Nhƣợc điểm chính của ảnh quang học là chỉ có thể chụp vào ban ngày khi đƣợc mặt trời chiếu sáng và phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện thời tiết. Trong trƣờng hợp thời tiết xấu nhƣ mƣa bão, mây, mù, sẽ rất khó chụp đƣợc ảnh. Trên ảnh quang học cũng thƣờng có nhiều mây, nhất là ở khu vực nhiệt đới trong đó có Việt nam. Những những nhƣợc điểm này đã làm hạn chế rất nhiều khả năng ứng dụng của ảnh quang học. Đặc biệt là đối với những ứng dụng cần sử dụng ảnh chụp ở nhiều thời điểm.
Tuy ảnh vệ tinh có nhiều tính năng ƣu việt, nhƣng khả năng ứng dụng vào thực tiễn để thành lập bản đồ lớp phủ mặt đất còn phụ thuộc vào các yếu tố khác nhƣ độ
chính xác hình học, khả năng hơng tin về các đối tƣợng mà ảnh vệ tinh có thể đem lại, cơng nghệ đƣợc sử dụng. Trong số các loại ảnh vệ tinh, do đặc thù của ảnh, các ảnh radar ít đƣợc sử dụng nhƣ tài liệu chính để thành lập bản dồ lớp phủ. Nhƣng trong một số trƣờng hợp ảnh radar cho phép nhận dạng đƣợc nhiều loại đối tƣợng khi xử lý ảnh ở các thời điểm khác nhau.
Về độ chính xác hình học, đối với nhiều loại ảnh vệ tinh hiện nay (nhƣ SPOT, IKONOS, QuickBird) đã có thể thành lập bản đồ lớp phủ mặt đất đến tỷ lệ 1:5000.
Bên cạnh khả năng đảm bảo độ chính xác về hình học, khả năng thơng tin về các đối tƣợng lớp phủ của ảnh vệ tinh có ý nghĩa quyết định đến khả năng và phƣơng pháp sử dụng ảnh vệ tinh thành lập bản đồ lớp phủ và đánh giá biến động lớp phủ.
Trên thế giới việc ứng dụng công nghệ viễn thám, tại những nƣớc phát triển, đã đƣợc thực hiện ngay từ khi có những tấm ảnh đầu tiên của vệ tinh quan sát trái đất. Cho đến nay ảnh vệ tinh đã đƣợc ứng dụng ở hầu khắp các nƣớc, kể cả những nƣớc đang phát triển. Ở Việt nam, mặc dù việc ứng dụng cơng nghệ Viễn thám có chậm hơn những nƣớc tiên tiến trong khu vực nhƣng ảnh vệ tinh cũng đã đƣợc sử dụng ở rất nhiều các cơ quan, ngành và địa phƣơng khác nhau nhƣ nông nghiệp, lâm nghiệp, đo đạc và bản đồ, qui hoạch đất đai, địa chất – khoáng sản… Những ứng dụng tiêu biểu của ảnh vệ tinh liên quan đến việc chiết tách các thông tin về lớp phủ mặt đất là:
- Thành lập bản đồ lớp phủ và hiện trạng sử dụng đất
- Điều tra thành lập bản đồ hiện trạng và theo dõi biến động rừng - Theo dõi giám sát mùa màng ..
- Thành lập bản đồ và theo dõi biến động các vùng đất ngập nƣớc - Thành lập bản đồ và theo dõi biến động rừng ngập mặn
- Kiểm kê tài nguyên nƣớc mặt
- Qui hoạch đô thị và theo dõi q trình đơ thị hóa
Một vài nhận xét chung về khả năng sử dụng công nghệ viễn thám trong nghiên cứu biến động lớp phủ mặt đất:
- Ảnh vệ tinh phản ánh trực tiếp lớp phủ mặt đất với các hợp phần tự nhiên cùng các dấu vết tác động của con ngƣời lên đó cũng nhƣ các đối tƣợng kinh tế- xã hội do con ngƣời tạo ra.
- Trên ảnh vệ tinh có nhiều đối tƣợng có hình ảnh và vùng phân bố đặc thù nên có thể điều vẽ dễ dàng với độ chính xác cao. Tuy nhiên, do đặc điểm của đối tƣợng,
độ phân giải phổ, độ phân giải hình học, điều kiện chụp, xử lý ảnh nên dẫn đến trƣờng hợp một vài đối tƣợng có hình ảnh gần giống nhau, rất khó để phân biệt trên ảnh. Do vậy cần kết hợp thêm thông tin từ các nguồn tài liệu khác, đặc biệt là số liệu thực địa.
- Trên ảnh vệ tinh, có thể cùng một đối tƣợng nhƣng có nhiều hình ảnh khác nhau, tùy thuộc vào trạng thái bề mặt, vị trí, thói quen canh tác, … Vì vậy nên sử dụng ảnh đa thời điểm và am hiểu điều kiện sinh thái cảnh quan, kinh tế xã hội của khu vực nghiên cứu.
- Thực tế cho thấy, ảnh đa phổ đem lại nhiều thông tin về các đối tƣợng lớp phủ mặt đất. Tuy nhiên, độ phân giải cao của ảnh toàn sắc đƣợc khai thác kết hợp với ảnh đa phổ sẽ đem lại hiệu quả cao nhất.
Chƣơng 3. THỰC NGHIỆM - ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS VÀO NGHIÊN CỨU LỚP PHỦ KHU VỰC HUYỆN TỪ LIÊM, THÀNH PHỐ HÀ NỘI.
3.1. Khái quát về khu vực nghiên cứu
Huyện Từ Liêm đƣợc thành lập theo quyết định số 78/QĐ ngày 31 tháng 5 năm 1961 của Chính phủ.
Hình 3.1: Khu vực nghiên cứu
3.1.1. Điều kiện tự nhiên
Từ Liêm là huyện nằm ở phía Tây thành phố Hà Nội. Phía Bắc giáp huyện Đơng Anh với ranh giới tự nhiên là sơng Hồng, phía Đơng giáp quận Tây Hồ, Cầu Giấy, phía Nam giáp huyện Thanh Trì, phía Tây giáp huyện Hồi Đức và huyện Đan Phƣợng.
Địa hình huyện Từ Liêm bằng phẳng, thấp, trƣớc kia là ruộng, hồ, đầm, mới đƣợc san lấp và tôn cao trong khoảng 10 năm trở lại đây. Hiện nay, huyện Từ Liêm đƣợc xem nhƣ là một trung tâm cơng nghiệp và văn hố của thành phố.
3.1.2. Điều kiện xã hội
Gần hai nghìn năm trƣớc, địa danh Từ Liêm xuất hiện và đã trở thành một đơn vị hành chính cấp huyện từ thế kỷ thứ 7 cho đến nay. Trải qua bao thăng trầm của
giới hành chính của huyện tuy có thay đổi nhƣng về cơ bản vẫn giữ nguyên địa danh, địa giới cho đến cách mạng tháng Tám 1945. Và cũng từ đó, tên gọi có lúc khác nhau nhƣng mảnh đất này phần lớn vẫn là vùng ngoại thành Hà Nội, là huyện gắn bó nhiều nhất với kinh thành Thăng Long.
Đến năm 1961, huyện Từ Liêm đƣợc chính thức thành lập trên cơ sở sát nhập hai quận 5 và 6 của Hà Nội cũ (bao gồm các xã Cổ Nhuế, Xuân Đỉnh, Xuân La, Nhật Tân, Quảng Bá, Nghi Tàm, Dịch Vọng, Mai Dịch, Nghĩa Đô...) cùng với một số xã nhƣ Mễ Trì, Mỹ Đình, Trung Văn, Tây Tựu, Minh Khai, Xuân Phƣơng... của hai huyện Hoài Đức và Đan Phƣợng.
Huyện Từ Liêm là một huyện ngoại thành lâu đời của thành phố Hà Nội với nhiều những thuận lợi để phát triển kinh tế. Trong những năm gần đây, huyện đã đầu tƣ, đổi mới cơng nghệ, tích cực ứng dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật tiên tiến vào sản xuất, thu hút vốn đầu tƣ của các doanh nghiệp trong và ngoài thành phố. Kết quả của quá trình đổi mới này là giá trị sản xuất công nghiệp trên địa bàn quận hàng năm tăng khoảng 15%. Hoạt động thƣơng mại phát triển tồn diện.
Về sản xuất nơng nghiệp, huyện tập trung khôi phục lại diện tích cây trồng truyền thống có giá trị kinh tế cao nhƣ các loại cây ăn quả đặc sản, hoa...
Trong năm 2009, dù ảnh hƣởng của suy thoái kinh tế nhƣng kinh tế của huyện vẫn giữ đƣợc mức ổn định và có bƣớc tăng trƣởng cao, tăng 14,6% so với cùng kì năm trƣớc. Cơ cấu kinh tế vẫn chuyển dịch đúng hƣớng với việc phát triển đa dạng các thành phần. Trong số 174 dự án đang triển khai, huyện đã cơ bản bàn giao mặt bằng 60 dự án và đang chỉ đạo triển khai giải phóng mặt bằng 78 dự án khác…trong đó có những dự án trọng điểm của thành phố nhƣ đƣờng Láng - Hoà Lạc; đƣờng Lê Văn Lƣơng kéo dài; dự án Khu công nghệ cao sinh học; dự án mở rộng đƣờng 32 đoạn Cầu Diễn - Nhổn…Huyện cũng đã tiến hành các dự án cụm công nghiệp giai đoạn 2, cụm sản xuất làng nghề may Cổ Nhuế; thực hiện chuyển đổi mơ hình quản lý các chợ Xuân Đỉnh 2, Tây Tựu, chợ thôn Trung Văn, chợ Phùng Khoang 2... nhằm khai thác có hiệu quả kinh tế.
Trong kế hoạch phát triển, huyện Từ Liêm đã đặt ra mục tiêu từ năm 2010 - 2020, huyện sẽ trở thành vùng đô thị mới của thành phố Hà Nội với các cơng trình hiện đại, cơ sở hạ tầng hoàn chỉnh với chất lƣợng cao.
Bên cạnh tập trung phát triển kinh tế, huyện Từ Liêm cũng quan tâm nhiều đến các vấn đề văn hoá - xã hội. Trong hơn 10 năm qua, huyện đã đầu tƣ hơn 1000 tỉ đồng vào việc xây dựng, nâng cấp kết cấu hạ tầng. Trên 95% đƣờng giao thông của huyện đƣợc trải nhựa và bê tơng hóa, hệ thống điện, nƣớc đáp ứng nhu cầu phục vụ nhân dân và sản xuất. Sự nghiệp văn hóa thể thao, giáo dục và đào tạo, y tế không ngừng phát triển, 100% trạm y tế đƣợc nâng cấp và có bác sĩ chăm sóc sức khỏe cho nhân dân.
3.2. Ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS nghiên cứu biến động lớp phủ mặt đất giai đoạn 1995 - 2009 đất giai đoạn 1995 - 2009
3.2.1. Tư liệu sử dụng
Bao gồm:
- Ảnh SPOT 3 độ phân giải 10m chụp ngày 26/10/1995
- Ảnh SPOT 5 độ phân giải 2.5m chụp ngày 11/10/2002 và 28/10/2009 - Bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2005 tỷ lệ 1 : 25 000
- Bản đồ địa hình đã hiện chỉnh năm 2004 tỷ lệ 1 : 25 000 các mảnh: F-48-68-C- b, F-48-68-C-d, F-48-68-D-a, F-48-68-D-c, F-48-80-A-b, F-48-80-B-a
3.2.2. Chiết tách thông tin trên ảnh viễn thám
Thông tin trên ảnh đƣợc chiết xuất theo nhiều phƣơng pháp khác nhau, có thể chia làm hai nhóm chính: Giải đốn bằng mắt thƣờng và xử lý số.
3.2.2.1 Phương pháp giải đoán bằng mắt
Đây là phƣơng pháp khoanh định các đối tƣợng cũng nhƣ xác định trạng thái của chúng nhờ phân biệt các đặc tính yếu tố ảnh (Độ sáng, kiến trúc, kiểu mẫu, hình dạng, kích thƣớc, bóng, vị trí, màu) và các yếu tố địa kỹ thuật. Cơ sở để giải đoán bằng mắt là các chuẩn giải đốn và khóa giải đốn. Phƣơng pháp này có thể khai thác tri thức chuyên gia và kinh nghiệm của ngƣời giải đốn, đồng thời phân tích đƣợc các thơng tin phân bố không gian một cách dễ dàng. Kết quả giải đoán phụ thuộc rất nhiều vào khả năng của ngƣời phân tích. Tất nhiên, hạn chế của giải đốn bằng mắt là khơng nhận biết đƣợc hết các đặc tính phổ của đối tƣợng, nguyên nhân là do khả năng phân biệt sự khác biệt về phổ của mắt ngƣời hạn chế (12-14 mức). Tuy nhiên,
do kích thƣớc các đối tƣợng này nhỏ hơn kích thƣớc của pixel rất nhiều và mắt ngƣời hồn tồn khơng có khả năng phân biệt.
TT Đối tƣợng Mẫu trên ảnh SPOT Dấu hiệu
1. Đất dân cƣ đô thị Xanh lam (đậm hoặc nhạt, thậm chí trắng tuỳ theo mật độ cơng trình) 2. Đất dân cƣ nơng thơn Xanh xẫm có lẫn các đốm đỏ 3. Đất trống Trắng hoặc xanh sáng 4. Thực vật Đỏ - hồng
5. Sông hồ Đen, xanh lá cây lẫn xanh lam (tối hoặc sáng theo độ sâu và độ sạch)