Ứng dụng ảnh viễn thám và công nghệ GIS để thành lập bản đồ biến động sử dụng đất trên địa bàn phường khai quang thành phố vĩnh yên tỉnh vĩnh phúc

Trang 1

Bộ giáo dục và đào tạo trường đại học nông nghiệp hà nội

- -

KIềU THị KIM DUNG

ỨNG DỤNG ẢNH VIỄN THÁM VÀ CễNG NGHỆ GIS

Trang 2

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học nông nghiệp…………i

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này

là trung thực và chưa hề ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào

Tôi xin cam ñoan rằng, mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñã ñược

chỉ rõ nguồn gốc

Hà Nội ngày 4 tháng 9 năm 2009

Tác giả luận văn

Kiều Thị Kim Dung

Trang 3

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học nông nghiệp…………ii

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Khắc Thời - phó Khoa Tài nguyên và Môi trường, Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội - người ñã hướng dẫn, giúp ñỡ rất tận tình trong thời gian tôi học tập tại trường và hoàn thành luận văn tốt nghiệp cao học

Tôi xin chân thành cảm ơn Trung tâm Viễn thám Quốc gia ñã cung cấp cho tôi tư liệu ảnh và hướng dẫn tận tình trong suốt quá trình làm luận văn

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo Viện Sau ñại học; Bộ môn Trắc ñịa bản ñồ và Hệ thống thông tin ñịa lý, Khoa Tài nguyên và Môi trường ñã giảng dạy, ñóng góp ý kiến, tạo ñiều kiện cho tôi học tập và hoàn thành luận văn của mình

Tôi xin chân thành cảm ơn Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Vĩnh Phúc cùng các anh chị ñồng nghiệp ñã giúp ñỡ tôi trong quá trình công tác và hoàn thành luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn Bố, Mẹ, người thân trong gia ñình và bạn bè

ñã làm chỗ dựa tinh thần vững chắc cho tôi học tập và công tác

Tác giả luận văn

Kiều Thị Kim Dung

Trang 4

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học nông nghiệp…………iii

2.1 Khái quát về bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất 32.2 Quy trình công nghệ thành lập bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất [7] 232.3 Ứng dụng của Viễn thám, công nghệ GIS tại Việt Nam và trên thế

4.1 Khái quát ñặc ñiểm tự nhiên và kinh tế - xã hội phường Khai

4.1.3 Thực trạng phát triển kinh tế xã hội 61

Trang 5

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học nông nghiệp…………iv

Trang 6

Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ khoa học nông nghiệpẦẦẦẦv

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Biến ựộng sử dụng ựất khu vực đông Nam Á 18Bảng 2.2 Biến ựộng sử dụng ựất Việt Nam trong hai năm 2005 - 2007 23Bảng 2.3 Tỷ lệ bản ựồ nền dùng ựể thành lập bản ựồ hiện trạng sử dụng ựất 30Bảng 2.4 Các khoanh ựất phải thể hiện trên bản ựồ hiện trạng sử dụng ựất 33Bảng 4.1 Diện tắch, cơ cấu các loại ựất chắnh năm 2008 62

Bảng 4.3 Tọa ựộ và sai số của các ựiểm nắn ảnh năm 2003, 2008 69

Bảng 4.6 Ma trận sai số phân loại ảnh năm 2003 74Bảng 4.7 độ chắnh xác phân loại ảnh năm 2003 75Bảng 4.8 Ma trận sai số phân loại ảnh năm 2008 76Bảng 4.9 độ chắnh xác phân loại ảnh năm 2008 76

Trang 7

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học nông nghiệp…………vi

Hình 2.5 Thành lập bản ñồ biến ñộng bằng phương pháp mạng nhị phân 12Hình 2.6 Thành lập bản ñồ biến ñộng bằng phương pháp mạng nhị phân 14Hình 4.1 ðịa giới hành chính phường Khai Quang 59Hình 4.2 Biểu ñồ cơ cấu ñất ñai khu vực nghiên cứu 62Hình 4.3 Ảnh spots 2003 chụp vào ngày 1/11/2003 64Hình 4.4 Ảnh spots 2008 chụp vào ngày 30/11/2008 64

Hình 4.7 Kết quả nắn ảnh 2003 bằng phần mềm Envi và các chỉ tiêu sai số 68Hình 4.8 Kết quả nắn ảnh 2008 bằng phần mềm Envi và các chỉ tiêu sai số 68

Hình 4.11 Quy trình thành lập bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất 78Hình 4.12 Thay ñổi diện tích giữa hai thời ñiểm nghiên cứu 85

Trang 8

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học nông nghiệp…………1

1 ðẶT VẤN ðỀ

1.1 Tính cấp thiết của ñề tài

ðất ñai là tài nguyên vô cùng quan trọng trong chiến lược phát triển của mỗi Quốc gia Một trong những chỉ tiêu ñánh giá sự phát triển của mỗi quốc gia ñôi khi còn ñược tính theo mức ñộ biến ñộng trong quá trình sử dụng ñất của Quốc gia ñó

Với sức ép của quá trình gia tăng dân số (cả tự nhiên và cơ học), kết hợp với sử dụng ñất ñai thiếu bền vững ñã gây sức ép lớn lên quá trình sử dụng ñất Vì vậy nghiên cứu sự thay ñổi trong quá trình sử dụng ñất là căn cứ khoa học ñể ñưa ra những chính sách sử dụng ñất ñai phù hợp nhằm nâng cao mức sống của người dân, ñem lại hiệu quả cao hơn cả về kinh tế - xã hội và môi trường

Thành phố Vĩnh Yên là trung tâm kinh tế, chính trị, văn hóa và xã hội của tỉnh Vĩnh Phúc, ñặc biệt trong những năm qua với sự chuyển mình mạnh

mẽ theo hướng công nghiệp hóa - hiện ñại hóa chung của cả nước, bộ mặt Thành phố thay ñổi nhanh chóng theo hướng giảm diện tích ñất nông nghiệp, tăng diện tích ñất phi nông nghiệp chủ yếu là ñất sử dụng vào mục ñích công nghiệp và dịch vụ Trong những năm gần ñây, công tác quản lý về ñất ñai nói riêng và tình hình thực hiện Pháp Luật ñất ñai trên ñịa bàn thành phố ñã bắt ñầu ñi vào nề nếp Tuy nhiên, do nhiều nguyên nhân cả khách quan và chủ quan công tác cập nhật biến ñộng ñất ñai chưa tốt, chưa kịp thời; cơ sở hạ tầng, trang thiết bị phục vụ cho công tác chưa ñầy ñủ, ñồng bộ, ña số còn lạc hậu; trình ñộ, năng lực cán bộ làm công tác quản lý ñất ñai ở các cấp còn chưa cao, nhất là cán bộ ñịa chính cơ sở

Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học vũ trụ thì ảnh viễn thám cũng

ñã xuất hiện và ngày càng tỏ rõ tính ưu việt trong công tác ñiều tra, quản lý tài nguyên ðặc biệt là sự xuất hiện của các tư liệu viễn thám mới như: SPOT, LANDSAT, ASTER… có ñộ phân giải không gian và phân giải phổ cao Một

Trang 9

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học nơng nghiệp…………2

số tư liệu viễn thám cịn cĩ khả năng chụp lập thể, đặc biệt là cĩ thể cập nhật thơng tin nhanh chĩng thơng 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 cĩ khả năng tích hợp thuận tiện trong hệ thống thơng tin địa lý GIS ðặc biệt việc phĩng 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, tơi đã lựa chọn

nghiên cứu đề tài: “Ứng dụng ảnh viễn thám và cơng nghệ GIS để thành lập bản đồ biến động sử dụng đất trên địa bàn phường Khai Quang - thành phố Vĩnh Yên - tỉnh Vĩnh Phúc”

1.2.2 Yêu cầu

Sử dụng phần mềm Envi để giải đốn ảnh viễn thám thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất Các chức năng phân tích khơng gian của GIS được sử dụng để chồng xếp bản đồ hiện trạng thành lập bản đồ biến động và tính tốn biến động

Trang 10

2 TỔNG QUAN CÁC VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU

2.1 Khái quát về bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất

2.1.1 Khái quát về bản ñồ biến ñộng và các phương pháp thành lập bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất

2.1.1.1 Những vấn ñề chung về bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất

Biến ñộng là sự biến ñổi, thay ñổi, 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 ñộng là quá trình nhận dạng sự biến ñổi, sự khác biệt về trạng thái của sự vật, hiện tượng bằng cách quan sát chúng tại các thời ñiểm khác nhau

ðể nghiên cứu biến ñộng sử dụng ñất 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 ñiều tra Các phương pháp này có ñộ chính xác không cao, tốn nhiều thời gian và kinh phí, ñồng thời chúng không thể hiện ñược sự thay ñổi sử dụng ñất từ loại ñất này sang loại ñất khác và vị trí không gian của sự thay ñổi ñó Thành lập bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất từ

tư liệu viễn thám ña thời gian sẽ khắc phục ñược những nhược ñiểm trên

ðất ñai là tài nguyên quốc gia vô cùng quý giá, là tư liệu sản xuất ñặc biệt, là nguồn nội lực, nguồn vốn to lớn của ñất nước, là thành phần quan trọng hàng ñầu của môi trường sống, là ñịa bàn phân bố của các khu dân cư, xây dựng các cơ sở kinh tế, văn hóa, xã hội, an ninh và quốc phòng ðất ñai

có ý nghĩa kinh tế, chính trị, xã hội sâu sắc trong sự nghiệp xây dựng và bảo

vệ Tổ quốc

Trong giai ñoạn ñầu phát triển kinh tế, xã hội, khi mức sống của con người còn thấp, công năng chủ yếu của ñất là tập trung vào sản xuất vật chất,

Trang 11

ñặc biệt trong sản xuất nông nghiệp Khi xã hội phát triển ở mức ñộ cao hơn, công năng của ñất từng bước ñược mở rộng, sử dụng ñất cũng phức tạp hơn ðất ñai không chỉ cung cấp cho con người các tư liệu vật chất ñể sinh tồn và phát triển mà còn cung cấp các ñiều kiện cần thiết ñể hưởng thụ và ñáp ứng nhu cầu cho cuộc sống của nhân loại

Kinh tế xã hội phát triển mạnh, cùng với sự bùng nổ dân số ñã làm cho mối quan hệ giữa con người và ñất ñai ngày càng trở nên căng thẳng Vấn ñề

tổ chức và sử dụng ñất theo quan ñiểm sinh thái và phát triển bền vững càng trở nên quan trọng, bức xúc và mang tính toàn cầu

ðể quản lý sử dụng ñất cấp xã sử dụng bản ñồ tỷ lệ lớn và chi tiết 1:2.000, 1:5.000, 1:10.000 ðối với cấp huyện sử dụng bản ñồ tỷ lệ lớn và trung bình 1:10.000, 1:25.000, 1:50.000 Với các vùng lớn hơn sử dụng bản

ñồ tỷ lệ trung bình và tỷ lệ nhỏ

Bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất ngoài các yếu tố nội dung cơ bản của các bẩn ñồ chuyên ñề như: bản ñồ ñịa hình, ñịa vật, giao thông, thủy văn… phải thể hiện ñược sự biến ñộng về sử dụng ñất theo thời gian

Các thông tin về tình hình sử dụng ñất, biến ñộng sử dụng ñất 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 ñất ñai ñể ñảm bảo sử dụng ñất bền vững, hiệu quả, thân thiện môi trường và quan trọng nhất là ñảm bảo an ninh lương thực Các số liệu ñiều tra về tình hình biến ñộng sử dụng ñất có thể ñã ñược 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 ñịa lý hoặc làm chúng dễ tiếp cận hơn ñối với các nhà nghiên cứu hoặc các nhà hoạch ñịnh chính sách Tiềm năng của hệ thống thông tin ñịa lý hiện ñại trong việc phân tích dữ liệu không gian ñể thành lập bản ñồ vẫn chưa ñược ứng dụng rộng rãi Việc thể hiện sự biến ñộng của số liệu theo không gian ñịa lý làm tăng giá trị của số

Trang 12

liệu lên rất nhiều ñặc biệt ñối với nước ta, một nước có lãnh thổ trải dài trên 3000km, hai vùng ñồng bằng châu thổ rộng lớn tương phản với các vùng miền núi bao la Sự ña dạng về ñặc ñiểm kinh tế xã hội và việc sử dụng ñất ñược ñánh giá rõ hơn ở dưới dạng bản ñồ

Ưu ñiểm của bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất là thể hiện ñược rõ sự biến ñộng theo không gian và theo thời gian Diện tích biến ñộng ñược thể hiện rõ ràng trên bản ñồ, ñồng thời cho chúng ta biết có biến ñộng hay không biến ñộng, hay biến ñộng từ loại ñất nào sang loại ñất nào Nó có thể ñược kết hợp với nhiều nguồn dữ liệu tham chiếu khác ñể phục vụ có hiệu quả cho rất nhiều mục ñích khác nhau như quản lý tài nguyên, môi trường, thống kê, kiểm kê ñất ñai

Về cơ bản, bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất ñược thành lập trên cơ sở hai bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất tại hai thời ñiểm nghiên cứu vì vậy ñộ chính xác của bản ñồ này phụ thuộc vào ñộ chính xác của các bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất tại hai thời ñiểm nghiên cứu

2.1.1.2 Các phương pháp thành lập bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất và biến ñộng lớp phủ bề mặt

Tiền ñề cơ bản ñể sử dụng dữ liệu viễn thám nghiên cứu biến ñộng là

những thay ñổi lớp phủ trên bề mặt ñất phải ñưa ñến sự thay ñổi về giá trị bức

xạ và những sự thay ñổi về bức xạ do sự thay ñổi lớp phủ phải lớn hơn so với những thay ñổi về bức xạ gây ra bởi các yếu tố khác Những yếu tố khác bao gồm sự khác biệt về ñiều kiện khí quyển, sự khác biệt về góc chiếu tia mặt trời, sự khác biệt về ñộ ẩm của ñất Ảnh hưởng của các yếu tố này có thể ñược giảm từng phần bằng cách chọn dữ liệu thích hợp

Việc lựa chọn phương pháp nghiên cứu biến ñộng rất quan trọng Trước tiên, chúng ta phải xác ñịnh ñược phương pháp phân loại ảnh ñược sử dụng Sau ñó cần xác ñịnh rõ yêu cầu nghiên cứu có cần biết chính xác thông

Trang 13

tin về nguồn gốc của sự biến ñộng hay không Từ ñó có sự lựa chọn phương pháp thích hợp Tuy nhiên tất cả các nghiên cứu ñều cho thấy rằng, các kết quả về biến ñộng ñều phải ñược thể hiện trên bản ñồ biến ñộng và các bảng tổng hợp Các phương pháp nghiên cứu biến ñộng khác nhau sẽ cho những bản ñồ biến ñộng khác nhau Có nhiều phương pháp nghiên cứu biến ñộng thường ñược sử dụng Dưới ñây là một số phương pháp ñược sử dụng rộng rãi

ñể nghiên cứu biến ñộng và thành lập bản ñồ biến ñộng

a Thành lập bản ñồ biến ñộng bằng phương pháp so sánh sau phân loại

Bản chất của phương pháp này là từ kết quả phân loại ảnh ở hai thời ñiểm khác nhau ta thành lập ñược bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất tại hai thời ñiểm ñó Sau ñó chồng ghép hai bản ñồ hiện trạng ñể xây dựng bản ñồ biến ñộng Các bản ñồ hiện trạng có thể thực hiện dưới dạng bản ñồ raster

Quy trình thành lập bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất theo phương pháp này có thể tóm tắt như hình 2.1

Hình 2.1 Ảnh lập bản ñồ biến ñộng bằng phương pháp so sánh sau phân loại

Phương pháp so sánh sau phân loại ñược sử dụng rộng rãi nhất, ñơn giản, dễ hiểu và dễ thực hiện Sau khi ảnh vệ tinh ñược nắn chỉnh hình học sẽ tiến hành phân loại ñộc lập ñể tạo thành hai bản ñồ Hai bản ñồ này ñược so

Bản ñồ hiện trạng 2

Bản ñồ biến ñộng

Trang 14

sánh bằng cách so sánh pixel tạo thành ma trận biến ñộng

Theo J Jensen [13] ưu ñiểm của phương pháp này cho biết sự thay ñổi

từ loại ñất gì sang loại ñất gì và chúng ta cũng có thể sử dụng các bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất ñã ñược thành lập trước ñó

Nhược ñiểm của phương pháp này là phải phân loại ñộc lập các ảnh viễn thám nên ñộ chính xác phụ thuộc vào ñộ chính xác của từng phép phân loại và thường ñộ chính xác không cao vì các sai sót trong quá trình phân loại của từng ảnh vẫn ñược giữ nguyên trong bản ñồ biến ñộng

b Thành lập bản ñồ biến ñộng bằng phương pháp phân loại trực tiếp ảnh ña thời gian

Phương pháp này thực chất là chồng xếp hai ảnh với nhau ñể tạo thành ảnh biến ñộng Sau ñó dựa vào ảnh biến ñộng ta tiến hành phân loại và thành lập bản ñồ (hình 2.2)

Hình 2.2 Thành lập bản ñồ biến ñộng bằng phương pháp phân loại trực tiếp

ảnh ña thời gian

Ưu ñiểm của phương pháp này là chỉ phải phân loại một lần Nhưng nhược ñiểm lớn nhất của nó là rất phức tạp trong lấy mẫu vì phải lấy tất cả các mẫu biến ñộng và không biến ñộng Hơn nữa, ảnh hưởng của sự thay ñổi

Phân loại Bản ñồ biến ñộng

Kênh 2 Kênh 3 Kênh 4

Ảnh thời ñiểm 1

Ảnh thời ñiểm 2

Ảnh biến ñộng

Trang 15

theo thời gian (các mùa trong năm) và ảnh hưởng của khí quyển của các ảnh ở các thời ñiểm khác nhau cũng không dễ ñược loại trừ, do ñó ảnh hưởng ñến

ñộ chính xác của phương pháp

Thêm vào ñó bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất ñược thành lập theo phương pháp này chỉ cho ta biết ñược chỗ biến ñộng và chỗ không biến ñộng chứ không cho biết ñược biến ñộng theo xu hướng nào

c Thành lập bản ñồ biến ñộng bằng phương pháp phân tích véctơ thay ñổi phổ

Khi ở trong khu vực nghiên cứu có biến ñộng xảy ra thì nó ñược thể hiện bằng sự khác biệt về phổ ở giữa hai thời ñiểm trước và sau biến ñộng Giả sử xác ñịnh ñược giá trị phổ trên hai kênh x và y tại hai thời ñiểm trước

và sau biến ñộng như trên biểu ñồ hình 2.3

Hình 2.3 Véc tơ thay ñổi phổ

ðiểm 1 biểu thị giá trị phổ tại thời ñiểm trước khi xảy ra biến ñộng, ñiểm

2 biểu thị giá trị phổ tại thời ñiểm sau khi xảy ra biến ñộng Khi ñó véc tơ 12

chính là véc tơ thay ñổi phổ, và ñược biểu thị bởi giá trị (khoảng cách từ 1 ñến 2) và hướng thay ñổi (góc θ)

Giá trị của véc tơ thay ñổi phổ tính trên toàn cảnh theo công thức [13]:

) 2 ( )

1 (

Trong ñó: CMpixel là giá trị của véc tơ thay ñổi 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 ñộng

Trang 16

Việc phân tích véc tơ thay ñổi ñược ghi lại thành hai tệp dữ liệu: một tệp chứa các mã của khu vực, một tệp chứa ñộ lớn của các véc tơ thay ñổi phổ Thông tin về sự thay ñổi ñược tạo ra từ hai tệp dữ liệu ñó và ñược thể hiện bằng màu sắc của các pixel tương ứng với các mã ñã quy ñịnh Trên ảnh

ña phổ thay ñổi này sẽ kết hợp cả hướng và giá trị của véc tơ thay ñổi phổ Sự thay ñổi có xảy ra hay không ñược quyết ñịnh bởi véc tơ thay ñổi phổ có vượt

ra khỏi ngưỡng quy ñịnh hay không Giá trị ngưỡng ñược xác ñịnh từ kết quả thực nghiệm dựa vào các mẫu biến ñộng và không biến ñộng

Trên hình 2.4 thể hiện thuật toán phân tích thay ñổi phổ

Hình 2.4 Thuật toán phân tích thay ñổi phổ

Trường hợp a, không xảy ra biến ñộng hoặc biến ñộng nhỏ vì véc tơ thay ñổi phổ không vượt khỏi giá trị ngưỡng, trường hợp b, c có xảy ra biến ñộng

và hướng của véc tơ thay ñổi phổ thể hiện tính chất của biến ñộng 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 ñoạn tăng trưởng của cây trồng

Sau ñó lớp thông tin thể hiện sự thay ñổi hay không thay ñổi sẽ ñược ñặt lên trên tấm ảnh ñể thành lập bản ñồ biến ñộng

Không thay ñổi

hoặc thay ñổinhỏ

Kênh y

Kênh x

Thời ñiểm1

Thời ñiểm2

Thay ñổi

Kênh y

Kênh x

Thời ñiểm1

Thời ñiểm2 Thay ñổi

Trang 17

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học nông

nghiệp…………10

Phương pháp phân tích véc tơ thay ñổi phổ ñược ứng dụng hiệu quả trong nghiên cứu biến ñộng rừng nhất là biến ñộng hệ sinh thái rừng ngập mặn Nhưng nhược ñiểm của phương pháp này là khó xác ñịnh ngưỡng của sự biến ñộng

d Thành lập bản ñồ biến ñộng bằng phương pháp số học

ðây là phương pháp ñơn giản ñể xác ñịnh mức ñộ biến ñộng giữa hai thời ñiểm bằng cách sử dụng tỉ số giữa các ảnh trên cùng một kênh hoặc sự khác nhau trên cùng một kênh của các thời ñiểm ảnh

Trước tiên các ảnh ñược nắn về cùng một hệ tọa ñộ Sau ñó dùng phép các biến ñổi số học ñể tạo ra các ảnh thay ñổi Phép trừ và phép chia số học ñược sử dụng trong trường hợp này

Nếu ảnh thay ñổi là kết quả của phép trừ số học thì khi ñó giá trị ñộ xám của các pixel trên ảnh thay ñổi là một dãy số âm và dương Các kết quả

âm và dương biểu thị mức ñộ biến ñổi của các vùng, còn giá trị 0 thể hiện sự không thay ñổi Với giá trị ñộ xám từ 0 ñến 255 thì giá trị pixel thay ñổi trong khoảng từ -255 ñến + 255 Thông thường ñể tránh kết quả mang giá trị âm người ta cộng thêm một hằng số không ñổi

Công thức toán học ñể biểu diễn là

Dijk = BVijk (1) - BVijk (2) + c

Trong ñó:

Dijk: giá trị ñộ xám của pixel thay ñổi

BVijk (1): giá trị ñộ xám của ảnh thời ñiểm 1

BVijk (2): giá trị ñộ xám của ảnh thời ñiểm 2

c: là một hằng số (c = 127)

i: chỉ số dòng; j: chỉ số cột

k: Kênh ảnh (ví dụ kênh 4 trên ảnh Landsat TM)

Ảnh thay ñổi ñược tạo ra bằng cách tổ hợp giá trị ñộ xám theo luật phân

bố chuẩn Gauss Vị trí nào có pixel không thay ñổi, ñộ xám biểu diễn xung

Trang 18

Giá trị giới hạn trên ảnh thay ñổi (tạo ra bởi phép trừ số học) và ảnh tỷ

số kênh sẽ quyết ñịnh ngưỡng giữa ranh giới sự thay ñổi - không thay ñổi, và ñược biểu thị bằng biểu ñồ ñộ xám của ảnh thay ñổi

Thông thường ñộ lệch chuẩn sẽ ñược lựa chọn và kiểm tra theo kinh nghiệm Nhưng ngược lại, hầu hết các nhà phân tích ñều sử dụng phương pháp thử nghiệm nhiều hơn phương pháp kinh nghiệm Giá trị ngưỡng của sự thay ñổi sẽ ñược xác ñịnh khi bắt gặp giá trị thay ñổi trên thực tế

Vì vậy, ñể xác ñịnh ñược ta cần phải hiểu rõ về khu vực nghiên cứu, thậm chí phải lựa chọn một số vùng biến ñộng và ghi lại ñể hiển thị trên vùng nghiên cứu mà người lựa chọn biết rõ Tuy nhiên kỹ thuật này có thể kết hợp với các kỹ thuật khác ñể nghiên cứu biến ñộng và thành lập bản ñồ biến ñộng hiệu quả

ñ Thành lập bản ñồ biến ñộng bằng phương pháp sử dụng mạng nhị phân

ðây là một phương pháp xác ñịnh biến ñộng rất hiệu quả [10] ðầu tiên tiến hành lựa chọn ñể phân tích ảnh thứ nhất tại thời ñiểm n Ảnh thứ 2 có thể sớm hơn ảnh thứ nhất (n-1) hoặc muộn hơn (n+1) Các ảnh ñều ñược nắn chỉnh về cùng một hệ tọa ñộ

Tiến hành phân loại ảnh thứ nhất theo phương pháp phân loại thông thường Tiếp theo lần lượt chọn 1 trong các kênh (ví dụ kênh 3) từ hai ảnh ñể tạo ra các tệp dữ liệu mới Các tệp dữ liệu này sẽ ñược phân tích bằng các phép biến ñổi số học (như tỷ số kênh, các phép cộng , trừ, nhân, chia ñể tạo sự khác nhau của ảnh hoặc phương pháp phân tích thành phần chính) ñể tính toán các chỉ số và tạo ra một ảnh mới

Trang 19

Hình 2.5 Thành lập bản ñồ biến ñộng bằng phương pháp mạng nhị phân

Sau ñó sử dụng kỹ thuật phân ngưỡng ñể xác ñịnh các vùng thay ñổi và không thay ñổi trên ảnh mới này theo phương pháp số học ñã trình bày ở trên Ảnh thay ñổi sẽ ñược ghi lại trên một tệp "mạng nhị phân" chỉ có hai giá trị

"thay ñổi" và "không thay ñổi" Và phải hết sức cẩn thận trong việc thành lập mạng lưới này Sau ñó mạng nhị phân này ñược chồng phủ lên ảnh thứ hai ñể phân tích và chỉ ra các pixel thay ñổi Khi ñó chỉ có các pixel ñược xác ñịnh là

có sự thay ñổi ñược phân loại trên ảnh thứ hai này Sau ñó, phương pháp so sánh sau phân loại truyền thống ñược ứng dụng ñể tìm ra thông tin về biến ñộng Sơ ñồ của phương pháp thể hiện trong hình 2.5

Ưu ñiểm của phương pháp này là giảm ñược sai số xác ñịnh biến ñộng

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

Trang 20

do bỏ sót hoặc cộng thêm vào và cung cấp cụ thể thông tin về sự biến ñộng từ loại gì sang loại gì Phương pháp này có thể phân tích ñược số lượng nhỏ các vùng thay ñổi giữa hai thời ñiểm Ở hầu hết các vùng nghiên cứu, trong giai ñoạn từ 1-5 năm thì diện tích biến ñộng thường không lớn quá 10% diện tích toàn bộ vùng nghiên cứu, vì vậy phương pháp này khá thích hợp ñể thành lập bản ñồ những vùng có biến ñộng nhỏ

Nhưng bất lợi lớn nhất của phương pháp này là rất phức tạp, ñỏi hỏi một số bước thực hiện và kết quả cuối cùng phụ thuộc vào chất lượng của mạng nhị phân ñã ñược sử dụng ñể phân tích Tuy nhiên ñể nghiên cứu biến ñộng và thành lập bản ñồ biến ñộng thì ñây là một phương pháp rất hữu dụng

e Thành lập bản ñồ biến ñộng bằng phương pháp chồng xếp ảnh phân loại lên bản ñồ ñã có

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

ñồ ñược số hóa thì thay vì sử dụng ảnh viễn thám ở thời ñiểm 1 chúng ta sử dụng các nguồn dữ liệu ñã sẵn có Tiến hành phân loại ảnh ở thời ñiểm thứ hai, sau ñó tiến hành so sánh các pixel tương tự như phương pháp so sánh sau phân loại ñể tìm ra biến ñộng và thông tin biến ñộng

Ưu ñiểm của phương pháp này là sử dụng ñược nguồn dữ liệu ñã biết, giảm ñược nguồn sai số do bỏ sót hay tổng quát và biết ñược thông tin chi tiết

về sự biến ñộng Hơn nữa chỉ cần phân loại ñộc lập ảnh ở thời ñiểm 2

Tuy nhiên phương pháp này cũng có nhược ñiểm là dữ liệu số hóa có thể không ñủ ñộ chính xác hoặc dữ liệu bản ñồ không tương thích với

hệ thống phân loại

g Thành lập bản ñồ biến ñộng bằng phương pháp cộng màu trên một kênh ảnh

Trong phương pháp này ta chọn một kênh ảnh nhất ñịnh (ví dụ kênh 1)

sau ñó ghi từng ảnh ở các thời ñiểm lên một băng từ ñặc biệt của hệ thống xử

Trang 21

Hình 2.6 Thành lập bản ñồ biến ñộng bằng phương pháp mạng nhị phân

Ưu ñiểm của phương pháp này có thể xác ñịnh ñược biến ñộng của hai thậm chí ba thời ñiểm ảnh ở cùng một lần xử lý ảnh (hình 2.6)

Tuy nhiên kỹ thuật xử lý ảnh theo phương pháp này không cung cấp ñược số liệu cụ thể về diện tích biến ñộng từ loại ñất này sang loại ñất khác Tuy vậy ñây là phương pháp tối ưu ñể nghiên cứu biến ñộng trên phạm vi rộng lớn như vùng hoặc lãnh thổ

h Thành lập bản ñồ biến ñộng bằng phương pháp kết hợp

Thực chất việc thành lập bản ñồ biến ñộng bằng phương pháp này là véc tơ hóa những vùng biến ñộng từ tư liệu ảnh có ñộ phân giải cao như ảnh SPOT Pan 10x10m hoặc ảnh hàng không

Nếu dữ liệu ảnh tại một thời ñiểm có ñộ phân giải thấp hơn ta tiến hành phân loại ảnh ñó theo phương pháp phân loại không kiểm ñịnh Từ ảnh phân loại không kiểm ñịnh tạo ra ñược bản ñồ hiện trạng tại thời ñiểm ñó Tiếp

Ảnh 1

Ảnh 2

Ảnh 3

Kênh n Kênh n Kênh n

Ảnh màu lục

Ảnh màu ñỏ Ảnh màu chàm Ảnh biến ñộng

Bản ñồ biến ñộng

Trang 22

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học nơng

theo chồng xếp bản đồ lên trên ảnh cĩ độ phân giải cao để phát hiện biến động Sau đĩ tiến hành véc tơ hĩa những vùng biến động Việc khoanh vẽ những vùng xảy ra biến động trên ảnh được thực hiện dễ dàng nhờ phương pháp giải đốn bằng mắt dựa vào các chuẩn đốn đọc như chuẩn hình dạng, chuẩn cấu trúc, chuẩn kích thước … Chính vì vậy, phương pháp này rất thơng dụng khi người xử lý sử dụng phương pháp giải đốn bằng mắt ảnh hàng khơng 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 đĩ cĩ 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 giĩ 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 khơng chụp ngày 5 tháng 10 năm 1989 được nắn chỉnh hình học theo bản đồ năm 1988 Từ đĩ các nhà phân tích đã xác định được những tịa nhà khơng bị phá hủy, những tịa nhà bị phá hủy hồn tồn, hay phá hủy một phần, những ngơi nhà bị xê dịch hay những tịa nhà đang được xây dựng lại

và những biến động về sự bồi tụ hay xĩi lở của vùng bờ biển

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

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

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

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

Trang 23

liên quan ñến phép phân loại thông thường, các phương pháp còn lại ñều phải xác ñịnh ngưỡng phân chia bằng thực nghiệm ñể tách các pixel biến ñộng và không biến ñộng Trên thực tế, việc xác ñịnh ngưỡng chính xác là vấn ñề không ñơn giản

- Các phương pháp như phân loại trực tiếp ảnh ña thời gian, phương pháp số học, phương pháp mạng nhị phân, phương pháp cộng màu ñều rất ñòi hỏi người xử lý phải có trình ñộ và hiểu biết nhất ñịnh về kỹ thuật xử lý ảnh

Vì vậy khó thực hiện với những người không phải thuộc cơ quan chuyên môn Thêm vào ñó, ñể phát hiện biến ñộng thực sự, các phương pháp này ñòi hỏi những tư liệu viễn thám phải ñược thu thập cùng thời ñiểm trong các năm Tuy nhiên, rất khó ñể có thể thu nhận ñược dữ liệu viễn thám trong cùng một thời ñiểm của các năm, ñặc biệt là ở vùng nhiệt ñới, nơi mà mây che phủ phổ biến nhiều ngày trong năm ðồng thời cũng phải lưu ý tới ñộ ẩm của ñất và lượng nước còn trên thảm thực vật trong trường hợp thời tiết lâu ngày không mưa và vừa mới mưa xong tại thời ñiểm thu nhận ảnh

- Phương pháp so sánh sau phân loại là một trong số các phương pháp ñược sử dụng rộng rãi nhất Bản ñồ biến ñộng ñược thành lập từ kết quả phân loại có kiểm ñịnh ñạt ñộ chính xác cao nhất [10]

- Trong phương pháp so sánh sau phân loại, ảnh của từng thời ñiểm ñược phân loại ñộc lập nên tránh ñược nhiều vấn ñề như không phải chuẩn hóa ảnh hưởng của khí quyển và bộ cảm ứng ñiện từ trên ảnh chụp tại các thời ñiểm khác nhau, không phải lấy mẫu lại kích thước pixel trong trường hợp dữ liệu ña thời gian không cùng ñộ 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 ñịa lý GIS ñể phân tích biến ñộng sau phân loại

Phương pháp này ñược cho là ít nhạy cảm với những thay ñổi phổ của ñối tượng do sự khác nhau của ñộ ẩm ñất và chỉ số thực vật

Trang 24

Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ khoa học nông

Trong vòng 20 năm qua, dưới áp lực gia tăng dân số tình hình sử dụng

ựất nông nghiệp trên thế giới có nhiều thay ựổi Quá trình ựô thị hóa diễn ra mạnh mẽ ựã nảy sinh nhiều vấn ựề ựặc biệt là sự thay ựổi sử dụng ựất và lớp phủ bề mặt

Tiềm năng ựất nông nghiệp của thế giới khoảng 3,3 tỷ ha tuy nhiên ựến nay con người mới chỉ khai thác sử dụng ựược 1,476 tỷ ha.Trong ựó ựất nông nghiệp Châu Mỹ chiếm 35%, Châu Á 26%, Châu Phi 20%, Châu Âu 13%, Châu đại Dương 6%

Bình quân diện tắch ựất nông nghiệp tắnh theo ựầu người trên thế giới là 12.000 m2, Liên bang Nga: 24.000 m2, Mỹ: 20.000 m2, Bungari: 70.000 m2, Pháp: 6.400 m2

Diện tắch ựất nông nghiệp bị mất là do quá trình ựô thị hóa, công nghiệp hóa Kinh nghiệm của các nước châu Á vốn lấy cây lúa nước là cây lương thực chắnh cho thấy, qua mấy chục năm tiến hành công nghiệp hóa, ựô thị hóa thì tỷ lệ mất ựất canh tác từ 0,5%-2% năm Tỷ lệ mất ựất canh tác hàng năm trong thập niên 1980-1990 của Trung Quốc là 0,5%, Hàn Quốc 1,4%, đài Loan 2%, Nhật Bản 1,6% Việt Nam trong thời gian qua mất khoảng 0,4% diện tắch ựất canh tác, riêng ựất trồng lúa có tỷ lệ mất cao hơn khoảng 1%

Biến ựộng sử dụng ựất khu vực đông Nam Á trong những năm gần ựây ựược thể hiện trong bảng 2.1

Trang 26

2.1.2.2 Tình hình thành lập bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất trên thế giới

Biến ñộng sử dụng ñất và sự thay ñổi lớp phủ thực vật là vấn ñề quan

trọng trong một loạt các vấn ñề nghiên cứu về biến ñổi môi trường toàn cầu Nguyên nhân chính của sự biến ñộng ñó là do các hoạt ñộng của con người dẫn ñến nguy cơ mất an ninh lương thực và suy giảm khả năng chống ñỡ và tái sản xuất của hệ thống lớp phủ thực vật và rừng

Việc nghiên cứu biến ñộng và thành lập bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất ñã ñược thực hiện ở nhiều quốc gia Trong ñó phương pháp ñược sử dụng hiệu quả nhất là kết hợp tư liệu ảnh viễn thám và GIS

a Malaysia

Ở Malaysia, ñể thành lập bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất của huyện Rawang tỉnh Selangor, Trung tâm viễn thám Kalaysian ñã sử dụng tư liệu ảnh vệ tinh Landsat TM chụp năm 1988 và năm 1995 trên khu vực nghiên cứu rộng 441km2

Ảnh chụp năm 1988 ñược nắn chỉnh hình học theo bản ñồ ñịa hình, sau ñó ảnh chụp năm 1995 ñược nắn theo ảnh năm 1988 theo phương pháp nắn ảnh về ảnh với sai số trung phương nhỏ hơn 0,5 pixel

Sử dụng tất cả các kênh ñể tổ hợp màu giả Dùng phương pháp phân loại trực tiếp ảnh ña thời gian và thành lập bản ñồ lớp phủ ðể tìm ra thông tin về sử dụng ñất từ các lớp phủ, tác giả ñã kết hợp với dữ liệu bản ñồ và các tri thức cơ

sở sau ñó biểu diễn chúng theo ñúng quy phạm Cuối cùng kết hợp bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất, các hiểu biết về lớp phủ thực vật ñể thành lập bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất

b Iran

Ở Iran, việc nghiên cứu biến ñộng sử dụng ñất bằng tư liệu viễn thám ñược áp dụng ngay từ những năm 90 của thế kỷ trước Năm 1996 ñã thành lập ñược bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất của tỉnh Gillan bằng tư liệu viễn thám Bản

ñồ biến ñộng sử dụng ñất của thành phố Mashhad ñược thành lập bằng tư liệu ảnh Landsat theo phương pháp phân loại Fuzzy

Một tác giả ở trường ðại học Zanjan ñã kết hợp kỹ thuật viễn thám và

Trang 27

Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ khoa học nông nghiệpẦẦẦẦ20

công nghệ GIS ựể thành lập bản ựồ biến ựộng sử dụng ựất của thành phố Bonab

và Maraghen Dựa trên tư liệu thu thập ựược là ảnh vệ tinh Landsat năm 1989

và năm 1998, bản ựồ ựịa hình tỷ lệ 1:25.000 và 1:50.000 khu vực nghiên cứu Trước tiên hai ảnh vệ tinh ựược nắn chỉnh hình học theo bản ựồ ựịa hình Tiến hành phân loại ựộc lập hai ảnh ựó ựể thành lập bản ựồ hiện trạng sử dụng ựất năm 1989 và 1998 Sau ựó sử dụng chức năng của phần mềm GIS ựể xác ựịnh biến ựộng và thành lập bản ựồ biến ựộng sử dụng ựất

c Hy Lạp

Ở Hy Lạp, việc thành lập bản ựồ biến ựộng lớp phủ và bản ựồ biến ựộng

sử dụng ựất tỷ lệ lớn từ tư liệu ảnh viễn thám ựã ựược nghiên cứu thực nghiệm trên khu vực ựảo Lesvos thuộc vùng biển địa Trung Hải Khu vực nghiên cứu rộng 163000ha, tư liệu ảnh thu thập ựược gồm 6 thời ựiểm kéo dài trong 27 năm Gồm ảnh Landsat MSS 1975, TM 1987, TM 1995, TM 1999, ETM 2000, ETM 2001

Các ảnh vệ tinh ựược phân loại ựộc lập theo phương pháp xác suất cực ựại dựa trên các vùng mẫu ựược lựa chọn từ số liệu mặt ựất, từ ảnh hàng không và ảnh vệ tinh ựộ phân giải cao như Ikonos, Quickbird

Dữ liệu ảnh sau phân loại ựược xử lý dựa trên mạng xác suất ựiều kiện gồm các nút thể hiện sự thay ựổi ngẫu nhiên và các cạnh thể hiện sự phụ thuộc vào các ựiều kiện giả ựịnh Sau ựó sử dụng phương pháp so sánh ựể thành lập bản ựồ biến ựộng sử dụng ựất ở các thời ựiểm từ mạng ựó Khi ựó ựộ chắnh xác của bản ựồ biến ựộng sử dụng ựất phụ thuộc vào ựộ chắnh xác của ảnh sau nắn chỉnh, ựộ chắnh xác phân loại và ựộ chắnh xác của bản ựồ biến ựộng sử dụng ựất

d Thái Lan

để nghiên cứu ảnh hưởng của các hoạt ựộng con người ựến sự thay ựổi sử dụng ựất và lớp phủ thực vật, các nhà nghiên cứu ựã chọn thực nghiệm 5 vùng nghiên cứu trên toàn bộ lãnh thổ phắa Bắc (huyện Mae Chaem thành phố Chiang Mai), phắa Tây (Kanchanaburi), phắa Nam (The Ao Sawi Area), phắa đông (The Eastern Sea Board) phắa đông Bắc (Phusithan, Sakol Nakorn-Nakorn Phanom)

Trang 28

Tư liệu nghiên cứu là ảnh vệ tinh Landsat năm 1990, 1999 Phương pháp nghiên cứu là phương pháp ñược sử dụng rộng rãi ðầu tiên tiến hành phân loại ñộc lập hai ảnh vệ tinh sau ñó sử dụng chức năng phân tích không gian của GIS

ñể tính toán biến ñộng và thành lập bản ñồ biến ñộng

ñ Belarus

Quá trình ñô thị hóa dẫn ñến sự thay ñổi nhanh chóng của lớp phủ thực vật và sử dụng ñất ðể xác ñịnh thay ñổi sử dụng ñất ñô thị và vùng ngoại ô của hai thành phố Polost và Novopolost, người ta ñã sử dụng tư liệu ảnh vệ tinh SPOT

Tư liệu viễn thám của khu vực nghiên cứu là ảnh SPOT 3 chụp ngày 24/6/1994 ñộ phân giải 20m (kênh toàn sắc 10m) và ảnh SPOT 5 chụp ngày 19/6/2002 ñộ phân giải 10m Các ảnh ñược nắn chỉnh hình học về lưới chiếu UTM-84 Các kết quả phân tích thực hiện bằng phần mềm PCI Geomatic

Nghiên cứu ñược thực hiện theo hai phương pháp ñó là phương pháp phân loại ảnh ña thời gian và phương pháp so sánh sau phân loại

Ảnh ña thời gian năm 1999-2002 ñược tạo ra trên 3 kênh ảnh XS1, XS2, XS3 Ảnh năm 2002 ñược tái chia mẫu theo phương pháp người láng giếng gần nhất ñể có cùng ñộ phân giải với ảnh năm 1994 Và dùng phép biến ñổi histogram ñể chuyển từ hệ RGB sang hệ HIS Phương pháp này không cần hiệu chỉnh khí quyển nhưng cần thận trọng trong quá trình lựa chọn vùng biến ñộng

và không biến ñộng

ðối với phương pháp so sánh sau phân loại tác giả ñã phân loại bằng nhiều phương pháp khác nhau ñể chọn ra phương pháp có ñộ chính xác cao nhất như phân loại không kiểm ñịnh, phân loại có kiểm ñịnh theo xác suất cực ñại, phương pháp sử dụng trí tuệ nhân tạo

Kết quả thực nghiệm ñạt ñược như sau:

- Phương pháp thứ nhất: Có ba ảnh khác nhau ñược tạo ra từ ba kênh ảnh, tuy nhiên bản ñồ biến ñộng cuối cùng ñược tạo ra từ hai kênh XS1 và XS2 Ảnh của kênh XS3 tương tự như kênh XS2 Giá trị của các pixel biến ñộng ñược thể hiện ở biên của biểu ñồ phân bố, giá trị pixel không thay ñổi dao ñộng xung

Trang 29

quanh giá trị trung bình ðộ chính xác của lớp thay ñổi tương ñối thấp chỉ ñạt 64,3%, ñộ chính xác vùng không thay ñổi ñạt 94,8%, ñộ chính xác toàn bộ 85,8%, hệ số Kappa 0,63

- Phương pháp thứ hai: Ba phương pháp phân loại ñược thực hiện trên ảnh

1994 và 2002, ñộ chính xác toàn bộ từ 75% ñến 86,3% Phương pháp phân loại

có kiểm ñịnh theo xác suất cực ñại và phương pháp trí tuệ nhân tạo ñạt ñộ chính xác từ 83,1% ñến 86,3% Tuy nhiên, ma trận sai số ñược tạo ra cho thấy kết quả

ñộ chính xác toàn bộ của bản ñồ biến ñộng tương ứng là 71% và 69%, thấp hơn

so với phương pháp phân loại trực tiếp từ ảnh ña thời gian

Sự nhầm lẫn giữa các lớp phân loại như ñất nông nghiệp và ñất trồng cỏ, ñất xây dựng và ñất giao thông là nguyên nhân dẫn ñến sai sót trong kết quả phân loại, do ñó ảnh hưởng ñến kết quả biến ñộng

2.1.3 Tình hình sử dụng ñất Việt Nam trong những năm gần ñây

Trải qua 20 năm ñổi mới và phát triển, nền kinh tế - xã hội Việt Nam ñã có những thay ñổi sâu sắc Cơ cấu kinh tế chuyển dịch theo hướng tích cực và có lợi cho quốc kế dân sinh, các thành phần kinh tế ñều phát triển Ngành công nghiệp ñã ñạt ñược bước phát triển mạnh mẽ theo hướng công nghiệp, hóa hiện ñại hóa

Trang 30

Bảng 2.2 Biến ñộng sử dụng ñất Việt Nam trong hai năm 2005 - 2007

So với năm 2005

Tăng (+) Thứ tự MỤC ðÍCH SỬ DỤNG ðẤT Mã Diện tích

a Phương pháp thành lập bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất ñược căn cứ

Vàomục ñích, yêu cầu thành lập bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất; tỷ lệ bản

ñồ nền; ñặc ñiểm của ñơn vị hành chính; diện tích, kích thước của các khoanh ñất; mức ñộ ñầy ñủ, ñộ chính xác và tin cậy của các nguồn tài liệu hiện có; ñiều kiện thời gian, trang thiết bị kỹ thuật công nghệ và trình ñộ của lực lượng cán bộ

Trang 31

- Phương pháp sử dụng ảnh chụp từ máy bay, hoặc vệ tinh có ñộ phân giải cao ñã ñược nắn chỉnh thành sản phẩm ảnh trực giao;

- Phương pháp hiện chỉnh bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất chu kỳ trước Phương pháp này chỉ ñược áp dụng khi: Không có bản ñồ ñịa chính cơ sở và ảnh chụp từ máy bay, hoặc ảnh chụp từ vệ tinh; bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất chu kỳ trước ñược thành lập trên bản ñồ nền theo quy ñịnh của Bộ Tài nguyên và Môi trường khi số lượng và diện tích các khoanh ñất ngoài thực ñịa ñã biến ñộng không quá 25% so với bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất của chu kỳ trước

Phương pháp 1: Quy trình thành lập bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất cấp xã

theo phương pháp sử dụng bản ñồ ñịa chính hoặc bản ñồ ñịa chính cơ sở ñược thực hiện theo các bước:

Bước 1: Xây dựng Thiết kế kỹ thuật - dự toán công trình

- Khảo sát sơ bộ, thu thập, ñánh giá, phân loại tài liệu;

- Xây dựng Thiết kế kỹ thuật - dự toán công trình

Bước 2: Công tác chuẩn bị

- Thành lập bản ñồ nền từ bản ñồ ñịa chính hoặc bản ñồ ñịa chính cơ sở;

- Nhân sao bản ñồ nền, bản ñồ ñịa chính hoặc bản ñồ ñịa chính cơ sở;

- Lập kế hoạch chi tiết;

- Vạch tuyến khảo sát thực ñịa

Bước 3: Công tác ngoại nghiệp

- ðiều tra, ñối soát, bổ sung, chỉnh lý các yếu tố nội dung cơ sở ñịa lý lên bản sao bản ñồ nền;

- ðiều tra, khoanh vẽ, chỉnh lý, bổ sung các yếu tố nội dung hiện trạng sử dụng ñất lên bản sao bản ñồ ñịa chính hoặc bản sao bản ñồ ñịa chính cơ sở

Bước 4: Biên tập tổng hợp:

- Kiểm tra, tu chỉnh kết quả ñiều tra, bổ sung, chỉnh lý ngoài thực ñịa;

- Chuyển các yếu tố nội dung hiện trạng sử dụng ñất từ bản ñồ ñịa chính, hoặc bản ñồ ñịa chính cơ sở lên bản ñồ nền;

- Tổng quát hoá các yếu tố nội dung bản ñồ;

- Biên tập, trình bày bản ñồ

Trang 32

Bước 5: Hoàn thiện và in bản ựồ

- Kiểm tra, kết quả thành lập bản ựồ;

- In bản ựồ (ựối với công nghệ truyền thống thì hoàn thiện bản ựồ tác giả);

- Viết thuyết minh thành lập bản ựồ

Bước 6: Kiểm tra, nghiệm thu:

- Kiểm tra, nghiệm thu;

- đóng gói và giao nộp sản phẩm

Phương pháp 2: Quy trình thành lập bản ựồ hiện trạng sử dụng ựất cấp xã

theo phương pháp sử dụng ảnh chụp từ máy bay, hoặc ảnh chụp từ vệ tinh có ựộ phân giải cao ựã ựược nắn chỉnh thành sản phẩm ảnh trực giao ựược thực hiện theo các bước:

- Khảo sát sơ bộ, thu nhập, ựánh giá, phân loại tài liệu;

- Tiếp nhận, nhân sao bản ựồ nền;

- Kiểm tra ựánh giá chất lượng ảnh;

- Lập kế hoạch chi tiết

Bước 3: điều vẽ ảnh nội nghiệp

- điều vẽ, khoanh ựịnh các yếu tố nội dung hiện trạng sử dụng ựất trên ảnh;

- Kiểm tra kết quả ựiều vẽ, khoanh ựịnh các yếu tố nội dung hiện trạng sử dụng ựất trên ảnh

- điều tra, ựối soát, bổ sung và chỉnh lý các yếu tố nội dung cơ sở ựịa lý trên bản ựồ nền;

- điều tra, ựối soát kết quả ựiều vẽ nội nghiệp các yếu tố nội dung hiện trạng sử dụng ựất ở ngoài thực ựịa và chỉnh lý bổ sung các nội dung còn thiếu;

- Kiểm tra, tu chỉnh kết quả ựiều vẽ ngoại nghiệp

Trang 33

Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ khoa học nông nghiệpẦẦẦẦ26

- Biên tập, trình bày bản ựồ;

- Kiểm tra kết quả thành lập bản ựồ;

- Hoàn thiện và in bản ựồ (ựối với công nghệ truyền thống thì hoàn thiện bản ựồ tác giả);

- Viết thuyết minh thành lập bản ựồ

Bước 7: Kiểm tra, nghiệm thu

Phương pháp 3: Quy trình thành lập bản ựồ hiện trạng sử dụng ựất cấp xã

theo phương pháp hiện chỉnh bản ựồ hiện trạng sử dụng ựất chu kỳ trước ựược thực hiện theo các bước:

- Khảo sát sơ bộ, thu thập, ựánh giá, phân loại tài liệu;

- Kiểm tra, ựánh giá chất lượng và nhân sao bản ựồ hiện trạng sử dụng ựất chu kỳ trước (gọi là bản sao);

Bước 3: Công tác nội nghiệp

- Bổ sung, chỉnh lý các yếu tố nội dung cơ sở ựịa lý theo các tài liệu thu thập ựược lên bản sao;

- Bổ sung, chỉnh lý các yếu tố nội dung hiện trạng sử dụng ựất theo các tài liệu thu thập ựược lên bản sao;

- Kiểm tra kết quả bổ sung, chỉnh lý nội nghiệp;

- Vạch tuyển khảo sát thực ựịa

- điều tra, chỉnh lý, bổ sung các yếu tố nội dung cơ sở ựịa lý;

- điều tra, bổ sung, chỉnh lý yếu tố nội dung hiện trạng sử dụng ựất trên bản sao;

- Kiểm tra kết quả ựiều tra, bổ sung, chỉnh lý bản ựồ ngoài thực ựịa;

Bước 5: Biên tập tổng hợp

Trang 34

- Chuyển kết quả ựiều tra, bổ sung, chỉnh lý lên bản ựồ hiện trạng sử dụng ựất;

- Biên tập bản ựồ

- Kiểm tra kết quả biên tập bản ựồ;

- Hoàn thiện và in bản ựồ (ựối với công nghệ truyền thống thì hoàn thiện bản ựồ tác giả);

- Viết thuyết minh thành lập bản ựồ;

c Bản ựồ hiện trạng sử dụng ựất cấp huyện, cấp tỉnh, vùng ựịa lý tự nhiên - kinh

tế và cả nước ựược thành lập theo công nghệ số bằng phương pháp tổng hợp từ bản ựồ hiện trạng sử dụng ựất của các ựơn vị hành chắnh cấp dưới trực thuộc, ựược thực hiện theo các bước sau:

- Khảo sát sơ bộ, thu thập, ựánh giá, phân loại tài liệu;

- Tiếp nhận bản ựồ hiện trạng sử dụng ựất của ựơn vị hành chắnh cấp dưới, bao gồm cả bản ựồ giấy và bản ựồ dạng số;

- Kiểm tra số lượng bản ựồ hiện trạng sử dụng ựất cấp dưới, bao gồm cả bản ựồ giấy và bản ựồ dạng số;

- Tiếp nhận bản ựồ nền;

Bước 3: Biên tập tổng hợp

- Bổ sung, chỉnh lý các yếu tố nội dung cơ sở ựịa lý trên bản ựồ nền;

- Chuyển các nội dung hiện trạng sử dụng ựất từ bản ựồ hiện trạng sử dụng ựất cấp dưới lên bản ựồ nền (ựối với bản ựồ hiện trạng sử dụng ựất cấp huyện trước khi chuyển các nội dung hiện trạng sử dụng ựất từ bản ựồ hiện trạng

sử dụng ựất cấp xã lên bản ựồ nền phải chuyển hệ toạ ựộ của bản ựồ hiện trạng

sử dụng cấp xã về hệ toạ ựộ, kinh tuyến trục của bản ựồ nền cấp huyện);

- Tổng quát hoá các yếu tố nội dung hiện trạng sử dụng ựất;

Trang 35

- Biên tập, trình bày bản ñồ

Bước 4: Hoàn thiện và in bản ñồ

- Kiểm tra kết quả biên tập bản ñồ;

- Hoàn thiện và in bản ñồ;

- Viết thuyết minh thành lập bản ñồ

quyết ñịnh giao ñất, thu hồi ñất,

cho thuê ñất của các cơ quan có

thẩm quyền;

- Ảnh chụp từ máy bay hoặc ảnh

chụp từ vệ tinh có ñộ phân giải

cao và có thời ñiểm chụp cách

- BðHT SDð chu kỳ trước;

- Bð, trích lục kèm theo các quyết ñịnh giao ñất, thu hồi ñất, cho thuê ñất của các cơ quan có thẩm quyền;

- Ảnh chụp từ máy bay hoặc ảnh chụp từ vệ tinh có ñộ phân giải cao và có thời ñiểm chụp cách thời ñiểm thành lập BðHT SDð không quá 1 năm

Trang 36

b Yêu cầu kỹ thuật ñối với bản ñồ nền

1 Bản ñồ nền phải ñược thành lập theo quy ñịnh tại Quyết ñịnh số 83/2000/Qð-TTg ngày 12/7/2000 của Thủ tướng Chính phủ về sử dụng Hệ quy chiếu và Hệ tọa ñộ quốc gia Việt Nam; Quyết ñịnh số 05/2007/Qð-BTNMT ngày 27/02/2007 về sử dụng hệ thống tham số tính chuyển giữa Hệ toạ ñộ quốc

tế WGS-84 và hệ toạ ñộ quốc gia Việt Nam - 2000

1.1 E-líp-xô-ít quy chiếu WSG-84 với kích thước

- Bản trục lớn: 6.378.137 m;

- ðộ dẹp: 1/298, 257223563

1.2 Lưới chiếu bản ñồ

- Sử dụng lưới chiếu hình nón ñồng góc với hai vĩ tuyến chuẩn 11o và 21o

ñể thành lập các bản ñồ nền tỷ lệ 1/1.000.000 cho toàn lãnh thổ Việt Nam;

- Sử dụng lưới chiếu hình trụ ngang ñồng góc với múi chiếu 6o có hệ số ñiều chỉnh tỷ lệ biến dạng chiều dài K0 = 0,9996 ñể thành lập các bản ñồ nền có

ñồ nền cũng là tỷ lệ của bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất quy ñịnh trong Bảng 01 của Quy ñịnh này

Trang 37

Bảng 2.3 Tỷ lệ bản ñồ nền dùng ñể thành lập bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất

ðơn vị thành lập bản ñồ Tỷ lệ bản ñồ Quy mô diện tích tự nhiên (ha)

1:1.000 Dưới 120 1:2.000 Từ 120 ñến 500 1:5.000 Trên 500 ñến 3.000 Cấp xã

1:10.000 Trên 3.000 1:5.000 Dưới 3.000 1:10.000 Từ 3.000 ñến 12.000 Cấp huyện

1:25.000 Trên 12.000 1:25.000 Dưới 100.000 1:50.000 Từ 100.000 ñến 350.000 Cấp tỉnh

4 Tài liệu bản ñồ dùng ñể thành lập bản ñồ nền là các bản ñồ phải ñảm bảo các quy chuẩn kỹ thuật quy ñịnh và ñược cấp có thẩm quyền phê duyệt

4.1 ðối với các ñơn vị hành chính cấp xã có bản ñồ ñịa chính hoặc bản ñồ ñịa chính cơ sở ở nhiều tỷ lệ thì dùng các bản ñồ ñịa chính hoặc bản ñồ ñịa chính

5 ðộ chính xác chuyển vẽ các yếu tố nội dung cơ sở ñịa lý từ các bản ñồ

Trang 38

tài liệu sang bản ñồ nền phải bảo ñảm các yêu cầu sau:

5.1 Sai số tương hỗ chuyển vẽ các yếu tố nội dung bản ñồ không vượt quá

± 0,3 mm tính theo tỷ lệ bản ñồ nền;

5.2 Sai số chuyển vẽ vị trí các yếu tố nội dung bản ñồ không ñược vượt quá ± 0,2 mm tính theo tỷ lệ bản ñồ nền;

6 Nội dung và nguyên tắc biểu thị các yếu tố nội dung bản ñồ nền:

Bản ñồ nền phải biểu thị ñầy ñủ các yếu tố nội dung:

6.1 Biểu thị lưới kilômét hoặc lưới kinh, vĩ tuyến:

- Bản ñồ nền tỷ lệ 1/1.000, 1/2.000, 1/5.000 và 1/10.000 chỉ biểu thị lưới kilômét, với kích thước ô lưới kilômét là 10 cm x 10 cm;

- Bản ñồ nền tỷ lệ 1/25.000 biểu thị lưới kilômét, với kích thước ô lưới kilômét là 8 cm x 8 cm;

- Bản ñồ nền tỷ lệ 1/50.000, 1/100.000, 1/250.000 và 1/1.000.000 chỉ biểu thị lưới kinh, vĩ tuyến Kích thước ô lưới kinh, vĩ tuyến của bản ñồ nền tỷ lệ 1/50.000 là 5/ x 5/ Kích thước ô lưới kinh, vĩ tuyến của bản ñồ nền tỷ lệ 1/100.000 là 10/ x 10/ Kích thước ô lưới kinh, vĩ tuyến của bản ñồ nền tỷ lệ 1/250.000 là 20/ x 20/ Kích thước ô lưới kinh, vĩ tuyến của bản ñồ nền tỷ lệ 1/1.000.000 là 10 x 10;

6.2 Dáng ñất ñược biểu thị bằng ñường bình ñộ và ñiểm ghi chú ñộ cao, khu vực miền núi có ñộ dốc lớn chỉ biểu thị ñường bình ñộ cái của bản ñồ ñịa hình cùng tỷ lệ và ñiểm ñộ cao ñặc trưng;

6.3 Biểu thị thuỷ hệ; ñường bờ sông, hồ, ñường bờ biển ðường bờ biển ñược thể hiện theo quy ñịnh hiện hành tại thời ñiểm thành lập bản ñồ hiện trạng

sử dụng ñất

6.4 Biểu thị hệ thống giao thông ñường sắt, ñường bộ và các công trình giao thông có liên quan Yêu cầu biểu thị ñường bộ ñối với bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất các cấp như sau:

- Trên bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất cấp xã ñường bộ biểu thị ñến ñường trục chính trong khu dân cư, khu ñô thị, các xã thuộc khu vực giao thông kém phát triển, khu vực miền núi phải biểu thị cả ñường mòn;

Trang 39

- Trên bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất cấp huyện ñường bộ biểu thị tới ñường liên xã, khu vực miền núi phải biểu thị cả ñường ñất nhỏ;

- Trên bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất cấp tỉnh biểu thị ñến ñường liên huyện;

- Trên bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất vùng ñịa lý tự nhiên - kinh tế và cả nước biểu thị ñến tỉnh lộ, khu vực miền núi phải biểu thị cả ñường liên huyện 6.5 Biểu thị ñường biên giới, ñịa giới hành chính các cấp xác ñịnh theo hồ

sơ ñịa giới hành chính, bản ñồ ñiều chỉnh ñịa giới hành chính kèm Quyết ñịnh ñiều chỉnh ñịa giới hành chính của cơ quan nhà nước có thẩm quyền ðối với bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất vùng ñịa lý tự nhiên - kinh tế chỉ thể hiện ñến ñịa giới hành chính cấp huyện ðối với bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất cả nước chỉ thể hiện ñến ñịa giới hành chính các cấp trùng nhau thì biểu thị ñường ñịa giới hành chính cấp cao nhất

6.6 Biểu thị các yếu tố nội dung khác như: các ñiểm ñịa vật ñộc lập quan trọng có tính ñịnh hướng và các công trình kinh tế, văn hóa - xã hội;

6.7 Ghi chú ñịa danh, tên các ñơn vị hành chính giáp ranh và các ghi chú cần thiết khác

2.2.3 Nội dung và nguyên tắc biểu thị các yếu tố hiện trạng sử dụng ñất

1 Biểu thị các yếu tố nội dung hiện trạng sử dụng ñất trên bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất phải tuân thủ các quy ñịnh trong “Ký hiệu bản ñồ hiện trạng

sử dụng ñất và bản ñồ quy hoạch sử dụng ñất” do Bộ Tài nguyên và Môi trường ban hành

2 Bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất phải biểu thị ñầy ñủ các khoanh ñất Khoanh ñất ñược xác ñịnh bằng một ñường bao khép kín Mỗi khoanh ñất biểu thị mục ñích sử dụng ñất chính theo hiện trạng sử dụng

3 Bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất phải biểu thị tất cả các khoanh ñất có diện tích trên bản ñồ theo quy ñịnh tại Bảng 02 của Quy ñịnh này

Trang 40

Bảng 2.4 Các khoanh ñất phải thể hiện trên bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất

Tỷ lệ bản ñồ Diện tích khoanh ñất trên bản ñồ

4.1 Sai số tương hỗ chuyển vẽ các yếu tố nội dung hiện trạng sử dụng ñất không vượt quá ± 0,7 mm tính theo tỷ lệ bản ñồ nền;

4.2 Sai số chuyển vẽ vị trí các yếu tố nội dung hiện trạng sử dụng ñất không ñược vượt quá ± 0,5 mm tính theo tỷ lệ bản ñồ nền;

5 Trên bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất phải thể hiện biểu ñồ cơ cấu diện tích các loại ñất theo mục ñích hiện trạng ñang sử dụng Tất cả các ký hiệu sử dụng

ñể thể hiện nội dung bản ñồ phải giải thích ñầy ñủ trong bảng chú dẫn

2.2.4 Biên tập bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất

2.2.4.1 ðiều tra, khoanh vẽ, tổng hợp, biên tập bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất

1 ðiều tra, thu thập, phân tích, ñánh giá tài liệu ñể quyết ñịnh lựa chọn phương pháp thành lập bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất Các tài liệu, số liệu, bản

ñồ thu thập ñược phải bảo ñảm theo quy ñịnh tại Mục II và Mục III của Quy ñịnh này và ñược phân loại, hướng dẫn cách sử dụng Công tác ñiều tra, thu thập tài liệu bản ñồ gồm ñiều tra nội nghiệp và ñiều tra ngoại nghiệp Xác ñịnh các tuyến ñiều tra thực ñịa, chú ý ñến các khu vực có nhiều biến ñộng về ñất ñai

2 Ranh giới các khoanh ñất ñược xác ñịnh ở trong phòng, hoặc xác ñịnh trực tiếp ở ngoài thực ñịa Mỗi khoanh ñất phải biểu thị ñầy ñủ các yếu tố nội dung hiện trạng sử dụng ñất bằng ký hiệu quy ñịnh trong “Ký hiệu bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất và bản ñồ quy hoạch sử dụng ñất”

3 Trên bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất phải xác ñịnh ñược ranh giới các khoanh ñất, ranh giới các khu ñất khu dân cư nông thôn, khu công nghệ cao, khu kinh tế, ranh giới các nông trường, lâm trường, các ñơn vị quốc phòng - an ninh,

Định dạng
Số trang	100
Dung lượng	2,8 MB