời Số lượng và tên các lớp được xác định tương đối qua so sánh với tài liệu mặt đất Các nhóm phổ được phân chia dựa trên sự tương đồng của chúng thông qua thuật toán thống kê Đối với ảnh số 8 bit, giá trị số của một kênh ảnh nằm trong khoảng từ 0 đến 255, và trong khoảng này, các giá trị phổ sẽ được phân chia theo đặc tính đồng nhất Số lượng khoảng phổ đồng nhất được gọi là số nhóm phổ, tương ứng với các đối tượng không gian cần phân loại Phân loại không giám sát dựa trên các nhóm phổ này, và sau khi hoàn thành, người giải đoán sẽ gán từng nhóm phổ với đối tượng không gian thực tế thông qua khảo sát thực địa hoặc đối sánh trên bản đồ.
Thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất quận Cẩm lệ các thời điểm năm 2009 và
2.3.1 Khái quát về tư liệu ảnh sử dụng trong đề tài Đề tài sử dụng ảnh vệ tinh Plannet Scope có độ phân giải (3m) và ảnh vệ tinh Rapideye (5m) để thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất và các bản đồ biến động Cả hai ảnh được sử dụng trong đề tài đều có chất lượng khá tốt Điều này sẽ giúp cho việc
Bảng 2.4 : Các loại ảnh viễn thám dùng trong khóa luận
Loại ảnh vệ tinh Năm Độ phân giải
Hình 2.2 Ảnh vệ tinh Rapid Eye 2009
Hình 2.3 Ảnh vệ tinh Planet Scope 2020 2.3.1.1 Ảnh vệ tinh Planets cope
Vệ tinh Dove, với hệ thống ảnh quang học Planetscope, có khả năng chụp ảnh với độ phân giải không gian 3.7 m, được chỉnh sửa thành 3 m Được phóng lần đầu vào tháng 4 năm 2013, đến năm 2019 đã có hơn 150 vệ tinh hoạt động Ảnh Planetscope được Planet ra mắt vào tháng 12 năm 2015 và được vận hành bởi công ty Planet Labs tại San Francisco, CA, Mỹ Ảnh được thu thập và xử lý theo nhiều định dạng khác nhau phục vụ cho các ứng dụng như lập bản đồ, ứng phó thảm họa, nông nghiệp chính xác, và phân tích thời gian Planetscope cung cấp ba dòng sản phẩm: Basic Scene (1B), Ortho Scene (3B), và Ortho Tile (3A), với độ phân giải không gian 3 m và bốn dải quang phổ: xanh dương, xanh lá, đỏ, và gần hồng ngoại (NIR) Sản phẩm ảnh được xử lý 3B đã được chỉnh sửa hình học (orthorectified) để đảm bảo độ chính xác với bề mặt, đồng thời cung cấp thông tin phản xạ bề mặt chính xác thông qua mô hình chuyển bức xạ 6S và dữ liệu MODIS Nhờ đó, ảnh Planetscope phục vụ cho nghiên cứu mà không cần thực hiện chỉnh sửa hình học và phản xạ bề mặt.
Chòm sao vệ tinh RapidEye bao gồm năm vệ tinh có khả năng thu thập hơn 6 triệu km² dữ liệu mỗi ngày với độ phân giải không gian 6,5 mét GSD (tại nadir) Mỗi vệ tinh có kích thước dưới một mét khối và trọng lượng 150 kg (bao gồm cả xe và tải trọng) Tất cả năm vệ tinh đều được trang bị cảm biến giống nhau và được bố trí trên cùng một mặt phẳng quỹ đạo.
Số lượng vệ tinh 5 Độ cao quỹ đạo 630 km trong quỹ đạo đồng bộ mặt trời
Dải quang phổ: Màu xanh da trời 440 - 510 nm, Xanh lục 520 - 590 nm, Đỏ 630 -
685 nm, Cạnh đỏ 690 - 730 nm, NIR 760 - 850 nm
Khoảng cách lấy mẫu trên mặt đất là 6,5 m với chiều rộng Swath đạt 77 km Mỗi quỹ đạo có thể thu thập tối đa 1500 km dữ liệu hình ảnh.
Sản phẩm RapidEye Basic là một trong những sản phẩm hình ảnh ít được xử lý nhất trong dòng sản phẩm RapidEye, phù hợp cho khách hàng có khả năng xử lý hình ảnh nâng cao và muốn tự chỉnh sửa về mặt hình học Dòng sản phẩm này sẽ được phát hành trên nền tảng Planet vào đầu năm 2017, với định dạng GeoTIFF và NITF.
2.3.2 Các bước thực hiện giải đoán ảnh a Dữ liệu ảnh Planet Scope và Rapid Eye Được điều chỉnh ở hệ tọa độ UTM WGS 84 Zone 49N b Tổ hợp màu
Sử dụng các kênh 3,4,5 đối với ảnh RapidEye hoặc kênh 2,3,4 của Planet Scope để tạo thành ảnh tổ hợp màu
Phương pháp tổ hợp màu là kỹ thuật phổ biến trong viễn thám, hỗ trợ giải đoán ảnh dựa trên chuẩn nền màu Ảnh chụp đa phổ cho phép tích hợp các kênh phổ khác nhau, giúp phân tích các đối tượng theo đặc trưng bức xạ Lợi ích của phương pháp này là hiển thị đồng thời ba kênh ảnh tương ứng với ba màu cơ bản: đỏ, xanh lá cây và xanh lam (RGB) Nó có thể tổ hợp 3 kênh ảnh từ cùng một loại vệ tinh, từ các vệ tinh khác nhau với cùng độ phân giải, hoặc từ ảnh vệ tinh và ảnh máy bay cùng độ phân giải, cũng như từ ảnh radar chụp ở các thời điểm khác nhau.
- Đầu tiên cần có 1 file Shapefile khu vực quận Cẩm Lệ
- Mở file ảnh đã ghép kênh bước trên, chọn WGS 84, Zone 49
Cắt ảnh theo ranh giới khu vực nghiên cứu
- Đầu tiên chúng ta mở ảnh cắt theo khung ảnh, sau đó chồng lớp ranh giới huyện dạng shapefile lên trên cùng một cửa sổ Display
To import vector data in GRASS GIS, navigate to the main menu and select File > Import Vector Data > Simplified Vector Import with Reprojection Choose the district boundary file for Cẩm Lệ and import it This vector file will then be converted to raster format, allowing you to use the Raster Map Calculator tool to clip satellite images according to the research area.
Hình 2.6 Ranh giới quận Cẩm Lệ và ảnh vệ tinh sau khi cắt theo ranh giới quận d Lựa chọn vùng mẫu phân loại
Việc chọn vùng mẫu là yếu tố quan trọng quyết định đến kết quả phân loại Để đảm bảo độ chính xác trong quá trình lựa chọn vùng mẫu, cần chú ý đến một số yêu cầu nhất định.
Số lượng vùng lấy mẫu cho mỗi loại đối tượng cần được cân nhắc kỹ lưỡng Nếu số lượng vùng mẫu quá ít, độ chính xác sẽ không được đảm bảo; ngược lại, nếu số lượng quá nhiều, khối lượng tính toán sẽ tăng lên đáng kể, có thể dẫn đến việc làm nhiễu kết quả.
Diện tích các vùng mẫu đủ lớn, đồng thời các vùng mẫu không được nằm gần ranh giới giữa các lớp đối tượng với nhau
Vùng mẫu được chọn phải đặc trưng cho đối tượng phân loại và phân bố đều trên khu vực nghiên cứu
Dựa trên số liệu thực địa và bản đồ hiện trạng sử dụng đất, chúng tôi tiến hành lựa chọn mẫu phân loại bằng cách khoanh vẽ trực tiếp trên ảnh cần phân loại.
Dựa trên dữ liệu thực địa, hình ảnh viễn thám và bản đồ hiện trạng sử dụng đất (HTSDĐ), chúng tôi đã xây dựng khóa giải đoán với 5 loại hình sử dụng đất cơ bản.
Đất khu dân cư đô thị, hay còn gọi là đất đô thị, bao gồm đất ở và các loại đất chuyên dụng như đất trụ sở, cơ quan, công trình sự nghiệp, đất quốc phòng an ninh, đất sản xuất kinh doanh phi nông nghiệp và đất công cộng Tên gọi "đất đô thị" được xác định theo điều 55 Luật đất đai Theo quy hoạch đô thị, đất đô thị được chia thành hai loại: đất dân dụng và đất chuyên dùng Tác giả lựa chọn phân loại này do đặc trưng phản xạ phổ gần giống nhau giữa đất ở đô thị và đất chuyên dụng trên ảnh vệ tinh, dẫn đến độ sai lệch cao trong kết quả phân loại Do đó, hai nhóm đất này được gộp lại thành loại "đất đô thị".
Bảng 2.5 Dấu hiệu nhận biết các đối tượng
Loại đất Ảnh vệ tinh Ảnh thực địa Đặc điểm Đất đô thị
Cấu trúc tương đối đồng nhất, thể hiện rất rõ trên ảnh Đất nông nghiệp
Cấu trúc mịn, có hình dáng ô thửa, phân bố chủ yếu ở vùng đồng bằng Đất trống
Cấu trúc mịn, phân bố chủ yếu ở những khu vực ven biển và dễ dàng nhận biết trên ảnh Đất rừng
Cấu trúc tương đối mịn, phân bố ở rìa của rừng tự nhien hoặc trên các sườn đồi thấp
Sông Cấu trúc mịn, thường có dạng tuyến
Đất nông nghiệp là các khu vực thích hợp cho sản xuất và canh tác, bao gồm cả trồng trọt và chăn nuôi Những vùng đất này đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển nông nghiệp, cung cấp nguồn thực phẩm và nguyên liệu cho nền kinh tế.
- Đất rừng: gồm đất có rừngsản xuất, đất có rừng phòng hộ và đất có rừng đặc dụng
Đất trống bao gồm các loại đất như đất xói mòn với sỏi đá, bãi cát ven biển, đất đã được quy hoạch cho dự án xây dựng nhưng chưa triển khai, cùng với đất trồng cây hàng năm hoặc lâu năm nhưng hiện đang bị bỏ hoang.
- Đất mặt nước: bao gồm đất sông suối, kênh rạch, ao, hồ, đất nuôi trồng thủy sản và đất có mặt nước chuyên dùng e Phân loại Maximum Likelihood
Phương pháp Maximum Likelihood trong phân loại ảnh coi số liệu thống kê của mỗi lớp trong từng kênh ảnh phân tán theo phân phối chuẩn Phương pháp này xem xét khả năng một pixel thuộc về một lớp cụ thể Nếu không thiết lập ngưỡng xác suất, tất cả các pixel sẽ được phân loại, với mỗi pixel được gán cho lớp có xác suất cao nhất, tức là "Maximum Likelihood" Để thực hiện phân loại bằng phương pháp này, người dùng cần chọn Imagery\Classify image từ thanh công cụ chính của GRASSGIS và chọn Maximum Likelihood.
Hình 2.7 Phân loại ảnh vệ tinh bằng phương pháp Maximum Likelihood trong
GRASS GIS f Xử lí ảnh sau khi phân loại
