3.1. ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU
Đề tài được nghiên cứu trên địa bàn các huyện phía Tây thành phố Hà Nội gồm huyện Quốc Oai, Thạch Thất, Phúc Thọ.
3.2. THỜI GIAN NGHIÊN CỨU
- Thời gian tiến hành đề tài luận văn: từ tháng 01/2018 đến tháng 10/2019. - Nghiên cứu biến động được thực hiện trong khoảng thời gian từ năm 2010 đến năm 2018.
3.3. ĐỐI TƢỢNG/VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là hiện trạng và biến động sử dụng đất. Vật liệu nghiên cứu: ảnh vệ tinh Spot, ảnh Sentinel của khu vực nghiên cứu.
3.4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
3.4.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội khu vực nghiên cứu
- Điều kiện tự nhiên: Vị trí địa lý, địa hình, khí hậu, thủy văn, các nguồn tài nguyên.
- Điều kiện kinh tế - xã hội: thực trạng phát triển kinh tế, dân số, lao động, việc làm, cơ sở hạ tầng.
3.4.2. Tình hình sử dụng đất khu vực nghiên cứu
3.4.3. Đánh giá biến động sử dụng đất khu vực nghiên cứu bằng công nghệ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý nghệ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý
3.4.3.1. Nguồn tư liệu 3.4.3.2. Xử lý ảnh vệ tinh 3.4.3.2. Xử lý ảnh vệ tinh
3.4.3.3. Thành lập bản đồ sử dụng đất khu vực nghiên cứu năm 2010 và năm 2018 3.4.3.4. Thành lập biến động sử dụng đất giai đoạn 2010-2018
3.4.4. Đánh giá khả năng ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong đánh giá biến động sử dụng đất khu vực nghiên cứu đánh giá biến động sử dụng đất khu vực nghiên cứu
3.4.4.1. Nhận xét kết quả ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong đánh giá biến động sử dụng đất biến động sử dụng đất
3.4.4.2. Đề xuất các giải pháp ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong đánh giá biến động sử dụng đất
3.5. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.5.1. Phƣơng pháp thu thập số liệu sơ cấp
Sử dụng máy GPS cầm tay thu thập số liệu về tình hình sử dụng đất phục vụ quá trình phân loại ảnh và đánh giá độ chính xác kết quả phân loại.
Tiến hành thu thập 60 điểm mẫu trên mỗi loại hình sử dụng đất (30 điểm để xây dựng tệp mẫu và 30 điểm phục vụ kiểm tra giải đoán tệp mẫu, đánh giá độ chính xác) . Với 6 loaị sử dụng đất, tổng số điểm mẫu là 360 điểm.
3.5.2. Phƣơng pháp thu thập tài liệu, số liệu thứ cấp
- Thu thập các tài liệu, số liệu về điều kiện tự nhiên, tình hình phát triển kinh tế, xã hội của khu vực nghiên cứu.
- Thu thập các tài liệu, số liệu về tình hình sử dụng đất và biến động sử dụng đất của khu vực nghiên cứu.
- Thu thập ảnh vệ tinh (ảnh Spot, ảnh Sentinel) của khu vực nghiên cứu ở hai thời điểm năm 2010 và năm 2018.
- Các tài liệu và bản đồ có liên quan phục vụ cho nghiên cứu của đề tài .
3.5.3. Phƣơng pháp xử lý tƣ liệu viễn thám
3.5.3.1. Hiệu chỉnh hình học ảnh:
Theo Jensen (1995), trong nghiên cứu biến động sử dụng đất, ảnh vệ tinh ở các thời điểm phải nắn chỉnh về cùng một hệ tọa độ với yêu cầu sai số nắn chỉnh nhỏ dưới 0,5 pixel. Chọn ảnh năm 2018 làm ảnh cơ sở và tiến hành nắn chỉnh ảnh năm 2010 theo ảnh 2018 bằng phương pháp nắn ảnh theo ảnh (image to image), nội suy giá trị độ xám theo thuật toán lân cận gần nhất (Neareast Neighber).
- Tăng cường chất lượng ảnh: Dùng phần mềm ENVI để xử lý, tăng cường chất lượng ảnh, làm nổi bật hình ảnh cho dễ đọc, dễ nhận biết nội dung trên ảnh hơn so với ảnh gốc.
3.5.3.2. Phương pháp phân loại ảnh Maximum Likelihood
phân loại lớp ảnh dựa trên đặc trưng phổ của ảnh, quá trình phân loại được thực hiện theo các bước sau:
- Bước 1: Định nghĩa các lớp
Các mẫu lớp phủ ở trên mặt đất có sự khác biệt về phổ và cấu trúc tự nhiên. Vì vậy khi định nghĩa các lớp phải thỏa mãn với đặc trưng từng loại hình sử dụng đất.
- Bước 2: Chọn điểm mẫu
Từ dữ liệu thu thập được bằng GPS cầm tay tiến hành chọn vùng mẫu trực tiếp trên tư liệu ảnh. Số lượng vùng mẫu phải thỏa mãn yêu cầu phân bố đều trên toàn bộ khu vực nghiên cứu và đặc trưng cho đặc tính phổ của từng lớp.
- Bước 3: Tiến hành phân loại ảnh bằng phương pháp có kiểm định theo thuật toán Maximum Likelihood.
3.5.3.3. Đánh giá độ chính xác của kết quả phân loại
Độ chính xác phân loại được đánh giá bằng 2 chỉ tiêu là độ chính xác tổng thể (overall accuracy) và chỉ số thống kê Kappa (κ). Đồng thời độ chính xác phân loại của từng lớp phân loại cũng được thể hiện chi tiết trên ma trận sai số.
Ma trận sai số là ma trận vuông với các giá trị ở trên hàng và cột biểu thị số lượng mẫu của từng lớp phân loại. Số liệu trên cột thể hiện dữ liệu kiểm chứng, số liệu trên hàng thể hiện kết quả phân loại của mẫu kiểm chứng. Các phần tử nằm trên đường chéo chính là số điểm phân loại đúng của các lớp đối tượng, các phần tử còn lại là số điểm bị phân loại nhầm sang lớp khác.
Độ chính xác sản xuất (Produce’s Accuracy) của từng lớp phân loại được tính bằng số điểm được phân loại đúng trên tổng số điểm kiểm chứng. Độ chính xác sử dụng (User’s Accuracy) của từng lớp bằng số điểm phân loại đúng trên tổng số điểm sau phân loại của lớp đó trong mẫu.
Độ chính xác tổng thể được tính bằng tỷ lệ phần trăm của số điểm được phân loại đúng trên tổng số điểm kiểm tra của mẫu kiểm chứng.
Để đánh giá độ tin cậy của kết quả phân loại, ta dùng chỉ số thống kê κ. Chỉ số κ được tính theo công thức của Jensen (1995):
r i i i r i r i i i ii x x N x x x N 1 2 1 1 ) . ( ) . ( Trong đó:
N: Tổng số điểm lấy mẫu r: Số lớp đối tượng phân loại xii: Số điểm đúng trong lớp thứ i xi+: Tổng số điểm lớp thứ i của mẫu
x+i: Tổng số điểm của lớp thứ i sau phân loại.
κ có giá trị từ 0 đến 1. Nếu κ lớn hơn hoặc bằng 0,8 cho thấy kết quả phân loại có độ tin cậy cao, nếu κ từ 0,4 đến dưới 0,8 kết quả phân loại có độ tin cậy trung bình, nếu κ nhỏ hơn 0,4 chứng tỏ kết quả phân loại có độ tin cậy thấp.
3.5.4. Phƣơng pháp biên tập bản đồ, chồng xếp bản đồ bằng phần mềm ArcGis
- Sử dụng phần mềm ArcGis tiến hành biên tập bản đồ sử dụng đất từ kết quả phân loại.
- Sử dụng chức năng phân tích không gian trong phần mềm ArcGis để chồng xếp bản đồ và tính toán biến động.
3.5.5. Phƣơng pháp phân tích số liệu
Từ số liệu thu thập và kết quả chồng xếp bản đồ tiến hành tổng hợp, thống kê, phân tích, so sánh để xác định biến động sử dụng đất và mức độ biến động sử dụng đất từ đó đề xuất giải pháp quản lý, sử dụng đất hợp lý khu vực nghiên cứu. * Quy trình đánh giá biến động sử dụng đất được thể hiện trong sơ đồ (hình 3.1).
Hình 3.1. Sơ đồ quy trình đánh giá biến động sử dụng đất Ảnh VT thời Ảnh VT thời điểm năm 2010 Ảnh VT thời điểm năm 2018 Xây dựng tệp mẫu Phân loại Đánh giá độ chính xác Bản đồ sử dụng đất năm 2010 Bản đồ biến động SDĐ giai đoạn 2010-2018 Các số liệu về biến động sử dụng đất Đạt yêu cầu Bản đồ sử dụng đất năm 2018 Chồng xếp
PHẦN 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
4.1. ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI MỘT SỐ HUYỆN PHÍA TÂY THÀNH PHỐ HÀ NỘI
4.1.1. Điều kiện tự nhiên
4.1.1.1. Vị trí địa lý
Cụm 03 huyện Phúc Thọ, Thạch Thất, Quốc Oai là các huyện nằm ở phía Tây thành phố Hà Nội có tổng diện tích tự nhiên của cả 3 huyện là 451,4 km2
, với tổng 67 đơn vị hành chính. Trong đó:
Huyện Phúc Thọ cách trung tâm Thủ đô khoảng trên 30km, có diện tích tự nhiên khoảng 117 km2, với 01 thị trấn và 22 xã, tổng dân số 250 nghìn người. Phía Tây của huyện giáp với thị xã Sơn Tây; phía Nam giáp huyện Thạch Thất và Quốc Oai; phía Đông giáp huyện Đan Phượng. Ở phía bắc, bên kia sông Hồng, huyện Phúc Thọ còn có một phần đất tiếp giáp với huyện Yên Lạc, huyện Vĩnh Tường (tỉnh Vĩnh Phúc) và huyện Mê Linh (thành phố Hà Nội).
Huyện Thạch Thất với diện tích tự nhiên 187,442 km2, 23 đơn vị hành chính (22 xã, 01 thị trấn), tổng dân số khoảng 201 nghìn người. Huyện là vùng bán sơn địa có tọa độ địa lý từ 20o58’23” đến 21o06’10” vĩ độ Bắc và từ 105o27’54” đến 105o38’22” kinh độ Đông. Phía Bắc giáp huyện Phúc Thọ. Phía Đông giáp huyện Phúc Thọ, Quốc Oai. Phía Nam giáp huyện Quốc Oai; huyện Kỳ Sơn (tỉnh Hòa Bình).Phía Tây giáp huyện Ba Vì và thị xã Sơn Tây.
Huyện Quốc Oai cách trung tâm thành phố Hà Nội khoảng 20km về phía Tây có tổng diện tích tự nhiên 147,01 km2, 21 đơn vị hành chính (20 xã, 01 thị trấn), tổng dân số khoảng 180 nghìn người. Phía Đông giáp huyện Đan Phượng, huyện Hoài Đức; phía Tây giáp tỉnh Hòa Bình; phía Nam giáp huyện Chương Mỹ và phía Bắc giáp huyện Thạch Thất và huyện Phúc Thọ.
Khu vực 03 huyện trên là nơi có nhiều tuyến giao thông quan trọng như Quốc lộ 32, Quốc lộ 21A, đường cao tốc Láng - Hòa Lạc, đại lộ Thăng Long, đường Hồ Chí Minh nên có nhiều lợi thế phát triển đô thị và công nghiệp. Ngoài ra còn có các làng nghề,khu công nghiệp, chế xuất, khu công nghệ cao với các đường tỉnh lộ như 417,418, 419, 421B chạy qua nối liền khu vực với các vùng kinh tế, tạo điều kiện thuận lợi cho khu vực giao lưu, liên kết với trung tâm thành phố Hà Nội, phát huy các tiềm năng về đất đai, nông nghiệp và du lịch – dịch vụ.
Hình 4.1. Sơ đồ vị trí khu vực nghiên cứu
4.1.1.2. Địa hình, địa mạo
Phúc Thọ là huyện đồng bằng có địa hình tương đối bằng phẳng độ cao chênh lệch không đáng kể, độ cao phổ biến từ 8 - 9,5m so với mực nước biển (cá biệt có những vùng thấp cục bộ như ao và ruộng trũng dao động từ 5,5 - 6,5m), địa hình của huyện thấp dần theo hướng Tây Bắc - Đông Nam. Theo đặc điểm địa hình, lãnh thổ huyện được chia thành hai vùng nội đồng và vùng bãi ven sông.
Thạch Thất là khu vực chuyển tiếp giữa vùng núi và trung du phía Bắc với vùng đồng bằng, địa hình thấp dần từ Tây sang Đông và chia thành hai dạng địa hình chính:
+ Dạng địa hình bán sơn địa, đồi gò: Độ cao trung bình so với mặt nước biển từ 10 m đến hơn 15 m. Đất phát triển trên nền đá đã phong hóa nhiều nơi có lớp đá ong ở tầng sâu 20 – 50 cm.
+ Dạng địa hình đồng bằng: bên bờ trái sông Tích, địa hình khá bằng phẳng, độ cao trung bình khoảng từ 3 đến 10 m so với mặt biển. Trong khu vực cũng có nhiều điểm trũng tạo thành các hồ đầm nhỏ.
Quốc Oai là một huyện nằm trong vùng chuyển tiếp giữa miền núi và đồng bằng, địa hình bị chia cắt bởi hệ thống sông ngòi. Địa hình của huyện khá phức tạp, có hướng thấp dần từ Tây sang Đông và được chia thành 3 vùng chính: vùng đồi thấp, vùng nội đồng và vùng bãi ven sông.
Nhìn chung cả 3 huyện đều có địa hình khá tương đồng nhưng vẫn có một số nét riêng biệt phù hợp với từng hình thức phát triển riêng.
4.1.1.3. Khí hậu
Khu vực 3 huyện Phúc Thọ, Thạch Thất, Quốc Oai nằm trong đới khí hậu miền Bắc, mang đặc điểm của khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm, mưa nhiều. Khí hậu cả năm khá ẩm, mùa đông chịu ảnh hưởng của những đợt gió mùa Đông Bắc. Khí hậu được chia thành hai mùa rõ rệt: mùa nóng đồng thời là mùa mưa, mùa lạnh cũng là mùa khô.
Mùa Đông bắt đầu từ tháng 11 năm trước đến tháng 3 năm sau, hướng gió chủ yếu là Đông Bắc, thời tiết lạnh và khô, tháng 1 là tháng lạnh nhất có nhiệt độ trung bình là 160C. Lượng mưa tháng 1 cũng thấp nhất khoảng 18 mm. Số ngày nắng trong các tháng mùa khô có xu hướng giảm. Đồng thời đới gió mùa Đông Bắc của dải hội tụ nhiệt đới và xoáy nhiệt đới thường gây ra áp thấp nhiệt đới.
Mùa nóng, ẩm thường có mưa nhiều, bắt đầu từ tháng 4 đến tháng 10 hàng năm, hướng gió chủ yếu là Đông Nam mang theo hơi nước, nhưng cũng có khi là giông bão với sức gió có thể đạt 128 - 144 km/h. Lượng mưa được tập trung từ tháng 6 đến tháng 9 (có năm bão xuất hiện từ tháng 5, tháng 6), hàng năm thường có 1 đến 3 cơn bão. Bão đến thường kèm theo mưa lớn gây úng lụt cho các khu vực thấp trũng.
Nhiệt độ bình quân hàng năm 23,30C, nhiệt độ tháng cao nhất là 28,80 C, nhiệt độ thấp nhất (tháng 1) 15,90C, nhiệt độ cao tuyệt đối ghi nhận được là 410
C, nhiệt độ thấp nhất tuyệt đối là 4,50C.
Điều kiện khí hậu tạo thuận lợi phát triển một nền nông nghiệp đa dạng với nhiều loại vật nuôi, cây trồng có nguồn gốc tự nhiên từ nhiều miền địa lý khác nhau. Yếu tố hạn chế là vào mùa khô, các cây trồng thường thiếu nước, phải thực hiện chế độ canh tác phòng chống hạn, vào mùa mưa thường bị mưa, bão, gây úng nội đồng.
4.1.1.4. Thủy văn
Hệ thống sông ngòi trong khu vực 03 huyện gồm các sông: sông Hồng, sông Đáy, sông Tích và sông Bùi.
Sông Hồng chạy dọc ranh giới giữa huyện Phúc Thọ với huyện Vĩnh Tường (tỉnh Vĩnh Phúc), có hàm lượng phù sa tương đối lớn. Mùa lũ hàm lượng phù sa trung bình trên dưới 1,0 kg/m3 nước, ngày lớn nhất có thể đạt trên 5 kg/m3. Đây là nguồn phù sa bồi đắp cho đất sản xuất nông nghiệp vùng bãi của vùng bãi huyện Phúc Thọ.
Sông Đáy là phân lưu chính của sông Hồng, chạy dọc phần lãnh thổ phía Đông của huyện Phúc Thọ và huyện Quốc Oai bắt nguồn từ sông Hồng tại Hát Môn, qua Phúc Thọ chảy về Quốc Oai. Đây là nguồn cung cấp nước chủ yếu cho sản xuất nông nghiệp và sinh hoạt của các xã phía Đông của hai huyện này.
Sông Tích Giang chạy cắt ngang phần lãnh thổ phía Tây huyện Phúc Thọ theo chiều từ Tây Bắc xuống Đông Nam, chạy qua trung tâm huyện Thạch Thất, theo chiều từ Tây Bắc xuống phía Nam. Sông Tích là nguồn cung cấp nước chính cho sản xuất và sinh hoạt, đồng thời cũng là hệ thống tiêu thoát nước cho phần lớn các xã trong hai huyện.
Sông Bùi là phụ lưu cấp 1 của sông Đáy, chảy qua địa phận phía Nam của huyện Quốc Oai.
Ngoài hệ thống sông ngòi, khu vực nghiên cứu còn có mạng lưới các hồ, ao nước thuận lợi cho sự phát triển thủy sản, hỗ trợ cấp nước cho sản xuất nông nghiệp được kịp thời. Nhìn chung đặc điểm khí tượng thủy văn của 3 huyện Phúc Thọ đều có một số thuận lợi nhất định đối với việc sử dụng đất nông nghiệp góp phần phát triển kinh tế.
4.1.1.5. Các nguồn tài nguyên.
a. Tài nguyên đất
Căn cứ vào kết quả điều tra thổ nhưỡng trên diện tích đất của 3 huyện (chưa tính đến diện tích đất thổ cư, đất chuyên dùng và diện tích mặt nước), theo
hệ thống phân loại Việt Nam, đất của khu vực nghiên cứu được chia thành các nhóm chính như sau:
- Nhóm đất phù sa được bồi hàng năm trung tính, ít chua: phân bố ở các xã vùng bãi ven sông Hồng và sông Tích vàsông Đáy có đặc điểm: Thành phần cơ giới thường là cát pha. Đất này thường được trồng mầu là chủ yếu.
- Nhóm đất phù sa không được bồi hàng năm trung tính, không glây, không kết von,có thành phần cơ giới thường là thịt nhẹ, trung bình. Đất này được trồng 2 vụ và 3 vụ lúa mầu trong năm.
- Đất phù sa không được bồi hàng năm trung tính ít chua, có tầng loang lổ