TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Khái quát về viễn thám
Viễn thám (Remote sensing) là môn khoa học và nghệ thuật thu thập thông tin về đối tượng, khu vực hoặc hiện tượng thông qua phân tích tài liệu thu nhận được bằng các phương tiện không tiếp xúc trực tiếp Định nghĩa của PGS.TS Nguyễn Khắc Thời nhấn mạnh rằng viễn thám là phương pháp thăm dò từ xa, giúp nghiên cứu các đối tượng hoặc hiện tượng mà không cần tiếp xúc trực tiếp, mang lại cái nhìn tổng thể và chính xác hơn về các khu vực nghiên cứu.
Bảng 1.1 Tóm tắt sự phát triển của viễn thám qua các sự kiện
Khám phá tia hồng ngoại đã mở ra bước ngoặt quan trọng trong lĩnh vực quang học Người tiên phong bắt đầu phát minh kỹ thuật chụp ảnh đen trắng, góp phần nâng cao khả năng ghi lại hình ảnh Khi phát hiện ra cả dải phổ hồng ngoại và phổ nhìn thấy, các nhà khoa học đã mở rộng hiểu biết về quang phổ của ánh sáng Ngoài ra, việc chụp ảnh từ khinh khí cầu đã tạo ra những góc nhìn mới, giúp quan sát trái đất và các hiện tượng tự nhiên từ trên cao một cách rõ nét và toàn diện hơn.
Xây dựng học thuyết về phổ điện từ Chụp ảnh từ máy bay
Ngành chụp và đo ảnh hàng không đang phát triển mạnh mẽ, đặc biệt trong việc ứng dụng các kỹ thuật radar tiên tiến của Đức, Mỹ và Anh để nâng cao khả năng phân tích ảnh từ máy bay Công nghệ này giúp xác định các dải phổ từ vùng nhìn thấy đến các phạm vi không nhìn thấy, phục vụ mục đích quân sự và các ứng dụng chiến lược Nghiên cứu sâu về ảnh từ máy bay đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả giám sát và phát hiện mục tiêu từ xa, góp phần thúc đẩy sự phát triển của ngành chụp và đo ảnh hàng không.
1.1.3 Nguyên lý cơ bản của viễn thám
Sóng điện từ phản xạ hoặc bức xạ từ vật thể là nguồn cung cấp thông tin chủ yếu về đặc tính của đối tượng Ảnh viễn thám cung cấp dữ liệu về các vật thể dựa trên năng lượng bức xạ phản xạ ở các bước sóng khác nhau Việc đo lường và phân tích năng lượng phản xạ góp phần xác định các đặc điểm của từng lớp phủ mặt đất, dựa trên tương tác giữa bức xạ điện từ và vật thể Nhờ đó, ảnh viễn thám giúp phân biệt và khai thác thông tin hữu ích về môi trường tự nhiên và các đối tượng đất đai.
Trong viễn thám, nguồn năng lượng chính thường là bức xạ mặt trời, cung cấp năng lượng cho các quá trình thu nhận dữ liệu Năng lượng của sóng điện từ phản xạ hoặc bức xạ từ các vật thể trên mặt đất được bộ cảm biến thu nhận để phân tích và tạo ra hình ảnh còn gọi là ảnh viễn thám Việc sử dụng bức xạ mặt trời và sóng điện từ giúp thu thập thông tin chính xác về địa hình, khí hậu và môi trường tự nhiên.
Hình 1.1 Nguyên lý thu nhận dữ liệu viễn thám
Toàn bộ quá trình thu nhận và xử lí ảnh viễn thám có thể chia thành 5 phần cơ bản nhƣ sau:
Liên xô phóng tàu vũ trụ có người lái và chụp ảnh trái đất từ ngoài vũ trụ
Lần đầu tiên sử dụng thuật ngữ viễn thám
Mỹ phóng vệ tinh Landsat-1 Phát triển mạnh mẽ phương pháp xử lý ảnh số
Mỹ phát triển thế hệ mới của vệ tinh Landsat Pháp phóng vệ tinh SPOT vào quĩ đạo
Phát triển bộ cảm thu đa phổ, tăng dải phổ và kênh phổ, tăng độ phân giải bộ bộ cảm Phát triển nhiều kỹ thuật xử lý mới
- Nguồn cung cấp năng lƣợng
- Sự tương tác của năng lượng với khí quyển
- Sự tương tác với các vật thể trên bề mặt đất
- Chuyển đổi năng lƣợng phản xạ từ vật thể thành dữ liệu ảnh
- Hiển thị ảnh số cho việc giải đoán và xử lí
1.1.4 Phân loại viễn thám a Phân loại theo nguồn tín hiệu
Sự phân biệt các loại viễn thám căn cứ vào các yếu tố sau:
- Hình dạng quỹ đạo của vệ tinh
- Độ cao bay của vệ tinh, thời gian còn lại của một quỹ đạo
- Dải phổ của các thiết bị thu
- Loại nguồn phát và tín hiệu thu nhận
Căn cứ vào nguồn của tia tới mà viễn thám đƣợc chia làm hai loại: viễn thám chủ động và viễn thám bị động
Viễn thám chủ động sử dụng nguồn tia tới phát ra từ các thiết bị nhân tạo, thường là các máy phát sóng đặt trên thiết bị bay, nhằm thu thập dữ liệu từ xa một cách chính xác và hiệu quả.
Viễn thám bị động (passive): nguồn bức xạ là mặt trời hoặc các vật chất tự nhiên b Phân loại theo đặc điểm quỹ đạo
Có hai loại chính là viễn thám vệ tinh địa tĩnh và viễn thám vệ tinh quỹ đạo cực (hay gần cực)
Vệ tinh địa tĩnh là loại vệ tinh quay cùng tốc độ với quay của trái đất, giúp duy trì vị trí cố định relative so với mặt đất Nhờ đặc điểm này, vệ tinh địa tĩnh thường được sử dụng trong các dịch vụ truyền hình, liên lạc và dự báo thời tiết Vệ tinh này nằm ở quỹ đạo xích đạo cách mặt đất khoảng 35.786 km, cho phép nó duy trì một vị trí tương đối cố định trên bầu trời Nhờ tính chất đứng yên so với trái đất, vệ tinh địa tĩnh mang lại khả năng giám sát, liên lạc ổn định và tối ưu hóa các dịch vụ viễn thông toàn cầu.
Vệ tinh quỹ đạo địa cực, hay còn gọi là vệ tinh quỹ đạo gần cực, có mặt phẳng quỹ đạo vuông góc với mặt phẳng xích đạo của Trái Đất, giúp xác định vị trí chính xác cho các hoạt động giám sát và truyền dữ liệu Tốc độ quay của vệ tinh khác với tốc độ quay của Trái Đất và được thiết kế sao cho thời gian thu ảnh trên mỗi vùng lãnh thổ trùng khớp với giờ địa phương, đảm bảo sát thời gian thực và tính lặp lại của chu kỳ thu ảnh Ví dụ, vệ tinh Landsat có chu kỳ thu ảnh là 18 ngày, còn vệ tinh SPOT là 26 ngày, phù hợp cho các ứng dụng theo dõi dài hạn Ngoài ra, các vệ tinh còn được phân loại dựa theo dải sóng thu nhận, phục vụ cho các mục đích quan sát và phân tích dữ liệu đa dạng.
Theo bước sóng sử dụng có thể chia viễn thám thành 3 loại cơ bản:
- Viễn thám trong dải sóng nhìn thấy và hồng ngoại
- Viễn thám hồng ngoại nhiệt
- Viễn thám siêu cao tần
1.1.5 Giới thiệu vệ tinh Landsat, Landsat 8 a Vệ tinh Landsat
Vào năm 1967, NASA, tổ chức hàng không và vũ trụ hàng đầu của Mỹ, đã bắt đầu chương trình nghiên cứu thăm dò tài nguyên trái đất nhờ sự hỗ trợ của Bộ Nội vụ Mỹ Vệ tinh ERTS-1, viết tắt của Earth Resources Technology Satellite, được phóng vào ngày 23/6/1972 để khảo sát tài nguyên tự nhiên của Trái đất Sau đó, NASA đổi tên chương trình từ ERTS thành Landsat, và ERTS-1 được gọi là Landsat 1, bắt đầu nhiệm vụ quét qua xích đạo lúc 9h39 sáng Tính đến nay, hệ thống Landsat của NASA đã phóng thành công 7 vệ tinh, đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu và giám sát tài nguyên trái đất.
Bảng 1.2 Số vệ tinh NASA đã phóng
Vệ tinh Ngày phóng Ngày ngừng hoạt động Bộ cảm Landsat
Landsat 5 01/3/1984 Đang hoạt động TM, MSS
Landsat 6 05/3/1993 Bị hỏng ngay khi phóng ETM
Landsat 7 15/4/1999 Đang hoạt động ETM+
Landsat 8 11/02/2013 Đang hoạt động OLI và TIRs
Tƣ liệu vệ tinh Landsat là tƣ liệu viễn thám đang đƣợc sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới và Việt Nam
Qũy đạo của vệ tinh LANDSAT
+ Độ cao bay: 705 km, góc nghiêng mặt phẳng quỹ đạo là 98
+ Qũy đạo đồng bộ mặt trời và bán lặp
+ Thời điểm bay qua xích đạo: 9h39’ sáng
+ Chu kỳ lắp là 17 ngày
+ Bề rộng tuyến chụp: 185km b Vệ tinh Landsat 8
Landsat 8, vệ tinh thế hệ thứ 8 của Mỹ, đã được phóng thành công vào ngày 11/02/2013 dưới tên gọi ban đầu là Landsat Data Continuity Mission (LDCM), trong khuôn khổ hợp tác giữa NASA và Cơ quan Đo đạc Địa chất Mỹ Vệ tinh này tiếp tục cung cấp hình ảnh có độ phân giải trung bình (từ 15–100 mét), phủ kín các vùng cực và nhiều loại địa hình khác nhau trên trái đất Nhiệm vụ chính của Landsat 8 là cung cấp dữ liệu quan trọng trong các lĩnh vực như quản lý năng lượng và nước, theo dõi rừng, giám sát tài nguyên môi trường, quy hoạch đô thị, ứng phó với thảm họa thiên nhiên và nông nghiệp.
(Nguồnhttp://ledaingoc.blogspot.com/2014/10/anh-ve-tinh-landsat-8- phuc-vu-hien.html)
Landsat 8 (LDCM) mang theo 2 bộ cảm: bộ thu nhận ảnh mặt đất (OLI – Operational Land Imager) và bộ cảm biến hồng ngoại nhiệt (TIRS – Thermal
Lansat 8 được trang bị bộ cảm cực kỳ tiên tiến nhằm nâng cao hiệu suất và độ tin cậy so với các thế hệ cảm biến trước đó Với tổng cộng 11 kênh phổ, bao gồm 9 kênh sóng ngắn và 2 kênh nhiệt sóng dài, Landsat 8 cung cấp dữ liệu chi tiết về bề mặt Trái Đất theo mùa, với độ phân giải không gian 30 mét cho các kênh nhìn thấy, cận hồng ngoại và hồng ngoại sóng ngắn, 100 mét cho các kênh nhiệt và 15 mét cho kênh toàn sắc Dải quét của hệ thống giới hạn trong khoảng 185 km x 180 km và độ cao của vệ tinh đạt 705 km so với mặt đất Bộ cảm OLI mới cung cấp hai kênh phổ đặc biệt: kênh 1 theo dõi biến động chất lượng nước ven bờ và kênh 9 phát hiện mật độ đám mây ti, có ý nghĩa quan trọng trong khí tượng học Trong khi đó, bộ cảm TIRS thu thập dữ liệu từ hai kênh hồng ngoại nhiệt sóng dài (kênh 10 và 11) để đo tốc độ bốc hơi nước và nhiệt độ bề mặt Các cảm biến OLI và TIRS đã được cải tiến nhằm giảm thiểu nhiễu khí quyển (SNR), cho phép dữ liệu có độ phân giải 12 bit, tăng chất lượng hình ảnh so với các phiên bản trước.
Bảng 1.3 Đặc trƣng Bộ cảm của ảnh vệ tinh Landsat 7 và Landsat 8 (LDCM)
Band 1 - Coastal aerosol 0.433 - 0.453 30 Band 2 - Blue 0.450 - 0.515 30
(Nguồn http://www.geoviet.vn/goc-ky-thuat/vn/400/464/401/1/the-he-ve- tinh-landsat-moi-%E2%80%93-ldcm-hay-landsat-8.aspx )
Các thông số kỹ thuật của sản phẩm ảnh vệ tinh Landsat 8 nhƣ sau:
Loại sản phẩm: đã đƣợc xử lý ở mức 1T nghĩa là đã cải chính biến dạng do chênh cao địa hình (mức trực ảnh Orthophoto);
Kích thước Pixel: 15m/30m/100m tương ứng ảnh Đen trắng Pan/Đa phổ/Nhiệt
Phép chiếu bản đồ: UTM
Định hướng: theo Bắc của bản đồ
Phương pháp lấy mẫu: hàm bậc 3
Bộ cảm OLI đạt độ chính xác cao với sai số chỉ 12m theo tiêu chuẩn CE, mang lại độ tin cậy lên đến 90%, trong khi đó, bộ cảm TIRS có sai số lớn hơn là 41m nhưng vẫn đảm bảo mức độ tin cậy tương tự.
Band 3 - Green 0.525 - 0.600 30 Band 4 - Red 0.630 - 0.680 30 Band 5 - Near Infrared
Band 6 - SWIR 1 1.560 - 1.660 30 Band 7 - SWIR 2 2.100 - 2.300 30 Band 8 - Panchromatic 0.500 - 0.680 15 Band 9 - Cirrus 1.360 - 1.390 30 Band 10 - Thermal
Dữ liệu ảnh có độ phân giải 16 bit mỗi pixel, đảm bảo chất lượng chi tiết cao Các file ảnh được tải về dưới định dạng nén tar.gz, giúp giảm dung lượng lưu trữ còn khoảng 1GB, so với khoảng 2GB ở dạng chưa nén Việc nén dữ liệu giúp tối ưu hóa quá trình lưu trữ và truyền tải, đồng thời giữ nguyên chất lượng ảnh gốc.
Landsat 8 thu nhận xấp xỉ 400 cảnh/ngày, tăng 250 cảnh/ngày so với Landsat 7 Thời gian hoạt động của vệ tinh theo thiết kế là 5,25 năm nhƣng nó đƣợc cung cấp đủ năng lƣợng để có thể kéo dài hoạt động đến 10 năm So với Landsat 7, Landsat 8 có cùng độ rộng dải chụp, cùng độ phân giải ảnh và chu kỳ lặp lại 16 ngày
Hiện nay, ảnh vệ tinh Landsat 8 hoàn toàn có thể khai thác miễn phí từ mạng Internet qua địa chỉ http://earthexplorer.usgs.gov/
1.1.6 Ứng dụng của viễn thám
Ngày nay công nghệ viễn thám kết hợp với hệ thông tin địa lý (GIS) đƣợc áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau:
Quản lý tài nguyên đất đai hiệu quả bắt đầu từ việc lập bản đồ và theo dõi biến động sử dụng đất, giúp đánh giá tình hình thực tế và dự báo xu hướng phát triển Việc xây dựng bản đồ thổ nhưỡng rõ ràng là bước quan trọng trong phân vùng đất phù hợp với các mục đích khác nhau Các nghiên cứu về xói mòn, thoái hóa đất và sa mạc hóa giúp nhận diện nguyên nhân và đề xuất giải pháp bảo vệ tài nguyên đất bền vững Áp dụng các phương pháp khoa học trong quản lý đất đai góp phần duy trì độ phì nhiêu, giảm thiểu thiệt hại do biến đổi khí hậu và thúc đẩy phát triển nông nghiệp bền vững.
Ứng dụng công nghệ viễn thám trong quản lý tài nguyên thiên nhiên và xã hội
Công nghệ viễn thám đã trở thành một thành tựu kỹ thuật tiên tiến và phổ biến, được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực trên thế giới Nó không chỉ phù hợp với các nước phát triển có nền khoa học kỹ thuật hiện đại mà còn mang lại lợi ích lớn cho các quốc gia đang phát triển với nền kinh tế và công nghệ còn nhiều hạn chế Nhu cầu sử dụng công nghệ viễn thám trong nghiên cứu, khai thác, quản lý tài nguyên và môi trường ngày càng tăng, đặc biệt trong việc xây dựng bản đồ Sự tiến bộ của công nghệ viễn thám gắn liền với phát triển của các phương pháp chụp ảnh và thu thập thông tin từ các đối tượng trên mặt đất, thu hút sự quan tâm đặc biệt của các chuyên gia trong lĩnh vực này.
Vào năm 1839, Louis Daguerre (1789-1881) công bố báo cáo nghiên cứu về hóa ảnh, đánh dấu sự khởi đầu của ngành nhiếp ảnh Bức ảnh đầu tiên được chụp từ khinh khí cầu, ghi lại bề mặt trái đất, mở ra kỷ nguyên mới cho nghệ thuật chụp ảnh.
Gaspard Felix Tournachon, nhà nhiếp ảnh người Pháp năm 1858 đã sử dụng khinh khí cầu để chụp ảnh vùng Bievre, Pháp, từ độ cao 80m Một trong những bức ảnh nổi bật tiếp theo là của James Wallace Black năm 1860, chụp bề mặt trái đất từ khinh khí cầu tại vùng Bostom Sự ra đời của ngành hàng không đã thúc đẩy quá trình phát triển ngành nhiếp ảnh sử dụng máy ảnh quang học với phim và giấy ảnh, các nguyên liệu nhạy sáng quan trọng Bức ảnh đầu tiên chụp từ máy bay được thực hiện vào năm 1910, mở ra thời kỳ mới cho nhiếp ảnh đương đại.
Wilbur Wright, một nhà nhiếp ảnh người Ý, bằng việc thu nhận ảnh di động trên vùng gần Centoceli thuộc nước Ý
Chiến tranh thế giới thứ nhất (1914 - 1918) đánh dấu sự khởi đầu của công nghệ chụp ảnh từ máy bay dùng cho mục đích quân sự, mở ra cơ hội phát triển trong lĩnh vực ảnh hàng không Trong những năm sau đó, các loại máy chụp ảnh mới được thiết kế và phát triển mạnh mẽ, phù hợp với các mục đích đo đạc và phân tích ảnh chính xác hơn Ngành đo đạc ảnh (photogrammetry) ra đời, dựa trên sự phát triển của nghệ thuật giải đoán và đo đạc không ảnh, góp phần vào việc ứng dụng trong các lĩnh vực thực tế như đo đạc chính xác các đối tượng từ dữ liệu ảnh chụp Điều này đòi hỏi sự phát triển của các thiết bị đo đạc chính xác cao để hỗ trợ phân tích dữ liệu không ảnh một cách hiệu quả.
Trong Chiến tranh thế giới thứ hai (1939-1945), ảnh chụp chủ yếu được sử dụng cho mục đích quân sự, đặc biệt là việc phát triển công nghệ radar và ảnh chụp bằng phổ hồng ngoại nhằm nâng cao khả năng thu thập thông tin Các ảnh chụp từ nguồn năng lượng nhân tạo như radar đã trở nên phổ biến trong quân sự, đặc biệt là ảnh hồng ngoại giúp lọc thông tin chính xác hơn Ngoài ra, việc sử dụng ảnh màu bằng máy ảnh trong chiến tranh cũng đánh dấu bước tiến quan trọng trong công nghệ hình ảnh Cuộc chạy đua vũ trụ giữa Liên Xô cũ và Mỹ đã thúc đẩy nghiên cứu trái đất qua các phương tiện viễn thám hiện đại, dẫn đến sự ra đời của nhiều trung tâm nghiên cứu mặt đất như ESA của châu Âu và NASA của Mỹ Các nước như Canada, Nhật Bản, Pháp, Ấn Độ và Trung Quốc cũng phát triển các chương trình nghiên cứu trái đất bằng công nghệ viễn thám Bức ảnh đầu tiên về trái đất từ vũ trụ do tàu Explorer-6 cung cấp vào năm 1959, tiếp theo là chương trình vũ trụ Mercury (1960) với các ảnh chất lượng cao chụp từ quỹ đạo trái đất bằng máy tự động và ảnh màu 70mm.
Vệ tinh khí tƣợng đầu tiên (TIR0S-1), đƣợc phóng lên quĩ đạo trái đất vào tháng
4 năm 1960, mở đầu cho việc quan sát và dự báo khí tƣợng Vệ tinh khí tƣợng
NOAA hoạt động từ năm 1972, cung cấp dữ liệu ảnh có độ phân giải thời gian cao nhất, giúp nghiên cứu khí tượng trái đất từ vũ trụ một cách tổng thể và liên tục cập nhật hàng ngày.
Nghiên cứu trái đất đã được thực hiện từ các con tàu vũ trụ có người như Soyuz, cùng các tàu Meteor và Cosmos từ năm 1961, cũng như trên trạm không gian Salyut Các hình ảnh thu thập từ các thiết bị quét đa phổ phân giải cao như MSU-E trên tàu Meteor giúp phân tích dữ liệu đất đai hiệu quả Vệ tinh Cosmos cung cấp hình ảnh đa dải phổ qua 5 kênh khác nhau với kích thước 18x18cm, nâng cao khả năng quan sát và phân tích diện rộng Ngoài ra, các hình ảnh từ máy chụp KATE-140 và MKF-6M trên trạm Salyut có 6 kênh phổ từ 0.40 đến 0.89μm, với độ phân giải mặt đất đạt 20x20m, hỗ trợ nghiên cứu đa dạng về trái đất từ vệ tinh.
Sau vệ tinh nghiên cứu trái đất ERTS (đổi tên thành Landsat-1), các thế hệ vệ tinh mới hơn như Landsat-2, Landsat-3, Landsat-4 và Landsat-5 đã được phát triển để nâng cao khả năng quan sát trái đất Ngay từ khi ra đời, ERTS-1 được trang bị bộ cảm quang đa phổ MSS gồm bốn kênh khác nhau và bộ cảm RBV (Return Beam Vidicon) với ba kênh phổ riêng biệt, giúp thu thập dữ liệu đa dạng phục vụ các nghiên cứu môi trường Ngoài các vệ tinh Landsat-2 và Landsat-3, hệ thống vệ tinh nghiên cứu trái đất còn bao gồm vệ tinh SKYLAB, mở ra nhiều khả năng quan sát và phân tích khu vực rộng lớn của Trái đất.
Kể từ những năm 1970, các ảnh vệ tinh chuyên đề đã được phát triển, bắt đầu từ các dự án như 1973 và HCMM (1978) Từ năm 1982, các ảnh chụp từ vệ tinh Landsat TM-4 và TM-5 với 7 kênh phổ từ dải sóng nhìn thấy đến hồng ngoại nhiệt đã tạo ra bước đột phá trong nghiên cứu trái đất trên nhiều dải phổ khác nhau Hiện nay, ảnh vệ tinh từ Landsat-7 trở nên phổ biến với chi phí thấp hơn so với Landsat TM-5, giúp các nhà nghiên cứu dễ dàng tiếp cận phương pháp phân tích môi trường dựa trên dữ liệu vệ tinh Ngoài ra, Landsat 8, được NASA phóng thành công ngày 11/02/2013 với tên gọi ban đầu Landsat Data Continuity Mission (LDCM), là một dự án hợp tác giữa NASA và Cơ quan Đo đạc Địa chất Mỹ, tiếp tục cung cấp các ảnh có độ phân giải trung bình từ 15 đến 100 mét phủ kín cả vùng cực và các dạng địa hình khác trên trái đất.
Dữ liệu ảnh vệ tinh SPOT của Pháp bắt đầu từ năm 1986, qua các thế hệ SPOT-1 đến SPOT-5, đã cung cấp các sản phẩm ảnh số đa dạng về phổ và độ phân giải không gian Các hình ảnh này chủ yếu thuộc hai kiểu phổ, gồm ảnh đơn kênh (panchoromatic), mang lại khả năng phân giải cao và phù hợp cho nhiều ứng dụng quan trắc và quản lý tài nguyên.
Ảnh vệ tinh SPOT có độ phân giải không gian từ 10 x 10m đến 2,5 x 2,5m, với đa kênh SPOT-XS bao gồm hai kênh thuộc dải phổ nhìn thấy và một kênh thuộc dải phổ hồng ngoại, giúp nghiên cứu bề mặt trái đất chính xác hơn Đặc điểm nổi bật của ảnh vệ tinh SPOT là khả năng tạo các cặp ảnh phủ chồng (stereo), cho phép quan sát đối tượng nổi trong không gian ba chiều, từ đó nâng cao hiệu quả phân tích các yếu tố địa hình Các ảnh vệ tinh của Nhật Bản, như MOS-1, phục vụ cho công tác giám sát biển trong lĩnh vực quan sát biển (Marine Observation Satellite) Công nghệ thu ảnh vệ tinh cũng được ứng dụng trên các vệ tinh của Ấn Độ, như IRS-1A, với các hệ thống ảnh vệ tinh như LISS, cung cấp dữ liệu đa dạng phục vụ các nghiên cứu và ứng dụng đa ngành.
Các ảnh vệ tinh NOAA có khả năng phủ rộng và chụp lặp lại hàng ngày, đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu môi trường và khí hậu Trái Đất Nhờ đó, chúng ta có thể theo dõi và phân tích các hiện tượng khí hậu như nhiệt độ, áp suất nhiệt đới và dự báo bão một cách chính xác và kịp thời.
Kể từ đầu những năm 1980, viễn thám đã được ứng dụng như một nguồn tài liệu mới, phương pháp mới và công nghệ tiên tiến trong nhiều lĩnh vực Nhờ đó, Việt Nam đã ghi nhận những thành tựu rõ rệt về mặt khoa học, công nghệ và kinh tế nhờ vào việc khai thác hiệu quả nguồn dữ liệu từ viễn thám Công nghệ viễn thám góp phần nâng cao năng lực phân tích, giám sát tài nguyên tự nhiên và hỗ trợ quản lý đất đai, môi trường hiệu quả hơn Áp dụng công nghệ này đã mở ra nhiều cơ hội phát triển bền vững và thúc đẩy sự tiến bộ của đất nước trong lĩnh vực khoa học và công nghệ.
Công tác điều tra, khảo sát và thành lập bản đồ tài nguyên thiên nhiên tại Việt Nam đã được tiến hành nhiều năm qua, mang lại nhiều loại bản đồ đa dạng Những kết quả này đã thu hút sự quan tâm của nhiều ngành, đặc biệt là ngành Lâm nghiệp Trong suốt 35 năm phát triển, ngành viễn thám đã đạt được nhiều thành tựu nổi bật, phản ánh từng giai đoạn phát triển của lĩnh vực này.
Từ năm 1980 đến 1993, Viễn thám bắt đầu khẳng định vị thế trong lĩnh vực đo đạc bản đồ, với các bước phát triển vững chắc dựa trên ba trụ cột chính: xử lý và cung cấp ảnh, hiện chỉnh bản đồ địa hình, và thành lập các loại bản đồ chuyên đề Trong giai đoạn này, đã nổi bật các sản phẩm như bản đồ địa hình tỷ lệ 1:25.000 và 1:50.000 cho một số địa phương, cùng với bộ bản đồ hiện trạng sử dụng đất toàn quốc tỷ lệ 1:250.000 Ngành Viễn thám còn cung cấp kịp thời bản đồ nền và tham gia trực tiếp vào lập hồ sơ địa giới hành chính, góp phần quan trọng trong việc xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý quốc gia Nhờ những thành tích này, ngành đã được Thủ tướng Chính phủ tặng Bằng khen cho một tập thể và một cá nhân, đồng thời đã thành lập bộ bản đồ chuyên đề phục vụ khai thác lãnh thổ và bảo vệ tài nguyên thiên nhiên cho tỉnh Thanh Hóa, cùng hoàn thành hai đề tài nghiên cứu khoa học cấp nhà nước.
Khái quát về lớp phủ mặt đất và đối tƣợng phủ
Lớp phủ đất (land cover) là bề mặt vật lý của trái đất như thực vật, đất trống, mặt nước, các công trình xây dựng, có thể quan sát bằng mắt hoặc qua ảnh viễn thám Trong khi đó, sử dụng đất (land use) thể hiện cách con người khai thác và quản lý đất đai như đất giao thông, đất ở, đất nông nghiệp, phản ánh tác động và mục đích kinh tế, xã hội của con người Lớp phủ đất là bề mặt có thể quan sát rõ ràng, còn sử dụng đất phản ánh các không gian chức năng, không phải lúc nào cũng dễ nhận biết bằng quan sát Tuy nhiên, lớp phủ mặt đất và sử dụng đất có mối liên hệ chặt chẽ, từ lớp phủ có thể dự đoán loại hình sử dụng đất và ngược lại, giúp hiểu rõ hơn về cảnh quan và hoạt động con người trên mặt đất.
Biến động lớp phủ (land cover change) bao gồm hai loại chính: biến đổi về loại lớp phủ (land cover conversion) và biến đổi bên trong cùng một loại lớp phủ (land cover modification) Land cover conversion đề cập đến việc thay thế toàn bộ lớp phủ này bằng loại lớp phủ khác, như chuyển đổi đất nông nghiệp thành đô thị hoặc đất trống thành rừng, đây là những biến đổi lớn, dễ nhận biết Ngược lại, land cover modification là những thay đổi tinh vi hơn, khó phát hiện hơn, chỉ tác động đến tính chất của lớp phủ mà không làm thay đổi loại lớp phủ, như sự thay đổi về sinh khối, mật độ cây hoặc sự phát triển của cây lúa qua các thời kỳ khác nhau.
1.3.2 Khái niệm cơ bản về bức xạ điện từ, đặc tính phản xạ phổ của một số đối tượng tự nhiên a Bức xạ điện từ
Bức xạ điện từ là quá trình truyền năng lượng điện từ dựa trên các dao động của điện trường và từ trường trong không gian hoặc trong vật chất Quá trình lan truyền của sóng điện từ tuân theo định luật Maxwell, đảm bảo tính chính xác của các hiện tượng liên quan Bức xạ điện từ có hai tính chất chính là sóng và hạt, phản ánh bản chất đa chiều của hiện tượng này trong vật lý.
Hình 1.3 Bức xạ sóng điện từ b Đặc tính của phản xạ phổ của một số đối tượng tự nhiên
Tất cả các vật thể đều phản xạ và hấp thụ sóng điện từ khác nhau, tạo nên đặc tính phổ phản xạ Đặc trưng phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên phụ thuộc vào nhiều yếu tố như điều kiện ánh sáng, môi trường khí quyển, bề mặt đối tượng và đặc điểm của chính đối tượng Nghiên cứu phản xạ phổ đóng vai trò quan trọng trong quan trắc và viễn thám, giúp phân biệt các lớp phủ mặt đất dựa trên sự tương tác giữa bức xạ điện từ và bề mặt Độ phản xạ phổ được đo theo công thức cụ thể, cung cấp thông tin chính xác về đặc điểm phản xạ của từng loại vật thể.
*100, với là độ phân giải phổ ( tính bằng %)
Độ phân giải phổ thể hiện tỷ lệ phần trăm của năng lượng rơi xuống đối tượng và được phản xạ trở lại Đối với cùng một đối tượng, độ phản xạ phổ thay đổi ở các bước sóng khác nhau, phản ánh sự khác biệt trong khả năng phản xạ của vật thể theo từng quang phổ Hiểu rõ điều này giúp cải thiện hiệu quả trong các ứng dụng phân tích quang phổ và quan sát vật lý.
- Khả năng phản xạ phổ của thực vật:
Khả năng phản xạ phổ của thực vật xanh thay đổi tùy theo độ dài bước sóng, đặc biệt là trong vùng ánh sáng nhìn thấy Đường đặc trưng phản xạ phổ của thực vật thể hiện rõ các vùng phản xạ chính, trong đó sắc tố như chlorophyll đóng vai trò quan trọng trong việc hấp thụ và phản xạ ánh sáng Trong vùng sóng ánh sáng nhìn thấy và cận hồng ngoại, lá cây hấp thụ nhiều năng lượng, đặc biệt là do nước trong lá hấp thụ bức xạ vùng hồng ngoại, khiến khả năng phản xạ trong các vùng này thấp Đồ thị cho thấy phản xạ phổ của lá xanh giảm mạnh ở các dải sóng 0,45μm và 0,68μm, do chlorophyll hấp thụ phần lớn năng lượng, khiến năng lượng phản xạ thấp Vùng phản xạ mạnh nhất của lá xanh nằm ở quanh sóng 0,54μm, tức là ánh sáng xanh lục, giúp mắt người cảm nhận màu xanh lục của lá tươi Khi lá úa hoặc có bệnh, hàm lượng chlorophyll giảm, khả năng phản xạ phổ thay đổi, khiến lá chuyển sang màu vàng đỏ.
Thẻ hồng ngoại chủ yếu ảnh hưởng đến khả năng phản xạ phổ của lá cây, chủ yếu do hàm lượng nước trong lá Khả năng hấp thụ năng lượng của cây (rλ) mạnh nhất tại các bước sóng 1,4μ, 1,9μ và 2,7μ, trong đó bước sóng 2,7μ có khả năng hấp thụ mạnh nhất gọi là dải sóng cộng hưởng hấp thụ Trong phạm vi từ 2,66μ đến 2,73μ, sự hấp thụ diễn ra rất mạnh, đóng vai trò quan trọng trong đặc tính phản xạ phổ của thực vật.
Trên hình 1.4 cho thấy ở dải hồng ngoại khả năng phản xạ phổ của lá mạnh nhất ở bước sóng 1,6μ và 2,2μ - tương ứng với vùng ít hấp thụ của nước
Khả năng phản xạ phổ của các loại thực vật khác nhau, đặc biệt trong vùng ánh sáng nhìn thấy, cận hồng ngoại và hồng ngoại, thể hiện sự đa dạng rõ rệt Trong vùng ánh sáng nhìn thấy, phần lớn năng lượng bị hấp thụ bởi chlorophyll trong lá, một phần nhỏ thấu qua và phần còn lại phản xạ Ở vùng hồng ngoại, hàm lượng nước trong lá là yếu tố chính ảnh hưởng đến khả năng phản xạ phổ, đặc biệt khi độ ẩm cao khiến năng lượng hấp thụ đạt cực đại Các cấu trúc tế bào lá trong vùng hồng ngoại có ảnh hưởng ít hơn đến phản xạ so với hàm lượng nước trong lá.
Hình 1.5 Khả năng hấp thụ của lá cây và của nước
Khi hàm lượng nước trong lá giảm đi thì khả năng phản xạ phổ của lá cây cũng tăng lên đáng kể (hình 1.5)
- Khả năng phản xạ phổ của thổ nhưỡng: Đường đặc trưng phản xạ phổ của đa số thổ nhưỡng không phức tạp như của thực vật Hình 1.6 thể hiện khả năng phản xạ phổ của ba loại đất ở trạng thái khô Đặc tính chung nhất của chúng là khả năng phản xạ phổ tăng theo độ dài bước sóng, đặc biệt là ở vùng cận hồng ngoại và hồng ngoại Ở đây chỉ có năng lƣợng hấp thụ và năng lƣợng phản xạ, mà không có năng lƣợng thấu quang Tuy nhiên với các loại đất cát có thành phần cấu tạo, các chất hữu cơ và vô cơ khác nhau, khả năng phản xạ phổ sẽ khác nhau Tùy thuộc vào thành phần hợp chất mà biên độ của đồ thị phản xạ phổ sẽ khác nhau Các yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến phản xạ phổ của đất là cấu trúc bề mặt của đất, độ ẩm của đất, hợp chất hữu cơ, vô cơ
Cấu trúc của đất phụ thuộc vào tỷ lệ sét, bụi, cát Sét là hạt mịn đường kính nhỏ hơn 0,002mm, bụi có đường kính 0,002mm - 0,05mm, cát có đường kính 0,05mm - 2mm Tùy thuộc tỷ lệ thành phần của ba loại đất cơ bản trên mà tạo nên các loại đất có tên khác nhau
Hình 1.6 Đặc tính phản xạ phổ của thổ nhƣỡng
Với đất hạt mịn thì khoảng cách giữa các hạt cũng nhỏ vì chúng ở sít gần nhau hơn Với hạt lớn khoảng cách giữa chúng lớn hơn, do vậy khả năng vận chuyển không khí và độ ẩm cũng dễ dàng hơn Khi ẩm ƣớt, trên mỗi hạt cát sẽ bọc một màng mỏng nước, do vậy độ ẩm và lượng nước trong loại đất này sẽ cao hơn và do đó độ ẩm cũng sẽ ảnh hưởng lớn đến khả năng phản xạ phổ của chúng
Hình 1.7 Khả năng phản xạ phổ của đất phụ thuộc vào độ ẩm
Khi độ ẩm tăng, khả năng phản xạ phổ của cát sẽ giảm, dẫn đến hiện tượng cát trở nên thẫm màu hơn khi nước rơi vào cát khô do sự chênh lệch rõ rệt giữa các đường đặc trưng 1, 2, 3 Tuy nhiên, nếu cát đã ẩm và thêm nước, màu sắc của cát không thay đổi nhiều vì sự chênh lệch giữa các đường đặc trưng này ít hơn.
Một yếu tố nữa ảnh hưởng đến khả năng phản xạ phổ là hợp chất hữu cơ trong đất Với hàm lƣợng chất hữu cơ từ 0,5 - 5,0% đất có mầu nâu xẫm Nếu hàm lƣợng hữu cơ thấp hơn đất sẽ có mầu nâu sáng Ô xít sắt cũng ảnh hưởng tới khả năng phản xạ phổ của đất Khả năng phản xạ phổ tăng khi hàm lƣợng ô xít sắt trong đất giảm xuống, nhất là ở vùng phổ nhìn thấy (có thể làm giảm tới 40% khả năng phản xạ phổ khi hàm lƣợng ô xít sắt tăng lên)
Khi bỏ ô xít sắt ra khỏi đất, thì khả năng phản xạ phổ của đất tăng lên rõ rệt ở dải sóng từ 0,5μ - 1,1μ nhưng với bước sóng lớn hơn 1,0μ hầu như không có tác dụng
Như trên đã nói có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến khả năng phản xạ phổ của đất, tuy nhiên chúng có liên quan chặt chẽ với nhau Cấu trúc, độ ẩm, độ mịn bề mặt, hàm lƣợng chất hữu cơ và ô xít sắt là những yếu tố quan trọng Vùng phản xạ và bức xạ phổ có thể sử dụng để ghi nhận thông tin hữu ích về đất còn hình ảnh ở hai vùng phổ này là dấu hiệu để đoán đọc điều vẽ các đặc tính của đất
Khái quát về hệ thống thông tin địa lý (GIS)
Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một phần mềm, phần cứng máy tính, dữ liệu và con người nhằm thực hiện, phân tích và biểu diễn thông tin liên quan đến vị trí không gian GIS giúp quản lý và xử lý dữ liệu địa lý một cách chính xác, hiệu quả, hỗ trợ ra quyết định dựa trên thông tin bản đồ và không gian Theo đó, hệ thống này đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực như quy hoạch đô thị, quản lý tài nguyên thiên nhiên và phân tích môi trường Với khả năng tích hợp dữ liệu không gian, GIS cung cấp những báo cáo và hình ảnh rõ ràng, dễ hiểu giúp người dùng nắm bắt thông tin địa lý một cách toàn diện.
GIS là sự thống nhất của năm thành phần cơ bản: phần cứng, phần mềm, dữ liệu, con người và phương pháp
- Lưu trữ dữ liệu trong GIS có 2 dạng là:
+ Dạng vector: GIS sẽ lưu trữ dữ liệu vector dưới dạng các điểm tọa độ (x,y) thực
+ Dạng raster (ảnh): GIS sẽ lưu trữ dữ liệu dưới dạng tọa độ (x,y) lưới ô vuông theo hàng, cột
GIS đã đƣợc ứng dụng trong một số lĩnh vực sau:
- Ứng dụng GIS trong quy hoạch sử dụng đất:
Quy hoạch sử dụng đất đai trên diện tích lớn hoặc cho các dự án phát triển nông lâm nghiệp ở các khu vực nhỏ đều có thể được hỗ trợ bởi dữ liệu toàn diện từ GIS Hệ thống GIS thể hiện các lớp bản đồ vùng nghiên cứu như tầng đá gốc, loại đất, thảm thực vật, giúp nghiên cứu đất đai hiệu quả hơn Ứng dụng GIS trong nghiên cứu vùng đất mới giúp tiết kiệm chi phí và thời gian cho nông dân, vì dữ liệu về cấu trúc đất đã được lưu trữ sẵn trên máy tính thay vì phải thực hiện các thử nghiệm đất tốn kém.
- Ứng dụng trong công tác phòng chống cháy và bảo vệ rừng:
GIS đã được ứng dụng để cảnh báo cháy rừng, phân vùng trọng điểm cháy rừng và sử dụng ảnh viễn thám MODIS nhằm phát hiện sớm các vụ cháy rừng Công nghệ GIS giúp tô màu các khu vực rừng có các cấp cảnh báo khác nhau và cập nhật hàng ngày các thông số khí tượng như nhiệt độ, độ ẩm không khí, lượng mưa từ hơn 100 trạm khí tượng trên toàn quốc Hệ thống GIS còn theo dõi diễn biến của rừng và đất lâm nghiệp, nắm vững diện tích các loại rừng và đất lâm nghiệp đã được phân chia theo chức năng sử dụng và chủ quản lý Ngoài ra, GIS lập bản đồ hiện trạng rừng cấp xã, góp phần xây dựng chính sách lâm nghiệp ở địa phương và trung ương, hỗ trợ công tác bảo vệ và phát triển rừng hiệu quả.
- Ứng dụng trong quy hoạch và quản lý sản xuất
Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS) giúp dự đoán vụ mùa cho từng loại cây trồng, theo dõi sự sinh trưởng và phát triển của chúng, từ đó dự đoán thành công của mùa vụ GIS còn thể hiện những thay đổi của cây trồng qua các giai đoạn sinh trưởng và phát triển, hỗ trợ đánh giá hiệu quả sản xuất nông nghiệp Trong ngành lâm nghiệp, GIS được ứng dụng trong quy hoạch, phát triển rừng, thiết kế, khai thác và trồng mới rừng một cách chính xác Ngoài ra, GIS còn giúp theo dõi, đánh giá diễn biến tài nguyên rừng và xác định các vùng thích nghi phù hợp cho cây lâm nghiệp, góp phần bảo vệ và phát triển bền vững rừng và tài nguyên môi trường.
- Ứng dụng trong quản lý bảo vệ thực vật
Lĩnh vực này đóng vai trò quan trọng đối với các nhà nông học, giúp họ sử dụng thông tin thu thập được để ngăn chặn sự lây lan của cỏ dại gây hại mùa màng Công nghệ GIS không chỉ hỗ trợ kiểm soát cỏ dại mà còn giải quyết nhiều vấn đề nông nghiệp khác, nâng cao hiệu quả trong quản lý đất đai và bảo vệ mùa màng.
GIS là một công cụ phòng ngừa hiệu quả trong nông nghiệp, giúp theo dõi và phát hiện các loại động vật hoặc côn trùng gây hại trên đồng ruộng Nhờ vào khả năng giám sát chính xác, GIS giúp xác định dấu vết của tác nhân gây hại, từ đó nâng cao hiệu quả phòng ngừa và bảo vệ mùa màng Áp dụng GIS trong quản lý nông nghiệp góp phần giảm thiểu thiệt hại và thúc đẩy sản xuất bền vững.
Phương pháp phân loại ảnh có kiểm định
Các phương pháp phân tích ảnh viễn thám rất đa dạng, trong đó hai phương pháp phổ biến nhất hiện nay là phân loại không kiểm định (Unsupervised) và phân loại có kiểm định (Supervised) Ngoài ra, còn có các phương pháp khác như phân ngưỡng thủ công (Manual thresholds) và phân loại mờ (Fuzzy classification hoặc Mixing models), nhưng hai phương pháp chính này thường được sử dụng để phân loại thảm phủ đất đai và các loại hình ảnh khác trong nghiên cứu viễn thám.
Phân loại có kiểm định là phương pháp xác suất nhằm sắp xếp các pixel trong hình thành các lớp khác nhau dựa trên những đặc điểm đã được định nghĩa trước Quá trình này sử dụng các mẫu đại diện thể hiện các đặc trưng khác nhau mà chúng ta muốn phân loại, gọi là các khu vực lấy mẫu (training) Lựa chọn khu vực lấy mẫu phù hợp dựa trên phạm vi quan sát và các nguồn dữ liệu đáng tin cậy như ảnh hàng không, bản đồ hoặc khảo sát thực địa để đảm bảo độ chính xác của quá trình phân loại.
Các khu vực lấy mẫu trên ảnh số thường dựa vào dữ liệu khảo sát thực địa và ảnh hồng ngoại hàng không của khu vực đó, đảm bảo các vùng mô tả trên ảnh phù hợp với các điểm lấy mẫu đại diện cho khu vực Việc mở rộng số lượng khu vực lấy mẫu sẽ nâng cao độ chính xác và tính toàn diện của quá trình phân loại ảnh số Phương pháp phân loại ảnh số sử dụng thông tin phổ tiêu biểu từ một hoặc nhiều kênh phổ của ảnh vệ tinh, cố gắng phân loại mỗi pixel dựa trên thông tin này để đạt kết quả chính xác Ngoài ra, các đối tượng có thể được ấn định tất cả các pixel trong ảnh theo các lớp hoặc chủ đề riêng như nước, rừng lá kim hay rừng rụng lá, tùy thuộc vào dữ liệu phổ, thuật toán phân loại và ý kiến của các chuyên gia trong lĩnh vực phân loại thảm phủ đất.
PHẦN 2 ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI, MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ
Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Đối tƣợng nghiên cứu: xã Công Trừng, huyện Hòa An, tỉnh Cao Bằng
+ Phạm vi thời gian: sử dụng tƣ liệu ảnh viễn thám Landsat 8 đƣợc chụp vào 07/06/2018
+ Phạm vi không gian: Toàn bộ diện tích bề mặt đất thuộc địa bàn xã Công Trừng, huyện Hòa An, tỉnh Cao Bằng.
Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu này cung cấp cơ sở khoa học quan trọng để đề xuất phương pháp xây dựng bản đồ lớp phủ mặt đất chính xác hơn Kết quả nghiên cứu giúp nâng cao hiệu quả sử dụng ảnh vệ tinh Landsat 8 trong quản lý và giám sát tài nguyên tự nhiên Việc phát triển các phương pháp mới dựa trên dữ liệu Landsat 8 góp phần cải thiện độ chính xác của bản đồ lớp phủ mặt đất, từ đó hỗ trợ các hoạt động quản lý tài nguyên bền vững Đây là bước tiến quan trọng trong việc ứng dụng công nghệ vệ tinh nhằm nâng cao công tác giám sát và bảo vệ môi trường.
- Đánh giá hiện trạng sử dụng đất tại khu vực nghiên cứu xã Công Trừng, huyện Hòa An, tỉnh Cao Bằng
- Đề xuất các bước thành lập bản đồ lớp phủ từ ảnh Landsat 8
Nội dung nghiên cứu
2.3.1 Nghiên cứu đánh giá hiện trạng sử dụng đất và công tác quản lý tài nguyên trong khu vực nghiên cứu
- Đánh giá hiện trạng sử dụng đất tại khu vực nghiên cứu
- Đánh giá công tác quản lý tài nguyên của xã
2.3.2 Nghiên cứu thành lập khóa giải đoán ảnh khu vực nghiên cứu
- Chọn tƣ liệu cho khóa giải đoán ảnh
- Xây dựng khóa giải đoán
2.3.3 Thực hiện giải đoán ảnh khu vực nghiên cứu
2.3.4 Đề xuất các bước thành lập bản đồ lớp phủ mặt đất từ ảnh Landsat 8 tại khu vực nghiên cứu
- Xây dựng bản đồ lớp phủ mặt đất
- Đánh giá độ chính xác của bản đồ so với thực tế
- Quy trình xây dựng bản đồ lớp phủ
Phương pháp nghiên cứu
2.4.1 Phương pháp kế thừa số liệu, tư liệu ảnh Đề tài kế thừa số liệu kiểm kê diện tích đất đai của UBND Xã Công Trừng Sử dụng tƣ liệu ảnh vệ tinh có sẵn: Dowload ảnh vệ tinh tại trang web https://earthexplorer.usgs.gov/ có chứa khu vực xã Công Trừng, huyện Hòa An, tỉnh Cao Bằng, nhằm đánh giá hiện trạng khu vực nghiên cứu
+ Ảnh đƣợc chụp vào ngày 07/06/2018
+ Ảnh được xử lý bước 1 vào ngày 15/06/2018
+ Sử dụng phép chiếu UTM múi chiếu 48
+ Định hướng theo hướng Bắc của bản đồ
2.4.2 Phương pháp điều tra thực địa Đề tài sử dụng phiếu điều tra thực địa nhằm đánh giá chính xác các đối tƣợng trong khu vực nghiên cứu để làm căn cứ để đối chiếu với kết quả nghiên cứu từ ảnh vệ tinh Tiến hành điều tra trên nhiều vị trí, tọa độ khác nhau cho có độ chính xác cao nhất
Trong quá trình nghiên cứu, tiến hành điều tra sơ bộ và chọn các điểm thực tế để đánh giá độ chính xác của phương pháp phân loại ảnh Các điểm khảo sát được chọn ngẫu nhiên nhằm đảm bảo tính khách quan của dữ liệu, đồng thời vị trí của chúng được xác định bằng thiết bị GPS cầm tay chính xác Dựa trên vị trí các điểm và tọa độ đã xác định, kết hợp với dữ liệu ảnh viễn thám, phương pháp này giúp xây dựng bản đồ lớp phủ mặt đất tại xã Công Trừng, huyện Hòa An, tỉnh Cao Bằng Quá trình thực hiện được thực hiện bằng phần mềm ArcGIS 10.4.1, đảm bảo độ chính xác và tin cậy của bản đồ.
Bảng 2.1 Mẫu phiếu điều tra thực địa
Số điểm điều tra Ảnh thực địa Tên ảnh
1 Đất trống Dd/mm/yy
2.4.3 Phương pháp xây dựng bản đồ lớp phủ mặt đất a, Hiệu chỉnh ảnh, cắt khu vực nghiên cứu:
- Bước 1: Hiệu chỉnh hình ảnh
Ta hiệu chỉnh các Band từ Band 1 đến Band 7, cách làm:
ArcToolbox => Spatial Analyst Tools => Map Algebra => Raster Calculator
Làm tương tự đối với các Band 3,4,5,6,7
- Bước 2: Tổ hợp các kênh ảnh đơn lẻ
Open ArcToolBox/ Data Management Tools/ Raster/ Raster Processing/ Composite Bands
- Bước 3: Cắt ảnh khu vực nghiên cứu
Open ArcTool Box/Data Management Tools/Raster/Raster processing/Clip b, Xây dựng bản đồ lớp phủ:
Phương pháp phân loại ảnh có kiểm định Maximum Likelihood giúp xác định các mẫu đại diện cho từng lớp phủ dựa trên phân tích vùng mẫu Các mẫu này được chọn làm chìa khóa cho quá trình giải đoán ảnh, sau đó phần mềm sử dụng các mẫu đã chọn để áp dụng cho toàn bộ khu vực nghiên cứu Đối tượng trong ảnh được khoanh vùng nhiều vị trí khác nhau nhưng vẫn giữ đồng nhất về màu sắc, rồi gộp các vùng này lại với nhau để nâng cao độ chính xác Quy trình chọn và gộp mẫu được thực hiện dễ dàng thông qua lệnh Image Classification và công cụ Training Sample Manager, lựa chọn AOI (Area of interest) để tinh chỉnh kết quả phân loại.
Sau khi phân loại ảnh bằng phương pháp có kiểm định ta tiến hành xây dựng bản đồ lớp phủ ta dùng lệnh Image Classification – Maximum Likelihood
Trong quá trình thực hiện phân loại, việc thể hiện rõ các đối tượng lớp phủ đã được xác định và khoanh vùng chính xác Để đánh giá độ chính xác của phương pháp phân loại sau đó, đề tài sử dụng bộ dữ liệu gồm 32 điểm khảo sát thực địa tại các vị trí và đối tượng khác nhau trong khu vực nghiên cứu, với tọa độ được xác định bằng GPS Kết quả phân loại ảnh được so sánh trực tiếp với dữ liệu thực địa để đánh giá độ chính xác của phương pháp, đồng thời việc này còn được hỗ trợ bởi so sánh bằng mắt giữa ảnh phân loại và ảnh vệ tinh, nhằm đảm bảo tính khách quan và chính xác của kết quả.
ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN – DÂN CƢ – KINH TẾ- XÃ HỘI
Điều kiện tự nhiên
Hình 3.1 Vị trí địa lý khu vực nghiên cứu
Công Trừng xã vùng cao, vùng sâu, vùng xa, đặc biệt khó khăn của huyện Hòa An, tỉnh Cao Bằng, nằm ở phía Tây của huyện, cách trung tâm huyện lỵ 23 km và cách trung tâm tỉnh lỵ Cao Bằng 41 km Với tổng diện tích đất tự nhiên là 1.610,77 ha, vị trí địa lý của xã góp phần vào đặc thù đồng bào và cảnh quan tự nhiên đặc trưng của khu vực.
+ Phía Đông: Tiếp giáp xã Trương Lương-Hoà An
+ Phía Tây: Tiếp giáp xã Thái Học-Nguyên Bình
+ Phía Nam: Tiếp giáp xã Bắc Hợp-Nguyên Bình
+ Phía Bắc: Tiếp giáp xã Lương Can-Thông Nông
- Khí hậu mang nét đặc trƣng của khí hậu nhiệt đới gió mùa với 2 mùa rệt: mùa mƣa nóng ẩm mƣa nhiều ( từ tháng 5 đến tháng 10), mùa khô lạnh và hanh ( từ tháng 11 đến thàng 4 năm sau) Tuy nhiên dó sự chi phối của địa hình và do ảnh hưởng độ cao, nên khí hậu mang tính chất đặc thù của dạng khí hậu lục địa miền núi cao, mùa hè mát mẻ, mùa đông khô hanh
Nhiệt độ trung bình năm là 21,6 o C Trong đó độ cao tuyệt đối là 40,5 o C (tháng 6), thấp tuyệt đối 3,2 o C (tháng 12), biên độ giao động nhiệt ngày và đêm là 8,4 o C
Lƣợng mƣa trung bình năm là 1020,3mm, cao nhất vào tháng 5 là 120,90mm, thấp nhất vào tháng 12 là 70,40mm Vào mùa khô lƣợng bốc hơi thường lớn hơn lượng mưa nên gây ra khô hạn cục bộ ảnh hưởng đáng kể đến sinh hoạt và sản xuất của người dân
- Địa hình của xã có 3 dạng chính:
+ Địa hình thung lũng bằng phẳng: là diện tích đất canh tác chính của xã chủ yếu là trồng lúa và trồng ngô
+ Địa hình núi đất: Diện tích này chiếm tỷ lệ thấp nhất
+ Địa hình núi đá: có diện tích khá lớn nhƣng hiện nay đã đƣợc sử dụng để trồng rừng
- Về cơ sở hạ tầng: xã có đường ô tô đến UBND xã và 4 xóm Xã đã có 1 trạm xá, một trường Mầm non, một trường Tiểu học, một trường Phổ thông dân tộc bán trú - trung học cơ sở và 3 phân trường, điểm trường 1 trường.
Đặc điểm dân cƣ
Xã gồm có 5 xóm: Cốc Phăng, Lũng Luông, Lũng Mải, Lũng Diểu và Lũng Oong, với tổng số 191 hộ dân và hơn 1.000 nhân khẩu Đây là nơi sinh sống của đa dạng các dân tộc như Tày, Nùng, Mông, Dao, Mường và Kinh, trong đó dân tộc Dao chiếm đông đảo nhất và dân tộc Kinh chiếm ít nhất Sự đa dạng văn hóa này góp phần tạo nên nét đặc sắc và phong phú của cộng đồng địa phương.
Kinh tế xã hội - văn hóa
Nhân dân trong xã chủ yếu sống bằng nghề nông nghiệp, đặc biệt là trồng lúa, ngô và hoa màu, mặc dù hoạt động này chưa ổn định do hệ thống tưới tiêu còn chưa chủ động và việc cung cấp vật tư, phân bón, giống cây trồng chưa kịp thời Ngoài ra, nghề chăn nuôi cũng được phát triển nhưng chưa thực sự mạnh mẽ, trong khi lâm nghiệp mặc dù là nguồn thu của địa phương nhưng đóng góp còn hạn chế.
Diện tích gieo trồng lúa đạt 23,5ha, đạt 100% kế hoạch nhưng giảm 2,1ha so với năm 2017 do ảnh hưởng của hạn hán khiến nhiều hộ dân chuyển đổi đất trồng lúa sang trồng ngô Nguyên nhân chính bao gồm việc một số nông dân đi làm thuê cho các công ty, gây thiếu nhân lực cho hoạt động nông nghiệp, cùng với tác động của thời tiết bất lợi.
Diện tích gieo trồng ngô đạt 143ha, vượt 102% kế hoạch đề ra và tăng 2,3ha so với năm 2017 Tuy nhiên, do ảnh hưởng của thời tiết bất thuận, năng suất và sản lượng bình quân của cây ngô đã giảm so với cùng kỳ năm trước. -Nâng tầm nội dung bài viết cây ngô với [Claude](https://pollinations.ai/redirect/claude) - AI hỗ trợ tối ưu SEO và cô đọng ý chính cực chuẩn!
Cây thuốc lá được gieo trồng trên diện tích 5,2 ha, đạt 86,6% kế hoạch, giảm 1 ha so với năm 2017, với sản lượng đạt 11,6 tấn, tương đương 86% kế hoạch, giảm 2,2 tấn so với năm trước Nguyên nhân chính là người dân chuyển đổi diện tích đất trồng thuốc lá sang trồng ngô, ảnh hưởng đến diện tích và năng suất cây thuốc lá của địa phương.
+ Cây đỗ tương gieo trồng được 38ha, sản lượng đạt 32,3 tấn, đạt 101% kế hoạch, giảm 0,4 tấn so với năm 2017
Cây lạc trồng 5ha với sản lượng đạt 6,5 tấn, hoàn thành 100% kế hoạch và tăng 4,22 tấn so với năm 2017 nhờ việc đưa giống lạc mới và ứng dụng khoa học kỹ thuật trong canh tác Trong khi đó, tổng sản lượng lương thực đạt 677,5 tấn, vượt kế hoạch 101,7% nhưng giảm 7,24 tấn so với năm 2017 do biến đổi điều kiện thời tiết hoặc các yếu tố khác.
Trong tổng đàn gia súc, trâu và bò hiện có 570 con, đạt 103% kế hoạch đề ra, trong đó trâu chiếm 51 con và bò chiếm 519 con Tổng đàn lợn đạt 1.112 con, vượt 101% so với kế hoạch, tăng 97 con so với cùng kỳ Đàn gia cầm hiện có 7.144 con, đạt 102% kế hoạch, tăng 2.389 con so với cùng kỳ Ngoài ra, đàn dê đạt 100 con, đúng với kế hoạch đề ra.
+ Diện tích thả nuôi thủy sản 0,5ha
Diện tích đất lâm nghiệp trong toàn xã đạt 1.285,63 ha, thể hiện sự phát triển bền vững của rừng địa phương Rừng luôn được quản lý, bảo vệ tốt, đảm bảo an toàn và duy trì sinh thái Trong năm, xã không xảy ra cháy rừng hoặc khai thác gỗ trái phép, thể hiện rõ công tác quản lý rừng hiệu quả và ý thức giữ gìn tài nguyên thiên nhiên của cộng đồng.
Giao thông tại xã vùng sâu, vùng xa của tỉnh gặp nhiều khó khăn do hệ thống đường sá hạn chế Hiện nay, chỉ có tuyến đường ô tô đến trụ sở Ủy ban Nhân dân xã và các xóm Lũng Diểu, Lũng Luông, Lũng Oong, Lũng Mải Trong khi đó, các xóm còn lại chỉ có đường đất nhỏ, gây trở ngại đáng kể trong việc đi lại và vận chuyển hàng hóa.
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
Hiện trạng sử dụng đất và công tác quản lý tài nguyên trong khu vực nghiên cứu
4.1.1 Hiện trạng sử dụng đất khu vực nghiên cứu
Theo báo cáo kết quả kiểm kê đất đai của xã Công Trừng, huyện Hòa An, tỉnh Cao Bằng, năm 2014 ghi nhận trạng thái sử dụng đất của xã vẫn còn nhiều biến động Kết quả này giúp đánh giá chính xác tình hình quản lý và khai thác đất đai của địa phương Việc kiểm kê đất đai định kỳ góp phần quan trọng trong công tác quy hoạch và bảo vệ tài nguyên đất Các số liệu từ báo cáo có thể hỗ trợ các cơ quan chức năng đưa ra các chính sách phù hợp nhằm đảm bảo phát triển bền vững vùng đất của xã.
Bảng 4.1 Hiện trạng diện tích các loại sử dụng đất chính
STT Loại đất Diện tích (ha) Cơ cấu
(%) Tổng diện tích đất tự nhiên 1610,77 100
(Nguồn: UBND xã Công Trừng, huyện Hòa An, tỉnh Cao Bằng)
Dựa trên bảng số liệu, đất lâm nghiệp chiếm tới 79,81% tổng diện tích đất tự nhiên của xã, tương đương 1.285,63 ha, trong đó rừng phòng hộ là loại rừng chủ yếu, không có rừng trồng mới Các loại hình rừng chính gồm rừng gỗ tự nhiên trên núi đất, núi đá, và rừng tre nứa Tiếp đến, đất sản xuất nông nghiệp chiếm 16,68% diện tích, khoảng 268,68 ha, bao gồm đất trồng lúa, ngô, thuốc lá, đậu tương và lạc Hiện nay, diện tích đất chưa sử dụng còn lại là 19,84 ha, chiếm 1,85% diện tích tự nhiên của xã, nguyên nhân chủ yếu là do địa hình khó đi lại, thiếu kinh phí và nguồn giống cây hạn chế Ngoài ra, đất thổ cư chiếm 1,65% diện tích tự nhiên, tương đương 26,62 ha.
4.1.2 Tình hình công tác quản lý tài nguyên khu vực nghiên cứu
Công tác quản lý tài nguyên là một vấn đề cấp bách cần được quan tâm vì tài nguyên vô cùng quý giá và vô tận Tuy nhiên, tại xã Công Trừng, vùng sâu vùng xa của huyện Hòa An, công tác này còn gặp nhiều hạn chế và yếu kém do chưa được siết chặt Điều này đòi hỏi cần có các giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý để bảo vệ và phát triển nguồn tài nguyên bền vững.
Trong những năm gần đây, dù gặp nhiều khó khăn do tác động của tình hình kinh tế thế giới và trong nước cùng với ảnh hưởng của các yếu tố bất lợi về thời tiết, nhưng dưới sự lãnh đạo trực tiếp của Đảng ủy và sự điều hành quyết tâm của UBND xã, tình hình kinh tế - xã hội của địa phương đã đạt được những kết quả tích cực Nhờ có sự đồng thuận, gắn kết trong tập thể và sự vào cuộc của toàn bộ hệ thống chính trị, xã đã tập trung thực hiện các nhiệm vụ trọng tâm, triển khai các giải pháp chủ chốt đã đề ra từ đầu năm, góp phần nâng cao đời sống vật chất và tinh thần của nhân dân Chính quyền địa phương đã chú trọng đến công tác an sinh xã hội, kịp thời giải quyết chế độ cho các đối tượng chính sách, đồng thời đẩy mạnh cải cách thủ tục hành chính để nâng cao hiệu quả Ngoài ra, công tác tuyên truyền, phổ biến pháp luật và giải quyết các công việc liên quan cho tổ chức, cá nhân cũng ngày càng được nâng cao, góp phần thúc đẩy sự phát triển bền vững của địa phương.
Công tác quản lý rừng đã được đẩy mạnh, giúp hạn chế tình trạng cháy rừng và khai thác trái phép trên địa bàn xã Hướng tới bảo vệ và phát triển rừng bền vững, địa phương thường xuyên tổ chức các hoạt động tuyên truyền về công tác bảo vệ rừng cho người dân Nhờ đó, nhiều chính sách hỗ trợ đã được áp dụng để nâng cao nhận thức và thúc đẩy cộng đồng tham gia bảo vệ, phát triển rừng tốt hơn.
Nguồn vốn đầu tư cho phát triển địa phương còn hạn chế, trong khi chế độ chính sách đối với cán bộ cơ sở còn thấp, ảnh hưởng đến hiệu quả công việc Một số cán bộ, công chức chuyên môn còn thiếu chủ động, linh hoạt trong công tác tham mưu đề xuất, tinh thần trách nhiệm chưa cao, dẫn đến việc thực hiện nhiệm vụ chưa đạt yêu cầu và chậm trễ trong phối hợp, triển khai công việc Công tác phối hợp còn thiếu nhịp nhàng ở một số bộ phận, gây cản trở tiến độ chung của các nhiệm vụ Thu ngân sách còn thấp, làm giảm khả năng đầu tư cho các dự án phát triển Ngoài ra, công tác xây dựng Nông thôn mới và đầu tư xây dựng cơ sở hạ tầng vẫn gặp nhiều khó khăn, ảnh hưởng đến sự phát triển bền vững của địa phương.
Công tác lưu trữ hồ sơ quản lý đất đai tại các xã còn gặp nhiều hạn chế, chủ yếu vẫn dựa vào lưu trữ hồ sơ giấy và bản đồ giấy Hệ thống trang thiết bị còn thiếu hoặc chưa đáp ứng đầy đủ nhu cầu, dẫn đến việc lưu trữ hồ sơ bằng phần mềm cho các loại hồ sơ địa chính và bản đồ vẫn chưa được triển khai Điều này ảnh hưởng đến khả năng quản lý, tra cứu và cập nhật thông tin đất đai hiệu quả của địa phương.
Hệ thống tài liệu đất đai hiện tại chưa được bảo quản cẩn thận, dẫn đến tình trạng thất lạc, rách nát và nhiều tài liệu không còn sử dụng được Điều này gây khó khăn lớn trong công tác quản lý nhà nước tại địa phương Việc thiếu hệ thống tài liệu đầy đủ và chính xác đã ảnh hưởng đến hoạt động quản lý đất đai hiệu quả, gây trở ngại trong công tác cập nhật thông tin và thực hiện các chính sách liên quan Cần có giải pháp nâng cao công tác lưu trữ, bảo quản tài liệu đất đai để đảm bảo tính chính xác và bền vững trong quản lý nhà nước.
Các số liệu, tài liệu và bản đồ thu thập về hiện trạng sử dụng đất của xã đều đáp ứng yêu cầu tổng hợp, có cơ sở pháp lý đầy đủ, thuận lợi cho công tác tổng hợp dữ liệu Tuy nhiên, còn tồn tại một số bất cập như thiếu sót trong việc thống kê diện tích đất nông nghiệp và các chỉ tiêu phân loại chưa phản ánh đúng so với các thống kê mới Đặc biệt, các tài liệu thu thập qua các thời điểm khác nhau và chưa được cập nhật biến động thường xuyên khiến việc phân tích, đánh giá hiện trạng và xu hướng biến động đất đai trở nên hạn chế, gây khó khăn trong việc xác định nguyên nhân dẫn đến tăng giảm của các loại đất.
Thành lập khóa giải đoán ảnh khu vực nghiên cứu
4.2.1 Tư liệu phục vụ cho khóa giải đoán ảnh Để đảm bảo chất lƣợng khóa giải đoán đƣợc tốt nhất đề tài đã sử dụng ảnh Google Earth bao phủ toàn bộ diện tích của khu vực nghiên cứu để hỗ trợ việc giải đoán Việc sử dụng ảnh Google Earth có các ƣu điểm sau:
+ Độ phân giải ảnh cao, các đối tƣợng rõ nét đem lại độ chính xác cao khi giải đoán
+ Ảnh ít bị bao phủ bởi mây, đảm bảo được tỷ lệ mây phủ dưới 100%
+ Những khu vực núi cao, giao thông còn hạn chế vẫn đƣợc thể hiện rõ nét, không bị mây che phủ thuận tiện cho việc giải đoán
Hình 4.1 Ảnh vệ tinh phục vụ hỗ trợ giải đoán
4.2.2 Xây dựng bộ khóa giải đoán ảnh a, Kết quả điều tra thực địa
Trong khi tiến hành điều tra đề tài đã thực hiện khải sát trên 30 điểm mẫu nhằm kiểm tra độ chính xác của bản đồ so với thực tế
Bảng 4.2 Bảng thống kê số điểm mẫu điều tra
STT Loại lớp phủ Số điểm mẫu
4 Đất chƣa sử dụng 5 b, Xây dựng bộ khóa giải đoán
Kết quả điều tra thực địa cho thấy khu vực nghiên cứu nổi bật với các loại đất chính bao gồm đất lâm nghiệp, đất nông nghiệp, đất trồng và đất chưa sử dụng, phản ánh đa dạng nguồn tài nguyên đất đai trong khu vực.
Giải đoán ảnh là quá trình đọc hình ảnh dựa trên các dấu hiệu trực tiếp như màu sắc, diện mạo, cấu trúc và mật độ ảnh, cùng với các dấu hiệu gián tiếp liên quan đến quy luật phân bố, đặc điểm sinh thái và các mối quan hệ tương hỗ giữa các đối tượng Việc xác định chính xác các đối tượng lớp phủ trong khu vực nghiên cứu là yếu tố then chốt để đảm bảo độ chính xác trong phân loại ảnh số Bộ khóa giải đoán các đối tượng dựa trên phản xạ phổ của lớp bề mặt đã được xây dựng thành công nhằm hỗ trợ công tác phân loại hình ảnh chính xác hơn.
Bảng 4.3 Bộ khóa giải đoán ảnh các đối tƣợng lớp phủ
Loại lớp phủ Ảnh Landsat Ảnh thực địa Mô tả Tọa độ Đất lâm nghiệp
Thuốc lá, ngô, đậu tương, lạc Có màu xanh nhạt
106 o 1’53”E Đất thổ cƣ Đất nhà ở, sông suối
106 o 2’57”E Đất chƣa sử dụng Đất núi đá, đất bằng, đồi núi chƣa sử dụng
Quy trình giải đoán ảnh
a, Xác định vùng mẫu phân loại:
Chúng tôi sử dụng dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat 8 kết hợp với công cụ Training Sample Manager để xác định và khoanh vùng các đối tượng cần phân loại Để đảm bảo độ chính xác cao, các vùng mẫu của các đối tượng phải được phân bố đều trên toàn khu vực nghiên cứu, không giới hạn số lượng vùng mẫu Đối tượng có diện tích nhỏ hoặc khó phân biệt yêu cầu khoanh vùng cẩn thận và có số lượng mẫu lớn hơn nhằm nâng cao độ chính xác của kết quả phân loại Việc phân bố các vùng mẫu phối hợp hợp lý giúp tối ưu hiệu quả của quá trình phân tích dữ liệu.
Hình 4.2 Bản đồ phân bố các vùng lấy mẫu b, Kết quả của quy trình giải đoán
Dựa trên vùng mẫu được xác định trong hình 4.2, chúng tôi tiến hành phân loại ảnh khu vực nghiên cứu Phương pháp phân loại sử dụng Maximum Likelihood Classification nhằm xác định các đối tượng lớp phủ đã khoanh vùng Kết quả sau phân loại thể hiện rõ các lớp phủ đã phân biệt, được trình bày trong hình 4.3.
Hình 4.3 Ảnh phân loại Maximum Likelihood Classification
Đề xuất các bước thành lập bản đồ lớp phủ mặt đất từ ảnh Landsat 8 tại khu vực nghiên cứu
a, Bản đồ lớp phủ mặt đất
Hình 4.4 Bản đồ lớp phủ mặt đất
Bảng 4.4 Diện tích các đối tƣợng trên bản đồ lớp phủ STT Loại lớp phủ Diện tích (ha)
Hình 4.5 Biểu đồ % diện tích đối tƣợng trên bản đồ lớp phủ
Dựa trên kết quả từ bảng 4.5, tổng diện tích bản đồ là 1.593,73 ha, trong đó khu vực đất lâm nghiệp chiếm diện tích lớn nhất với 1.167,71 ha, chiếm 73,27% tổng diện tích Nhờ vị trí địa lý và địa hình thuận lợi, khu vực này có nguồn tài nguyên rừng phong phú, khí hậu phù hợp để các loại thực vật phát triển Toàn bộ rừng ở đây đều là rừng tự nhiên, góp phần quan trọng vào hệ sinh thái của khu vực nghiên cứu.
Diện tích đất nông nghiệp ở khu vực này khá lớn với 363,78ha chiếm 22,83% tổng diện tích khu vực nghiên cứu, do đây là xã thuộc vùng sâu vùng xa
Biểu đồ thể hiện tỷ lệ phần trăm diện tích các loại đất trên bản đồ huyện Hòa An, gồm đất lâm nghiệp, đất nông nghiệp, đất thổ cư và đất chưa sử dụng Nhờ đó, có thể thấy đời sống nhân dân chủ yếu tập trung vào sản xuất nông nghiệp và chăn nuôi, phản ánh rõ đặc điểm kinh tế của địa phương.
Nhóm đất chưa sử dụng bao gồm các khu vực đất trống, đất núi đá không có rừng và đất đồi núi chưa được khai thác, với tổng diện tích 31,32ha, chiếm 1,97% tổng diện tích toàn khu vực Do địa hình đồi núi cao và giao thông còn nhiều hạn chế, nên diện tích của nhóm đất này còn khá lớn.
Nhóm đất phi nông nghiệp bao gồm đất ở, nghĩa địa, và sông suối, nhưng chiếm diện tích nhỏ chỉ 1,94% tổng diện tích khu vực, tương đương 30,92ha, do dân cư ít và chỉ có một con sông chảy qua xã Đánh giá độ chính xác của bản đồ so với thực tế là cần thiết để đảm bảo thông tin chính xác về tình hình đất đai tại địa phương.
Kết quả thống kê diện tích ngoài thực địa
Bảng 4.5 Diện tích các đối tƣợng ngoài thực địa STT Loại lớp phủ Diện tích (ha)
(Nguồn: UBND Xã Công Trừng)
Hình 4.6 Biểu đồ % diện tích các đối tƣợng ngoài thực địa
Biểu đồ % diện tích ngoài thực địa Đất lâm nghiệp Đất nông nghiệp Đất thổ cư Đất chưa sử dụng
Bảng 4.6 so sánh diện tích đất trên bản đồ với thực tế điều tra
STT Đối tƣợng Diện tích trên bản đồ
Hình 4.7 Biểu đồ so sánh diện tích các đối tƣợng trên bản đồ với thực tế
Dựa trên biểu đồ hình 4.7, có thể khẳng định rằng diện tích các đối tượng lớp phủ trên bản đồ rất phù hợp với thực tế, thể hiện mức chênh lệch thấp Điều này chứng tỏ bản đồ có độ chính xác cao và phản ánh đúng số liệu điều tra thực địa.
Đánh giá độ chính xác của kết quả phân loại ảnh
1400 Đất lâm nghiệp Đất nông nghiệp Đất thổ cư Đất chưa sử dụng
Biểu đồ so sánh diện tích trên bản đồ và thực tế
Diện tích trên bản đồ Diện tích thực tế
Hình 4.8 Các điểm điều tra ngoài thực địa Bảng 4.7 Độ chính xác của kết quả phân loại ảnh
STT Đối tƣợng Số điểm mẫu Số điểm sai Số điểm đúng
Theo bảng 4.7, độ chính xác của bản đồ đạt 84.38% với tổng số 32 điểm điều tra, trong đó có 27 điểm đúng Đất lâm nghiệp có tỷ lệ chính xác tuyệt đối là 100% do thảm thực vật tại khu vực nghiên cứu có cấu trúc đều nhau, giúp việc phân loại dễ dàng hơn Trong khi đó, đất nông nghiệp có độ chính xác là 91.67%, do tính đa dạng của phản xạ phổ trong các đối tượng như đất nông nghiệp, dân cư, đất trống, và núi đá gây khó khăn cho quá trình phân biệt Đối với đất phi nông nghiệp và đất chưa sử dụng, độ chính xác là 60%, phản ánh sự phức tạp và khả năng nhầm lẫn trong phân loại các khu vực này.
Kết quả từ bảng 4.6 và bảng 4.7 cho thấy phương pháp phân loại ảnh có kiểm định đạt độ chính xác cao, phù hợp với số liệu điều tra thực địa, chứng tỏ hiệu quả của việc sử dụng bản đồ lớp phủ trong quản lý và giám sát tài nguyên Quá trình xây dựng bản đồ được thực hiện dựa trên sơ đồ rõ ràng, đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong công tác quản lý tài nguyên.
Hình 4.9 Sơ đồ quy trình xây dựng bản đồ lớp phủ
Thu thập dữ liệu Ảnh vệ tinh Landsat 8
Thành lập khóa giải đoán Đánh giá độ chính xác Biên tập bản đồ Kiểm định phân loại ảnh Phân loại ảnh Cắt ghép theo khu vực nghiên cứu
Khảo sát, điều tra thực địa
Hiệu chỉnh, xử lý ảnh
