Đang tải... (xem toàn văn)
Để làm tốt công tác quản lý tài nguyên đất đai phục vụ phát triển bền vững thì công tác theo dõi và đánh giá biến động đất là một nhiệm vụ quan trọng hàng đầu. Cùng với sự phát triển của công nghệ viễn thám (RS) kết hợp với hệ thống thông tin địa lý (GIS) đã thay thế phương pháp truyền thống thô sơ trong công tác giám sát đất đô thị cho thấy có nhiều ưu điểm như độ chính xác cao hơn, thể hiện vị trí biến động chính xác hơn
DANH MỤC HÌNH Trang Hình 2.1 Các thành phần của GIS (Nguồn: [4]) 7 Hình 2.2 Quan hệ giữa các nhóm chức năng của GIS (Nguồn:[27]) 9 Hình 4.1 Bản đồ hành chính thành phố Huế (trước sáp nhập) 19 Hình 4.2 Bản đồ hành chính thành phố Huế (sau sáp nhập) 20 Hình 4.3 Biểu đồ hiện trạng sử dụng đất trước sát nhập 37 Hình 4.4 Biểu đồ hiện trạng sử dụng đất sau sát nhập .40 Hình 4.5 Ảnh gốc năm 2012 51 Hình 4.6 Hình ảnh sau khi sửa lỗi năm 2012 .51 Hình 4.7 Bản đồ lớp phủ năm 2012 54 Hình 4.8 Ảnh gốc năm 2022 55 Hình 4.9 Ảnh sau khi chỉ sửa năm 2022 55 Hình 4.10 Bản đồ lớp phủ năm 2022 58 Hình 4.11 Bản đồ biến động lớp phủ giai đoạn 2012 – 2022 61 1 DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 2.1 Hệ thống phân loại lớp phủ mặt đất để sử dụng với dữ liệu viễn thám 4 Bảng 2.2 Đặc trưng Bộ cảm của ảnh vệ tinh Landsat 7 và Landsat 8 (LDCM) 11 Bảng 3.1 Thông tin dữ liệu viễn thám cụ thể dùng trong nghiên cứu 16 Bảng 3.2 Một số điểm mẫu đặc trưng 16 Bảng 3.3 Bảng tính ma trận sai số phân loại theo Lê Văn Trung (2005) 17 Bảng 4.1 Hiện trạng sử dụng đất năm trước sát nhập phân theo phường 28 Bảng 4.2 Hiện trạng sử dụng một số loại đất nông nghiệp trước sát nhập 29 Bảng 4.3 Hiện trạng sử dụng một số loại đất phi nông nghiệp trước sát nhập 31 Bảng 4.4 Hiện trạng sử dụng đất thành phố sau sát nhập 37 Bảng 4.5 Biến động sử dụng đất giai đoạn 2012-2022 45 Bảng 4.6 Đánh giá độ chính xác cục bộ bản đồ 2012 52 Bảng 4.7 tích ma trận đánh giá độ chính xác của bản đồ năm 2012 52 Bảng 4.8 Diện tích và tỷ lệ của bản đồ lớp phủ năm 2012 53 Bảng 4.8 Đánh giá độ chính xác cục bộ bản đồ 2022 56 Bảng 4.9 tích ma trận đánh giá độ chính xác của bản đồ năm 2022 56 Bảng 4.10 Diện tích và tỷ lệ của bản đồ lớp phủ năm 2022 57 Bảng 4.11 Ma trận biến động diện tích lớp phủ giai đoạn 2012 – 2022 59 Bảng 4.12 Biến động các loại đất theo từng phường giai đoạn 2012 - 2022 .62 STT Từ viết tắt DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 1 GIS Cụm từ được viết tắt Geographic Information System 2 RS Remote SenSing Food and Agriculture Orgenization of the United Nations 3 FAO Lansat Data Cotinuity Misson National Aeranautics and Speace Adminstration 4 LDCM Operationl Land Imager Thermal Infrored Sensor 5 NASA Signal to Noise Ratio Conformite Europeenne 6 OLI Ủy ban nhân dân 7 TIRS 8 SNR 9 CE 10 UBND 3 MỤC LỤC Trang PHẦN 1: MỞ ĐẦU .1 1.1 Tính cấp thiết 1 1.2 Mục đích và ý nghĩa của đề tài 2 1.2.1 Mục đích chung 2 1.2.2 Mục đích cụ thể 2 1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 2 PHẦN 2: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU NGHIÊN CỨU 3 2.1 Cơ sở lý luận .3 2.1.1 Tổng quan về lớp phủ 3 2.1.2 GIS và Viễn Thám .7 2.1.3 Ảnh Viễn Thám .10 2.1.4 Giới thiệu về vệ tinh Landsat 8 .10 2.2 Cơ sở thực tiễn .12 2.2.1 Những nghiên cứu trên thế giới .12 2.2.2 Những nghiên cứu tại Việt Nam .13 PHẦN 3 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15 3.1 Đối tượng nghiên cứu .15 3.2 Phạm vi nghiên cứu 15 3.3 Nội dung nghiên cứu 15 3.4 Phương pháp nghiên cứu 15 3.4.1 Phương pháp thu thập số liệu 15 3.4.3 Phương pháp GIS và viễn thám .16 3.3.4 Phương pháp thống kê, phân tích và xử lý số liệu 18 PHẦN 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 19 4.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội 19 4.1.1 Điều kiện tự nhiên, tài nguyên và môi trường 19 4.1.2 Thực trạng phát triển kinh tế - xã hội 24 4.1.3 Đánh giá chung về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội 27 4.2 Hiện trạng sử dụng đất của thành phố huế .28 4.2.1 Hiện trạng sử dụng đất (Trước và sau sáp nhập) .28 4.2.2 Biến động sử dụng đất trên địa bàn thành phố Huế giai đoạn 2012-2022 45 4.3 Đánh giá biến động lớp phủ trên địa bàn thành phố Huế giai đoạn 2012-2022 .50 4.3.1 Xây dựng bản đồ lớp phủ 50 4.4 Đề xuất một số giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả của công tác quản lý sử dụng đất trên cơ sở sử dụng bản đồ biến động lớp phủ .63 4.4.1 Giải pháp về quản lý đất đai 63 4.4.2 Giải pháp về sử dụng đất 64 PHẦN 5: KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 65 5.1 Kết luận 65 5.2 Kiến nghị 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO .67 PHỤ LỤC 69 5 PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1.1 TÍNH CẤP THIẾT Ứng dụng viễn thám trong quản lý tài nguyên đất, biển, khoáng sản và rừng đều cần phải tích hợp với dữ liệu hệ thống thông tin địa lý GIS để thành lập các loại bản đồ chuyên đề phục vụ công tác đánh giá tiềm năng, phân tích biến động nhằm xác định lợi thế cũng như là hạn chế trong định hướng khai thác và bảo tồn tài nguyên Cơ sở dữ liệu GIS phục vụ công tác quản lý tài nguyên đất cần phải được xây dựng cơ bản từ bản đồ nền đến các loại bản đồ chuyên đề (địa chính, hiện trạng sử dụng đất,lớp phủ, v.v.) Do đó, khi ứng dụng viễn thám trong quản lý tài đất ở từng lĩnh vực khác nhau cần phải chọn loại ảnh có độ phân giải không gian phù hợp với tỷ lệ bản đồ và độ phân giải thời gian thích hợp cho công tác cập nhật dữ liệu Để làm tốt công tác quản lý tài nguyên đất đai phục vụ phát triển bền vững thì công tác theo dõi và đánh giá biến động đất là một nhiệm vụ quan trọng hàng đầu Cùng với sự phát triển của công nghệ viễn thám (RS) kết hợp với hệ thống thông tin địa lý (GIS) đã thay thế phương pháp truyền thống thô sơ trong công tác giám sát đất đô thị cho thấy có nhiều ưu điểm như độ chính xác cao hơn, thể hiện vị trí biến động chính xác hơn [18] Thành phố Thành phố Huế nằm ở trung tâm tỉnh Thừa Thiên Huế, địa bàn nằm trải dài theo dòng sông Hương và có vị trí địa lý thuận lợi với vị trí chiến lược, lưng giáp núi, mắt hướng biển Thành phố Huế là thành phố du lịch, khi đây là cố đô cuối cùng của triều đại phong kiến của Việt Nam, nên vì thế việc thay đổi để tận dung tối đa tiềm năng này mang lại cùng với đó hướng đến là thành phố trực thuộc trung ương tầm nhìn đến 2025, việc mở rộng thành phố đang diễn ra cực kỳ mạnh mẽ, từ 70,67km2 đến 265,99km2 (gấp 3,76 lần theo như quyết định ngày 1/7/2021, Nghị quyết số 1264/NQ-UBTVQH14 ngày 27/4/2021 của Ủy ban Thường vụ Quốc Hội), có nhiều cơ hội phát triển kinh tế, xã hội như: Thu hút đầu tư trong nước và cả nước ngoài, đưa ra các chính sách giúp phát triển kinh tế, xã hội tạo tiền đề cho một thành phố mới, sức sống mới [19] Bên cạnh những mặt lợi thì quá trình sử dụng đất vẫn còn nhiều hạn chế Vấn đề thu hồi đất, bồi thường giải phóng mặt bằng, giá đất, quy hoạch sử dụng đất, kế hoạch sử dụng đất, giao đất, cho thuê đất, đấu thầu dự án có sử dụng đất, chuyển mục đích sử dụng đất…, chưa được giải quyết dứt khoát Chuyển đổi mục đích từ đất trồng lúa sang đất phi nông nghiệp để thực hiện các dự án phức tạp, kéo dài khiến nhiều dự án bị chậm tiến độ Việc giao đất, cho thuê đất vẫn còn tình trạng chậm đưa đất vào sử dụng so với tiến độ ghi trong dự án đầu tư gây lãng phí đất đai Mục tiêu của nghiên cứu này là giám sát sự biến động lớp phủ đất tại Thành phố Huế giai đoạn năm 2012 đến năm 2022 và chứng minh các yếu tố như việc lựa chọn thời gian tính hiệu quả trong công nghệ viễn thám và GIS trong việc đánh giá biến động sử dụng đất của thành phố Huế, tỉnh Thừa Thiên Huế 1 Bởi những lý do trên và được sự cho phép của giáo viên hướng dẫn Th.s Hồ Nhật Linh tôi lựa chọn thực hiện đề tài: “Ứng dụng viễn thám và GIS thành lập bản đồ biến động lớp phủ địa bàn thành phố Huế, tỉnh Thừa Thiên Huế” 1.2 MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 1.2.1 Mục đích chung Đánh giá được biến động các loại thực phủ trên đại bàn thành phố Huế, tỉnh Thừa Thiên Huế thông qua việc sử dụng công nghệ GIS và viễn thám Từ đó, đề xuất được một số giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả quản lý và sử dụng đất trên địa bàn thành phố Huế 1.2.2 Mục đích cụ thể Xây dựng bản đồ thực phủ khu vực thành phố Huế, tỉnh Thừa Thiên Huế năm 2012 và năm 2022 Thành lập bản đồ và đánh giá biến động lớp phủ khu vực thành phố Huế, tỉnh Thừa Thiên Huế Đề xuất được một số giải pháp dựa trên biến động lớp phủ nhằm nâng cao hiệu quả quản lý sử dụng đất 1.3 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN Ý nghĩa khoa học: Nghiên cứu góp phần chỉ ra ứng dụng của viễn thám và GIS nghiên cứu hình thái không gian của sự phát triển thành phố Huế Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu của khóa luận sẽ là tài liệu tham khảo cho công tác quy hoạch và định hướng phát triển đô thị thành phố Huế nói chung và tỉnh Thừa Thiên Huế nói riêng trong giai đoạn tiếp theo PHẦN 2: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU NGHIÊN CỨU 2.1 CƠ SỞ LÝ LUẬN 2.1.1 Tổng quan về lớp phủ 2.1.1.1 Khái niệm Lớp phủ mặt đất là lớp phủ vật chất quan sát được khi nhìn từ mặt đất hoặc thông qua vệ tinh viễn thám, bao gồm thực vật (mọc tự nhiên hoặc tự trồng cấy) và các cơ sở xây dựng của con người (nhà cửa, đường sá, …) bao phủ bề mặt đất Nước, băng, đá lộ hay các dải cát cũng ñược coi là lớp phủ mặt đất [11] 2.1.1.2 Phân loại lớp phủ mặt đất Theo quan điểm triết học, phân loại là hệ thống các khái niệm (các lớp khách thể) ngang nhau của một lĩnh vực tri thức hay một lĩnh vực hoạt động nào đó của con người, thường là dưới dạng các sơ đồ (các bảng) khác nhau về hình thức và được sử dụng làm phương tiện để thiết lập mối liên hệ giữa các khái niệm hoặc các lớp khách thể này Phân loại một cách khoa học sẽ xác định những mối liên hệ có tính quy luật giữa các lớp khách thể nhằm tìm ra vị trí của khách thể trong hệ thống, vạch ra các tính chất của nó Việc phân loại được tiến hành một cách chặt chẽ, rõ ràng, đồng thời cũng là sự tổng kết các kết quả phát triển đã qua của một lĩnh vực nhận thức, và là sự mở đầu cho một giai đoạn mới của nó Việc phân loại dựa trên những cơ sở khoa học còn cho phép dự báo có căn cứ về những sự kiện hoặc quy luật chưa được biết tới [29] Theo FAO, 1998, Các hệ thống phân loại có hai định dạng cơ bản, đó là phân cấp và không phân cấp Một hệ thống phân cấp thường linh hoạt hơn và có khả năng kết hợp nhiều lớp thông tin, bắt đầu từ các lớp ở quy mô lớn rồi phân chia thành các phụ lớp cấp thấp hơn nhưng thông tin chi tiết hơn [11] Theo Nguyễn Ngọc Thạch (2005) từ việc tham khảo theo hệ thống phân loại của Mỹ và chọn lọc phù hợp với điều kiệu thực tiễn ở Việt Nam đã đưa ra hệ thống phân loại phân cấp lớp phủ như sau [3], [6]: 3 Bảng 2.1 Hệ thống phân loại lớp phủ mặt đất để sử dụng với dữ liệu viễn thám Cấp 1 Cấp 2 1 Đô thị hoặc thành phố 11 Khu dân cư 12 Khu thương mại và dịch vụ 2 Lúa - hoa màu 13 Nhà máy công nghiệp 3 Đất bỏ hoang 14 Giao thông 15 Công trình công cộng 4 Đất rừng 16 Công trình phúc lợi 5 Mặt nước 17 Khu giải trí thể thao 6 Đất ướt 18 Khu hỗn hợp 7 Đất hoang 19 Đất trống và các ñất khác 21 Mùa màng và đồng cỏ 22 Cây ăn quả 23 Chuồng trại gia súc 24 Nông nghiệp khác 31 Đất đồng cỏ 32 Đất cây bụi 33 Đất hỗn tạp 41 Rừng thường xanh 42 Rừng rụng lá 43 Rừng hỗn giao 44 Rừng chặt trụi cây 45 Vùng rừng bị cháy 51 Suối và kênh 52 Hồ và hố nước 53 Bồn thu nước 54 Vịnh và cửa sông 55 Nước biển 61 Đất ướt có thực vật tạo rừng 62 Đất ướt có thực vật không tạo rừng 63 Đất ướt không có thực vật 71 Hồ bị khô 72 Bãi biển (Nguồn: [3]) GIS là một công nghệ được sử dụng rộng rãi để phân tích sự thay đổi sử dụng đất Công nghệ này có thể giúp giảm thời gian và chi phí cho những người làm chính sách trong việc đưa ra các quyết định một chính xác Việc áp dụng kỹ thuật GIS tích hợp với vị trí và đặc điểm không gian của các đối tượng sẽ cung cấp những hiểu biết về các khía cạnh sử dụng đất và mang lại kết quả không gian rõ ràng [16] Hệ thống thông tin địa lý và viễn thám đã được áp dụng rộng rãi và được công nhận như một bộ công cụ mạnh mẽ và hiệu quả trong việc giải đoán và phân tích thay đổi sử dụng/lớp phủ đất về mặt không gian và thời gian Công nghệ viễn thám có thể cung cấp dữ liệu đa thời gian để giám sát, theo dõi và xây dựng các mô hình sử dụng đất, bên cạnh đó GIS có thể thành lập bản đồ sử dụng đất/lớp thực phủ và phân tích biến động về sử dụng đất/lớp thực phủ ở các thời điểm mong muốn [14], [26] Phương pháp tiếp cận này đã được sử dụng rộng rãi trong việc phát hiện và phân tích sự thay đổi sử dụng đất/lớp thực phủ đất [8], [24] Viễn thám là tư liệu tiêu biểu được sử dụng trong việc tích hợp với dữ liệu kinh tế - xã hội, đánh giá tác động của các yếu tố đến sử dụng đất Theo dõi lớp phủ bề mặt và sử dụng đất là một trong những ứng dụng quan trọng của dữ liệu viễn thám Rất nhiều nghiên cứu đã cho thấy có thể xác định có thể xác định được thông tin sử dụng đất thông qua lớp phủ từ dữ liệu ảnh vệ tinh [17] 2.1.1.3 Các phương pháp phân loại và quy mô chiết tách thông tin sử dụng đất từ tư liệu viễn thám Các dữ liệu viễn thám như Landsat, SPOT, … với những lợi thế về chu kỳ chụp lặp, chi phí thấp, tính khái quát đã trở thành nguồn dữ liệu chính cho nghiên cứu các vấn đề liên quan đến lớp phủ và sử dụng đất [18] Thông tin lớp phủ và sử dụng được chiết tách từ tư liệu viễn thám thông qua phương pháp phân loại Mục đích của việc phân loại (chiết tách thông tin) là nhận dạng đối tượng, thết lập mối quan hệ giữa mẫu với lớp chú giải dựa trên các yếu tố đặc trưng Mối quan hệ giữa đối tượng với lớp chú giải là quan hệ “một - một” theo phân loại cứng (hard classification) hoặc “một – nhiều” theo phân loại mềm (soft classification) Đặc trưng mô tả của đối tượng đầu tiên phải kể đến là phản xạ phổ, tiếp đó là cấu trúc của các đối tượng và đặc trưng địa lý như mô hình số độ cao, độ dốc và hướng sườn Đối tượng được nhận dạng có thể là điểm ảnh (pixel) hoặc một tập hợp điểm ảnh liền kề hình thành một thực thể địa lý [23] Cùng với sự trợ giúp của các phần mềm chuyên dụng ngày càng được cải tiến, nâng cấp, phương pháp xử lý số hiện nay cho phép tự động chiết tách các đối tượng trên ảnh một cách nhanh chóng, phạm vi rộng, với các kết quả khách quan, trung thực và chính xác Phương pháp xử lý số được chia thành phương pháp phân loại có kiểm định và không kiểm định * Phương pháp phận loại có kiểm định: Phân loại có kiểm định bắt đầu bằng quá trình thu thập mẫu làm tiêu chuẩn cho việc xác định ranh giới trong không gian đặc trưng của các đối tượng Dựa trên vùng mẫu, các tham số thống kê được xác định và đó chính là các chỉ tiêu thống kê sử dụng trong quá trình phân loại Việc xác định ranh giới phụ thuộc vào đặc tính và kích thước mẫu sử dụng cho phân loại Một số phương pháp thường được sử dụng để trong phân loại có kiểm định là xác suất cực đại (maximum likelihood), phân loại hình hộp, phân 5