Đất đai là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá mà thiên nhiên đã ban tặng chocon ngƣời. Đất đai là tƣ liệu sản xuất đặc biệt, là cơ sở của sản xuất nông nghiệp, làđối tƣợng lao động độc đáo đồng thời cũng là môi trƣờng sản xuất ra lƣơng thực,thực phẩm đáp ứng cho nhu cầu của con ngƣời. Ðất đai là nền tảng để con ngƣờiđịnh cƣ và tổ chức các hoạt động kinh tế xã hội, nó không chỉ là đối tƣợng lao độngmà còn là tƣ liệu sản xuất không thể thay thế đƣợc, đặc biệt đối với ngành sản xuấtnông nghiệp. Việc sử dụng đất có hiệu quả và
bền vững đang trở thành vấn đề cấpthiết với mỗi quốc gia, nhằm duy trì sức sản xuất của đất đai cho hiện tại và cho tƣơng lai.
Hoành Bồ là huyện nằm ở phía tây tỉnh Quảng Ninh. Phía tây giáp thị xã Quảng Yên và thành phố Uông Bí, phía bắc giáp huyện Sơn Động (tỉnh Bắc Giang) và huyện Ba Chẽ, phía đông giáp thành phố Cẩm Phả, phía đông nam giáp thành phố Hạ Long. Huyện có một phần giáp biển nhìn ra vịnh Hạ Long. Hoành Bồ có quốc lộ 279 đã đƣợc nâng cấp chạy qua, đƣờng dẫn Cầu Bang nối liền với thành phố Hạ Long đang trong giai đoạn hoàn thành, liền kề với khu du lịch Hạ Long, các trung tâm khai thác than lớn của tỉnh và cả nƣớc là Hòn Gai, Uông Bí và Cẩm Phả. Do đó, Hoành Bồ đƣợc đánh giá nhƣ một huyện ngoại ô và vệ tinh của thành phố Hạ Long. Ví trí đó tạo điều kiện thuận lợi để đẩy mạnh giao lƣu kinh tế, thúc đẩy các lĩnh vực mà huyện có lợi thế nhƣ cung cấp thực phẩm, rau quả cho các khu công nghiệp, du lịch Hạ Long và các đô thị khác. Đồng thời Hoành Bồ cũng có khả năng phát triển thêm nhiều tuyến điểm du lịch bên cạnh di sản thiên nhiên thế giới Vịnh Hạ Long. Tuy nhiên sự phát triển của các nhà máy, các mỏ khai thác khoáng sản, và các công trình và do sự quản lý của cơ quan chức năng còn chƣa hợp lý nên dẫn tới tình trạng biến động diện tích sử dụng đất của địa phƣơng qua các thời kỳ.
Với thực trạng nhƣ thế cũng có một số đề tài nghiên cứu đƣợc thực hiện ở khu vực:
+ Nguyễn Quốc Việt, Đại học Quốc Gia Hà Nội, “ Quy hoạch sử dụng đất phục vụ phát triển nông lâm nghiệp bền vững tỉnh Quảng Ninh”.
+ Vũ Xuân Vƣợng, Đại hoc Thái Nguyên, “Thực trạng và giải pháp nâng cao hiệu quả công tác quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất thị trấn Trới, huyện Hoành Bồ, tỉnh Quảng Ninh”.
+ Nguyễn Hồng Ninh, Đại học Tài Nguyên và Môi Trƣờng Hà Nội, “Đánh giá hiệu quả sử dụng đất nông nghiệp tại thị trấn Trới, huyện Hoành Bồ, tỉnh Quảng Ninh”.
Các đề tài này chƣa đúng trọng tâm vấn đề nghiên cứu, chƣa đƣa ra đƣợc đầy đủ thông tin về hiện trạng sử dụng đất, chƣa đƣa ra đƣợc thông tin về biến động đất ở khu vực huyện Hoành Bồ, tỉnh Quảng Ninh. Vì vậy, đề tài nghiên cứu ứng dụng công nghệ địa không gian (bao gồm hệ thống định vị toàn cầu, viễn thám và hệ thống thông tin địa lý) để giám sát các hoạt động chặt phá rừng, giám sát sự thay đổi quy hoạch sử dụng đất, các hoạt động lấn chiếm đất đai, khai thác khoáng sản trái phép nhằm nâng cao hiệu quả quản lý tài nguyên thiên nhiên khu vực nghiên cứu là rất cần thiết và cấp bách. Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ góp phần tích cực vào hoạt động giám sát và cảnh báo sớm sự thay đổi sử dụng đất; giám sát và cảnh báo sớm mất rừng và suy thoái rừng; cảnh báo sớm khai thác khoáng sản trái phép phục vụ công tác quản lý bền vững tài nguyên thiên nhiên ở huyện Hoành Bồ, tỉnh Quảng Ninh.
Chƣơng 2
MỤC TIÊU, NỘI DUNG, PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Mục tiêu nghiên cứu
2.1.1. Mục tiêu chung
Cung cấp cơ sở khoa học đánh giá và giám sát hoạt động khai thác khoáng sản dựa trên tƣ liệu viễn thám, góp phần nâng cao hiệu quả quản lý tài nguyên khoáng sản tại Việt nam.
2.1.2. Mục tiêu cụ thể:
- Đánh giá hiện trạng và thực trạng hoạt động khai thác khoáng sản tại huyện Hoành Bồ, tỉnh Quảng Ninh.
- Đánh giá sự thay đổi sử dụng đất do hoạt động khai thác khoáng sản theo thời gian.
- Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý tài nguyên khoáng sản qua sử dụng công nghệ địa không gian.
2.2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
2.2.1. Đối tượng nghiên cứu
Đối tƣợng nghiên cứu của đề tài là hoạt động sử dụng đất khu vực khai thác khoáng sản tại huyện Hoành Bồ, tỉnh Quảng Ninh, diễn biến tài nguyên và biến động diện tích sử dụng đất đai do hoạt động khai thác khoáng sản gây ra.
2.2.2. Phạm vi nghiên cứu
Đề tài chỉ tập trung nghiên cứu đánh giá hoạt động khai thác khoáng sản tại 2 xã Vũ Oai và Hòa Bình thuộc huyện Hoành Bồ, tỉnh Quảng Ninh giai đoạn 2000-2016.Đây là hai xã điển hình nơi có các hoạt động khai thác khoáng sản diễn ra mạnh mẽ.
2.3. Nội dung nghiên cứu
2.3.1. Đánh giá hiện trạng và tình hình công tác quản lý hoạt động sử dụng đất tại huyện Hoành Bồ, tỉnh Quảng Ninh đất tại huyện Hoành Bồ, tỉnh Quảng Ninh
+ Đánh giá hiện trạng hoạt động sử dụng đất huyện Hoành Bồ, tỉnh Quảng Ninh.
+ Đánh giá công tác quản lý hoạt động sử dụng đất khu vực khai thác khoáng sản.
2.3.2. Xây dựng bản đồ sử dụng đấtvà hoạt động khai thác khoáng sản khu vực nghiên cứu từ năm2000đến năm 2016 vực nghiên cứu từ năm2000đến năm 2016
- Xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất khu vực khai thác khoáng sản năm 2000, 2006, 2010, 2014 và năm 2016.
2.3.3. Đánh giá biến động hoạt động sử dụng đất dưới ảnh hưởng của hoạt động khai thác khoáng sản tại huyện Hoành Bồ giai đoạn 2000 – 2016
- Biến động sử dụng đất khu vựccó các hoạt động khai thác khoáng sản giai đoạn 2000- 2006; 2006- 2010; 2010- 2014; 2014- 2016.
- Xác định các nguyên nhân chính gây ra sự thay đổi hoạt sử dụng đất theo từng giai đoạn.
2.3.4. Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý tài nguyên khoáng sản khu vực nghiên cứu khu vực nghiên cứu
- Đề xuất các nhóm giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý tài nguyên khoáng sản bền vững khu vực nghiên cứu.
2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.4.1. Phương pháp luận
Phƣơng pháp phân loại ảnh đƣợc thực hiện bằng cách gán tên cho các khoảng cấp độ sáng nhất định (loại phổ) thuộc một nhóm đối tƣợng nào đó có các tính chất tƣơng đối đồng nhất về phổ nhằm phân biệt các nhóm đó với nhau trong khuôn khổ ảnh. Đánh giá biến động là quá trình nhận dạng sự khác biệt về trạng thái của một đối tƣợng hay hiện tƣợng bằng cách quan sát chúng tại những thời điểm khác nhau. Sử dụng ảnh vệ tinh để đánh giá biến động là đánh giá sự thay đổi về lớp phủ phía trên bề mặt đất dựa trên sự thay đổi về giá trị bức xạ.
Công việc giải đoán ảnh vệ tinh tại các thời điểm khác nhau cho ta một bản mô tả cụ thể về thảm rừng và hiện trạng sử dụng đất, bao gồm các loại và diện tích rừng ngập mặn, các hoạt động sử dụng đất có liên quan tại từng thời điểm. Phân tích so sánh những thay đổi về hoạt động sử dụng đất các thời điểm sẽ cho ta một bức tranh toàn cảnh mô tả quá trình thay đổi tại khu vực nghiên cứu. Tƣ liệu ảnh viễn thám sử dụng trong nghiên cứu này bao gồm các bức ảnh chụp từ vệ tinh Landsats của Mỹ và Sentinel của Châu Âu. Ảnh vệ tinh Landsat đƣợc chụp theo các băng sóng định trƣớc phục vụ cho các mục tiêu nghiên cứu khác nhau (đất đai, thực vật, địa chất,…). Các bức ảnh Landsat xem trên màn hình hay trên giấy chỉ là tổ hợp của 1 hay 3 băng sóng, do đó nhiều khi không thể hiện đầy đủ các đối tƣợng trên mặt đất. Do vậy, việc giải đoán cần phải có chuyên môn cũng nhƣ những phần mềm chuyên dùng.
Điều tra thực địa bao gồm hoạt động lập ô điều tra để xác định trạng thái rừng và các đối tƣợng tại thời điểm nghiên cứu, thực hiện các cuộc phỏng vấn ngƣời dân và cán bộ địa phƣơng, cùng với thu thập số liệu thống kê kinh tế xã hội. Các cuộc phỏng vấn ngƣời dân và cán bộ từ cấp làng bản đến cấp huyện đƣợc tập trung vào các hoạt động nông lâm nghiệp và điều kiện sinh sống để nắm bắt đƣợc các hoạt động trong từng giai đoạn, do đó có thể xác định các yếu tố chính liên quan đến sự thay đổi diện tích rừng và sử dụng đất. Số liệu thống kê có thể cho ta thấy sự thay đổi các hoạt động sử dụng đất của con ngƣời gây ra, đồng thời điều tra thực địa cho phép chúng ta kiểm chứng những thông tin thu đƣợc từ các cuộc phỏng vấn. Ngoài ra, các phân tích về những đặc tính của thảm rừng và sử dụng đất sẽ cho phép đánh giá các tác động của con ngƣời đến thảm rừng và sử dụng đất nhƣ thế nào.
Phƣơng pháp thống kê xác định các chỉ số, so sánh, đối chiếu và cân đối trong nghiên cứu các chỉ tiêu, nội dung, các kiểu, hiện tƣợng có quan hệ với
nhau trong tổng thể. Thực hiện phân tổ thống kê, xác định các tiêu chí phản ánh kết quả của việc sử dụng đất đai cả vể số lƣợng và chất lƣợng. Qua các số liệu thống kê rút ra kết luận về thực trạng sử dụng đất trên địa bàn nghiên cứu. Phát hiện xu hƣớng phát triển và định hƣớng sử dụng đất đai trong tƣơng lai.
2.4.2. Phương pháp nghiên cứu cụ thể
2.4.2.1. Đánh giá hiện tr ng và thực tr ng quản lý ho t động sử dụng đất do hai thác hoáng sản t i hu vực nghi n cứu
+ Sử dụng phƣơng pháp kế thừa số liệu (Phƣơng pháp nghiên cứu tài liệu thứ cấp) từ các nghiên cứu điều tra trƣớc để đánh giá hiện trạng sử dụng đất tại khu vực. Cụ thể, nghiên cứu thu thập và sử dụng số liệu từ các báo cáo, tài liệu báo, đài, các đề tài công trình nghiên cứu khoa học, các dự án của địa phƣơngđể đánh giá hiện trang và thực trạng sử dụng đất theo chuỗi thời gian nghiên cứu.
+ Để đánh giá hoạt động quản lý sử dụng đất, đề tài dùng phƣơng pháp điều tra thực địa. Dùng phƣơng pháp phỏng vấn để thu thập thông tin. Phỏng vấn ngƣời dân, cán bộ địa chính cấp huyện, cấp xã khu vực nghiên cứu về các loại hình sử dụng đất và sự biến động qua các thời kỳ mà đề tài nghiên cứu.
2.4.2.2. Xây dựng bản đồ hiện tr ng ho t động sử dụng đất hu vực hai thác hoáng sản
- Phƣơng pháp thu thập số liệu:
Để xây dụng bản đồ hiện trạng hoạt động sử dụng đất và đánh giá biến động diện tích sử dụng đất tại khu vực nghiên cứu, đề tài sử dụng chuỗi ảnh viễn thám Landsat đa thời gian từ năm 2000 đến 2014 và ảnh Sentinel năm 2016.
Bảng 2.1. Dữ liệu ảnh viễn thám đƣợc sử dụng trong đề tài. T STT Mã ảnh Ngày chụp Độ phân giải(m) Path/Row Cloud (%) 1 1 LE71260452000366SGS01 31/12/2000 30 x 30 126/45 38.00 2 2 LT51260452006358BJC00 24/12/2006 30 x 30 126/45 13,19 3 3 LT51260452010305BKT00 01/11/2010 30 x 30 126/45 0 4 4 LC81260452014364LGN00 30/12/2014 30x30 126/46 1.09 5 5 S2A_OPER_PRD_MSIL1C_P DMC_20161202T105308 02/12/2016 10 x 10 Nguồn: https://earthexplorer.usgs.gov/order
- Phƣơng pháp điều tra ngoại nghiệp:
Nghiên cứu đã tiến hành điều tra sơ bộ, lựa chọn các điểm kiểm tra ngoài thực địa để đánh giá độ chính xác của phƣơng pháp phân loại ảnh. Phƣơng pháp chọn ngẫu nhiên đƣợc lựa chọn để xác định điểm cho các đối tƣợng trong toàn bộ khu vực nghiên cứu. Vị trí các điểm khảo sát đƣợc xác định tọa độ bằng thiết bị hệ thống định vị toàn cầu (GPSmap 78s).Từ kết quả điều tra ngoài thực địa(348 điểm cho 4 đối tƣợng, gồm Rừng, nƣớc, đối tƣợng khác và khoáng sản), 70% số điểm nghiên cứu ngoài thực địa cho mục đích phân loại đƣợc sử dụng và 30% số điểmcòn lại đƣợc sử dụng cho việc đánh giá độ chính xác của phƣơng pháp phân loại.
- Phƣơng pháp nội nghiệp:
Dựa trên cơ sở vị trí các điểm tọa độ đƣợc lựa chọn, độ chính xáccủa phƣơng pháp và tƣ liệu ảnh viễn thám, tiến hành xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất tại huyện Hoành Bồ, thỉnh Quảng Ninh bằng phần mềm ArcGIS
Các bƣớc tiến hành xây dụng bản đồ hiện trạng sử dụng đất tại khu vực nghiên cứu (Sơ đồ 01).
Bản đồ HT 2000 Bản đồ HT 2006 Bản đồ HT 2010 Bản đồ HT 2014 Bản đồ HT 2016 Bản đồ biến động 2000- 2006 Bản đồ biến động 2006- 2010 Bản đồ biến động 2010- 2014 Bản đồ biến động 2014- 2016 Bản đồ biến động gđ 2000- 2016 Thu thập số liệu
(Ảnh vệ tinh và dữ liệu tham hảo
Ảnh Lansat 2006 Ảnh Lansat 2010 Ảnh Lansat 2014 Ảnh Lansat 2000 Ảnh Sentinel 22016 Xử lý ảnh viễn thám
(Hiệu chỉnh,Gộp band ảnh, tăng cường ảnh,hiệu chỉnh hình học, cắt) Phân tích và xử lý ảnh (Phân lo i ảnh hông i m định) Khảo sát thực địa Đánh giá độ chính xác
-Bước 1: Xử lý ảnh viễn thám
+ Hiệu chỉnh ảnh: Các bức ảnh vệ tinh qua các năm đƣợc chụp ở góc phƣơng vị khác nhau, điều này ảnh hƣởng rất lớn đến việc xử lý ảnh viễn thám. Đầu tiên phải hiệu chỉnh thông số của các bức ảnh về cùng 1 hệ tọa độ, cùng 1 góc phƣơng.
Cách tiến hành: ArcToolbox => Spatial Analyst Tools => Map Algebra => Raster Calculator:
DN values to TOA reflectance = Band-specific reflectance_Mult_Band * DN values + Reflectance_Add_Band. (Với các thông số đi kèm với file ảnh viễn thám đã tải.)
+ Gộp các band ảnh (Kênh ảnh) : Khi thu thập ảnh viễn thám từ vệ tinh các ảnh nằm ở các kênh phổ khác nhau và có màu đen trắng. Vì vậy để phục vụ cho công tác phân loại và giải đoán ảnh chúng ta phải tiến hành tổ hợp các band ảnh để góp phần giải đoán ảnh đƣợc dễ ràng hơn.
Cách tiến hành: Arctoolbox => Data Management tools => Raster => Raster Processing => Composite Bands
+ Tăng cường chất lượng ảnh: Ảnh viễn thám sau khi tổ hợp sẽ đƣợc tăng cƣờng cho việc giải đoán ảnh đƣợc tốt hơn.
+ Hiệu chỉnh hình học: Trƣớc khi phân tích, giải đoán cần kiểm tra về thông tin hệ quy chiếu cùng các tham số địa lý của ảnh. Ảnh vệ tinh đƣợc nắm chỉnh sẽ giảm thiểu sai số hình học và qua đó sẽ cho độ chính xác cao hơn.
+ Cắt ảnh theo ranh giới khu vực nghiên cứu (Clip): Thông thƣờng một ảnh Landsat có thể bao trùm một phần diện tích rộng trên thực địa, do đó khối lƣợng dữ liệu cả nó rất lớn, tiến hành cắt theo khu vực nghiên cứu vừa giúp giảm thiểu thời gian làm việc vừa giải đoán ảnh một cách nhanh chóng.
Cách làm: Arctoolbox => Data Management tools => Raster => Raster processing => Clip
- Bƣớc 2: Phân tích và xử lý ảnh
Sử dụng phƣơng pháp phân loại không kiểm định để phân loại ảnh vệ tinh. Kết quả của bƣớc phân tích này là ảnh vệ tinh đƣợc phân ra nhiều nhóm đối tƣợng khác nhau, mỗi nhóm bao gồm một tập hợp các điểm có thuộc tính quang phổ tƣơng đồng mà qua đó có thể phân loại bằng mắt trƣớc khi kiểm tra độ chính xác. Thuật toán thƣờng dùng là ISO đƣợc dùng để tạo ra số lƣợng lớn các nhóm đối tƣợng có phổ giống nhau. Sử dụng ISO để lọc ra các lớp thông tin cho mức độ chi tiết bản đồ. Để phân loại các lớp đối tƣợng ta đối chiếu lớp/phổ ứng với đối tƣợng đƣợc lấy mẫu. Trên cơ sở phân loại không kiểm định những lớp/phổ trùng với đối tƣợng lấy mẫu nào thì quy về cùng đối tƣợng sau đó cho đến khi phân loại rõ ràng thì thôi.
- Bước 3: Giải đoán ảnh
Đánh giá tƣơng quan giữa các mẫu nhằm đƣa ra tiêu chí phân loại ảnh: