2.3.1 Khỏi niệm
Tớch hợp tiếng Anh là integration cú nghĩa là hợp thành một thể thống nhất, bổ sung thành một thể thống nhất, hợp nhất. Như vậy, tớch hợp tư liệu viễn thỏm và GIS là việc hợp nhất cỏc ưu ủiểm của hai loại tư liệu viễn thỏm và GIS thành một thể thống nhất, ủồng thời tỡm cỏch hạn chế cỏc yếu ủiểm của hai loại tư liệu núi trờn.
2.3.2 Tại sao phải tớch hợp
Người ta phải tớch hợp tư liệu viễn thỏm và GIS vỡ những lý do sau: - Viễn thỏm là một trong những cụng nghệ thu thập dữ liệu quan trọng và hiệu quả nhất cho việc cập nhật và xõy dựng cơ sở dữ liệu GIS.
- Nguồn cung cấp thụng tin ủịa lý là số liệu trắc ủịa-bản ủồ, ảnh hàng khụng, ảnh viễn thỏm, số liệu ủiều tra, thống kờ hữu hiệu cho việc thu thập dữ liệu ủể cập nhật cho GIS, nhưng những dữ liệu sẵn cú ủược lưu trữ trong GIS cũng là nguồn thụng tin bổ trợ rất tốt cho việc phõn loại và xử lý ảnh viễn thỏm. Giải phỏp xử lý tớch hợp viễn thỏm và GIS là phối hợp ưu thế của hai cụng nghệ trong việc thu thập, lưu trữ, phõn tớch và xử lý dữ liệu ủịa lý ủể nõng cao năng suất trong việc xõy dựng và cập nhật dữ liệu khụng gian (xem hỡnh 2.8).
Hỡnh 2.8 Vai trũ của viễn thỏm trong việc xõy dựng và cập nhật cơ sở dữ liệu GIS
- Tớch hợp tư liệu viễn thỏm và GIS nhằm tạo ra cụng nghệ cung cấp dữ liệu ủịa lý cần thiết cho GIS, nhằm ủỏp ứng nhu cầu ủa dạng trong cụng tỏc quản lý tài nguyờn thiờn nhiờn và giỏm sỏt mụi trường…
- Cụng nghệ viễn thỏm là một trong những cụng nghệ thu thập dữ liệu khụng gian quan trọng và hiệu quả nhất. Sự tớch hợp tư liệu viễn thỏm và GIS dựa trờn tư liệu raster rất khả thi vỡ cấu trỳc dữ liệu giống nhau, hơn nữa cú sự tương ủồng giữa kỹ thuật xử lý ảnh viễn thỏm và GIS, cả hai kỹ thuật này ủều xử lý dữ liệu khụng gian và cú thể thành lập bản ủồ số, ủặc biệt là cú cựng một số thuật toỏn xử lý dữ liệu khụng gian số. Khi ảnh vệ tinh ủó ủược xử lý và cung cấp dưới dạng tương thớch với GIS, những chức năng phõn tớch của GIS cú thể ỏp dụng hiệu quả ủối với tư liệu viễn thỏm. Do ủú, cụng nghệ tớch hợp tư liệu viễn thỏm và GIS khụng chỉ sử dụng ảnh viễn thỏm phối hợp với dữ liệu vector của GIS (ranh giới, tọa ủộ, ủộ cao…), phối hợp cỏc chức năng sẵn cú của hai cụng nghệ mà cũn cú thể khai thỏc tối ủa dữ liệu thuộc tớnh nhằm ủạt hiệu quả cao nhất trong việc cung cấp thụng tin ủỏp ứng nhanh cỏc nhu cầu trong quy hoạch, theo dừi
Ảnh hàng khụng Ảnh số Bản ủồ giấy Dữ liệu thực ủịa Mụ hỡnh số ủộ cao Đo ủạc vị trớ ủiểm Mụ hỡnh toỏn học GIS Địa lý - kinh tế - xó hội Viễn thỏm/ khụng ảnh
biến ủộng sử dụng ủất và thành lập bản ủồ chuyờn ủề…
Ảnh số vệ tinh sau khi ủược giải ủoỏn hoặc phõn tớch, xử lý ủể tạo ra dữ liệu cú tỷ lệ thớch hợp theo yờu cầu ứng dụng, hoặc ủược sử dụng ủể xõy dựng mụ hỡnh số ủộ cao (DEM), hay thành lập bản ủồ hiện trạng sử dụng ủất, bản ủồ hiện trạng lớp phủ thực vật,… sẽ là nguồn cung cấp thụng tin quan trọng cho GIS. + Với khả năng cung cấp ảnh số ủộ phõn giải cao và chu kỳ lặp ngắn (cập nhật thụng tin trong vài ngày), tư liệu viễn thỏm ủó gúp phần nõng cao hiệu quả ứng dụng GIS trong quản lý, quy hoạch và phỏt triển ủụ thị (xem hỡnh 2.9). Ngoài ra, tư liệu viễn thỏm ủa thời gian là cụng cụ hữu hiệu cho phộp chồng lớp bản ủồ và phõn tớch biến ủộng ủỏp ứng cỏc yờu cầu của người sử dụng.
Hỡnh 2.9 Độ chớnh xỏc của ảnh vệ tinh và yờu cầu cập nhật dữ liệu
+ Việc sử dụng cụng nghệ tớch hợp tư liệu viễn thỏm và GIS cho phộp cập nhật, xõy dựng dữ liệu và phõn tớch biến ủộng hiệu quả và ủúng vai trũ khỏ quan trọng cho việc hỗ trợ ra quyết ủịnh nhanh, trờn phạm vi rộng với giỏ thành rẻ (xem hỡnh 2.10).
Với chức năng tớch hợp, GIS thực hiện việc chồng xếp những lớp thụng tin khỏc nhau thụng qua việc sử dụng nguồn dữ liệu ủa dạng ủược xõy dựng trờn một hệ quy chiếu thống nhất. Độ chớnh xỏc khụng gian (m) 0.5 Đ ịa h ỡn h 1 3 5 C ụ n g t rỡ n h D ịc h vụ cụ n g cộ n g Q u ản l ý lõ m n g h iệ p, n ụ n g n g h iệ p
Địa hỡnh Quy hoạch sử dụng ủất
Ảnh IKONOS SPOT LANDSAT AVHRR Thời gian cập
nhật (năm)
Hỡnh 2.10 Vai trũ của GIS và viễn thỏm trong việc hỗ trợ ra quyết ủịnh
Cụng nghệ viễn thỏm cho phộp thành lập bản ủồ tự ủộng trờn một phạm vi rộng lớn và cập nhật nhanh dữ liệụ Cỏc thụng tin chuyờn ủề tạo ra ở dạng số từ cụng nghệ viễn thỏm dễ dàng ủược tổ chức thành cỏc lớp thụng tin hợp lý cho việc lưu trữ, quản lý, phõn tớch và hiển thị trong mụi trường GIS. Ngược lại, nguồn dữ liệu sẵn cú trong GIS luụn ủược cập nhật ủể ủảm bảo tớnh hiện thời nhằm phản ỏnh chớnh xỏc thế giới thực sẽ là nguồn thụng tin bổ trợ rất tốt cho việc nắn chỉnh hỡnh học, tạo dữ liệu mẫu, phõn loại và ủỏnh giỏ chất lượng sau khi xử lý ảnh trong GIS như ủiểm khống chế mặt ủất rất cần thiết cho nắn chỉnh hỡnh học, lớp vựng về ranh giới hành chớnh, loại hỡnh sử dụng ủất quan trọng cho cụng tỏc giải ủoỏn ảnh.
Cụng nghệ tớch hợp tư liệu viễn thỏm và GIS sẽ cập nhật hay xõy dựng cơ sở dữ liệu GIS trờn diện rộng và tiết kiệm nhiều cụng sức và thời gian thực hiện. - Mặc dự, tư liệu viễn thỏm cú trữ lượng thụng tin khỏ lớn (ủộ phõn giải khụng gian, ủộ phõn giải thời gian và ủộ phõn giải phổ lớn) song khi giải ủoỏn chỳng, ủụi khi ta gặp phải trường hợp khú giải ủoỏn hoặc khụng giải ủoỏn ủược. Những trường hợp như vậy, nếu cú tư liệu GIS hỗ trợ thỡ việc giải ủoỏn chỳng sẽ dễ dàng và chớnh xỏc hơn rất nhiềụVớ dụ, khi giải ủoỏn vựng trồng ngụ và vựng trồng mớa: cả hai loại cõy trồng này ủều cú ủiều kiện sinh trưởng, chiều cao cõy, khả năng phản xạ phổ,... gần như nhau nờn rất khú phõn biệt, thế nhưng nếu biết ủược phong tục, tập quỏn canh tỏc của cư dõn vựng ủú thỡ
Thống kờ Hoạt ủộng của con người Thụng bỏo cho cụng chỳng
Cơ sở dữ liệu
Tỏc ủộng của con người; Đụ thị hoỏ, cụng nghiệp hoỏ; Phỏt triển xõy dựng.
Chớnh sỏch ủịnh hướng; Dõn số, giỏo dục và y tế, văn hoỏ - xó hội; Kinh tế, cụng nghệ,…
Quyết ủịnh thực thi; Lập kế hoạch, chớnh sỏch; Biện phỏp quản lý.
Chuyển ủổi mụi trường;
Biến ủộng sử dụng ủất, thay ủổi khớ hậu; ễ nhiễm mụi trường, sạt lở ủất, lũ lụt, phỏ rừng, thay ủổi tập quỏn,…
sẽ cú cõu trả lời chớnh xỏc cho việc phõn loại cõy trồng ở vựng núi trờn (Vớ dụ, ở vựng nỳi Hà Giang, Cao Bằng ủồng bào Mốo thường ăn mốn mộn, uống rượu ngụ nờn cõy lương thực chủ yếu của họ là cõy ngụ, nếu biết ủược tập quỏn canh tỏc của họ thỡ chỳng ta sẽ giải ủoỏn chớnh xỏc loại cõy trồng này). Mặt khỏc, trong một số bài toỏn phõn loại ảnh viễn thỏm, GIS là cụng cụ hỗ trợ ủắc lực cho cỏc chuyờn gia viễn thỏm trong việc cung cấp thụng tin bổ trợ như ranh giới, ủộ cao, ủộ dốc [5].
2.3.3 Khả năng ứng dụng cụng nghệ tớch hợp tư liệu viễn thỏm và GIS
Ảnh viễn thỏm sau khi phõn loại sẽ thể hiện sự phõn bố của cỏc ủối tượng theo khụng gian và thời gian. Do ủú, kết quả xử lý một ảnh viễn thỏm sẽ chỉ ra hiện trạng sử dụng ủất tại thời ủiểm chụp ảnh và với ảnh ủa thời gian cho phộp thành lập cỏc lớp chuyờn ủề sử dụng ủất trờn vựng ủất cụ thể nhưng ở cỏc thời ủiểm khỏc nhaụ Bằng chức năng chồng xếp và phõn tớch, GIS cho phộp tớch hợp từ cỏc kết quả phõn loại của nhiều thời ủiểm chụp ủể thành lập nhanh và chớnh xỏc bản ủồ biến ủộng sử dụng ủất của khu vực. Với chức năng tự ủộng cung cấp thụng tin về sự thay ủổi giữa cỏc loại hỡnh sử dụng ủất theo từng thời ủiểm yờu cầu hoặc theo ủơn vị hành chớnh, GIS cho phộp người sử dụng giỏm sỏt quỏ trỡnh biến ủộng sử dụng ủất theo bất kỳ loại hỡnh nào và ở bất kỳ khoảng thời gian nàọ
Giải phỏp truyền thống là so sỏnh bản ủồ hiện trạng sử dụng ủất ủó thành lập tại hai thời ủiểm yờu cầu, những khu vực thay ủổi sẽ ủược thể hiện trờn tờ bản ủồ thứ ba gọi là bản ủồ biến ủộng ủất cho ta thấy những thay ủổi của cỏc loại hỡnh sử dụng ủất. Tuy nhiờn, ở khu vực mà loại hỡnh sử dụng ủất thay ủổi nhanh thỡ giải phỏp này khụng ủỏp ứng ủược yờu cầụ Độ chớnh xỏc và tớnh hiện thời của bản ủồ bị giảm vỡ phải mất nhiều thời gian ủể xõy dựng bản ủồ hiện trạng sử dụng ủất bằng phương phỏp tổng hợp. Ngoài ra, bản ủồ biến ủộng ủất loại này thường chứa nhiều sai sút vỡ hai bản ủồ hiện trạng sử dụng ủất ủó thành lập tại hai thời ủiểm khụng cựng thống nhất về chi tiết nội dung và ủộ chớnh xỏc yờu cầụ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nếu sử dụng cụng nghệ tớch hợp tư liệu viễn thỏm và GIS thỡ sẽ ủảm bảo ủược tớnh hiện thời của thụng tin, dễ dàng kiểm tra mức ủộ chi tiết và tớnh thống nhất của dữ liệu, cũng như khụng bị ảnh hưởng do tỷ lệ và phộp chiếu của bản ủồ gõy rạ
Việc tớch hợp tư liệu viễn thỏm và GIS cũng rất cú hiệu quả trong việc thành lập bản ủồ biến ủộng lớp phủ thực vật, bản ủồ biến ủộng mụi trường v.v...[5].
2.3.4 Một số ứng dụng của viễn thỏm và GIS ở Việt Nam
Việc ứng dụng viễn thỏm và hệ thống thụng tin ủịa lý GIS phục vụ theo dừi, quản lý nguồn tài nguyờn thiờn nhiờn, bảo vệ mụi trường ủó ủược một số nước trờn thế giới ứng dụng từ những năm 1970. Tuy nhiờn, ở Việt Nam do thiếu kinh phớ, cỏc trang thiết bị thu phỏt vệ tinh nờn viễn thỏm và GIS chỉ mới ủược ủưa vào ứng dụng trong thập kỷ vừa quạ Một số nghiờn cứu của cỏc nhà khoa học ủó khẳng ủịnh ủược vai trũ của viễn thỏm và GIS. Sau ủõy là một số ứng dụng của viễn thỏm và GIS ở Việt Nam.
- Ứng dụng tư liệu viễn thỏm ủộ phõn giải trung bỡnh phục vụ giỏm sỏt và quản lý tài nguyờn thiờn nhiờn và mụi trường khu vực Tõy Nguyờn và Đụng Nam Bộ (2002) của Nguyễn Đỡnh Dương, Viện Địa lý-Trung tõm khoa học tự nhiờn và cụng nghệ Quốc gia (sử dụng ảnh vệ tinh MODIS).
- Xõy dựng hệ thống thụng tin theo dừi mựa vụ, phõn bố lỳa, diễn biến lũ ở ủồng bằng Sụng cửu Long năm 1999, 2000 của Phạm Văn Cự, Trung tõm viễn thỏm và Geomatic, Viện Địa chất (sử dụng ảnh vệ tinh Radarsat).
- Sử dụng tư liệu viễn thỏm và hệ thống thụng tin ủịa lý (GIS) trong ủỏnh giỏ biến ủộng lớp phủ và sử dụng ủất ở lưu vực sụng Serepok, Tõy Nguyờn (1995) của Nguyễn Thanh Xuõn, Trung tõm Viễn thỏm-Viện ủiều tra Quy hoạch nụng nghiệp (Sử dụng ảnh hàng khụng, ảnh vệ tinh SPOT, ảnh vệ tinh Landsat).
- Ứng dụng tư liệu viễn thỏm thành lập bộ bản ủồ phục vụ quản lý dải ven biển của Nguyễn Đỡnh Thảo và cỏc cộng sự, Trung tõm viễn thỏm-Bộ Tài nguyờn và Mụi trường.
- Xõy dựng bản ủồ diễn biến rừng tỷ lệ 1/100 000 ở Lõm Đồng, Nghệ An, Lai Chõu (1998)-Trung tõm tư vấn Thụng tin Lõm nghiệp (CFIC), Viện Điều tra Quy hoạch rừng (sử dụng ảnh vệ tinh Landsat).
- Xử lý ảnh vệ tinh số Landsat TM phục vụ chỉnh lý, xõy dựng bản ủồ rừng tỷ lệ 1/25000 tỉnh Thanh Hoỏ, tỉnh Đồng Nai (1999). Trung tõm tư vấn
Thụng tin Lõm nghiệp (CFIC), Viện Điều tra Quy hoạch rừng.
- Thiết lập vận hành trạm thu ảnh vệ tinh viễn thỏm NOAA phục vụ phõn tớch diễn biến rừng, theo dừi chỏy rừng, xõy dựng cơ sở dữ liệu trường nhiệt mặt biển (1999), ủề tài nhà nước KHCN01-11-Trung tõm tư vấn Thụng tin Lõm nghiệp (CFIC), Viện Điều tra Quy hoạch rừng.
- Phối hợp ảnh Landsat TM và ảnh SAR thành lập bản ủồ khu vực ủụ thị của Nguyễn Đỡnh Dương, Viện Địa lý-Trung tõm khoa học tự nhiờn và cụng nghệ Quốc giạ
- Ứng dụng viễn thỏm và GIS nghiờn cứu sự thay ủổi sử dụng ủất vựng thượng nguồn lưu vực sụng Cả giai ủoạn 1992-1998, (2001) của Trần Đức Viờn và cỏc cộng sự, Trung tõm sinh thỏi Nụng nghiệp, Trường Đại học Nụng nghiệp I Hà Nộị
- Ứng dụng viễn thỏm và GIS nghiờn cứu sự thay ủổi sử dụng ủất huyện Yờn Chõu-Tỉnh Sơn La giai ủoạn 1989-2000, (2001) của Lờ Thị Giang, Khoa Đất và Mụi trường, Trường Đại học Nụng nghiệp I-Hà Nội [11].
2.4 KHÁI QUÁT VỀ BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT2.4.1 Bản ủồ biến ủộng sử dụng ủất và cỏc phương phỏp thành lập 2.4.1 Bản ủồ biến ủộng sử dụng ủất và cỏc phương phỏp thành lập
2.4.1.1 Những vấn ủề chung về bản ủồ biến ủộng sử dụng ủất
Biến ủộng là sự biến ủổi, thay ủổi, thay thế trạng thỏi này bằng một trạng thỏi khỏc liờn tục của sự vật, hiện tượng tồn tại trong mụi trường tự nhiờn cũng như mụi trường xó hộị
Phỏt hiện biến ủộng là quỏ trỡnh nhận dạng sự biến ủổi, sự khỏc biệt về trạng thỏi của sự vật, hiện tượng bằng cỏch quan sỏt chỳng tại cỏc thời ủiểm khỏc nhaụ
Để nghiờn cứu biến ủộng sử dụng ủất người ta cú thể sử dụng nhiều phương phỏp từ nhiều nguồn tài liệu khỏc nhau như: số liệu thống kờ hàng năm, số liệu kiờm kờ hoặc từ cỏc cuộc ủiều trạ Cỏc phương phỏp này cú ủộ chớnh xỏc khụng cao, tốn nhiều thời gian và kinh phớ, ủồng thời chỳng khụng thể hiện ủược sự thay ủổi sử dụng ủất từ loại ủất này sang loại ủất khỏc và vị trớ khụng gian của sự thay ủổi ủú. Thành lập bản ủồ biến ủộng sử dụng ủất từ tư liệu viễn thỏm ủa thời gian sẽ khắc phục ủược những nhược ủiểm trờn.
Bản ủồ biến ủộng sử dụng ủất ngoài cỏc yếu tố nội dung cơ bản của cỏc bản ủồ chuyờn ủề như: ủịa hỡnh, ủịa vật, giao thụng, thủy văn… phải thể hiện ủược sự biến ủộng về sử dụng ủất theo thời gian.
Cỏc thụng tin về tỡnh hỡnh sử dụng ủất, biến ủộng sử dụng ủất kết hợp với cỏc thụng tin cú liờn quan là yếu tố quan trọng phục vụ cụng tỏc quy hoạch, kế hoạch và quản lý ủất ủai ủể ủảm bảo sử dụng ủất bền vững, hiệu quả, thõn thiện mụi trường và quan trọng nhất là ủảm bảo an ninh lương thực.
Cỏc số liệu ủiều tra về tỡnh hỡnh biến ủộng sử dụng ủất cú thể ủó ủược phõn tớch và thống kờ tổng hợp dưới dạng bảng biểu nhưng chưa phõn tớch hay trỡnh bày số liệu này dưới dạng khụng gian ủịa lý hoặc làm chỳng dễ tiếp cận hơn ủối với cỏc nhà nghiờn cứu hoặc cỏc nhà hoạch ủịnh chớnh sỏch. Tiềm năng của hệ thống thụng tin ủịa lý hiện ủại trong việc phõn tớch dữ liệu khụng gian ủể thành lập bản ủồ vẫn chưa ủược ứng dụng rộng róị Việc thể hiện sự biến ủộng của số liệu theo khụng gian ủịa lý làm tăng giỏ trị của số liệu lờn rất nhiều ủặc biệt ủối với nước ta, một nước cú lónh thổ trải dài trờn 3000km, hai vựng ủồng bằng chõu thổ rộng lớn tương phản với cỏc vựng miền nỳi bao lạ Sự ủa dạng về ủặc ủiểm kinh tế xó hội và việc sử dụng ủất ủược ủỏnh giỏ rừ hơn ở dưới dạng bản ủồ.