d. Lựa chọn vùng mẫu phân loại
Việc chọn vùng mẫu có tính chất quyết định tới kết quả phân loại. Để đảm bảo độ chính xác khi lựa chọn vùng mẫu phải chú ý các yêu cầu sau:
Số lượng các vùng lấy mẫu của mỗi loại đối tượng cần phải phù hợp. Số lượng vùng mẫu q ít sẽ khơng đảm bảo độ chính xác, ngược lại nếu quá nhiều làm tăng khối lượng tính tốn lên rất nhiều đơi khi làm nhiễu kết quả tính tốn.
Diện tích các vùng mẫu đủ lớn, đồng thời các vùng mẫu không được nằm gần ranh giới giữa các lớp đối tượng với nhau.
Vùng mẫu được chọn phải đặc trưng cho đối tượng phân loại và phân bố đều trên khu vực nghiên cứu.
Từ số liệu thực địa và bản đồ hiện trạng sử dụng đất (HTSDĐ), tiến hành chọn mẫu phân loại bằng cách khoanh vẽ trực tiếp lên trên ảnh cần phân loại.
Trên cở sở thực địa, tư liệu ảnh viễn thám, bản đồ HTSDĐ, chúng tơi đã xây dựng được khóa giải đốn gồm 5 loại hình sử dụng đất cơ bản như sau:
- Đất khu dân cư đô thị (đất đô thị): bao gồm đất ở đô thị và các loại đất chuyên dùng ở đô thị như: đất trụ sở, cơ quan, cơng trình sự nghiệp, đất quốc phịng an ninh, đất sản xuất kinh doanh phi nông nghiệp và đất có mục đích cơng cộng (Daniel L. Civco, Jame D. Hurd, Emily H. wilson, Mingjun Song, Zhenkui Zhang, 2002). Việc lựa chọn tên gọi “đất đô thị” là căn cứ theo điều 55 Luật đất đai (Clawson M. and Stewart C. 1965). Theo cơ cấu quy hoạch đô thị, đất đô thị gồm hai loại (FAO, 1976): đất dân dụng (đất phục vụ công cộng, đất cây xanh, đất giao thông và đất các cơng
chuyên ngành, đất cơ quan ngồi đơ thị, đất quốc phịng an ninh và đất chuyên dùng khác). Sở dĩ tác giả lựa chọn loại đất này trong hệ thống phân loại bởi vì trên ảnh vệ tinh thì đất ở đơ thị và các loại đất chuyên dùng có đặc trưng phản xạ phổ gần giống nhau nên kết quả phân loại có độ sai lẫn rất lớn. Vì vậy tác giả đã gộp hai nhóm đất này thành loại “đất đô thị”.
Bảng 2.5. Dấu hiệu nhận biết các đối tượng Loại Loại
đất Ảnh vệ tinh Ảnh thực địa Đặc điểm
Đất đô thị
Cấu trúc tương đối đồng nhất, thể hiện rất rõ trên ảnh. Đất nông nghiệp Cấu trúc mịn, có hình dáng ơ thửa, phân bố chủ yếu ở vùng đồng bằng. Đất trống Cấu trúc mịn, phân bố chủ yếu ở những khu vực ven biển và dễ dàng nhận biết trên ảnh. Đất rừng
Cấu trúc tương đối mịn, phân bố ở rìa của rừng tự nhien hoặc trên các sườn đồi thấp.
Sông Cấu trúc mịn, thường
- Đất nông nghiệp: bao gồm đất canh tác hay đất trồng trọt là những vùng đất, khu vực thích hợp cho sản xuất, canh tác nơng nghiệp, bao gồm cả trồng trọt và chăn nuôi.
- Đất rừng: gồm đất có rừngsản xuất, đất có rừng phịng hộ và đất có rừng đặc dụng.
- Đất trống: bao gồm đất xói mịn trơ sỏi đá, các bãi cát ven biển, đất có dự án xây dựng nhưng chưa xây dựng, đất trồng cây hàng năm hoặc lâu năm nhưng đã bị bỏ trống…
- Đất mặt nước: bao gồm đất sông suối, kênh rạch, ao, hồ, đất nuôi trồng thủy sản và đất có mặt nước chuyên dùng.
e. Phân loại Maximum Likelihood
Phương pháp Maximum Likelihood coi số liệu thống kê của mỗi lớp trong mỗi kênh ảnh được phân tán một cách thơng thường và phương pháp này có tính đến khả năng một pixel thuộc một lớp nhất điịnh. Nếu như không chọn một ngưỡng xác suất thì sẽ phải phân loại tất cả các pixel. Mỗi pixel được gán cho một lớp có độ xác suất cao nhất (nghĩa là “Maximum Likelihood”).
Để tiến hành phân loại với phương pháp này, từ thanh cơng cụ chính của GRASSGIS chọn Imagery\Classify image và chọn Maximum Likelihood
Hình 2.7. Phân loại ảnh vệ tinh bằng phương pháp Maximum Likelihood trong GRASS GIS
f. Xử lí ảnh sau khi phân loại
Grassgis cung cấp các công cụ khá hữu hiệu cho việc tăng cường khả năng hiển thị các thông tin trên ảnh và hiệu chỉnh ảnh sau khi phân loại. Để thực hiện chức năng này ta làm như sau:
Trên cửa sổ chính chọn Imagery từ đó một danh sách các phương pháp sẽ được xổ ra, sau đó ta chọn một phương pháp đó là filter image. Phương pháp này dùng để loại bỏ những pixel trên ảnh (pixel có diện tích rất nhỏ nằm trong loại đất khác bị nhiễu. Sau khi thực hiện phương pháp này ảnh phân loại sẽ mịn và chính xác hơn.
Hình 2.8. Quy trình xử lí ảnh và phân tích biến động
2.3.3. Thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất thời điểm năm 2009 và 2020 2.3.3.1. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2009 2.3.3.1. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2009
Kết quả thành lập bản đồ HTSDĐ năm 2009, bằng phương pháp viễn thám thể Công cụ Imagery trong
GRASSGIS
Phần mềm grassgis Google Map Khảo sát thực địa
Xây dựng hệ thống phân loại
Chọn mẫu phân loại
Phân loại có kiểm định
Ảnh phân loại 2009
Bản đồ biến động sử dụng đất đô thị
Phân loại lại
Dữ liệu ảnh vệ tinh Ảnh phân loại 2020 Ảnh biến động sử dụng đât Chồng xếp bản đồ
Bản đồ HTSDĐ quận Cẩm Lệ năm 2009 cho thấy loại đất chiếm tỉ lệ cao nhất là đất đô thị (43,14%), tiếp theo là đất nông nghiệp (26.56%) và chiếm tỉ lệ nhỏ nhất là đất trống (0.05%).
- Năm 2009, diện tích đất đơ thị chiếm chỉ lệ lớn nhất với 1020.47, chiếm 43.14% diện tích của quận. Trong đó tập trung nhiều nhất ở phường Khuê Trung, Hịa Thọ Đơng và phường Hịa An và phường cịn lại diện tích đơ thị vẫn cịn ít.
- Đất nơng nghiệp cũng chiếm tỉ lệ khá lớn trong cơ cấu sử dụng đất của quận, chiếm 26.56% diện tích đất tự nhiên của quận.Chiếm tỉ trọng nhiều nhất là phường Hịa Xn và một ít ở phường Hòa Thọ Tây và phường Hòa Phát.
- Diện tích đất trống của quận Cẩm Lệ tuy chiếm tỉ lệ khơng nhiều (chiếm 0.05% diện tích đất tự nhiên toàn quận), nhưng xét về diện tích thực tế cũng không phải là nhỏ. Diện tích đất trống thì chỉ xuất hiện nhỏ ở một số phường.
- Diện tích đất rừng cũng chiếm diện tích khá lớn với tổng diện tích 542.22ha chiếm 22.92% diện tích đất tự nhiên toàn quận. Đất rừng tập trung nhiều nhất ở phường Hịa Phát và ít ở phường Hịa Thọ Tây; cịn một số phường cịn lại chiếm một phần rất ít.
- Diện tích đất sơng hồ chiếm diện tích khá nhỏ với diện tích 173.49ha và chiếm 7.33% diện tích tự nhiên của quận. Đất sơng hồ bao bọc phía Đơng Nam và sơng Cẩm Lệ chảy giữa 3 phường Hoà Xn, Hồ Thọ Đơng và Hồ Thọ Tây.
Hình 2.9. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất quận Cẩm Lệ năm 2009
Bảng 2.6. Kết quả tính diện tích và phần trăm các đối tượng trên ảnh RapidEye2009
STT Loại đất Diện tích (ha) Phần trăm (%)
1 Đất đô thị 1020.47 43.14 2 Đất nông nghiệp 628.33 26.56 3 Đất trống 1.15 0.05 4 Đất rừng 542.22 22.92 5 Sông 173.49 7.33 Tổng diện tích tự nhiên 2365.66 100
Hình 2.10. Biểu đồ cơ cấu sử dụng đất quận Cẩm Lệ năm 2009 2.3.3.2. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2020 2.3.3.2. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2020
Kết quả thành lập bản đồ HTSDĐ năm 2020 bằng phương pháp viến thám được thể hiện ở hình 2.8.
- Năm 2020, diện tích đất đơ thị vẫn chiếm tỉ lệ cao nhất trong cơ cấu sử dụng đất
của quận. Tổng diện tích đất đơ thị năm 2020 là 1468.65 ha, chiếm 62.08% diện tích đất tự nhiên. Sự dao động diện tích đất đơ thị chủ yếu vẫn do sự mở rộng các khu dân cư. Tăng 18.94% so với năm 2009. Trong đó đất đơ thị chiếm hầu hết tất cả các phường của quận Cẩm Lệ trừ phường Hòa Phát và Hịa Thọ Đơng cịn chiếm tỉ trọng ít.
- Các loại đất nông nghiệp chỉ còn chiếm tỉ lệ rất ít. Tổng diện tích đất nông nghiệp năm 2020 chỉ còn 349.09 ha và chỉ chiếm 14.76% diện tích đất tự nhiên của quận và giảm 11.8% so với năm 2009. Đất nông nghiệp hiện tại chỉ cịn phân bố ở một phần phía Đơng Nam của phường Hịa Xn, diện tích đất nơng nghiệp giảm do quy hoạch từ đất nông nghiệp sang đất ở. Cịn ở phường Hịa Thọ Tây đất nơng nghiệp có tăng lên một ít do việc chuyển từ đất rừng sang đất nơng nghiệp.
- Diện tích đất rừng vẫn chiếm tỉ trọng nhỏ chỉ còn 211.92 ha và chỉ chiếm 8.95% diện tích đất tự nhiên của quận và giảm 13.97% so với năm 2009. Nguyên nhân giảm ở
43.14%
26.56% 0.05%
22.92%
7.33%
CƠ CẤU SỬ DỤNG ĐẤT NĂM 2009
Đất đô thị Đất nông nghiệp
Đất trống Đất rừng Sông
- Ngược lại, đất trống có sự gia tăng so với năm 2009. Tổng diện tích đất trống năm 2020 là 179.94 ha, tăng 178.79 ha so với năm 2009; chiếm 7.61% tăng lên 7.56% so với năm 2009. Sự dao động diện tích đất trống ở đây là do sự thu hẹp đất nông nghiệp, đất rừng quy hoạch thành các khu dân cư, đơ thị.
- Diện tích sơng hồ vẫn bị thu hẹp với diện tích 156.06ha và chiếm 6.35% và giảm 0.98% so với năm 2009. Nhưng giảm cũng khơng đáng kể.
Hình 2.11. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất quận Cẩm Lệ năm 2020 Bảng 2.7. Kết quả tính diện tích và phần trăm các đối tượng trên ảnh Planet Bảng 2.7. Kết quả tính diện tích và phần trăm các đối tượng trên ảnh Planet
Scope năm 2020
STT Loại đất Diện tích (ha) Phần trăm (%)
1 Đất đô thị 1468.65 62.08
2 Đất nông nghiệp 349.09 14.76
4 Đất rừng 211.92 8.95
5 Sơng 156.06 6.35
Tổng diện tích tự nhiên 2365.66 100
Hình 2.12. Biểu đồ cơ cấu sử dụng đất quận Cẩm Lệ năm 2020
62.08% 14.76%
7.61% 8.95%
6.35%
CƠ CẤU SỬ DỤNG ĐẤT NĂM 2020
Đất đô thị Đất nông nghiệp Đất trống Đất rừng Sơng
CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH BIẾN ĐỘNG VÀ ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP SỬ DỤNG ĐẤT ĐAI HỢP LÝ
3.1. Thành lập bản đồ biến động sử dụng đất giai đoạn 2009 – 2020 3.1.1. Quy trình thành lập bản đồ hiện biến động sử dụng đất 3.1.1. Quy trình thành lập bản đồ hiện biến động sử dụng đất
Hình 3.1. Quy trình thành lập bản đồ biến động sử dụng đất 3.1.2. Bản đồ biến động sử dụng đất 3.1.2. Bản đồ biến động sử dụng đất
Các loại đất được mã hóa thành số thư tự trong phần mềm GRASS GIS từ 1 đến 5 để chồng xếp, tính tốn biến động để thành lập ma trận biến biến động sử dụng đất để phân tích được thể hiện qua (bảng 3.1).
Đề tài sử dụng công cụ Raster/Raster Mapcaculator trong phần mềm GRASS GIS để tính tốn biến động sử dụng đất. Bảng 3.1. Bảng ma trận biến động sử dụng đất 2009 2020 1 2 3 4 5 Đất đô thị (1) 11 12 13 14 15 Đất nông nghiệp (2) 21 22 23 24 25 Đất trống (3) 31 32 33 34 35 Đất rừng (4) 41 42 43 44 45 Sông hồ (5) 51 52 53 54 55 Biến động Phân tích biến động Hiện trạng 2020 Hiện trạng 2009 Chồng xếp bản đồ trên GRASS GIS
Mô phỏng các đơn vị biến động sử dụng đất được thể hiện ở bảng 3.1 có thể thấy rằng các đơn vị 11, 22, 33, 44, 55 là những loại không biến động.
Các loại khác thể hiện biến động sử dụng đất với chỉ số đầu gắn với loại đất của năm 2009 và chỉ số sau gắn với loại đất của năm 2020.
Từ đó ta có được cơng thức tính biến động:
Biến động = (Hiện trạng sử dụng đất 2009 X 10) + Hiện trạng sử dụng đất năm 2020
Hình 3.2. Bản đồ biến động sử dụng đất từ năm 2009 - 2020
3.2. Đánh giá biến động diện tích sử dụng đất giai đoạn 2009 – 2020 và xu thế thay đổi trong giai đoạn đến năm 2020 thay đổi trong giai đoạn đến năm 2020
3.2.1. Biến động diện tích sử dụng đất giai đoạn 2009-2020 3.2.1.1. Tỉ lệ biến động 3.2.1.1. Tỉ lệ biến động
giai đoạn), giá trị này có thể âm (-) hoặc dương (+). Tỉ lệ biến động được tính theo cơng thức:
𝑖 =𝑆2 − 𝑆1
𝑆1 ∗ 100
I: Tốc độ gia tăng S2: Diện tích năm cuối S1: Diện tích năm đầu
3.2.1.2. Xu hướng biến động
Nghiên cứu xu hướng biến động hiện trạng sử dụng đất là nghiên cứu trạng thái biến động hiện trạng sử dụng đất trên cơ sở nghiên cứu khả năng biến động của từng loại đất. Xu hướng biến động có thể là tăng hoặc giảm diện tích của một số loại hình sử dụng đất so với năm gốc, có thể ảnh hưởng theo hướng tích cực hoặc tiêu cực đến môi trường và vấn đề sử dụng đất bền vững. Lý thuyết này được áp dụng để làm cơ sở cho phân tích đánh giá những ảnh hưởng của biến động hiện trạng sử dụng đất đến các vấn đề kinh tế xã hội quận Cẩm Lệ. Dựa vào bản đồ biến động sử dụng đất có thể dự đốn xu hướng mở rộng đơ thị quận Cẩm Lệ.
3.2.1.3. Hệ số sử dụng đất
Hệ số sử dụng đất (HSSDĐ) là tỉ số giữa diện tích đất thực tế sử dụng với diện tích đất hiện có.
HSSDĐ = Diện tích đất thực tế sử dụng/ Diện tích đất hiện có
Tài ngun đất có hạn, nên diện tích đất hiện có của một địa phương thường rất ít thay đổi. Vì vậy, hệ số sử dụng đất phụ thuộc chủ yếu vào diện tích đất thực tế sử dụng. Hệ số sử dụng đất thể hiện mức độ khai thác không gian lãnh thổ của một địa phương, và phần nào thể hiện mối quan hệ giữa quy hoạch sử dụng đất với phát triển kinh tế xã hội.
3.2.2. Kết quả đánh giá biến động sử dụng đất quận Cẩm Lệ giai đoạn 2009 – 2020 2020
3.2.2.1. Đánh giá dựa vào hiện trạng sử dụng đất
Bảng 3.2. Tình hình sử dụng một số loại đất chính giai đoạn 2009-2020
STT Loại hình Năm 2009 Năm 2020
Diện tích (ha) Phần trăm (%)
Diện tích (ha) Phần trăm (%)
1 Đất đô thị 1020.47 43.14 1468.65 62.08 2 Đất nông nghiệp 628.33 26.56 349.09 14.76 3 Đất trống 1.15 0.05 179.94 7.61 4 Đất rừng 542.22 22.92 211.92 8.95 5 Sông 173.49 7.33 156.06 6.35 Tổng diện tích tự nhiên 2365.66 100 2365.66 100
Hình 3.3. Sự thay đổi diện tích của các loại đất từ năm 2009 - 2020 3.2.2.2. Đánh giá dựa vào biến động sử dụng đất 3.2.2.2. Đánh giá dựa vào biến động sử dụng đất
Đề tài tập trung vào phân tích biến động của đất đơ thị, do q trình đơ thị hóa do vậy các biến động sử dụng đất được chia thành 3 nhóm (bảng 3.1): đất đô thị mở rộng bao gồm các loại 21, 31,41,51; không biến động bao gồm các loại 11,22,33,44,55 và biến động khác là các đơn vị còn lại.
Dựa vào bản đồ hiện trạng sử dụng đất thì đất trống đã quy hoạch sang đất đơ thị chính vì vậy chúng tôi sẽ cộng đất trống vào đô thị mở rộng, chính vì vậy tổng diện tích đơ thị mở rộng cộng với đất trống bằng 856.01 ha.
Bảng 3.3. Tỉ lệ biến động của một số loại đất giai đoạn 2009-2020
STT Loại hình Diện tích (ha) Tỉ lệ biến động (%)
1 Đô thị mở rộng 856.01 36.18 1020.47 628.33 1.15 542.22 173.49 1468.65 349.09 179.94 211.92 156.06 Đô thị Đất nông nghiệp Đất trống Đất rừng Sông
BIỂU ĐỒ SỰ THAY ĐỔI DIỆN TÍCH CỦA CÁC LOẠI ĐẤT
3 Biến động khác 312.42 13.21
Tổng diện tích tự nhiên 2365.66 0
Hình 3.4 . Cơng thức tính biến động đất đơ thị mở rộng
Hình 3.5. Biểu đồ cơ cấu biến động sử dụng đất giai đoạn 2009 - 2020
36.18%
50.61% 13.21%
CƠ CẤU BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT
Đô thị mở rộng Không biến động Biến động khác
Dựa vào bảng tỉ lệ biến động của một số loại đất và biểu đồ cơ cấu biến động sử dụng đất gia đoạn 2009 -2020 có thể thấy:
Đất đơ thị từ năm 2009 - 2020 có những biến động đáng kể, đơ thị mở rộng 856.01 ha chiếm 36.18%, như ta có thể thấy biến động nhiều nhất là ở phường Hòa Xuân. Chủ yếu biến động từ đất nông nghiệp quy hoạch sang đất ở. Phường Hòa Xuân thuộc quận