Vệ tinh Dove chứa một hệ thống ảnh quang học gọi là Planetscope có khả năng chụp với độ phân giải không gian 3.7 m và được chỉnh sửa là 3 m. Vệ tinh Dove được
phóng lần đầu tiên vào tháng 4 năm 2013, tính đến năm 2019 đã có hơn 150 vệ tinh. Ảnh planetscope được Planet ra mắt tháng 12 năm 2015. Công ty Pnanet Labs (San Francisco, CA, U.S) vận hành ảnh vệ tinh Planetscope (PS). Ảnh được thu thập và được xử lý theo nhiều định dạng để phục vụ các trường hợp sử dụng khác nhau, có thể là lập bản đồ, tìm hiểu sâu, ứng phó thảm họa, nơng nghiệp chính xác, hoặc phân tích thời gian đơn giản để tạo ra các sản phẩm thông tin phong phú. Ảnh vệ tính Planetscope được chụp dưới dạng một dải liên tục các hình ảnh khung đơn được gọi là cảnh. Các cảnh có thể được thu dưới dạng một khung RGB (đỏ, xanh lục, xanh lam) hoặc một khung phân chia với một nửa RGB và NIR (gần hồng ngoại). Planetscope cung cấp ba dòng sản phẩm: a Basic Scene product (1B), an Ortho Scene product (3B, and an Ortho Tile product (3A).
Ảnh Planetscope sử dụng cho nghiên cứu có độ phẩn giải khơng gian 3 m, với 4 dải quang phổ: blue, green, Red, Nir. Được cung cấp ở mức độ xử lý 3B đã được chỉnh sửa hình học (orthorectified) để cho hình chiếu của ảnh khớp chính xác với bề mặt để tránh biến dạng hình học và cùng với đó, mức độ xử lý ảnh tới phản xạ bề mặt cho thơng tin chính xác về đối tượng bề mặt. Sản phẩm phản xạ bề mặt được nhà cung cấp xử lý ở đỉnh phản xạ khí quyển và sau đó điều chỉnh khí quyển thành phản xạ bề mặt (surface reflectance). Nhà cung cấp Planet sử dụng mơ hình chuyển bức xạ 6S với dữ liệu phụ trợ từ MODIS là dữ liệu đầu vào cho hiệu ứng khí quyển. Do đó, ảnh Planetscope dùng cho nghiên cứu không cần phải thực hiện chỉnh sửa hình học và phản xạ bề mặt.
2.3.1.2. Ảnh vệ tinh RapidEye
Chòm sao vệ tinh RapidEye bao gồm năm vệ tinh có thể thu thập chung trên 6 triệu hình vng số km dữ liệu mỗi ngày ở 6,5 mét GSD (tại nadir). Mỗi vệ tinh đo dưới một mét khối và nặng 150 kg (xe + trọng tải). Tất cả năm vệ tinh đều được trang bị các cảm biến giống hệt nhau và được đặt ở cùng mặt phẳng quỹ đạo.
Số lượng vệ tinh 5. Độ cao quỹ đạo 630 km trong quỹ đạo đồng bộ mặt trời
Dải quang phổ: Màu xanh da trời 440 - 510 nm, Xanh lục 520 - 590 nm, Đỏ 630 - 685 nm, Cạnh đỏ 690 - 730 nm, NIR 760 - 850 nm.
Khoảng cách lấy mẫu trên mặt đất (nadir) 6,5 m. Chiều rộng Swath 77 km. Dải hình ảnh tối đa trên mỗi quỹ đạo Lên đến 1500 km dữ liệu hình ảnh trên mỗi quỹ đạo
Sản phẩm RapidEye Basic được xử lý ít nhất trong số các sản phẩm hình ảnh RapidEye hiện có. Sản phẩm này được thiết kế cho những khách hàng có khả năng xử lý hình ảnh tiên tiến và mong muốn chỉnh sửa về mặt hình học bản thân sản phẩm. Dịng sản phẩm này sẽ có mặt trên Planet Platform vào đầu năm 2017 và sẽ có sẵn ở định dạng GeoTIFF và NITF.
2.3.2. Các bước thực hiện giải đoán ảnh a. Dữ liệu ảnh Planet Scope và Rapid Eye a. Dữ liệu ảnh Planet Scope và Rapid Eye
Được điều chỉnh ở hệ tọa độ UTM WGS 84 Zone 49N
b. Tổ hợp màu
Sử dụng các kênh 3,4,5 đối với ảnh RapidEye hoặc kênh 2,3,4 của Planet Scope để tạo thành ảnh tổ hợp màu.
Phương pháp tổ hợp hợp màu là phương pháp được sử dụng rộng rãi dựa trên chuẩn nền màu trong viễn thám để hỗ trợ cho cơng tác giải đốn ảnh. Lợi thế của ảnh chụp đa phổ là có thể sử dụng tích hợp các kênh phổ khác nhau để phân tích giải đốn các đối tượng theo các đặc trưng bức xạ phổ. Ưu điểm của phương pháp tổ hợp màu là sử dụng các kênh ảnh đa phổ hiển thị cùng một lúc trên 3 kênh ảnh được gắn tương ứng với 3 loại màu cơ bản là đỏ, xanh lá cây và xanh lam hay cịn gọi là RGB. Phương pháp này có thể tổ hợp hiển thị 3 kênh ảnh của cùng một loại ảnh vệ tinh, của các ảnh vệ tinh khác nhau cùng độ phân giải, hoặc của ảnh vệ tinh và ảnh máy bay cùng độ phân giải, của ảnh radar với các thời gian chụp khác nhau.
c. Cắt ảnh của khu vực nghiên cứu
- Đầu tiên cần có 1 file Shapefile khu vực quận Cẩm Lệ. - Mở file ảnh đã ghép kênh bước trên, chọn WGS 84, Zone 49.
Cắt ảnh theo ranh giới khu vực nghiên cứu
- Đầu tiên chúng ta mở ảnh cắt theo khung ảnh, sau đó chồng lớp ranh giới huyện dạng shapefile lên trên cùng một cửa sổ Display.
- Tiếp theo trên thanh menu chính chọn File/ Import vectơ data/Simplified vectơ import with reprojection/ chọn file ranh giới quận/ import. File vector ranh giới quận Cẩm Lệ sau đó được chuyển sang định dạng raster và dùng để cắt ảnh vệ tinh theo khu vực nghiên cứu bằng công cụ Raster Map Calculator trong phần mềm GRASS GIS.
Hình 2.6. Ranh giới quận Cẩm Lệ và ảnh vệ tinh sau khi cắt theo ranh giới quận d. Lựa chọn vùng mẫu phân loại 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 nông 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 ni 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 khơng 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 nông 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 Hịa Thọ Tây và phường Hịa 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 tồn quận. Đất rừng tập trung nhiều nhất ở phường Hịa Phát và ít ở phường Hòa Thọ Tây; còn một số phường còn 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 Xuân, Hoà 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 đô 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 nơng nghiệp chỉ cịn chiếm tỉ lệ rất ít. Tổng diện tích đất nơng 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 nơng 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 nông nghiệp.
- Diện tích đất rừng vẫn chiếm tỉ trọng nhỏ chỉ cịn 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, đô 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 không 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 Sông 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 Sông
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).