Bảng 2.2: Bảng lấy mẫu đối tƣợng sử dụng đất từ ảnh SPOT 5
Đất ở Đất trồng lúa Đất trụ sở cơ quan, công trình sự nghiệp Đất khu công nghiệp
Đất giao thông Đất thủy lợi Đất cơ sở thể dục, thể thao Đất sông ngòi Đất có mặt nước chuyên dùng
Đất bằng chưa sử dụng
CHƢƠNG 3
NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SỬ DỤNG ẢNH VỆ TINH SPOT THÀNH LẬP BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG CÁC LOẠI HÌNH SỬ DỤNG ĐẤT KHU VỰC HUYỆN THƢỜNG TÍN GIAI ĐOẠN 2000 – 2011 VÀ DỰ BÁO TỐC ĐỘ PHÁT TRIỂN CÁC LOẠI HÌNH SỬ DỤNG ĐẤT NĂM 2015 3.1. Giới thiệu về khu vực nghiên cứu
3.1.1. Vị trí địa lý
Huyện Thường Tín là một huyện nằm phía nam của thành phố Hà Nội, có diện tích là 127,59 km2 và dân số khoảng 240.000 người. Hiện nay huyện Thường Tín có 1 thị trấn và 28
xã.
Địa giới hành chính:
- Phía đông giáp các xã Mễ Sở , Thắng Lợi huyện Văn Giang và giáp các xã Tân Châu, Tứ Dân, Hàm Tử, Dạ Trạch,
Bình Minh,
huyện Khoái Châu của tỉnh Hưng Yên với ngăn cách tự nhiên là sông Hồng
- Phía nam giáp huyện Phú Xuyên
- Phía tây giáp huyện Thanh Oai, ngăn cách bởi sông Nhuệ - Phía bắc giáp huyện Thanh Trì
Về đất đai, đa phần diện tích đất đai là đồng bằng được bồi đắp bởi hai dòng sông chính là sông Hồng và sông Nhuệ. Huyện Thường Tín có hệ thống đường giao thông thuận lợi với hai tuyến đường bộ chạy dọc huyện là quốc lộ 1A dài 17,2 km và đường cao tốc Pháp Vân - Cầu Giẽ dài 17 km đến cầu Vạn Điểm đoạn giao cắt với đường 429 (73 cũ); chạy ngang huyện là tuyến đường tỉnh lộ 427 (đường 71 cũ) từ dốc Vân La (Hồng Vân) qua cầu vượt Khê Hồi đến thị trấn Thường Tín sang phía tây huyện và tỉnh lộ 429 (73 cũ) từ thị trấn Phú Minh (Phú Xuyên) qua gầm cầu vượt Vạn Điểm đến Ngã 3 Đỗ Xá giao với quốc lộ 1A cũ. Trên Huyện có tuyến đường sắt Bắc Nam chạy qua với 2 nhà ga là ga Thường Tín và ga Tía. Đường thủy có sông Hồng, với cảng Hồng Vân, cảng Vạn Điểm. Qua sông đi Tứ Dân, Khoái Châu, Phố Nối và Thành phố Hưng Yên
3.1.2. Điều kiện kinh tế - xã hội
Năm 2008, sau khi huyện Thường Tín sát nhập về thành phố Hà Nội, được sự quan tâm, lãnh đạo của Thành uỷ, HĐND, UBND Thành phố Hà Nội, và sự giúp đỡ của các Sở, Ban, Ngành Thành phố, sự chỉ đạo của Huyện ủy, HĐND, UBND huyện và tinh thần đoàn kết, nỗ lực phấn đấu của cán bộ, đảng viên, và tầng lớp nhân dân trong huyện từng bước khắc phục khó khăn, thách thức và đạt được những kết quả quan trọng trên các lĩnh vực kinh tế - xã hội, tốc độ phát triển kinh tế của huyện đạt khá. Thu nhập bình quân đầu người năm 2012 đạt 18,74 triệu đồng/người/năm tăng gấp 1,5 lần so với năm 2008 (đạt 12,44 triệu đồng/người/năm) Về sản sản xuất nông nghiệp, huyện Thường Tín đã cơ cấu lại các ngành sản xuất nông nghiệp theo hướng phát huy các lợi thế của địa phương. Trên cơ sở quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội, quy hoạch sử dụng đất giai đoạn 2005- 2010, định hướng 2015, đã hình thành vùng sản xuất lúa hàng hoá, quy hoạch những diện tích cấy lúa kém hiệu quả sang trồng cây cây ăn quả, nuôi trồng thuỷ sản, chăn nuôi tập trung, sản xuất rau an toàn, vùng hoa cây cảnh với tổng diện tích đã chuyển đổi 649ha, huyện đã đầu tư kinh phí 23 tỷ đồng khuyến khích sản xuất và hoàn thiện hệ thống giao thông, thủy lợi nội đồng, và có chính sách hỗ trợ nông dân về vốn, giống và kỹ thuật. Sau 5 năm nền sản xuất nông nghiệp của
huyện bước đầu phát triển toàn diện, theo hướng hiện đại hóa. Giá trị sản xuất bình quân tăng 3,3%; Giá trị sản xuất trên đơn vị diện tích đạt 93 triệu đồng/ha/năm. Sản lượng lương thực trên 71.000 tấn/năm.
Lĩnh vực công nghiệp, trong giai đoạn 2008 đến năm 2013, huyện Thường Tín đã tiến hành đầu tư xây dựng thêm Cụm công nghiệp Quất Động mở rộng với diện tích 43,4 ha. Đến nay cụm công nghiệp đã đi vào hoạt động, tỷ lệ lấp đầy là 77,4%. Thường Tín là “đất trăm nghề” với 126 làng nghề thủ công, trong đó có 46 làng được công nhận làng nghề cấp thành phố, đã giải quyết việc làm cho 28.929 lao động, với mức thu nhập bình quân năm 2012 đạt 2,2 triệu đồng/người/tháng. Tổng doanh thu của các làng nghề được công nhận đạt 3.629,5 tỷ đồng, giá trị sản xuất chiếm hơn 50% giá trị công nghiệp toàn huyện.
Sau 5 năm sát nhập, hàng năm huyện Thường Tín được Thành phố quan tâm đầu tư các dự án xây dựng, nhất là sự nghiệp giáo dục và cơ sở hạ tầng của huyện, đã có 107 trường học được xây dựng với tổng mức đầu tư là 441,9 tỷ đồng, toàn huyện có 5 trường đã được công nhận trường chuẩn quốc gia. Trong năm 2013 đang triển khai xây dựng cơ sở vật chất 5 trường học theo tiêu chí mới để được công nhận trường chuẩn quốc gia. Ngoài ra, huyện được quan tâm đầu tư nguồn vốn 342,5 tỷ đồng để cải tạo xây dựng 15 dự án đường giao thông. Sau khi hợp nhất về Hà Nội, công tác đầu tư kinh phí để xây dựng cơ sở vật chất cho các trạm y tế xã đã được nâng lên. Từ năm 2008 đến năm 2010 đã có 22 trạm y tế được đầu tư nâng cấp với tổng số nguồn vốn đầu tư 17,621 tỷ đồng. Trong đó 10 trạm được đầu tư xây mới và 12 trạm y tế được sửa chữa nâng cấp.
Thực hiện chương trình xây dựng Nông thôn mới, huyện Thường Tín đã huy động sự vào cuộc của cả hệ thống chính trị, đẩy mạnh phong trào toàn dân chung sức xây dựng nông thôn mới. Đến nay huyện đã hoàn thành và phê duyệt đề án NTM cấp huyện, 28 đề án cấp xã và 28 đồ án quy hoạch xây dựng nông thôn mới của các xã trên địa bàn. Riêng đối với xã điểm Nhị Khê đã đạt được 15/19 tiêu chí, và có 05 xã đạt từ 10 đến 13 tiêu chí, còn lại 22 xã đạt dưới 10 tiêu chí xây dựng nông thôn mới. Năm 2013, huyện tập trung chỉ đạo hoàn thành xây dựng nông thôn
mới tại xã Nhị Khê, và 03 xã Liên Phương, Duyên Thái, Vạn Điểm phấn đấu đạt và cơ bản đạt 18 tiêu chí, 10 xã phấn đấu đạt 14 tiêu chí trở lên.
Công tác dồn điền đổi thửa gắn với chuyển dịch cơ cấu sản xuất nông nghiệp, huyện đã phê duyệt 22 phương án dồn điền đổi thửa của 22 xã; năm 2012 đã tổ chức giao ruộng được 1.705,7 ha đạt 170,5% kế hoạch thành phố giao và quý I năm 2013 giao được 151,8ha với tổng số thửa 24.150 thửa. Trong đó hộ có từ 1-2 thửa là 83,1%; 3 thửa là 16,9%, đã giảm được 32.137 thửa so với trước khi dồn điền đổi thửa.
Cùng với phát triển kinh tế và xây dựng nông thôn mới nâng cao đời sống tinh thần của nhân dân, huyện Thường Tín thường xuyên quan tâm thực hiện tốt lĩnh vực văn hóa - xã hội, công tác an sinh xã hội được đảm bảo. Triển khai thực hiện tốt cuộc vận động toàn dân đoàn kết xây dựng đời sống văn hoá, gắn phong trào xây dựng người Thủ đô thanh lịch, văn minh. Đến nay trên địa bàn huyện đã có 85,02% hộ đạt gia đình văn hóa, có 96/169 làng, khu dân cư, tổ dân phố đạt danh hiệu văn hoá; có 118/169 nhà văn hóa làng xây mới, cải tạo và hoàn thành và đưa vào sử dụng . Thực hiện chương trình mục tiêu quốc gia về xoá đói giảm nghèo, năm 2008 trên địa bàn huyện có 2.564 hộ nghèo chiếm 5,1%, đến hết tháng 6 năm 2013 toàn huyện giảm xuống còn 2.901 hộ nghèo chiếm 4,8%. Tình hình an ninh chính trị, trật tự, an toàn xã hội được giữ vững; thực hiện tốt nhiệm vụ công tác quốc phòng và quân sự địa phương.
Kết quả sau 5 năm thực hiện kết luận hội nghị TW6 (Khóa X) và Nghị quyết số 15 của Quốc hội (Khóa XII) về điều chỉnh địa giới hành chính Thủ đô Hà Nội, trên địa bàn huyện Thường Tín đã có sự chuyển biến rõ rệt về kinh tế - xã hội, đời sống của nhân dân từng bước được nâng lên rõ rệt, bộ mặt nông nghiệp, nông thôn có nhiều khởi sắc, góp phần xây dựng Thủ đô Hà Nội ngày càng văn minh, hiện đại
3.1.3. Tình hình sử dụng đất đai của huyện Thường Tín
Sau khi sát nhập địa giới hành chính vào thành phố Hà Nội năm 2008, đất nông nghiệp đang có xu hướng thu hẹp. Đặc biệt là đất lúa trong giai đoạn vừa qua, diện tích đất lúa giảm do chuyển đổi cơ cấu cây trồng, vật nuôi: chuyển sang chuyên canh rau, hoa, cây xanh, cây ăn quả giá trị cao. Trên địa bàn huyện dần hình
thành những vùng trồng cây ăn quả tập trung, vùng trồng rau chuyên canh, các mô hình sản xuất điển hình như lúa – cá – vịt tại vùng đất trũng; lúa – rau hoặc hoa cây cảnh hoặc chuyên rau màu trên vùng đất pha cát, thịt nhẹ. Đất nuôi trồng thủy sản phát triển với các mô hình nuôi các loại thủy sản như rô phi, trôi, trắm, … đang mang lại hiệu quả kinh tế cao so với trồng lúa.
Ngoài ra trong giai đoạn này, đất nông nghiệp huyện Thường Tín còn bị giảm sút do chuyển sang các mục đích phi nông nghiệp như đất ở, đất khu cụm công nghiệp, đất giao thông. Hầu hết diện tích đất nông nghiệp bị chuyển sang phi nông nghiệp đều thuộc diện tích có năng suất cao, thuận tiện đi lại.
3.2. Quy trình công nghệ thành lập bản đồ biến động sử dụng đất huyện Thƣờng Tín
3.2.1. Các phương pháp nghiên cứu biến động bằng ảnh viễn thám
Trong viễn thám có nhiều phương pháp nghiên cứu biến động thường được sử dụng. Dưới đây là một số phương pháp được sử dụng rộng rãi để nghiên cứu biến động và thành lập bản đồ biến động
1. Nghiên cứu biến động sử dụng đất bằng phương pháp so sánh sau phân loại
Hình 3.1: Sơ đồ nghiên cứu biến động sử dụng đất bằng phƣơng pháp so sánh sau phân loại
Bản chất của phương pháp này là từ kết quả phân loại ảnh ở hai thời điểm khác nhau, ta thành lập được bản đồ hiện trạng sử dụng đất tại hai thời điểm đó. Sau đó chồng ghép hai bản đồ hiện trạng để xây dựng bản đồ biến động. Các bản đồ hiện trạng có thể thực hiện dưới dạng bản đồ raster. Quy trình thành lập bản đồ biến động sử dụng đất theo phương pháp này có thể tóm tắt như hình 3.1 ở trên.
Phương pháp so sánh sau phân loại được sử dụng rộng rãi nhất, đơn giản, dễ hiểu và dễ thực hiện. Sau khi ảnh vệ tinh được nắn chỉnh hình học sẽ tiến hành phân loại độc lập để tạo thành hai bản đồ. Hai bản đồ này được so sánh pixel tạo thành ma trận biến động. Ưu điểm của phương pháp này cho biết sự thay đổi từ loại đất gì sang loại đất gì và chúng ta có thể sử dụng các bản đồ hiện trạng sử dụng đất đã được thành lập trước đó
2. Nghiên cứu biến động sử dụng đất bằng phương pháp phân loại trực tiếp ảnh đa thời gian
Phương pháp này thực chất là chồng xếp hai ảnh với nhau để tạo thành ảnh biến động. Sau đó dựa trên ảnh biến động ta tiến hành phân loại và thành lập bản đồ (hình 3.2)
Hình 3.2: Sơ đồ nghiên cứu biến động sử dụng đất bằng phƣơng pháp phân loại trực tiếp ảnh đa thời gian
Ưu điểm của phương pháp này là chỉ phải phân loại một lần. Nhưng nhược điểm lớn nhất của nó là rất phức tạp trong lẫy mẫu vì phải lấy tất cả các mẫu biến
động và không biến động. Hơn nữa. ảnh hưởng của sự thay đổi theo thời gian (các mùa trong năm) và ảnh hưởng của khí quyển của các ảnh ở các thời điểm khác nhau cũng không dễ được loại trừ, do đó ảnh hưởng đến độ chính xác của phương pháp
Thêm vào đó bản đồ biến động sử dụng đất được thành lập theo phương pháp này chỉ cho ta biết được chỗ biến động và chỗ không biến động chứ không cho biết biến động như thế nào
3. Nghiên cứu biến đông sử dụng đất bằng phương pháp phân tích vectơ thay đổi phổ
Khi ở trong khu vực nghiên cứu có biến động xảy ra thì nó được thể hiện bằng sự khác biệt về phổ ở giữa hai thời điểm trước và sau biến động. Giả sử xác định được giá trị phổ trên hai kênh x và y tại hai thời điểm trước và sau biến động như trên hình 3.3:
Hình 3.3: Vectơ thay đổi phổ
Điểm 1 biểu thị giá trị phổ tại thời điểm trước khi xảy ra biến động, điểm 2 biểu thị giá trị phổ tại thời điểm sau khi xảy ra biến động. Khi có vectơ 12 chính là vectơ thay đổi phổ và được biểu thị bởi giá trị (khoảng cách từ 1 đến 2) và hướng thay đổi (góc θ)
Hình 3.4: Thuật toán phân tích thay đổi phổ
Việc phân tích vectơ thay đổi được ghi lại thành hai tệp dữ liệu: một tệp chứa các mã của khu vực, một tệp chứa độ lớn của các vectơ thay đổi phổ. Thông tin về sự thay đổi được tạo ra từ hai tệp dữ liệu đó và được thể hiện bằng màu sắc của các pixel tương ứng với các mã đã quy định. Trên ảnh đa phổ thay đổi này sẽ kết hợp cả hướng và giá trị của vectơ thay đổi phổ có vượt ra khỏi ngưỡng quy định hay không. Giá trị ngưỡng được xác định từ kết quả thực nghiệm dựa vào các mẫu biến động và không biến động
Trên hình 3.4 thể hiện thuật toán phân tích thay đổi phổ. Trường hợp a, không xảy ra biến động hoặc biến động nhỏ vì vectơ thay đổi phổ không vượt khỏi giá trị ngưỡng. Trường hợp b, c có xảy ra biến động và hướng của vectơ thay đổi phổ thể hiện tính chất của biến động trong trường hợp b khác trường hợp c. Ví dụ ở trường hợp b có thể xảy ra sự biến mất của thực vật, còn trong trường hợp c chỉ là sự khác biệt giai đoạn tăng trưởng của cây trồng
Sau đó lớp thông tin thể hiện sự thay đổi hay không thay đổi sẽ được đặt lên trên tấm ảnh để thành lập bản đồ biến động. Phương pháp này được ứng dụng hiệu quả trong nghiên cứu biến động rừng, nhất là biến động hệ sinh thái rừng ngập mặn. Nhưng nhược điểm của phương pháp này là khó xác định ngưỡng của sự biến động
Đây là phương pháp đơn giản để xác định mức độ biến động giữa hai thời điểm bằng cách sử dụng tỉ số giữa các ảnh trên cùng một kênh hoặc sự khác nhau trên cùng một kênh của các thời điểm ảnh.
Trước tiên các ảnh được nắn về cùng một hệ tọa độ. Sau đó dùng phép biến đổi số học để tạo ra các ảnh thay đổi. Phép trừ và phép chia số học được sử dụng trong trường hợp này
Nếu ảnh thay đổi là kết quả của phép trừ số học thì khi đó giá trị độ xám của các pixel trên ảnh thay đổi là một dãy số âm và dương. Các kết quả âm và dương biểu thị mức độ biến đổi của các vùng, còn giá trị 0 thể hiện sự không thay đổi. Với giá trị độ xám từ 0 – 255 thì giá trị pixel thay đổi trong khoảng – 255 đến + 255. Thông thường để tránh kết quả mang tính giá trị âm, người ta cộng thêm một hằng số không đổi
Ảnh thay đổi được tạo ra bằng cách tổ hợp giá trị độ xám theo luật phân bố chuẩn Gauss. Vị trí nào có pixel không thay đổi, độ xám biểu diễn xung quanh giá trị trung bình, vị trí có pixel thay đổi được biểu diễn ở phần biên của đường phân bố.
Cũng tương tự như vậy, nếu ảnh thay đổi được tạo ra từ phép chia số học thì giá trị của các pixel trên ảnh là một tỷ số chứng tỏ ở đó có sự thay đổi, nếu bằng 1