Ứng dụng GIS và công nghệ viễn thám đánh giá biến động sử dụng đất huyện Đức Thọ - tỉnh Hà Tĩnh giai đoạn 2000 – 2010 10600794

Một số tư liệu viễn thám còn có khả năng chụp lập thể, đặc biệt là có thể cập nhật thông tin nhanh chóng thông qua việc thu nhận và xử lý ảnh vệ tinh ở nhiều thời điểm khác nhau tạo thàn

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA ĐỊA LÝ

- -

ĐẬU XUÂN THUẬN

Ứng dụng GIS và công nghệ viễn thám đánh giá biến động sử dụng đất huyện Đức Thọ - tỉnh Hà Tĩnh giai đoạn 2000 – 2010

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

CỬ NHÂN KHOA HỌC

Với sức ép của quá trình gia tăng dân số (cả tự nhiên và cơ học), kết hợp với sử dụng đất đai thiếu bền vững đã gây sức ép lớn lên quá trình sử dụng đất Vì vậy nghiên cứu sự thay đổi trong quá trình sử dụng đất là căn cứ khoa học để đưa ra những chính sách sử dụng đất đai phù hợp nhằm nâng cao mức sống của người dân, đem lại hiệu quả cao hơn cả về kinh tế - xã hội và môi trường

Huyện Đức Thọ là một huyện đồng bằng, bán sơn địa nằm về phía Bắc tỉnh Hà Tĩnh, trong những năm qua với sự chuyển mình mạnh mẽ theo hướng công nghiệp hóa

- hiện đại hóa, bộ mặt của huyện thay đổi nhanh chóng theo hướng giảm diện tích đất nông nghiệp, tăng diện tích đất phi nông nghiệp chủ yếu là đất sử dụng vào mục đích công nghiệp và dịch vụ Trong những năm gần đây, công tác quản lý về đất đai nói riêng và tình hình thực hiện Pháp Luật đất đai trên địa bàn huyện đã bắt đầu đi vào nề nếp Tuy nhiên, do nhiều nguyên nhân cả khách quan và chủ quan công tác cập nhật biến động đất đai chưa tốt, chưa kịp thời; cơ sở hạ tầng, trang thiết bị phục vụ cho công tác chưa đầy đủ, đồng bộ, đa số còn lạc hậu; trình độ, năng lực cán bộ làm công tác quản lý đất đai ở các cấp còn chưa cao, nhất là cán bộ địa chính cơ sở

Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học vũ trụ thì ảnh viễn thám cũng đã xuất hiện và ngày càng tỏ rõ tính ưu việt trong công tác điều tra, quản lý tài nguyên Đặc biệt

là sự xuất hiện của các tư liệu viễn thám mới như: SPOT, LANDSAT, ASTER… có độ phân giải không gian và phân giải phổ cao Một số tư liệu viễn thám còn có khả năng chụp lập thể, đặc biệt là có thể cập nhật thông tin nhanh chóng thông qua việc thu nhận

và xử lý ảnh vệ tinh ở nhiều thời điểm khác nhau tạo thành ảnh đa thời gian ở dạng số,

là sản phẩm dễ dàng sử dụng trong các phần mềm phân tích ảnh hiện đại và có khả năng tích hợp thuận tiện trong hệ thống thông tin địa lý GIS Đặc biệt việc phóng vệ tinh VINASAT-1 đầu tiên vào ngày 12/4/2008, đã mở ra một hướng đi mới trong ứng dụng ảnh viễn thám ở Việt Nam

Nhận thức được tầm quan trọng của sự thay đổi trong quá trình sử dụng đất với

sự thay đổi khí hậu và chất lượng của cuộc sống, tôi đã lựa chọn nghiên cứu đề tài:

“Ứng dụng GIS và công nghệ viễn thám đánh giá biến động sử dụng đất huyện

Đức Thọ - tỉnh Hà Tĩnh giai đoạn 2000 – 2010”

2 Mục tiêu nghiên cứu

Ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý để đánh giá biến động sử dụng đất huyện Đức Thọ, tỉnh Hà Tĩnh giai đoạn 2000 – 2010 Xác định

nguyên nhân biến động và đề xuất một số giải pháp nhằm sử dụng có hiệu quả quỹ đất hiện có

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

Đề tài tập trung thực hiện những nhiệm vụ chính sau:

- Khái quát được điều kiện tự nhiên, tình hình kinh tế - xã hội của huyện Đức Thọ, tỉnh Hà Tĩnh

- Tìm hiểu tình hình ứng dụng viễn thám trong nghiên cứu biến động ở thế giới, Việt Nam và huyện Đức Thọ

- Thu thập tài liệu thống kê, bản đồ và tư liệu ảnh viễn thám vùng nghiên cứu Xử

lý các dữ liệu ảnh viễn thám một số thời điểm chụp vùng nghiên cứu

- Thành lập bản đồ, bảng biểu và biểu đồ về hiện trạng sử dụng đất và bản đồ biến động giữa hai thời điểm ở huyện Đức Thọ

- Thành lập bản đồ biến động sử dụng đất giai đoạn 2000 – 2005, 2005 - 2010

- Đánh giá biến động và đề ra một số giải pháp

4 Lịch sử nghiên cứu

4.1 Trên thế giới

Việc sử dụng kỹ thuật viễn thám trên thế giới đã xuất hiện từ rất lâu Kể từ năm

1858, người ta đã bắt đầu sử dụng khinh khí cầu để chụp ảnh nhằm mục đích thành lập bản đồ địa hình và những bức ảnh đầu tiên chụp từ máy bay đã được Wilbur Wright thực hiện năm 1909 trên vùng Centocelli, Italia Ban đ ầu, người ta sử dụng viễn thám chủ yếu cho mục đích quân sự Khi vệ tinh Landsat-1 được phóng vào năm

1972, những ứng dụng của viễn thám trong lĩnh vực giám sát môi trường và quản lí tài nguyên thiên nhiên đã trở nên khá phổ biến và trở thành một phương pháp rất hiệu quả trong việc cập nhật thông tin của một vùng hay toàn lãnh thổ

Ngày nay, viễn thám được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực từ theo dõi

dự báo thời tiết, điều tra hiện trạng môi trường, giám sát biến động lớp phủ mặt đất, xói mòn đất, trong nghiên cứu địa chất, nuôi trồng thủy sản, cho đến việc nghiên cứu hải dương học…Đối với công tác quy hoạch và quản lý đất đai, viễn thám

là một công cụ hữu ích giúp xác định nhanh chóng và chính xác hiện trạng sử dụng đất, đồng thời xác định sự biến động của các loại hình sử dụng theo thời gian

Có nhiều công trình nghiên cứu về đất đai và chức năng của nó từ rất sớm, trong

đó các công trình nghiên cứu của Tổ chức nông lương thế giới (FAO) được chú ý và

áp dụng rộng rãi Theo FAO, con người có thể tác động đến các hợp phần của tự nhiên, làm ảnh hưởng tới động thái riêng của chúng theo hướng cải thiện chất lượng của đất cho một hoặc nhiều chức năng Tuy nhiên, tác động này nếu không phù hợp với quy luật tự nhiên sẽ gây ảnh hưởng xấu cho đất, làm tổn hại tới môi trường

4

Năm 1998, tổ chức American Planning Association đã đưa ra bảng hệ thống phân

loại sử dụng đất được mã hóa thành các kí hiệu thống nhất gọi là “Land-based classification standards”(LBCS)

Công trình “Λ land-use and land cover classification system for use with remote sensor data” của James R.Anderson, Ernest E.Hardy, John T.Roach và Richard

E.Witmer năm 2001 đã đưa ra hệ thống phân lo ại sử dụng đất bằng công nghệ viễn thám và định nghĩa rất rõ ràng từng loại hình sử dụng đất và ứng dụng vào xây dựng một số bản đồ cụ thể

Việc sử dụng kĩ thuật viễn thám trong nghiên cứu hiện trạng sử dụng đất và lớp phủ mặt đất đã được áp dụng tại rất nhiều trường đại học và các viện nghiên cứu trên thế giới, và thực tế đã đem lại nhiều thành tựu to lớn Ở Hoa Kì, ứng dụng này được bắt đầu kể từ năm 1976 Tại các quốc gia châu Âu như Pháp, Đức, Hà Lan…hướng nghiên cứu này cũng trở nên phổ biến trong các thập niên 80, 90 của thế kỉ 20 và hiện nay cũng đang phát triển mạnh Ngày nay, các nước châu Á và châu Phi cũng

đã bắt đầu đi sâu vào nghiên cứu hiện trạng sử dụng đất và lớp phủ mặt đất bằng công nghệ viễn thám và GIS Có thể kể ra một số công trình như:

- Công trình “Change detection in land use and land cover using remote sensing and GIS” của Opeyemi Zubair, trường đại học Ibadan:

- Đề tài “A comparison of land use and land cover change detection method” của

nhóm tác giả Daniel L.Civco, Jame D.Hurd, Emily H.wilson, Mingjun Song, Zhenkui Zhang, đại học Connecticut:

4.2 Ở Việt Nam

Năm 1979- 1980, các cơ quan của nước ta bắt đầu tiếp cận công nghệ viễn thám Trong 10 năm tiếp theo (1980-1990), đã triển khai các nghiên cứu - thử nghiệm nhằm xác định khả năng và phương pháp sử dụng tư liệu viễn thám để giải quyết các nhiệm vụ của mình

Từ những năm 1990-1995, bên cạnh việc mở rộng công tác nghiên cứu - thử nghiệm, nhiều ngành đã đưa công nghệ viễn thám vào ứng dụng trong thực tiễn và cho đến nay đã thu được một số kết quả rõ rệt về khoa học - công nghệ và kinh tế Khi bộ môn viễn thám được đưa vào giảng dạy ở các trường đại học, một số tác giả đã biên soạn các giáo trình cơ sở về viễn thám như: “Viễn thám” của Lê Văn Trung, “Cơ sở viễn thám” của Nguyễn Ngọc Thạch

Năm 1997, Tác giả Nguyễn Hoàng Đan đã tiến hành đánh giá tài nguyên đất đai vùng Trung du và miền núi phía Bắc bằng kĩ thuật viễn thám và hệ thông tin địa lý

- Công trình “Khả năng phối hợp hệ xử lí ảnh số và hệ thông tin địa lý nhằm nâng cao chất lượng thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất” của Phạm Quang Vinh

năm 2005

Trong dự án xây dựng bản đồ địa hình phủ trùm ở tỷ lệ 1: 50.000, bằng công nghệ hiện chỉnh bản đồ theo ảnh vệ tinh SPOT, đã tiến hành thực hiện cho 2 vùng lãnh thổ có ý nghĩa quan trọng là đồng bằng Bắc Bộ và đồng bằng Nam Bộ, với số lượng

133 mảnh bản đồ VN 2000 trên tổng số 569 mảnh phủ trùm cả Việt Nam trong một khoảng thời gian rất ngắn

- Ứng dụng công nghệ viễn thám để quản lý dải ven biển

Mục tiêu của dự án nhằm tăng cường năng lực cho Trung tâm Viễn thám trong việc ứng dụng công nghệ viễn thám để thành lập bản đồ phục vụ công tác quản lý dải ven biển, nhằm góp phần hỗ trợ Việt Nam trong công tác quản lý và phát triển bền vững dải ven biển

Đối với Hà Tĩnh nói chung, Đức Thọ nói riêng việc ứng dụng viễn thám vẫn còn rất ít Việc nghiên cứu biến động sử dụng đất trên địa bàn huyện từ trước đến nay vẫn làm theo phương pháp truyền thống, tức là dựa vào số liệu kiểm kê của các địa phương Như vậy, đề tài này vẫn còn mới và chưa có ai nghiên cứu

5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

5.1 Đối tượng nghiên cứu

- Ảnh viễn thám Landsat ETM+ có độ phân giải 30 x 30m chụp khu vực huyện Đức Thọ - tỉnh Hà Tĩnh vào ngày 6/6/2000, ảnh Landsat TM chụp ngày 3/9/2006 và ảnh Landsat TM chụp vào ngày 9/7/2010

- Phần mềm xử lý và giải đoán ảnh viễn thám ENVI 4.5 cùng với sự hỗ trợ của các phần mềm như Mapinfo 11.0, Microstation, ArcGIS 9.3,…

- Bản đồ hiện trạng sử dụng đất, các loại đất chính, bảng biểu và các tài liệu liên quan đến huyện Đức Thọ

- Xây dựng cơ sở dữ liệu nhằm định hướng sử dụng hợp lý tài nguyên đất huyện Đức Thọ, tỉnh Hà Tĩnh

7 Quan điểm và phương pháp nghiên cứu

7.1 Quan điểm nghiên cứu

7.1.1 Quan điểm hệ thống

Quan điểm hệ thống thể hiện ở chỗ là các yếu tố sử dụng đất có quan hệ với nhau Lãnh thổ nghiên cứu không chỉ là một hệ thống động lực với các mối liên hệ thống nhất bên trong mà đây còn là một bộ phận của Bắc Trung Bộ

7.1.2 Quan điểm lịch sử - viễn cảnh

Đặc điểm sử dụng đất được xác lập trên một nền tảng chính trị - xã hội cụ thể Sự thay đổi hướng sử dụng và khai thác lãnh thổ phản ánh sự lựa chọn của con người phù hợp với quỹ đất, nhu cầu của thị trường, trình độ nhận thức về chức năng của đất đai,

sự thay đổi thể chế chính trị, sự thay đổi về quan hệ sản xuất cũng như phương thức sản xuất Do vậy, chúng ta cần phải tìm hiểu các loại hình sử dụng đất trong bối cảnh lịch sử của nó Trên cơ sở đó, ta có thể đưa ra dự báo trong tương lai

7.1.3 Quan điểm tổng hợp

Các đơn vị đất đai như những địa tổng thể thường được sử dụng để nghiên cứu, đánh giá các điều kiện tự nhiên cho mục đích sử dụng hợp lí tài nguyên và bảo vệ thiên nhiên Các hợp phần hình thành nên cấu trúc sử dụng đất đều nằm trong một mối quan hệ thông qua các lợi ích về kinh tế - xã hội và môi trường Nên quan điểm nghiên cứu, đánh giá chúng phải là quan điểm tổng hợp

7.1.4 Quan điểm phát triển bền vững

- Theo FAO, phát triển bền vững là sự khai thác sử dụng tài nguyên để thỏa mãn nhu cầu của con người hôm nay mà không làm tổn hại đến cuộc sống của các thế hệ mai sau, là sự chung sống hòa bình giữa thiên nhiên và con người

- Dưới góc độ sản xuất, đất đai là nguồn tài nguyên có hạn nên việc sử dụng đất càng phải tuân theo quan điểm phát triển bền vững Dưới góc độ là tư liệu sinh hoạt, địa bàn định cư của con người thì việc sử dụng đất phải tạo nên một không gian đảm bảo các chỉ số phát triển bền vững

7.2 Các phương pháp nghiên cứu

7.2.1 Phương pháp thu thập dữ liệu

Nguồn dữ liệu ảnh vệ tinh đầu vào là vô cùng quan trọng, nó quyết định đến độ chính xác của quá trình thực hiện Do vậy, đề tài lựa chọn những ảnh có chất lượng tốt

và thời điểm chụp phù hợp nhất Ảnh viễn tinh được thu nhận là ảnh Landsat ETM+

có độ phân giải trung bình (30m x 30m)

Ngoài ra, các nguồn dữ liệu thống kê, bản đồ (bản đồ nền, bản đồ hiện trạng sử dụng đất thời điểm trước) của khu vực nghiên cứu sẽ hỗ trợ cho việc giải quyết những nhiệm vụ đặt ra

7.2.2 Phương pháp viễn thám

Để thực hiện các nhiệm vụ của đề tài đặt ra, đề tài đã sử dụng kết hợp phương pháp viễn thám với GIS Phương pháp viễn thám được sử dụng để phân loại ảnh vệ tinh Landsat Các chức năng phân tích không gian của GIS được sử dụng để tích hợp các kết quả phân loại ảnh vệ tinh với dữ liệu bản đồ, dữ liệu thống kê thu thập được Việc đánh giá biến động được tiến hành sau phân loại với sự trợ giúp của GIS

7.2.3 Phương pháp thống kê

Trong quá trình thực hiện đề tài, việc thống kê kết quả sau khi phân loại sẽ cho ta cái nhìn toàn diện và cụ thể hiện trạng sử dụng đất ở các thời điểm Trên cơ sở đó, ta phân tích để thấy được tình hình biến động sử dụng đất của khu vực nghiên cứu

8

PHẦN 2: NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NG HIÊN CỨU

1.1 Đất đai và biến động đất đai

1.1.1 Định nghĩa về đất đai

Tài nguyên đất được hiểu theo hai quan điểm: Quan điểm phát sinh thổ nhưỡng (Đất = soils) và quan điểm kinh tế học (Đất đai = Lands) Về quan điểm phát sinh thổ nhưỡng, người đặt cơ sở khoa học đầu tiên cho khoa học đất chính là nhà thổ nhưỡng học người Nga Dokuchaev Dokuchaev cho rằng đất (soil) là thực thể tự nhiên đặc biệt, hình thành do tác động tổng hợp của các yếu tố: Đá mẹ, khí hậu, địa hình, sinh vật (chủ yếu là thực vật), thời gian và tác động của con người (V.V.Dokuchaev 1879)

Theo định nghĩa của FAO năm 1976 thì đất đai là một diện tích cụ thể của bề mặt Trái Đất bao gồm các thành phần của môi trường vật lý và sinh học có ảnh hưởng đến việc sử dụng đất như: Khí hậu, địa hình, đất, nước và sinh vật Nó cũng bao gồm các kết quả của các hoạt động của con người trong quá khứ và hiện tại, chẳng hạn như

sự khai phá vùng biển, sự khai hoang các vùng thực vật, cũng như sự mặn hóa các vùng đất Như vậy, khi xem xét đất đai, thực chất là chúng ta đang xem xét một thể tổng hợp tự nhiên

Theo Luật đất đai của nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam, đất đai đựợc

định nghĩa như sau: “Đất đai là một trong những nguồn tài nguyên thiên nhiên vô cùng quý giá, là tư liệu sản xuất đặc biệt, là thành phần quan trọng hàng đầu của môi trường sống, là địa bàn tiến hành các hoạt động sản xuất, xây dựng, kinh tế, văn hóa,

xã hội, an ninh và quốc phòng”

1.1.2 Định nghĩa biến động đất đai

1.1.2.1 Biến động

Biến động là sự biến đổi, thay đổi, thay thế trạng thái này bằng một trạng thái khác của sự vật, hiện tượng tồn tại trong môi trường tự nhiên cũng như trong môi

trường xã hội

Có nhiều loại biến động như sau:

- Biến động về chất dẫn tới biến động về lượng và ngược lại biến động về lượng dẫn đến biến đổi về chất

- Biến động về diện tích đối tượng, biến động về số lượng đối tượng

- Biến động về tính chất đối tượng song không có biến động về diện tích

Ở đề tài này chúng ta chỉ sử dụng khái niệm biến động thứ hai là biến động về diện tích đối tuợng, biến động về số lượng đối tượng

1.1.2.2 Biến động sử dụng đất

Biến động sử dụng đất là sự thay đổi tăng hay giảm về diện tích đối tượng nào đó trong một giai đoạn nhất định

Nguyên tắc sử dụng ảnh Viễn thám để theo dõi biến động

- Các ảnh sử dụng để theo dõi biến động một khu vực, phải ở cùng một hệ

tọa độ lưới chiếu

- Ảnh phải có độ phân giải như nhau

Ảnh có độ phân giải càng cao thì các đối tượng phản xạ càng mạnh, thông tin về các đối tượng thực phủ càng chi tiết hơn và ngược lại Vì vậy ảnh có cùng độ phân giải các đối tượng thực phủ sẽ cho phản xạ gần như nhau Và khi đó chồng lớp đối tượng trên hai ảnh cho kết quả biến động chính xác hơn

- Ảnh phải được phân tích giải đoán ở các bước sóng như nhau

Theo nguyên lý Viễn thám, thông tin Viễn thám thu nhận được dựa vào sự đo lường năng lượng phản xạ, bức xạ sóng điện từ của vật thể trên những bước sóng xác định Các đối tượng sẽ cho những phản xạ khác nhau trên cùng một bước sóng

và một đối tượng sẽ cho phản xạ mạnh yếu khác nhau trên các bước sóng khác nhau Nếu như giải đoán hai ảnh ở những bước sóng khác nhau kết quả phân loại có độ chính xác là không như nhau và khi đó không thể cho kết quả biến động chính xác

- Khu vực nghiên cứu của ảnh phải như nhau

Hai ảnh phải được chụp trên cùng một khu vực hoặc được cắt theo ranh giới hành chính của khu vực nghiên cứu

Trong định nghĩa của Young, “Lớp phủ đất là các cấu trúc thực vật – tự nhiên hoặc được trồng, hoặc các công trình nhân tạo bao phủ lên bề Trái Đất” còn “Sử dụng đất là quản lý đất nhằm thảo mãn nhu cầu của con người”

Như vậy, sử dụng đất mô tả các hoạt động sử dụng của con người trên mảnh đất

đó, còn lớp phủ đất mô tả các thuộc tính vật lý của lớp phủ bề mặt Lớp phủ đất đặc biệt nhấn mạnh về các chủ thể tự nhiên và nó là phản xạ tổng hợp của những yếu tố khác nhau trên bề mặt trái đất được phủ bằng vật thể tự nhiên hay công trình nhân tạo

Sử dụng đất nhấn mạnh hơn về chủ thể xã hội, đó là kết quả của các hoạt động mà con người thu nhận được bằng những đo đạc sinh học, công nghệ để quản lý và điều chỉnh thường xuyên hay định kỳ phù hợp với mục đích kinh tế và xã hội đã định

10

Trong đề tài này, tôi chọn các đơn vị sử dụng đất làm đối tượng nghiên cứu chính, nghĩa là chú ý đến mục đích sử dụng của đất đai Vì vậy, các bản đồ được thành lập là bản đồ hiện trạng sử dụng đất chứ không phải là bản đồ lớp phủ bề mặt

1.1.4 Các hệ thống phân loại sử dụng đất hiện nay

Hiện nay, trên thế giới và Việt Nam tồn tại nhiều hệ thống phân loại sử dụng đất, tùy theo công nghệ thành lập bản đồ, trình độ phát triển, vị trí địa lí và diện tích của từng quốc gia

Tổ chức UN-ECE của FAO đã đưa ra bảng phân loại chuẩn về sử dụng đất với 7 nhóm và 37 loại đất chính theo mục đích sử dụng, trong đó có đưa ra định nghĩa về từng loại đất Bảy nhóm đất chính đó là: Đất nông nghiệp, đất lâm nghiệp, đất xây dựng và giải trí, đất ẩm ướt chưa sử dụng, đất khô chưa sử dụng với các loài thực vật đặc biệt, đất chưa sử dụng không có thực vật bao phủ và đất mặt nước

Hiện nay, hệ thống bản đồ hiện trạng sử dụng đất của Việt Nam được chia thành 4 cấp tương ứng với các dãy tỉ lệ sau:

1.2 Hệ thống thông tin địa lý (GIS) và công nghệ viễn thám (RS)

1.2.1 Hệ thống thông tin địa lý (GIS)

Công nghệ GIS: Là một loại hệ thông tin kiểu mới (New Information System) được xây dựng trên nền tảng công nghệ máy tính và công nghệ bản đồ Từ các thông tin vị trí địa lý của đối tượng (dữ liệu không gian) và thông tin thuộc tính được lưu trữ (dữ liệu thuộc tính) ta có thể dễ dàng tạo ra các loại bản đồ và các báo cáo để cung cấp

một sự nhìn nhận có hệ thống và tổng thể, nhằm thu nhận và quản lý thông tin vị trí có hiệu quả Khả năng của một hệ GIS tối thiểu giải quyết được 5 vấn đề chính sau:

- Vị trí: quản lý và cung cấp vị trí của các đối tượng theo yêu cầu bằng các cách khác nhau như tên địa danh, mã vị trí hoặc toạ độ

- Điều kiện: thông qua phân tích các dữ liệu không gian cung cấp thông tin các sự kiện tồn tại hoặc xảy ra ở một địa điểm nhất định hoặc xác định các đối tượng thoả mãn các điều kiện đặt ra

- Chiều hướng: cung cấp hướng thay đổi của đối tượng thông qua phân tích các dữ liệu trong một vùng lãnh thổ nghiên cứu theo thời gian

- Kiểu mẫu: cung cấp mức độ sai lệch của các đối tượng so với kiểu mẫu và nơi sắp đặt chúng đã có từ các nguồn khác

- Mô hình hoá: cung cấp và xác định những gì xảy ra nếu có sự thay đổi dữ liệu hay nói cách khác xác định xu thế phát triển của các đối tượng Ngoài thông tin địa lý,

hệ thống cần phải có thêm thông tin về các quy luật hoặc nguồn thông tin thống kê

1.2.1.2 Các thành phần và chức năng của GIS

Một hệ thống thông tin địa lý bao gồm 5 hợp phần chính, đó là: Phần cứng, phần mềm, dữ liệu, con người và phương pháp Việc lựa chọn và trang bị phần cứng và phần mềm thường là những bước dễ dàng nhất và nhanh nhất trong quá trình phát triển một hệ GIS Việc thu thập và tổ chức dữ liệu, phát triển nhân sự và thiết lập các quy định cho vấn đề sử dụng GIS thường khó khăn hơn và tốn nhiều thời gian hơn Hệ thống thông tin địa lý (GIS) có các chức năng chủ yếu là: Nhập dữ liệu; Quản lý dữ liệu; Phân tích và truy vấn dữ liệu; Xuất dữ liệu

Hình 1.1 Các thành phần của hệ thống thông tin địa lý

12

Hình 1.2 Các chức năng của hệ thống thông tin địa lý

1.2.1.3 Mô hình Vector và Raster

Hệ thống thông tin địa lý làm việc với hai dạng khác nhau của thông tin địa lý -

đó là vector và raster Trong kiểu vector, thông tin là các điểm (point), đường (line), và vùng (polygon) được mã hoá và lưu theo toạ độ x, y Một vị trí có đặc tính điểm, như

hố khoan được miêu tả bởi toạ độ x, y Các yếu tố có đặc tính đường, giống như các đường giao thông hoặc các sông được lưu bởi một tập hợp toạ độ các điểm Các yếu tố

có đặc tính vùng, như khu vực bán hàng và lưu vực sông, có thể được lưu bởi toạ độ của một đường bao đóng kín Kiểu vector vô cùng hữu dụng để miêu tả các thuộc tính riêng rẽ, nhưng không hữu dụng đối với các thuộc tính biến thiên liên tục giống như loại đất hoặc mô tả vùng ảnh hưởng của các bệnh viện Kiểu raster dành cho mô tả các đối tượng có thuộc tính biên thiên liên tục Raster image bao gồm hệ thống mạng lưới các ô nhỏ như ảnh quét hoặc tranh vẽ Cả hai kiểu vector và raster được dùng để lưu các thông tin địa lý đều có những mặt mạnh và mặt yếu

Mô hình dữ liệu vector hình thành trên cơ sở các vector với thành phần cơ bản là điểm Các đối tượng khác được tạo ra bằng cách nối các điểm bởi các đường thẳng hoặc các cung Vùng bao gồm một tập các đường thẳng Thuật ngữ đa giác đồng nghĩa với vùng trong cơ sở dữ liệu vector vì đa giác tạo bởi các đường thẳng nối với các điểm Như vậy, mô hình dữ liệu vector sử dụng các đoạn thẳng hay điểm rời rạc để nhận biết các vị trí của thế giới thực

Mô hình dữ liệu Raster không gian được chia thành các ô lưới đều, thường được gọi là các điểm ảnh (pixel) Mỗi ô gồm một giá trị đơn và vị trí của nó Độ phân giải của raster phụ thuộc vào kích thước điểm ảnh của nó Kích thước điểm ảnh càng nhỏ,

độ phân giải càng cao

1.2.1.4 Các đặc điểm của GIS

a) Khả năng chồng xếp các bản đồ (Map Overlaying)

Việc chồng lắp các bản đồ trong kỹ thuật GIS là một khả năng ưu việt của GIS trong việc phân tích các số liệu thuộc về không gian, để có thể xây dựng thành một bản đồ mới mang các đặc tính hoàn toàn khác với bản đồ trước đây Dựa vào kỹ thuật chồng lắp các bản đồ mà ta có các phương pháp sau:

- Phương pháp cộng (sum)

- Phương pháp nhân (multiply)

- Phương pháp trừ (substract)

- Phương pháp chia (divide)

- Phương pháp tính trung bình (average)

- Phương pháp hàm số mũ (exponent)

- Phương pháp che (cover)

- Phương pháp tổ hợp (crosstabulation)

b) Khả năng phân loại các thuộc tính (Reclassification)

Một trong những điểm nổi bật trong tất cả các chương trình GIS trong việc phân tích các thuộc tính số liệu thuộc về không gian là khả năng của nó để phân loại các thuộc tính nổi bật của bản đồ Nó là một quá trình nhằm chỉ ra một nhóm thuộc tính thuộc về một cấp nhóm nào đó Một lớp bản đồ mới được tạo ra mang giá trị mới, mà

nó được tạo thành dựa vào bản đồ trước đây

Việc phân loại bản đồ rất quan trọng vì nó cho ra các mẩu khác nhau Một trong những điểm quan trọng trong GIS là giúp để nhận biết được các mẩu đó Đó có thể là những vùng thích nghi cho việc phát triển đô thị hoặc nông nghiệp mà hầu hết được chuyển sang phát triển dân cư Việc phân loại bản đồ có thể được thực hiện trên 1 hay nhiều bản đồ

c) Khả năng phân tích (SPATIAL ANALYSIS)

- Tìm kiếm (Searching)

Nếu dữ liệu được mã hoá trong hệ vector sử dụng cấu trúc lớp hoặc lớp phủ, thì

dữ liệu được nhóm lại với nhau sau cho có thể tìm kiếm một lớp 1cách dễ dàng

Trong GIS phương pháp này khó khăn khi mỗi một thành phần có nhiều thuộc tính Một hệ lớp đơn giản yêu cầu dữ liệu đối với mỗi lớp phải được phân lớp trước khi đưa vào

Các phép toán logic không có tính chất giao hoán, chỉ có mức độ ưu tiên cao hơn Nó không chỉ được áp dụng cho các thuộc tính mà cho các đặc tính không gian

TD: Cho 2 bản đồ A & B như dưới với thuật toán and và điều kiện “Tìm những

vị trí có đất phù sa và đang canh tác lúa” ta tìm kiếm được những đối tượng không gian như bản đồ C

- Vùng đệm (Buffer zone)

Nếu đường biên bên trong thì gọi là lõi còn nếu bên ngoài đường biên thì gọi là đệm (buffer) Vùng đệm sử dụng nhiều thao tác phân tích và mô hình hoá không gian

- Nội suy (Spatial Interpolation)

Trong tình huống thông tin cho ít điểm, đường hay vùng lựa chọn thì nội suy hay ngoại suy phải thực hiện để có nhiều thông tin hơn Nghĩa là phải giải đoán giá trị hay tập giá trị mới, phần này mô tả nội suy hướng điểm, có nghĩa 1 hay nhiều điểm trong không gian được sử dụng để phát sinh giá trị mới cho vị trí khác nơi không đo

dữ liệu được trực tiếp

- Tính diện tích (Area Calculation)

+ Dữ liệu Vector: chia nhỏ bản đồ dưới dạng đa giác

+ Dữ liệu Raster: tính diện tích của 1 ô, sau đó nhân diện tích này với số lượng ô của bản đồ

1.2.2 Công nghệ viễn thám (Remote Sensing)

1.2.2.1 Các khái niệm liên quan

a) Khái niệm viễn thám

Viễn thám là kỹ thuật thu nhận thông tin về đối tượng, về vùng hoặc về hiện tượng thông qua việc phân tích dữ liệu thu nhận bởi thiết bị không tiếp xúc với đối tượng, vùng hoặc hiện tượng đang nghiên cứu

Chi tiết: Viễn thám có thể được định nghĩa như là kỹ thuật thu thập dữ liệu bức xạ điện từ phản chiếu hoặc phát ra từ đối tượng trên mặt đất bằng cách sử dụng (Remote sensor) và từ đó rút ra thông tin về đối tượng thông qua quá trình phân tích

các bức xạ điện từ

Như vậy Viễn thám có thể được định nghĩa là một môn khoa học nghệ thuật, nhờ

nó mà các tính chất của đối tượng quan sát được xác định, đo đạc, thu thập và phân tích mà không cần có sự tiếp xúc trực tiếp với đối tượng

b) Phân loại viễn thám

Viễn thám sử dụng các phản xạ, bức xạ điện từ để đo đạc xác định thông tin

về đối tượng Sóng điện từ có thể được coi như nguồn năng lượng chính trong Viễn thám Viễn thám có thể được phân làm 3 loại cơ bản sau:

- Viễn thám trong giải sóng nhìn thấy và hồng ngoại phản xạ

Nguồn năng lượng chính là bức xạ mặt trời với bước sóng ưu thế là 0.5 micromet Thông tin trên ảnh Viễn thám nhận được dựa vào sự đo lường năng lượng bức xạ từ vật thể và bề mặt trái đất Và ảnh thu được bởi kỹ thuật này được gọi là ảnh quang học

- Viễn thám hồng ngoại nhiệt

Nguồn năng lượng sử dụng là bức xạ nhiệt do chính vật thể phát ra Mỗi vật thể ở trong điều kiện bình thường đều tự phát ra một bức xạ và bước sóng ưu thế ở loại Viễn thám này là 10 micromet Ảnh thu nhận ở kỹ thuật Viễn thám này gọi là ảnh Viễn thám nhiệt

- Viễn thám siêu cao tầng

Viễn thám siêu cao tầng có hai loại kỹ thuật thu nhận là chủ động và bị động Viễn thám chủ động vệ tinh cung cấp cho các vật thể một nguồn năng lượng riêng, rồi thu lại nguồn năng lượng phản xạ lại từ các vật thể Còn kỹ thuật viễn thám bị động thì thu nhận năng lượng bức xạ tự nhiên hoặc phản xạ từ một số đối tượng và bước sóng ưu thế ở kỹ thuật Viễn thám này là trên 1mm

1.2.2.2 Nguyên lý cơ bản của Viễn Thám

a Nguyên lý cơ bản trong Viễn thám

Nguyên lý hoạt động cơ bản của Viễn thám dựa vào sóng điện từ được phản

xạ hoặc bức xạ từ vật thể là nguồn cung cấp thông tin chủ yếu về đối tượng

- Mỗi một đối tượng thực phủ khác nhau sẽ cho các phản xạ hoặc bức xạ

khác nhau trong cùng một kênh phổ

- Cùng một đối tượng thực phủ nhưng ở các bước sóng khác nhau sẽ cho các

phản xạ khác nhau

- Nguồn năng lượng phản xạ hay bức xạ của các vật thể sau khi được thu nhận

bởi bộ cảm biến và sau đó được chuyển hóa thành dữ liệu ảnh số

b Nguyên lý thu chụp ảnh Viễn thám

Nguyên lý cơ bản của của viễn thám là đo lường giá trị năng lượng hấp thụ và phản xạ của các đối tượng trong các dải phổ với cường độ nhất định Nguồn năng

16

lượng chính thường sử dụng trong viễn thám là bức xạ mặt trời, nguồn năng lượng của sóng điện từ phản xạ hay bức xạ từ các vật thể phát ra được thu nhận bởi các bộ cảm biến gắn trên các vật mang

Hình 1.3 Nguyên lý thu nhận dữ liệu được sử dụng trong viễn thám

Bộ cảm biến chỉ thu được năng lượng sóng điện từ phản xạ hay bức xạ từ vật thể theo từng bước sóng xác định Năng lượng sóng điện từ sau khi được thu bởi bộ cảm biến sẽ được chuyển biến thành các tín hiệu số và truyền về các trạm thu trên mặt đất Thông tin về đối tượng có thể nhận biết được thông qua xử lý trên máy tính hoặc giải đoán trực tiếp từ ảnh của đối tượng dựa trên kinh nghiệm của các chuyên gia Sau khi được xử lý, ảnh viễn thám sẽ cung cấp thông tin về đối tượng tương ứng với năng lượng bức xạ ứng với bước sóng do bộ cảm biến đã thu nhận được trong dải phổ xác định

1.2.2.3 Các đặc trưng cơ bản của ảnh Landsat

a Đặc điểm của ảnh LandSat

Vệ tinh LandSat được quản lý bởi công ty Earth Observation Satellite của Mỹ, đây là vệ tinh đầu tiên được thiết kế đặc biệt để quan sát bề mặt trái đất có tên ERTS-

1 và sau được đổi thành LandSat Hệ thống vệ tinh LandSat 1 cho tới 3 là hệ thống

vệ tinh chuyển động theo quỹ đạo tròn chung quanh trái đất Có góc mặt phẳng quỹ đạo so với mặt phẳng xích đạo là 900 và ở độ cao 919 km, chu kỳ quỹ đạo là 103’ và chu kỳ lặp là 18 ngày Vệ tinh LandSat 4 và 5 là hệ thống vệ tinh quỹ đạo gần cực,

có góc mặt phẳng quỹ đạo so với mặt phẳng xích đạo là 98,20 Vệ tinh Landsat được thiết kế có bề rộng tuyến chụp là 185 km và có thời điểm bay qua xích đạo là 9:39 sáng đối với ảnh Landsat 1, 2, 3 và 10:30 sáng đối với Landsat 4, 5

Vào năm 1993, vệ tinh Landsat 6 đã được phóng lên quỹ đạo với bộ cảm ETM, sau đó là vệ tinh Landsat 7 được phóng vào năm 1999 Bộ cảm ETM+ có những tính năng vượt trội như độ chính xác của việc hiệu chỉnh bức xạ dữ liệu Landsat 7 đã được cải tiến đáng kể (độ chính xác hiệu chỉnh bức xạ dữ liệu đạt

khoảng ±5%) Cùng với một thiết bị hiệu chỉnh chuyên biệt thiết kế dành riêng cho các kênh nhiệt (kênh 6L, 6H) được tích hợp trên bộ cảm biến ETM+, giá trị nhiệt bề mặt đất LST (Land Surface Temperature) thu nhận được ngày càng có độ tin cậy cao Ảnh vệ tinh Landsat được thu từ ba bộ cảm biến là MSS, TM và ETM+, được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau

b Đặc điểm tổng quát của các vệ tinh LandSat

Bảng 1.1 Đặc điểm tổng quát của các vệ tinh LandSat

Vệ tinh Độ cao

qui ước

Độ nghiêng quỹ đạo

Chu kỳ quỹ đạo (phút)

Chu kỳ lặp ( Ngày)

Hệ thống tạo ảnh

8 Nghiên cứu sự thay đổi của đô thị

1.2.3 Các phần mềm sử dụng trong nghiên cứu

1.2.3.1 Phần mềm xử lý và giải đoán ảnh viễn thám ENVI (Environment for Visualizing Images - Version 4.5)

Phần mềm ENVI là một phần mềm xử lý giải đoán ảnh viễn thám rất mạnh, với

18

các đặc điểm chính như sau:

- Hiển thị, phân tích ảnh với nhiều kiểu dữ liệu và kích cỡ ảnh khác nhau

- Môi trường giao diện thân thiện

- Cho phép làm việc với từng kênh phổ riêng lẻ hoặc toàn bộ ảnh Khi một file ảnh được mở, mỗi kênh phổ của ảnh đó có thể được thao tác với tất cả các chức năng hiện có của hệ thống Với nhiều file ảnh được mở, ta có thể dễ dàng lựa chọn các kênh từ các file ảnh để xử lý cùng nhau

- ENVI có các công cụ chiết tách phổ, sử dụng thư viện phổ, và các chức năng chuyên cho phân tích ảnh phân giải phổ cao

- Phần mềm ENVI được viết trên ngôn ngữ IDL Đây là ngôn ngữ lập trình cấu trúc, cung cấp khả năng tích hợp giữa xử lý ảnh và khả năng hiển thị với giao diện đồ họa dễ sử dụng

ENVI có nhiều phiên bản như 3.2, 3.5, 3.6, 4.0, 4.2, 4.3, 4.5, 4.7 Mỗi phiên bản được cải tiến và nâng cấp cho một hoặc một số modul

Dễ dàng mở rộng và tùy biến các ứng dụng Sản phẩm ảnh sau khi xử lý có thể xuất ra nhiều phần mềm biên tập bản đồ khác nhau như MapInfor, Autocad, Microstation, Acrview…

Mở ảnh

Thông tin về ảnh Tạo ảnh kiểm tra, xem cấu trúc dữ liệu Lưu ảnh ở nhiều định dạng

Làm việc với ngôn ngữ IDL

Kiểm tra, xác lập thư mục chứa dữ liệu ENVI

Chọn lựa các thay đổi và thoát khỏi chương trình

Hình 1.4 Giao diện Module FILE của ENVI 4.5

1.2.3.2 Phần mềm MapInfo

MapInfo là phần mềm chuyên dùng xử lý, trình bày, biên tập bản đồ thành quả trên

cơ sở số liệu ngoại nhập và bản đồ nền đã được số hóa Phần mềm này được sử dụng khá phổ biến trên máy tính cá nhân Nó quản lý các thuộc tính không gian và phi không gian của bản đồ nên còn có tên là phần mềm thuộc hệ thống thông tin địa lý

Đặc điểm khác biệt của các thông tin trong GIS với các phần mềm đồ hoạ khác là sự gắn kết rất chặt chẽ giữa đối tượng thuộc tính với đối tượng bản đồ, chúng không thể tách rời ra được (ví dụ nếu xoá 1 dòng trong table, lập tức trên bản đồ mất luôn đối tượng đó) Trong cấu trúc dữ liệu MapInfo chia làm hai phần là CSDL thuộc tính (phi không gian) và CSDL bản đồ, các bản ghi trong các CSDL này được quản lý độc lập với nhau nhưng lại liên kết với nhau rất chặt chẽ thông qua chỉ số ID (yếu tố để nhận dạng ra các đối tượng) được lưu giữ và quản lý chung cho các loại bản ghi nói trên

Hình 1.5 Giao diện làm việc của MapInfo 11.0

1.2.4 Khả năng ứng dụng của phương pháp viễn thám và HTTTĐL trong nghiên cứu biến động sử dụng đất

Ảnh viễn thám sau khi phân loại sẽ thể hiện sự phân bố của các đối tượng theo không gian và thời gian Do đó, kết quả xử lý một ảnh viễn thám sẽ chỉ ra hiện trạng

sử dụng đất tại thời điểm chụp ảnh và với ảnh đa thời gian cho phép thành lập các lớp chuyên đề sử dụng đất trên vùng đất cụ thể nhưng ở các thời điểm khác nhau Bằng chức năng chồng xếp và phân tích, GIS cho phép tích hợp từ các kết quả phân loại của nhiều thời điểm chụp để thành lập nhanh và chính xác bản đồ biến động sử dụng đất của khu vực Với chức năng tự động cung cấp thông tin về sự thay đổi giữa các loại hình sử dụng đất theo tưng thời điểm yêu cầu hoặc theo đơn vị hành chính, HTTTĐL cho phép người sử dụng giám sát quá trình biến động sử dụng đất theo bất

kỳ loại hình nào và ở bất kỳ khoảng thời gian nào

Giải pháp truyền thống là so sánh bản đồ hiện trạng sử dụng đất đã thành lập tại hai thời điểm yêu cầu, những khu vực thay đổi sẽ được thể hiện trên tờ bản đồ thứ ba gọi là bản đồ biến động đất cho ta thấy những thay đổi của các loại hình sử dụng đất Tuy nhiên, ở khu vực mà loại hình sử dụng đất thay đổi nhanh thì giải pháp này không đáp ứng được yêu cầu Độ chính xác và tính hiện thời của bản đồ bị giảm vì phải mất nhiều thời gian để xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất bằng phương pháp tổng hợp Ngoài ra, bản đồ biến động đất loại này thường chứa nhiều sai sót vì

Việc tích hợp tư liệu viễn thám và HTTTĐL cũng rất có hiệu quả trong việc thành lập bản đô biến động lớp phủ thực vật, bản đồ biến động môi trường vv

1.3 Các phương pháp phân tích biến động sử dụng đất

Việc lựa chọn phương pháp nghiên cứu biến động rất quan trọng trước tiên, chúng ta phải xác định được phương pháp phân loại ảnh mà ta sử dụng Sau đó cần xác định rõ yêu cầu nghiên cứu có cần biết chính xác thông tin về nguồn gốc của sự biến động hay không Từ đó có sự lựa chọn phương pháp thích hợp Tuy nhiên, tất cả các nghiên cứu đều cho thấy rằng, các kết quả về biến động đều phải được thực hiện trên bản đồ biến động và bảng tổng hợp Các phương pháp nghiên cứu biến động khác nhau sẽ cho những bản đồ biến động khác nhau Dưới đây là một số phương pháp được sử dụng rộng rãi để nghiên cứu biến động và thành lập bản đồ biến động

a Nghiên cứu biến động sử dụng đất bằng phương pháp so sánh sau phân loại

b Nghiên cứu biến động sử dụng đất bằng phương pháp phân loại trực tiếp ảnh đa thời gian

c Nghiên cứu biến động sử dụng đất bằng phương pháp số học

d Nghiên cứu biến động sử dụng đất bằng phương pháp sử dụng mạng nhị phân

e Nghiên cứu biến động sử dụng đất bằng phương pháp chồng xếp ảnh phân loại lên bản đồ đã có

f Nghiên cứu biến động sử dụng đất bằng phương pháp cộng màu trên một kênh ảnh

h Nghiên cứu biến động sử dụng đất bằng phương pháp kết hợp

i Nghiên cứu biến động sử dụng đất bằng phương pháp viễn thám kết hợp GIS Trong đề tài này, chúng tôi đã chọn phương pháp viễn thám kết hợp với GIS nhằm khai thác thế mạnh về khả năng cập nhật, tính bao quát trên một khu vực rộng lớn của ảnh viễn thám và khả năng mạnh về phân tích của các phần mềm GIS trong đánh giá biếnđộng

CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS THÀNH LẬP BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT HUYỆN ĐỨC THỌ - TỈNH HÀ TĨNH 2.1 Khái quát chung khu vực nghiên cứu

 Phía Bắc giáp huyện Nam Đàn và huyện Hưng Nguyên tỉnh Nghệ An;

 Phía Nam giáp huyện Hương Khê;

 Phía Đông giáp huyện Can Lộc và thị xã Hồng Lĩnh;

 Phía Tây giáp huyện Hương Sơn và huyện Vũ Quang

Nhìn chung, huyện Đức Thọ có vị trí khá quan trọng đối với vùng kinh tế phía bắc của tỉnh, với những lợi thế cơ bản là nằm trên trục đường Quốc lộ 8A nối QL 1A với cửa khẩu Quốc tế Cầu Treo và có đường sắt Bắc Nam chạy qua

2.1.2 Điều kiện tự nhiên và tài nguyên thiên nhiên huyện Đức Thọ

2.1.2.1 Địa hình, địa mạo

Địa hình của huyện Đức Thọ nằm trên một dãi đất hẹp với chiều dài theo đường Quốc lộ 8A là 16 km, chiều rộng theo trục đường TL 5 đi qua đường 8B đến Đức Châu dài 25 km, với đầy đủ các dạng địa hình, có đồi núi, gò đồi, ven trà sơn, thung lũng, đồng bằng, sông, với không gian hẹp, trong đó núi đồi chiếm 10,5% diện tích đất tự nhiên Địa hình thấp dần từ Tây sang Đông và bị chia cắt mạnh, qua khảo sát địa hình của huyện được chia thành 4 nhóm (có 2 nhóm chính là dạng địa hình đồng bằng và dạng địa hình đồi núi)

Nhóm 1: Vùng địa hình tương đối bằng phẳng, nằm dọc theo Quốc lộ 8A và vùng

ngoài đê phía Bắc của huyện và có độ dốc từ 0 - 80 ít bị chia cắt Địa hình ở đây có quá trình tích tụ vật chất chiếm ưu thế hơn quá trình bào mòn rửa trôi; do đó thường được tạo thành đất phù sa Các xã nằm trong khu vực này gồm có: Đức Yên, Trung Lễ, Đức Nhân, Đức Thuỷ, Thái Yên, Đức Thanh, Đức Quang, Đức Vĩnh, Yên Hồ, Bùi Xá, Đức Tùng, Đức Châu, Đức La, Đức Vĩnh

Nhóm 2: Vùng địa hình đồi có độ dốc từ 80 - 150, nằm về phía Tây của huyện, địa hình ở đây chủ yếu là đất Feralít, được khai thác để trồng cây ăn quả và cây hoa màu Các xã nằm trong khu vực này gồm có: Tùng Ảnh, Trường Sơn

Nhóm 3: Vùng địa hình với những dãy đồi có độ dốc từ 180 - 250, nằm ở phía Tây Bắc của huyện, địa hình ở đây có loại đất Feralít là chính và được sử dụng trồng cây

2.1.2.2 Khí hậu

Đức Thọ nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, hàng năm chịu ảnh hưởng của khí hậu chuyển tiếp giữa miền Bắc và miền Nam, đặc trưng khí hậu nhiệt đới điển hình của miền Nam và có một mùa đông giá lạnh của miền bắc Do vậy Đức Thọ có hai miền khí hậu rõ rệt: mùa lạnh và mùa nóng

a) Nhiệt độ

- Nhiệt độ trong khu vực ở mức trung bình cao, hàng năm khoảng 23,90C

- Nhiệt độ trung bình thấp nhất vào tháng 1 khoảng 17,50C

- Nhiệt độ trung bình tháng cao nhất vào tháng 7 khoảng 29,40C

- Nhiệt độ tối thấp trong tháng 1 là 6,80C

- Nhiệt độ tối cao trong tháng 7 là 39,40C

Mùa nóng kéo dài từ tháng 4 đến tháng 8 nhiệt độ trung bình khoảng 33,80C, đặc biệt trong những tháng từ tháng 6 đến tháng 7 nhiệt độ có khi lên đến trên 390C Mùa nóng cũng là mùa thường có gió Tây Nam (gió Lào) gây nóng và khô hạn Mùa nóng vào những dịp cuối từ tháng 8 đến tháng 10 thường có bão lụt, khi có bão lụt thì những

xã vùng ngoài đê chịu ảnh hưởng nặng hơn những xã khác

Mùa lạnh kéo dài từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau, thời gian này thướng có gió màu Đông Bắc gây lạnh và kéo theo mưa phùn, nhiệt độ trung bình khoảng 180C thậm chí có lúc nhiệt độ xuống thấp dưới 70C

b) Lượng mưa

Lượng mưa trung bình hàng năm khoảng 2.100 mm (riêng các tháng từ tháng 8 đến tháng 10 lượng mưa khoảng 1.400 mm chiếm 67% lượng mưa trung bình trong năm) Số ngày có mưa trung bình trong năm ở Đức Thọ tương đối dài, từ 150 đến 160 ngày, có khi lên đến 180 - 190 ngày/ năm

Lượng mưa trong năm phân bố không đều trong năm, tập trung chủ yếu vào các tháng mùa hè và thường kết thúc muộn Tổng lượng mưa 5 tháng mùa đông chỉ chiếm 26% lượng mưa cả năm, vì vậy vào thời kỳ này thường xảy ra khô hạn, ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của cây trồng Tháng có lượng mưa lớn nhất là tháng 9 và tháng 10, tháng có lượng mưa ít nhất vào tháng 2 và tháng 3

La (con sông lớn nhất của Hà Tĩnh) chảy qua địa phận 9 xã của huyện với chiều dài 12km, sông La gặp sông Cả chảy từ tỉnh Nghệ An tại ngã Ba Phủ tạo thành sông Lam tiếp tục chảy qua 5 xã của huyện rồi đổ ra cửa Hội, ngoài ra còn có một số sông suối nhỏ khác như sông Đò Trai, sông Mênh Diện tích lưu vực của các sông này khoảng 3.210 km2, lưu lượng nước bình quân đạt 195 m3/s Mùa lũ trên lưu vực sông La bắt đầu từ tháng 9 và kết thúc tháng 11, chủ yếu ảnh hưởng các xã vùng ngoài đê

2.1.2.4 Tài nguyên đất

Tài nguyên đất của huyện Đức Thọ có 6 nhóm đất:

- Nhóm 1: Nhóm đất cát ( Cb )

Nhóm này được hình thành chủ yếu ở ven sông mang ảnh hưởng của mẫu chất và

đá mẹ, có diện tích 98,20 ha chiếm 0,48% diện tích tự nhiên của huyện Nhóm đất này được phân bố chủ yếu ở các xã: Đức Vịnh, Đức Quang và một phần nhỏ ở xã Bùi Xá

- Nhóm 2: Nhóm đất phù sa ( P )

Nhóm đất phù sa có diện tích 11.674,26 ha chiếm 57,57% diện tích tự nhiên, nhóm này được phân bố chủ yếu ở ven sông La và sông Ngàn Sâu Do địa hình chia cắt nên các con sông này ngắn và dốc, nên mức độ bồi đắp phù sa khác nhau, ít có những bãi phù sa lớn Đặc tính của chất đất phù sa là do được hình thành lắng đọng các trầm tích của sông, phù sa chủ yếu lắng đọng vùng ngoài đê, đất phù sa thể hiện rõ đặc tính xếp lớp do sự bồi đắp hàng năm bởi các hạt và chất hữu cơ nhưng cũng có mức độ khác nhau

- Nhóm 3: Nhóm đất bạc màu

Có diện tích 326,20 ha chiếm 1,61% diện tích tự nhiên, phân bố rải rác ở địa hình ven chân đồi, nơi có địa hình lượn sóng nhẹ, thoát nước nhanh, tập trung chủ yếu ở các xã: Đức An, Đức Dũng và Đức Lập

- Nhóm 4: Nhóm đất đỏ vàng

Có diện tích 2.323,96 ha được phân bố ở các xã: Tân Hương, Trường Sơn, Đức Long, Đức Lập, Đức Lạng, Đức Lạc, Đức Dũng, Đức Đồng và Đức An

24

- Đất đỏ vàng trên đá sét có diện tích 1.646,28 ha chiếm 8,12% diện tích tự nhiên toàn huyện và được phân bố ở các xã: Tân Hương, Đức Lạng, Đức Dũng, Đức Đồng và Đức An

- Đất vàng nhạt trên đá cát ( Fq): Có diện tích 677,58 ha chiếm 3,34% diện tích tự nhiên toàn huyện và được phân bố ở các xã: Tân Hương,Trường Sơn, Đức Long, Đức Lập, Đức Lạng, Đức Lạc, Đức Dũng, Đức Đồng và Đức An Tỷ lệ phân

- Nhóm 5: Nhóm đất thung lũng dốc tụ

Nhóm này do các dốc tụ hình thành, có diện tích 983,31 ha chiếm 1,89% diện tích

tự nhiên toàn huyện, được phân bố ở các xã: Tân Hương, Trường Sơn, Tùng Ảnh, Đức

An, Đức Dũng và Đức Lập

- Nhóm 6: Nhóm đất xói mòn trơ sỏi đá

Nhóm đất này có diện tích 1.854,43 ha chiếm 9,14% diện tích tự nhiên toàn huyện, phân bố ở các xã: Tân Hương, Trường Sơn, Đức Long, Đức Lập, Đức Lạng, Đức Lạc, Đức Hoà, Đức Dũng, Đức Đồng, Đức An và Tùng Ảnh

(Nguồn: Phòng Tài nguyên và môi trường huyện Đức Thọ)

2.1.2.5 Tài nguyên nước

a) Nguồn nước mặt: Các vùng trong huyện có nguồn nước mặt dồi dào do có nhiều hệ thống sông ngòi và hồ đập chứa nước với dung tích 5,8 triệu m3, đất đai trong huyện chủ yếu là đồng bằng và có hệ thống thuỷ lợi được đầu tư khá hoàn chỉnh cho nên đảm bảo tưới tiêu chủ động

b) Nguồn nước ngầm: Nguồn nước ngầm tương đối phong phú vì địa chất ở đây chủ yếu là phần đất sét nên có khẳ năng chứa và giữ nước tốt Đây là nguồn nước chủ yếu phục vụ sinh hoạt cho nhân dân, tuy nhiên hiện nay có một số nơi nguồn nước

bị ô nhiễm như Đức Đồng, Đức Lạng, Yên Hồ, Đức Thịnh

2.1.2.6 Tài nguyên rừng

Diện tích rừng trồng theo số liệu kiểm kê đất đai năm 2010 có 2942,95 ha, chiếm 14,54% diện tích tự nhiên toàn huyện, trong đó đất rừng sản xuất là 2822,42 ha, đất rừng phòng hộ là 120,53 ha, chủ yếu là rừng thông và rừng nguyên liệu

2.1.3 Đặc điểm kinh tế - xã hội huyện Đức Thọ

2.1.3.1 Kinh tế

a) Tăng trưởng kinh tế, cơ cấu kinh tế

Trong những năm qua (2005 - 2010) kinh tế của huyện đã có những bước phát triển vững chắc và ổn định

- Tốc độ tăng trưởng kinh tế bình quân giai đoạn 2005 - 2010 đạt 13%

- Thu nhập bình quân đầu người năm 2010 đạt 16.000.000đ

- Tổng sản lượng lương thực quy thóc năm 2010 đạt 63.600 tấn (trong đó sản lượng lúa đạt 57.136 tấn, chiếm 92,10%)

- Bình quân lương thực đầu người năm 2010 đạt 611kg/người

- Tỷ lệ tăng dân số tự nhiên 0,3%

- Tỷ lệ số hộ nghèo giảm từ 35% xuống còn 6,55%

(Nguồn số liệu: Niên giám thống kê huyện Đức Thọ - tỉnh Hà Tĩnh)

Đơn vị : Triệu đồng

Biểu đồ 2.1 Giá trị sản xuất các ngành kinh tế huyện Đức Thọ - tỉnh Hà Tĩnh

giai đoạn 2006 - 2010

(Nguồn: Niên giám thống kê huyện Đức Thọ)

b) Ngành Nông - Lâm nghiệp - Thuỷ sản

- Tổng đàn lợn năm 2010 khoảng từ 35.000 con (trong đó: Tổng đàn lợn không tính lợn sữa 25.581 con), bình quân mỗi hộ gia đình nông nghiệp nuôi 1,3 con Tổng trọng lượng thịt lợn hơi xuất chuồng năm 2010 đạt 2.100 tấn

Đàn gia cầm chủ yếu là Gà, Vịt có tốc độ tăng nhanh, năm 2005 có 300.000 con

26

- Hiện nay nuôi trồng Thuỷ sản của huyện được chú trọng, năm 2010 diện tích khoảng 915 ha, sản lượng thu được khoảng 1800 tấn/năm Giá trị sản xuất ngành thủy sản 21,3 tỷ đồng

(Nguồn số liệu: Niên giám thống kê huyện Đức Thọ - tỉnh Hà Tĩnh)

c) Ngành Công nghiệp - Tiểu thủ công nghiệp

Giai đoạn 2005 - 2010 ngành Công nghiệp- Tiểu thủ công nghiệp của huyện có tốc độ tăng trưởng nhanh, năm 2010 giá trị sản lượng ngành Công nghiệp và Tiểu thủ công nghiệp đạt 489,5 tỷ đồng, tăng gấp 3,6 lần so với năm 2005 Tốc độ phát triển chung cả giai đoạn đạt 31% Các làng nghề truyền thống được khôi phục, duy trì và phát triển đó là tài nguyên nhân văn của huyện

(Nguồn số liệu: Niên giám thống kê huyện Đức Thọ - tỉnh Hà Tĩnh)

2.1.3.2 Dân số, lao động - việc làm

Trong những năm gần đây đây tốc độ phát triển dân số có chiều hướng giảm Năm 2005 tỷ lệ tăng dân số tự nhiên là 0,79% đến năm 2010 tỷ lệ tăng dân số tự nhiên giảm xuống còn 0,3% Tỷ lệ tăng dân số nói chung của huyện những năm qua thấp, đảm bảo chỉ tiêu kế hoạch Dự báo tỷ lệ tăng dân số còn tiếp tục giảm, đến năm 2020 dân số của huyện sẽ có khoảng 108.000 người

(Nguồn số liệu: Niên giám thống kê huyện Đức Thọ - tỉnh Hà Tĩnh)

b) Lao động - việc làm

Năm 2010 toàn huyện có 56.160 lao động trong độ tuổi, chiếm 53,95% dân số Trong đó lao động trong khu vực nhà nước và lao động làm việc ở khu vực kinh tế ngoài nhà nước là 8424 người chiếm 15,00% tổng số lao động, lao động nông lâm nghiệp, thuỷ sản 47.736 người chiếm 85,00% lao động trong độ tuổi

(Nguồn số liệu: Niên giám thống kê huyện Đức Thọ - tỉnh Hà Tĩnh)

2.2 Quy trình và các bước giải đoán ảnh thành lập bản đồ biến động sử dụng đất 2.2.1 Quy trình thành lập bản đồ biến động sử dụng đất

Sờ đồ 2.1 Quy trình thực hiện trong đề tài

Tiền xử lý ảnh

Nắn chỉnh

ảnh

Đăng ký và hiệu chỉnh ảnh

Tăng cường chất lượng ảnh

- Biến đổi ảnh -Tạo tỷ số NDVI

Dữ liệu chuyên đề

- Bản đồ

Ảnh viễn thám Landsat

hệ tọa độ WGS 84

Ranh giới huyện Đức Thọ

Phân loại

Vùng mẫu (khóa giải đoán)

Phân loại giám định (Maximum likelihood)

Hậu phân loại Lọc nhiễu

MMA Gộp lớp

Lập ma trận sai số

Thống kê kết quả

28

2.2.2 Các bước thực hiện giải đoán ảnh

Bước 1: Thu thập tài liệu liên quan đến đề tài: tư liệu về tình hình sử dụng đất

từ năm 2000 đến năm 2010 (dạng giấy và dạng file số), các bản đồ hiện trạng sử dụng đất, bản đồ địa hình… dạng file số hoặc dạng giấy Cuối cùng của bước này, phải định hình phạm vi nghiên cứu

Bước 2: Dựa trên địa bàn nghiên cứu, các tài liệu thu thập, tiến hành phân tích

dùng các phép lọc, biến đổi ảnh như NDVI (có thực vật và không thực vật) để làm nổi bậc các yếu tố cần giải đoán, dùng phương pháp phân loại có giám định Maximum likelihood classifier - MLC để xử lý ảnh viễn thám và phân loại sử dụng đất có đối chiếu với các số liệu bản đồ thu thập được để thành lập bản đồ sử dụng đất cho các mốc thời gian tỷ lệ 1:150.000 Đề tài chọn 8 loại hình sử dụng đất chính, từng loại hình sử dụng đất này được gán cho một mã nhất định theo quy định của Bộ Tài nguyên và Môi trường ngày 18/12/2007 Hệ thống phân loại cụ thể như sau:

Bảng 2.2 Các loại hình sử dụng đất được chọn nghiên cứu

STT LOẠI ĐẤT MÃ LOẠI ĐẤT

2 Đất trồng màu và cây hàng năm khác HN K

Bước 3: Đối soát thực địa, đánh giá độ chính xác thực hiện bằng ma trận sai

số phân loại và chỉ số Kappa

Để đánh giá chất lượng của bản đồ giải đoán (độ chính xác phân loại) chúng

ta có thể so sánh kết quả với nhiều phương pháp phân loại khác nhau về sự phù hợp giữa loại thực trên mặt đất và những loại được giải đoán, thông thường sử dụng ma trận sai số để đánh giá

Bước 4: Đánh giá biến động sử dụng đất qua các thời kỳ dựa vào các loại đất

đã được phân loại

Bước 5: Phân tích, đánh giá biến động sử dụng đất, định hướng sử dụng đất

đến năm 2020

2.3 Ứng dụng viễn thám và GIS thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất thời điểm 2000, 2005, 2010

2.3.1 Khái quát nguồn tư liệu và lựa chọn hệ thống phân loại

2.3.1.1 Khái quát nguồn tư liệu

a) Dữ liệu ảnh vệ tinh LandSat

Dữ liệu gồm 7 file ứng với 7 kênh phổ lưu trữ ở dạng file “.TIFF” theo

khuôn dạng BSQ (Dạng BSQ – Band Sequential: các kênh được ghi nối tiếp nhau),

các ảnh này đã được đăng ký trong hệ tọa độ WGS84 Dữ liệu ảnh Landsat ETM+

chụp ngày 06/06/2000, ảnh Landsat TM 03/09/2006 và Landsat TM chụp ngày

09/07/2010 bao gồm 6 kênh phổ, 2 kênh nhiệt và một kênh toàn sắc

Để sử dụng cho luận văn, tác giả đã tiến hành ghép 5 kênh phổ bao gồm các

kênh 1, 2, 3, 4, 5 và kênh 7 để tạo thành ảnh ghép đa phổ

Hình 2.2 Các kênh ảnh của ảnh Landsat 7 ETM+ (năm 2000)

30

- Ảnh Landsat chụp ngày 06/06/2000

Đây là ảnh Landsat 7 ETM+ có độ phân giải không gian là 28.5m

Ảnh gốc chụp ngày 06/06/2000 Ảnh đã cắt theo khung

Hình 2.3 Dữ liệu ảnh Landsat ETM+ năm 2000

- Ảnh Landsat chụp ngày 03/09/2006

Ảnh gốc chụp ngày 03/09/2006 Ảnh cắt theo khung

Hình 2.4 Dữ liệu ảnh Landsat TM năm 2006

- Ảnh Landsat TM chụp ngày 9/7/2010

Đây là ảnh Landsat7 TM có độ phân giải không gian là 30m Ảnh này chỉ có 6 kênh phổ, và 2 kênh nhiệt, không có kênh toàn sắc Khi ghép các kênh phổ lại với nhau, thu được ảnh có chất lượng tương đối tốt Ảnh chụp vào tháng 7 là thời điểm

vụ lúa Hè Thu đang làm đòng

Ảnh gốc Ảnh sau khi đã cắt theo khung

Hình 2.5 Dữ liệu ảnh Landsat TM năm 2010

Hình 2.6 Dữ liệu ảnh Landsat TM năm 2010 cắt theo ranh giới

+ Ưu điểm: Ảnh được lấy từ năm 2000 và ảnh năm 2010 có thời gian chụp gần

sát nhau nên sẽ không ảnh hưởng nhiều tới sự thay đổi các loại đất Chỉ có ảnh năm

2006 là cách tới ba tháng nên sẽ có sự khác nhau về loại đất lúa Cả ba ảnh đều không

bị sọc, ít mây, rất rõ và thuận lợi cho công đoạn chọn mẫu giải đoán

+ Nhược điểm: Ảnh năm 2006 bị lỗi và không cùng thời điểm chụp với hai ảnh

còn lại nên sẽ ảnh hưởng tới phân loại ảnh

Bảng 2.3 Thông số dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat năm 2000, 2006, 2010

giải không gian

- Bản đồ địa hình khu vực huyện Đức Thọ tỷ lệ 1: 10.000

- Các file vector nền như: Hệ thống thủy văn, hệ thống giao thông, đường đẳng cao, ranh giới huyện…

- Mô hình số độ cao khu vực nghiên cứu được lập từ đường bình độ

- Số liệu thống kê huyện Đức Thọ năm 2005, 2010

- Dữ liệu điều tra thực địa

32

2.3.1.2 Lựa chọn hệ thống phân loại

Đối với bản đồ hiện trạng sử dụng đất ở một số tỉnh (thành phố) nhỏ hoặc cấp huyện thường chọn tỉ lệ bản đồ là 1:200.000 Tuy nhiên, đối với huyện Đức Thọ diện tích tương đối nhỏ đề tài chọn tỷ lệ là 1:150.000 Căn cứ vào tỉ lệ bản đồ và chất lượng của ảnh, đề tài phân loại đất thành các mẫu giải đoán như sau:

Bảng 2.4 Hệ thống phân loại sử dụng đất dùng cho bản đồ hiện trạng

sử dụng đất huyện Đức Thọ

STT LOẠI ĐẤT

1 Đất trồng lúa

2 Đất trồng màu và cây hàng năm khác

3 Đất trồng cây lâu năm

4 Đất khu dân cư

5 Đất rừng tự nhiên

6 Đất rừng trồng

7 Đất mặt nước

8 Đất bằng chưa sử dụng

Các mẫu được chọn tương ứng với các đối tượng sử dụng đất khu vực nghiên cứu

mà ảnh vệ tinh có khả năng cung cấp thông tin, gồm các loại sử dụng đất sau đây:

- Đất trồng lúa: chủ yếu là đất chuyên trồng lúa nước ở khu vực trong đê

- Đất trồng màu và cây hàng năm khác: gồm đất trồng các loại hoa màu và các loại cây hàng năm không phải lúa như: lạc, đậu tương, thuốc lá, ngô…

- Đất trồng cây lâu năm: là đất trồng các loại cây có thời gian sinh trưởng trên một năm từ khi gieo trồng tới khi thu hoạch, bao gồm đất trồng cây công nghiệp lâu năm, đất trồng cây ăn quả lâu năm và đất trồng cây lâu năm khác

- Đất khu dân cư: bao gồm đất ở, đất thương mại và dịch vụ, nhà máy công nghiệp, các đường giao thong kích thước bề rộng < 30m, các công trình phúc lợi công cộng, công trình giải trí thể thao, đất công viên

- Đất rừng tự nhiên: bao gồm đất có rừng tự nhiên sản xuất, đất có rừng tự nhiên phòng hộ và đất có rừng tự nhiên đặc dụng

2.3.2 Thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất các thời điểm 2000, 2005, 2010

Sờ đồ 2.2 Quy trình xử lý và thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất 2.3.2.1 Các bước thực hiện giải đoán ảnh bằng phần mềm ENVI

a) Hiệu chỉnh hình học

Ảnh Landsat ETM+ năm 2000

Cắt ảnh theo ranh giới huyện

Xây dựng mẫu phân loại

Phân đoạn ảnh (Segmentation)

- Bản đồ hiện trạng sử dụng đất

- Khảo sát thực địa, sử dụng GPS

Chuyển đổi sang

dữ liệu dạng vector

Ảnh Landsat TM năm 2010

Tổ hợp màu

Tăng cường chất lượng ảnh Nắn chỉnh ảnh theo dữ liệu nền khu vực

Phân loại

Xử lý sau phân loại

Thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất Ảnh Landsat TM năm 2006

34

Khi tải ảnh viễn thám về thì cần chồng các band ảnh và thực hiện các bước hiệu chỉnh ảnh cho ra một ảnh mới: Sensor Type, Pixel size, thay đổi tên các band, Wavelengths, Geographic Corner

- Chồng lớp (ghép kênh)

Ảnh Landsat sử dụng các band 1,2,3,4,5,7 để chồng lớp

Thực hiện import file:

Chọn tọa độ, hệ quy chiếu, độ phân giải và lưu vào folder theo đường dẫn

Hình 2.7 Thực hiện chồng lớp (Layer stacking)

- Chỉnh sửa Sensor Type và Pixel size

Chọn ảnh Landsat TM, độ phân giải 30/30, đơn vị meters (m)

Hình 2.8 Thực hiện chỉnh sửa Sensor Type và Pixel size

- Chỉnh sửa Wavelengths và giá trị Geographic Corner

Hình 2.9 Chỉnh sửa Wavelengths và giá trị Geographic corner

b) Cắt ảnh khu vực nghiên cứu theo khung

Đây là bước đưa khu vực nghiên cứu về gần với khu vực nhằm phục vụ cho giải đoán và nắn chỉnh ảnh

- Đầu tiên cần có 1 file Shapefile khu vực huyện Đức Thọ

- Mở file ảnh đã ghép kênh bước trên, chọn WGS 84, Zone 48

Ảnh gốc Ảnh sau khi đã cắt theo khung

Hình 2.10 Cắt ảnh khu vực nghiên cứu theo khung

c) Nắn chỉnh ảnh theo dữ liệu nền khu vực

Việc chụp ảnh luôn mang theo những sai số nhất định về hình học do các nguyên nhân trong quá trình bay chụp, vì vậy nắn ảnh là giai đoạn nhằm đưa tấm ảnh về đúng thực tế nhất Thực chất của việc nắn ảnh chính là đưa các điểm tương ứng trên ảnh và trên bản đồ về gần nhau nhất, tức là về cùng một tọa độ để hạn chế sự sai lệch về vị trí

Sơ đồ 2.3 Sơ đồ quy trình nắn ảnh

Để chọn phương pháp nắn ảnh thì trên thanh menu chính của ENVI chọn

Map\Registration\Select GSPs: Image to Map (nắn ảnh theo bản đồ) Sau khi chọn thấy

xuất hiện hộp thoại Image to Map Registration, điền các thông tin:

Projection: Phép chiếu hình trụ ngang

UTM Datum: Hệ quy chiếu WGS 84

Unit: Đơn vị meter Zone: Múi chiếu 48 N

Pixel size: Kích thước pixel 30.0

Sau khi điền đầy đủ các thông tin thì nhấn OK để tiến tới hộp thoại Ground Control Points Selection cho phép ta chọn các cặp điểm khống chế tương ứng

trên ảnh và trên bản đồ, khung bên trái là tọa độ của một điểm trên

ảnh còn khung bên phải là tọa độ tương ứng do ta chọn của điểm đó trên bản đồ

Hình 2.11 Hộp thoại chọn thông tin trước khi nắn

Ảnh vệ tinh (chưa có tọa độ)

File vector (đã có tọa độ)

Nắn chỉnh hình học

Ảnh sau khi nắn chỉnh

Hình 2.12 Chọn các điểm khống chế

Chúng ta có thể lưu danh sách các điểm này để tiện theo dõi, bằng cách trong hộp

thoại Imge to Map GCP List chọn File\Save Table to ASCII , file này được lưu dưới định

dạng *.txt

Hình 2.13 Hộp thoại hiển thị danh sách các điểm khống chế

Sau khi chọn đủ số cặp điểm cần thiết và thỏa mãn với sai số RMS thì ta bắt

đầu nắn ảnh bằng cách trên hộp thoại Ground Control Points Selection chọn Option\Wrap File

Hình 2.14 Hộp thoại chọn nắn ảnh

Hộp thoại Input Warp Image hiện ra ta nhấp chọn ảnh cần nắn, hộp thoại Registration Parametes xuất hiện

38

Hình 2.15 Hộp thoại chọn phương pháp nắn ảnh

- Method: Là phương pháp nắn (RST)

- Resampling:

+ Nearest Neighbor - Người láng giềng gần nhất, tức là sử dụng giá trị của

pixel gần nhất mà không tiến hành nội suy

+ Bilinear – Hàm song tuyến tính tức là tiến hành nội suy tuyến tính sử dụng giá trị của bốn pixel

+ Cubic Convolution - Xoắn lập phương tức là sử dụng giá trị của 16 pixel

để tiến hành nội suy

- Background: Chọn phổ băng tần gồm 255 giá trị màu

Hình 2.16 Kết quả sau khi nắn chỉnh

d) Tăng cường chất lượng ảnh

ENVI cung cấp các công cụ khá hữu hiệu cho việc tăng cường khả năng hiển thị các thông tin trên ảnh Để thực hiện chức năng này ta làm như sau:

Trên cửa sổ chính chọn Enhance từ đó một danh sách các phương pháp sẽ được

xổ ra, sau đó ta chọn một phương pháp để tăng cường khả năng hiển thị ảnh Ta

cũng có thể tăng cường lọc ảnh bằng cách chọn Enhance\Filter để chọn một phương

pháp lọc ảnh, làm mịn hoặc tăng độ nét của ảnh

Hình 2.17 Hộp thoại tăng cường chất lượng ảnh

e) Cắt ảnh theo ranh giới khu vực nghiên cứu

Đầu tiên chúng ta mở ảnh căt theo khung ảnh, sau đó chồng lớp ranh giới huyện dạng shapefile lên trên cùng một cửa sổ Display

Hình 2.18 Chồng file ranh giới trước khi cắt hoàn chỉnh

Tiếp theo trên thanh menu chính chọn Basic Tools\Masking\Build Mask Options\Import EVFs chọn file ranh giới huyện

Hình 2.19 Chồng lớp tạo mặt nạ (Build Mask)

Vào Basic Tools\ Masking\ Apply Mask xuất hiện hộp thoại Apply Mask Input File nhấn vào Select Mask Band

40

Hình 2.20 Kết quả sau khi cắt theo ranh giới

f) Biến đổi kênh ảnh

Biến đổi kênh ảnh là tạo ra ảnh mới từ việc xử lý các ảnh đa phổ hoặc đa thời gian bằng các thuật toán được áp dụng trên ảnh gốc Biến đổi kênh ảnh nhằm mục đích nhấn mạnh các đối tượng cần quan tâm trên ảnh hoặc để tách triết thông tin đối tượng nhanh chóng và chính xác Trong biến đổi kênh ảnh thường sử dụng hai phép biến đổi chính là biến đổi logic (logical) và biến đổi số học, trong đó các phép biến đổi số học như (cộng, trừ, nhân, chia và sự phối hợp giữa chúng) được sử dụng khá phổ biến trong kỹ thuật Viễn thám và đáp ứng cho nhiều mục đích khác nhau

Ngoài mục đích làm rõ các đối tượng, biến đổi ảnh tạo các tỷ số rất cần thiết trong giải đoán lựa chọn mẫu Một trong những phương pháp biến đổi ảnh là tạo chỉ số thực vật (NDVI) Đề tài sẽ thực hiện tạo tỷ số thực vật gồm một ảnh có thực vật và một ảnh không thực vật Do sự khác biệt về phổ phản xạ trong ảnh vệ tinh LandSat, thưc vật phản xạ (40 - 50%) năng lượng hồng ngoại nhiệt nhưng lại hấp thu (80 – 90%) năng lượng ánh sáng khả kiến Vì vậy để nhấn mạnh đối tượng thực vật, ảnh tỷ

số (B4/B3) được thành lập

* Tạo ảnh tỷ số NDVI

Mở ảnh cắt theo ranh giới vào Basic Tools chọn Bandmath nhập vào công thức:

(float(b 4)-float(b3))/(float(b4)+float(b3))

Dựa trên công thức: NDVI=(NIR-VR)/(NIR+VR)

- Ảnh Landsat TM, NIR=band4; VR=band3

- Ảnh Landsat MSS: NIR=B7; VR=B5