ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA MÔI TRƯỜNG Chuyên ngành: Viễn thám GISứng dụng quản lí tà nguyên thiên nhiên Đề tài: ỨNG DỤNG GIS VÀ VIỄN THÁM ĐÁNH GIÁ Q TRÌNH PHÁT TRIỂN KHƠNG GIAN ĐƠ THỊ Ở THÀNH PHỐ MỸ THO TỈNH TIỀN GIANG GVHD: PGS.TS Trương Thanh Cảnh SVTH: Nguyễn Thị Xuân Lộc MSSV:1117178 TP HCM, 3/2015 MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Với mục tiêu đến năm 2020, nước ta trở thành nước cơng nghiệp nên q trình cơng nghiệp hóa diễn ngày nhanh khắp tỉnh thành có Tiền Giang Nó có chuyển biến tích cực q trình phát triển kinh tế - xã hội Tốc độ phát triển kinh tế nhanh chóng tỉnh đẩy mạnh q trình thị hóa Q trình thị hóa biểu qua gia tăng dân số, tăng tỉ lệ dân đô thị thay đổi số lượng lớn dân cư Trong đó, đặc biệt tăng nhanh cơng trình cơng cộng, chung cư, nhà ở, đường xá, …Với phát triển nhanh chóng q trình thị làm thay đổi cấu trúc, sở hạ tầng,không gian nên cập nhật thơng tin xác, tình trạng, xu hướng phát triển khơng gian….Một cách liên tục cần có nhìn tổng quan khách quan để đưa chiến lược phát triển bền vững cải thiện sống đô thị, giúp cho nhà quản lý theo dõi biến động đưa định đúng đắn Viễn thám khoa học công nghệ giúp thu thập thông tin đối tượng bề mặt trái đất mà không cần tiếp xúc trực tiếp với chúng Dữ liệu viễn thám có độ phân giải không gian cao phần phủ mặt đất lớn, giám sát cách chi tiết, liên tục trạng thay đổi nhiệt độ cho khu vực rộng lớn Với ưu điểm trên,hiện viễn thám nhiệt (với kênh có bước sóng từ - 14µm) kết hợp với hệ thống thơng tin địa lý sử dụng theo dõi biến động thị Do đề tài “ỨNG DỤNG GIS VÀ VIỄN THÁM ĐÁNH GIÁ Q TRÌNH PHÁT TRIỂN KHƠNG GIAN ĐÔ THỊ Ở THÀNH PHỐ MỸ THO TỈNH TIỀN GIANG” thực với mục đích đánh giá q trình thị từ năm 2005 đến năm 2015 địa bàn tỉnh Tiền Giang MỤC TIÊU Ứng dụng GIS viễn thám đánh giá trình sử dụng đất cho phát triển không gian đô thị thành phố Mỹ Tho tỉnh Tiền Giang Đề xuất giải pháp cải tiến công tác quy hoạch không gian đô thị NỘI DỤNG NGHIÊN CỨU Thu thập sở lí ḷn liên quan đến thị thị hóa Tìm hiểu trạng sử dụng đất cho phát triển đô thị thành phố Mỹ Tho tỉnh Tiền Giang Ứng dụng GIS viễn thám xây dựng đồ biến động đất thị qua thời kì 2005 - 2015 Đánh giá tính hợp lý cấu trúc khơng gian đô thị TP Mỹ Tho tỉnh Tiền Giang Đề xuất giải pháp hiệu chỉnh không gian đô thị cho phù hợp ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đối tượng: Q trình thị hóa tỉnh Tiền Giang qua hai thời kì 2005 2015 Phạm vi nghiên cứu: Trên thành phố Mỹ Thotỉnh Tiền Giang Ý NGHĨA THỰC TIỄN VÀ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI Ý nghĩa thực tiễn: Góp phần xây dựng phương pháp vào quy trình truyền thống cơng tác phân tích đánh giá biến động thị Hơn giúp nhà quy hoạch, quản lý thị có sở để thực dự án phù hợp với mơi trường Ý nghĩa khoa học: Góp phần khẳng định mở rộng khả ứng dụng phương pháp viễn thám hệ thống thông tin địa lý vào việc phân tích, đánh giá thị CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Cơ sở nghiên cứu 1.1.1 Đô thị 1.1.1.1 Khái niệm: Theo bách khoa toàn thư liên xô, “ đô thị khu dân cư rộng lớn Dân cư chủ yếu ngành công nghiệp, thương nghiệp lĩnh vực quản lí khoa học văn hóa” Theo nghị định số 42/2009/NĐ – CP ngày 07/5/2009 Chính phủ phân loại đô thị qui định rằng: đô thị bao gồm thành phố, thị xã, thị trấn quan nhà nước có thẩm quyền định thành lập Đơ thị nước ta điểm dân cư tập trung với tiêu chí cụ thể sau: Là tập trung tổng hợp trung tâm chuyên ngành, cấp quốc gia, cấp vùng liên tỉnh, cấp tỉnh, cấp huyện trung tâm vùng tỉnh; có vai trò thức đẩy phát triển kinh tế - xã hội nước vung lãnh thổ nhất định Qui mơ dân số tồn thị tối thiểu phải đạt nghìn người trở lên Mật độ dân cư phải phù hợp với qui mơ, tính chất đặc điểm loại thị tính phạm vi nội thành, nội thị khu phố xây dựng tập trung thị trấn Tỉ lệ lao động phi nơng nghiệp tính phạm vi ranh giới nội thành, nội thị, khu vực xây dựng tập trung phải đạt tối thiểu 65% tổng số lao động Hệ thống cơng trình hạ tầng thị gồm hệ thống cơng trình hạ tầng xã hội hệ thống cơng trình hạ tầng kĩ thuật Kiến trúc, cảnh quan đô thị, việc xây dựng phát triển đô thị phải theo qui chế quản lí kiến trúc thị duyệt, có khu đô thị kiểu mẫu, tuyến văn minh thị, có khơng gian cơng cộng phục vụ đời sống tinh thần dân cư thị, có tổ hợp kiến trúc cơng trình kiến trúc tiêu biểu phù hợp với môi trường, cảnh quan thiên nhiên 1.1.1.2 Phân loại đô thị Nước ta, theo Nghị định số 72/2001/ NĐ-CP ngày 05 tháng 10 năm 2001 phủ việc phân loại dơ thi cấp quản lý đô thị, đô thị chia thành loại: Đô thị loại đặc biệt thành phố trực thuộc trung ương có quận nội thành, huyện ngồi thành thị trực thuộc Đơ thị loại đặc biệt đa chức năng, với qui mô dân số từ triệu người trở lên, mật độ dân số khu vực nội thành từ 15000 người/km2 tỉ lệ lao động phi nông nghiệp 90% số lao động Đô thị loại I thành phố trực thuộc trung ương có q̣n nội thành, hun ngồi thành đô thị trực thuộc với qui mô dân số từ triệu người trở lên, mật độ dân số tối thiểu 12000 người/km2 Đô thị loại I thành phố thuộc tỉnh có phường nội thành, xã ngoại thành với qui mô dân số từ 500000 người trở lên, mật độ dân số từ 10000 người/km2 trở lên Tỉ lệ lao động phi nông nghiệp đô thị loại I phải 85% Đô thị loại II tỉ lệ lao động phi nông nghiệp phải từ 80% trở lên Nếu đô thị loại trực thuộc trung ương qui mơ dan số từ 800000 người trở lên, mật độ dân số lên 10000 người/km2 Đơ thị loại II thuộc tỉnh có qui mơ dân số 300000 người với mật độ dân số từ 8000 người/km2 Đô thị loại III thành phố thị xã thuộc tỉnh các phường xã nội thành, nội thị, xã ngoại thành, ngoại thị Qui mô dân số 150000 người, mật độ dân số từ 6000 người/km2 trở lên tỉ lệ dân số phi nông nghiệp từ 75% trở lên Đô thị loại IV thị xã thuộc tỉnh có phường nội thị xã ngoại thị Qui mô dân số từ 50000 người trở lên với mật độ dân số 4000 người/km2 tỉ lệ lao động phi nông nghiệp tối thiểu 70% Đô thị loại IV, đô thị loại V thị trấn thuộc huyện có khu phố xây dựng tập trung có điểm dân cư nông thôn Qui mô dân số phải từ 4000 người trở lên, mật độ dân số 2000 người/km2 tỉ lệ lao động phi nông nghiệp từ 65% trở lên Theo tài liệu thị, số khái niệm hiểu sau: Nội thành nơi hồn tồn q trình thị, khơng hoạt động nơng nghiệp bước nâng q trình thị hóa lên chất lượng ngày cao Ngoại thành khu vực mà q trình thị hóa hình thành phần có bản, xã hội đậm chất nơng thơn Theo cấu trúc lãnh thổ hành thị, vùng ven thị hiểu cách thông thường nhất vùng ven khu vực nội thị Trong qui hoạch xây dựng, so với thực phát triển đô thị, vùng ven đô thị đươc coi khu vực mở rộng thị giai đoạn qui hoạch Đây khu vực đóng vai trò gạch nối nội thành ngoại thành, nơi mà q trình thị hóa diễn nhữn chuyển động mạnh mẽ nhất 1.1.2 Đô thị hóa 1.1.2.1 Khái niệm Đơ thị hóa q trình tập trung dân số vào thị, diễn mối quan hệ chặt chẽ với phát triển cách mạng khoa học kĩ thuật, làm thay đổi phân bố lực lượng sản xuất, phân bố dân cư, thay đổi cấu nghề nghiệp, văn hóa xã hội, kết cấu giới tính, lứa tuổi dân cư mơi trường sống Đơ thị hóa trình phát triển rộng rãi lối sống thị thành thể qua mặt dân số, mật độ dân số, chất lượng sống, Các nước phát triển (như châu Âu, Mĩ hay Úc) thường có mức độ thị hóa cao (trên 80%) nhiều so với nước phát triển (nhưViệt Nam hay Trung Quốc) (khoảng ~35%) Đô thị nước phát triển phần lớn ổn định nên tốc độ thị hóa thấp nhiều so với trường hợp nước phát triển Sự tăng trưởng thị tính sở gia tăng đô thị so với kích thước (về dân số diện tích) ban đầu thị Do đó, tăng trưởng thị khác tốc độ thị hóa (vốn số gia tăng theo giai đoạn thời gian xác định năm hay năm)  Q trình thị hóa Khi đánh giá thị hóa người ta thường sử dụng tiêu chí mức thị hóa tốc độ thị hóa: mức độ thị hóa = dân số đô thị/ tổng dân số (%) tốc độ đô thị hóa = (dân số thị cuối kì – dân số thị đầu kì)/(Nxdân số thị đầu kì) (%/năm) Theo khái niệm ngành địa lí, thị hóa đồng nghĩa với gia tăng khơng gian mật độ dân cư thương mại hoạt động khác khu vực theo thời gian Các trình thị hóa bao gồm:  Sự mở rộng tự nhiên dân cư có Thơng thường q trình khơng phải tác nhân mạnh mức độ tăng trưởng dân cư tự nhiên thành phố thường thấp nông thôn  Sự chuyển dịch dân cư từ nông thôn thành thị, nhập cư đến đô thị  Sự kết hợp yếu tố 1.1.3 Những biểu phát triển không gian đô thị 1.1.3.1 Tỉ lệ dân số thành thị cao tăng nhanh Đơ thị giới tăng nhanh chóng số lượng đô thị, số dân đô thị tỉ lệ thị dân Dân đô thị nước phát triển đạt tỉ lệ cao Anh 90%, Australia 91%; Nhật Bản, Hoa Kỳ: 79%, … Ngược lại, nước phát triển, tỉ lệ dân số đô thị thấp (Trung Quốc 44%; Sudan 41%; Thái Lan 33%; Ấn Độ 28%; Ethiopia 16% ) Một số nước NICs có tỉ lệ dân số thị rất cao Singapore đạt 100%; Đài Loan 78%; Hàn Quốc 82% Mức độ thị hóa Việt Nam thấp nhiều so với giới: Năm 2007, tỉ lệ dân số đô thị Việt Nam đạt 27%, tỉ lệ dân số đô thị giới 49% Các vùng kinh tế nước có mức độ thị hóa khác nhau: cao nhất Đơng Nam Bộ với tỉ lệ dân số đô thị 57,3%; thấp nhất Trung du miền núi phía Bắc với tỉ lệ 15,4% Dân số đô thị giới tăng nhanh kỷ XXI Tỉ lệ dân số đô thị giới đạt 50% (năm 2008) với khoảng 3,2 tỉ người Dự báo đến năm 2015 có 4,1 tỉ dân thị năm 2050 dân số đô thị 6,4 tỉ dân, tương ứng với 55% 70% dân số giới 1.1.3.2 Dân cư tập trung vào thành phố lớn cực lớn Trong năm gần đây, dân số đô thị nước phát triển tăng nhanh nước phát triển, làm cho cách biệt dân số thị hai nhóm nước có thay đổi rõ rệt: dân số thị nước phát triển chiếm 75% dân số thị tồn giới (năm 2005) Trong năm gần đây, xu hướng dân nông thôn đổ xô thành phố lớn Thành phố Hồ Chí Minh, Hà Nội đơng Theo kết điều tra dân số Tổng cục dân số kì năm 2007 TPHCM cho thấy có khoảng 844.548 người thuộc diện KT3, KT4 đến từ tỉnh nước chiếm 30,1 % dân số toàn Thành Phố Theo số liệu thống kê năm 2000, số dân thuộc diện chiếm 15.2% (730.878 người), số lượng có xu hướng tăng dần 1.1.3.3 Lãnh thổ đô thị mở rộng Q trình thị hóa ngày phát triển Hiện nay, đô thị ngày phát triển tuyến đường giao thông, khu công nghiệp, khu dân cư, khu thương mại, khu giải trí nhằm phục vụ nhu cầu sản xuất sinh hoạt ngày cao người dân Nhu cầu mở rộng diện tích đất ở, đất khu cơng nghiệp, đất cơng trình cơng cộng tăng cao Do đó, diện tích đất thị khơng ngừng mở rộng Đơ thị phát triển phình to ngồi ranh giới có để đáp ứng gia tăng dân số sản xuất đô thị Thực tế, đô thị phát triển, khả thu hút điểm dân cư nông nghiệp đô thị nhỏ xung quanh cao Tập hợp vùng ảnh hưởng làm cho thị có vùng ngoại ngày lớn Quá trình mở rộng lãnh thổ thị q trình chuyển đất nơng nghiệp thành đất thị (có lấn chiếm đất nông nghiệp để xây dựng đô thị, sở công nghiệp dân dụng…) Hiện nay, nhu cầu sử dụng đất dân cư thành thị năm gần tăng lên hai lần so với đầu kỷ XX Đó nhu cầu diện tích nhà ở, xanh, cơng viên, câu lạc bộ…ngày phát triển chất lượng sống người dân đô thị tăng lên Như vậy, tiêu sử dụng đất gia tăng diện tích đất thị tiêu gián tiếp, biểu nét đặc trưng q trình thị hóa Theo dự đốn, diện tích đất thị tiếp tục tăng nhanh khoảng 150 năm tới Tất nhiên, lấn chiếm đất đai đô thị gây nhiều hậu tiêu cực: giảm diện tích gieo trồng, làm suy thối mơi trường,… 1.1.4 Áp dụng viễn thám GIS vào nghiên cứu đô thị Đối với nghiên cứu đô thị, Viễn thám GIS cơng cụ có sức tiềm tàng Việc sử dụng hệ thống thông tin địa lý công nghệ thông tin không gian việc quy hoạch ngày trở nên quan trọng, đặt biệt có giá trị cơng nghệ phân tích phường văn hóa 58 ấp, khu phố công nhận ấp, khu phố văn hóa Tồn thành phố có 25,510 máy điện thoại, mật độ sử dụng đạt 15.3 máy/1 00 dân Công tác phát không ngừng phát triển mở rộng từ thành phố xuống phường xã Đài phát đài truyền hình cải thiện cơng trình ngày phong phú hơn, sâu vào quần chúng nhằm bổ sung thông tin, kiến thức cho tồn tỉnh Các sách xã hội, chủ trương sách Đảng Nhà nước người có cơng, gia đình liệt sĩ, thương binh, cán hưu trí…được thành phố tổ chức thực tốt cơng tác xóa đói giảm nghèo triển khai có hiệu (tỉ lệ nghèo giảm 08%) Ngồi ra, thành phố Mỹ Tho cờ đầu phong trào nghệ thuật quần chúng, phong trào rèn luyện thân thể môn thể thao 1.2.3.3 Về sở hạ tầng chỉnh trang đô thị:  Giao thông Mạng lưới giao thông đường phân bố không chỉnh trang nâng cấp tạo cho mặt thành phố khang trang đẹp Thống kê mạng lưới đường giao thông (phụ lục ) Hệ thống cầu thành phố nâng cấp xây dựng nhằm đảm bảo nhu cầu lại nhân dân Ngồi ra, Mỹ Tho có khả tiềm tàng giao thông đường thủy với sông Tiền dài 112km, chiều sâu 5m, khả thông tàu lên tới 3000 tấn, thuận lợi phát triển kinh tế thủy sản khai thác vật liệu xây dựng  Hệ thống công viên xanh: Thành phố Mỹ Tho có cơng viên có từ lâu đời công viên Lạc Hồng công viên Giếng nước để tưởng nhớ chiến thắng Tết Mậu Thân Với hệ thống công viên xanh đô thị góp phần làm cho khơng khí lành, thống mát nơi vui chơi, tập thể dục cho cộng đồng  Du lịch sinh thái Hệ thống khách sạn, nhà nghỉ thành phố nâng cấp, xây mới, đầy đủ tiện nghi Hàng năm thu hút hàng trăm khách du lịch đến tham quan thưởng thức loại trái đặc sản vùng sông nước Nam Bộ  Nhận xét: Tốc độ tăng trưởng năm qua rất cao có bùng nổ phát triển công nghiệp giai đoạn cấu kinh tế chuyển dịch nhanh theo hướng công nghiệp hóa Tuy nhiên tăng trưởng kinh tế dựa vào nhân tố phát triển theo chiều rộng Chỉ tập trung lĩnh vực chế biến nông thủy sản thực phẩm; lĩnh vực công nghiệp hỗ trợ (là tiền đề cho phát triển hiệu công nghiệp theo hướng công nghệ cao) hầu chưa phát triển.Cơ cấu kinh tế chuyển dịch mạnh theo hướng công nghiệp hóa có khả dẫn đến mất đồng với yếu tố đại hóa.Các nguồn lực huy động dân thấp so với tiềm Các sở đảm bảo phát triển chủ động, bền vững ổn định chưa đủ 1.3 Tình hình nghiên cứu nước nước 1.3.1 Những nghiên cứu nước Với bùng nổ công nghệ vệ tinh, thiết bị quan sát Trái Đất từ không gian rất nhanh chóng ứng dụng để nghiên cứu q trình xảy bề mặt Trái Đất Không thế, ảnh liệu thu thập từ vệ tinh giúp chúng ta khảo sát thay đổi bề mặt Trái Đất, có khảo sát biến động thị Các nước Thế Giới ln coi trọng việc kiểm sốt, ứng phó với biến đổi khí hậu nhắm mục đích bảo vệ môi trường, bảo vệ đa dạng sinh học nguồn gen sinh vật quý hiếm, thế, việc ứng dụng viễn thám hệ thống thông tin địa lý áp dụng để phục vụ đánh giá trình biến độn đất thị qua có định để phát triển bền vững Đối với Thế giới, việc nghiên cứu phát triển đô thị đa dạng hơn, phân tích ảnh hưởng thị hóa đến khía cạnh khác nghiên cứu ứng dụng GIS viễn thánh đánh giá ảnh hưởng thị hóa đất canh tác tỉnh Phúc Kiến, Trung Quốc ( H.Xu et al., 2000), ứng dụng GIS phân tích quy hoạch quản lí q trình thị hóa thành phố Ostrava, Cộng hòa Séc (Jaroslav Burian, 2008), sử dụng GIS dự đoán trình thị hóa SLEUTH đo lường độ xác thời gian thay đổi thành phố Chiang Mai, Thái Lan (Xiaolu ZHOU et al., 2006), ứng dụng GIS phân tích đa tiêu chuẩn xây dựng mẫu thị bền vững thành phố Stockholm, Thụy Điển (Gulilat Alemu, 2011 ), ứng dụng viễn thám phân tích thay đổi bề mặt thông số sinh học khu vực thị hóa Việt Nam (Tran Hung Y Yasooka, 2002) Đề tài “Extraction of Urban Built-up Land Features from Landsat Imagery Using a Thematicoriented Index Combination Technique” tác giả Hanqiu Xu sử dụng ảnh viễn thám kênh 2, 3, 4, Landsat TM để tính số thực vật NDBI, SAVI, MNDWI so sánh tương phản chúng, từ tác giả tính số IBI xác định lớp đối tượng đô thị 1.3.2 Trong nước Sự phát triển đất nước phụ thuộc rất nhiều vào phát triển đô thị trung tâm, đánh giá tốc độ xu hướng phát triển đô thị yếu tố để thúc đẩy kinh tế xã hội lên cao Những năm gần đây, nghiên cứu quen thuộc đánh giá tài nguyên thiên nhiên, đánh giá đất đai, bão lũ, GIS mở rộng nghiên cứu dân sinh, dịch vụ, có nghiên cứu đánh giá phát triển thị hóa bước phát triển lớn Những nghiên cứu xoayquanh vấn đề đô thị đánh giá tác động việc chuyển đổi ranh giới quận đến q trình thị hóa khu vực Tây Hồ - Hà Nội (Vũ Thị Phương Thảo, 2012), dự án tiến hành thành phố ứng dụng GIS thành lập tập đồ quy hoạch đô thị thời kì 1996-2020 (Bộ xây dựng, 2012), xu hướng phát triển khơng gian thị góc nhìn viễn thám hệ thống thơng tin địa lí (Phạm Bách Việt, 2010), ứng dụng bật gần nhất xây dựng lực quản lí di sản đô thị Huế thông qua ứng dụng GIS ( Nuffic-Hà Lan ctv, 2013) Nghiên cứu Trần Thị Vân “ ứng dụng GIS Viễn Thám giám sát đô thị hóa thành phố hồ chí minh qua mặt khơng thấm” sử dụng viễn thám GISđánh giá thay đổi không gian theo thời gian đề tài sử dụng phân loại trực tiếp ảnh đa thời gian, nhận biết thay đổi phổ kết hợp tích phân tích sau phân loại sau xử lý kết hợp GIS, kiến thức chuyên gia, khảo sát thực địa tác giả xác định mặt không thấm đánh giá biến động trình phát triển thị từ 1989 dến 2006 HƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nội dung nghiên cứu Đặc điểm chung điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội TP Mỹ Tho q trình thị hóa Hiện trạng sử dụng đất năm 2002 2015 TP Mỹ Tho ứng dụng viễn thám gis tìm lớp thị biến động đô thị giai đoạn 2002 2015 Đánh giá q trình biến động thị qua gian đoạn 2002-2015 Tính tốc độ mức độ phát triển đô thị đưa giải pháp phát triển đô thị bền vững Phương pháp 2.1 Phương pháp luận Cũng giống nghiên cứu trước, phương pháp nghiên cứu mà đề tài sử dụng phương pháp viễn thám nhiệt từ ảnh vệ tinh landsat Vệ tinh Landsat vệ tinh viễn thám tài nguyênđầu tiênđược phóng lên quỹ đạo năm 1972, chođến nayđã có thếhệ vệ tinh Landsat phóng lên quỹđạo liệu sử dụng rộng rãi toàn giới.Vệ tinh Landsat thiết kế có bề rộng tuyến chụp 185km Các giá trị pixelđược mãhóa bit tức cấpđộ xám từ 0÷255 Vệtinh Landsat trang bị cảm MSS(Multispectral Scanner), TM (Thematic Mapper) ETM+ (Enhanced Thematic Mapper Plus) Ảnh vệ tinh sử dụng hiệu nhiều lĩnh vực khác nhau: thành lập đồ chuyên đề, phân tích biến động ( trạng sử dụng đất, lớp phủ, đường bờ ), phân biệt loại khoáng vật, phân biệt trạng thực phủ, đặc biệt liệu từ Band ( Lansat 7) Band 10 ( Landsat 8) sở quan trọng để tính tốn nhiệt độ bề mặt đất, giúp cho việc giám sát hiệu hiệu ứng nhà kính, tác động q trình thị hóa đến việc gia tăng nhiệt độ diễn biến trạng thái nhiệt độ khoảng thời gian khác khu vực khác Địa bàn TP Mỹ Tho từ lúc thành lập có rất nhiều thay đổi sở hạ tầng, mất dần đất nông nghiệp, dân cư đông đúc dẫn đến gia tăng nhiệt độ mặt đất ngày nhanh cần có nghiên cứu biến động đô thị địa bàn TP nhằm giải vấn đề đô thị Phương pháp viễn thám nhiệt xem giải pháp cho vấn đề Mặt khác, phương pháp chưa ứng dụng thực nghiệm địa bàn quận Vì lý trên, đề tài chọn phương pháp phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu dựa phép tính cộng, trừ, nhân chia kênh ảnh landsat Nghiên cứu thực phép tính kênh 2, 3, 4, landsat kênh 3,4,5,6 landsat vì: Bảng 2: Một số thông số ứng dụng ảnh Landsat Kênh Kênh (LC7) Kênh (LC8) Kênh (LC7) Kênh (LC8) Kênh (LC7) Kênh (LC8) Kênh (LC7) Kênh (LC8) Bước sóng (nm) Loại ứng dụng Dùng để đo phản xạ cực đại phổ lục thực 530-610 Green vật, xác định trạng thái thực vật đối tượng khác Dùng xác định vùng hấp thụ chlorophy giúp 630-690 Red 750-900 NIR 1500-1750 MIR phân loại thực vật xác định đối tượng khác Dùng xác định kiểu thực vật, trạng thái, sinh khối, độ ẩm đất Xác định độ ẩm thực vật đất, nghiên cứu đá khoáng, tách tuyết mây Thu thập liệu Điều tra thực địa Dữ liệu viễn thám Dữ liệu GIS Nắn chỉnh hình học Cắt ảnh theo ranh giới khu vực nghiên cứu Tăng cường chất lượng ảnh Tính số thực vật NDBI, SAVI, MNDWI số IBI Tách lớp đô thị Đánh giá biến động thị Đánh giá độ xác Báo cáo thu hoạch 2.2 Phương pháp 2.2.1 Phương pháp thu thập, tổng hợp tài liệu, liệu a) Tài liệu tham khảo Tham khảo tài liệu nghiên cứu trước để chắt lọc phương pháp, tḥt tốn thích hợp nhất vùng nghiên cứu để tiến hành áp dụng vào đề tài cho kết phù hợp nhất Tìm hiểu thông tin số liệu qua nhiều nguồn khác nhau, sau tiến hành chọn lọc, xử lý liệu cần thiết Tìm liệu điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, đồ hành chính, thơng tin liên quan đến tình hình sử dụng đất thị TP Mỹ Tho qua phòng quản lý thị, phòng tài ngun mơi trường, sách báo, internet, Các liệu liên quan đến vấn đề đô thị, q trình phát triển thị Thu thập thơng tin từ việc khảo sát thực địa b) Dữ liệu ảnh vệ tinh Trong phạm vi đề tài, liệu ảnh sử dụng landsat etm+, độ phân giải 30m, download trang web http://earthexplorer.usgs.gov/ với path/row: 125/053 vào năm 2002 2015 Chi tiết thể bảng 2.2 Bảng 2: Dữ liệu ảnh thu thập Năm 2002 2015 Mã ảnh LE71250532002348SGS00 LC81250532015040LGN0 c) Ngày chụp 14/12/2002 09/02/2015 Chất lượng ảnh 9 Độ phân giải 30m 30m Bản đồ số hóa TP Mỹ Tho Bên cạnh liệu ảnh viễn thám, đồ số hóa qn bình tân sử dụng để hổ trợ số thao tác xử lý ảnh Lớp chuyên đề đồ số cấn thiết cho đề tài: ranh giới huyện, ranh giới xã, dân cư, thủy hệ, giao thông, Bản đồ số hỗ trợ cắt ranh giới khu vực ngiên cứu 2.2.2 a) Phương pháp viễn thám Xử lý ảnh sơ  Nắn chỉnh hình học Biến dạng hình học hiểu sai lệch vị trí tọa độ ảnh thực tế tọa độ ảnh lý tưởng tạo cảm có thiết hình học lý tưởng điều kiện thu nhận lý tưởng Nắn chỉnh hình học nhắm đưa ảnh biến dạng hình học đúng vị trí tọa độ lý tưởng Biến dạng ảnh viễn thám chia làm hai loại biến dạng hệ thống cảm (nội sinh) biến dạng ảnh hưởng yếu tố bên hệ thống (ngoại sinh) Biến dạng hệ thống cảm phát sinh có thay đổi hoạt động cảm biến dạng hình quang học cảm, thay đổi tốc độ quét tuyến tính lặp lại đường quét, thay đổi tốc độ cuộn phim hệ thống,… ảnh hưởng biến dạng sau kiểm định thường rất nhỏ so với biến dạng ngoại sinh, chừng nực ta khơng cần quan tâm đến yếu tố Biến dạng yếu tố bên hệ thống chủ yếu thay đổi yếu tố định hướng bên ngồi (vị trí quỹ đạo cảm), khúc xạ khí quyển, độ cong đất, chênh cao địa hình,… Bản chất nắn chỉnh hình học xây dựng mối tương quan hệ tọa độ ảnh hệ tọa độ quy chiếu chuẩn Hệ tọa độ quy chiếu chuẩn hệ tọa độ ảnh hệ tọa độ quy chiếu chuẩn Hệ tọa độ quy chiếu chuẩn hệ tọa độ mặt đất ( vng góc địa lý ) hệ tọa độ ảnh khác Nắn chỉnh ảnh số dựa hàm số chuyển đổi tọa độ phương pháp tái chia mẫu thích hợp ( nội suy giá trị cấp độ xám điểm ảnh)  Hiệu chỉnh ảnh Sự cần thiết việc hiệu chỉnh hình học ảnh viễn thám:  Do chất phương pháp thu chụp ảnh camera/sensor máy bay/ vệ tinh nên hình ảnh mặt đật nhân tấm ảnh chứa nhiều sai  số Các kênh ảnh ảnh vệ tính cần phải xử lý hiệu chỉnh để khớp, chỉnh để đưa hình ảnh chân thực, xác nhất phục vụ cho cơng việc nghiên cứu tốt  Cắt ảnh Sau hiệu chỉnh ảnh viễn thám cần thực việc cắt ảnh quận Bình Tân để khoanh vùng nghiên cứu, ta cắt ảnh theo ranh giới hành Việc cắt ảnh giúp cho việc xử lý ảnh sau nhanh chóng giảm dung lượng nhớ hao tốn  Tăng cường độ tương phản ảnh Trong nhiều trường hợp, ảnh gốc có độ tương phản thấp nên hiển thị hình, có nhiều chi tiết khơng rõ ràng Tăng cường độ tương phản cho ảnh giúp ảnh hiển thị rõ tăng cường độ tương phản ảnh nhằm làm thay đổi tương phản toàn cảnh phần ảnh Kỹ thuật làm tăng cường độ tương phản cho phép hiển thị rõ thông tin, đặc biệt vùng có độ sáng thấp cao Để xử lý, hình ảnh thường đưa chế độ 8-bit (256 cấp độ xám) độ sáng hình ảnh thay đổi từ đen (DN=-1) đến trắng (DN=1) Trong thực tế hình ảnh thu nhận có thay đổi độ sáng DN cực tiểu (min) DN cực đại (Max) toàn dải từ 0-255 mà khoảng Ví dụ từ 50- 150 Như vậy thông tin dải 0-49 151-255 không sử dụng Kỹ thuật tăng độ tương phản kéo giãn Max Các giá trị tính theo cơng thức:  DNmới = *255  Trong đó: DN – giá trị số ảnh chưa xử lý Min – giá trị xám độ cực tiểu (50) Max - giá trị xám độ cực đại (150) DNmới - giá trị sau hiệu chỉnh Ảnh tăng cường độ tương phản phần tối (Min) chuyển thành màu đen phần sáng nhất (Max) chuyển thành màu trắng giá trị phổ có chênh lệch cao hơn, khả phân biệt chúng mắt thường cao Các phương phá p giản ảnh Giãn tuyến tính: thực với việc đưa giá trị xám độ kênh gốc giãn rộng theo tuyến tính phủ kín khoảng 0-255v thực khoảng mức xám độ ảnh gốc giãn riêng biệt Giãn hàm logarit: thực việc áp dụng hàm logarit, hàm mũ hàm toán học định trước Giãn logarit rất có lợi quan tâm đến khoảng có giá trị xám độ mức thấp Giãn biểu đồ cân (histogram equalization): đưa ảnh có mật độ đồng nhất dọc theo truc số, tức giá trị số trở thành có tần số Theo phân bố chuẩn khoảng có độ lặp thường xuyên vậy chúng giãn trục Kết phép tăng cường độ tương phản thường dễ nhận thấy ảnh sáng hơn, rõ màu sắc mạnh Tuy nhiên, giá trị ảnh gốc không bị thay đổi chừng người sử dụng chưa ghi ảnh tăng cường đè lên ảnh gốc b) Tính toán số  Chỉ số thực vật SAVI (Soil Adjusted Vegetation Index) Khả phản xạ phổ thực vật xanh thay đổi theo độ dài bước sóng Trên đồ thị thể đường đặc trưng phản xạ phổ thực vật xanh vùng phản xạ phổ Trong vùng sóng ánh sáng nhìn thấy sắc tố ảnh hưởng đến đặc tính phảnxạ phổ nó, đặc biệt chất clorophin cây, ngồi số chất sắc tố khác đóng vai trò quan trọng việc phản xạ phổ thực vật Theo đồ thị ta thấy sắc tố hấp thụ xạ vùng sóng ánh sáng nhìn thấy vùng cận hồng ngoại, có nước nên hấp thụ xạ vùng hồng ngoại Cũng từ đồ thị ta thấy khả phản xạ phổ xanh vùng sóng ngắn vùng ánh sáng đỏ thấp Hai vùng suy giảm khả phản xạ phổ tương ứng với hai dải sóng bị clorophin hấp thụ Ở hai dải sóng này, clorophin hấp thụ phần lớn lượng chiếu tới, vậy lượng phản xạ khơng lớn Vùng sóng bị phản xạ mạnh nhất tương ứng với sóng 0,54μ tức vùng sóng ánh sáng lục Do tươi mắt ta cảm nhận có màu lục Khi úa có bệnh, hàm lượng clorophin giảm lúc khả phản xạ phổ bị thay đổi câysẽ có mầu vàng đỏ Ở vùng hồng ngoại ảnh hưởng chủ yếu lên khả phản xạ phổ hàm lượng nước Khả hấp thụ lượng (rλ) mạnh nhất bước sóng 1,4μ; 1,9μ 2,7μ Bước sóng 2,7μ hấp thụ mạnh nhất gọi dải sóng cộng hưởng hấp thụ, hấp thụ mạnh diễn sóng khoảng từ 2,66μ - 2,73μ Trên hình cho thấy dải hồng ngoại khả phản xạ phổ mạnh nhất bước sóng 1,6μ 2,2μ - tương ứng với vùng hấp thụ nước Tóm lại: Khả phản xạ phổ loại thực vật khác đặc tính chung nhất khả phản xạ phổ thực vật là: Ở vùng ánh sáng nhìn thấy, cận hồng ngoại hồng ngoại khả phản xạ phổ khác biệt rõ rệt Ở vùng ánh sáng nhìn thấy phần lớn lượng bị hấp thụ clorophin có cây, phần nhỏ thấu qua lại bị phản xạ Ở vùng hồng ngoại nhân tố ảnh hưởng lớn đến khả phản xạ phổ hàm lượng nước, vùng độ ẩm cao, lượng hấp thụ cực đại Ảnh hưởng cấu trúc tế bào vùng hồng ngoại khả phản xạ phổ không lớn hàm lượng nước Hình Đặc tính phản xạ phổ thực vật Hình 2 Đặc tính hấp thụ nước Dựa vào phản xạ phổ thực vật nghiên cứu Heute, A.R., 1988 Xây dựng số thực vật SAVI Chỉ số liên kết với đặc điểm độ che phủ thực vật sinh khối, số diện tích phần trăm thực phủ Chỉ số thực vật NDVI xác định dựa phản xạ khác thực vật thể kênh phổ khả kiến kênh phổ cận hồng ngoại, dùng đề biểu thị mức độ tập trung thực vật mặt đất Chỉ số thực vật tính tốn: Trong lĩnh vực phân tích ảnh viễn thám, rất nhiều số tạo từ kênh phổ để quan sát trạng thái lớp phủ lớp sử dụng đất phù hợp với mục đích nghiên cứu Ví dụ: để quan sát lớp thực vật, thông thường nghiên cứu sử dụng số NDVI; nghiên cứu vấn đề liên quan đến thay đổi nước chọn số NDWI (Normalized Difference Wate Index) Tuy nhiên, trường hợp này, để thành lập đồ phân bố đất đô thị, ta chọn số SAVI để quan sát thay đổi thực vật số SAVI có khả làm tăng đặc tính thực vật vùng có lớp phủ thực vật 15%, số NDVI đạt hiệu với vùng có độ che phủ thực vật 30% Điều có nghĩa số SAVI có độ nhạy với thực vật lớn so với số NDVI, vậy rất phù hợp cho nghiên cứu đô thị  Chỉ số nước MNDWI (Modified Normalized Difference Wate Index) khả phản xạ phổ nước thay đổi theo bước sóng xạ chiếu tới thành phần vật chất có nước Khả phản xạ phổ phụ thuộc vào bề mặt nước trạng thái nước Trong điều kiện tự nhiên, mặt nước lớp mỏng nước hấp thụ mạnh lượng dải cận hồng ngoại hồng ngoại (hình 2.9) vậy, lượng phản xạ Vì khả phản xạ phổ nước dải sóng dài nhỏ nên việc sử dụng kênh sóng dài để chụp cho ta khả đoán đọc điều vẽ thủy văn, ao hồ Ở dải sóng nhìn thấy khả phản xạ phổ nước tương đối phức tạp Các nghiên cứu cho thấy nước đục có khả phản xạ phổ cao nước trong, dải sóng dài Hình Khả phát xạ phổ nước Chỉ số nước MNDWI tính t án: Với số NDWI, nghiên cứu mình, tác giả Xu cho thấy lớp nước phân tách từ ảnh viễn thám thường bị nhiễu lớp đất xây dựng nước đất xây dựng phản xạ vùng sóng ánh sáng lục (kênh ) nhiều so với vùng cận hồng ngoại (kênh 4) Để giải vấn đề này, tác giả Xu [13] sử dụng kênh hồng ngoại (kênh 5) để làm tăng đặc tính nước vùng đô thị