Ứng dụng phần mềm GIS và ENVI trong thành lập bản đồ biến động sử dụng đất thị xã Hồng Lĩnh tỉnh Hà Tĩnh

Thị xã Hồng Lĩnh là trung tâm kinh tế, chính trị, văn hóa và xã hội của tỉnh Hà Tĩnh, đặc biệt trong những năm qua với sự chuyển mình mạnh mẽ theo hướng công nghiệp hóa hiện đại hóa chung của cả nước, bộ mặt Thành phố thay đổi nhanh chóng theo hướng giảm diện tích đất nông nghiệp, tăng diện tích đất phi nông nghiệp chủ yếu là đất sử dụng vào mục đích công nghiệp và dịch vụ. Trong những năm gần đây, công tác quản lý về đất đai nói riêng và tình hình thực hiện Pháp Luật đất đai trên địa bàn thành phố đã bắt đầu đi vào nề nếp. Tuy nhiên, do nhiều nguyên nhân cả khách quan và chủ quan công tác cập nhật biến động đất đai chưa tốt, chưa kịp thời; cơ sở hạ tầng, trang thiết bị phục vụ cho công tác chưa đầy đủ, đồng bộ, đa số còn lạc hậu; trình độ, năng lực cán bộ làm công tác quản lý đất đai ở các cấp còn chưa cao, nhất là cán bộ địa chính cơ sở. Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học vũ trụ thì ảnh viễn thám cũng đã xuất hiện và ngày càng tỏ rõ tính ưu việt trong công tác điều tra, quản lý tài nguyên. Đặc biệt là sự xuất hiện của các tư liệu viễn thám mới như: SPOT, LANDSAT, ASTER… có độ phân giải không gian và phân giải phổ cao. Một số tư liệu viễn thám còn có khả năng chụp lập thể, đặc biệt là có thể cập nhật thông tin nhanh chóng thông qua việc thu nhận và xử lý ảnh vệ tinh ở nhiều thời điểm khác nhau tạo thành ảnh đa thời gian ở dạng số, là sản phẩm dễ dàng sử dụng trong các phần mềm phân tích ảnh hiện đại và có khả năng tích hợp thuận tiện trong hệ thống thông tin địa lý GIS. Đặc biệt việc phóng vệ tinh VINASAT1 đầu tiên vào ngày 1242008, đã mở ra một hướng đi mới trong ứng dụng ảnh viễn thám ở Việt Nam.

Phần I Mở Đầu

1 Tính cấp thiết của đề tài

Đất đai là tài nguyên vô cùng quan trọng trong chiến lược phát triển của mỗi Quốc gia Một trong những chỉ tiêu đánh giá sự phát triển của mỗi quốc gia đôi khi còn được tính theo mức độ biến động trong quá trình sử dụng đất của quốc gia đó

Với sức ép của quá trình gia tăng dân số (cả tự nhiên và cơ học), kết hợp với sử dụng đất đai thiếu bền vững đã gây sức ép lớn lên quá trình sử dụng đất

Vì vậy nghiên cứu sự thay đổi trong quá trình sử dụng đất là căn cứ khoa học để đưa ra những chính sách sử dụng đất đai phù hợp nhằm nâng cao mức sống của người dân, đem lại hiệu quả cao hơn cả về kinh tế - xã hội và môi trường

Thị xã Hồng Lĩnh là trung tâm kinh tế, chính trị, văn hóa và xã hội của tỉnh Hà Tĩnh, đặc biệt trong những năm qua với sự chuyển mình mạnh mẽ theo hướng công nghiệp hóa - hiện đại hóa chung của cả nước, bộ mặt Thành phố thay đổi nhanh chóng theo hướng giảm diện tích đất nông nghiệp, tăng diện tích đất phi nông nghiệp chủ yếu là đất sử dụng vào mục đích công nghiệp và dịch

vụ Trong những năm gần đây, công tác quản lý về đất đai nói riêng và tình hình thực hiện Pháp Luật đất đai trên địa bàn thành phố đã bắt đầu đi vào nề nếp Tuy nhiên, do nhiều nguyên nhân cả khách quan và chủ quan công tác cập nhật biến động đất đai chưa tốt, chưa kịp thời; cơ sở hạ tầng, trang thiết bị phục vụ cho công tác chưa đầy đủ, đồng bộ, đa số còn lạc hậu; trình độ, năng lực cán bộ làm công tác quản lý đất đai ở các cấp còn chưa cao, nhất là cán bộ địa chính cơ sở

Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học vũ trụ thì ảnh viễn thám cũng đã xuất hiện và ngày càng tỏ rõ tính ưu việt trong công tác điều tra, quản lý tài nguyên Đặc biệt là sự xuất hiện của các tư liệu viễn thám mới như: SPOT, LANDSAT, ASTER… có độ phân giải không gian và phân giải phổ cao Một số

tư liệu viễn thám còn có khả năng chụp lập thể, đặc biệt là có thể cập nhật thông tin nhanh chóng thông qua việc thu nhận và xử lý ảnh vệ tinh ở nhiều thời điểm khác nhau tạo thành ảnh đa thời gian ở dạng số, là sản phẩm dễ dàng sử dụng

trong các phần mềm phân tích ảnh hiện đại và có khả năng tích hợp thuận tiện trong hệ thống thông tin địa lý GIS Đặc biệt việc phóng vệ tinh VINASAT-1 đầu tiên vào ngày 12/4/2008, đã mở ra một hướng đi mới trong ứng dụng ảnh viễn thám ở Việt Nam

Nhận thức được tầm quan trọng của sự thay đổi trong quá trình sử dụng đất với sự thay đổi khí hậu và chất lượng của cuộc sống, tôi đã lựa chọn nghiên cứu đề tài: “Ứng dụng ảnh viễn thám và công nghệ GIS để thành lập bản đồ biến động sử dụng đất trên địa bàn thị xã Hồng Lĩnh- tỉnh Hà Tĩnh”

2 Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài

- Mục đích:

Xây dựng được bản đồ biến động sử dụng đất Thị xã Hồng Lĩnh, tỉnh Hà Tĩnh bằng phương pháp ứng dụng GIS và viễn thám

- Nhiệm vụ

+ Tìm hiểu đặc điểm tự nhiên, kinh tế xã hội

+ Khảo sát hiện trạng sử dụng đất trên địa bàn Thị xã Hồng Lĩnh để phục

vụ cho giải đoán ảnh vệ tinh

+Nghiên cứu khả năng khai thác và sử dụng tư liệu ảnh viễn thám trong

3 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là Thị xã Hồng Lĩnh, tỉnh Hà Tĩnh

4 Giới hạn của đề tài

Về không gian: Phạm vi mà đề tài thực hiện là địa bàn Thị xã Hồng Lĩnh,

tỉnh Hà Tĩnh

Về thời gian: Các ảnh Landsat 5 và lansat 5 độ phân giải 30 m được dùng

làm dữ liệu giải đoán được thu nhận vào ngày 10/06/2003 và ngày 15/06/2015

5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp viễn thám và GIS: phương pháp này sử dụng phần mềm

phân tích và giải đoán ảnh viễn thám ENVI 4.5 và phần mềm Arcgis được sử dụng để biên tập và lưu trữ bản đồ

- Phương pháp tổng hợp và xử lý thông tin: phương pháp này được vận dụng để phân tích,tổng hợp và xử lý các tài liệu thu thập được để thấy được biến động sử dụng các loại đất trên địa bàn thị xã

6 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Ý nghĩa khoa học

Đề tài nghiên cứu đã cho thấy sự đa dạng trong việc kết hợp giữa Viễn thám và hệ thống thông tin địa lý để nghiên cứ thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất cũng như các bản đồ chuyên đề khác

+ Việc xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất và bản đồ biến động sử dụng đất sẽ giúp cho quy hoạch sử dụng đất dễ dàng, đạt hiệu quả cao

Cấu trúc đề tài gồm có 3 chương như sau:

CHƯƠNG 1: Tổng quan về các vấn đề nghiên cứu

CHƯƠNG 2: Đặc điểm điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội Thị xã Hồng

Lĩnh, tỉnh Hà Tĩnh

CHƯƠNG 3: Thành lập bản đồ biến động sử dụng đất Thị xã Hồng Lĩnh, tỉnh Hà Tĩnh bằng phương pháp viễn thám

PHẦN II: NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Bản đồ biến động sử dụng đất

1.1.1 Những vấn đề chung về bản đồ biến động sử dụng đất

Biến động là sự biến đổi, thay đổi, thay thế trạng thái này bằng một trạng thái khác liên tục của sự vật hiện tượng tồn tại trong môi trường tự nhiên cũng như môi trường xã hội

Phát hiện biến động là quá trình nhận dạng sự biến đổi, sự khác biệt về trạng thái của sự vật, hiện tượng bằng cách quan sát chúng tại các thời điểm khác nhau

Để nghiên cứu biến động sử dụng đất người ta có thể sử dụng nhiều phương pháp từ nhiều nguồn tài liệu khác nhau như: số liệu thống kê hàng năm,

số liệu kiêm kê hoặc từ các cuộc điều tra Các phương pháp này có độ chính xác không cao, tốn nhiều thời gian và kinh phí, đồng thời chúng không thể hiện được sự thay đổi sử dụng đất từ loại đất này sang loại đất khác và vị trí không gian của sự thay đổi đó Thành lập bản đồ biến động sử dụng đất từ tư liệu viễn thám đa thời gian sẽ khắc phục được những nhược điểm trên

Đất đai là tài nguyên quốc gia vô cùng quý giá, là tư liệu sản xuất đặc biệt, là nguồn nội lực, nguồn vốn to lớn của đất nước, là thành phần quan trọng hàng đầu của môi trường sống, là địa bàn phân bố của các khu dân cư, xây dựng các cơ sở kinh tế, văn hóa, xã hội, an ninh và quốc phòng Đất đai có ý nghĩa kinh tế, chính trị, xã hội sâu sắc trong sự nghiệp xây dựng và bảo vệ Tổ quốc

Trong giai đoạn đầu phát triển kinh tế, xã hội, khi mức sống của con người còn thấp, công năng chủ yếu của đất là tập trung vào sản xuất vật chất, đặc biệt trong sản xuất nông nghiệp Khi xã hội phát triển ở mức độ cao hơn, công năng của đất từng bước được mở rộng, sử dụng đất cũng phức tạp hơn Đất đai không chỉ cung cấp cho con người các tư liệu vật chất để sinh tồn và phát triển mà còn cung cấp các điều kiện cần thiết để hưởng thụ và đáp ứng nhu cầu cho cuộc sống của nhân loại

Kinh tế xã hội phát triển mạnh, cùng với sự bùng nổ dân số đã làm cho mối quan hệ giữa con người và đất đai ngày càng trở nên căng thẳng Vấn đề tổ chức và sử dụng đất theo quan điểm sinh thái và phát triển bền vững càng trở nên quan trọng, bức xúc và mang tính toàn cầu

Để quản lý sử dụng đất cấp xã sử dụng bản đồ tỷ lệ lớn và chi tiết 1:2.000, 1:5.000, 1:10.000 Đối với cấp huyện sử dụng bản đồ tỷ lệ lớn và trung bình 1:10.000, 1:25.000, 1:50.000 Với các vùng lớn hơn sử dụng bản đồ tỷ lệ trung bình và tỷ lệ nhỏ

Bản đồ biến động sử dụng đất ngoài các yếu tố nội dung cơ bản của các bẩn đồ chuyên đề như: bản đồ địa hình, địa vật, giao thông, thủy văn… phải thể hiện được sự biến động về sử dụng đất theo thời gian

Các thông tin về tình hình sử dụng đất, biến động sử dụng đất kết hợp với các thông tin có liên quan là yếu tố quan trọng phục vụ công tác quy hoạch, kế hoạch và quản lý đất đai để đảm bảo sử dụng đất bền vững, hiệu quả, thân thiện môi trường và quan trọng nhất là đảm bảo an ninh lương thực

Các số liệu điều tra về tình hình biến động sử dụng đất có thể đã được phân tích và thống kê tổng hợp dưới dạng bảng biểu nhưng chưa phân tích hay trình bày số liệu này dưới dạng không gian địa lý hoặc làm chúng dễ tiếp cận hơn đối với các nhà nghiên cứu hoặc các nhà hoạch định chính sách Tiềm năng của hệ thống thông tin địa lý hiện đại trong việc phân tích dữ liệu không gian để thành lập bản đồ vẫn chưa được ứng dụng rộng rãi Việc thể hiện sự biến động của số liệu theo không gian địa lý làm tăng giá trị của số liệu lên rất nhiều đặc biệt đối với nước ta, một nước có lãnh thổ trải dài trên 3000km, hai vùng đồng bằng châu thổ rộng lớn tương phản với các vùng miền núi bao la Sự đa dạng về đặc điểm kinh tế xã hội và việc sử dụng đất được đánh giá rõ hơn ở dưới dạng bản đồ

Ưu điểm của bản đồ biến động sử dụng đất là thể hiện được rõ sự biến động theo không gian và theo thời gian Diện tích biến động được thể hiện rõ ràng trên bản đồ, đồng thời cho chúng ta biết có biến động hay không biến

động, hay biến động từ loại đất nào sang loại đất nào Nó có thể được kết hợp với nhiều nguồn dữ liệu tham chiếu khác để phục vụ có hiệu quả cho rất nhiều mục đích khác nhau như quản lý tài nguyên, môi trường, thống kê, kiểm kê đất đai

Về cơ bản, bản đồ biến động sử dụng đất được thành lập trên cơ sở hai bản đồ hiện trạng sử dụng đất tại hai thời điểm nghiên cứu vì vậy độ chính xác của bản đồ này phụ thuộc vào độ chính xác của các bản đồ hiện trạng sử dụng đất tại hai thời điểm nghiên cứu

1.1.2 Các phương pháp thành lập bản đồ biến động sử dụng đất và biến động lớp phủ bề mặt

Tiền đề cơ bản để sử dụng dữ liệu viễn thám nghiên cứu biến động là những thay đổi lớp phủ trên bề mặt đất phải đưa đến sự thay đổi về giá trị bức xạ

và những sự thay đổi về bức xạ do sự thay đổi lớp phủ phải lớn hơn so với những thay đổi về bức xạ gây ra bởi các yếu tố khác Những yếu tố khác bao gồm sự khác biệt về điều kiện khí quyển, sự khác biệt về góc chiếu tia mặt trời,

sự khác biệt về độ ẩm của đất Ảnh hưởng của các yếu tố này có thể được giảm từng phần bằng cách chọn dữ liệu thích hợp

Việc lựa chọn phương pháp nghiên cứu biến động rất quan trọng Trước tiên, chúng ta phải xác định được phương pháp phân loại ảnh được sử dụng Sau

đó cần xác định rõ yêu cầu nghiên cứu có cần biết chính xác thông tin về nguồn gốc của sự biến động hay không Từ đó có sự lựa chọn phương pháp thích hợp Tuy nhiên tất cả các nghiên cứu đều cho thấy rằng, các kết quả về biến động đều phải được thể hiện trên bản đồ biến động và các bảng tổng hợp Các phương pháp nghiên cứu biến động khác nhau sẽ cho những bản đồ biến động khác nhau Có nhiều phương pháp nghiên cứu biến động thường được sử dụng Dưới đây là một số phương pháp được sử dụng rộng rãi để nghiên cứu biến động và thành lập bản đồ biến động

a Thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp so sánh sau phân loại

Bản chất của phương pháp này là từ kết quả phân loại ảnh ở hai thời điểm khác nhau ta thành lập được bản đồ hiện trạng sử dụng đất tại hai thời điểm đó Sau đó chồng ghép hai bản đồ hiện trạng để xây dựng bản đồ biến động Các bản đồ hiện trạng có thể thực hiện dưới dạng bản đồ raster

Quy trình thành lập bản đồ biến động sử dụng đất theo phương pháp này

có thể tóm tắt như hình 1.1

Hình 1.1 Ảnh lập bản đồ biến động bằng phương pháp so sánh sau phân loại

Phương pháp so sánh sau phân loại được sử dụng rộng rãi nhất, đơn giản,

dễ hiểu và dễ thực hiện Sau khi ảnh vệ tinh được nắn chỉnh hình học sẽ tiến hành phân loại độc lập để tạo thành hai bản đồ Hai bản đồ này được so sánh bằng cách so sánh pixel tạo thành ma trận biến động

Theo J Jensen [13] ưu điểm của phương pháp này cho biết sự thay đổi từ loại đất gì sang loại đất gì và chúng ta cũng có thể sử dụng các bản đồ hiện trạng

sử dụng đất đã được thành lập trước đó

Nhược điểm của phương pháp này là phải phân loại độc lập các ảnh viễn thám nên độ chính xác phụ thuộc vào độ chính xác của từng phép phân loại và thường độ chính xác không cao vì các sai sót trong quá trình phân loại của từng

Bản đồ hiện trạng 2

Bản đồ biến động

ảnh vẫn được giữ nguyên trong bản đồ biến động

b Thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp phân loại trực tiếp ảnh đa thời gian

Phương pháp này thực chất là chồng xếp hai ảnh với nhau để tạo thành ảnh biến động Sau đó dựa vào ảnh biến động ta tiến hành phân loại và thành lập bản đồ (hình 1.2)

Hình 1.2 Thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp phân loại trực tiếp

ảnh đa thời gian

Ưu điểm của phương pháp này là chỉ phải phân loại một lần Nhưng nhược điểm lớn nhất của nó là rất phức tạp trong lấy mẫu vì phải lấy tất cả các mẫu biến động và không biến động Hơn nữa, ảnh hưởng của sự thay đổi theo thời gian (các mùa trong năm) và ảnh hưởng của khí quyển của các ảnh ở các thời điểm khác nhau cũng không dễ được loại trừ, do đó ảnh hưởng đến độ chính xác của phương pháp

Thêm vào đó bản đồ biến động sử dụng đất được thành lập theo phương pháp này chỉ cho ta biết được chỗ biến động và chỗ không biến động chứ không cho biết được biến động theo xu hướng nào

c Thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp phân tích véctơ thay đổi phổ

Phân loại Bản đồ biến động

Kênh 2 Kênh 3 Kênh 4

Kênh 2 Kênh 3 Kênh 4

Ảnh thời điểm 1

Ảnh thời điểm 2

Ảnh biến động

Khi ở trong khu vực nghiên cứu có biến động xảy ra thì nó được thể hiện bằng sự khác biệt về phổ ở giữa hai thời điểm trước và sau biến động Giả sử xác định được giá trị phổ trên hai kênh x và y tại hai thời điểm trước và sau biến động như trên biểu đồ hình 1.3

Hình 1.3 Véc tơ thay đổi phổ

Điểm 1 biểu thị giá trị phổ tại thời điểm trước khi xảy ra biến động, điểm

2 biểu thị giá trị phổ tại thời điểm sau khi xảy ra biến động Khi đó véc tơ 12chính là véc tơ thay đổi phổ, và được biểu thị bởi giá trị (khoảng cách từ 1 đến 2) và hướng thay đổi (góc )

Giá trị của véc tơ thay đổi phổ tính trên toàn cảnh theo công thức :

Trong đó: CMpixel là giá trị của véc tơ thay đổi phổ,

BVi,j,k(1), BVi,j,k(2) là giá trị phổ của pixel ij, kênh k của ảnh trước và sau khi xảy ra biến động

Việc phân tích véc tơ thay đổi được ghi lại thành hai tệp dữ liệu: một tệp chứa các mã của khu vực, một tệp chứa độ lớn của các véc tơ thay đổi phổ Thông tin về sự thay đổi được tạo ra từ hai tệp dữ liệu đó và được thể hiện bằng màu sắc của các pixel tương ứng với các mã đã quy định Trên ảnh đa phổ thay đổi này sẽ kết hợp cả hướng và giá trị của véc tơ thay đổi phổ Sự thay đổi có xảy ra hay không được quyết định bởi véc tơ thay đổi phổ có vượt ra khỏi ngưỡng quy định hay không Giá trị ngưỡng được xác định từ kết quả thực nghiệm dựa vào các mẫu biến động và không biến động

 Kênh y

Kênh x

1

2

Trên hình 1.4 thể hiện thuật toán phân tích thay đổi phổ

Hình 1.4 Thuật toán phân tích thay đổi phổ

Trường hợp a, không xảy ra biến động hoặc biến động nhỏ vì véc tơ thay đổi phổ không vượt khỏi giá trị ngưỡng, trường hợp b, c có xảy ra biến động và hướng của véc tơ thay đổi phổ thể hiện tính chất của biến động trong trường hợp

b khác trường hợp c, ví dụ ở trường hợp b có thể xảy ra sự biến mất của thực vật, còn trong trường hợp c chỉ là sự khác biệt giai đoạn tăng trưởng của cây trồng

Sau đó lớp thông tin thể hiện sự thay đổi hay không thay đổi sẽ được đặt lên trên tấm ảnh để thành lập bản đồ biến động

Phương pháp phân tích véc tơ thay đổi phổ được ứng dụng hiệu quả trong nghiên cứu biến động rừng nhất là biến động hệ sinh thái rừng ngập mặn Nhưng nhược điểm của phương pháp này là khó xác định ngưỡng của sự biến động

d Thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp sử dụng mạng nhị phân

Đây là một phương pháp xác định biến động rất hiệu quả [10] Đầu tiên tiến hành lựa chọn để phân tích ảnh thứ nhất tại thời điểm n Ảnh thứ 2 có thể sớm hơn ảnh thứ nhất (n-1) hoặc muộn hơn (n+1) Các ảnh đều được nắn chỉnh

Thời điểm2

Thay đổi

Kênh y

Kênh x

Thời điểm1

Thời điểm2 Thay đổi

thường Tiếp theo lần lượt chọn 1 trong các kênh (ví dụ kênh 3) từ hai ảnh để tạo

ra các tệp dữ liệu mới Các tệp dữ liệu này sẽ được phân tích bằng các phép biến đổi số học (như tỷ số kênh, các phép cộng , trừ, nhân, chia để tạo sự khác nhau của ảnh hoặc phương pháp phân tích thành phần chính) để tính toán các chỉ số

và tạo ra một ảnh mới

Hình 1.5 Thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp mạng nhị phân

Sau đó sử dụng kỹ thuật phân ngưỡng để xác định các vùng thay đổi và không thay đổi trên ảnh mới này theo phương pháp số học đã trình bày ở trên Ảnh thay đổi sẽ được ghi lại trên một tệp "mạng nhị phân" chỉ có hai giá trị

"thay đổi" và "không thay đổi" Và phải hết sức cẩn thận trong việc thành lập mạng lưới này Sau đó mạng nhị phân này được chồng phủ lên ảnh thứ hai để phân tích và chỉ ra các pixel thay đổi Khi đó chỉ có các pixel được xác định là

có sự thay đổi được phân loại trên ảnh thứ hai này Sau đó, phương pháp so sánh

Ảnh 1 sau phân loại

Kênh 2 Kênh 3 Kênh 4

Ảnh 2 sau phân loại

Ảnh 1

Kênh 3 - Ảnh 1 Kênh 3 - Ảnh 2 Phép biến

đổi số học Phát hiện pixel thay đổi tạo ra mạng nhị

sau phân loại truyền thống được ứng dụng để tìm ra thông tin về biến động Sơ

đồ của phương pháp thể hiện trong hình 1.5

Ưu điểm của phương pháp này là giảm được sai số xác định biến động do

bỏ sót hoặc cộng thêm vào và cung cấp cụ thể thông tin về sự biến động từ loại

gì sang loại gì Phương pháp này có thể phân tích được số lượng nhỏ các vùng thay đổi giữa hai thời điểm Ở hầu hết các vùng nghiên cứu, trong giai đoạn từ 1-5 năm thì diện tích biến động thường không lớn quá 10% diện tích toàn bộ vùng nghiên cứu, vì vậy phương pháp này khá thích hợp để thành lập bản đồ những vùng có biến động nhỏ

Nhưng bất lợi lớn nhất của phương pháp này là rất phức tạp, đỏi hỏi một

số bước thực hiện và kết quả cuối cùng phụ thuộc vào chất lượng của mạng nhị phân đã được sử dụng để phân tích Tuy nhiên để nghiên cứu biến động và thành lập bản đồ biến động thì đây là một phương pháp rất hữu dụng

e Thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp chồng xếp ảnh phân loại lên bản đồ đã có

Trong một số trường hợp mà khu vực nghiên cứu đã có bản đồ hiện trạng được thành lập từ ảnh viễn thám (ví dụ ảnh hàng không) hoặc đã có bản đồ được

số hóa thì thay vì sử dụng ảnh viễn thám ở thời điểm 1 chúng ta sử dụng các nguồn dữ liệu đã sẵn có Tiến hành phân loại ảnh ở thời điểm thứ hai, sau đó tiến hành so sánh các pixel tương tự như phương pháp so sánh sau phân loại để tìm ra biến động và thông tin biến động

Ưu điểm của phương pháp này là sử dụng được nguồn dữ liệu đã biết, giảm được nguồn sai số do bỏ sót hay tổng quát và biết được thông tin chi tiết về

sự biến động Hơn nữa chỉ cần phân loại độc lập ảnh ở thời điểm 2

Tuy nhiên phương pháp này cũng có nhược điểm là dữ liệu số hóa có thể không đủ độ chính xác hoặc dữ liệu bản đồ không tương thích với

hệ thống phân loại

g Thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp cộng màu trên một kênh ảnh

Trong phương pháp này ta chọn một kênh ảnh nhất định (ví dụ kênh 1) sau đó ghi từng ảnh ở các thời điểm lên một băng từ đặc biệt của hệ thống xử lý ảnh số Khi đó màu sắc của dữ liệu ảnh chồng xếp sẽ cho thấy sự biến động hay không biến động theo nguyên lý tổ hợp màu

Ví dụ có hai ảnh Landsat TM năm 1992 và năm 1998 Gán màu lục cho kênh 1 của ảnh năm 1992, gán màu đỏ cho kênh 1 của ảnh năm 1998, gán màu chàm cho một kênh 1 của ảnh trống Khi đó tất cả các vùng không có sự thay đổi giữa hai thời điểm sẽ có màu vàng (theo nguyên lý cộng màu, tổ hợp màu chàm

và màu đỏ tạo thành màu vàng) Như vậy căn cứ vào màu sắc ta có thể định lượng được sự thay đổi

Hình 1.6 Thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp mạng nhị phân

Ưu điểm của phương pháp này có thể xác định được biến động của hai thậm chí ba thời điểm ảnh ở cùng một lần xử lý ảnh (hình 1.6)

Tuy nhiên kỹ thuật xử lý ảnh theo phương pháp này không cung cấp được

số liệu cụ thể về diện tích biến động từ loại đất này sang loại đất khác Tuy vậy đây là phương pháp tối ưu để nghiên cứu biến động trên phạm vi rộng lớn như vùng hoặc lãnh thổ

h Thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp kết hợp

Thực chất việc thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp này là véc

tơ hóa những vùng biến động từ tư liệu ảnh có độ phân giải cao như ảnh SPOT Pan 10x10m hoặc ảnh hàng không

Ảnh 1 Ảnh 2 Ảnh 3

Kênh n Kênh n Kênh n

Ảnh màu lục Ảnh màu đỏ Ảnh màu chàm Ảnh biến động

Bản đồ biến động

Nếu dữ liệu ảnh tại một thời điểm có độ phân giải thấp hơn ta tiến hành phân loại ảnh đó theo phương pháp phân loại không kiểm định Từ ảnh phân loại không kiểm định tạo ra được bản đồ hiện trạng tại thời điểm đó Tiếp theo chồng xếp bản đồ lên trên ảnh có độ phân giải cao để phát hiện biến động Sau đó tiến hành véc tơ hóa những vùng biến động Việc khoanh vẽ những vùng xảy ra biến động trên ảnh được thực hiện dễ dàng nhờ phương pháp giải đoán bằng mắt dựa vào các chuẩn đoán đọc như chuẩn hình dạng, chuẩn cấu trúc, chuẩn kích thước

… Chính vì vậy, phương pháp này rất thông dụng khi người xử lý sử dụng phương pháp giải đoán bằng mắt ảnh hàng không của cả hai thời điểm

Quá trình xử lý được thực hiện dễ dàng hơn nếu thỏa mãn hai yếu tố:

- Nếu hai ảnh được hiển thị trên màn hình cùng lúc, bên cạnh nhau

- Các tính chất hình học của ảnh là như nhau, được định hướng như nhau thì khi vẽ một đối tượng trên một ảnh thì trên ảnh kia đối tượng đó có cùng kích thước, hình dạng

Ứng dụng hiệu quả nhất của phương pháp này là nghiên cứu biến động sau thiên tai Sau cơn bão nhiệt đới lịch sử Hugo với tốc độ gió 135 dặm/giờ xảy

ra vào ngày 22 tháng 9 năm 1989 tại bang Carolina (Mỹ), người ta đã dùng phương pháp này để nghiên cứu những biến động do cơn bão gây ra Ảnh hàng không chụp ngày 5 tháng 10 năm 1989 được nắn chỉnh hình học theo bản đồ năm 1988 Từ đó các nhà phân tích đã xác định được những tòa nhà không bị phá hủy, những tòa nhà bị phá hủy hoàn toàn, hay phá hủy một phần, những ngôi nhà bị xê dịch hay những tòa nhà đang được xây dựng lại và những biến động về sự bồi tụ hay xói lở của vùng bờ biển

Ưu điểm của phương pháp này là độ chính xác cao và cung cấp đầy đủ thông tin về biến động tuy nhiên phương pháp này chỉ thực hiện trên ảnh độ phân giải cao

1.1.3 So sánh các phương pháp thành lập bản đồ biến động

Từ các kết quả thực nghiệm của các nghiên cứu đã công bố cho thấy:

- Các phương pháp thành lập bản đồ biến động trừ các phương pháp liên

quan đến phép phân loại thông thường, các phương pháp còn lại đều phải xác định ngưỡng phân chia bằng thực nghiệm để tách các pixel biến động và không biến động Trên thực tế, việc xác định ngưỡng chính xác là vấn đề không đơn giản

- Các phương pháp như phân loại trực tiếp ảnh đa thời gian, phương pháp

số học, phương pháp mạng nhị phân, phương pháp cộng màu đều rất đòi hỏi người xử lý phải có trình độ và hiểu biết nhất định về kỹ thuật xử lý ảnh Vì vậy khó thực hiện với những người không phải thuộc cơ quan chuyên môn Thêm vào đó, để phát hiện biến động thực sự, các phương pháp này đòi hỏi những tư liệu viễn thám phải được thu thập cùng thời điểm trong các năm Tuy nhiên, rất khó để có thể thu nhận được dữ liệu viễn thám trong cùng một thời điểm của các năm, đặc biệt là ở vùng nhiệt đới, nơi mà mây che phủ phổ biến nhiều ngày trong năm Đồng thời cũng phải lưu ý tới độ ẩm của đất và lượng nước còn trên thảm thực vật trong trường hợp thời tiết lâu ngày không mưa và vừa mới mưa xong tại thời điểm thu nhận ảnh

- Phương pháp so sánh sau phân loại là một trong số các phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất Bản đồ biến động được thành lập từ kết quả phân loại có kiểm định đạt độ chính xác cao nhất

- Trong phương pháp so sánh sau phân loại, ảnh của từng thời điểm được phân loại độc lập nên tránh được nhiều vấn đề như không phải chuẩn hóa ảnh hưởng của khí quyển và bộ cảm ứng điện từ trên ảnh chụp tại các thời điểm khác nhau, không phải lấy mẫu lại kích thước pixel trong trường hợp dữ liệu đa thời gian không cùng độ phân giải không gian Ngoài ra, phương pháp này cũng là phương pháp phù hợp cho việc chuyển kết quả phân loại về hệ thông tin địa lý GIS để phân tích biến động sau phân loại

Phương pháp này được cho là ít nhạy cảm với những thay đổi phổ của đối tượng do sự khác nhau của độ ẩm đất và chỉ số thực vật

Tuy nhiên phương pháp này có hạn chế là phụ thuộc vào độ chính xác của từng ảnh phân loại và tốn kém khá nhiều thời gian

1.2 Tổng quan về viễn thám

1.2.1 Khái niệm viễn thám và ảnh viễn thám

Viễn thám (Remote sensing - tiếng Anh) được hiểu là một khoa học và

nghệ thuật để thu nhận thông tin về một đối tượng, một khu vực hoặc một hiện tượng thông qua việc phân tích tư liệu thu nhận được bằng các phương tiện Những phương tiện này không có sự tiếp xúc trực tiếp với đối tượng, khu vực hoặc với hiện tượng được nghiên cứu.Sau đó là thực hiện phân tích, xử lý và ứng dụng các thông tin này vào nhiều lĩnh vực khác nhau

Viễn thám không chỉ tìm hiểu bề mặt của Trái Đấthay các hành tinhmà 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 để thu phát các ảnh viễn thám

Nhu cầu ứng dụng công nghệ viễn thám trong lĩnh vực điều tra nghiên cứu, khai thác, sử dụng, quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường ngày càng gia tăng nhanh chóng không những trong phạm vi quốc gia, mà cả phạm vi quốc

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 (ảnh vệ tinh) là ảnh số thể hiện các vật thể trên bề mặt trái đất được thu nhận bởi các bộ cảm biến đặt trên vệ tinh Như vậy viễn thám thông qua kỹ thuật hiện đại không tiếp cận với đối tượng mà xác định nó qua thông tin ảnh chụp từ khoảng cách vài chục mét tới vài nghìn km

1.2.2 Đặc điểm của ảnh viễn thám

Ảnh viễn thám đặc trưng bởi dữ liệu không gian với hai dạng cấu trúc là dạng 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 pixel

Giá trị của pixel chính là thuộc tính của đối tượng, nghĩa là trên cùng một đơn vị diện tích mà số ô pixel càng nhiều thì đối tượng nhìn càng rõ càng chính xác và ngược lại Một mặt phẳng chứa đầy các pixel thì tạo thành một raster Cấu trúc dạng này thường được dùng để mô tả các đối tượng hiện tượng phân bố liên tục 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 giải càng thấp tức là kích thước ô pixel lớn thì sự sai lệch càng lớn

Cấu trúc vector: Mô tả vị trí và phạm vi của các đối tượng không gian

bằng tọa độ cùng các kết hợp hình học gồm nút, cạnh, mặt và quan hệ giữa chúng Về mặt hình học, các đối tượng được phân biệt thành 3 dạng: đối tượng

dạng điểm (point), đối tượng dạng đường (line) và đối tượng dạng vùng (region

hay polygon) Điểm được xác định bằng một cặp tọa độ X,Y Đường là một chuỗi các cặp tọa độ X,Y liên tục Vùng là khoảng không gian được giới hạn bởi một tập hợp các cặp tọa độ X,Y trong đó điểm đầu và điểm cuối trùng nhau Với đối tượng vùng, cấu trúc vector phản ảnh đường bao

Cấu trúc vector có ưu điểm là vị trí của các đối tượng được định vị chính xác (nhất là các đối tượng điểm, đường và đường bao) Cấu trúc này giúp cho người sử dụng dễ dàng biên tập bản đồ, chỉnh sửa, in ấn Tuy nhiên cấu trúc này

có nhược điểm là phức tạp khi thực hiện các phép 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 các yếu tố như: Độ dài tiêu cự hiệu dụng của thiết bị viễn thám; độ cao mà từ đó hình ảnh được thu nhận; yếu tố phóng đại được sử dụng trong in phóng ảnh

Độ sáng và tone 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 hình ảnh 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 thể

xác 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

Tone ảnh: là tổng hợp lượng ánh sáng được phản xạ về mặt đối tượng, là

dấu hiệu quan trọng để xác định đối tượng

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, nói chính 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

là hai khái niệm có sự liên hệ rất chặt chẽ Khái niệm phân giải được áp dụng cho một hệ thống tạo ảnh hay một thành phần của hệ thống, trong khi đó độ phân giải không gian được áp dụng cho một ảnh được tạo ra bởi hệ thống đó

Độ phân 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 bay chụp, hệ thống chụp ảnh, độ cao bay chụp, tốc độ bay chụp, điều kiện khí quyển tại thời điểm chụp

1.2.3 Phân loại ảnh viễn thám

Ảnh quang học: Nguồn năng lượng chính là bức xạ Mặt Trời

Ảnh quang học là ảnh viễn thám nhận được dựa vào sự đo lường năng lượng sóng điện từ có bước sóng nằm trong dải tần từ ánh sáng nhìn thấy đến hồng ngoại phản xạ (từ 0,3m đến 3m)

Ảnh nhiệt: Nguồn năng lượng sử dụng là bức xạ nhiệtdo chính vật thể

sản sinh ra Ảnh nhiệt là loại ảnh được tạo ra bởi việc thu nhận các bước sóng

hồng ngoại phát ra từ vật thể (bước sóng 8 - 14m)

Ảnh radar:Nguồn năng lượng chính là sóng radar phản xạ từ các vật thể

do vệ tinh phát xuống theo những bước sóng đã được xác định.Ảnh radarlà loại ảnh được tạo ra bởi việc thu nhận các bước sóng được sử nằm trong dải tần sóng

vô tuyến cao tần (1 cm - 1 m)

Ảnh thu nhận 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 ra giấy, tùy theo mục đích người sử dụng

1.2.4 Lịch sử phát triển của khoa học viễn thám

Viễn thám là một khoa học, thực sự phát triển mạnh mẽ qua hơn ba thập

kỷ gần đây, khi mà công nghệ vũ trụ đã cho ra các ảnh số, bắt đầu được thu nhận từ các vệ tinh trên quĩ đạo của trái đất vào năm 1960 Tuy nhiên, viễn thám có lịch sử phát triển lâu đời, bắt đầu bằng việc chụp ảnh sử dụng phim và giấy ảnh

Từ thế kỷ XIX, vào năm 1839, Louis Daguerre (1789 - 1881) đã đưa ra báo cáo công trình nghiên cứu về hóa ảnh, khởi đầu cho ngành chụp ảnh

Năm 1858 G.F.Toumachon người Pháp đã sử dụng kinh khí cầu bay ở độ cao 80 m để chụp ảnh từ trên không, từ sự việc này mà năm 1858 được coi là năm khai sinh của ngành khoa học viễn thám

Chiến tranh thế giới thứ nhất (1914 - 1918) đánh dấu giai đoạn khởi đầu của công nghệ chụp ảnh từ máy bay cho mục đích quân sự

Trong chiến tranh thế giới thứ hai (1939 - 1945) không ảnh đã dùng chủ yếu cho mục đích quân sự Trong thời kỳ này, ngoài việc phát triển công nghệ radar, còn đánh dấu bởi sự phát triển ảnh chụp sử dụng phổ hồng ngoại Các bức ảnh thu được từ nguồn năng lượng nhân tạo là radar, đã được sử dụng rộng rãi trong quân sự

Bức ảnh đầu tiên, chụp về trái đất từ vũ trụ, được cung cấp từ tàu xplorer -6 vào năm 1959 Tiếp theo là chương trình vũ trụ Mercury (1960), cho

ra các sản phẩm ảnh chụp từ quỹ đạo trái đất có chất lượng cao, ảnh màu có kích

thước 70mm, được chụp từ một máy tự động Vệ tinh khí tượng đầu tiên 1), được phóng lên quĩ đạo trái đất vào tháng 4 năm 1960, mở đầu cho việc quan sát và dự báo khí tượng

(TR0S-Ngày 23-7-1972 Mỹ đã phóng thành công vệ tinh nhân tạo Landsat 1 mang đến khả năng thu nhận thông tin có tính toàn cầu về các hành tinh trong đó có Trái Đất và môi trường xung quanh

Tiếp theo vệ tinh nghiên cứu trái đất Landsat 1, là các vệ tinh thế hệ mới hơn như Landsat 2, Landsat 3, Landsat 4 và Landsat 5 Ngay từ đầu, RTS-1 mang theo bộ cảm quét đa phổ MSS với bốn kênh phổ khác nhau, và bộ cảm RBV (Return Beam Vidicon) với ba kênh phổ khác nhau

Từ 1982, các ảnh chuyên đề được thực hiện trên các vệ tinh Landsat TM

-4 và Landsat TM -5 với 7 kênh phổ từ dải sóng nhìn thấy đến hồng ngoại nhiệt Điều này tạo nên một ưu thế mới trong nghiên cứu trái đất từ nhiều dải phổ khác nhau Ngày nay, ảnh vệ tinh chuyên đề từ Landsat -7 đã được phổ biến với giá rẻ hơn các ảnh vệ tinh Landsat TM -5, cho phép người sử dụng ngày càng có điều kiện để tiếp cận với phương pháp nghiên cứu môi trường qua các dữ liệu vệ tinh

Dữ liệu ảnh vệ tinh SPOT của Pháp khởi đầu từ năm 1986, trải qua các thế hệ SPOT 1, SPOT 2, SPOT 3, SPOT 4 và SPOT 5, đã đưa ra sản phẩm ảnh

số thuộc hai kiểu phổ, đơn kênh (panchoromatic) với độ phân dải không gian từ

10 x 10m đến 2,5 x 2,5m, và đa kênh SPOT - XS (hai kênh thuộc dải phổ nhìn thấy, một kênh thuộc dải phổ hồng ngoại) với độ phân giải không gian 20 x 20m

Các ảnh vệ tinh của Nhật, như MOS -1, phục vụ cho quan sát biển (Marine Observation Satellite)

Công nghệ thu ảnh vệ tinh cũng được thực hiện trên các vệ tinh của Ấn

Độ RS 1A, tạo ra các ảnh vệ tinh như LSS thuộc nhiều hệ khác nhau

Riêng ở Việt Nam kỹ thuật viễn thám đã được đưa vào sử dụng từ những năm 1976 tại Viện Quy hoạch rừng, mốc quan trọng để đánh dấu sự phát triển của 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 năm 1980

Vào ngày 9/7/2009 Bộ TN&MT đã khánh thành trạm thu nhận ảnh 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 tinh VINASAT-1 (mua của Mỹ) lên quỹ đạo địa tĩnh lần đầu tiên

1.2.5 Các phương pháp xử lý ảnh viễn thám

Để xử lý ảnh viễn thám người ta sử dụng hai phương pháp là phương pháp giải đoán ảnh bằng mắt thường và phương pháp xử lý số trên máy tính

Phương pháp giải đoán ảnh bằng mắt thường: Giải đoán ảnh bằng mắt

là sử dụng mắt người cùng với trí tuệ để tách chiết các thông tin từ tư liệu viễn thám dạng hình ảnh

Giải đoán bằng mắt (visual interpretaion) là công việc đầu tiên, phổ biến nhất và có thể áp dụng trong mọi điều kiện có trang thiết bị từ đơn giản đến phức tạp Việc phân tích ảnh bằng mắt có thể được trợ giúp bằng một số thiết bị quang học: kính lúp, kính lập thể, kính phóng đại, máy tổng hợp màu, nhằm nâng cao khả năng phân tích của mắt người

Cơ sở để giải đoán bằng mắt là đưa vào các dấu hiệu giải đoán trực tiếp hoặc gián tiếp và chìa khóa giải đoán Các yếu tố giải đoán (kích thước, hình dạng, bóng, tone, màu, cấu trúc, mẫu và tổ hợp mối quan hệ) cũng như thời gian chụp ảnh, mùa, kiểu phim, tỷ lệ ảnh, sẽ được xem xét kỹ để thiết lập nên chìa khóa giải đoán

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

Kết quả của giải đoán ảnh bằng mắt sẽ được chuyển thông tin lên bản đồ nền theo các phương pháp là can vẽ, chiếu quang học, chuyển theo hệ thống lưới, sử dụng máy đo vẽ ảnh

Phương pháp xử lý ảnh số: xử lý ảnh số là sự điều khiển và phân tích

các thông tin ảnh dạng số với sự trợ giúp của máy tính

Các dữ liệu ảnh vệ tinh thu được trong ký thuật viễn thám thường dưới dạng số và được xử lý bởi máy tính để tạo ảnh đã được giải đoán ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau Việc xử lý ảnh số trong viễn thám giữ vai trò quan trọng trong việc tách thông tin hữu ích phục vụ rất nhiều chuyên ngành khác nhau

Quy trình xử lý ảnh số:

Nhập dữ liệu: Để xử lý ảnh số, trước hết ta phải tiến hành bước nhập tư

liệu gốc vào máy Có hai nguồn tư liệu chính đó là ảnh tương tự do các máy chụp cung cấp và ảnh số do các máy quét cung cấp

Trong trường hợp ảnh tương tự sẽ được chuyển về dạng số thông qua các máy quét Trường hợp tư liệu là ảnh số thì nó sẽ được chuyển từ các băng từ lưu trữ mật độ cao

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 sử dụng được Giai đoạn này thường được thực hiện trên các máy tính lớn tại các trung tâm thu số liệu vệ tinh

Khôi phục và hiệu chỉnh ảnh Nhập dữ liệu

Biến đổi ảnh

Phân loại ảnh

Xuất kết quả

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 các máy tính trong khuôn khổ một phòng thí nghiệm, hay phòng công tác nội nghiệp

Phân loại: Phân loại đa phổ với mục đích tách các thông tin cần thiết

phục vụ việc theo dõi các đối tượng hay lập bản đồ chuyên đề là khâu then chốt của việc khai thác tư liệu viễn thám

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 quả dạng số ngày càng được khai thác sử dụng nhiều vì nó là đầu vào rất tốt cho một công nghệ mới là GIS - hệ thống thông tin địa lý Trên cơ sở ứng dụng hệ thống thông tin địa lý nhiều chủng loại thông tin khác nhau cùng được đưa vào xử lý tạo ra một kết quả chính xác và phong phú hơn nhiều so với trường hợp chỉ sử dụng tư liệu viễn thám

GIS là một hệ thống dựa trên máy tính cung cấp bốn chức năng để xử lý

dữ liệu địa quy chiếu: nhập dữ liệu, quản lý dữ liệu (lưu trữ và truy cập số liệu), vận dụng và phân tích dữ liệu, xuất dữ liệu (Aronoff 1993)

GIS là một tập hợp có tổ chức bao gồm phần cứng, phần mềm máy tính,

dữ liệu địa lý và con người được thiết kế nhằm mục đích nắm bắt, lưu trữ, cập nhật, điều khiển, phân tích và hiển thị tất cả các dạng thông tin liên quan đến vị trí địa lý (Dueker & Kjerne ESRI 1990 - 1997)

GIS là phần mềm bản đồ dùng để kết nối thông tin về vị trí địa lý của các đối tượng với tất cả các dạng thông tin khác có liên quan đến tất cả các dạng thông tin đó

1.3.2 Chức năng của GIS

GIS có 4 chức năng cơ bản:

• Nhập dữ liệu: Là một chức năng của GIS mà qua đó dữ liệu dưới các

dạng khác nhau được biến đổi sang dạng số Việc nhập dữ liệu phụ thuộc vào bàn số hoá Nhập các dữ liệu không gian, sửa chữa dữ liệu, đưa về một hệ quy chiếu nào đó gắn với toạ độ thực Chuyển hoá từ Racter sang Vector và ngược lại Sau đó xây dựng cơ sở dữ liệu Đây là bước rất quan trọng nhập các dữ liệu bằng bàn phím, máy quét…

• Quản lý dữ liệu: Bao gồm việc tổ chức, lưu trữ, truy cập dữ liệu sao

cho hiệu quả nhất

• Phân tích dữ liệu: Là chức năng quan trọng nhất của GIS GIS cung

cấp các công cụ cần thiết để phân tích dữ liệu không gian, dữ liệu thuộc tính và tổng hợp cả hai loại dữ liệu đó ở trong cơ sở dữ liệu để tạo ra thông tin mới

• Xuất dữ liệu (báo cáo của GIS): Cho phép hiển thị và trình bày các kết

quả phân tích và mô hình hoá không gian dưới dạng bản đồ, bảng tính, văn bản trên màn hình hay trên các vật liệu truyền thống khác

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

1.4.1 Tổng quan về phần mềm ENVI

Phần mềm ENVI (The Environment for Visualyzing Images) là phần mềm của hãng Research Systems Inc (Mỹ) chuyên về hiến thị ảnh có khả năng phân tích đa phổ cho hình ảnh quét của SPOT, TM, RADAR

Phần mềm ENVI là một phần mềm xử lý giải đoán ảnh viễn thám rất mạnh, 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 một file ảnh được mở, mỗi kênh phổ của ảnh đó có thể được thao tác với tất cả các chức năng hiện có của hệ thống Với nhiều file ảnh được mở, ta có thể dễ dàng lựa 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 chức năng 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, 5.0 Mỗi phiên bản được cải tiến và nâng cấp cho một hoặc một số modul.Dễ dàng mở rộng và tùy biến các ứng dụng Ngoài ra, người dùng có thể sử dụng ENVI trên các môi trường khác nhau như: Windows, Macintosh, Linux hay Unix

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

đồ khác nhau như: Arcgis, Mapinfo, Autocad, Microstation…

1.4.2 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 dùng trao 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:

Hình 1.7: thanh công cụ của phần mềm ENVI 4.5 + Menu File

File menu có chức năng cơ bản sau:

- Mở ảnh, xem thông tin về ảnh

- Xuất, nhập ảnh các định dạng khác nhau

- Tạo ảnh kiểm tra, xem cấu trúc dữ liệu ảnh

- Chọn lựa các thay đổi và thoát khỏi chương trình

+ Menu Basic Tools

Menu này có các chức năng cơ bản như sau:

- Thực hiện một số thay đổi về hình học của ảnh như độ phân giải, xoay ảnh, cách ghi nhận dữ liệu…

- Thực hiện các phép tính thống kê trên ảnh

- Thực hiện cắt ghép ảnh

- Thực hiện các phép toán kiểm định cơ bản của phổ

- Đo khoảng cách, diện tích, tăng cường khả năng xử lý ảnh

- Thống kê, phát hiện thay đổi của các lớp

+ Menu Classification

Menu này có chức năng như sau:

- Thực hiện các thuật toán phân loại ảnh cơ bản như:

- Phân loại ảnh có kiểm định

- Phân loại ảnh phi kiểm định

- Phân loại ảnh thông qua thiết lập cây

- Xử lý ảnh sau phân loại

+ Menu Tranform

Menu này có chức năng như sau:

- Tăng cường độ phân giải của ảnh (image shrapening);

- Thực hiện một số thuật toán với phổ

- Tạo tỷ số ảnh

- Phân tích thành phần chính

+ Menu Filter

Menu này cho phép thực hiên:

- Lọc theo cấu trúc của ảnh

- Một số các phép lọc đối với ảnh RADAR để làm giảm nhiễu của ảnh

+ Menu Spectral

Menu này cung cấp một số các công cụ đặc biệt cho phép phân tích ảnh

đa phổ và siêu phổ

Menu có chức năng như sau

- Xây dựng và hiển thị các thư viện phổ

- Thực hiện các phép toán về phổ

- Xác định các enmember

- Xem ảnh trong trường đa chiều

- Phân tích ảnh

+ Menu MapMenu này cho phép thực hiện:

- Đưa ảnh về hệ quy chiếu xác định

Menu này cho phép:

- Tạo và quản lý các tệp tin vector

- Chuyển tệp tin ảnh thành vector

- Chuyển các tệp tin vector thành định dạng DXF

+ Menu topographic

Menu này cho phép

- Mở, phân tích và đưa ra các kết quả phân tích từ các tệp tin mô hình số địa hình

- Từ tệp tin mô hình số địa hình đưa ra các kết quả phân tích như hướng của địa hình, độ dốc, độ cong của địa hình…

- Sử dụng các thuộc tính của địa hình để đưa ra các kết quả phân tích như kênh, đường phân thủy, tụ thủy đỉnh…

+ Menu Radar

Menu này cho phép thực hiện:

- Xử lý các ảnh RADAR phổ biến như ERS-1, JERS-1, RADARSAT, SIR-C, X-SAR, ASAR

- Nó cũng cung cấp các công cụ cho phép điều chỉnh sự hiển thị, phân tích ảnh và xử lý hình học ảnh…

+ Menu Window

- Menu cửa sổ cho phép tạo thêm các cửa sổ hiển thị cũng như truy cập vào một số các thao tác trong cửa sổ như thông tin hiển thị trong của sổ, vị trí của trỏ chuột…

- Menu trợ giúp cho phép hiển thị các thông tin trợ giúp sử dụng các công

cụ cũng như thể hiện một số thông tin về phần mềm

+ Menu help

Menu này có chức năng cơ bản như sau::

- Trợ giúp

- Xem thông tin về ENVI

- Lựa chọn mô tả chuột

1.5 Phần mềm ArcGIS

ArcGIS (ESRI Inc - http://www.esri.com): là hệ thống GIS hàng đầu hiện nay, cung cấp một giải pháp toàn diện từ thu thập / nhập số liệu, chỉnh lý, phân tích và phân phối thông tin trên mạng Internet tới các cấp độ khác nhau như CSDL địa lý cá nhân hay CSDL của các doanh nghiệp Về mặt công nghệ, hiện nay các chuyên gia GIS coi công nghệ ESRI là một giải pháp mang tính chất mở, tổng thể và hoàn chỉnh, có khả năng khai thác hết các chức năng của GIS trên các ứng dụng khác nhau như: desktop (ArcGIS Desktop), máy chủ (ArcGIS Server), các ứng dụng Web (ArcIMS, ArcGIS Online), hoặc hệ thống thiết bị di động (ArcPAD) và có khả năng tương tích cao đối với nhiều loại sản phẩm của nhiều hãng khác nhau

Hình 1.8 : Bộ phần mềm ứng dụng ArcGIS (Nguồn: ESRI)

ArcGIS Desktop (với phiên bản mới nhất là ArcGIS 10) bao gồm những công cụ rất mạnh để quản lý, cập nhật, phân tích thông tin và xuất bản tạo nên một hệ thống thông tin địa lý (GIS) hoàn chỉnh, cho phép:

• Tạo và chỉnh sửa dữ liệu tích hợp (dữ liệu không gian tích hợp với dữ liệu thuộc tính) - cho phép sử dụng nhiều loại định dạng dữ liệu khác nhau thậm chí cả những dữ liệu lấy từ Internet;

• Truy vấn dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính từ nhiều nguồn và bằng nhiều cách khác nhau;

• Hiển thị, truy vấn và phân tích dữ liệu không gian kết hợp với dữ liệu thuộc tính;

• Thành lập bản đồ chuyên đề và các bản in có chất lượng trình bày chuyên nghiệp

ArcGIS Destop là một bộ phần mềm ứng dụng gồm: ArcMap, ArcCatalog, ArcToolbox, ModelBuilder, ArcScene và ArcGlobe Khi sử dụng các ứng dụng này đồng thời, người sử dụng có thể thực hiện được các bài toán ứng dụng GIS bất kỳ, từ đơn giản đến phức tạp, bao gồm cả thành lập bản đồ, phân tích địa lý, chỉnh sửa và biên tập dữ liệu, quản lý dữ liệu, hiển thị và xử lý

dữ liệu Phần mềm ArcGIS Desktop được cung cấp cho người dùng ở 1 trong 3 cấp bậc với mức độ chuyên sâu khác nhau là ArcView, ArcEditor, ArcInfo:

ArcView: Cung cấp đầy đủ chức năng cho phép biểu diễn, quản lý, xây

dựng và phân tích dữ liệu địa lý, các công cụ phân tích không gian cùng với việc biên tập và phân tích thông tin từ các lớp bản đồ khác nhau đồng thời thể hiện các mối quan hệ và nhận dạng các mô hình Với ArcView, cho phép:

• Ra các quyết định chuẩn xác hơn dựa trên các dữ liê ̣u đi ̣a lý;

• Xem và phân tích các dữ liệu không gian bằng nhiều phương pháp;

• Xây dựng đơn giản và dễ dàng các dữ liệu địa lý;

• Tạo ra các bản đồ có chất lượng cao;

• Quản lý tất cả các file, CSDL và các nguồn dữ liệu;

• Tùy biến giao diện người dùng theo yêu cầu

ArcEditor: Là bộ sản phẩm có nhiều chức năng hơn, dùng để chỉnh sửa

và quản lý dữ liệu địa lý ArcEditor bao gồm các tính năng của ArcView và thêm vào đó là một số các công cụ chỉnh sửa, biên tập Với ArcEditor, cho phép:

• Dùng các công cụ CAD để tạo và chỉnh sửa các đặc tính GIS;

• Tạo ra các CSDL địa lý thông minh;

• Tạo quy trình công việc một cách chuyên nghiệp cho 1 nhóm và cho phép nhiều người biên tập;

• Xây dựng và giữ được tính toàn vẹn của không gian bao gồm các quan

hệ hình học topo giữa các đặc tính địa lý;

• Quản lý và mở rộng mạng lưới hình học;

• Làm tăng năng suất biên tập;

• Quản lý môi trường thiết kế đa người dùng với versioning;

• Duy trì tính toàn vẹn giữa các lớp chủ đề và thúc đẩy tư duy logic của người dùng;

• Cho phép chỉnh sửa dữ liệu độc lập (khi tạm ngừng kết nối với CSDL)

ArcInfo: Là bộ sản phẩm ArcGIS đầy đủ nhất ArcInfo bao gồm tất cả các chức năng của ArcView lẫn ArcEditor Cung cấp các chức năng tạo và quản

lý một hệ GIS, xử lý dữ liệu không gian và khả năng chuyển đổi dữ liệu, xây dựng dữ liệu, mô hình hóa, phân tích, hiển thị bản đồ trên màn hình máy tính và xuất bản bản đồ ra các phương tiện khác nhau Với ArcInfo, cho phép:

• Xây dựng một mô hình xử lý không gian rất hữu dụng cho việc tìm ra các mối quan hệ, phân tích dữ liệu và tích hợp dữ liệu;

• Thực hiện chồng lớp các lớp vector, nội suy và phân tích thống kê;

• Tạo ra các đặc tính cho sự kiện và chồng xếp các đặc tính của các sự kiện đó;

• Chuyển đổi dữ liệu và các định dạng của dữ liệu theo rất nhiều loại định dạng;

• Xây dựng những bộ dữ liệu phức tạp, các mô hình phân tích và các đoạn mã để tự động hóa các quá trình GIS;

• Sử dụng các phương pháp trình diễn, thiết kế, in ấn và quản lý bản đồ

để xuất bản bản đồ

CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN – KINH TẾ XÃ HỘI 2.1 Điều kiện tự nhiên:

2.1.1 Vị trí địa lý:

Hình 2.1 Vị trí thị xã Hồng Lĩnh trong tỉnh Hà Tĩnh

Hồng Lĩnh là thị xã miền núi nằm phía Bắc tỉnh Hà Tĩnh, cách thành phố Vinh 15km về phía Nam và thành phố Hà Tĩnh khoảng 35 km về phía Bắc, nằm trong khoảng toạ độ địa lý: Từ 18028’00 đến 18034’' 00 vĩ độ Bắc và từ

105039’00’’ đến 105046’00’’ kinh độ Đông

- Phía Bắc giáp huyện Nghi Xuân

- Phía Tây giáp huyện Đức Thọ và huyện Hưng Nguyên tỉnh Nghệ An

- Phía Nam giáp huyện Can Lộc

- Phía Đông giáp huyện Nghi Xuân và huyện Can Lộc Vị trí thị xã Hồng Lĩnh trong tỉnh Hà Tĩnh: Hồng Lĩnh có 6 đơn vị hành chính (5 phường và 1 xã), tổng diện tích đất tự nhiên 5855,23 ha

Hồng Lĩnh có gần 10,2 km Quốc lộ 1A, có Quốc lộ 8A chạy qua với chiều dài 4,35km/

Hồng Lĩnh có những lợi thế cơ bản là nằm trên trục đường Quốc lộ 1A của chạy qua nối từ trung tâm thị xã với cửa khẩu Quốc tế Cầu Treo với nước bạn Lào

Nhưng do nằm trong khu vực khí hậu khắc nghiệt, đất đai có độ phì thấp, thường bị lụt bão, vùng đồng bằng nhỏ hẹp, vùng đồi núi có độ dốc lớn là những hạn chế lớn đối với sự phát triển kinh tế xã hội của thị xã

so với mặt nước biển, độ dốc theo hướng từ Đông sang Tây

* Đồi núi: Là một phần của dãy núi Hồng Lĩnh có đỉnh cao nhất là 370 m với 02 khối riêng biệt, dãy phía Đông giáp huyện Nghi Xuân và Can Lộc, dãy phía Tây giáp huyện Nghị Xuân Phần lớn có độ dốc trên 200, được cấu tạo bởi

đá Macma axit Đây là dạng địa hình xói mòn mạnh nên phần lớn diện tích có tầng đất mỏng và thành phần cơ giới nhẹ, ít thích hợp với cây trồng nông nghiệp, chủ yếu là phát triển rừng

* Địa hình lòng chảo: Đây là dải đất hẹp dọc trục đường 8B thuộc phường Đậu Liêu nằm kẹp giữa 2 dãy núi Đông và Tây Hồng Lĩnh, độ cao trung bình khoảng 12m, độ dốc 30 thấp dần theo hướng Bắc Nam Được hình thành trong quá trình phong hoá của đá Macma axit (Granit) nên có cấp hạt thô và nghèo dinh dưỡng

Với những đặc điểm địa hình nêu trên có những khó khăn về nguồn nước phục vụ cho sản xuất nông nghiệp, mùa khô thường xảy ra hạn hán, mùa mưa gây ra ngập úng cục bộ

- Mùa lạnh từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau, trong thời gian này có gió mùa Đông Bắc lạnh và kéo theo mưa phùn, nhiệt độ trung bình xuống thấp dưới 200C, có khi thấp nhất xuống 40 – 60C Nhiệt độ trung bình cao nhất vào tháng 6 -7 khoảng 39,50

* Nhiệt độ: Trung bình hàng năm giao động từ 18 – 280C, nhiệt độ trung bình các tháng mùa đông là 18,50C, các tháng mùa hè là 30,50C Tổng tích ôn hàng năm khoảng 8.2000C - 8.4000C

* Mưa: Mùa mưa từ tháng 8 đến tháng 12, mưa tập trung nhất vào tháng 9

và tháng 10, chiếm 45% lượng mưa cả năm Lượng mưa ở Hồng Lĩnh có đặc thù giao động mạnh, biên độ giao động xấp xỉ 1.000mm/ năm

Nhìn chung: Với tổng số giờ nắng lớn, lượng mưa tương đối dồi dào,

Hồng Lĩnh có thể phát triển hệ thực vật tự nhiên và cơ cấu cây trồng đa dạng từ

ôn đới đến á nhiệt đới và nhiệt đới Do yếu tố địa hình, trên phạm vi lãnh thổ về mùa đông tuy ngắn nhưng cũng lạnh và mùa hè thì nắng ẩm, mưa giông xảy ra nhiều Các hiện tượng thời tiết đặc biệt có một số tác động xấu đến sản xuất và sinh hoạt của người dân

2.1.4 Thuỷ văn

Thị xã Hồng Lĩnh chịu ảnh hưởng của chế độ thuỷ văn sông La (thuộc hệ thống sông Cả), tuy nhiên thị xã được bảo vệ bởi tuyến đê sông La Giang là tuyến đê song chính - đê cấp II, nằm ở bờ hữu sông La, chống được lũ ở tần suất 1% Do vậy thị xã không bị ảnh hưởng lũ sông La

* Chạy dọc phía Tây thị xã còn có nhánh sông Minh, hợp lưu với sông La

ở phía Tây Bắc thị xã, vào thời điểm đóng cống dưới đê (cống Trung Lương) ngăn lũ sông La và ngăn mặn, Sông Minh có hướng chảy về sông Nghèn ở phía Nam thị xã

Sông Minh là trục tiêu thoát nước mặt chính của toàn thị xã từ các suối Bình Lạng, Kênh Nhà Trò và tuyến mương thuỷ lợi phía Bắc thị xã ra sông La Ngoài ra vai trò tưới tiêu nội đồng của sông Minh cho thị xã cũng rất quan trọng Trong quy hoạch phát triển nếu đầu tư cải tạo, sông Minh có thể trở thành tuyến giao thông thuỷ lợi phục vụ du lịch trong khu vực thị xã

* Phía Đông thị xã có tuyến kênh Nhà Trò, với các nhánh suối nguồn từ sườn núi Hồng Lĩnh, hiện đang xây dựng hồ Khe Dọc và hồ Đá Bạc để khai thác nguồn nước, cung cấp cho nhu cầu sinh hoạt và nông nghiệp, ngoài ra kênh Nhà Trò còn đóng vai trò tiêu thoát nước mặt cho lưu vực 1 của núi Hồng hướng thoát chính:

Đông Bắc -Tây Nam

* Chảy qua trung tâm thị xã còn có suối Bình Lạng với chức năng lưu thông hồ Thiên Tượng với sông Minh - sông La Đây là một trong những trục tiêu thoát nước mặt chính của thị xã theo hướng Đông – Tây

* Hệ thống hồ: hiện tại thị xã đã có hồ Thiên Tượng vừa là hồ cảnh quan của khu du lịch sinh thái, vừa là nguồn cấp nước sinh hoạt chính cho thị xã Ngoài ra một số hồ thuỷ lợi khác đang được triển khai như hồ Khe Dọc, hồ Đá Bạc (đang thi công)

Do địa hình đồi núi dốc nên trong thời gian có mưa to thường ngập úng vùng Tây Bắc, ngoài ra hệ thống sông suối có độ dốc cao nên tập trung nước nhanh gây nên hiện tượng sạt lở, rửa trôi đất vào mùa mưa và hiện tượng lũ, hạn hán cục bộ vào mùa khô Do đặc điểm địa hình và khí hậu nên đã gây ảnh hưởng rất lớn đến đời sống sinh hoạt của nhân dân, cũng như sản xuất nông nghiệp Điển hình như vùng thấp ven sông La, hầu như năm nào cũng có nơi ngập lũ sâu tới 1-2 m

2.2 Các nguồn tài nguyên

2.2.1 Tài nguyên đất

Nhìn chung đất đai của thị xã Hồng Lĩnh nhiều vùng có độ phì tự nhiên khá, vùng đất bằng chủ yếu là đất phù sa ven các con sông và được bồi hàng năm nên có độ màu mỡ Vùng đất đồi núi chủ yếu là đất vàng đá trên đá Granít

có tầng đất dày được che phủ bởi các thảm thực vật, bên cạnh đó vẫn còn có đất bạc màu do không có thảm thực vật nên bị rửa trôi trở nên bạc màu Các loại đất chính của Hồng Lĩnh được chia theo tính chất đất như sau:

* Đất phù sa được bồi hàng năm

Đất phù sa được bồi hàng năm (Dystric Fluvisols : FLd) có diện tích 123,08 ha chiếm 2,11% diện tích tự nhiên, phân bố chủ yếu ngoài đê La Giang (TrungLương)

Đất được hình thành do bồi tụ của sông La, đã được sử dụng cho mục đích nông nghiệp nhưng không ổn định vì phụ thuộc vào sản phẩm và mức độ

bồi tụ, đất có thành cơ giới nhẹ và chua (pHKCL: 3,88 - 4,18) Hàm lượng hữu

cơ tầng mặt nghèo 0,86% Đạm tổng số nghèo: 0,12% Lân tổng số trung bình

0,14% Kali tổng số nghèo 1,44% Lân và kali dễ tiêu nghèo (tương ứng 13,3mg/100g đất và 9,7mg/100g đất) Tổng Cation kiềm trao đổi rất thấp 4,40meq/100g đất Dung tích hấp thụ (CEC: 11,85meq/100g đất)

* Đất phù sa Glây

Đất phù sa Glây (Gleyic Fluvisols: FLg) có diện tích 1.476,44 ha chiếm 25,26% diện tích tự nhiên Loại đất này phân bố ở hầu hết các phường, xã trên địa bàn

Đất được hình thành do bồi tụ của sông La, đã được khai thác sử dụng từ lâu đời, nằm trong đê nên hàng năm không được hưởng phù sa sông Đất có

phản ứng chua (pHKCL: 3,20 - 4,50) Hàm lượng hữu cơ trung bình đến khá (OM = 1,62 – 1,96%), lân tổng số từ trung bình đến khá (1,55 – 1,73%), lân dễ tiêu khá Kali tổng số từ trung bình đến khá (1,41 – 1,61%), kali dễ tiêu nghèo Dung tích hấp thụ trung bình khoảng (CEC:11,21 - 11,29meq/100g đất)

* Đất phù sa có tầng loang lổ đỏ vàng

Đất phù sa có tầng loang lổ đỏ vàng (Dystric Plinthosols) có diện tích 198,88 ha chiếm 3,40% diện tích tự nhiên, phân bố chủ yếu ở Nam Hồng, Bắc Hồng và Trung Lương

Loại đất này cũng là sản phẩm phù sa của sông La, trước đây do hệ thống thuỷ lợi chưa hoàn chỉnh hạn hán xảy ra thường xuyên Các phản ứng hóa học diễn ra trong đất ở điều kiện oxy hóa trong đó Fe3o4 tập trung tạo thành màu loang lổ đỏ vàng và đã chím xuất hiện kết von nằm rải rác Đất có phản ứng

chua (pHKCL: 3,79 - 4,87) Hàm lượng hữu cơ trung bình (OM = 1,32 – 2,19%), Lân tổng số trung bình (0,028 – 0,123%), lân dễ tiêu trung bình đến nghèo (2,40 –7, 90mg/100g đất) Kali tổng số trung bình (0,91 – 1,46%), ka li dễ

tiêu nghèo

Dung tích hấp thụ trung bình khoảng ( CEC :6,58 – 18,99meq/100g đất

* Đất bạc màu trên đá Macma axít

Đất bạc màu trên đá Macma axít ( Haplic Arcrisols: ACh) có diện tích khoảng 649,05 ha chiếm 11,11% diện tích tự nhiên Phân bố nhiều ở chân núi Hồng Lĩnh dọc theo quốc lộ 1A và khu vực Cửa Trẹm (Đậu Liêu) Loại đất này được hình thành do phong hóa của đá Macma axít Do có địa hình bằng phẳng nên đã được khai thác vào sản xuất nông nghiệp Thành phần cơ

giới của đất nhẹ, có phản ứng chua (pHKCL: 4,20 - 4,90) thành phần dinh

dưỡng thấp, chất hữu cơ nghèo (0,70 – 1,90%) Đạm tổng số nghèo (< 0,10%) Lân tổng số trung bình nhưng lân dễ tiêu rất nghèo Kali tổng số nghèo, ka li dễ tiêu rất nghèo Đây là điển hình của hiện tượng rửa trôi cả hạt sét của đất và các

chất dinh dưỡng Dung tích hấp thụ thấp khoảng (CEC < 10meq/100g đất)

* Đất đỏ vàng trên đá Macma axít

Đất đỏ vàng trên đá Macma axít (Feralic Arcrisols: ACf) có diện tích 2.109,02 ha chiếm 36,09% diện tích tự nhiên, phân bố toàn bộ dãy núi Hồng Lĩnh, có độ dốc trung bình từ 8 - 150, thường bị xói mòn mạnh Loại đất này phát triển trên sản phẩm phong hóa của đá Macma axít, là dãy núi

liên tiếp với đỉnh cao nhất là 370m Đây là khối macma xâm nhập hình từ kỷ Triat, qua hàng triệu năm của quá trình vận động tạo sơn và có dãy Hồng Lĩnh như ngày nay

Đất có phản ứng chua (pHKCL= 4,0), thành phần dinh dưỡng thấp, chất hữu cơ trung bình (1,00 – 1,75%) Đạm tổng số khá (0,156%) và giảm dần theo tầng đất Lân tổng số trung bình (0,056 – 0,079%), lân dễ tiêu từ trung bình đến nghèo (từ 2,30 – 5,60 mg/100g đất) Kali tổng số và ka li dễ tiêu từ nghèo đến

trung bình

Dung tích hấp thụ thấp khoảng (CEC : 9,07meq/100g đất)

* Đất xói mòn trơ sỏi đá

Đất xói mòn trơ sỏi đá (Dystric Leptosols) có diện tích khoảng 79,62 ha chiếm 1,36% diện tích tự nhiên Chủ yếu tập trung trên dãy Hồng Lĩnh và núi Ngọc Sơn

(Đức Thuận)

Loại đất này phát triển trên sản phẩm phong hóa của đá Macma axit, nhưng trong quá trình sử dụng không hợp lý đất bị rửa trôi, xói mòn mạnh, tầng đất chỉ còn mỏng < 0,30m, thậm chí có nơi trơ cả đá mẹ lên trên mặt đất, còn phần lớn sỏi sạn nhiều Dinh dưỡng đất bị nghèo kiệt, đất có phản ứng chua

mạnh (pHKCL< 4,5)

Nhìn chung, tài nguyên đất Hồng Lĩnh khá đa dạng về nhóm, loại đất, được phân bố trên nhiều dạng địa hình khác nhau nên tạo ra nhiều tiểu vùng sinh thái nông, lâm nghiệp thích hợp với nhiều loại cây trồng, đặc biệt là cây trồng lâu năm vùng đồi núi Tuy nhiên quá trình khai thác, sử dụng trong nhiều năm còn chưa hợp lý do sức ép về dân số, tập quán canh tác, ý thức, nên nhiều nơi tình trạng xói mòn, rửa trôi và suy thóai chất lượng đất vẫn còn xảy ra

2.2.2 Tài nguyên nước

- Nước mặt: Khu vực thị xã Hồng Lĩnh có một số nguồn nước mặt có thể

khai thác để phục vụ cho nhu cầu cấp nước sinh hoạt và sản xuất

- Sông Minh: Cách trung tâm thị xã 2 km, trữ lượng nước lớn nhưng nguồn

nước từ các ruộng nông nghiệp tập trung chảy về nên bị nhiễm bẩn, không thể khai thác phục vụ cấp nước sinh hoạt

- Hồ Thiên Tượng: Có dung tích 1,56 x 106 m3 Nước hồ Thiên Tượng chất lượng rất tốt, về mùa mưa hàm lượng cặn không lớn hơn 100g/m3 Về mùa khô nước sạch chỉ khử trùng là có thể cấp nước cho sinh hoạt

- Ngoài ra, tại thị xã Hồng Lĩnh đang xây dựng hồ Khe Dọc và Đá Bạc để lấy nước cung cấp nước sinh hoạt cho thị xã

- Hồ chứa nước Đá Bạc: Có dung tích chứa nước là 3x106 m3 nước Hồ chứa nước Đá Bạc là nguồn dự trữ nước để cung cấp nước sinh hoạt cho nhà máy nước thị xã

Hồ chứa nước Khe Dọc: Có diện tích lưu vực F = 1,27 km2, dung tích chứa nước là 0,8.x106 m3 nước Hồ chứa nước Khe Dọc là nguồn dự trữ nước

để cung cấp nước sinh hoạt cho nhà máy nước thị xã

- Sông Cầu Đôi xuất phát từ núi Hồng Lĩnh có diện tích lưu vực là 16km2, biên độ tăng giảm của dòng chảy rất lớn từ 10-2000l/s nên sông có đáy sâu và bờ dốc xói lở

- Sông Đò Trai là một tên gọi khác của kênh Nhà Lê, đoạn từ Trung Lương đến cầu Hồng Phúc (phường Đức Thuận) Sông có chế độ thủy văn phức tạp và chịu ảnh hưởng của chế độ lũ mùa mưa và chế độ triều mùa cạn nên khu vực này có hiện tượng ngập úng và xâm nhập mặn

- Nước ngầm: Nước dưới vùng Bãi Vọt trữ lượng cấp C1 là 480,4

m3/ngày Với trữ lượng này không thể khai thác quy mô công nghiệp được mà chỉ có thể khai thác để phục vụ cho các nhu cầu đơn lẻ

Nhận xét chung về tài nguyên nước: Nước mặt vào loại trung bình ở khu vực Bắc Trung bộ, hiện nay nước dùng cho nông nghiệp và phần lớn nước dùng cho sinh hoạt ở vùng nông thôn đều dùng nước mặt Hạn chế lớn nhất là lượng nước mưa mùa khô thấp, tuy mức độ không đến mức trầm trọng, ở những tháng đầu mùa mưa chất lượng nước mặt, nước ngầm tầng nông không ổn định, độ đôc lớn và có nhiều chất hữu cơ do quá trình rửa trôi các chất trên bề mặt lưu vực