* Trờn thế giới
Hiện nay trờn thế giới, ủặc biệt là ở những nước cụng nghiệp phỏt triển, việc xõy dựng bản ủồ và theo dừi biến ủộng hiện trạng sử dụng ủất ủược tiến hành thường xuyờn trờn cơ sở sử dụng tư liệu viễn thỏm cựng với phần mềm xử lý chuyờn dụng. Bằng việc kết hợp giữa hệ thống thụng tin ủịa lý (GIS)
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nụng nghiệp ... 41
với kết quả xử lý số, tư liệu ảnh viễn thỏm ủó mang lại hiệu quả to lớn trong việc sử dụng và khai thỏc thụng tin về hiện trạng sử dụng ủất. Cỏc kết quả
nhận ủược từ việc xử lý ảnh số sẽ ủược chuyển sang quản lý bằng GIS. Từ ủõy, cỏc nhà quản lý, cỏc chuyờn gia nghiờn cứu trong nhiều lĩnh vực khỏc nhau cú thể dễ dàng khai thỏc và biến ủổi dữ liệu theo mục ủớch, yờu cầu riờng của mỡnh.
Ở cỏc nước phỏt triển, người ta sử dụng phương phỏp xử lý ảnh số ủể
thường xuyờn cập nhật cỏc thụng bỏo về hiện trạng sử dụng ủất trong quản lý
ủất ủai, trong nghiờn cứu biến ủộng rừng, thậm chớ ủể dự bỏo tỡnh trạng sõu bệnh ủối với cỏc loại cõy trồng nụng nghiệp.
Trong Hội nghị viễn thỏm Chõu Á lần thứ 18 tổ chức tại Kualalumpur (Malaysia) từ ngày 20 ủến 24 thỏng 10 năm 1997, cú rất nhiều bỏo cỏo về
việc xử lý tư liệu viễn thỏm trong việc thành lập bản ủồ Land Use/cover, cũng như việc theo dừi quỏ trỡnh sa mạc hoỏ ở vựng Autonomous (Mụng Cổ) dựa trờn cơ sở theo dừi sự biến ủộng của lớp thảm phủ.
Núi chung với sự phỏt triển của cụng nghệ tin học và kỹ thuật viễn thỏm ngày nay hầu hết cỏc nước phỏt triển trờn thế giới cũng như cỏc nước trong khu vực đụng Nam Á, người ta ủều ỏp dụng cụng nghệ xử lý ảnh sốủể
thành lập cỏc bản ủồ chuyờn ủề, trong ủú cú bản ủồ hiện trạng sử dụng ủất. Hay núi cỏch khỏc, cụng nghệ xử lý ảnh số ủể thành lập bản ủồ chuyờn ủềủó trở nờn phổ cập do hiệu quả kinh tế của phương phỏp này mang lại.
* Ở Việt Nam
Ở Việt Nam, việc ủiều tra nghiờn cứu hiện trạng sử dụng ủất ủó ủược thực hiện từ những năm 50, 60 ủi ủầu là cụng cuộc cải cỏch ruộng ủất, nhưng việc thành lập bản ủồ hiện trạng sử dụng ủất thỡ mói ủến những năm ủầu thập kỷ 80, thế kỷ 20, cỏc bản ủồ hiện trạng sử dụng ủất của cỏc tỉnh mới ủược xõy dựng từ cỏc tư liệu ủo vẽ và thống kờ diện tớch cỏc loại hỡnh thỏi sử dụng ủất
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nụng nghiệp ... 42
từ cỏc huyện, xó tổng hợp và bỏo cỏo lờn theo một quy trỡnh thống nhất do Bộ
Tài nguyờn và Mụi trường quy ủịnh.
Chớnh Phủ ngày càng thấy rừ tầm quan trọng của việc ủiều tra nghiờn cứu hiện trạng sử dụng ủất ủó yờu cầu ủối với ủịa phương cứ 5 năm phải thành lập mới bản ủồ hiện trạng sử dụng ủất của khu vực một lần (được quy
ủịnh cụ thể tại K.1 - điều 20 - Luật ủất ủai 2003), chớnh vỡ vậy phương phỏp truyền thống khụng ủỏp ứng ủược nhu cầu này. Mặt khỏc, trong giai ủoạn hiện nay khoa học cụng nghệ ủang phỏt triển mạnh mẽ, hơn nữa chỳng ta
ủang cú rất nhiều nguồn tư liệu khỏc nhau, ủa thời gian cú thể phục vụ cho cụng tỏc thành lập bản ủồ hiện trạng sử dụng ủất ủảm bảo theo yờu cầu của Nhà nước.
Việc sử dụng cỏc tư liệu viễn thỏm ủể thành lập bản ủồ hiện trạng sử
dụng ủất ở Việt Nam ủược bắt ủầu từ những năm 1980 với những cụng trỡnh nghiờn cứu ủầu tiờn về ủặc trưng quang học của cỏc ủối tượng tự nhiờn, sau
ủú là cỏc bản ủồ hiện trạng sử dụng ủất của khu vực Tõy Nguyờn ủược xõy dựng trờn cơ sở giải ủoỏn bằng mắt cỏc tấm ảnh tổng hợp màu của vệ tinh Landsat, Spot, Soyuz. đõy cũng là một trong những sản phẩm ủầu tiờn ủược khai thỏc dựa vào tư liệu viễn thỏm nhưng mói cho ủến năm 1990 với ủề tài cấp nhà nước: ỘỨng dụng viễn thỏm thành lập bản ủồ hiện trạng sử dụng ủất tỷ lệ 1: 500.000 cho toàn quốcỢ thỡ cụng nghệ thành lập bản ủồ hiện trạng sử
dụng ủất với việc giải ủoỏn bằng mắt mới ủược coi là tương ủối hoàn chỉnh. Bờn cạnh ủú, năm 1993 Tổng cục Quản lý Ruộng ủất, Cục đo ủạc và Bản ủồ
Nhà nước (nay thuộc Bộ Tài nguyờn và Mụi trường), Trung tõm Khoa học Tự
nhiờn và Cụng nghệ Quốc gia, Viện điều tra Quy hoạch rừng, Viện Thiết kế
và Quy hoạch Nụng nghiệp (Bộ Nụng nghiệp và Phỏt triển Nụng thụn) ủó thành lập bản ủồ hiện trạng sử dụng ủất toàn quốc tỉ lệ 1: 250 000 bằng ảnh Landsat - TM.
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nụng nghiệp ... 43
Bản ủồ hiện trạng sử dụng ủất của cỏc vựng như Tõy Nguyờn, đồng bằng sụng Cửu Long, đồng bằng sụng Hồng,Ầ ủược thành lập trong khuụn khổ cỏc chương trỡnh ủiều tra tổng hợp, ủều ủó sử dụng ảnh vệ tinh như một nguồn tài liệu chớnh. Những bản ủồ này ủược thành lập trong những năm 1989, 1990 của thế kỉ trước và do cỏc cơ quan nghiờn cứu khoa học và ủiều tra cơ bản thực hiện. Bản ủồủược thành lập chủ yếu ở tỉ lệ 1: 250 000.
Bản ủồ hiện trạng sử dụng ủất cấp tỉnh và cỏc khu vực hẹp hơn của một số ủịa phương cũng ủược thành lập bằng ảnh vệ tinh. Những bản ủồ này thường ủược thành lập ở cỏc tỉ lệ 1:100 000 (cấp tỉnh) ủến 1: 25 000 (khu vực cụ thể) và do cỏc Viện thuộc Trung tõm Khoa học Tự nhiờn và Cụng nghệ
Quốc gia, Viện Quy hoạch và Thiết kế nụng nghiệp, Trung tõm Viễn thỏm thuộc Bộ Tài nguyờn và Mụi trường và một số Trường đại học thực hiện trong khuụn khổ cỏc ủề tài nghiờn cứu và cỏc dự ỏn.
Năm 2000 Trung tõm Viễn thỏm ủó xõy dựng quy trỡnh thành lập bản
ủồ hiện trạng sử dụng ủất bằng ảnh vệ tinh và tiến hành thử nghiệm ở một số ủịa phương. Trung tõm Viễn thỏm ủó thành lập bỡnh ủồảnh vũ trụ tỷ lệ 1: 10 000 phục vụ kiểm kờ ủất ủai của 13 tỉnh trong ủợt kiểm kờ ủất năm 2005.
Như vậy, cho ủến nay nhiều cơ quan ở nước ta ủó sử dụng ảnh vệ tinh
ủể thành lập bản ủồ hiện trạng sử dụng ủất nhằm phục vụ cỏc mục ủớch khỏc nhau. Kế hoạch sử dụng ảnh vệ tinh ủể ủiều tra, thành lập bản ủồ hiện trạng sử dụng ủất một cỏch hệ thống theo quy ủịnh của tổng kiểm kờ ủất thuộc ngành ủịa chớnh cũng như ủể giỏm sỏt và cập nhật biến ủộng về sử dụng ủất
ủai một cỏch liờn tục theo cỏc chu kỡ ngắn hạn, ủang ủược Trung tõm Viễn thỏm - Bộ Tài nguyờn và Mụi trường nghiờn cứu ủưa vào thực hiện trong thời gian tới.
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nụng nghiệp ... 44
2.3. Sử dụng ảnh Quickbird trong nghiờn cứu thành lập bản ủồ
hiện trạng sử dụng ủất.
* Một số vấn ủề liờn quan ủến ủộ phõn giải
Khi núi ủến cỏc tấm ảnh, thuật ngữ Ộủộ phõn giảiỢ (resolusion) là một chỉ số biểu thị khả năng nhận ra cỏc ủối tượng như cỏc ủặc trưng phõn tỏch, duy nhất, tức là cỏc chi tiết khụng gian cú thể ủược phõn biệt tốt ủến mức ủộ
như thế nào (theo Poon và cỏc cộng sự, ỘGuideline for Best pratise and quality checking of Ortho Ờ ImageryỢ, 2006). Vỡ vậy một tấm ảnh cú kớch thước pixel nhỏ khụng nhất thiết tương ủồng với một bức ảnh cú Ộủộ phõn giải cao (hight resolution). độ phõn giải ảnh cú thể liờn quan ủến một trong bốn loại ủộ phõn giải chớnh, ủú là:
- độ phõn giải khụng gian (Spatial resolution): Là khoảng cỏch tối thiểu giữa hai ủối tượng mà chỳng ủược phõn chia và tỏch biệt với nhau trờn
ảnh. đõy là tớnh chất quan trọng của ảnh vệ tinh quang học. độ phõn giải khụng gian ủược thiết kế phụ thuộc vào: độ cao quỹ ủạo, cấu trỳc hệ thống quang học ủầu thu và hiện tượng tỏn xạ ỏnh sỏng.
độ phõn giải khụng gian thường ủược thể hiện bằng kớch thước của
pixel, vớ dụ như: ảnh Landsat TM là 30mx30m, ảnh SPOT Ờ XS là 20mx20m,
và SPOT PAN là 10mx10m Ầ độ phõn giải khụng gian thường bị suy giảm
do cỏc yếu tố làm mờ hỡnh ảnh như tỏn xạ khớ quyển, chuyển ủộng của cỏc
ủối tượng,Ầ độ phõn giải khụng gian là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng
ủến ủộ chớnh xỏc của cụng tỏc ủo vẽ bản ủồ và của cụng tỏc phõn loại.
- độ phõn giải phổ ( Spectral resolution): Tớn hiệu phản xạ từ cỏc ủối tượng trờn mặt ủất cú thể thu nhận theo cỏc dải bước súng khỏc nhau. Mỗi dải súng ủú ủược gọi là một băng (band) hay một kờnh (chanel). Vớ dụảnh SPOT thu nhận tớn hiệu trờn ba kờnh: xanh lỏ cõy, ủỏ và gần hồng ngoại.
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nụng nghiệp ... 45 độ phõn giải phổ liờn quan ủến phạm vi năng lượng của bộ cảm biến trong dải quang phổ ủiện từ và khả năng của nú cú thể vạch ra cỏc gión cỏch bước súng và giải ủoỏn cỏc ủường hỡnh tuyến. Nú khỏc với ủộ phõn giải khụng gian về thụng tin ủược thu thập trờn khả năng nhận dạng cỏc ủặc trưng nhận ủược từ sự phản xạ và phỏt xạ bề mặt, khi so sỏnh với ủộ phõn giải khụng gian là dựa trờn việc xỏc ủịnh cỏc hỡnh dạng vật lý.
- độ phõn giải bức xạ (Radiometric resolution): độ phõn giải bức xạ
của ảnh ủược ủịnh nghĩa là sự thay ủổi nhỏ nhất về ủộ xỏm cú thể phỏt hiện
ủược bởi bộ thu. Theo lý thuyết ủộ phõn giải bức xạ của hệ thống viễn thỏm phụ thuộc vào tỷ số giữa tớn hiệu và nhiễu. Tuy nhiờn, trờn thực tế ủộ phõn giải Radiometric của ảnh số ủược xỏc ủịnh bởi số bậc ủược sử dụng ủể biểu diễn giỏ trị ủộ xỏm của mỗi pixel. Hiện nay, người ta sử dụng 8bit (256 bậc)
ủể biểu thị giỏ trịủộ xỏm của mỗi pixel. Ảnh cú ủộ phõn giải bức xạ càng cao thỡ sử dụng càng nhiều bậc ủể biểu diễn giỏ trịủộ xỏm của pixel và cho phộp phõn biệt ủược những thay ủổi nhỏ hơn vềủộ xỏm của cỏc ủối tượng.
- độ phõn giải thời gian (Temporal resolution): Là thời gian ngắn nhất nhận ủược tấm ảnh tiếp theo của cựng khu vực ủối tượng.
* độ chớnh xỏc của ảnh vệ tinh Quickbird 0,61m.
Tiờu chuẩn ủỏnh giỏ ảnh theo mục ủớch sử dụng phải gắn ủộ phõn giải và chất lượng ảnh dựa vào nội dung thụng tin của ảnh. Phõn nhúm ảnh dựa vào cỏc ủặc trưng cú thểủược nhận dạng rừ ràng ở trờn ảnh.
độ sỏng tương ủối của một ủối tượng và nền ảnh của nú là cơ sở ủể
phỏt hiện ủối tượng trờn một tấm ảnh, tức là cỏc ủặc trưng cú ủộ tương phản cao thỡ dễ nhận dạng hơn những ủặc trưng cú ủộ tương phản thấp. Cũng như
vậy, cỏc ủối tượng dạng ủường dễ nhận biết bằng mắt thường hơn cỏc ủối tượng dạng ủiểm. Bởi vậy, việc xem xột quan hệ ủộ tương phản và mặt ủất thực cần bao gồm cả cỏc ủặc trưng cú ủộ phõn giải cao và cỏc ủặc trưng cú ủộ
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nụng nghiệp ... 46
phõn giải thấp. Người sử dụng cần phõn biệt giữa cỏc ủặc trưng dạng ủường và dạng vựng, ủể trỏnh tỡnh trạng mập mờ, khụng rừ ràng.
để ỏp dụng một loại ảnh vệ tinh nào trong thành lập bản ủồ cũng cần phải xỏc ủịnh quan hệ giữa ủộ phõn giải mặt ủất của ảnh với tỷ lệ bản ủồ cần thành lập.
Theo kinh nghiệm của cỏc nhà ủo ảnh nước ngoài thỡ mối quan hệ giữa kớch thước pixel mặt ủất và tỷ lệ bản ủồ cần thành lập cú thể biểu diễn bằng
cụng thức như sau (Karsten Jacobsen, University of Hannover, Germany, Use
of very hight Resolution Imagery, 2005):
GSD = 0.05 ữ 0.1mm x Mẫu số tỷ lệ bản ủồ
Nếu vậy, thành lập bản ủồ tỷ lệ 1/5000 sẽ ủũi hỏi ảnh phải cú kớch thước pixel là khụng quỏ 0,5m. Yờu cầu này là quỏ chặt chẽ bởi việc nhận biết và ủo vẽủược cỏc ủối tượng ở trờn ảnh vệ tinh cũn phụ thuộc vào khỏ nhiều yếu tố khỏc nữa.
Hơn nữa, việc so sỏnh với thực tế thành lập bản ủồ từ ảnh hàng khụng bằng cụng nghệ ủo vẽ số cho thấy yờu cầu về ủộ phõn giải như trờn là quỏ cao. Trong thực tế ủo vẽ ảnh hàng khụng theo cụng nghệ số của Intergraph cho phộp kớch thước của pixel của ảnh nắn trực giao chỉ trong khoảng 0.2 ủến 0.3mm tớnh theo tỷ lệ bản ủồ cần thành lập là ủủ.
Trong thành lập bản ủồ HTSDđ, khi cú cỏc tài liệu tham khảo khỏc như bản ủồ ủịa chớnh, bản ủồ ủịa hỡnh ở tỷ lệ tương ủương thỡ việc sử dụng
ảnh vệ tinh sẽ mang lại rất nhiều thuận lợi. Thực tế cho thấy, với ảnh vệ tinh Quickbird với ủộ phõn giải 0,61m là hoàn toàn cú thể sử dụng ủược trong thành lập bản ủồ HTSDđ tỷ lệ 1/5000.
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nụng nghiệp ... 47
3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIấN CỨU
3.1. Nội dung
+ Giải ủoỏn ảnh từ khoỏ giải ủoỏn bằng phần mềm MicroStation, IracC, Famis.
+ Thành lập bản ủồ hiện trạng sử dụng ủất năm 2010 tại khu vực nghiờn cứu.
3.1.1. điều tra ủiều kiện tự nhiờn - thực trạng sử dụng ủất
► điều kiện tự nhiờn
Nghiờn cứu ủiều kiện tự nhiờn - kinh tế xó hội của huyện Gia Lõm và khu vực nghiờn cứu.
► Thực trạng sử dụng ủất
điều tra, thu thập số liệu, phõn tớch về hiện trạng sử dụng ủất của huyện
Gia Lõm và khu vực nghiờn cứu.
3.1.2. Thành lập bản ủồ hiện trạng sử dụng ủất
+ Xõy dựng lưới khống chếủo vẽủể phục vụ cụng tỏc nắn ảnh.
+ Sử dụng phương phỏp ủo GPS tĩnh thu thập toạủộ cỏc ủiểm ủịnh vị
mặt ủất và sử dụng cụng cụ IrasC nắn chỉnh hỡnh học ảnh viễn thỏm về hệ toạ ủộ VN-2000 theo cỏc ủiểm thu thập ủược.
+ Xõy dựng khoỏ giải ủoỏn ảnh viễn thỏm tại khu vực nghiờn cứu.
3.1.3. đỏnh giỏ ủộ chớnh xỏc của bản ủồ thành lập
+ đỏnh giỏ ủộ chớnh xỏc của bản ủồ thành lập. + đưa ra một số nhận xột từ kết quả nghiờn cứu.
3.2. Phương phỏp nghiờn cứu
3.2.1. Phương phỏp thu thập số liệu
+ Thu thập tài liệu, số liệu cú sẵn (cỏc số liệu vềủiều kiện tự nhiờn, cỏc