Đơn vị thành lập bản đồ Diện tích tự nhiên (ha) Tỷ lệ bản đồ
Cấp xã Dƣới 120 Từ 120 đến 500 Trên 500 đến 3.000 Trên 3.000 1:1000 1:2000 1:5000 1:10.000 Cấp huyện Dƣới 3.000 Từ 3.000 đến 12.000 Trên 12.000 1:5000 1:10.000 1:25.000 Cấp tỉnh Dƣới 100.000 Từ 100.000 đến 350.000 Trên 350.000 1:25.000 1:50.000 1:100.000 Cấp vùng 1:250.000 Cả nƣớc 1:1.000.000
(Nguồn: Thông tư số 28/2014/TT-BTNMT ngày 02/06/2014)
Bản đồ hiện trạng sử dụng đất phải biểu thị đầy đủ các khoanh đất, khoanh đất xác định bằng một đƣờng bao khép kín. Mỗi khoanh đất biểu thị mục đích sử dụng đất chính theo hiện trạng sử dụng.
Trên bản đồ phải thể hiện biểu đồ cơ cấu diện tích các loại đất theo mục đích hiện trạng đang sử dụng. Tất cả các ký hiệu sử dụng để thể hiện nội dung bản đồ phải giải thích đầy đủ trong bảng chú dẫn.
Các phương pháp thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất
- Phương pháp đo vẽ trực tiếp: Đây là phƣơng pháp đƣợc áp dụng để xây dựng bản đồ tỷ lệ lớn đối với các vùng chƣa có bản đồ hoặc có nhƣng đã cũ khơng còn giá trị sử dụng trong hiện tại để đảm bảo độ chính xác. Phƣơng pháp này cho kết quả chính xác tuy nhiên mất rất nhiều cơng sức, tiền của, thời gian và phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết.
- Phương pháp sử dụng bản đồ địa chính hoặc bản đồ địa chính cơ sở:Đây là
phí, thời gian, nhân lực. Ngƣời ta dùng bản đồ địa chính để biên tập thành bản đồ hiện trạng vì bản đồ địa chính đƣợc đo vẽ có độ chính xác cao đến từng thửa đất, với cách này ngƣời ta chỉ cần khoanh vùng các loại đất giống nhau rồi đổ màu theo quy định là đƣợc.
- Phương pháp hiện chỉnh bản đồ hiện trạng sử dụng đất chu kỳ trước:
Phƣơng pháp này chỉ đƣợc áp dụng khi khơng có bản đồ địa chính cơ sở và ảnh chụp từ máy bay, hoặc ảnh chụp từ vệ tinh; bản đồ hiện trạng sử dụng đất chu kỳ trƣớc đƣợc thành lập trên bản đồ nền theo quy định của Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng khi số lƣợng và diện tích các khoanh đất ngồi thực địa đã biến động khơng quá 25% so với bản đồ hiện trạng sử dụng đất của chu kỳ trƣớc.
- Phương pháp tổng hợp các bản đồ cấp dưới trực thuộc đã có: Bản đồ hiện
trạng sử dụng đất cấp huyện, cấp tỉnh có thể đƣợc thành lập từ bản đồ cấp xã, cấp huyện trực thuộc.
- Phương pháp sử dụng công nghệ bản đồ số: Phƣơng pháp này cho phép tự
động hóa tồn bộ hoặc từng phần của một q trình xây dựng bản đồ, đồng thời giúp tận dụng dễ dàng các nguồn tài liệu về bản đồ hiện có. Ví dụ qua phần mềm ArcView ta có thể chồng xếp các lớp bản đồ chuyên đề nhƣ lớp giao thông, lớp thuỷ văn… để ra đƣợc một bản đồ hiện trạng. Đặc điểm chính của phƣơng pháp này là luôn ln tiếp xúc với cơng nghệ thơng tin nói chung cũng nhƣ các phần mềm nói riêng mà chủ yếu là cơng tác nội nghiệp.
- Phương pháp sử dụng ảnh chụp từ máy bay: ảnh máy bay có độ phân giải cao đƣợc nắn chỉnh thành sản phẩm ảnh trực giao đƣợc sử dụng để thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất;
- Phương pháp xử lý ảnh số: Đây là phƣơng pháp mới, hiện đang có nhiều triển vọng và đang đƣợc quan tâm nghiên cứu ứng dụng bởi tính ƣu việt của phƣơng pháp này. Thực chất của phƣơng pháp này là từ một nguồn ảnh chụp hiện có (ảnh viễn thám) thông qua các phần mềm xử lý phân tích dữ liệu ảnh sẽ cho ra một bản đồ.Đặc trƣng của phƣơng pháp này là ứng dụng công nghệ cao (công nghệ vũ trụ).
1.2.2. Biến động sử dụng đất
đến nhƣ biến động đất đai, là một thuật ngữ chung chỉ những thay đổi bề mặt lãnh thổ trái đất xảy ra do tác động của con ngƣời”.
Biến động sử dụng đất là sự thay đổi trạng thái tự nhiên của lớp phủ bề mặt đất gây ra bởi hành động của con ngƣời, là một hiện tƣợng phổ biến liên quan đến tăng trƣởng dân số, phát triển thị trƣờng, đổi mới công nghệ, kỹ thuật và sự thay đổi thế chế, chính sách. Biến động sử dụng đất có thể gây hậu quả khác nhau đối với tài nguyên thiên nhiên nhƣ sự thay đổi thảm thực vật, biến đổi trong đặc tính vật lý của đất, trong quần thể động thực vật và tác động đến các yếu tố hình thành khí hậu (Turner và nnk, 1995; Lambin và nnk, 1999; Aylward, 2000 dẫn theo Muller, 2004).
Theo Muller (2003) biến động sử dụng đất đƣợc chia làm hai nhóm. Nhóm thứ nhất là sự thay đổi từ loại hình sử dụng đất hiện tại sang loại hình sử dụng đất khác. Nhóm thứ hai là sự thay đổi về cƣờng độ sử dụng đất trong cùng một loại hình sử dụng đất.
Biến động sử dụng đất và lớp phủ đã xuất hiện từ lâu trong lịch sử, là hệ quả từ các hoạt động trực tiếp và gián tiếp của con ngƣời nhằm đảm bảo nhu cầu thiết yếu. Ban đầu có thể chỉ là các hoạt động đốt rừng để khai hoang mở rộng đất nông nghiệp dẫn đến sự suy giảm rừng và thay đổi bề mặt trái đất. Trong những năm gần đây, với sự phát triển kinh tế, xã hội, q trình cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đã làm gia tăng sự tập trung dân cƣ trong các vùng đô thị và giảm dân cƣ ở nơng thơn, kéo theo đó là sự khai thác quá mức trên khu vực đất màu mỡ và bỏ hoang các khu vực đất khơng thích hợp. Tất cả các nguyên nhân và hệ quả của các biến động này đều có thể nhìn thấy ở mọi nơi trên thế giới.
Biến động sử dụng đất đƣợc quyết định bởi sự tƣơng tác theo thời gian giữa yếu tố tự nhiên nhƣ địa hình, khí hậu, thổ nhƣỡng và yếu tố con ngƣời nhƣ dân số, trình độ cơng nghệ, điều kiện kinh tế, chiến lƣợc sử dụng đất, xã hội (Veldkamp and Fresco, 1996). Mức độ, quy mô và các yếu tố ảnh hƣởng đến sự biến động sử dụng đất khác nhau đối với từng khu vực.
Để nghiên cứu biến động sử dụng đất ngƣời ta có thể sử dụng nhiều phƣơng pháp từ nhiều nguồn tài liệu khác nhau nhƣ: số liệu thống kê hàng năm, số liệu kiểm
kê hoặc từ các cuộc điều tra. Các phƣơng pháp này tốn nhiều thời gian và kinh phí, đồng thời chúng khơng thể hiện đƣợc sự thay đổi sử dụng đất từ loại này sang loại khác và vị trí khơng gian của sự thay đổi đó. Các số liệu điều tra về tình hình biến động sử dụng đất có thể đã đƣợc phân tích và thống kê tổng hợp dƣới dạng bảng biểu nhƣng chƣa phân tích hay trình bày số liệu này dƣới dạng không gian địa lý hoặc làm chúng dễ tiếp cận hơn đối với các nhà nghiên cứu hoặc các nhà hoạch định chính sách. Thành lập bản đồ biến động sử dụng đất từ tƣ liệu viễn thám đa thời gian sẽ khắc phục đƣợc những nhƣợc điểm trên.
Từ những năm 1970, dữ liệu viễn thám đã đáp ứng đƣợc các yêu cầu về chất lƣợng và tần suất cho nghiên cứu. Đến nay, viễn thám đã phát triển và trở thành một phƣơng pháp luận tiên tiến và công cụ mạnh trong nghiên cứu sử dụng đất và theo dõi biến động đất đai (Hassideh and Bill, 2008).
Cơ sở khoa học của nghiên cứu biến động từ tƣ liệu viễn thám là dựa vào đặc trƣng phổ phản xạ của các đối tƣợng tự nhiên. Trên cơ sở tính chất phản xạ sóng điện từ của đối tƣợng trên bề mặt trái đất mà kỹ thuật viễn thám có thể phân tích, so sánh và nhận diện chúng từ các thơng tin phổ phản xạ (Jensen, 1995).
Với chức năng phân tích khơng gian, GIS cho phép đánh giá những thay đổi của sử dụng đất và lớp phủ theo những khoảng thời gian khác nhau. Đồng thời GIS có thể liên kết những thơng tin này với các dữ liệu về kinh tế, xã hội...từ đó có thể xác định đƣợc tác động của các yếu tố đến biến động sử dụng đất và thấy đƣợc đâu là ngun nhân chính thúc đẩy q trình biến động.
Tiền đề cơ bản để sử dụng tƣ liệu viễn thám nghiên cứu biến động là những thay đổi trên bề mặt đất phải đƣa đến những thay đổi về bức xạ. Tuy nhiên sự thay đổi về bức xạ do biến động về lớp phủ phải lớn hơn so với những thay đổi về bức xạ gây ra bởi các yếu tố khác. Các yếu tố khác bao gồm sự khác biệt về điều kiện khí quyển, sự khác biệt về góc chiếu tia mặt trời, sự khác biệt về độ ẩm của đất. Ảnh hƣởng của các yếu tố này có thể đƣợc giảm từng phần bằng cách chọn dữ liệu thích hợp.
1:2000, 1:5000, 1:100000. Đối với cấp huyện sử dụng bản đồ tỷ lệ lớn và trung bình 1:5000, 1:10000, 1:25000. Với các vùng lớn hơn sử dụng bản đồ tỷ lệ trung bình và tỷ lệ nhỏ.
Bản đồ biến động sử dụng đất ngoài các yếu tố nội dung cơ bản của các bản đồ chuyên đề nhƣ: bản đồ địa hình, địa vật, giao thơng, thủy văn... phải thể hiện đƣợc sự biến động về sử dụng đất theo thời gian.
Bản đồ biến động sử dụng đất thể hiện đƣợc rõ sự biến động theo không gian và theo thời gian. Diện tích biến động đƣợc thể hiện rõ ràng trên bản đồ, đồng thời cho chúng ta biết có biến động hay khơng biến động, biến động ít hay biến động nhiều hay biến động từ loại đất nào sang loại đất nào. Nó có thể đƣợc kết hợp với nhiều nguồn dữ liệu tham chiếu khác để phục vụ có hiệu quả cho rất nhiều mục đích khác nhau nhƣ quản lý tài nguyên, môi trƣờng, thống kê, kiểm kê đất đai.
Về cơ bản, bản đồ biến động đƣợc thành lập trên cơ sở bản đồ hiện trạng sử dụng đất tại hai thời điểm nghiên cứu vì vậy độ chính xác của bản đồ này phụ thuộc vào độ chính xác của các bản đồ hiện trạng sử dụng đất tại hai thời điểm nghiên cứu.
Việc lựa chọn phƣơng pháp nghiên cứu biến động sử dụng đất rất quan trọng.Các phƣơng pháp nghiên cứu biến động khác nhau sẽ cho những bản đồ biến động khác nhau.
Các phƣơng pháp đánh giá biến động sử dụng đất và lớp phủ từ tƣ liệu viễn thám có thể đƣợc chia thành hai nhóm: Đánh giá biến động sau phân loại và trƣớc phân loại (Singh, 1989).
- Đánh giá biến động trước phân loại: là phƣơng pháp thu nhận biến đổi về
phổ để tạo nên một ảnh mới gồm một hay nhiều kênh ảnh trên đó các phần thay đổi về phổ đƣợc làm rõ từ hai ảnh cho trƣớc. Việc so sánh có thể đƣợc thực hiện trên từng pixel hay trên tồn bộ ảnh. Các kỹ thuật phân tích phổ trƣớc phân loại để đánh giá biến động bao gồm phân loại trực tiếp ảnh đa thời gian, phân tích vector thay đổi phổ, phƣơng pháp số học, phƣơng pháp phân tích thành phần chính, phƣơng pháp cộng màu trên một kênh ảnh.
Phƣơng pháp đánh giá biến động phổ trƣớc phân loại có đặc điểm kỹ thuật rất phức tạp, đòi hỏi các tƣ liệu ảnh phải cùng loại và chụp cùng mùa trong năm. Ƣu điểm của phƣơng pháp này là chỉ phân loại một lần nên có độ chính xác cao. Nhƣng nhƣợc điểm là rất khó khăn khi lấy mẫu và xác định ngƣỡng của sự biến động. Một số phƣơng pháp đánh giá biến động trƣớc phân loại không cho biết cụ thể nguồn gốc của biến động.
- Đánh giá biến động sau phân loại: là chồng ghép so sánh kết quả phân loại
các ảnh. Sau khi ảnh vệ tinh đƣợc nắn chỉnh hình học tiến hành phân loại độc lập để tạo thành hai bản đồ. Hai bản đồ này đƣợc so sánh tạo ra bản đồ biến động. Đánh giá biến động sau phân loại thể hiện cụ thể ở sơ đồ:
Hình 1.7. Quy trình thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp đánh giá sau phân loại
Đánh giá biến động sau phân loại đƣợc sử dụng rộng rãi do đơn giản, dễ thực hiện, có thể sử dụng các loại ảnh vệ tinh khác nhau (khác đầu thu) và ảnh chụp vào các mùa khác trong năm. Ƣu điểm của phƣơng pháp này là cho phép xác định đƣợc nguồn gốc của biến động sử dụng đất từ loại này sang loại khác. Tuy nhiên nhƣợc điểm của nó là phải phân loại độc lập từng ảnh nên độ chính xác phụ thuộc vào độ chính xác của từng phép phân loại và các sai sót trong q trình phân loại của từng ảnh sẽ ảnh hƣởng đến độ chính xác của bản đồ biến động.
Ảnh vệ tinh năm 2014
Bản đồ hiện trạng SDĐ năm 2014
Chồng xếp bản đồ
Bản đồ biến động SDĐ giai đoạn 2000-2014
Phân loại
Bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2000 Ảnh vệ tinh năm 2000
Để thành lập bản đồ biến động sử dụng đất thành phố Hà Tĩnh giai đoạn 2000 – 2014 tôi sử dụng phƣơng pháp đánh giá biến động sau phân loại.
1.3. Tình hình nghiên cứu ứng dụng viễn thám trong thay đổi lớp phủ và biến động sử dụng đất động sử dụng đất
1.3.1. Ở một số nước trên thế giới
Từ năm 1960, thuật ngữ viễn thám đầu tiên đƣợc đề cập tới do một nhà địa lý ngƣời Mỹ là E.Pruit đặt ra (Thomas, 1990). Tuy nhiên, việc sử dụng viễn thám để quan sát và nghiên cứu trái đất coi nhƣ bắt đầu từ những năm 1972 với việc phóng thành cơng tàu Landsat 1. Cho đến nay với hơn 40 năm tồn tại và phát triển, viễn thám đã trở thành một cơng cụ hiện đại vừa mang tính phụ trợ, vừa mang tính cạnh tranh trong cơng nghệ quan sát trái đất. Khả năng ứng dụng dữ liệu viễn thám trong thành lập các bản đồ hiện trạng sử dụng đất cũng ngày càng đƣợc cải thiện và theo đó dữ liệu viễn thám đang có xu hƣớng trở thành nguồn dữ liệu chủ đạo cho việc thành lập các bản đồ hiện trạng sử đụng đất.
Có thể nói, ngay từ khi đƣợc đƣa vào ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực quản lý nguồn tài ngun thiên nhiên thì cơng tác thành lập bản đồ hiện trạng cũng nhƣ bản đồ diễn biến lớp phủ là một trong những ứng dụng tiêu biểu và quan trọng của dữ liệu viễn thám. Cho tới nay có rất nhiều cơng trình nghiên cứu cũng nhƣ ứng dụng ảnh vệ tinh trong việc thành lập và theo dõi biến động lớp phủ ở khắp nơi trên thế giới. Trong các nghiên cứu này các nhà khoa học đã sử dụng các phƣơng pháp và loại dữ liệu khác nhau tùy theo từng mục đích cụ thể nhƣng chúng đều có chung một bản chất là phản ánh đƣợc lớp phủ hiện có.
Trƣớc tiên phải kể đến dựa án quốc tế về nghiên cứu biến động sử dụng đất và lớp phủ đƣợc thực hành và điều hành bởi nhiều trƣờng đại học và các viên nghiên cứu nhƣ Đại học Clark, Mỹ (1994-1996), Viện Cartografic de Catalunya, Tây Ban Nha (1997-1999) và Đại học công giáo Louvanin, Bỉ (2000-2005). Mục tiêu của dự án là tăng cƣờng sự hiểu biết về những tác động của con ngƣời và động thái sinh lý của biến động đất đai đến những thay đổi về độ che phủ của đất. Dự án cũng nghiên cứu phát triển các mơ hình tồn cầu để cải thiện năng lực dự đoán biến động sử dụng đất và lớp phủ ở những khu vực nhạy cảm…
Tại Trung Quốc: Các nhà khoa học cũng đã tiến hành nhiều nghiên cứu về
ứng dụng viễn thám và GIS trong việc thay đổi hiện trạng lớp phủ với nhiều vùng đặc trƣng khác nhau. Một nghiên cứu đã xác định đƣợc biến động sử sụng đất tại thành phố Daqing tỉnh Heilongjiang, từ năm 1997 đến 2007. Kết quả nghiên cứu cho thấy, đất xây dựng, đất nông nghiệp và đất chƣa sử dụng tăng lên gấp đôi trong