8 Thông tin Khoa học & Công nghệ * Sô 27 2022 Sử DỤNG ẢNH VIỄN THÁM VÀ GIS NGHIÊN ClHl sự THAY ĐỔI DIỆN TÍCH ĐẤT CÚ CÔNG TRÌNH XÂY DựNG GIAI DOẠN 2013 2020 KHD vực TP TDY HÒA STUDYING THE CHANGES IN L[.]
8 Thông tin Khoa học & Công nghệ * Sô 27-2022 Sử DỤNG ẢNH VIỄN THÁM VÀ GIS NGHIÊN ClHl THAY ĐỔI DIỆN TÍCH ĐẤT CÚ CƠNG TRÌNH XÂY DựNG GIAI DOẠN 2013-2020 KHD vực TP TDY HÒA STUDYING THE CHANGES IN LAND AREA WITH CONSTRUCTION WORKS USING REMOTE SENSING AND GIS IMAGES PERIOD 2013-2020 IN TUY HOA CITY ThS NGUYỄN TUẤN ANH Phịng Quản lý Đào tạo TĨM TẮT Trong nghiên cứu mình, tác giả tập trung vào thay đổi diện tích loại đẩt có cơng trình xây dựng địa bàn thành Tuy Hòa qua năm giai đoạn 2013-2020 cách khai thác liệu viền thám Landsat GIS Ket nghiên cứu nhằm cung cấp thêm giải pháp giám sát việc sử dụng đất cách chủ động Từ khóa: Landsat 8, GIS, thay đổi diện tích đất, Tuy Hòa, viền thám ABSTRACT In this research, the author focuses on the changes in land area with construction works in Tuy Hoa city over the years in the period of2013-2020 by exploiting Landsat remote sensing data and GIS The result ofthe study is intended to provide additional solutions to proactively monitor land use Keywords: Landsat 8, GIS, land area change, Tuy Hoa, remote sensing I ĐẶT VẤN ĐỀ Đất đai giữ vai trị quan trọng có ý nghĩa to lớn hoạt động sản xuất sống xã hội loài người Thực tế cho thấy rằng, trình phát triển xã hội lồi người, hình thành phát triển tất văn minh vật chất, văn minh tinh thần, thành tựu kỳ thuật, văn hoá khoa học xây dựng tảng - sử dụng đất Ngày nay, gắn với trình tồn cầu hóa phát triển kinh tế - xã hội diễn mạnh mẽ với gia tăng dân số nhanh chóng làm cho mối quan hệ người đất đai ngày căng thẳng Trong trình sử dụng đất, người có hành động dẫn đến huỷ hoại môi trường đất, làm cho số công đất đai bị yếu đi, gây biến động sử dụng đất từ quy mô địa phương đến tồn cầu Do đó, việc tiến hành nghiên cứu nhằm trả lời câu hỏi liên quan đến trình biến động sử dụng đất mối quan hệ với người cấn thiết Hoạt động kinh tế - xã hội đơn vị đất nguyên nhân phát thải khí nhà kính vào khí quyển, gây suy thối đa dạng sinh học toàn giới, làm suy giảm khả hệ sinh thái Tuy nhiên, sử dụng đất mang lại lợi ích tối ưu cho sống vật chất tinh thần, nhu cầu đáng cấp thiết người Tùy thuộc vào bối cảnh phát triển xã hội, việc lựa chọn thay đổi mục đích sử dụng đất thực tất yếu đáp ứng nhu cầu nâng cao chất lượng sống phát triển bền vững cho sống người Biến động sử dụng đất hệ nhiều loại nguyên nhân khác nhau, bao gồm: chủ quan khách Thông tin Khoa học & Công nghệ * Sô 27-2022 quan, trực tiếp gián tiếp, ngắn hạn lâu dài v.v [l] Các nghiên cứu khai thác liệu viễn thám quang học ứng dụng phổ biến khắp đất nước ta, với kết họp với GIS để đưa phân tích, đánh giá cách khách quan, chủ động xây dựng phương án phục vụ mục tiêu quản lý, giám sát môi trường tự nhiên từ có điều chỉnh phù hợp với nhu cầu phát triển vùng, khu vực II VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu nghiên cứu - Dữ liệu không gian: Bản đồ địa giới hành khu vực thành phố Tuy Hòa, đồ trạng sừ dụng đất năm 2019 - Dữ liệu ảnh viễn thám: Dữ liệu ảnh Landsat thu thập vào ngày khoảng thời gian từ tháng đến tháng hàng năm từ năm 2013 đến năm 2020, cụ thể bảng Bảng 1: Các ảnh Landsat sử dụng STT KÍ HIỆU ẢNH NGÀY THƯ ẢNH BAND SỬ DỤNG Độ PHÂN GIẢI (m) LC08-L2SP- 123051 _20130629 20200912-02-T 29/06/2013 5-4-3 30 LC08-L2SP-123051 20140702-20200911-02-T1 02/07/2014 5-4-3 30 LC08_L2SP_123051_20150416_20200909_02_Tl 16/04/2015 5-4-3 30 LC08-L2SP- 123051-20160605-20200906-02-T 05/06/2016 5-4-3 30 LC08L2SP 123051-20170710-20200903-02-T1 10/07/2017 5-4-3 30 LC08_L2SP_123051_20180424_20200901_02_Tl 24/04/2018 5-4-3 30 LC08-L2SP-1 23051 20190513_20200828_02_Tl 13/05/2019 5-4-3 30 LC08L2SP 123051-20200515-20200820-02-T 15/05/2020 5-4-3 30 2.2 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp điều tra thực địa: Thực khảo sát thực địa để tiến hành lấy mẫu cho đổi tượng phân loại sử dụng đất - Phương pháp đồ: Sử dụng phần mềm ENVI ArcGIS để giải đoán ảnh, biên tập đồ trạng sử dụng đất theo đối tượng phân loại III KÉT QUẢ NGHIÊN cứu 3.1 Quy trình thành lập đồ ảnh viễn thám Vệ tinh hệ thứ - Landsat Mỹ phóng thành công lên quỳ đạo vào ngày 11/02/2013 với tên gọi gốc Landsat Data Continuity Mission (LDCM) Đây dự án hợp tác NASA quan Đo đạc Địa chất Mỹ Landsat tiếp tục cung cấp ảnh có độ phân giải trung bình (từ 15 - 100 mét), phủ kín vùng cực vùng địa hình khác trái đất Nhiệm vụ Landsat cung cấp thông tin quan trọng nhiều lĩnh vực quản lý lượng nước, theo dõi rừng, giám sát tài nguyên môi trường, quy hoạch đô thị, khắc phục thảm họa lĩnh vực nông nghiệp Thông tin Khoa học & Cơng nghệ * số 27-2022 10 Hình 1: Sơ đồ quy trình thực Landsat (LDCM) mang theo cảm: thu nhận ảnh mặt đất (OLI - Operational Land Imager) cảm biến hồng ngoại nhiệt (TIRS - Thermal Infrared Sensor) Những cảm thiết kế để cải thiện hiệu suất độ tin cậy cao hon so với cảm Landsat hệ trước Landsat thu nhận ảnh với tổng số 11 kênh phổ, bao gồm kênh sóng ngắn kênh nhiệt sóng dài xem chi tiết Bảng Hai cảm cung cấp chi tiết bề mặt Trái Đất theo mùa độ phân giải khơng gian 30 mét (ở kênh nhìn thấy, cận hồng ngoại, hồng ngoại sóng ngắn); 100 mét kênh nhiệt 15 mét kênh toàn sắc Dải quét LDCM giới hạn khoảng 185 km X 180 km Độ cao vệ tinh đạt 705 km so với bề mặt trái đất 3.2 Cắt ảnh tạo mẫu huấn luyện Thường ảnh viễn thám chụp riêng vùng ta nghiên cứu mà ảnh cịn có vùng khác dính vào, muốn tách vùng nghiên cứu khỏi vùng lân cận ENVI cung cấp cơng cụ gọi cắt ảnh Tấm ảnh chụp thành phố Tuy Hòa vậy, có dính thêm phần đất huyện khác tỉnh phần tỉnh Bình Định, Khánh Hịa biển Đông Như để thành lập đồ trạng sử dụng đất cho riêng thành phố Tuy Hịa ta phải loại bỏ phần đất khơng thuộc thành phố Tuy Hịa Đe làm ta phải có lớp ranh giới thành phố Tuy Hòa với định dạng shapflie (*.shp) Kết việc cắt ảnh, tổ hợp màu band 5-4-3 khu vực thành phố Tuy Hịa hình Thông tin Khoa học & Công nghệ * số 27-2022 ỉỉ Hình 2: Ảnh tố hợp màu 5-4-3 năm 2020 Xây dựng mầu huấn luyện cho nhóm đối tượng sử đụng đất bao gồm: Đất phi nông nghiệp (đất có cơng trình xây dựng), đất nơng nghiệp, đất thủy văn, đất rừng - đồi núi - cao, đất chưa sử dụng dựa vào kết việc khảo sát thực địa, cụ thể hình 3, Hỉnh 3: Lây mâu phân loại 12 Loại đất Thông tin Khoa học & Công nghệ * Sô 27-2022 Ảnh thực địa Mẩu ảnh — ■«- -ĨỴ' j Đất PNN 'T'" c’“ ■‘Wm ' ■' *, _ ► — i RH - : * Đất NN ' M 3% g ■ > •• - : ■ • ■ị ỉ Đất rừng Ể» '4 ■ ■ ' P4' >' : ị ' ' ■ • *rJ J * J 1 ' i -Ji ỉ 5Ệ Đất CSD Đất thủy văn Hình 4: Đặc trưng mẫu phân loại Để tiến hành phân loại với mẫu chọn ta làm sau: Từ cơng cụ ENVI chọn Classification\Supervised chọn phương pháp phân loại phù họp Maximum Likelehood Map Vector Topograph* Radar Wmdc ParaUeleprped Minimum Distance Mahalanobis Distance Maỡmum Ukeihood Spectral Angle Mapper Spectral Information Divergence Binary Encoding Neural Net Support Vector Machine Hình 5: Phân loại ảnh Thơng tin Khoa học & Công nghệ * Sô 27-2022 13 Kết quả, phân loại ảnh viễn thám từ năm 2013 đến năm 2020 với mẫu huấn luyện Hình 6: Kết phân loại 3.4 Đánh giá độ xác sau phân loại - Confusion matrix Xác định độ xác phân loại thường dùng để đánh giá chất lượng ảnh vệ tinh giải đoán, so sánh độ tin cậy kết đạt áp dụng phương pháp khác phân loại ảnh viễn thám Một số thường sử dụng số Kappa (K) nhằm thống kê, kiểm tra đánh giá phù hợp nguồn liệu khác áp dụng thuật toán khác [2], Cách xác định số Kappa thể cơng thức (1): K = (T-E)/(1-E) (1) Trong đó: T - Độ xác tồn cục cho ma trận sai số E - đại lượng thể mong muốn (kỳ vọng) phân loại xác dự đốn trước, nghĩa E góp phần ước tính khả phân loại xác q trình phân loại thực Giá trị K nằm khoảng từ đến 1, K = 1, độ xác phân loại tuyệt đối Ket đánh giá độ xác sau phân loại khu vực thành phố Tuy Hòa qua năm thể Bảng đây: Bảng 2: Đánh giả độ xác sau phân loại NĂM Chỉ số Kappa (%) 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 84,33 89,65 95,59 99,51 92,94 90,14 93,62 94,11 Thông tin Khoa học & Công nghệ * Sô 27-2022 14 3.5 Tổng hợp diện tích loại đất: Dựa vào kết phân loại đất năm, tiến hành tổng hợp diện tích loại đất theo năm, kết cụ thể sau: Bảng 3: Diện tích loại đẩt (đvt: ha) LOẠI ĐẤT Thủy văn Đất PNN Đất NN Đất rừng, đồi núi Đất CSD NĂM 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 471,24 542,25 439,29 599,58 549,09 560,88 2686,41 2312,55 491,67 3009,15 3083,67 3381,75 1973,61 3029,85 2023,11 3321,99 3311,46 1719,09 2263,86 3862,08 1811,79 3872,52 2093,31 4571,82 3595,32 4194,90 4772,34 4729,68 4139,64 4229,10 3982,95 1177,74 952,29 982,26 757,71 800,46 945,90 686,88 744,03 383,58 Bảng biến động diện tích loại đất năm 2013-2020 địa bàn thành phố Tuy Hòa Bảng 4: Biến động diện tích loại đất (đvt: ha) LOẠI ĐẤT Thủy văn Đất PNN Đất NN Đất rừng, đồi núi Đất CSD NĂM 2013 383,58 2686,41 2312,55 4571,82 1177,74 Tăng/giảm 2020 439,29 3872,52 2093,31 3982,95 744,03 Diện tích tha) _ TỷJệT%) _ 55,71 0,5 _ 10,7 1186,11 _ -2 -219,24 _ -5,3 -588,87 -433,71 -3,9 Qua bảng ta thấy, giai đoạn 2013-2020 diện tích đất phi nơng nghiệp tăng 1186,11 (tương ứng biến động tỷ lệ 10,7% diện tích đất tự nhiên) chủ yếu từ diện tích đất nơng nghiệp, đất rừng, đất chưa sử dụng chuyển sang 3.6 Biên tập đồ Sau có kết phân loại, sử dụng phẩn mềm ArcGIS để tiến hành biên tập hoàn thiện đồ cho năm Kết hình Thơng tin Khoa học & Cơng nghệ * số 27-2022 iO9‘l2V£ 10TWE tOS’1ỈV€ BAN SÔ HIỆN TRẠNG sứ DỤNG SẤT nấm 201S ỉ lã TýMI 110000 1W15-0-E W9M8VE BẤN OỐ HIỆN TRẠNG sử DỤNG BẮT HÀM 201« ỉ Tỳ 101:110000 Õ CHÚ GIẢI CỊdghc Him,* C&PNN BÁN DỒ HIỆN TRẠNG sử DỤNG DẮT NAM 2017 BÁN Đổ HIỆN TRẠNG sứ DỤNG ĐẮT NAM 2018 Tỷ lệ 1: 110000 Tỳlệl 110000 CHÚGIÁI CHÚ GIAI í r~~iQGHc íecMg ClMSJd RAN DÔ HIỆN TRẠNG SỪ DỤNG ĐẲT NAM 2019 BÀN DÒ HIỆN TRẠNG sứ DỤNG ĐẮT NAM 2020 Tỳ lệ 1:110000 Tỹlậ 1:110000 Hình Bản đồ trạng sử dụng đất 109*21 VE 16 Thông tin Khoa học & Công nghệ * Sô 27-2022 IV- KẾT LUẬN Vấn đề nghiên cứu thay đổi diện tích đất có cơng trình xây dựng địa bàn thành phố Tuy Hòa ảnh viễn thám đưa giải pháp công tác quản lý sử dụng đất đai, qua quan quản lý sử dụng đất hồn tồn chủ động giám sát thay đổi bề mặt đất đế từ có đối chiếu, so sánh với kết công tác quản lý, sử dụng đất sổ sách, giấy tờ Trong nghiên cứu tác giả sử dụng tư liệu ảnh viễn thám khoảng thời gian từ tháng đến tháng hàng năm, xuất vài mưa lớn tạo vũng nước, điều ảnh hưởng đến kết giải đốn ảnh phân loại, cần có yêu cầu người xử lý ảnh phải có kinh nghiệm lấy mẫu thực địa, kinh nghiệm xử lý ảnh phân loại để giảm ảnh hưởng yếu tố TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Thị Thu Hà, 2016, Nghiên cứu biến động sử dụng đất mối quan hệ với số yếu tố nhân học thuộc khu vực huyện Giao Thủy, tinh Nam Định Luận án tiến sĩ, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội [2] Lê Văn Trung, 2015, Viễn thám, NXB Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh ... LUẬN Vấn đề nghiên cứu thay đổi diện tích đất có cơng trình xây dựng địa bàn thành phố Tuy Hòa ảnh viễn thám đưa giải pháp công tác quản lý sử dụng đất đai, qua quan quản lý sử dụng đất hồn tồn... Bảng biến động diện tích loại đất năm 2013- 2020 địa bàn thành phố Tuy Hòa Bảng 4: Biến động diện tích loại đất (đvt: ha) LOẠI ĐẤT Thủy văn Đất PNN Đất NN Đất rừng, đồi núi Đất CSD NĂM 2013 383,58... Hình 2: Ảnh tố hợp màu 5-4-3 năm 2020 Xây dựng mầu huấn luyện cho nhóm đối tượng sử đụng đất bao gồm: Đất phi nơng nghiệp (đất có cơng trình xây dựng) , đất nông nghiệp, đất thủy văn, đất rừng