Chương 2 MỤC TIÊU, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.4. Phương pháp nghiên cứu
2.4.2. Phương pháp nghiên cứu cụ thể
2.4.2.1. Đánh giá hiện tr ng và thực tr ng quản lý ho t động sử dụng đất do hai thác hoáng sản t i hu vực nghi n cứu
+ Sử dụng phương pháp kế thừa số liệu (Phương pháp nghiên cứu tài liệu thứ cấp) từ các nghiên cứu điều tra trước để đánh giá hiện trạng sử dụng đất tại khu vực. Cụ thể, nghiên cứu thu thập và sử dụng số liệu từ các báo cáo, tài liệu báo, đài, các đề tài công trình nghiên cứu khoa học, các dự án của địa phươngđể đánh giá hiện trang và thực trạng sử dụng đất theo chuỗi thời gian nghiên cứu.
+ Để đánh giá hoạt động quản lý sử dụng đất, đề tài dùng phương pháp điều tra thực địa. Dùng phương pháp phỏng vấn để thu thập thông tin. Phỏng vấn người dân, cán bộ địa chính cấp huyện, cấp xã khu vực nghiên cứu về các loại hình sử dụng đất và sự biến động qua các thời kỳ mà đề tài nghiên cứu.
2.4.2.2. Xây dựng bản đồ hiện tr ng ho t động sử dụng đất hu vực hai thác hoáng sản
- Phương pháp thu thập số liệu:
Để xây dụng bản đồ hiện trạng hoạt động sử dụng đất và đánh giá biến động diện tích sử dụng đất tại khu vực nghiên cứu, đề tài sử dụng chuỗi ảnh viễn thám Landsat đa thời gian từ năm 2000 đến 2014 và ảnh Sentinel năm 2016.
Bảng 2.1. Dữ liệu ảnh viễn thám đƣợc sử dụng trong đề tài.
T
STT Mã ảnh Ngày chụp Độ phân
giải(m) Path/Row Cloud (%) 1
1 LE71260452000366SGS01 31/12/2000 30 x 30 126/45 38.00 2
2 LT51260452006358BJC00 24/12/2006 30 x 30 126/45 13,19 3
3 LT51260452010305BKT00 01/11/2010 30 x 30 126/45 0 4
4 LC81260452014364LGN00 30/12/2014 30x30 126/46 1.09 5
5
S2A_OPER_PRD_MSIL1C_P
DMC_20161202T105308 02/12/2016 10 x 10
Nguồn: https://earthexplorer.usgs.gov/order - Phương pháp điều tra ngoại nghiệp:
Nghiên cứu đã tiến hành điều tra sơ bộ, lựa chọn các điểm kiểm tra ngoài thực địa để đánh giá độ chính xác của phương pháp phân loại ảnh.
Phương pháp chọn ngẫu nhiên được lựa chọn để xác định điểm cho các đối tƣợng trong toàn bộ khu vực nghiên cứu. Vị trí các điểm khảo sát đƣợc xác định tọa độ bằng thiết bị hệ thống định vị toàn cầu (GPSmap 78s).Từ kết quả điều tra ngoài thực địa(348 điểm cho 4 đối tượng, gồm Rừng, nước, đối tượng khác và khoáng sản), 70% số điểm nghiên cứu ngoài thực địa cho mục đích phân loại đƣợc sử dụng và 30% số điểmcòn lại đƣợc sử dụng cho việc đánh giá độ chính xác của phương pháp phân loại.
- Phương pháp nội nghiệp:
Dựa trên cơ sở vị trí các điểm tọa độ đƣợc lựa chọn, độ chính xáccủa phương pháp và tư liệu ảnh viễn thám, tiến hành xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất tại huyện Hoành Bồ, thỉnh Quảng Ninh bằng phần mềm ArcGIS 10.2:
Các bước tiến hành xây dụng bản đồ hiện trạng sử dụng đất tại khu vực nghiên cứu (Sơ đồ 01).
Bản đồ HT 2000
Bản đồ HT 2006
Bản đồ HT 2010
Bản đồ HT 2014
Bản đồ HT 2016
Bản đồ biến động 2000- 2006
Bản đồ biến động 2006-
2010
Bản đồ biến động 2010- 2014
Bản đồ biến động
2014- 2016
Bản đồ biến động gđ 2000- 2016
Nhận xét đánh giá, đề xuất giải pháp
Thu thập số liệu (Ảnh vệ tinh và dữ liệu tham hảo
Ảnh Lansat 2006
Ảnh Lansat 2010
Ảnh Lansat 2014 Ảnh
Lansat 2000
Ảnh Sentinel 22016
Xử lý ảnh viễn thám
(Hiệu chỉnh,Gộp band ảnh, tăng cường ảnh,hiệu chỉnh hình học, cắt)
Phân tích và xử lý ảnh (Phân lo i ảnh hông i m định)
Khảo sát thực địa
Đánh giá độ chính xác
-Bước 1: Xử lý ảnh viễn thám
+ Hiệu chỉnh ảnh: Các bức ảnh vệ tinh qua các năm đƣợc chụp ở góc phương vị khác nhau, điều này ảnh hưởng rất lớn đến việc xử lý ảnh viễn thám. Đầu tiên phải hiệu chỉnh thông số của các bức ảnh về cùng 1 hệ tọa độ, cùng 1 góc phương.
Cách tiến hành: ArcToolbox => Spatial Analyst Tools => Map Algebra => Raster Calculator:
DN values to TOA reflectance = Band-specific reflectance_Mult_Band * DN values + Reflectance_Add_Band. (Với các thông số đi kèm với file ảnh viễn thám đã tải.)
+ Gộp các band ảnh (Kênh ảnh) : Khi thu thập ảnh viễn thám từ vệ tinh các ảnh nằm ở các kênh phổ khác nhau và có màu đen trắng. Vì vậy để phục vụ cho công tác phân loại và giải đoán ảnh chúng ta phải tiến hành tổ hợp các band ảnh để góp phần giải đoán ảnh đƣợc dễ ràng hơn.
Cách tiến hành: Arctoolbox => Data Management tools => Raster
=> Raster Processing => Composite Bands
+ Tăng cường chất lượng ảnh: Ảnh viễn thám sau khi tổ hợp sẽ đƣợc tăng cường cho việc giải đoán ảnh được tốt hơn.
+ Hiệu chỉnh hình học: Trước khi phân tích, giải đoán cần kiểm tra về thông tin hệ quy chiếu cùng các tham số địa lý của ảnh. Ảnh vệ tinh đƣợc nắm chỉnh sẽ giảm thiểu sai số hình học và qua đó sẽ cho độ chính xác cao hơn.
+ Cắt ảnh theo ranh giới khu vực nghiên cứu (Clip): Thông thường một ảnh Landsat có thể bao trùm một phần diện tích rộng trên thực địa, do đó khối lƣợng dữ liệu cả nó rất lớn, tiến hành cắt theo khu vực nghiên cứu vừa giúp giảm thiểu thời gian làm việc vừa giải đoán ảnh một cách nhanh chóng.
Cách làm: Arctoolbox => Data Management tools => Raster =>
Raster processing => Clip
- Bước 2: Phân tích và xử lý ảnh
Sử dụng phương pháp phân loại không kiểm định để phân loại ảnh vệ tinh. Kết quả của bước phân tích này là ảnh vệ tinh được phân ra nhiều nhóm đối tƣợng khác nhau, mỗi nhóm bao gồm một tập hợp các điểm có thuộc tính quang phổ tương đồng mà qua đó có thể phân loại bằng mắt trước khi kiểm tra độ chính xác. Thuật toán thường dùng là ISO được dùng để tạo ra số lượng lớn các nhóm đối tƣợng có phổ giống nhau. Sử dụng ISO để lọc ra các lớp thông tin cho mức độ chi tiết bản đồ. Để phân loại các lớp đối tƣợng ta đối chiếu lớp/phổ ứng với đối tƣợng đƣợc lấy mẫu. Trên cơ sở phân loại không kiểm định những lớp/phổ trùng với đối tƣợng lấy mẫu nào thì quy về cùng đối tƣợng sau đó cho đến khi phân loại rõ ràng thì thôi.
- Bước 3: Giải đoán ảnh
Đánh giá tương quan giữa các mẫu nhằm đưa ra tiêu chí phân loại ảnh:
+ Tách lớp các đối tƣợng
+ Tính toán về thông tin của các đối tƣợng
- Bước 4: Đánh giá độ chính xác và xử lý ảnh sau phân loại
+Đánh giá độ chính xác sau phân loại: Đƣợc sử dụng để đánh giá chất lƣợng ảnh của vệ tinh đƣợc giải đoán hoặc so sánh độ tin cậy so với kết quả của các phương pháp khác nhau trong phân loại ảnh viễn thám.
+ Xử lý sau phân loại: Sau khi phân loại ta cần thực hiện quy trình xử lý phân loại để tạo ra các lớp có khả năng xuất ra bản đồ bằng cách khái quát hóa thông tin.
Độ tin cậy =
2.4.2.3. Đánh giá biến động ho t động sử dụng đất hu vực hai thác hoáng sản t i huyện Hoành Bồ giai đo n 2000 – 2016
Để đánh giá biến động hoạt động sử dụng đất dưới hoạt động khai thác khoáng sản qua các thời kỳ trước hết ta phải có các tư liệu viễn thám của khu vực nghiên cứu:
- Phương pháp phân tích xử lý số liệu bằng phần mềm ArcGIS:
Xây dựng bản đồ hiện trạng của các năm dùng phương pháp xây dựng bản đồ hiện trạng.
Bản đồ hiện trạng năm thứ nhất có 4 lớp thông tin ứng với 4 thông số:
1: Rừng 2: Nước
3: Đối tƣợng khác (gồm đất nông nghiệp, dân cƣ, đất trống..) 4: Khai thác khoáng sản
Bản đồ hiện trạng năm thứ 2 có 4 lớp thông tin ứng với 4 thông số:
10: Rừng 20: Nước
30: Đối tƣợng khác
40: Khai thác khoáng sản
Tiến hành xây dựng bản đồ biến động theo từng giai đoan nghiên cứu.
Qua đó xác định sự thay đổi về diện tích từng đối tƣợng theo từng giai đoạn nghiên cứu. Sử dụng công cụ Map Algebra để tính toán biến động tại khu vực.
Cách làm: ArcToolbox => Spatial Analysis Tools => Map Algebra =>
Raster Caculator
Tính toán theo công thức: “ HT_Năm trước” + “HT_Năm sau”
Bản đồ biến động sẽ có thể gồm các trường dữ liệu sau:
11: Rừng ổn định
12 : Nước =>Rừng
13 : Đối tƣợng khác =>Rừng 14 : Khai thác khoáng sản =>Rừng 21 : Rừng=>Nước
22 : Nước ổn định
23 : Đối tượng khác =>Nước 24 : Khai thác khoáng sản =>Nước 31 : Rừng =>Đối tƣợng khác
32 : Nước =>Đối tượng khác 33 : Đối tƣợng khác ổn định
34 : Khai thác khoáng sản =>Đối tƣợng khác 41 : Rừng =>Khai thác khoáng sản
42 : Nước => Khai thác khoáng sản
43 : Đối tƣợng khác =>Khai thác khoáng sản 44 : Khai thác khoáng sản ổn định
Đề tài tiến hành cộng các lớp thông tin về hiện trạng sử dụng đất để xây dựng bản đồ biến động của khu vực nghiên cứu. Cụ thể là đề tài đã cộng các lớp thông tin hiện trạng sử dụng đất năm 2000 với lớp thông tin hiện trạng sử dụng đất năm 2006 để xây dựng bản đồ biến động diện tích sử dụng đất giai đoạn 2000 đến năm 2006, lớp thông tin hiện trạng sử dụng đất năm 2006 với lớp thông tin hiện trạng sử dụng đất năm 2010 để xây dựng bản đồ biến động diện tích sử dụng đất giai đoạn 2006 đến năm 2010, lớp thông tin hiện trạng sử dụng đất năm 2010 với lớp thông tin hiện trạng sử dụng đất năm 2014 để xây dựng bản đồ biến động diện tích sử dụng đất giai đoạn 2014 đến năm 2016 và lớp thông tin hiện trạng sử dụng đất năm 2000 với lớp thông tin hiện trạng sử dụng đất năm 2016 để xây dựng bản đồ biến động diện tích sử dụng đất giai đoạn 2000 đến năm 2016.
Sau khi xây dựng xong dữ liệu mới, tiến hành xây dựng bản đồ với các dữ liệu tạo được. Mở bảng thuộc tính tạo thêm trường diện tích “Dien_tich”
,Type “Fload”, Tính diện tích dựa vào công thức:
Diện tích = X * Y*[count]/10000
Trong đó X, Y là diện tích của 1 pixcel ảnh. Đơn vị diện tích là ha Tạo thêm trường “LULC”, type “Text” để thể hiện tên các lớp.
- Phương pháp phỏng vấn:
Tiến hành phỏng vấn người dân khu vực đi thực địa sử dụng công cụ nhƣ bảng biểu, sổ tay, giấy, bút.
- Xác định ngƣỡng giá trị chỉ số viễn thám phát hiện khai thác khoáng sản khu vực nghiên cứu: Để phát hiện sớm khu vực khai thác khoáng sản đề tài sử dụng chỉ số thực vật.
2.4.2.4. Đ xuất một số giải pháp.
Đề xuất các biện pháp quản lý sử dụng hợp lý:
+ Giải pháp về chính sách: Có chính sách quản lý việc khai thác khoáng sản,...
+ Giải pháp về kỹ thuật: Quy định lại cơ sở hạ tầng.
Chương 3