TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG -  - KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG TƯ LIỆU ẢNH VIỄN THÁM ĐỂ THÀNH LẬP BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT NĂM 2012 TỶ LỆ 1:5000 XÃ HỒNG DƯƠNG - HUYỆN THANH OAI THÀNH PHỐ HÀ NỘI Hà Nội – 2013 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG -  - KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG TƯ LIỆU ẢNH VIỄN THÁM ĐỂ THÀNH LẬP BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT NĂM 2012 TỶ LỆ 1:5000 XÃ HỒNG DƯƠNG - HUYỆN THANH OAI THÀNH PHỐ HÀ NỘI Hà Nội - 2013 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT HTSDĐ Pan WiFS IRS MOS ERTS OSA UBND CNH - HĐH CN - TTCN CNQSDĐ THCS VAC : : : : : : : : : : : : : Hiện trạng sử dụng đất Panchromatic Wide Fied Sensor Indian Remote Sensing Satellite Marine Obersevation Satellite Earth Resources Technology Satellite Optical Sensor assembly Ủy ban nhân dân Công nghiệp hóa – Hiện đại hóa Cơng nghiệp – Tiểu thủ công nghiệp Chứng nhận quyền sử dụng đất Trung học sở Vườn – Ao – Chuồng DANH MỤC BẢNG Phần 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Tính cấp thiết đề tài Bản đồ trạng sử dụng đất (HTSDĐ) coi loại đồ thường trực làm để thu thập thông tin thời bề mặt lớp phủ nguồn tài liệu quan trọng giúp nhà quy hoạch, nhà hoạch định sách có nhìn tổng quan trạng lớp phủ mặt đất Bên cạnh đó, đồ HTSDĐ cịn để đánh giá thực trạng sử dụng đất, quản lý khai thác nguồn tài nguyên môi trường, lập quy hoạch chuyên ngành, … Hiện nay, đa số địa phương nước sử dụng phương pháp thành lập đồ HTSDĐ theo phương pháp truyền thống, trình cập nhật chỉnh lý số liệu nhiều thời gian, sử dụng nhiều nhân lực mà đồ có độ xác khơng cao khơng thống (do liệu đầu vào không đồng bộ) Nước ta nhiều đồi núi, địa hình phức tạp (độ cao, độ dốc, hướng, khe suối thung lũng…) điều kiện khí tượng, khí hậu, thuỷ văn diễn biến phức tạp nên việc thành lập đồ phương pháp truyền thống gặp nhiều khó khăn, tốn thiếu xác Hơn nữa, việc thành lập đồ theo phương pháp truyền thống không đáp ứng kịp yêu cầu công tác quản lý sử dụng đất Sự thay đổi loại hình sử dụng đất khơng cập nhật thường xun gây khó khăn cho công tác thống kê, kiểm kê đất đai, ảnh hưởng tới công tác quản lý tài nguyên đất đai nói chung cơng tác quy hoạch sử dụng đất, công tác nghiên cứu lĩnh vực chuyên ngành nói riêng Trong vịng nửa kỷ trở lại đây, công nghệ viễn thám ứng dụng rộng rãi việc nghiên cứu bề mặt vỏ trái đất công tác thành lập đồ HTSDĐ.Việc ứng dụng tư liệu viễn thám thành lập đồ HTSDĐ cho phép xác định nhanh chóng vị trí khơng gian tính chất đối tượng Đồng thời, dựa độ phân giải phổ, độ phân giải không gian độ phân giải thời gian tư liệu viễn thám cho phép xác định thông tin đối tượng cách xác nhanh nhất, chí vùng sâu, vùng xa Xuất phát từ thực tiễn công tác thành lập đồ HTSDĐ xã Hồng Dương, đồng ý Bộ môn Trắc địa đồ Hệ thông tin địa lý, hướng dẫn thầy giáo - Ths Nguyễn Đức Thuận, tiến hành thực đề tài: “Ứng dụng tư liệu ảnh viễn thám để thành lập đồ trạng sử dụng đất năm 2012 tỷ lệ 1:5000 xã Hồng Dương - huyện Thanh Oai - thành phố Hà Nội” 1.2 Mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu khả thành lập đồ HTSDĐ sở tư liệu ảnh viễn thám, phương pháp thành lập, ưu nhược điểm phương pháp; - Bản đồ thành lập theo quy phạm lập đồ Bộ Tài nguyên Môi trường; - Tạo đồ HTSDĐ làm tài liệu phục vụ cho mục đích lập quy hoạch chuyên ngành, quy hoạch sử dụng đất, quản lý lãnh thổ, sử dụng hiệu nguồn tài nguyên bảo vệ môi trường 1.3 Yêu cầu nghiên cứu - Nắm phương pháp giải đoán ảnh viễn thám, ứng dụng tư liệu viễn thám thành lập đồ HTSDĐ; - Đạt độ xác cao phù hợp với tỷ lệ, mục đích đồ cần thành lập; - Kết đồ thành lập tài liệu phục vụ xây dựng quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất kiểm tra thực quy hoạch sử dụng đất phê duyệt địa phương ngành kinh tế; - Cần nắm tình hình quản lý sử dụng đất, có thông tin quan sát thực tế nhằm bổ trợ cho q trình giải đốn ảnh; - Các số liệu điều tra, thu thập phục vụ nghiên cứu phải đầy đủ, xác, phản ánh trung thực khách quan Phần 2: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2.1 Tổng quan Viễn thám 2.1.1 Định nghĩa Viễn thám định nghĩa khoa học nghiên cứu phương pháp thu nhận, đo lường phân tích thơng tin đối tượng mà khơng có tiếp xúc trực tiếp với chúng[10] 2.1.2 Nguyên lý viễn thám Sóng điện từ phản xạ xạ từ vật thể nguồn cung cấp thông tin chủ yếu đặc tính đối tượng.Ảnh viễn thám cung cấp thông tin vật thể tương ứng với lượng xạ ứng với bước sóng xác định Đo lường phân tích lượng phản xạ phổ ghi nhận ảnh viễn thám, cho phép tách thơng tin hữu ích lớp phủ mặt đất khác tương tác xạ điện từ vật thể Thiết bị dùng để cảm nhận sóng điện từ phản xạ hay xạ từ vật thể gọi cảm biến Bộ cảm biến máy chụp ảnh máy quét Bộ cảm biến đặt vật mang như: máy bay, khinh khí cầu, tàu thoi vệ tinh… Rừng Nước Cỏ Đất Đường Nhà Vệ tinh Mặt trời Hấp thụ mặt trời 10 Đất nuôi trồng thủy sản Đất chưa sử dụng Đất trồng lâu năm Đất mặt nước 4.2.6.2 Xây dựng khóa giải đốn ảnh vệ tinh Khóa giải đốn ảnh vệ tinh dựa việc khảo sát thực địa với trợ giúp GPS cầm tay Sau cài đặt thông số hệ tọa độ cho GPS cầm tay, với độ xác 8m ÷ 10m, tiến hành thực địa cho lại hình sử dụng đất Mỗi loại khoảng điểm GPS.Các khoanh đất chọn khoanh đất biến động sử dụng đất Sau thực địa, toàn số liệu GPS chuyển vào máy tính.Sau đó, hiển thị điểm đo GPS lên ảnh vệ tinh, dựa váo đặc điểm ảnh, vị trí thơng tin thực địa… tiến hành giải đoán ảnh vệ tinh 63 Bảng 4.5: Khóa giải đốn ảnh vệ tinh khu vực nghiên cứu Loại đất Đặc điểm vệ tinh Sắc Kết Hình ảnh cấu dạng Đất trồng lúa Tím Hơi thơ Dạng hình học Đất trồng lâu năm Tím nhạt Hạt to Dạng Đất giao thơng Trắng xám Mịn Dạng tuyến Đất mặt nước Xanh đậm Mịn Đất nuôi trồng thủy sản Xanh lơ Mịn Đất nghĩa trang, nghĩa địa Trắng xám Hơi thô Đất Đất chưa sử dụng Hình ảnh ảnh vệ tinh Hình ảnh ngồi thực địa Dạng tuyến hình học Dạng tuyến hình học Dạng Đỏ, xanh, Hạt to, Dạng bất đen đến thô kỳ trắng Xanh xám Hơi thô Dạng Để tiến hành giải đốn ảnh thực theo quy trình sau: 64 Ảnh vệ tinh Số liệu thực địa Hiệu chỉnh ảnh Dữ liệu mặt đất, đồ sử dụng Xây dựng khóa giải đốn ảnh Giải đốn ảnh vệ tinh (Bản đồ lớp phủ thực vật) Cải thiện khóa giải đốn ảnh Đánh giá, nâng cao độ xác đồ Đạt yêu cầu Không đạt yêu cầu Bản đồ HTSDĐ Hình 4.9: Sơ đồ quy trình giải đốn ảnh 4.3 Thành lập đồ trạng sử dụng đất Sau xây dựng khóa giải đốn ảnh tiến hành giải đốn ảnh vệ tinh.Sau đómở ảnh vệ tinh thực khoanh vẽ đất phần mềmMicroStation IrasC 65 Hình 4.10: Quá trình khoanh vẽ đất ảnh vệ tinh Sau khoanh vẽ toàn đất tiến hành gán nhãn, tô màu biên tập đồ hiên trạng sử dụng đất phần mềm Microstation Để giải đoán ảnh xác cần điều tra thêm ngồi thực địa, việc điều tra thực địa tiến hành điều tra dựa vào công nghệ GPS để xác định vị trí khoanh đất thực địa kiểm chứng loại hình sử dụng đấtcủa khoanh đất đồ thu thập để đạt độ xác cao Kết q trình số hóa biên tập đồ đồ trạng sử dụng đất xã Hồng Dương năm 2012 4.4 Đánh giá độ xác đồ trạng sử dụng đất Để kiểm tra đánh giá độ xác kết phân loại phương pháp xác hiệu kiểm tra thực địa.Mẫu kiểm tra thực địa khơng trùng vị trí với mẫu sử dụng phân loại đảm bảo phân bố khu vực nghiên cứu Độ xác phân loại ảnh phụ thuộc vào độ xác vùng mẫu mà cịn phụ thuộc vào mật độ phân bố mẫu.Độ xác mẫu giám định ảnh phân loại thể ma trận sai số 66 Ma trận thể sai số nhầm lẫn sang lớp khác (được thể theo hàng) sai số bỏ sót lớp mẫu (được thể theo cột) Do để đánh giá hai nguồn sai số có hai độ xác phân loại tương ứng: Độ xác phân loại có tính đến sai số nhầm lẫn (do sai số nhầm lẫn gây nên) độ xác phân loại có tính đến sai số bỏ sót (do sai số bỏ sót gây nên) Bảng 4.6: Độ xác đồ trạng sử dụng đất năm 2010 Mã loại đất LUA CLN DGT MNC NTS NTD ONT CSD ∑Cột Độ xác loại đất (%) Ký (1) hiệu (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) 13 (2) (3) 13 (4) (5) (6) 14 14 86.7 92.9 (8) ∑Hàng 15 (7) 12 16 10 88.9 66.7 87.5 100 90 10 15 15 10 10 15 10 10 90 Độ xác loại đất (%) 86.7 86.7 80 80 93.3 80 90 90 90 Trong đó: - Tổng hàng: Số điểm kiểm tra loại hình sử dụng đất - Tổng cột: Số điểm thực tế loại đất kiểm tra - Ô chữ bôi đen (đường chéo): Số điểm kiểm tra - Các cịn lại: Các điểm kiểm tra nhầm lẫn sang loại đất khác - Độ xác đồ (%): (tổng số điểm kiểm tra đúng/tổng số điểm kiểm tra) ×100% 78 Độ xác đồ: x 100% = 86,7% 67 90 Để đánh giá tính chất sai sót phạm phải q trình phân loại người ta dựa vào số κ (Kappa), số nằm phạm vi từ ÷1 biểu thị giảm theo tỷ lệ sai số thực yếu tố phân loại hoàn tồn ngẫu nhiên Chỉ số κ tính theo cơng thức sau: r κ= r N ∑ xii − ∑( xi + x+i ) i =1 r i =1 N − ∑( xi + x+i ) i =1 Trong đó: -κ: số Kappa - N: Tổng số hàng cột ma trận - r: Số hàng ma trận - xii: Giá trị hàng i cột i - xi+: Giá trị cột i - x+i: Giá trị hàng i Áp dụng bảng ta được: Qua ta thấy đồ sản phẩm thu sau giải đốn có độ xác đạt u cầu 4.5 Đánh giá số liệu thống kê Sau thành lập đồ HTSDĐ xã Hồng Dương năm 2012 phần mềm MicroStation, tiến hành xuất sang phần mềm Mapinfo để thống kê diện tích loại đất địa bàn xã Kết thống kê số liệu đồ xây dựng so sánh với số liệu thống kê năm 2012 thể bảng 4.7 Bảng 4.7: So sánh diện tích tổng hợp đồ sản phẩm số liệu trạng theo thống kê thời điểm 2012 68 Loại đất Số liệu theo thống kê đất đai (ha) Tổng diện tích tự nhiên Đất trồng lúa Đất trồng lâu năm Đất giao thông Đất mặt nước Đất nuôi trồng thủy sản Đất nghĩa trang, nghĩa địa Đất Đất chưa sử dụng 987.89 663.16 23.86 71.77 33.13 26.78 8.67 53.18 8.30 Số liệu diện tích tổng hợp đồ sản phẩm (ha) 986.95 660.02 22.98 73.34 35.16 27.12 8.06 54.20 8.00 Sai lệch (ha) -0.97 -3.14 -0.88 +1.57 +2.03 +0.34 -1.61 +1.02 -0.30 Từ bảng 4.7 nhận thấy, diện tích giải đốn diện tích thống kê loại đất có chênh lệch Nguyên nhân dẫn đến chênh lệch giải thích sau: Khi sử dụng ảnh vệ tinh để giải đoán đường nhỏ, đường bờ vùng, ranh giới sử dụng đất, mương nhỏ, đường bờ kênh, đường nội đồng,…có loại cỏ bụi mọc nhiều nên khó phân định rõ ràng; nhà, địa vật công trình độc lập nhỏ so với diện tích đất vườn tạp loại trồng bao quanh Do đó, chúng gộp thành loại đất nông nghiệp như: đất trồng lúa, đất trồng lâu năm, hàng năm khác Diện tích đất ni trồng thuỷ sản tăng số khu vực đất trồng lúa vụ bị ngập nước phân loại bị nhầm thành đất nuôi trồng thuỷ sản Diện tích đất chưa sử dụng giảm độ phân giải ảnh khó phân biệt đất nơng nghiệp với cỏ bụi thuộc đất chưa sử dụng 4.6 Kiểm tra ngoại nghiệp - Mục đích: + Kiểm tra xác minh đối tượng nghi ngờ chưa xác định q trình giải đốn phịng; + Bổ sung, chỉnh sửa đối tượng có sai khác q trình giải đốn thực tế nhằm nâng cao độ xác đồ cần thành lập 69 - Công tác chuẩn bị, bao gồm: + In đồ ngoại nghiệp tức đồ giải đoán phịng in đồ địa hình có tỷ lệ; thiết kế tuyến điều tra có đặc trưng cho khu vực khảo sát tập trung vào số xã có biến động nhiều + Những đối tượng chỉnh lý đối tượng nghi ngờ q trình giải đốn đối tượng phát có sai khác so với thực tế Nếu khu vực có sai khác phải tiến hành giải đốn bổ sung nhằm tăng độ xác cho kết giải đốn 4.7 Nhận xét khả ứng dụng ảnh vệ tinh từ kết xử lý Qua thực nghiệm thành lập đồ trạng sử dụng đất việc ứng dụng tư liệu viễn thám rút số nhận xét sau: 4.7.1 Ưu điểm - Bản đồ trạng sử dụng đất thành lập đạt độ xác cao (86,7%), đồng thời kết hợp với việc rà soát thực địa so sánh đối tượng sử dụng đất, kết hợp với liệu, đồ HTSDĐ có sẵn cho thấy, đối tượng xác so với thực tế - Các ảnh có độ phân giải thích hợp với việc phân loại đối tượng trongviệc quan sát đo vẽ - Ảnh viễn thám giải công việc mà thông thường quan sát mặt đất khó - Phân tích ảnh nhanh rẻ nhiều so với quan sát thực địa - Với vùng có biến động nhanh HTSDĐ, ảnh vệ tinh cho phép cập nhật thường xuyên chủ động 4.7.2 Nhược điểm - Một số loài hình sử dụng đất khác khơng phân biệt ảnh 70 - Nhiều thông tin theo chiều nằm ngang bị không rõ nét ảnh viễn thám, thông tin thường có giá trị để phân loại đối tượng sử dụng đất - Đối với vùng nhỏ chi phí cho nghiên cứu viễn thám trở nên đắt phương pháp truyền thống, khơng kinh tế 71 Phần 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Sau tiến hành nghiên cứu thực nghiệm thành lập đồ trạng sử dụng đất tỷ lệ 1:5000 xã Hồng Dương – huyện Thanh Oai – TP Hà Nội rút số kết luận sau: - Ảnh vệ tinh có độ phân giải không gian đa dạng từ độ phân giải cao đến độ phân giải thấp, điều cho phép ta thành lập đồ trạng sử dụng đất tỷ lệ mà không cần phải thành lập theo trình tự từ đồ tỷ lệ lớn đến đồ tỷ lệ nhỏ phương pháp truyền thống trước - Bản đồ trạng sử dụng đất xã Hồng Dương tỷ lệ 1:5000 thành lập với độ xác phân loại đạt 86,7%; chênh lệch diện tích giải đốn diện tích thống kê nhỏ 1% diện tích loại đất đó, trừ đất chưa sử dụng Từ kết tính tốn cho thấy, độ xác đồ thành lập phụ thuộc chặt chẽ vào kết giải đoán ảnh, đồng thời kết phân loại cần phải đối chiếu với thực địa để chỉnh lý, bổ sung cho kết nghiên cứu, nhằm đảm bảo độ tin cậy thông tin chiết tách từ tư liệu viễn thám - Từ liệu ảnh viễn thám tư liệu bổ trợ khác, xây dựng tệp liệu mẫu gồm loại hình sử dụng đất bao gồm: đất chuyên trồng lúa nước; đất trồng lâu năm; đất nuôi trồng thủy sản; đất nghĩa trang, nghĩa địa; đất có mặt nước chun dùng; đất giao thơng; đất ở; đất chưa sử dụng - Kết thu đồ trạng sử dụng đất xã Hồng Dương thành từ tư liệu viễn thám đồ dạng số, có lượng thơng tin thống nhất, đồng bộ, hệ toạ độ VN-2000 - Để thuận lợi cho công tác giải đốn ảnh, xác định xác loại hình sử dụng đất cần thu thập ảnh chụp vào thời điểm mà loại hình sử dụng đất thể rõ mục đích sử dụng, đặc biệt phải có tư liệu khác hỗ trợ cho việc giải đoán, thành lập đồ trạng sử dụng đất 72 5.2 Kiến nghị Việc sử dụng tư liệu viễn thám thành lập đồ HTSDĐ phù hợp với điều kiện xã Hồng Dương, tơi kiến nghị: Tiếp tục nghiên cứu sử dụng ảnh viễn thám để thành lập đồ trạng sử dụng đất địa bàn khác huyện, phục vụ trực tiếp cho công tác quản lý đất đai địa phương 73 Đề tài cần tiếp tục hoàn thiện, mở rộng phạm vi nghiên cứu địa bàn rộng lớn TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ Tài nguyên Môi trường (2010), Quy phạm thành lập đồ trạng sử dụng đất, Hà Nội Bộ Tài nguyên Môi trường (2010), Ký hiệu đồ trạng sử dụng đất đồ quy hoạch sử dụng đất, Hà Nội Phạm Văn Cự (2008), Ứng dụng hệ thông tin địa lý viễn thám quản lý môi trường tài nguyên Việt Nam thực trạng, thuận lợi thách thức Trần Hùng, Phạm Quang Lợi(2008), Xử lý phân tích liệu viễn thám với phần mềm ENVI Phạm Vọng Thành (2005), Cơ sở Viễn thám, NXB Xây dựng Phạm Vọng Thành, Nguyễn Trường Xn (2001), Giáo trình cơng nghệ Viễn thám, NXB Xây dựng, Hà Nội Phạm Vọng Thành, Nguyễn Khắc Thời(2011), Cơng nghệ tích hợp Viễn thám GIS quản lý đất đai Nguyễn Ngọc Thạch(2005),Cơ sở viễn thám, NXB ĐHQG Hà Nội Nguyễn Khắc Thời (2011), Giáo trình Viễn thám, NXB Đại học Nơng nghiệp, Hà Nội 10 Lê Văn Trung (2005),Viễn Thám, NXB Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh 11 Lê Quang Trí (2005), Giáo trình quy hoạch sử dụng đất, NXB Đại học Cần Thơ, TP Cần Thơ 12 Trần Quốc Vinh NNC (2008), Xây dựng cư sở liệu đánh giá xói mịn đất cơng nghệ viễn thám (RS) Hệ thống thông tin địa lý (GIS) phục vụ công tác bảo vệ đất dốc huyện Tam Nông, tỉnh Phú Thọ, Đề tài NCKH cấp Bộ - Mã số: B2008-11-102 74 13 Đồn Cơng Quỳ (2008), Giáo trình quy hoạch sử dụng đất, NXB Nông nghiệp, Hà Nội 14 Ths Phạm Văn Vân (2010), Giáo trình Hệ thống thơng tin đất đai, NXB Nông nghiệp, Hà Nội 15 UBND xã Hồng Dương (2011), Báo cáo thuyết minh tổng hợp quy hoạch sử dụng đất đến năm 2020 Kế hoạch sử dụng đất năm kỳ đầu (2011-2015) xã Hồng Dương 16 Brandon R, Bottomley, B,A, (1998), Land Use and Land Cover Change For Southeast Asia: A Synthesis Report University of Arkansas 17 Mariamni Halid, Land use - cover change detection using knowlge based approaches remote sensing and GIS, Kalaysia Centre for Remote Sensing 18 Landsat Imagery, http://glcf.umd.edu/data/landsat/ Thứ 2, 1/5/2013 19 http://www.satimagingcorp.com/satellite-sensors/spot-5.html 20 http://landsat.gsfc.nasa.gov/ 21 SPOT – Hệ thống vệ tinh quan sát trái đất Pháp,http://dialyvakhttdialy.wordpress.com/2013/02/06/spot-he-thong-vetinh-quan-sat-trai-dat-cua-phap/Thứ 2, 1/5/2013 75 ... tố nội dung trạng sử dụng đất phải biểu thị đồ trạng sử dụng đất Tỷ lệ đồ tỷ lệ đồ trạng sử dụng đất quy định bảng 2 .10 Bảng 2 .10 : Tỷ lệ đồ dùng để thành lập đồ trạng sử dụng đất Đơn vị thành lập. .. thành lập đồ trạng sử dụng đất năm 2 012 tỷ lệ 1: 5000 xã Hồng Dương - huyện Thanh Oai - thành phố Hà Nội? ?? 1. 2 Mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu khả thành lập đồ HTSDĐ sở tư liệu ảnh viễn thám, phương... khoanh đất có diện tích đồ theo quy định Bảng 2 .11 Quy định này [1] Bảng 2 .11 : Các khoanh đất phải thể đồ trạng sử dụng đất Tỷ lệ đồ Diện tích khoanh đất đồ Từ 1/ 1000 đến 1/ 10.000 ≥ 16 mm2 Từ 1/ 25.000