Chƣơng 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
2.5. Phƣơng pháp nghiên cứu
Một trong những sản phẩm quan trọng của đề tài luận văn là: (i). Bản đồ hiện trạng sử dụng đất đai năm 2019 và (ii). Bản đồ đánh giá biến động của cá loại hình sử dụng đất đai trên phạm vị huyện Mường Tè giai đoạn 2014 -2019
Để đạt được sản phẩm của đề tài, phương pháp nghiên cứu được thực hiện theo các bước chính trong sơ đồ 2.1 dưới đâu.
BĐHTSDĐ 2014 (BĐ số) Các số liệu TK Ảnh Landsat 8 Năm 2014 Ảnh Landsat 8 Năm 2019 - Tiền xử lý - Tăng cường chất lượng ảnh - Tiền xử lý - Tăng cường chất lượng ảnh
Bộ mẫu sơ bộ Bộ mẫu chuẩn
Chuyển sang vecter Phân loại Phân loại Chuyển sang vecter Bản đồ nền năm 2014 Bản đồ HTSDĐ năm 2019 Bản đồ HTSDĐ năm 2014 Biến độ HTSDĐ giai đoạn 2014 -2019
Đánh giá Chưa chính xác Đánh giá
Bước 1. Phương pháp thu thập số liệu
Các loại dữ liệu khác nhau được thu thập trong quá trình thực hiện đề tài trong bước 1 được phân chia như sau:
1.1. Số liệu không gian
- Ảnh vệ tỉnh Landsat 8: thời gian chụp ngày 2 tháng 6 năm 2014 và 16 tháng 6 năm 2019. Ảnh landsat 8 tổ hợp màu tự nhiên khu vực địa giới hành chính huyện Mường Tè có độ phân giải khơng gian 30 x 30 m.
1.2. Số liệu phi không gian
Đây là loại số liệu thuộc tính của khu vực cũng như của đôi tượng nghiên cứu. Các báo cáo, văn bản, luận văn, tạp chí khoa học... có liên quan tới khu vực nghiên cứu được tham khảo để hình thành lên cái nhìn tổng quan về khu vực nghiên ứu. Đó là các loại số liệu sau:
- Bản đồ số về hiện trạng sử dụng đất đại của huyện năm 2014. - Đặc điểm tự nhiên vùng nghiên cứu.
- Điều kiện kinh tế xã hội của khu vực.
- Số liệu về tình hình khai thác và sử dụng tài ngun mơi trường khu vực. Các loại số liệu trên là dữ liệu đầu vào cho Công nghệ GIS và Viễn Thám. Những số liệu này được nhập vào máy tính, trở thành cơ sở dữ liệu để các phần mềm GIS có thể thực hiện được các chức năng phân tích, tính tốn và đánh giá các biến động theo yêu cầu đặt ra.
Bước 2. Xử lý ảnh Landsat 8. Tăng chất lượng ảnh landsat
- Truy cập dữ liệu và hiện ảnh: là bước chuyển từ dữ liệu gốc thu được trên vệ tinh sang dữ liệu dạng số lưu trữ trong công nghệ GIS.Trước tiên, để đảm bảo tính thống nhất, ảnh Landsat 8, tại hai thời điểm, chụp ngày 16 tháng 6 năm 2019 được đưa về hệ quy chiếu VN2000.
Ảnh Landsat tổ hợp màu có độ phân giải 30m. Kết hợp ảnh toàn sắc Kênh 8 (có độ phân giải là 15m) với các ảnh tổ hợp màu tạo ra ảnh tăng cường vừa có độ phân giải cao của ảnh tồn sắc, vừa có màu sắc trực quan của ảnh tổ hợp màu. Xử lý phổ bằng các phương pháp dãn tuyến tính, điều
chỉnh tương tác, đảm bảo chất lượng hình ảnh rõ nét, độ tương phản trung bình, khơng thiếu màu. Các phần mềm Envi, Erdas cho phép dễ dàng tạo ra các ảnh tăng cường.
Bước 3. Phân loại hình ảnh
Phân loại ảnh: Xác định các loại hình sử dụng đất cần phân chia, sau đó chọn các vùng mẫu trên ảnh tương ứng với số lượng loại hình sử dụng đất cần thành lập. Vùng mẫu, tương ứng với từng loại hình sử dụng đất, được chọn có số lượng pixel đủ lớn, so với số lượng pixel của một loại hình sử dụng đất chiếm giữ, sao cho các giá trị trung bình cũng như ma trận phương sai – hiệp phương sai tính cho một loại hình nào đó có giá trị đúng với thực tế.
Ngồi ra, vị trí của vùng mẫu được chọn, có tập hợp các pixel chiếm giữ ở trung tâm, không nên bao gồm các pixel ở biên để có sự đồng nhất về đặc trưng phổ; đồng thời vị trí phân bố của các pixel được chọn làm vùng mẫu cũng cần có sự đồng nhất về đặc trưng phổ đối với các kênh phổ khác khi sử dụng để giải đoán phân loại.
Trong đề tài luận văn, phương pháp lựa chọn để phân loại là phương pháp có kiểm định theo thuật toán xác suất cực đại (Maximum likelihood). Phương pháp cực đại coi số liệu thống kê của mỗi lớp trong mỗi kênh ảnh được phân tán một cách thông thường và có tính đến khả năng một pixel thuộc một lớp nhất định. Nếu như không chọn một ngưỡng xác suất thì sẽ phải phân loại tất cả các pixel, mỗi một pixel được gán cho một lớp có độ xác suất cao nhất, nghĩa là các band phổ có sự phân bố chuẩn sẽ được phân loại vào lớp mà nó có xác xuất cao nhất. Q trình tính tốn khơng chỉ dựa vào giá trị khoảng cách mà còn dựa vào cả xu thế biến thiên độ xám trong mỗi lớp.
Ma trận sai số là một bảng ma trận thể hiện sự sai khác và trùng khớp kết quả kiểm tra thực địa và kết quả giải đoán. Mẫu giải đoán là ảnh vệ tinh năm 2019, do vậy đề tài thực hiện đánh giá độ chính xác trên kết quả giải đoán ảnh viễn thám năm 2019 với các điểm mẫu được xác định bằng GPS.
Kết hợp các yếu tố giải đốn thơng thường với việc kiểm chứng trên bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2014, tiến hành thành lập bộ mẫu như bảng 2.1 sau đây
Bảng 2.1. Bộ mẫu sử dụng cho việc phân loại có kiểm định
TT Đối
tƣợng Hình ảnh ngồi thực địa hợp RGB: Kênh 6,5,4) Yếu tố giải đốn (Tổ
Hình ảnh trên ảnh VT (Tổ hợp RGB: Kênh
6,5,4)
1 Sông
Màu xanh đậm, xanh đen, cấu trúc mịn 2 Đất ở Tím hồng, tím, cấu trúc lốm đốm 3 Rừng xanh thường xuyên
Màu xanh, cấu trúc thô
4 Lúa
Màu xanh, xanh lơ, cấu trúc mịn
5
Đất trống, cỏ, bụi
Màu hồng xen với màu tím, có lốm đốm màu xanh 6 Đất trồng cây hàng năm Cấu trúc mịn, màu xanh, thường phân tách khác biệt với các vùng bên cạnh
- Căn cứ vào bộ mẫu đã lập, tiến hành phân loại có kiểm định với phương pháp Maximum likelihood cho ảnh Landsat 2019.
- Kết quả sau phân loại bằng phương pháp xử lí ảnh số là một bức tranh nhiều màu sắc về các đối tượng, sự phân bố của các đối tượng khơng hợp lí so với phân bố thực tế, kích thước của các đối tượng này quá nhỏ, chỉ có 1 hoặc 2 phần tử nằm riêng lẻ và phân bố rải rác xen kẽ với các đối tượng khác..., gây khó khăn cho người sử dụng. Vì thế, phải xử lí sau phân loại
- Kết quả sau phân loại được chuyển sang ArcGIS để hiệu chỉnh, biên tập lại và kết hợp với bản đồ nền để thành lập bản đồ ảnh số hiện trạng sử dụng đất năm 2019. Kiểm chứng kết quả giải đoán ảnh Landsat năm 2019 với bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2014 (bản số hóa), số liệu thống kê thấy rằng kết quả có sự tương đồng.
Sau khi ảnh Landsat năm 2019 được khơi phục lại, thì tiến hành nắn chỉnh hình học ảnh, tăng cường chất lượng ảnh: giãn ảnh, lọc ảnh, lập ảnh tỉ số,… như các công đoạn nêu trên
Dựa vào bộ ảnh Landsat năm 2019 và bộ mẫu chuẩn đã được xây dựng, tiến hành phân loại cho ảnh Landsat năm 2019. Để tránh sai số lớn thì các vùng mẫu được chọn làm khóa giải đốn khơng nằm trong phần lỗi của ảnh Landsat 2019. Các công đoạn tiếp theo để lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2019
Bước 5. Biên tập bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2014 và năm 2019
Cuối cùng là kiểm tra hoàn tất và tiến hành in, xuất bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2019.
Bước 6. Lập bản đồ biến động sử dụng đất
Đánh giá biến động sử dụng đất được tiến hành bằng cách chồng xếp kết quả năm 2014 và 2019 (Hình 2. 2). Với phương pháp này, những biến động sử dụng đất không hợp lý sẽ được loại trừ. Tiếp sau đó, kết quả biến động sử dụng đất giữa hai năm 2014 và 2019 được mã hóa tương ứng với các loại hình
biến động dưới dạng XXYY, trong đó XX là mã loại hình đất năm 2014, YY là mã loại hình đất năm 2019
Xử lý ma trận A*100+B
Hình 2.2. Xử lý biến đơng sử dụng đất giai đoạn nghiên cứu
Sử dụng công cụ Intersect, một công cụ chồng xếp bản đồ trong phần mềm ArcGIS để xây dựng bản đồ biến động sử sử dụng đất huyện Mường Tè giai đoạn 2014 – 2019, từ đó tạo ra được thuộc tính để phân tích.
2.6. Phân tích số liệu bằng phần mềm Excel
Các thuộc tính từ bản đồ chồng xếp sẽ được phân tích thơng qua Excel, cụ thể từ bảng thuộc tính của bản đồ biến động sử dụng đất huyện Mường Tè giai đoạn 2014 -2019 ta xuất dữ liệu qua Excel chuyển về dạng ma trận cột dọc và hàng ngang, từ đó phân tích được các biến động, thay đổi.
2.6.1. Đánh giá, kiểm chứng độ chính xãc
Q trình đánh giá độ chính xác sử dụng các điểm tham chiếu thực địa được thu thập trong suốt quá trình điều tra, khảo sát thực địa. Ma trận đánh giá độ chính xác được áp dụng để thể hiện kết quả đối chiếu giữa các điểm thực địa và kết quả phân loại. Ma trận này thể hiện 3 loại độ chính xác: độ chính xác tổng thể, độ chính xác nhà sản xuất và độ chính xác người sử dụng. Độ chính xác tổng thế được tính bằng cách: lấy tổng số điểm tham chiếu thực địa được phân loại đúng (kết quả phân loại giống với kết quả thực địa) chia cho tổng số điểm tham chiếu thực địa. Nó được tính bằng cơng thức sau:
Hiện trạng SDĐ năm 2019 Hiện trạng SDĐ năm 2014 Biến động SDĐ giai đọan 2014-2019
Trong đó
k = số loại lớp đất
nij= tổng số điểm được phân loại đúng tương ứng trong kết quả phân loại (i) và ngoài thực địa (j)
n = tổng số điểm tham chiếu thực địa
Nhược điểm của trị đo độ chính xác tổng thể là nó khơng thể hiện được độ chính xác của từng lớp riêng lẻ sau khi phân loại. Độ chính xác phân loại và độ chính xác thực tế là hai phương pháp đánh giá độ chính xác cho từng lớp riêng lẻ.
Độ chính xác phân loại là xác suất mà một loại lớp phủ nhất định trên ảnh vệ tinh được phân loại đúng với loại hình lớp phủ đó ở ngồi thực địa. Nó được tính bằng cơng thức:
Độ chính xác thực tế là xác suất để một loại hình lớp phủ nhất định trên thực địa được xác định trùng khớp với chính nó trên kết quả phân loại ảnh vệ tinh. Nó được tính bằng cơng thức:
2.6.2. Phương pháp chuyên gia
Tham khảo ý kiến về việc xây dựng cơ sở dữ liệu và thành lập bản đồ biến động từ ứng dụng GIS của các chuyên gia trong lĩnh vực quản lý đất đai và các cán bộ trực tiếp làm trong lĩnh vực này, các nhà khoa học trên cơ sở đó có đề xuất hướng giải pháp phù hợp.
Chƣơng 3
ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN – KINH T XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU