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 Tègiai 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 2.1dưới đâu.
BĐHTSDĐ 2014 (BĐ số)
Các số liệu TK Ảnh Landsat 8Năm 2014 Ảnh Landsat 8Năm 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 2019được 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 tốn 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 đốn 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 khơng hợp lý sẽ được loại trừ. Tiếp sau đó, kết quả biến động sử
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 đông 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 tạora đượcthuộc 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 đượccác biến động, thay đổi.
2.6.1. Đánh giá, kiểm chứng độ chính xãc
Quá 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 độngSDĐ 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
Chƣơng 3
ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN – KINH T XÃ HỘI
KHU VỰC NGHIÊN CỨU 3.1. Điều kiện tự nhiên
3.1.1. Vị trí địa lý
Mường Tè là huyện vùng cao biên giới của tỉnh Lai Châu, cách trung tâm tỉnh Lai châu hơn 180km về phía Tây Bắc (theo đường bộ tỉnh lộ 127, Quốc lộ 12, Quốc lộ 4D), có giới hạn địa lý từ 19054’ đến 22047’ Vĩ độ Bắc
và 102009’ đến 103006’ Kinh độ Đơng. Địa giới hành chính của huyện được xác định như sau:
Vị trí tiếp giáp - Phía Bắc: giáp tỉnh Vân Nam, Trung Quốc.
- Phía Nam: giáp huyện Nậm Nhùn, tỉnh Lai Châu. - Phía Đơng: giáp huyện Sìn Hồ, tỉnh Lai Châu.
- Phía Tây: giáp huyện Mường Nhé, tỉnh Điện Biên.
Huyện có tổng diện tích tự nhiên 267.934,17 ha, chiếm 29,6% diện tích của tỉnh Lai Châu,đứng đầu 8 huyện, thành phố của tỉnh về diện tích.
Huyện Mường Tè có 14 đơn vị hành chính gồm thị trấn Mường Tè và 13 xã (Bum Nưa, Bum Tở, Vàng San, Kan Hồ, Pa Vệ Sử, Mường Tè, Nậm Khao, Tà Tổng, Pa Ủ, Ka Lăng, Thu Lũm, Mù Cả, Tá Bạ). Trung tâm huyện lỵ đặt tại thị trấn Mường Tè, cách tỉnh Lai Châu hơn 200 Km về phía Tây Bắc theo đường bộ tỉnh lộ 127, quốc lộ 12, quốc lộ 4D; 120km theo đường Pa Tần - Mường Tè.
Huyện Mường Tè có tổng chiều dài đường biên giới tiếp giáp với Trung Quốc dài 130,292 km đi qua 6 xã vùng biên (Pa Ủ, Ka Lăng, Thu Lũm, Mù Cả, Tá Bạ, Pa Vệ Sủ) nên Mường Tè có vị trí đặc biệt quan trọng về An ninh quốc phòng và bảo vệ chủ quyền biên giới Quốc gia.
3.1.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo
Huyện Mường tè do chịu ảnh hưởng lớn của hoạt động kiến tạo nên có địa hình rất phức tạp, mức độ chia cắt sâu và ngang rất mạnh bởi các dãy núi cao chạy dài theo hướng Tây Bắc - ĐơngNam, phổ biến là kiểu địa hình núi
cao và núi trung bình xen lẫn thung lũng. Độ cao trung bình từ 900 - 1.500m
so với mặt nước biển. Nhiều đỉnh có độ cao trên 2000m: đỉnh Phu Xi Lung (3.076m), Pu Tà Tổng (2.109m). Độ dốc trung bình từ 250
- 300 có nơi lên tới 450
.
Nhìn tổng quát huyện Mường Tè được chia thành 2 vùng địa hình khác nhau: - Vùng núi cao: Gồm các xã Pa Vệ Sử, Pa Ủ, Bum Tở, Tá Bạ, Ka Lăng, Thu Lũm, Mù Cả và Tà Tổng với độ cao trung bình từ 1000 - 2000m so với mặt nước biển thuận lợi cho việc phát triển chăn nuôi đại gia súc, phát triển kinh tế rừng.
- Vùng đồi núi thấp: Gồm các xã Bum Nưa, Vàng San, Thị Trấn, Nậm Khao, Mường Tè, Kan Hồ với độ cao trung bình từ 400 - 1000m thuận lợi cho việc phát triển cây công nghiệp, cây ăn quả có giá trị kinh tế cao.
3.1.3. Đặc điểm khí hậu, thủy văn
* Khí hậu: Mường Tè mang đặc điểm của vùng nhiệt đới núi cao Tây
Bắc, ít chịuảnh hưởng của bão, thời tiết quanh năm chia thành 2 mùa rõ rệt: mùa đơng lạnh, mưa ít và hạ nóng ẩm, mưa nhiều.
- Chế độ mưa: Mường Tè là vùng có lượng mưa lớn nhất tỉnh Lai Châu,
hàng năm mùa mưa bắt đầu từ tháng 4 và kết thúc vào tháng 10 trùng với kỳ thịnh hành của gió Tây Nam: vùng cao lượng mưa lên tới 3000mm/năm, vùng núi trung bình có biến động từ 2000 - 2500mm. Vùng núi thấp và thung lũng từ 1500 – 1800mm. Mùa khô bắt đầu từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau, lượng mưa ít (316,4mm), trong thời gian này thường có sương mù và suất hiện sương muối vào một số ngày trong tháng 1 và tháng 2. Lượng mưa trung bình năm là 2.531mm, tháng 7 chiếm 87,5% lượng mưa cả năm.
- Chế độ nhiệt: Do chịu ảnh hưởng của địa hình nên chế độ nhiệt cũng phân hóa theo vùng trong đó: Vùng núi cao (Ka Lăng, Tà Tổng, Thu Lũm, Tá Bạ, Mù cả, Pa Vệ Sử) Nhiệt độ cao trung bình 150
C; Vùng núi cao trung bình (Pa Ủ, Nậm Khao, Bum Tở, Mường Tè) nhiệt độ trung bình đạt 200
C;
Vùng núi thấp nhiệt độ đạt 230 C. Tổng nhiệt độ trung bình tồn huyện là 22.40
C. - Chế độ gió: Từ tháng 3 - tháng 7 thường có gió mùa Tây Nam, gió mùa Đơng Nam thổi mạnh từ tháng 4 - tháng 10, gió mùa Đơng Bắc xuất hiện từ
tháng 11 - tháng 3.
* Thủy văn: Huyện Mường Tè có mạng lưới sơng, suối khá dày đặc (khoảng 0,6 km/km2)nhưng do địa hình chia cắt mạnh, lịng suối hẹp, độ dốc lớn, thuỷ chế rất phức tạp. Mùa khơ sơng thường cạn kiệt, mùa mưa có lũ và gây xói mịn mạnh, khả năng sử dụng nước vào các hoạt động sản xuất bị hạn chế, thường xuyên gây ách tắc giao thơng vào mùa mưa. Trong huyện có 1 sơng chính là sơng Đà, ngồi ra cịn có 4 con suối có trữ lượng nước lớn: Nậm Ngà, Nậm Na, Nậm Củm, Nậm Sì Lường. Đặc biệt, huyện là khu vực đầu