Bài viết Ứng dụng tư liệu viễn thám và GIS chiết tách đất xây dựng và đất trống khu vực thị xã Điện Biên - Quảng Nam được thực hiện nhằm chiết tách đất xây dựng và đất trống ở khu vực đô thị cụ thể là thị xã Điện Bàn, tỉnh Quảng Nam thông qua các chỉ số NDBI và UI được xác định từ ảnh vệ tinh.
ỨNG DỤNG TƯ LIỆU VIỄN THÁM VÀ GIS CHIẾT TÁCH ĐẤT XÂY DỰNG VÀ ĐẤT TRỐNG KHU VỰC THỊ XÃ ĐIỆN BÀN – QUẢNG NAM Nguyễn Thanh Hịa TĨM TẮT Q trình thị hóa khơng làm gia tăng bề mặt khơng thấm mà cịn xuất diện tích đất trống thị bỏ hoang đất canh tác nông nghiệp dự án “treo” Phương pháp phân loại ảnh viễn thám để thành lập đồ sử dụng đất có đất trống đất xây dựng thường cho kết với độ xác khơng cao đối tượng dễ bị nhầm lẫn ảnh Do đó, sử dụng phương pháp chiết tách đất xây dựng từ ảnh số cho kết nhanh chóng hiệu Nghiên cứu này, sử dụng số NDBI UI để chiết tách đất xây dựng đất trống khu vực thị xã Điện Bàn – Quảng Nam Kết nghiên cứu cho thấy với thị xã Điện Bàn – Quảng Nam để chiết tách đất xây dựng đất trống dùng số NDBI tốt số UI Kết phù hợp với nghiên cứu trước việc sử dụng ảnh số để chiết tách đất xây dựng đất trống Từ khóa: Viễn thám, GIS, NDBI, UI, Điện Bàn, Nhận bài: 16/6/2022; Sửa chữa: 21/6/2022; Duyệt đăng: 23/6/2022 Đặt vấn đề Đơ thị hóa q trình tất yếu quốc gia, có Việt Nam Tuy nhiên, q trình thị hóa nước diễn theo xu hướng nhanh, chậm khác phụ thuộc vào điều kiện trình độ phát triển kinh tế - xã hội quốc gia Tại Việt Nam, thời gian qua, q trình thị hóa diễn mạnh mẽ thị lớn, tạo hiệu ứng thúc đẩy thị hóa nhanh lan toả diện rộng phạm vi tỉnh, vùng nước, nhiều đô thị mới, khu đô thị hình thành phát triển; nhiều thị cũ cải tạo, nâng cấp hạ tầng sở,… Điều cho thấy, đô thị Việt Nam trọng phát triển để nâng tầm cao với kiến trúc đại Q trình thị hóa diễn nhanh rộng khắp nhiều địa phương không tác động làm gia tăng dân số khu vực thành thị mà tác động đáng kể đến hệ sinh thái, hệ thống thủy văn, đa dạng sinh học khí hậu địa phương, tạo tượng đảo nhiệt đô thị Việc nghiên cứu mở rộng không gian đô thị kết tượng đảo nhiệt đô thị ln cần liệu xác thị kích thước, hình dạng bối cảnh khơng gian Do đó, cần phải áp dụng số kỹ thuật để nhanh chóng cung cấp thơng tin tình hình phân bố sử dụng đất đô thị giúp nhà quản lý xây dựng có thêm nhìn tổng thể chiến lược phát triển bền vững Công nghệ GIS viễn thám với áp dụng khoa học cơng nghệ đại khác đáp ứng yêu cầu Xuất phát từ vấn đề nêu, nghiên cứu thực nhằm chiết tách đất xây dựng đất trống khu vực đô thị cụ thể thị xã Điện Bàn, tỉnh Quảng Nam thông qua số NDBI UI xác định từ ảnh vệ tinh Dữ liệu phạm vi nghiên cứu Thị xã Điện Bàn thuộc tỉnh Quảng Nam có diện tích tự nhiên 21.471 ha, có 10.046 đất nơng nghiệp Dân số 203.295 người Đơn vị hành gồm 20 xã, phường phường Vĩnh Điện trung tâm thị xã Địa bàn thị xã Điện Bàn trải từ 15050’ đến 15057’ vĩ độ Bắc từ 1080 đến 108020’ kinh độ Đông, cách tỉnh lỵ Tam Kỳ 48km phía Bắc, cách thành phố Đà Nẵng 25km phía Nam Phía Bắc giáp huyện Hịa Vang (thành phố Đà Nẵng), phía Nam giáp huyện Duy Xun, phía Đơng Nam giáp thành phố Hội An, phía Đơng giáp biển Đơng, phía Tây giáp huyện Đại Lộc Tư liệu vệ tinh Landsat khu vực thị xã Điện Bàn tải từ trang https://earthexplorer.usgs.gov/ Hội khảo sát địa chất Hoa Kỳ với thông tin bảng đây: Khoa Cơng trình, Trường Đại học Cơng nghệ Giao thơng Vận tải 72 Chuyên đề II, tháng năm 2022 Mã ảnh Ngày chụp LC08_L2SP_124049_ 09/07/2020 20200709_20200912_ 02_T1 Độ phân giải (m) 30x30 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ Phương pháp nghiên cứu 3.1 Tiền xử lý ảnh viễn thám Ảnh Landsat khu vực thị xã Điện Bàn, Quảng Nam sau tải từ Internet cần hiệu chỉnh xạ hiệu chỉnh khí Hiệu chỉnh xạ trình chuyển đổi giá trị số nguyên thành giá trị xạ điện từ thu nhận cảm Hiệu chỉnh xạ nhằm loại bỏ khác biệt giá trị ghi ảnh giá trị phản xạ phổ bề mặt, giúp giảm khác biệt giá trị phản xạ phổ đối tượng Sensors khác Lλ = ML * Qcal + AL (1) Trong đó: + ML, AL hệ số chuyển đổi (các giá trị thông số nằm metadata ảnh Landsat 8) + Qcal giá trị số ảnh (DN) Bức xạ điện từ thu nhận cảm chịu ảnh hưởng khí Hiệu chỉnh khí làm giảm ảnh hưởng hấp thụ, tán xạ gây thành phần có khí đến giá trị phản xạ bề mặt ρ’ = [Mp Qcal + Ap]/ sinθse (2) Trong đó: + ρ’ - giá trị phản xạ phổ đỉnh khí (TOA reflectance); + Mp, Ap - hệ số chuyển đổi; + Qcal - giá trị số nguyên ảnh 3.2 Phương pháp tạo ảnh số từ việc chiết tách đất đô thị UI, NDBI số đô thị đề xuất cảm biến Landsat TM điều chỉnh cho phù hợp với kênh phổ ảnh vệ tinh Landsat theo công thức (3) (4) Chỉ số UI Kawamura cộng phát triển để chiết tách đất đô thị khu vực Colombo - Sri Lanka từ ảnh Landsat TM [2] SWIR NIR Band Band UI (3) SWIR NIR Band Band Căn vào đặc tính phản xạ phổ đất xây dựng phản xạ thấp với bước sóng NIR phản xạ cao với bước sóng MIR; Zha, Gao Ni phát triển số NDBI cách sử dụng kênh (NIR) kênh (SWIR) ảnh Landsat TM để hỗ trợ lập đồ khu vực đô thị [1] SWIR1 NIR Band Band (4) NDBI SWIR1 NIR Band Band Kết nghiên cứu 3.1 Ảnh vệ tinh xử lý Kênh 5, 6, hiệu chỉnh khí với giá trị Mρ = 0.00002; Aρ = -0.1 θse = 64.722031210 Kênh Kênh Kênh 3.2 Chiết tách đất xây dựng đất trống ảnh số 3.3 Đánh giá độ xác Để đánh giá độ xác, kiểm tra ngẫu nhiên từ ảnh phân ngưỡng số UI NDBI năm 2020 với file shp dạng line lớp dân cư chiết tách từ đồ địa hình khu vực thị xã Điện Bàn, Quảng Nam tỷ lệ 1/50000 thành lập năm 2019 Lớp đất dân cư tương đối chồng khít với ảnh phân ngưỡng số UI NDBI năm 2020 cho thấy độ xác tổng thể tốt Chuyên đề II, tháng năm 2022 73 Kết đánh giá định lượng cho thấy độ xác tồn cục sử dụng số NDBI UI đạt 92,33 89,94 Hệ số Kappa tương ứng 0,78 0,72 Để có thêm so sánh, đồ lớp phủ thành lập từ ảnh vệ tinh phân loại dựa thuật toán xác suất cực đại, độ xác tồn cục đạt 70,24 hệ số Kapa tương ứng 0,58 Điều cho thấy việc sử dụng ảnh số vừa nhanh chóng hiệu Kết luận Qua trình nghiên cứu sở lý thuyết chiết tách đất xây dựng đất trống từ ảnh viễn thám ảnh số với khu vực thị xã Điện Bàn, Quảng Nam, số kết luận rút sau: - Các số phản ánh đất xây dựng ứng với ngưỡng giá trị cao, tiếp đến đất trống thấp TÀI LIỆU THAM KHẢO Zha, Y., J Gao, and S Ni (2003) “Use of normalized difference built-up index in automatically mapping urban areas from TM imagery.” International Journal of Remote Sensing, 24, no 3: 583-594 Kawamura, M.; Jayamana, S.; Tsujiko, Y (1996) Relation between social and environmental conditions in Colombo Sri Lanka and the urban index estimated by satellite remote sensing data Int Arch Photogramm Remote Sens, 31, 321–326 Xu, H Analysis of impervious surface and its impact on urban heat environment using the normalized difference impervious surface index (NDISI) Photogramm Eng Remote Sens 2010, 76, 557–565 đối tượng khác Kết hoàn toàn phù hợp với nghiên cứu trước - Chiết tách đất xây dựng: Dùng số NDBI tốt số UI khu vực thị xã Điện Bàn, Quảng Nam Cả hai số NDBI UI phân nhầm nước sông vào đất xây dựng - Chiết tách đất trống: Dùng số NDBI tốt hơn, số UI nhiên hai số bị nhầm lẫn đất trống số vị trí Chiết tách đất xây dựng đất trống từ ảnh viễn thám giúp nhanh chóng cập nhật thơng tin tình hình sử dụng đất đô thị phục vụ cho công tác quản lý đất đai địa phương tốt hơn, giúp quyền địa phương có sách phù hợp để phát triển cách bền vững■ Xu, H.Q (2008) A new index for delineating built-up land features in satellite imagery In t J R e m o t e S e n s , , – h t t p s : / / d o i org/10.1080/01431160802039957 Qian, J.; Zhou, Q.; Chen, X (2010) Improvement of urban land use and land cover classification approach in arid areas In Proceedings of the International Society for Optics and Photonics Image and Signal Processing for Remote Sensing XVI, Toulouse, France, 20–22 September Zhou, Y.; Yang, G.; Wang, S.; Wang, L.; Wang, F.; Liu, X (2014) A new index for mapping built-up and bare land areas from Landsat-8 OLI data Remote Sens Lett., 5, 862– 871 APPLICATION OF REMOTE SENSING IMAGE DATA AND GIS SEPARATING CONTRUCTION LAND AND BARE LAND IN DIEN BAN – QUANG NAM Nguyen Thanh Hoa University of Transport Technology ABSTRACT The process of urbanization not only increases the impermeable surface, but also appears vacant land in the city due to abandoned agricultural land or "hanging" projects The method of classifying remote sensing images to create land use maps including bare land and construction land often gives results with low accuracy because these objects are easily confused on the image Using the soil extraction method constructed from index images gives quicker and more efficient results This study uses NDBI and UI indexes to extract construction land and bare land in Dien Ban - Quang Nam The study results show that for Dien Ban - Quang Nam to extract construction land and bare land using NDBI index better than UI index This result is also consistent with previous studies on using index images to extract construction land and bare land Key words: Remote sensing, GIS, NDBI, UI, Dien Ban, 74 Chuyên đề II, tháng năm 2022 ... đối tư? ??ng khác Kết hồn tồn phù hợp với nghiên cứu trước - Chiết tách đất xây dựng: Dùng số NDBI tốt số UI khu vực thị xã Điện Bàn, Quảng Nam Cả hai số NDBI UI phân nhầm nước sông vào đất xây dựng. .. tư? ?ng ứng 0,58 Điều cho thấy việc sử dụng ảnh số vừa nhanh chóng hiệu Kết luận Qua trình nghiên cứu sở lý thuyết chiết tách đất xây dựng đất trống từ ảnh viễn thám ảnh số với khu vực thị xã Điện. .. nước sông vào đất xây dựng - Chiết tách đất trống: Dùng số NDBI tốt hơn, số UI nhiên hai số bị nhầm lẫn đất trống số vị trí Chiết tách đất xây dựng đất trống từ ảnh viễn thám giúp nhanh chóng cập