Đang tải... (xem toàn văn)
Ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong đánh giá biến động sử dụng đất tại huyện Thanh Trì năm 2017 và năm 2022 TRÌNH BÀY ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS TRONG THÀNH LẬP BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ SỬ DỤNG ĐẤT(LULC)
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TIỂU LUẬN CUỐI KỲ TRÌNH BÀY ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS TRONG THÀNH LẬP BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ SỬ DỤNG ĐẤT(LULC) Học phần: Viễn thám GIS ứng dụng Sinh viên thực hiện: Hà Thị Thu Trang MSV: 20002246 Lớp: K65 Quản lý phát triển đô thị bất động sản Email: hathithutrang_t65@hus.edu.vn Hà Nội, 06/2023 MỤC LỤC MỞ ĐẦU Tính cấp thiết chủ đề Mục tiêu nhiệm vụ, đối tượng nghiên cứu đề tài 3 Phạm vi nghiên cứu thời gian nghiên cứu 4 Các phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG 1: DỮ LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN Thu thập liệu Phương pháp thực Quy trình nghiên cứu CHƯƠNG 2: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 18 19 Kết 19 Thảo luận 25 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 27 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết chủ đề Hiện nay, Công nghệ viễn thám - GIS ứng dụng rộng rãi Việt Nam, đặc biệt nghiên cứu lớp phủ đất sử dụng đất Nhiều cơng trình ứng dụng thành lập đồ sử dụng đất trình bày sở khoa học, cách tiếp cận, phương pháp sử dụng viễn thám cho lĩnh vực Công nghệ khai thác thông tin vệ tinh thực phục vụ người, mang lại hiệu cao nhiều lĩnh vực khoa học-công nghệ, phục vụ đời sống, sản xuất kiểm soát tài nguyên - môi trường Đất đai lớp phủ mặt đất biến động không ngừng với phát triển xã hội Đây nguồn tài nguyên đặc biệt khai thác sử dụng khơng thể làm tăng thêm mặt số lượng Do việc theo dõi, nghiên cứu, quản lý sử dụng loại tài nguyên cách hiệu hợp lý vấn đề quan trọng Với mong muốn đó, đề tài “Ứng dụng viễn thám GIS thành lập đồ biến động lớp phủ sử dụng đất huyện Thanh Trì, Thành phố Hà Nội giai đoạn 2017 - 2022” chọn để thực Mục tiêu nhiệm vụ, đối tượng nghiên cứu đề tài * Mục tiêu: Sử dụng tư liệu ảnh viễn thám kết hợp với công nghệ GIS để thành lập số đồ biến động lớp phủ sử dụng đất huyện Thanh Trì, Thành phố Hà Nội nhằm đánh giá biến động lớp phủ sử dụng đất khu vực nghiên cứu * Nhiệm vụ: - Nghiên cứu khả khai thác sử dụng tư liệu ảnh viễn thám thành lập đồ biến động lớp phủ sử dụng đất - Ứng dụng Viễn thám GIS việc thành lập đồ biến động lớp phủ sử dụng đất huyện Thanh Trì - Từ đó, đánh giá, phân tích, thảo luận, xu hướng biến động lớp phủ sử dụng đất huyện Thanh Trì, giai đoạn 2017 - 2022 * Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu tình hình biến động lớp phủ sử dụng đất huyện Thanh Trì, Hà Nội năm 2017 năm 2022 Phạm vi nghiên cứu thời gian nghiên cứu Hình 1: Bản đồ huyện Thanh Trì, Hà Nội Huyện Thanh Trì diện tích 63,17 km², nằm phía nam thủ Hà Nội, cách trung tâm thành phố 10 km phía Nam Huyện có vị trí địa lý: Phía đơng giáp huyện Gia Lâm huyện Văn Giang, tỉnh Hưng Yên với ranh giới tự nhiên Sơng Hồng Phía tây giáp quận Hà Đơng quận Thanh Xn Phía nam giáp huyện Thanh Oai huyện Thường Tín Phía bắc giáp quận Hồng Mai với ranh giới tự nhiên sông Tô Lịch Dân số năm 2019 274.347 người Huyện Thanh Trì có 16 đơn vị hành cấp xã trực thuộc, bao gồm thị trấn Văn Điển (huyện lỵ) 15 xã: Đại Áng, Đơng Mỹ, Dun Hà, Hữu Hịa, Liên Ninh, Ngọc Hồi, Ngũ Hiệp, Tả Thanh Oai, Tam Hiệp, Tân Triều, Thanh Liệt, Tứ Hiệp, Vạn Phúc, Vĩnh Quỳnh, n Mỹ Huyện Thanh Trì nằm hữu ngạn sơng Hồng, địa thấp dần phía Đơng Nam theo hướng dịng chảy sơng Hồng, địa bàn huyện có đoạn cuối sơng Tơ Lịch chảy qua nối với sơng Nhuệ phía Tây Nam Thời gian nghiên cứu: Đề tài nghiên cứu tình hình biến động lớp phủ sử dụng đất huyện Thanh Trì, thành phố Hà Nội giai đoạn 2017 - 2022 từ ứng dụng Viễn thám GIS vào thành lập đồ biến động lớp phủ sử dụng đất Các phương pháp nghiên cứu - Phương pháp thu thập, tổng hợp phân tích tài liệu - Phương pháp viễn thám GIS * Phương pháp nghiên cứu chính: Viễn thám GIS * Phần mềm sử dụng: + Xử lý ảnh phần mềm: Geomatica Banff + Phân tích thơng tin, biên tập lưu trữ liệu: Arcgis 10.3 NỘI DUNG CHƯƠNG 1: DỮ LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN Thu thập liệu 1.1 Dữ liệu viễn thám Đề tài sử dụng liệu ảnh vệ tinh Sentinel 2A chụp năm 2017 năm 2022 Nhằm giảm thiểu ảnh hưởng mây, đề tài ưu tiên sử dụng ảnh chụp vào mùa khơ Ảnh miễn phí từ trang web: https://scihub.copernicus.eu/ để phủ toàn bề mặt huyện Thanh Trì, Hà Nội cần cạnh ảnh với năm Năm Mã Ảnh Ngày chụp Mây 04/01/2017 6,6596% 19/02/2022 5,506% COPERNICUS/S2/20170104T033122_201 70104T033834_T48QWJ 2017 COPERNICUS/S2/20170807T032539_201 70807T033154_T48QWJ COPERNICUS/S2/20220118T033051_202 20118T033756_T48QWJ 2022 COPERNICUS/S2/20220403T032539_202 20403T033449_T48QWJ Bảng Dữ liệu ảnh vệ tinh Đề tài sử dụng ảnh liệu Sentinel 2A huyện Thanh Trì (Thành phố Hà Nội) chụp năm 2017 năm 2022 Hình 2: Ảnh vệ tinh năm 2017 Hình 3: Ảnh vệ tinh năm 2022 1.2 Dữ liệu GIS Thu thập đồ ranh giới hành huyện Thanh Trì tải từ cổng thơng tin điện tử Diva-gis (DIVA-GIS) 1.3 Dữ liệu điều tra thực địa, Google Earth Sử dụng liệu Google Earth để rà soát, đối chiếu điểm ảnh phân loại thực địa để đánh giá độ xác sau phân loại Phương pháp thực 2.1 Xử lý ảnh phần mềm Geomatica * Xử lý ảnh năm 2017 2.1.1 Phân mảnh ảnh năm - Bước 1: Mở file 2017thanhtri(.tif) - Bước 2: Trên menu phần mềm Geomatica, chọn Annalysis chọn Object Analyst - Bước 3: Hộp thoại Object Analyst xuất chọn Segmentation - Bước 4: Tại mục Segmentation, chọn mục sau: + Source Channels: Chọn file cần xử lý phân mảnh + Segmentation Parameters: Chọn tham số tỷ lệ phân mảnh phù hợp (5_0.5_0.5) + Output: Chọn nơi lưu file đặt tên file +Run Hình 4: Phân mảnh ảnh công cụ Segmentation Sau chạy, kết năm 2017: Hình 5: Phân mảnh ảnh Thanhtri2017 với tỷ lệ 5_0.5_0.5 Attribute Calculation Bước 1: Tại hộp thoại Object Analyst chọn Attribute Calculation Bước 2: Hồn thiện thơng tin bảng Tại mục Attribute Calculation chọn Statistical + Geometrical+Texture Bước 2: Hồn thành thơng tin tuỳ chọn Accuracy Assessment Generate Report Hình 11: Thực Accuracy Assessment * Xử lý ảnh năm 2022 Phân mảnh ảnh Làm bước đầu hình ảnh: Hình 12: Phân mảnh ảnh Thanhtri2022 với tỷ lệ 5_0.5_0.5 Attribute Calculation (Thực bước xử lý ảnh năm 2017) Chọn mẫu dựa đối tượng Hình 13: Bảng chọn mẫu Thanhtri2022 Sau cho hình ảnh đồ chọn xong mẫu Hình 14: Kết chọn mẫu Thanhtri2022 Supervised Classification Hình 15: Ảnh sau thực Supervised Classification Thanhtri2022 Accuracy Assessment Thực bước giống tính Accuracy Assessment năm 2017 Quy trình nghiên cứu Để thực mục tiêu đề tài, sơ đồ thể khái quát bước cần thực CHƯƠNG 2: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Kết 1.1 Kết phân loại xử lý sau phân loại Kết trình phân loại sử dụng phương pháp phân loại gần (SVM) kết sau phân loại thể hình Hình 16 : Kết phân loại ảnh năm 2017 Hình 17 : Kết phân loại ảnh năm 2022 1.2 Kết đánh giá độ xác sau phân loại Hình 18 Kết đánh giá độ xác năm 2017 Kết đánh giá độ xác sau phân loại năm 2017 có độ xác tồn cục 86.592% hệ số Kappa 0.827 cho thấy mức độ đồng thuận kết phân loại nguồn liệu tham chiếu đáp ứng nhu cầu mức tốt Hình 19 Kết đánh giá độ xác năm 2022 Kết đánh giá độ xác sau phân loại năm 2022 có độ xác tồn cục 87.793% hệ số Kappa 0.840 cho thấy mức độ đồng thuận kết phân loại nguồn liệu tham chiếu đáp ứng nhu cầu mức tốt 1.3 Bản đồ trạng lớp phủ bề mặt đất năm 2016, năm 2022 Hình 20: Bản đồ trạng lớp phủ sử dụng đất huyện Thanh Trì năm 2017 Hình 21: Bản đồ trạng lớp phủ sử dụng đất huyện Thanh Trì năm 2022 1.4 Kết biến động lớp phủ bề mặt đất huyện Thanh Trìgiai đoạn 20172022 Từ đồ trạng lớp phủ bề mặt đất năm 2017, năm 2022; ta thành lập đồ biến động lớp phủ bề mặt đất huyện Thanh Trì giai đoạn 2017 - 2022 hình: Hình 22 : Bản đồ biến động lớp phủ bề mặt huyện Thanh Trì giai đoạn 2017 2022 2022 Ma trận biến động LULC 2017 Dat nong nghiep Dat Dat xay dung Khong gian xanh Mat nuoc Tongdientich Dat nong nghiep Dat Dat xay dung Khong gian xanh Mat nuoc Tongdientich 561.48 211.16 19.41 260.06 26.17 153.57 138.76 49.85 207.19 41.77 134.41 57.84 1708.91 231.16 121.15 252.03 98.55 144.9 1164.59 239.62 14.34 8.27 93.12 135.4 245.11 1115.83 514.58 2016.19 1998.4 673.82 1078.28 591.14 2253.47 1899.69 496.24 6318.82 Bảng 2: Ma trận biến động lớp phủ bề mặt Dựa vào bảng ma trận ta thấy: Năm 2017, huyện Thanh Trì có tổng diện tích sử dụng đất 6318.82ha Trong đó, đất xây dựng có diện tích lớn với 2253,47ha tổng số, diện tích mặt nước chiếm diện tích nhỏ với 496,24ha Đất nông nghiệp, không gian xanh đất trống tương đối ổn định Năm 2022, đất xây dựng chiếm diện tích lớn với 2016,19ha nhiên có suy giảm so với năm 2017 Đất trống có xu hướng giảm chiếm diện tích bé với 514,58ha, đất nông nghiệp, không gian xanh, mặt nước có xu hướng tăng nhẹ Có thể thấy, loại đất biến động mạnh đất xây dựng (giảm 237,28ha), mặt nước (tăng 177,58ha), không gian xanh (tăng 98,71ha), đất nông nghiệp tăng không đáng kể, đất trống có xu hướng giảm nhẹ Có thể thấy xu hướng đẩy mạnh phát triển không gian xanh, mặt nước, giảm thiểu đất xây dựng, phát triển đô thị xanh, mát Thảo luận Viễn thám GIS cơng cụ mạnh mẽ để phân tích trình bày biến động lớp phủ sử dụng đất Dữ liệu số liệu biến động lớp phủ sử dụng đất huyện Thanh Trì năm 2017 2022 cung cấp thông tin quan trọng để hiểu thay đổi địa lý định hình quy hoạch thị tương lai Tổng quan, giai đoạn 2017-2022, huyện Thanh Trì trải qua số biến động đáng kể sử dụng đất Sự gia tăng mặt nước không gian xanh với giảm đất xây dựng đất trống cho thấy phát triển đô thị công nghiệp khu vực Tuy nhiên, việc tăng diện tích xanh mặt nước cho thấy quan tâm nỗ lực để bảo vệ môi trường cải thiện chất lượng sống người dân Đây tín hiệu tích cực q trình thị hố huyện Thanh Trì Ngun nhân: - Nguyên nhân chủ yếu gây biến động diện tích đất thị giai đoạn định hướng quy hoạch lan tỏa khu đô thị, hoạt động sản xuất nhiều hộ dân hướng tới kinh tế phát triển, nhiều nhà máy, xí nghiệp hình thành - Một số loại phủ bề mặt thưởng bị phân loại nhầm với như: xây dựng - đất trống, xây dựng - mặt nước, hàng năm - lâu năm Nguyên nhân dẫn đến kết có độ phân giải khơng cao - Do sai sót q trình chọn mẫu huấn luyện, pixel có tương đồng độ sáng - Do chênh lệch khoảng thời gian liệu nghiên cứu thời điểm lấy mẫu DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ Tài Nguyên Và Môi Trường (2018) Chiến lược phát triển lĩnh vực viễn thám quốc gia đến năm 2030 http://baochinhphu.vn/Chinh-sach-moi/De-xuatChien-luoc-phat-trien-linh-vuc-vien-tham-quoc-gia-den-nam-2030/350841.vgp DIVA-GIS http://www.diva-gis.org/Data Esri (2021) What is GIS? https://www.esri.com/en-us/what-is-gis/overview Lê Văn Trung (2005) Giáo trình viễn thám, NXB ĐHQG TPHCM Lê Văn Trung (2017) Giáo trình viễn thám (in lần thứ 1), NXB ĐHQG TPHCM Lê Thị Kim Thoa (2018) Bài giảng xử lý ảnh viễn thám, ĐH Tài Nguyên Môi Trường TPHCM Lê Minh Vĩnh (2015a) Bài giảng hệ thống thông tin địa lý, ĐH Tài Nguyên Môi Trường TPHCM Nguyễn Ngọc Thạch (2005) Cơ sở viễn thám, NXB ĐHQG Hà Nội Nguyễn Khắc Thời (2011) Giáo trình viễn thám, ĐH Nông Nghiệp Hà Nội Renato Cumani & John Latham (2015) FAO Land Cover Mapping methodology, tools and standards & GLC–SHARE database Truy cập từ http://www.fao.org/3/a-az668e.pdf Trần Trọng Đức (2011) Gis (in lần thứ 2), NXB ĐHQG TPHCM The FAO AFRICOVER Programme (1998) Land cover and Land use, từ https://icargc.wordpress.com/2012/01/12/l%E1%BB%9Bp ph%E1%BB%A7m%E1%BA%B7t-d%E1%BA%A5t-va-s%E1%BB%AD-d%E1%BB%A5ngd%E1%BA%A5t-2/ Ngồi ra, q trình làm em có tham khảo video hướng dẫn xử lý ảnh viễn thám biên tập đồ Youtube Trong trình học tập làm bài, cá nhân em có chưa tập trung cao cịn có nhiều thiếu sót, em mong nhận góp ý cảm thông từ Thầy! Em xin chân thành cảm ơn!