ứng dụng viễn thám đánh giá biến động đất đai đô thị

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH *********** NGUYỄN THỊ ÁNH TUYẾT ỨNG DỤNG VIỄN THÁM ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG ĐẤT ĐAI ĐÔ THỊ BÀI TIỂU LUẬN MÔN VIỄN THÁM KHOA QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI VÀ BẤT ĐỘNG SẢN Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 01/2013 -i- BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH *********** NGUYỄN THỊ ÁNH TUYẾT ỨNG DỤNG VIỄN THÁM ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG ĐẤT ĐAI ĐÔ THỊ Chuyên ngành: Quản lý đất đai BÀI TIỂU LUẬN MÔN VIỄN THÁM KHOA QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI VÀ BẤT ĐỘNG SẢN Hướng dẫn: TS NGUYỄN VĂN TÂN Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 01/2013 -ii- MỤC LỤC Trang ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Nội dung nghiên cứu 1.2 Phương pháp nghiên cứu NỘI DUNG 2.1 Cơ sở khoa học công nghệ viễn thám 2.1.1 Khái niệm viễn thám 2.1.2 Phân loại viễn thám 2.2 Những vấn đề việc kết hợp GIS viễn thám đánh giá biến động đất đai 2.3 Cơ sở toán học đồ biến động đất đai 2.4 Cơ sở pháp lý 2.5 Cơ sở thực tiễn 2.6 Các phương pháp sử dụng ảnh vệ tinh đánh giá biến động đất đai 2.7 Quy trình ứng dụng viễn thám để đánh giá biến động đất đai 2.8 Kết ứng dụng viễn thám đánh giá biến động đất đai KẾT LUẬN 10 TÀI LIỆU THAM KHẢO 11 -iii- Môn viễn thám HV: Nguyễn Thị Ánh Tuyết ĐẶT VẤN ĐỀ Đất đai tài nguyên quốc gia vô quý giá, tư liệu sản xuất đặc biệt, thành phần quan trọng hàng đầu môi trường sống, địa bàn phân bố dân cư xây dựng sở kinh tế văn hóa, xã hội, an ninh quốc phòng Trong q trình thị hóa diễn nhanh chóng đất thị lại có giá trị to lớn chức tính chất sử dụng Đất đai thị coi tảng phát triển đô thị Ở đô thị, hoạt động sản xuất kinh doanh, dịch vụ, sinh sống dân cư gắn liền với đất đai giới hạn không gian đô thị Do vậy, công tác quản lý nhà nước đất đai, đặc biệt đất đai đô thị ảnh hưởng trực tiếp tới phát triển kinh tế - xã hội, bảo đảm an ninh, quốc phòng, bảo vệ mơi trường phát triển bền vững Làm tốt công tác quản lý đất đai góp phần tăng nguồn thu cho ngân sách nhà nước, bảo đảm lợi ích nhà đầu tư đời sống người dân Chính vậy, quản lý nhà nước sử dụng đất đô thị mang tính đặc thù, xuất phát từ tính chất đặc thù hoạt động đô thị Ảnh viễn thám xem liệu tốt để thành lập đồ trạng lớp phủ bề mặt, có hệ thống đồ trạng sử dụng đất Ứng dụng ảnh viễn thám đánh giá biến động đất đai có ý nghĩa quan trọng công tác quản lý nhà nước đất đai, đặc biệt đất đai đô thị Từ vấn đề trên, nghiên cứu việc “Ứng dụng viễn thám đánh giá biến động đất đai đô thị” 1.1 Nội dung nghiên cứu - Ứng dựng viễn thám đánh giá biến động đất đai 1.2 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Tham khảo cơng trình nghiên cứu khác, sách báo tài liệu để trích lọc lý thuyết có liên quan đến nội dung nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu thực địa: Tiến hành điều tra lấy mẫu phục vụ cho việc giải đoán ảnh đối soát kiểm tra mẫu nhằm nâng cao độ xác cho đồ ảnh trạng Đồng thời thu thập số liệu thống kê, báo cáo tự nhiên – kinh tế – xã hội kết thống kê, kiểm kê đất đai -1- Môn viễn thám HV: Nguyễn Thị Ánh Tuyết - Phương pháp giải đoán ảnh Viễn thám: Sử dụng phương pháp giải đoán ảnh mắt để giải đoán ảnh xây dựng đồ sử dụng đất đồ biến động đất đô thị để đánh giá biến động đất đô thị - Phương pháp thống kê không gian: Xử lý, thống kê kết phân loại loại hình sử dụng đất thị ảnh viễm thám - Phương pháp ứng dụng GIS: Là phương pháp sử dụng GIS để phân tích khơng gian để đánh giá biến động đất thị - Phương pháp đồ: Là phương pháp thể nội dung kết nghiên cứu không gian đồ hoạ theo sở toán học đồ - Phương pháp chuyên gia: Tham khảo ý kiến chuyên gia để thu thập thông tin kiến thức liên quan đến đề tài nghiên cứu - Phương pháp so sánh: So sánh số liệu thống kê thu thập từ thực tế với kết q trình phân tích khơng gian để đánh giá độ xác kết đạt -2- Môn viễn thám HV: Nguyễn Thị Ánh Tuyết NỘI DUNG 2.1 Cơ sở khoa học công nghệ viễn thám 2.1.1 Khái niệm viễn thám Viễn thám nghệ thuật, khoa học kỹ thuật thu thập thông tin đối tượng vật lý môi trường xung quanh chúng ghi nhận, đo đạc, phân tích giải đoán nguồn liệu thu nhờ hệ thống ghi nhận không tiếp xúc trực tiếp với đối tượng điều tra nghiên cứu Viễn thám môn khoa học liên ngành với mục tiêu cung cấp thông tin nhanh khách quan phục vụ ngành kinh tế quốc dân Đối tượng nghiên cứu chủ yếu viễn thám vật trình xảy bề mặt trái đất Viễn thám khơng nghiên cứu trực tiếp q trình vật mà nghiên cứu gián tiếp thơng qua hình ảnh chúng kí tự phân bố lượng mặt trời phản xạ lại từ vật bề mặt trái đất Dựa vào thu nhận thơng tin chia viễn thám trường hợp sau: + Viễn thám thụ động + Viễn thám chủ động + Viễn thám phát xạ 2.1.2 Phân loại viễn thám - Theo nguồn lượng, phân thành loại: + Hệ thống viễn thám thụ động (sử dụng nguồn lượng tự nhiên, chủ yếu mặt trời) + Hệ thống viễn thám chủ động (sử dụng nguồn lượng nhân tạo) - Theo phương tiện bay chụp, phân thành loại: + Hệ thống viễn thám máy bay (gồm máy bay tầng thấp máy bay tầng cao) + Hệ thống viễn thám vệ tinh sử dụng vệ tinh nhân tạo dạng di động hay địa tĩnh - Theo bước sóng phân thành loại: Hệ thống viễn thám thị tần hồng ngoại (sử dụng lượng mặt tri cú bc súng t 0,3ữ0,9 àm) H thng vin thám hồng ngoại nhiệt (sử dụng nguồn xạ nhiệt vật thể phát ra, có -3- Mơn viễn thám HV: Nguyễn Thị Ánh Tuyết bước sóng khoảng 3ữ15 àm) H thng vin siờu cao tn (ch yếu dạng chủ động, sử dụng vùng vi sóng từ milimét đến mét) 2.2 Những vấn đề việc kết hợp GIS viễn thám đánh giá biến động đất đai Biến động biến đổi, thay đổi, thay trạng thái trạng thái khác vật, tượng tồn môi trường tự nhiên môi trường xã hội Phát biến động trình nhận dạng biến đổi, khác biệt trạng thái vật, tượng cách quan sát chúng thời điểm khác Có thể sử dụng nhiều phương pháp khác từ số liệu thống kê, từ điều tra để đánh giá biến động sử dụng đất Các phương pháp có ưu điểm có độ xác cao nhược điểm tốn nhiều thời gian, kinh phí đồng thời khơng thể thay đổi sử dụng đất từ loại đất sang loại đất khác diễn khu vực (vị trí khơng gian thay đổi) Phương pháp đánh giá biến động đất sử dụng đất từ tư liệu ảnh viễn thám đa thời gian khắc phục nhược điểm 2.3 Cơ sở toán học đồ biến động đất đai - Hệ toạ độ nhà nước: hệ tọa độ độ cao quốc gia VN 2000 (Điểm gốc toạ độ Viện Nghiên Cứu Địa Chính điểm gốc độ cao Hòn Dấu – Đồ Sơn – Hải Phòng) - Tỷ lệ: Đối với đồ trạng sử dụng đất cấp Quận huyện thành lập với tỷ lệ 1:25000 - Phép chiếu: Sử dụng phép chiếu hình trụ ngang đồng góc UTM với hệ số điều chỉnh tỉ lệ biến dạng chiều dài K0=0,9999 múi chiếu 30 0,9996 múi chiếu 60 Hệ quy chiếu Elipsoid WGS-84 với thông số sau: Bán kính trục lớn: 6.378.137 m Bán kính trục bé: 6.356.752,3 m Độ dẹt: 1: 298,257223563 -4- Môn viễn thám HV: Nguyễn Thị Ánh Tuyết 2.4 Cơ sở pháp lý - Luật đất đai 2003 ngày 26 tháng 11 năm 2003 - Nghị định số 88/NĐ-CP ngày 17/08/1994 quản lý sử dụng đất đô thị - Nghị định 29/2007/NĐ-CP ngày 27/02/2007 quản lý kiến trúc đô thị - Thông tư số 973/2001/TT-TCĐC ngày 20/06/2001 Tổng Cục Địa Chính việc hướng dẫn áp dụng hệ qui chiếu hệ toạ độ Quốc gia VN2000 - Thông tư 08/2007/TT-BTNMT ngày 01 tháng 11 Bộ Tài Nguyên Môi trường việc hướng dẫn thực thống kê, kiểm kê đất đai xây dựng đồ trạng sử dụng đất - Quyết định số 83/QĐ-TTg ngày 12/07/2000 Thủ Tướng Chính Phủ sử dụng hệ qui chiếu hệ toạ độ Quốc gia VN2000 - Quyết định 06/2007/QĐ-BTNMT ngày 27/02/2007 việc ban hành qui định áp dụng chuẩn thông tin địa lý quốc gia - Quyết định 08/2007/QĐ-BTNMT ngày 14/05/2007 đính quy định áp dụng chuẩn thông tin địa lý sở quốc gia - Quyết định 22/2007/QĐ-BTNMT ngày 17/12/2007 ban hành quy định thành lập đồ trạng sử dụng đất - Quyết định 23/2007/QĐ-BTNMT ngày 17/12/2007 ban hành kí hiệu đồ trạng sử dụng đất đồ quy hoạch sử dụng đất Cơ sở thực tiễn - Dựa kết báo cáo thống kê, kiểm kê đất đai - Dựa kết báo cáo thống kê tình hình biến động đất đai - Dựa Bản đồ trạng sử dụng đất - Các văn pháp luật đất đai, quy hoạch sử dụng đất thời kỳ nghiên cứu 2.6 Các phương pháp sử dụng ảnh vệ tinh đánh giá biến động đất đai Có nhiều phương pháp để nghiên cứu biến động sử dụng đất : - Nghiên cứu biến động sử dụng đất phương pháp so sánh sau phân loại - Nghiên cứu biến động sử dụng đất phương pháp phân loại trực tiếp ảnh đa thời gian -5- Môn viễn thám HV: Nguyễn Thị Ánh Tuyết - Nghiên cứu biến động sử dụng đất phương pháp phân tích vector thay đổi phổ - Nghiên cứu biến động sử dụng đất phương pháp số học - Nghiên cứu biến động sử dụng đất phương pháp sử dụng mạng nhị phân - Nghiên cứu biến động sử dụng đất phương pháp cộng màu kênh ảnh Dựa vào thông số ảnh loại ảnh, độ phân giải ảnh lựa chọn phương pháp để nghiên cứu biến động sử dụng đất phù hợp Tuy nhiên, phương pháp sử dụng phổ biến sử dụng ảnh SPOT4 độ phân giải 10m SPOT5 độ phân giải 2.5 m Với tư liệu ảnh thu nhận được, ta sử dụng phương pháp so sánh sau phân loại Bản chất phương pháp từ kết phân loại ảnh hai thời điểm khác ta thành lập đồ trạng sử dụng đất hai thời điểm Sau đó, chồng ghép hai đồ trạng để xây dựng đồ biến động sử dụng đất Các đồ trạng thể dạng đồ raster Phương pháp sử dụng rộng rãi Sau ảnh vệ tinh nắn chỉnh hình học tiến hành phân loại độc lập để tạo thành hai đồ Hai đồ so sánh cách so sánh pixel tạo thành ma trận biến động (hay ma trận chuyển đổi) Ưu điểm phương pháp cho ta biết thay đổi từ loại đất sang loại đất gì, sử dụng đồ có sẵn Nhược điểm phương pháp phải phân loại cách độc lập hai ảnh viễn thám nên độ xác phụ thuộc vào phép phân loại (nếu sử dụng phương pháp phân loại ảnh số độ xác đồ) 2.7 Quy trình ứng dụng viễn thám để đánh giá biến động đất đai - Thu thập, đánh giá tài liệu liên quan Việc thu thập tài liệu liên quan bước quan trọng trình đánh giá biến động đất đai Nó nhằm bổ sung vào lượng thơng tin loại hình sử dụng đất chưa khai thác hết ảnh Đồng thời, thu thập nguồn thông tin quý báu từ cán địa địa bàn nghiên cứu Nó định -6- Môn viễn thám HV: Nguyễn Thị Ánh Tuyết chất lượng tiến độ thực cho phép giảm khối lượng công tác điều tra khoanh vạch loại đất thực địa - Xử lý ảnh Xử lý ảnh nhằm mục đích tạo ảnh để điều vẽ trạng loại đất Nền ảnh tốt để điều vẽ bình đồ ảnh trực ảnh Bình đồ ảnh vệ tinh ảnh nắn chuyển hệ toạ độ, lưới chiếu đồ theo hệ phân loại đồ địa hình tỷ lệ cần thành lập đồ trạng sử dụng đất, đồng thời loại trừ sai số hình học ảnh hưởng địa hình gây Q trình xử lý ảnh đòi hỏi chun gia kỹ thuật đào tạo chuyên sâu thực Xử lý ảnh chia thành trình: xử lý phổ xử lý hình học - Chuẩn bị ảnh đồ Giai đoạn chuẩn bị cần thực công việc sau: Vẽ ảnh số đối tượng ghi số địa danh việc định hướng dễ dàng Vẽ lên ảnh số đối tượng đường sá, cầu cống, sơng suối nhỏ, điểm dân cư có tác dụng cho việc định hướng điểm đứng nhanh chóng xác điều tra ngồi thực địa Để vẽ đối tượng thường dựa theo hình ảnh ảnh đối chiếu với đồ địa hình có - Điều vẽ thử Điều vẽ thử giai đoạn chuẩn bị có mục đích để người thực làm quen với hình ảnh loại đất dấu hiệu dùng để điều vẽ Điều vẽ thử tiến hành theo bước: + Đối sánh ảnh với đồ địa hình đồ trạng sử dụng đất Mục đích việc đối sánh người thực có ý niệm hình ảnh loại đất Lúc cần chọn loại đất khơng có biến động đồ ảnh + Đối sánh ảnh với thực địa để bước đầu hình thành ý niệm hình ảnh loại đất Đồng thời làm quen với việc định hướng, xác định vị trí đứng ảnh vệ tinh - Điều vẽ nội nghiệp + Phân tích, suy giải ảnh mắt -7- Môn viễn thám HV: Nguyễn Thị Ánh Tuyết Giải đốn ảnh mắt: q trình phát hiện, nhận dạng định loại đối tượng cần xác định dựa theo hình ảnh chúng nhờ dấu hiệu trực tiếp (dấu hiệu ảnh) dấu hiệu gián tiếp (dấu hiệu phi ảnh thị) Các dấu hiệu trực tiếp có ý nghĩa quan trọng để điều vẽ loại đất ảnh vệ tinh là: Màu sắc, kich thước, hình dáng, diện mạo, cấu trúc hình ảnh, bóng + Điều vẽ nội nghiệp Bước phải tiến hành sau phân tích suy giải ảnh điều vẽ nội nghiệp sơ Điều vẽ nội nghiệp sơ có mục đích khoanh vạch loại đất xác định chắn ảnh, nhằm giảm khối lượng công tác điều tra khảo sát thực địa, đồng thời thiết kế tuyến khảo sát ngoại nghiệp  Đối sánh ảnh với đồ tài liệu khoanh vách sơ loại đất  Vạch tuyến khảo sát thực địa - Điều vẽ ảnh ngoại nghiệp Điều vẽ ngoại nghiệp nhằm vạch ảnh loại đất cách đối sánh ảnh với thực địa Đây cơng đoạn việc thành lập đồ HTSDĐ từ ảnh vệ tinh Công việc tiến hành qua bước: + Xác định vị trí điểm đứng (điểm quan sát) + Xác định loại đất vạch khoanh vi ảnh, vẽ biến đổi lên ảnh Quá trình điều vẽ ngoại nghiệp phải tiến hành song song với việc tham khảo ý kiến người am hiểu địa phương, cán địa để nâng cao độ xác kết điều vẽ - Đánh giá kết phân loại Đối soát với số liệu thống kê năm địa phương từ nhận dạng thay đổi 2.8 Kết ứng dụng viễn thám đánh giá biến động đất đai Đặc điểm ảnh vệ tinh bao phủ diện tích lớn lại ghi nhận thông tin bề mặt thời điểm yếu tố quan trọng nội dung đồ trạng, lẽ đồ phải đảm bảo tính thời đối tượng thời gian Ở khu vực người khó khơng đến (vùng núi cao, hải đảo, vùng bị bồi ), ảnh vệ tinh tài liệu tốt để thành lập đồ HTSDĐ mà khơng có tài liệu thay Do khả ghi nhận ảnh lặp lại theo chu kỳ nên cho phép cập nhật thông tin trạng sử dụng đất, đặc biệt vùng có biến động lớn vùng ven đô, -8- Môn viễn thám HV: Nguyễn Thị Ánh Tuyết khu công nghiệp, khu chế xuất, vùng có chuyển dịch cấu trồng, vật nuôi với quy mô lớn - Dựa vào ảnh ta xác định đối tượng sau: + Đất nông nghiệp: đất trồng lúa, lúa màu; đất nương rẫy (ở chỗ rõ hình ô thửa); đất trồng hàng năm khác; đất trồng lâu năm; đất có mặt nước ni trồng thuỷ sản; đất rừng; vườn ươm giống + Đất phi nông nghiệp: bao gồm đất mặt nước chuyên dùng; đất ở; đất an ninh quốc phòng; đất trụ sở quan xí nghiệp; đất chun dùng (giao thơng, thuỷ lợi, y tế, di tích văn hố, chợ, thể thao, ngun vật liệu xây dựng); đất bãi rác thải; đất nghĩa trang, nghĩa địa; đất mặt nước chuyên dùng + Đất chưa sử dụng: đất chưa sử dụng; núi đá khơng có rừng; đất đồi núi chưa sử dụng Một số loại hình sử dụng đất khó xác định không xác định ảnh mà phải dùng tài liệu khác phải tiến hành điều tra thực địa để bổ sung Căn kết thu nhận đấu kỳ cuối kỳ, so sánh, đối chiếu khác biệt chúng Từ đó, nhận dạng biến động đất đai thời kỳ -9- Môn viễn thám HV: Nguyễn Thị Ánh Tuyết KẾT LUẬN Tư liệu viễn thám thông tin quan trọng Trên giới, công nghệ viễn thám vệ tinh công cụ hiệu để đánh giá giám sát q trình biến đổi khí hậu; số liệu quan trắc thực địa kết hợp với thông tin chiết tách từ ảnh viễn thám vệ tinh cho phép dự báo xu biến đổi xây dựng kịch biến đổi khí hậu, từ đó, có khoa học để đưa giải pháp phòng tránh thân thiện với biến đổi khí hậu Ứng dụng nước ta, cơng nghệ viễn thám phát huy hiệu quản lý tài ngun, dự báo thời tiết, giám sát tình trạng nhiễm, trạng sử dụng đất, đo đạc đồ, biến đổi khí hậu (nhiệt độ nóng lên trái đất, mực nước biển dâng, mưa lũ bão gió thất thường) … Dữ liệu viễn thám với đặc điểm đa thời gian, xử lý ngắn phủ trùm khu vực rộng công cụ hữu hiệu cho việc theo dõi biến động trạng sử dụng đất nói chung đất thị nói riêng Các liệu ảnh vệ tinh số thời điểm chụp vùng nghiên cứu xử lý phương pháp chọn mẫu, luận giải thông qua phân loại mắt thường, phân loại có kiểm định, phân tích sau phân loại, điều tra thực địa áp dụng phương pháp thành lập đồ Có thể khẳng định, việc sử dụng ảnh vệ tinh có độ phân giải cao để hỗ trợ cho việc thành lập đồ trạng sử dụng đất nói chung theo dõi biến động đất đai nói riêng cần thiết, nhằm xác hóa việc thể phân bố loại đất đồ Như vậy, viễn thám có vai trò quan trọng cơng tác quản lý đất đai, đặc biệt đất đai thị có biến động nhanh chóng chế thị trường, giúp nhà lãnh đạo tổ chức, quan Nhà nước định nhanh để ứng phó quy mô rộng./ -10- Môn viễn thám HV: Nguyễn Thị Ánh Tuyết TÀI LIỆU THAM KHẢO Bài giảng Trắc địa ảnh Viễn thám, Nguyễn Văn Tân, 1998, Trường Đại học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh Cơ sở viễn thám, Nguyễn Ngọc Thạch, 2005 Ứng dụng viễn thám Việt Nam, Quang Hậu, 01/2007, Tạp chí Tài nguyên Môi trường -11- ... nước đất đai, đặc biệt đất đai đô thị Từ vấn đề trên, nghiên cứu việc Ứng dụng viễn thám đánh giá biến động đất đai đô thị 1.1 Nội dung nghiên cứu - Ứng dựng viễn thám đánh giá biến động đất đai. .. thám để đánh giá biến động đất đai 2.8 Kết ứng dụng viễn thám đánh giá biến động đất đai KẾT LUẬN 10 TÀI LIỆU THAM KHẢO 11 -iii- Môn viễn thám HV: Nguyễn Thị Ánh... chất đặc thù hoạt động đô thị Ảnh viễn thám xem liệu tốt để thành lập đồ trạng lớp phủ bề mặt, có hệ thống đồ trạng sử dụng đất Ứng dụng ảnh viễn thám đánh giá biến động đất đai có ý nghĩa quan