4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
4.3Ứng dụng tư liệu ảnh viễn thám ựánh giá mức ựộ biến ựộng ựất ựô thị
ựô thị trên ựịa bàn thành phố
4.3.1 Quy trình nghiên cứu biến ựộng sử dụng ựất trên ựịa bàn thành phố Buôn Ma Thuột
Mặc dù tư liệu ảnh Landsat năm 2000 có ựộ phân giải thấp (30m), rất khó ựể tiến hành phân loại, giải ựoán ảnh nên bản ựồ hiện trạng thành lập ựược từ ảnh phải kiểm chứng lại bằng bản ựồ hiện trạng sử dụng ựất năm 2000 ựã thành lập trước ựây của khu vực nghiên cứu.
Tiến hành phân loại ảnh ở thời ựiểm năm 2009.
Sử dụng phương pháp so sánh sau phân loại ựể tìm ra biến ựộng và thông tin biến ựộng.
Ảnh 1
Ảnh 2 Phân loại Bản ựồ hiện
trạng 2
Hình 4.1 Nghiên cứu biến ựộng bằng phương pháp so sánh sau phân loại
4.3.2 Ứng dụng phần mềm Envi 4.4 thành lập bản ựồ hiện trạng sử dụng ựất từ ảnh viễn thám
4.3.2.1 Nhập dữ liệu, nắn ảnh, cắt ảnh
* Nắn ảnh
- đối với ảnh 2009: mở bản ựồ ựịa hình ở hệ quy chiếu VN-2000.
+ Menu/Map/Registration/Image to map. Phân loại Bản ựồ biến ựộng Bản ựồ hiện trạng 1
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ... 62 + Chọn hệ tọa ựộ, ựơn vị, múi chiếu, ựộ phân giải;
+ Chọn các ựiểm nắn và nhập tọa ựộ ựiểm nắn.
Kiểm tra kết quả sau khi nắn: sai số tại các ựiểm nắn và ựiểm kiểm tra ựều nhỏ hơn 1 pixel, ảnh nắn ựảm bảo yêu cầu ựể phân loại.
Hình 4.2 Quá trình nắn ảnh vệ tinh 2009
- đối với ảnh 2000: nắn theo ảnh 2009 + Menu/Map/Registration/Image to image.
+ Chọn tối thiểu 5 ựiểm (4 ựiểm ở 4 góc và 1 ựiểm ở giữa ảnh). + Menu/Map/ Registration/ Warp from GCPs. Image to image
Hình 4.3 Quá trình nắn ảnh vệ tinh 2000
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ... 63
* Cắt ảnh
+ Mở ảnh ựã nắn, mở ranh giới khu vực nghiên cứu, chọn chế ựộ thể hiện chồng lên ảnh ựã nắn.
+ Menu/Basic tool/Subset data via ROIs. Kết quả thu ựược là 2 ảnh ựã cắt theo ranh giới khu vực nghiên cứu.
Hình 4.4 Kết quả cắt ảnh vệ tinh 2000 và 2009
4.3.2.2 Phân loại ảnh
* Chọn vùng mẫu:
+ Mở ảnh ựã nắn, chọn mẫu các ựối tượng: Menu/ Basic Tools/Region Of Interest/ Roi Tool
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ... 64 + Kiểm tra, so sánh khả năng phân biệt của các lớp ựối tượng: Options/ Compute Roi Separability. Kết quả cho thấy sự khác biệt giữa các ựối tượng ựều lớn hơn 1.3, ựủ ựiều kiện ựể tiến hành các bước xử lý tiếp theo.
Hình 4.5 Kết quả kiểm tra khả năng phân biệt giữa các ựối tượng * Xây dựng khóa giải ựoán (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Khóa giải ựoán ựược thành lập dựa trên ựặc trưng phản xạ phổ của các ựối tượng trên bề mặt trái ựất kết hợp với kết quả ựiều tra khảo sát thực ựịa và bản ựồ hiện trạng sử dụng ựất ựược thành lập trước ựó.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ... 65
Bảng 4.6. Bảng khóa giải ựoán ảnh vệ tinh năm 2000 và 2009
Loại ựất Ảnh 2000 Ảnh 2009 Ảnh thực ựịa đất trồng cây hàng năm đất trồng lúa đất trồng cây lâu năm đất xây dựng đất sông suối và MNCD đất chưa sử dụng
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ... 66
* Phân loại ảnh
- Tiến hành phân loại ảnh với các mẫu ựã chọn bằng phương pháp phân loại có kiểm ựịnh Maximum likelihood.
+Menu/ Classification/ Supervised/ Maximum likelihood. +Kết quả ựược ảnh phân loại năm 2000 và năm 2009
Hình 4.6 Quá trình phân loại ảnh vệ tinh 2000 và 2009 * Kiểm tra ựộ chắnh xác của kết quả phân loại
Kết quả phân loại cần ựược kiểm tra trước khi thành lập bản ựồ thành quả cuối cùng. Tiến hành lấy mẫu ngoài thực ựịa ựể kiểm tra ựộ chắnh xác của kết quả phân loại. Mỗi một loại hình sử dụng ựất lấy 20 mẫu ựể kiểm chứng. Sử dụng các mẫu thực ựịa ựộc lập (không trùng với mẫu dùng ựể phân loại).
Theo Congalton and Green (1999), bảng ma trận là phương pháp hiệu quả nhất ựể ựánh giá ựộ chắnh xác. Chức năng lập ma trận sai số của Envi cho phép so sánh ảnh ựã ựược phân loại với kết quả thực ựịa hoặc các vùng mẫu với mục ựắch ựánh giá ựộ chắnh xác kết quả phân loại. Ma trận này thể hiện sai số nhầm lẫn sang lớp khác (ựược thể hiện theo hàng) và sai số do bỏ sót
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ... 67 của lớp mẫu (ựược thể hiện theo cột). độ chắnh xác toàn bộ ựược tắnh bằng tổng số pixel phân loại ựúng trên tổng số pixel của toàn bộ mẫu.
để ựánh giá tắnh chất của các sai sót phạm phải trong quá trình phân loại người ta dựa vào chỉ số Kappa (κ), chỉ số này nằm trong phạm vi từ 0 ựến 1 và biểu thị sự giảm theo tỷ lệ về sai số ựược thực hiện bằng một yếu tố phân loại hoàn toàn ngẫu nhiên.
Các mẫu thực ựịa ựược tổng hợp bằng phần mềm excel, chuyển sang file shape và tiến hành lập ma trận trên Envi: Menu/ Classification/ Post Classification/ Confusion Matrix/ Using Ground Truth ROIs. Kết quả so sánh là một ma trận tương quan chéo, trên bảng ma trận bao gồm ựộ chắnh xác toàn bộ của kết quả phân loại và chỉ số Kappa.
- Kết quả kiểm tra ựộ chắnh xác phân loại ảnh năm 2000
Bảng 4.7. Ma trận sai số phân loại ảnh năm 2000
độ chắnh xác toàn bộ = (5.894/6.243) = 94,41% Chỉ số κ: 0,9012 Loại ựất (1) (pixel) (2) (pixel) (3) (pixel) (4) (pixel) (5) (pixel) (6) (pixel) Tổng hàng (pixel) đất xây dựng (1) 1.096 0 49 97 6 0 1.248 đất trồng lúa (2) 0 978 15 0 39 0 1.032 đất sông suối và MNCD (3) 5 18 827 0 2 0 852
Cây lâu năm (4) 0 0 0 1.293 0 0 1.293
Cây hàng năm (5) 0 0 0 0 798 103 901
đất chưa sử dụng (6) 0 3 4 0 8 902 917
Tổng cột (pixel) 1.101 999 895 1.390 853 1.005 6.243 Trong bảng 4.7, các số liệu trên ựường chéo in ựậm là số pixel phân loại ựúng tương ứng của các loại ựất, các số còn lại trong các hàng là số pixel phân
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ... 68 loại nhầm sang loại ựất khác. Tổng hàng là tổng số pixel phân loại ựúng và số pixel phân loại nhầm của các loại ựất có trong tệp mẫu. Tổng cột là tổng số pixel từng loại ựất sau phân loại bao gồm số pixel phân loại ựúng và số pixel bỏ sót.
- Kết quả ựánh giá ựộ chắnh xác phân loại ảnh năm 2009
Bảng 4.8. Ma trận sai số phân loại ảnh năm 2009
độ chắnh xác toàn bộ: 5.371/.7346 = 72,12% Chỉ số κ: 0,7820 Loại ựất 1 (pixel) 2 (pixel) 3 (pixel) 4 (pixel) 5 (pixel) Tổng hàng (pixel) đất xây dựng (1) 972 21 57 84 98 1.232 đất trồng lúa (2) 0 1.004 8 20 124 1.156 đất sông suối và MNCD (3) 26 11 799 106 43 985
Cây lâu năm (4) 177 0 93 1.459 584 2.313
Cây hàng năm (5) 103 212 46 162 1.137 1.660
Tổng cột (pixel) 1.278 1.248 1.003 1831 1.986 7.346
* Một số kỹ thuật sau phân loại
- Ảnh vệ tinh sau phân loại ựược làm mịn. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Menu chắnh/Classification/Post Classification/Majority/Majority Analysic. - Chuyển từ dạng Ractơ sang Vectơ.
+ Menu chắnh/ Vectơ/ Ractơ to Vectơ/ Chọn ảnh ựã làm mịn/ok. - Chuyển dạng vectơ sang shape. file.
+ Load on New Display
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ... 69
4.4 Tắch hợp với tư liệu bản ựồ và hệ thống thông tin ựịa lý thành lập bản ựồ biến ựộng ựất ựô thị trên ựịa bàn thành phố
4.4.1 Ứng dụng phần mềm Mapinfo xử lý biên tập bản ựồ hiện trạng
- Khởi ựộng Map Info. Chọn file lưu dưới dạng Shape file/ lưu với ựuôi của Map Info. Khai báo tọa ựộ.
- đổ màu: Map/ Create Thematic Map/ Individual. - Combine: Objects/Clean/ Minimum Area
- Kết quả ta có 2 bản ựồ hiện trạng sử dụng ựất năm 2000 và năm 2009.
Hình 4.7 Quá trình xử lý biên tập bản ựồ hiện trạng 2000 từ ảnh
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ... 70
4.4.2 Ứng dụng phần mềm Arcview chồng ghép 2 bản ựồ hiện trạng, thành lập bản ựồ biến ựộng
* Thống kê diện tắch các loại ựất trên bản ựồ hiện trạng
Hai bản ựồ hiện trạng ựược xử lý trên phần mềm Map Info ựược xuất sang phần mềm Arcview 3.2 ựể thống kê diện tắch từng loại ựất trên bản ựồ. Kết quả ựược thể hiện ở hình 4.9; 4.10 và bảng 4.9; 4.10.
Hình 4.9 Bản ựồ hiện trạng năm 2000 ựược thành lập từ ảnh
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ... 71
Bảng 4.9. Thống kê diện tắch ựất năm 2000
Loại ựất Diện tắch giải ựoán (ha) Tỷ lệ (%)
đất xây dựng 5.998,56 16,42
đất trồng lúa 2.425,78 6,64
đất sông suối và MNCD 959,32 2,63
Cây lâu năm 18.128,54 49,63
Cây hàng năm 7.054,22 19,31
đất chưa sử dụng 1.958,10 5,36
Tổng diện tắch tự nhiên 36.524,52 100,00
Bảng 4.10. Thống kê diện tắch ựất năm 2009
Loại ựất Diện tắch giải ựoán (ha) Tỷ lệ (%)
đất xây dựng 8.009,03 21,93
đất trồng lúa 2.545,58 6,97
đất sông suối và MNCD 972,69 2,66 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Cây lâu năm 19.457,90 53,27
Cây hàng năm 5.539,32 15,17
đất chưa sử dụng 0,00 0,00
Tổng diện tắch tự nhiên 36.524,52 100,00
để ựánh giá ựộ chắnh xác của bản ựồ hiện trạng sử dụng ựất nông nghiệp giải ựoán từ ảnh vệ tinh ta so sánh diện tắch trên bản ựồ giải ựoán so với số liệu thống kê. Kết quả ựược thể hiện ở bảng 4.11 cho thấy giữa diện tắch giải ựoán và diện tắch thống kê có sự chênh lệch ựáng kể:
- Tổng diện tắch ựất tự nhiên có sự chênh lệch do sát nhập thêm 4 xã vào ranh giới của thành phố Buôn Ma Thuột năm 2004 nhưng trong quá trình xử lý ảnh lấy ranh giới thống nhất của năm 2000 ựể cắt ảnh 2000 và 2009.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ... 72
Bảng 4.11. So sánh diện tắch giải ựoán và số liệu thống kê năm 2009
Chênh lệch Loại ựất Diện tắch giải ựoán (ha) Diện tắch thống kê
(ha) Diện tắch (ha) Tỷ lệ (%)
đất xây dựng 8.009,03 8.225,30 -216,27 -2,63 đất trồng lúa 2.545,58 2.325,64 219,94 9,46 đất sông suối và MNCD 972,69 952,49 20,2 2,12 Cây lâu năm 19.457,90 19.695,70 -237,8 -1,21 Cây hàng năm 5.539,32 5.192,91 346,41 6,67 đất chưa sử dụng 0,00 1.325,97 -1.325,97 -100,00
Tổng diện tắch tự nhiên 36.524,52 37.718,00 -1.193,48 -3,16
- đất chưa sử dụng có sự chênh lệch lớn nhất do trong quá trình giải ựoán ảnh với ựộ phân giải 10m, khó có thể phân biệt ựược ựất cây hàng năm, ựất trồng lúa với cây bụi, cỏ ở ựất chưa sử dụng.
- đất cây hàng năm và ựất trồng lúa có diện tắch giải ựoán tăng so với số liệu thống kê do quá trình giải ựoán gộp thêm một phần diện tắch ựất chưa sử dụng.
- đất xây dựng chênh lệch diện tắch do quá trình sát nhập 4 xã vào ranh giới thành phố.
- đất cây lâu năm; ựất sông suối và mặt nước chuyên dùng chênh lệch không ựáng kể.
Như vậy, nguyên nhân của sự chênh lệch chủ yếu là do yếu tố khách quan từ sự sát nhập của ranh giới hành chắnh trong giai ựoạn 2000 - 2009, một phần nhỏ là do ựộ phân giải của ảnh chưa cao ựể phân biệt những ựối tượng dễ bị nhầm lẫn như cây hàng năm với cây bụiẦ
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ... 73
* Chồng xếp hai bản ựồ hiện trạng giải ựoán từ ảnh.
Tiến hành chồng xếp hai bản ựồ hiện trạng năm 2000 và năm 2009 thu ựược bản ựồ biến ựộng sử dụng ựất ựai khu vực nghiên cứu giai ựoạn 2000 - 2009 và xuất ựược các số liệu về biến ựộng ựất ựai, ựược thể hiện ở bảng 4.12.
Bảng 4.12. Biến ựộng các loại ựất giai ựoạn 2000 - 2009 Tp Buôn Ma Thuột
Loại ựất Năm 2000 Năm 2009 đất xây dựng đất trồng lúa đất sông suối và MNCD Cây lâu năm Cây hàng năm đất chưa sử dụng Tổng hàng đất xây dựng 5.998,56 219,88 700,00 1.037,56 53,03 8.009,03 đất trồng lúa 2.205,90 97,64 242,04 2.545,58 đất sông suối và MNCD 925,39 47,30 972,69
Cây lâu năm 17.428,54 1.136,65 892,71 19.457,90
Cây hàng năm 33,93 4.735,07 770,32 5.539,32
đất chưa sử dụng 0,00 0,00
Tổng cột 5.998,56 2.425,78 959,32 18.128,54 7.054,22 1.958,10 36.524,52 Trong ựó, tổng cột thể hiện diện tắch của các loại ựất năm 2000, tổng hàng thể hiện diện tắch của các loại ựất năm 2009. Các ô chữ ựậm là diện tắch của các loại ựất không thay ựổi từ năm 2000 ựến 2009. Các ô còn lại thể hiện sự biến ựộng.
Qua bảng số liệu trên chúng ta thấy ựược phần lớn diện tắch ựất nông nghiệp là chuyển sang ựất xây dựng. đất trồng lúa chuyển sang ựất xây dựng 219,88 ha; ựất trồng cây hàng năm chuyển sang ựất xây dựng là 1037.56 ha; ựất chưa sử dụng chuyển sang ựất xây dựng từ 53.03 ha; ựất cây lâu năm chuyển sang ựất xây dựng từ 700 ha.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ... 74 Từ thống kê diện tắch giải ựoán ta có thể so sánh sự thay ựổi diện tắch các loại ựất ở hai thời ựiểm 2000 và 2009 ở bảng 4.13.
Bảng 4.13. So sánh diện tắch các loại ựất tại thời ựiểm nghiên cứu
TT Loại ựất Diện tắch năm 2000 (ha) Diện tắch năm 2009 (ha) Biến ựộng (ha) Tăng (+); Giảm (-) 1 đất xây dựng 5.998,56 8.009,03 2.010,47 2 đất trồng lúa 2.425,78 2.545,58 119,80 3 đất sông suối và MNCD 959,32 972,69 13,37 4 Cây lâu năm 18.128,54 19.457,90 1.329,36 5 Cây hàng năm 7.054,22 5.539,32 -1.514,90 6 đất chưa sử dụng 1.958,10 0,00 -1.958,10 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tổng 36.524,52 36.524,52 0,00
Từ bảng 4.13 ta có thể tốc ựộ ựô thị hóa trên ựịa bàn thành phố Buôn Ma Thuột giai ựoạn 2000 - 2009, thể hiện ở diện tắch biến ựộng ựất xây dựng và thông qua sự thay ựổi mục ựắch sử dụng ựất, từ ựất nông nghiệp chuyển sang ựất phi nông nghiệp.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ... 75
Hình 4.11 Bản ựồ biến ựộng ựất ựai Tp Buôn Ma Thuột giai ựoạn 2000 - 2009
Hình 4.12 Bản ựồ biến ựộng ựất ựô thị từ ựất nông nghiệp Tp Buôn Ma Thuột giai ựoạn 2000 Ờ 2009
Bảng 4.14 Tổng hợp diện tắch ựất nông nghiệp chuyển mục ựắch sử dụng sang ựất phi nông nghiệp
Màu Mô tả Diện tắch (ha) Tỷ lệ (%)
Không thay ựổi
3220.59 8.82 đất nông nghiệp phi nông nghiệp 2010.47 5.50
Thay ựổi khác 31293.46 85.68
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ... 76
4.4.3 Nhận xét về kết quả thực nghiệm
Qua quá trình thành lập bản ựồ biến ựộng ựất bằng phương pháp so sánh sau phân loại, ta có thể rút ra một số nhận xét như sau:
Bản ựồ hiện trạng sử dụng ựất năm 2000 ựược thành lập từ ảnh Landsat có ựộ chắnh xác không cao do ựộ phân giải của ảnh thấp (30m x 30 m), do ựó phải kết hợp với tư liệu bản ựồ sẵn có ựể có ựược bản ựồ hiện trạng sử dụng ựất năm 2000 có ựộ chắnh xác cao hơn.
Bản ựồ hiện trạng sử dụng ựất năm 2009 ựược thành lập từ ảnh Spot có ựộ chắnh xác cao hơn do ựộ phân giải của ảnh là 10m x 10 m. Tuy nhiên, ựộ phân giải của ảnh vẫn chưa phù hợp ựể giải ựoán ựất ựô thị do ựó trong quá trình giải ựoán ảnh phải kết hợp ựiều tra thực ựịa với mẫu số ựiều tra lớn ựể