TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Khái quát về bản đồ biến động sử dụng đất
Biến động đề cập đến sự biến đổi liên tục của các trạng thái của sự vật, hiện tượng trong môi trường tự nhiên và xã hội Quá trình này thể hiện sự thay đổi, thay thế trạng thái này bằng trạng thái khác phù hợp với điều kiện môi trường xung quanh Hiểu rõ về biến động giúp chúng ta nhận biết và thích ứng với những thay đổi không ngừng diễn ra trong cuộc sống và tự nhiên.
Phát hiện biến động đất là quá trình nhận diện các sự biến đổi về trạng thái của sự vật, hiện tượng qua quan sát ở các thời điểm khác nhau Để nghiên cứu sự biến động trong sử dụng đất, người ta thường sử dụng nhiều phương pháp dựa trên nguồn tài liệu đa dạng như số liệu thống kê hàng năm, điều tra khảo sát hay kiểm kê, mặc dù những phương pháp này có độ chính xác thấp, tốn thời gian và chi phí, và không phản ánh rõ sự chuyển đổi loại đất hay vị trí không gian của sự biến đổi đó Việc lập bản đồ biến động sử dụng đất từ dữ liệu viễn thám đa thời gian giúp khắc phục nhược điểm này, cung cấp hình ảnh rõ ràng về các thay đổi đất đai theo thời gian Trong quản lý sử dụng đất cấp xã, thường dùng bản đồ tỷ lệ lớn như 1:2.000, 1:5.000, 1:10.000 để đảm bảo chi tiết Đối với cấp huyện, sử dụng bản đồ tỷ lệ lớn và trung bình như 1:10.000, 1:25.000, 1:50.000 Các vùng rộng lớn hơn phù hợp với bản đồ tỷ lệ trung bình và nhỏ nhằm tổng thể hóa các thông tin liên quan đến biến động đất đai.
Bản đồ biến động sử dụng đất là công cụ quan trọng để thể hiện rõ sự biến động theo không gian và thời gian, giúp xác định diện tích biến động và loại biến động đất đai Ưu điểm của bản đồ này là khả năng thể hiện quá trình biến động đất đai qua các thời kỳ, cũng như chuyển đổi giữa các loại đất khác nhau Nó có thể kết hợp với nhiều nguồn dữ liệu tham chiếu để phục vụ các mục đích như quản lý tài nguyên, bảo vệ môi trường, thống kê và kiểm kê đất đai một cách hiệu quả.
Bản đồ biến động sử dụng đất xây dựng dựa trên hai bản đồ hiện trạng sử dụng đất tại hai thời điểm nghiên cứu, đảm bảo độ chính xác của dữ liệu Việc này giúp phản ánh chính xác các thay đổi về sử dụng đất theo thời gian Độ tin cậy của bản đồ biến động phụ thuộc trực tiếp vào chất lượng và độ chính xác của hai bản đồ gốc được sử dụng làm cơ sở Nhờ đó, các kết quả phân tích biến động sử dụng đất trở nên đáng tin cậy, phục vụ tốt cho công tác quản lý và quy hoạch.
Khái quát về bản đồ hiện trạng sử dụng đất
1.2.1 Khái niệm bản đồ hiện trạng sử dụng đất
Bản đồ hiện trạng sử dụng đất là bản đồ chuyên đề được lập theo đơn vị hành chính các cấp và vùng địa lý tự nhiên – kinh tế – xã hội, phản ánh chính xác ranh giới, vị trí, số lượng, diện tích các loại đất và hình thức sử dụng đất tại một thời điểm nhất định theo Luật đất đai năm 2013 Nội dung của bản đồ chuyên đề gồm hai phần chính là cơ sở địa lý và nội dung chuyên đề, giúp cung cấp cái nhìn toàn diện về tình hình sử dụng đất trên phạm vi cả nước Đây là công cụ quan trọng để quản lý và quy hoạch đất đai một cách chính xác, khoa học theo các tiêu chuẩn hiện hành.
Chuyên đề này tập trung vào "hiện trạng sử dụng đất", phản ánh rõ ràng ranh giới của các đơn vị sử dụng đất, phân loại các loại đất theo mục đích sử dụng, đồng thời trình bày biểu đồ cơ cấu sử dụng đất nhằm cung cấp cái nhìn tổng thể về tình hình đất đai hiện tại.
Bản đồ hiện trạng sử dụng đất, theo quy định của Bộ Tài nguyên và Môi trường tại Quyết định số 22/2007/QĐ-BTNMT, là bản đồ thể hiện rõ sự phân bố các loại đất dựa trên các chỉ tiêu kiểm kê và mục đích sử dụng đất tại thời điểm kiểm kê Bản đồ này được lập theo các đơn vị hành chính cấp tỉnh, huyện, xã, cũng như theo các vùng địa lý tự nhiên và kinh tế trên toàn quốc, góp phần quản lý hiệu quả tài nguyên đất đai.
1.2.2 Cơ sở toán học của bản đồ hiện trạng sử dụng đất
Hệ quy chiếu là yếu tố quan trọng trong việc lập bản đồ nền, đòi hỏi phải tuân thủ quy định tại quyết định số 83/2000/QĐ-TTg ngày 12/7/2000 của Thủ tướng Chính phủ về sử dụng hệ quy chiếu và hệ tọa độ quốc gia Việt Nam Ngoài ra, theo quyết định số 05/2007/QĐ-BTNMT ngày 27/2/2007, việc sử dụng hệ thống tham số để tính chuyển đổi giữa hệ tọa độ quốc tế WGS-84 và hệ tọa độ quốc gia Việt Nam cũng được quy định rõ ràng, nhằm đảm bảo độ chính xác và thống nhất trong dữ liệu địa lý của Việt Nam.
Lưới chiếu sử dụng phép chiếu hình trụ ngang đồng góc với múi chiếu 30°, có hệ số điều chỉnh tỷ lệ biến dạng chiều dài K0 = 0,9999 Phương pháp này giúp tạo lập các bản đồ nền cấp xã với tỷ lệ từ 1/1.000 đến 1/10.000, đảm bảo độ chính xác và tỷ lệ phù hợp cho các bản đồ địa phương.
- Kinh tuyến trục: Bản đồ nền các xã đƣợc quy định theo từng tỉnh Đối với tỉnh Bắc Kạn là 106 o 30 ’
Tỷ lệ bản đồ dựa trên diện tích tự nhiên và quy định của Bộ Tài nguyên và Môi trường về tỷ lệ bản đồ hiện trạng sử dụng đất của các đơn vị hành chính cấp tỉnh, huyện, xã và các vùng kinh tế khác nhau Các tỷ lệ bản đồ hiện trạng sử dụng đất được quy định cụ thể trong Bảng 1.1, phù hợp với các quy định về diện tích tự nhiên và mục đích sử dụng đất của từng cấp Việc xác định tỷ lệ bản đồ chính xác giúp phản ánh đúng thực trạng sử dụng đất của các khu vực trong toàn quốc, hỗ trợ công tác quản lý và lập kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội. -Nâng tầm nội dung bản đồ tỷ lệ với công cụ tối ưu SEO giúp bài viết của bạn lên top nhanh chóng [Tìm hiểu thêm](https://pollinations.ai/redirect/draftalpha)
Bảng 1.1: Tỷ lệ bản đồ hiện trạng sử dụng đất các cấp Đơn vị hành chính Diện tích tự nhiên (ha) Tỷ lệ bản đồ
1.2.3 Nội dung bản đồ hiện trạng sử dụng đất
Nội dung bản đồ hiện trạng sử dụng đất và các tiêu chuẩn thể hiện trên bản đồ phải dựa trên tỷ lệ của bản đồ cụ thể, đảm bảo tính chính xác và rõ ràng Các tiêu chuẩn này được phân chia theo các cấp hành chính nhằm đảm bảo thể hiện đúng thông tin về tình hình sử dụng đất của từng khu vực Việc tuân thủ các quy định về nội dung và tiêu chuẩn thể hiện giúp bản đồ phản ánh chính xác hiện trạng và phù hợp với mục đích quản lý, quy hoạch.
Nội dung bản đồ hiện trạng sử dụng đất cấp xã
Bản đồ hiện trạng sử dụng đất cấp xã thể hiện toàn bộ quỹ đất đang sử dụng trong phạm vi hành chính của địa phương Để đảm bảo tính chính xác và đầy đủ, bản đồ cần phản ánh đầy đủ các nội dung như loại đất, diện tích từng loại đất, tình trạng sử dụng và mục đích sử dụng đất cụ thể Việc cập nhật chính xác bản đồ hiện trạng sử dụng đất giúp quản lý đất đai hiệu quả, hỗ trợ quy hoạch và phát triển bền vững địa phương Đây là công cụ quan trọng để các cơ quan chức năng theo dõi tình hình sử dụng đất và thực hiện các dự án phát triển đúng quy hoạch.
Ranh giới các loại đất (khoảnh đất) là yếu tố quan trọng trong bản đồ hiện trạng sử dụng đất, thể hiện qua đường viền khép kín rõ ràng Một hoặc nhiều thửa đất cùng loại nằm kề nhau tạo thành khoảnh đất, được thể hiện chính xác về vị trí, hình dạng và kích thước theo tỷ lệ bản đồ Diện tích của khoảnh đất phản ánh quy mô và đặc điểm của khu vực đất đó, giúp người sử dụng hiểu rõ hơn về hiện trạng sử dụng đất đai.
≥10mm 2 theo tỷ lệ bản đồ phải thể hiện chính xác trên bản đồ, nếu khoảnh đất
Các khoảnh đất có diện tích dưới 10mm nhưng mang giá trị kinh tế cao và có đặc tính riêng biệt có thể được phóng đại lên tối đa 1,5 lần để phù hợp với mục đích thể hiện trên bản đồ Mỗi khu đất cần phản ánh các yếu tố quan trọng như diện tích (làm tròn đến 0,01 ha) và loại đất, được thể hiện thông qua màu sắc và ký hiệu đặc trưng để đảm bảo dễ nhận diện và chính xác trong dữ liệu bản đồ.
Việc thể hiện chính xác toàn bộ ranh giới hành chính các cấp trên bản đồ hiện trạng sử dụng đất là rất quan trọng để đảm bảo dữ liệu địa chính chính xác Trong trường hợp ranh giới hành chính các cấp trùng nhau, cần thể hiện rõ ranh giới của cấp cao nhất để tránh nhầm lẫn và đảm bảo tính chính xác của bản đồ Điều này giúp nâng cao hiệu quả quản lý đất đai và hỗ trợ quy hoạch phát triển bền vững.
- Ranh giới lãnh thổ sử dụng đất nằm trên địa bàn xã, phường, thị trấn (nông trường, lâm trường, nhà máy, xí nghiệp, doanh trại quân đội,…)
- Đường bờ biển (nếu có)
- Mạng lưới thủy văn, thủy lợi (thể hiện hướng nước chảy và tên)
Mạng lưới giao thông vận tải gồm các loại đường như đường sắt, đường quốc lộ, đường tỉnh lộ, huyện lộ và các tuyến đường liên xã, liên huyện Bản đồ hiện trạng sử dụng đất thể hiện rõ tên gọi của từng loại đường, cùng với các công trình liên quan như cầu, cống, bến phà, và các tuyến đường trong khu dân cư cũng như ngoài đồng Những yếu tố này đóng vai trò quan trọng trong việc hoạch định phát triển hạ tầng giao thông, nâng cao khả năng vận chuyển hàng hóa và đi lại của người dân.
Dáng đất được thể hiện rõ trên bản đồ hiện trạng sử dụng đất cấp xã thông qua các điểm độ cao cho vùng đồng bằng và đường đồng mức cho vùng đồi núi, giúp đánh giá chính xác đặc điểm địa hình và phục vụ công tác quy hoạch, quản lý đất đai hiệu quả.
Bản đồ hiện trạng sử dụng đất cấp xã cần thể hiện đầy đủ các thông tin quan trọng như tên xã, tên huyện, tên thôn, ấp, bản, cùng với các hồ lớn, dãy núi để đảm bảo tính chính xác và rõ ràng trong quản lý đất đai Việc ghi rõ các tên địa danh này giúp dễ dàng xác định vị trí, phục vụ công tác kiểm tra, hoạch định phát triển và quản lý bền vững nguồn tài nguyên thiên nhiên tại địa phương.
Vị trí phân bố trung tâm xã, phường, thị trấn cùng các công trình kinh tế, văn hóa, xã hội cần thể hiện rõ ràng trên bản đồ hiện trạng sử dụng đất để đảm bảo rõ ràng, chính xác trong quản lý và quy hoạch đất đai Việc xác định chính xác các vị trí trung tâm này giúp tối ưu hóa hoạt động phát triển kinh tế và nâng cao chất lượng các dịch vụ cộng đồng Bản đồ hiện trạng sử dụng đất đóng vai trò quan trọng trong việc phản ánh các khu vực trung tâm hành chính, thương mại, giáo dục, và các công trình thiết yếu khác, góp phần thúc đẩy phát triển bền vững của địa phương.
- Các địa vật độc lập đặc trưng như đình, chùa, nhà thờ, bia tưởng niệm, đài phát thanh
Nội dung bản đồ hiện trạng sử dụng đất cấp huyện
Khái quát về viễn thám
1.3.1 Khái niệm về viễn thám a Khái niệm viễn thám:
Viễn thám (Remote Sensing) là công nghệ giúp xác định thông tin về hình dạng và tính chất của các vật thể từ xa mà không cần tiếp xúc trực tiếp Nguyên tắc hoạt động của viễn thám dựa trên sự tương tác giữa sóng điện từ phát ra từ nguồn và vật thể quan tâm, từ đó phân tích đặc điểm của đối tượng qua ảnh chụp từ xa Cơ sở nhận biết các đối tượng trên ảnh viễn thám chính là quá trình tương tác giữa sóng điện từ và vật chất, giúp xác định rõ các đặc điểm của vật thể trong môi trường tự nhiên.
Hình 1.1: Hệ thống ghi nhận thông tin b Khái niệm bộ cảm:
Bộ viễn cảm là thiết bị dùng để cảm nhận sóng điện từ phản xạ hoặc bức xạ từ vật thể, đóng vai trò quan trọng trong việc thu thập thông tin từ môi trường xung quanh Các máy chụp ảnh hoặc máy quét chính là những ví dụ điển hình của các bộ viễn cảm, giúp phát hiện và phân tích các đặc tính của vật thể thông qua sóng điện từ Việc sử dụng bộ viễn cảm trong công nghệ ngày càng phổ biến, góp phần nâng cao hiệu quả trong các lĩnh vực như an ninh, y tế và nghiên cứu khoa học.
Bộ cảm giữ nhiệm vụ thu nhận năng lượng bức xạ từ các nguồn tự nhiên như mặt trời hoặc các nguồn nhân tạo do vệ tinh phát ra Năng lượng này sau đó được chuyển đổi thành tín hiệu số, thể hiện dưới dạng giá trị pixel tương ứng với mức năng lượng bức xạ ở từng bước sóng nhận được Khái niệm vật mang trong hệ thống cảm biến đóng vai trò quan trọng trong việc truyền tải thông tin về các đặc điểm của vật thể phản xạ trong quá trình cảm nhận.
Phương tiện dùng để mang các bộ cảm gọi là vật mang Vệ tinh, máy bay là những vật mang cơ bản
1.3.2 Phân loại viễn thám a Phân loại theo nguồn tín hiệu:
- Viễn thám chủ động: Nguồn tia tới là tia sáng phát ra từ các thiết bị nhân tạo, thường là các máy phát đặt trên các thiết bị bay
- Viễn thám bị động: Nguồn phát bức xạ là mặt trời hoặc từ các vật chất tự nhiên b Phân loại theo đặc điểm quỹ đạo:
Vệ tinh địa tĩnh là loại vệ tinh có tốc độ quay bằng với tốc độ quay của Trái Đất, giúp duy trì vị trí cố định trên bầu trời Nhờ đặc điểm này, vệ tinh địa tĩnh luôn ở một vị trí cố định relative so với Trái Đất, thuận lợi cho các ứng dụng như truyền hình, liên lạc và dự báo thời tiết Với khả năng duy trì vị trí ổn định, vệ tinh địa tĩnh đóng vai trò quan trọng trong các hệ thống truyền dữ liệu và dịch vụ viễn thông toàn cầu.
Vệ tinh quỹ đạo cực, còn gọi là gần cực, là loại vệ tinh có mặt phẳng quỹ đạo vuông góc hoặc gần vuông góc với mặt phẳng xích đạo của Trái Đất Tốc độ quay của những vệ tinh này khác so với tốc độ quay của Trái Đất và được thiết kế đặc biệt để đảm bảo thời gian thu ảnh trên từng vùng lãnh thổ là cùng giờ địa phương, giúp dễ dàng phối hợp dữ liệu Thời gian thu lặp lại của vệ tinh quỹ đạo cực là cố định cho mỗi vệ tinh, ví dụ như vệ tinh Landsat 7, giúp tối ưu hóa quá trình theo dõi và giám sát bề mặt Trái Đất một cách hiệu quả.
16 ngày, Spot là 26 ngày…) c Phân loại theo bước sóng:
Viễn thám trong dải sóng nhìn thấy và hồng ngoại chủ yếu dựa trên nguồn năng lượng chính là mặt trời, cung cấp dữ liệu tự nhiên và phong phú cho các hoạt động quan sát trái đất Ngoài ra, công nghệ LiDAR sử dụng tia laser là một trường hợp ngoại lệ, hoạt động dựa trên phương pháp năng lượng chủ động để thu thập dữ liệu chính xác về địa hình và cấu trúc của các đối tượng, không phụ thuộc vào ánh sáng tự nhiên.
- Viễn thám hồng ngoại nhiệt: Nguồn năng lƣợng sử dụng là bức xạ nhiệt do chính vật thể phát ra
Viễn thám siêu cao tần sử dụng bức xạ siêu cao tần với bước sóng từ một đến vài chục centimet, giúp thu thập dữ liệu hiệu quả về các vật thể trên mặt đất Kỹ thuật radar thuộc lĩnh vực viễn thám siêu cao tần chủ động, phát ra tín hiệu để thu nhận phản xạ từ các mục tiêu Ngoài ra, hệ thống còn có khả năng hoạt động dựa trên nguồn năng lượng bị động, tận dụng các phát xạ tự nhiên của các vật thể để phân tích và quan trắc môi trường.
1.3.3 Nguyên lý thu nhận thông tin Viễn Thám
Nguyên lý cơ bản của viễn thám dựa trên đặc trưng phản xạ hoặc bức xạ của các đối tượng tự nhiên, phù hợp với từng dải phổ khác nhau Hiểu rõ mối quan hệ giữa đặc trưng phản xạ phổ và bản chất cũng như trạng thái của các đối tượng tự nhiên đóng vai trò quan trọng trong quá trình giải đoán các lớp thông tin Kết quả phân tích dữ liệu viễn thám phụ thuộc nhiều vào kiến thức về mối tương quan giữa phổ phản xạ và đặc điểm tự nhiên của đối tượng.
Hình 1.2: Bức xạ điên từ
Thông tin về đặc trưng phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên giúp các nhà chuyên môn lựa chọn các kênh ảnh tối ưu, chứa nhiều dữ liệu quan trọng về đối tượng nghiên cứu Những đặc điểm này còn là cơ sở để phân tích và nghiên cứu các tính chất của đối tượng, từ đó tiến tới quá trình phân loại chính xác Việc hiểu rõ phản xạ phổ giúp nâng cao hiệu quả trong các công tác nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn trong lĩnh vực khoa học tự nhiên.
1.3.4 Đặc tính phản xạ phổ của đối tượng tự nhiên Đặc trƣng phản xạ phổ hay đặc tính phản xạ phổ của các đối tƣợng tự nhiên là hàm của nhiều yếu tố Các đặc tính này phụ thuộc vào điều kiện chiếu sáng, môi trường khí quyển, bề mặt đối tƣợng cũng nhƣ bản thân đối tƣợng
Hình 1.3: Đặc trƣng phản xạ phổ của một số đối tượng theo bước sóng a Đặc tính phản xạ phổ thực vật:
Thực vật khỏe mạnh chứa nhiều diệp lục tố phản xạ mạnh ánh sáng có bước sóng từ 0,45-0,67μm (dải màu lục), khiến chúng có màu xanh lục Khi diệp lục tố giảm đi, thực vật chuyển sang phản xạ nhiều ánh sáng màu đỏ hơn, dẫn đến lá cây có màu vàng đỏ hoặc đỏ do sự kết hợp của màu lục và đỏ Trong vùng hồng ngoại, thực vật phản xạ rất mạnh, nhưng khi vào vùng hồng ngoại nhiệt và vi sóng, khả năng phản xạ giảm đáng kể do nước trong lá hấp thụ nhiều ánh sáng hơn, trong khi khả năng hấp thụ ánh sáng của lá lại tăng lên.
Hình 1.4: Đặc trƣng phản xạ phổ của thực vật
Khả năng phản xạ phổ của các loại thực vật khác nhau đều có đặc điểm chung, đó là trong vùng ánh sáng nhìn thấy, cận hồng ngoại và hồng ngoại, khả năng phản xạ phổ thể hiện rõ rệt sự khác biệt Trong vùng ánh sáng nhìn thấy, phần lớn năng lượng bị hấp thụ bởi diệp lục tố trong lá, một phần nhỏ thấu qua lá còn lại phản xạ trở lại môi trường Ở vùng cận hồng ngoại, cấu trúc lá ảnh hưởng lớn đến khả năng phản xạ phổ, làm tăng rõ rệt khả năng phản xạ Trong khi đó, hàm lượng nước trong lá đóng vai trò quan trọng nhất ở vùng hồng ngoại, khi độ ẩm cao thì khả năng hấp thụ năng lượng đạt cực đại Ngoài ra, ảnh hưởng của cấu trúc tế bào lá ở vùng hồng ngoại đến khả năng phản xạ phổ không lớn bằng tác động của hàm lượng nước trong lá.
Hình 1.5: Đặc trƣng phản xạ phổ của thực vật theo độ ẩm
Khả năng phản xạ của thực vật phụ thuộc vào giống loại, giai đoạn sinh trưởng và trạng thái phát triển của cây Trong khi đó, đặc tính phản xạ phổ của nước được biết đến là khả năng phản xạ giảm dần theo chiều dài bước sóng, điều này ảnh hưởng đến quá trình nghiên cứu và ứng dụng về quang học trong lĩnh vực thực vật học và xử lý nước.
Hình dưới đây dẫn ra hai đường cong thể hiện khả năng phản xạ phổ của nước giảm dần theo chiều dài bước sóng
Hình 1.6: Khả năng hấp thụ và phản xạ của nước
Khả năng phản xạ phổ của nước thay đổi tùy thuộc vào bước sóng của bức xạ chiếu tới và thành phần vật chất trong nước Khả năng phản xạ còn chịu ảnh hưởng bởi trạng thái của nước và điều kiện bề mặt nước Trên kênh hồng ngoại và cận hồng ngoại, đường bờ nước dễ dàng nhận biết, trong khi một số đặc tính của nước yêu cầu sử dụng dải sóng quang nhìn thấy để phân biệt và phân tích chính xác hơn.
Trong điều kiện tự nhiên, mặt nước hấp thụ rất mạnh năng lượng ở dải cận hồng ngoại và hồng ngoại, khiến năng lượng phản xạ từ nước rất ít, đặc biệt là ở các dải sóng dài Vì khả năng phản xạ phổ của nước ở các dải sóng dài khá thấp, việc sử dụng các kênh sóng này phù hợp để đo đạc thủy văn, ao hồ và các hệ thống nước ngoải trời Trong dải sóng nhìn thấy, khả năng phản xạ của nước trở nên phức tạp hơn, đòi hỏi các phương pháp phân tích kỹ lưỡng hơn để hiểu rõ đặc tính của nước trong các điều kiện môi trường khác nhau.
Tổng quan về vệ tinh Landsat
Landsat satellites are a series of spacecraft dedicated to Earth's resource exploration and monitoring Originally called ERTS (Earth Resource Technology Satellite), these satellites have played a crucial role in remote sensing and earth observation Their primary purpose is to collect valuable data for environmental monitoring, resource management, and geographic analysis The Landsat program has been instrumental in advancing our understanding of Earth's surface over decades.
Hệ thống vệ tinh Landsat hiện nay đã trở thành một hệ thống vệ tinh mang tính quốc tế, góp phần quan trọng vào việc giám sát và thu thập dữ liệu môi trường trên phạm vi toàn cầu Chương trình Landsat gồm 8 thế hệ vệ tinh khác nhau, bắt đầu từ vệ tinh Landsat đầu tiên được phóng vào ngày 23/07/1972, đến nay đã trải qua nhiều cải tiến và nâng cấp Trong nội dung của đề tài, chúng tôi đã sử dụng các ảnh vệ tinh Landsat 8 năm gần đây để phân tích và đưa ra các kết luận chính xác về tình hình thực tế.
2014 để làm tƣ liệu phục vụ nghiên cứu và giải đoán
Lansat 8, vệ tinh thế hệ thứ 8 của Mỹ, đã được phóng thành công lên quỹ đạo vào ngày 11/02/2013 dưới tên gọi ban đầu Landsat Data Continuity Mission (LDCM) Dự án hợp tác giữa NASA và Cơ quan Đo đạc Địa chất Mỹ nhằm tiếp tục cung cấp ảnh vệ tinh có độ phân giải trung bình từ 15 đến 100 mét, phủ sóng cả các vùng cực và các địa hình đa dạng trên trái đất Nhiệm vụ chính của Landsat 8 là cung cấp thông tin quan trọng trong quản lý năng lượng, nước, theo dõi rừng, giám sát tài nguyên và môi trường, quy hoạch đô thị, ứng phó thảm họa và lĩnh vực nông nghiệp, góp phần nâng cao hiệu quả các chiến lược phát triển bền vững.
Hình 1.9: Vệ tinh LDCM (Landsat 8)
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 Infrared Sensor) Những bộ cảm này đƣợc thiết kế để cải thiện hiệu suất và độ tin cậy cao hơn so với các bộ cảm Landsat thế hệ trước Landsat 8 thu nhận ảnh với tổng số 11 kênh phổ, bao gồm 9 kênh sóng ngắn và 2 kênh nhiệt sóng dài xem chi tiết ở bảng 1.2 Hai bộ cảm này sẽ cung cấp chi tiết bề mặt Trái đất theo mùa ở độ phân giải không gian 30 mét (ở các kênh nhìn thấy, cận hồng ngoại, và hồng ngoại sóng ngắn); 100 mét ở kênh nhiệt và 15 mét đối với kênh toàn sắc Dải quét của LDCM giới hạn trong khoảng 185 km x 180 km Độ cao vệ tinh đạt 705 km so với bề mặt trái đất Bộ cảm OLI cung cấp hai kênh phổ mới Kênh 1 dùng để quan trắc biến động chất lượng nước vùng ven bờ và kênh 9 dùng để phát hiện các mật độ dày, mỏng của đám mây ti (có ý nghĩa đối với khí tƣợng học), trong khi đó bộ cảm TIRS sẽ thu thập dữ liệu ở hai kênh hồng ngoại nhiệt sóng dài (kênh 10 và 11) dùng để đo tốc độ bốc hơi nước, nhiệt độ bề mặt Bộ cảm OLI và TIRS đã được thiết kế cải tiến để giảm thiểu tối đa nhiễu khí quyển (SNR), cho phép lƣợng tử hóa dữ liệu là 12 bít nên chất lượng hình ảnh tăng lên so với phiên bản trước Ảnh Landsat đƣợc ứng dụng trong nghiên cứu nhiều lĩnh vực từ nghiên cứu hiện trạng đến giám sát biến động và đƣợc dùng phổ biến nhất, với giá thành thấp
Bảng 1.2: Đặc trƣng Bộ cảm của ảnh vệ tinh Landsat 8 (LDCM)
Bước sóng (micrometers) Độ phân giải (meters)
Band 10 – Thermal Infared (TIR) 1 10.3 -11.3 100 Band 11 – Thermal Infared (TIR) 2 11.5 – 12.5 100
MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Mục tiêu nghiên cứu
- Đánh giá hiện trạng sử dụng đất qua các năm
- Thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất xã Yên Hân, huyện Chợ Mới, tỉnh Bắc Kạn năm 2013 và năm 2016
- Thành lập bản đồ biến động sử dụng đất xã Yên Hân, huyện Chợ Mới, tỉnh Bắc Kạn.
Vật liệu nghiên cứu
2.2.1 Ảnh viễn thám Ảnh vệ tinh Landsat 8
Bảng 2.1: Dữ liệu Landsat sử dụng trong đề tài
TT Mã ảnh Ngày chụp Phân giải (m)
Trong nghiên cứu này, nguồn dữ liệu chính là ảnh vệ tinh Landsat 8, đảm bảo độ chính xác cao trong phân tích chuyển đổi đất đai và môi trường Bên cạnh đó, các dữ liệu bổ trợ như bản đồ địa chính, tài liệu tham khảo (sách, báo cáo) và các thông tin từ Internet cũng được sử dụng nhằm nâng cao độ tin cậy và chi tiết của nghiên cứu Việc kết hợp các nguồn dữ liệu đa dạng giúp phát triển phân tích toàn diện, phục vụ cho các mục tiêu của dự án một cách hiệu quả.
Phạm vi và đối tƣợng nghiên cứu
- Phạm vi về thời gian: Thời gian nghiên cứu bắt đầu từ 13/02/2017 – 13/05/2017
- Phạm vi về không gian: Đề tài đƣợc thực hiện nghiên cứu đối với toàn bộ diện tích đất của xã Yên Hân
- Nghiên cứu toàn bộ hiện trạng sử dụng đất trên địa bàn xã Yên Hân
Nội dung nghiên cứu
1 Tình hình quản lý đất đai và hiện trạng sử dụng đất của xã từ năm
2 Xây dựng khóa giải đoán ảnh để đánh giá hiện trạng sử dụng đất và biến động sử dụng đất của xã giai đoạn 2013 - 2016
3 Thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2013 và bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2016
4 Thành lập bản đồ biến động sử dụng đất giai đoạn 2013-2016.
Phương pháp nghiên cứu
2.5.1 Phương pháp điều tra, thu thập tài liệu, số liệu
Thu thập thông tin và số liệu đã có sẵn giúp đánh giá chính xác tình hình điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của khu vực Việc điều tra các số liệu cơ bản này phản ánh rõ những diễn biến thay đổi bề mặt qua các thời điểm nghiên cứu, hỗ trợ trong quá trình phân tích và lập kế hoạch phát triển bền vững.
Thu thập các loại bản đồ: Bản đồ địa chính
- Điều tra thu thập số liệu mới:
Thu thập số liệu mới nhất về tình hình quản lý đất đai trên địa bàn xã giúp đánh giá chính xác hiện trạng sử dụng đất Đồng thời, việc xem xét các văn bản liên quan đến quản lý và sử dụng đất là cơ sở để đề ra phương hướng và nhiệm vụ sử dụng đất trong những năm tiếp theo Các thông tin này góp phần nâng cao hiệu quả công tác quản lý đất đai, đảm bảo phát triển bền vững và phù hợp với quy hoạch của địa phương.
Khảo sát lấy mẫu ngoài thực địa giúp thu thập thông tin chính xác về các loại hình đất trong khu vực nghiên cứu Quá trình này còn bao gồm xác định các khu vực trên bản ảnh so với thực địa, đảm bảo độ chính xác của dữ liệu Việc đi đến trực tiếp hiện trường là bước quan trọng để đánh giá đặc điểm đất đai và hỗ trợ các phân tích địa chất chính xác.
2.5.2 Phương pháp xử lý tư liệu viễn thám
Ảnh vệ tinh Landsat được hiệu chỉnh phổ và nắn chỉnh hình học về hệ tọa độ VN2000 bằng phần mềm ArcGIS, dựa trên các điểm khống chế đo GPS Quá trình này giúp phân loại dữ liệu ảnh một cách chính xác và phù hợp với yêu cầu phân tích địa lý Việc sử dụng ArcGIS đảm bảo độ chính xác trong nắn ảnh và hỗ trợ công tác phân loại hình ảnh hiệu quả hơn trong các dự án nghiên cứu môi trường và quản lý đất đai.
Trong nghiên cứu, tác giả đã sử dụng phần mềm ArcGIS, một công cụ mạnh mẽ chuyên dùng để xử lý và phân loại ảnh vệ tinh Phần mềm này hỗ trợ phân loại ảnh chính xác nhờ vào thuật toán xác suất cực đại (Maximum Likelihood), đảm bảo kết quả đáng tin cậy trong phân tích dữ liệu không gian.
- Giải đoán ảnh vệ tinh:
Dựa trên các số liệu thu thập và quá trình điều tra khảo sát ngoài thực địa, chúng tôi tiến hành giải đoán hình ảnh vệ tinh trong phòng để xác định các mẫu phù hợp Việc lựa chọn các mẫu này nhằm xây dựng tệp dữ liệu mẫu chất lượng cao, phục vụ cho quá trình phân loại ảnh chính xác Đây là bước quan trọng trong việc đảm bảo hiệu quả và độ tin cậy của hệ thống phân tích ảnh vệ tinh trong các ứng dụng nông nghiệp, môi trường và quản lý đất đai.
- Đánh giá độ chính xác bản đồ sau giải đoán:
Đánh giá độ chính xác của bản đồ sau khi giải đoán ảnh vệ tinh đa thời gian chủ yếu dựa vào kiểm tra đối soát ngoài thực địa các loại hình sử dụng đất Quá trình này giúp xác nhận rằng bản đồ phản ánh trung thực hiện trạng bề mặt trái đất tại thời điểm chụp Công tác đánh giá được thực hiện với sự hỗ trợ của cán bộ địa phương và thiết bị GPS cầm tay để xác định chính xác các điểm đại diện, từ đó đánh giá độ chính xác của toàn bộ bản đồ một cách khách quan và chính xác.
- Xử lý ảnh sau giải đoán: Ảnh sau xử lý đƣợc biên tập lại trên phần mềm của Arcgis thu đƣợc bản đồ hiện trạng sử dụng đất
Chức năng phân tích không gian của ArcGIS được sử dụng để chồng ghép bản đồ hiện trạng sử dụng đất nhằm xây dựng bản đồ biến động sử dụng đất chính xác Quá trình này giúp xác định các thay đổi về sử dụng đất qua các thời kỳ, từ đó cung cấp dữ liệu quan trọng để đưa ra các quyết định quản lý đất đai hiệu quả Kết hợp với khả năng xử lý dữ liệu của phần mềm Excel, việc phân tích biến động sử dụng đất trở nên chính xác và dễ dàng hơn, hỗ trợ các nghiên cứu và dự báo phát triển bền vững.
2.5.3 Phương pháp xử lý và phân tích số liệu
- Hiệu chỉnh sai số do khí quyển gây ra
+ Cắt ảnh theo vùng nghiên cứu
+ Giải đoán ảnh vệ tinh
+ Xây dựng tệp dữ liệu mẫu
+ Đánh giá độ chính xác của kết quả phân loại
Phương pháp thực hiện bao gồm tổng hợp và thống kê dữ liệu từ kết quả điều tra và nghiên cứu bằng phần mềm Excel Dữ liệu từ các công cụ của phần mềm ArcGis được chuyển sang Excel để tiến hành phân tích diện tích các loại đất, qua đó xây dựng các bảng biểu rõ ràng, hỗ trợ đánh giá chính xác về phân bổ đất đai Phương pháp này giúp tối ưu hóa quá trình xử lý số liệu, đảm bảo tính chính xác và dễ dàng trong việc trình bày các kết quả thống kê diện tích đất theo từng loại, phù hợp với các yêu cầu của nghiên cứu và phân tích đất đai.
Để xây dựng bảng phân loại lớp phủ thực vật chính xác và hiệu quả, cần tham khảo ý kiến chuyên gia đầu ngành và các cơ quan nghiên cứu hàng đầu trong lĩnh vực Ngoài ra, việc tham khảo ý kiến của các giáo viên hướng dẫn và những người đã thực hiện các đề tài tương tự giúp xác định hướng nghiên cứu phù hợp, nâng cao chất lượng phân tích ảnh vệ tinh và đảm bảo tính khả thi của đề tài.
2.5.6 Phương pháp minh họa trên bản đồ, biểu đồ Đây là phương pháp nhằm thể hiện các thông tin, số liệu điều tra được trong quá trình nghiên cứu trên những biểu đồ, bản đồ thích hợp
Phương pháp phân tích và xử lý số liệu bằng phần mềm ArcGIS dựa trên việc giải đoán ảnh và hoàn thiện bản đồ hiện trạng ở hai thời kỳ, kết hợp dữ liệu ảnh và dữ liệu GIS có sẵn Quá trình chồng ghép bản đồ giúp xác định chính xác các biến động đất đai, từ đó hỗ trợ đưa ra các đánh giá chính xác về tình hình thay đổi của địa bàn Sử dụng ArcGIS 10.1 là công cụ hiệu quả để phân tích sâu và xử lý dữ liệu bản đồ, giúp nâng cao độ chính xác trong công tác hoạch định và quản lý đất đai.
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Khái quát điều kiện tự nhiên, kinh tế và xã hội của xã Yên Hân
Xã Yên Hân nằm ở phía Đông của huyện Chợ Mới, theo số liệu kiểm kê 2016 thì diện tích tự nhiên của xã là 2.658,56 ha
- Phía Bắc giáp xã Nông Hạ và xã Yên Cƣ
- Phía Nam giáp tỉnh Thái Nguyên
- Phía Đông giáp xã Yên Cƣ và tỉnh Thái Nguyên
- Phía Tây giáp xã Nông Hạ và xã Bình Văn
3.1.2 Điều kiện tự nhiên a Địa hình, địa mạo
Xã Yên Hân là một xã có vùng đồi núi cao và độ dốc lớn, độ cao trung bình từ 400 – 700 m
Hệ thống giao thông liên xã, liên huyện gặp nhiều khó khăn do các tuyến đường không thuận tiện, trong khi địa hình chủ yếu là núi cao không bằng phẳng, tạo thành các thung lũng rộng ở trung tâm xã với diện tích đất nông nghiệp hàng trăm hecta Khu vực có độ cao từ 700 đến 950 mét chủ yếu là đất rừng phòng hộ, xen kẽ với một số ít đất sản xuất nông nghiệp và đất ở nông thôn.
Theo Trung tâm dự báo khí tượng thủy văn tỉnh Bắc Kạn, xã Yên Hân có khí hậu đặc trưng của miền núi vùng cao phía Bắc, với khí hậu lạnh, quanh năm chịu ảnh hưởng của khí hậu núi cao Khí hậu này đặc trưng bởi sự chênh lệch nhiệt độ ngày đêm rõ rệt và mùa đông lạnh, kéo theo điều kiện thời tiết khắc nghiệt Vùng núi phía Bắc như xã Yên Hân thường xuyên chịu ảnh hưởng của các yếu tố khí hậu khắc nghiệt, tạo điều kiện phù hợp cho các loại cây đặc trưng của vùng núi cao phát triển Điều kiện khí hậu miền núi cao phía Bắc góp phần hình thành các đặc điểm khí hậu đặc trưng của xã Yên Hân, ảnh hưởng lớn đến đời sống và sản xuất của người dân địa phương.
Kết luận, khu vực có hai mùa rõ rệt: mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10 với thời tiết nắng nóng và lượng mưa nhiều, và mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau với khí hậu hanh khô, lạnh và ít mưa Trong năm, lượng mưa trung bình khoảng 1.369 mm, nhiệt độ trung bình là 22.8°C, và độ ẩm tương đối dao động từ 82% đến 84%.
Hệ thống mương thủy lợi và đập của xã đã được xây dựng và cải tạo, nâng cấp kịp thời nhằm đảm bảo nhu cầu cấp thoát nước trong sản xuất nông nghiệp và sinh hoạt hàng ngày Tuy nhiên, vẫn còn tình trạng thiếu nước vào mùa khô, ảnh hưởng đến đời sống và phát triển kinh tế của địa phương.
3.1.3 Điều kiện kinh tế - xã hội a Thực trạng phát triển kinh tế xã hội
Theo số liệu thống kê những năm gần đây, quá trình phát triển sản xuất nông nghiệp đã ghi nhận những chuyển biến rõ rệt về năng suất, diện tích đất canh tác và tổng sản lượng các sản phẩm chính như lúa, ngô, đỗ tương, lạc, thuốc lá, chè Sự tăng trưởng này cho thấy sự cải thiện về công nghệ và hiệu quả trong sản xuất nông nghiệp, góp phần nâng cao thu nhập và phát triển bền vững cho ngành nông nghiệp Việt Nam.
Tốc độ tăng trưởng kinh tế chưa bền vững và ổn định, gây ảnh hưởng tiêu cực đến sản xuất nông nghiệp do chịu tác động của các yếu tố tự nhiên như thời tiết khắc nghiệt và dịch bệnh lây lan Ngoài ra, sự đầu tư của Nhà nước thông qua các chương trình, dự án còn chưa đồng bộ và hạn chế, làm giảm hiệu quả phát triển kinh tế địa phương Dù gặp nhiều khó khăn, thử thách, Đảng bộ và chính quyền nhân dân xã Yên Hân đã nỗ lực vượt qua, không ngừng phấn đấu vươn lên và đạt được nhiều thành tựu quan trọng trong phát triển kinh tế - xã hội và nâng cao đời sống nhân dân.
Trong những năm gần đây, nhờ sự quan tâm và tạo điều kiện của nhà nước, người dân trong xã đã có điều kiện ổn định sản xuất, góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế địa phương Chương trình kế hoạch hóa gia đình được tuyên truyền rộng rãi, giúp nâng cao nhận thức về sinh đẻ có kế hoạch Nhờ đó, tỷ lệ gia tăng dân số trong xã đã giảm rõ rệt trong những năm gần đây, góp phần kiểm soát dân số hiệu quả và nâng cao chất lượng cuộc sống cộng đồng.
- Trong xã hiện có 433 hộ với 1533 nhân khẩu, lao động chủ yếu là nông nghiệp, nguồn thu nhập chính của người dân là làm ruộng
Dân tộc tại khu vực gồm các thành phần chính như Tày, Kinh, Dao, trong đó dân tộc Tày chiếm đa số Người dân chủ yếu lao động trong lĩnh vực nông nghiệp, áp dụng phương pháp canh tác độc canh cây lúa và ngô để duy trì cuộc sống.
Trình độ dân trí trong xã hiện còn thấp so với mặt bằng xã hội chung, nhưng đa số nhân dân đã có ý thức về pháp luật và áp dụng khoa học kỹ thuật vào sản xuất và đời sống hàng ngày Trong những năm gần đây, xuất hiện những nhân tố mới dám đầu tư vào thâm canh sản xuất và hướng tới sản xuất hàng hóa, tuy nhiên hoạt động này vẫn còn quy mô nhỏ và chưa thành lập hệ thống phong trào rộng lớn Cơ sở hạ tầng là một trong những yếu tố cần cải thiện để nâng cao đời sống và thúc đẩy phát triển kinh tế địa phương.
Xã Yên Hân, là một xã vùng sâu vùng xa huyện Chợ Mới, đang nhận được sự quan tâm đầu tư từ Nhà nước và UBND huyện, đặc biệt về hệ thống điện, đường, trường, trạm Nhờ các dự án nâng cấp cơ sở hạ tầng này, đời sống văn hóa và tinh thần của cộng đồng địa phương ngày càng được cải thiện rõ rệt.
Trong xã, hệ thống đường điện đã được mở rộng đáng kể, với 9/10 thôn có đường điện lưới quốc gia, đảm bảo cung cấp điện đầy đủ cho sinh hoạt của các hộ gia đình và cá nhân Việc này giúp nâng cao chất lượng cuộc sống và thúc đẩy phát triển kinh tế địa phương.
Về giao thông, hệ thống các tuyến đường nội bộ xã và các thôn xóm đã được mở rộng đáng kể, góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế xã hội Tuy nhiên, vẫn còn một số con đường nhỏ hẹp, chất lượng thấp cần được nâng cấp và cải tạo trong tương lai để đảm bảo điều kiện đi lại thuận tiện, phục vụ tốt hơn cho sự phát triển của xã.
Trên địa bàn xã đã có đầy đủ các trường học bao gồm Trường Mầm Non, Trường Tiểu Học và Trường THPT, đáp ứng nhu cầu học tập của con em trong xã cũng như các xã lân cận, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục địa phương.
- Về Trạm y tế: Xã đã có trạm Y tế phục vụ cho nhu cầu khám chữa bệnh cho bà con nhân dân trong xã
Hệ thống thủy lợi cơ bản của xã đảm bảo cung cấp nước đầy đủ cho các ruộng lúa, góp phần phát triển nông nghiệp bền vững Tuy nhiên, chất lượng các công trình thủy lợi còn chưa cao, gây khó khăn trong việc duy trì và vận hành hiệu quả Ngoài ra, các công trình này thường bị phá hoại do tác động của lũ lụt vào mùa mưa, ảnh hưởng đến năng suất và an ninh lương thực của địa phương.
Các công trình văn hóa tại xã Bưu điện như nhà văn hóa 10 thôn vẫn chưa đáp ứng đầy đủ nhu cầu hoạt động văn hóa, xã hội của cán bộ và nhân dân Hiện tại, chất lượng các công trình này còn hạn chế, ảnh hưởng đến hiệu quả các hoạt động cộng đồng và phát triển văn hóa địa phương Cần đầu tư nâng cấp, cải tạo các công trình để đáp ứng tốt hơn yêu cầu sinh hoạt văn hóa của cộng đồng Việc nâng cao chất lượng các công trình văn hóa sẽ góp phần thúc đẩy phong trào văn hóa, tăng cường gắn kết cộng đồng và phát triển bền vững xã Bưu điện.
Quy trình thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất từ ảnh viễn thám
Sơ đồ 3.1: Sơ đồ quy trình thành lập bản đồ biến động sử dụng đất từ ảnh vệ tinh landsat 8
Kết quả xử lý ảnh
3.3.1 Nguồn dữ liệu thu thập
Trong nghiên cứu này, dữ liệu ảnh Landsat 8 có độ phân giải 30x30 mét được thu thập từ trang web http://earthexplorer.usgs.gov/ Các ảnh chất lượng cao được lấy từ hai năm 2013 và 2016, giúp phân tích biến đổi đất đai qua thời gian một cách chính xác và đáng tin cậy.
Ngoài ra, các dữ liệu quan trọng khác như bản đồ địa chính và các số liệu từ các bảng biểu thu thập được tại văn phòng đăng ký quyền sử dụng đất huyện Chợ Mới đều góp phần cung cấp thông tin chính xác cho công tác quản lý đất đai Hơn nữa, ảnh vệ tinh cũng là nguồn dữ liệu bổ ích giúp theo dõi tình hình biến động và xác định các thay đổi về địa hình, hiện trạng sử dụng đất Các dữ liệu này kết hợp tạo thành nền tảng vững chắc cho công tác phân tích, lập kế hoạch và quản lý đất đai hiệu quả tại khu vực.
Xây dựng khóa giải đoán ảnh
Giải đoán ảnh vệ tinh Đánh giá độ chính xác bản đồ
Bản đồ hiện trạng đất 2 thời kỳ
Bản đồ biến động sử dụng đất
Số liệu thực địa Dữ liệu mặt đất, bản đồ
Kiểm tra, đối soát ngoài thực địa So sánh với số liệu thống kê
Hoàn thiện khóa giải đoán
Hình 3.1: Ảnh chụp tại thời điểm
Hình 3.2: Ảnh chụp tại thời điểm
Khu vực nghiên cứu nằm ở vị trí mây mù che phủ không đáng kể cho nên ta vẫn có thể sử dụng ảnh này để giải đoán
3.3.2 Hiệu chỉnh sai số do khí quyển gây ra
Ảnh vệ tinh bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác nhau như cảm biến, địa hình, góc chiếu của mặt trời và điều kiện khí quyển, gây ảnh hưởng đến chất lượng ảnh Để đảm bảo dữ liệu chính xác về năng lượng bức xạ và phản xạ của vật thể trong ảnh, việc hiệu chỉnh bức xạ là cần thiết nhằm loại trừ nhiễu, tăng độ chính xác của kết quả phân tích.
Hình 3.3: Ảnh khu vực xã Yên Hân năm 2013 trước và sau hiệu chỉnh bức xạ
Hình 3.4: Ảnh khu vực xã Yên Hân năm 2016 trước và sau hiệu chỉnh bức xạ
3.3.3 Xử lý dữ liệu ảnh Đề tài tiến hành thu thập và lựa chọn ảnh viễn thám Landsat cho khu vực nghiên cứu
Trong quá trình xử lý dữ liệu ảnh, việc gom nhóm các kênh ảnh là rất cần thiết để nâng cao hiệu quả phân tích và giải đoán hình ảnh Dữ liệu thu nhận bao gồm các kênh phổ riêng lẻ, do đó cần thực hiện quá trình hợp nhất các kênh ảnh để đảm bảo tính đồng nhất và phục vụ tốt hơn cho quá trình phân tích Để thực hiện công việc này, tôi đã sử dụng phương pháp tổ hợp theo phương pháp tổ hợp màu nông nghiệp theo của số (652), nhằm tối ưu hóa quá trình xử lý dữ liệu ảnh và nâng cao độ chính xác của kết quả.
Hình 3.5: Ảnh tổ hợp màu 6-5-2 năm 2013 và năm 2016
Để cắt ảnh chính xác, chúng tôi sử dụng các công cụ của phần mềm ArcGIS cùng với bản đồ thu thập được để tạo ra ranh giới xã Yên Hân Ranh giới xã này giúp xác định phạm vi cần thiết để phân tích, đảm bảo dữ liệu chính xác và phù hợp Sau đó, chúng tôi kết hợp ranh giới xã Yên Hân với ảnh phân loại từ hai năm 2013 và 2016, đã qua quá trình loại bỏ nhiễu bằng phần mềm ArcGIS 10.1, nhằm cắt chọn dữ liệu của xã Yên Hân theo đúng ranh giới đã xác định Quá trình này giúp đảm bảo tính trực quan và chính xác của dữ liệu không gian cho các phân tích sau này.
Hình 3.6: Cắt ảnh khu vực nghiên cứu năm 2013 và năm 2016
3.3.4 Giải đoán ảnh vệ tinh Để dữ liệu mang tính chủ quan và chính xác hơn, đề tài dùng phương pháp phân loại có kiểm định các đối tượng Phương pháp được tiến hành theo các bước:
Việc chọn vùng mẫu có vai trò quyết định đến độ chính xác của kết quả phân loại Để đảm bảo độ chính xác cao khi lựa chọn vùng mẫu, cần lưu ý các yêu cầu quan trọng như độ đại diện phù hợp và độ đồng nhất của vùng mẫu Việc lựa chọn vùng mẫu chính xác giúp nâng cao hiệu quả của quá trình phân loại và đảm bảo các kết quả phân tích chính xác, đáng tin cậy hơn.
- Số lƣợng các vùng lấy mẫu của mỗi loại đối tƣợng cần phải phù hợp
Việc chọn số lượng vùng mẫu phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo độ chính xác của kết quả phân tích Nếu số vùng mẫu quá ít, độ chính xác sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng Ngược lại, việc tăng số vùng mẫu quá nhiều sẽ làm tăng khối lượng tính toán và gây nhiễu kết quả, làm giảm hiệu quả của quá trình phân tích Do đó, lựa chọn lượng vùng mẫu tối ưu là yếu tố then chốt để đạt được kết quả chính xác và hiệu quả trong nghiên cứu.
- Diện tích các vùng lấy mẫu đủ lớn, đồng thời các vùng mẫu không đƣợc nằm gần ranh giới giữa các lớp đối tƣợng với nhau
- Vùng mẫu đƣợc chọn phải đặc trƣng cho đối tƣợng phân loại và phân bố đều trên khu vực nghiên cứu
Dựa trên số liệu điều tra thực địa và bản đồ hiện trạng sử dụng đất, quá trình lựa chọn mẫu phân loại được thực hiện bằng phương pháp khoanh vẽ trực tiếp trên ảnh cần phân loại Phương pháp này giúp xác định chính xác các khu vực đất đai, từ đó nâng cao hiệu quả và độ chính xác của quá trình phân loại sử dụng đất.
Dựa trên phân tích điều tra thực địa, tài liệu ảnh vệ tinh và bản đồ hiện trạng sử dụng đất, đã xây dựng khóa giải đoán ảnh vệ tinh gồm ba loại hình sử dụng đất chính, giúp nâng cao hiệu quả quản lý đất đai và phục vụ các mục tiêu phát triển bền vững (Bảng 3.1).
Bảng 3.1: Mẫu giải đoán ảnh vệ tinh
Loại đất Ảnh năm 2016 Ảnh năm 2013 Đất nông nghiệp Đất phi nông nghiệp Đất chƣa sử dụng
Bước 2: Phân loại các đối tượng theo phương pháp xác suất cực đại
Trong phương pháp tối đa hợp lý (Maximum likelihood), quá trình xác định các lớp phân loại bắt đầu từ dữ liệu ảnh để định nghĩa các lớp dựa trên đặc điểm phân cực của chúng Các lớp phân loại chính gồm đất nông nghiệp, đất phi nông nghiệp và đất chưa sử dụng, giúp phân chia và phân loại chính xác các loại đất trên bản đồ địa hình Phương pháp này giúp nâng cao độ chính xác trong việc xác định từng loại đất dựa trên dữ liệu ảnh thu thập được.
Việc lựa chọn các đặc tính phù hợp, bao gồm đặc tính về phổ và đặc tính cấu trúc, đóng vai trò quan trọng trong việc phân biệt các lớp đối tượng Phương pháp phân loại sử dụng thuật toán xác suất cực đại (Maximum Likelihood) giúp đảm bảo độ chính xác và khách quan cao hơn, đặc biệt trong xử lý ảnh viễn thám cho các khu vực có thảm thực vật không đồng nhất Nguyên lý của phương pháp này là mỗi pixel được tính xác suất thuộc vào một lớp cụ thể, và pixel sẽ được phân vào lớp có xác suất lớn nhất, giúp đạt hiệu quả phân loại rõ ràng và chính xác hơn (xem Hình 3.7, Hình 3.8).
Hình 3.7: Kết quả phân loại ảnh năm 2013
Hình 3.8: Kết quả phân loại ảnh năm 2016
Bước 3: Đánh giá độ chính xác của kết quả phân loại
Đánh giá độ chính xác phân loại là phương pháp quan trọng để xác định chất lượng của ảnh vệ tinh đã được giải đoán Đây cũng là công cụ giúp so sánh độ tin cậy của các kết quả phân loại khi áp dụng các phương pháp khác nhau trong phân tích ảnh viễn thám.
Chỉ số Kappa (K) là một trong những chỉ số quan trọng thường được sử dụng để thống kê, kiểm tra và đánh giá mức độ phù hợp giữa các nguồn dữ liệu khác nhau hoặc khi áp dụng các thuật toán phân tích dữ liệu khác nhau Cách xác định chỉ số Kappa dựa trên công thức cụ thể, giúp đo lường mức độ đồng thuận giữa các phương pháp hoặc bộ dữ liệu, từ đó nâng cao độ chính xác và tin cậy của kết quả phân tích.
T – Độ chính xác toàn cục cho bởi ma trận sai số
E - Đại lượng thể hiện mong muốn hoặc kỳ vọng về độ chính xác của phân loại Nó đóng vai trò quan trọng trong việc dự đoán khả năng phân loại chính xác, góp phần ước lượng độ tin cậy của quá trình phân loại thực tế Việc hiểu rõ E giúp cải thiện hiệu quả của các thuật toán phân loại và nâng cao độ chính xác trong dự đoán.
Khi K = 1, độ chính xác phân loại là tuyệt đối
Ma trận sai số thể hiện trong bảng 3.2:
Bảng 3.2: Đánh giá độ chính xác theo ma trận năm 2016 Đánh giá Đất NN Đất PNN Đất CSD Tổng Tỷ lệ Đất NN 11 1 0 12 0.4 Đất PNN 1 12 0 13 0.43 Đất CSD 0 1 4 5 0.17
(Nguồn: Kết quả đánh giá bằng phần mềm Arcgis)
Như vậy độ chính xác chúng ta đạt đươc là 84% Độ chính xác này đƣợc đánh giá ở mức độ tốt
Thành lập bản đồ biến động đất giai đoạn 2013 – 2016
Sau khi biên tập đƣợc 2 bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2013 và năm
2016, bằng phần mềm của hệ thống thông tin địa lý ArcGis 10.1 để thành lập bản đồ biến động sử dụng đất
Để xác định biến động đất sử dụng đất từ năm 2013 đến 2016, quy trình bắt đầu bằng việc sử dụng công cụ Overlay trong Analysis Tools để phân tích và tính toán dữ liệu thống kê về sự thay đổi của đất đai Quy trình này giúp tạo ra bản đồ biến động sử dụng đất chính xác và trực quan, hỗ trợ các nhà quản lý và nhà nghiên cứu trong việc đánh giá xu hướng phát triển không gian Bản đồ biến động sử dụng đất được xây dựng dựa trên các bước phân tích dữ liệu đầu vào, qua đó thể hiện rõ các khu vực có thay đổi đáng kể về diện tích và loại hình sử dụng đất trong giai đoạn này.
Biên tập bản đồ biến động sử dụng đất:
Sử dụng các công cụ biên tập trên ArcGIS 10.1, chúng tôi đã tạo ra bản đồ biến động sử dụng đất giữa năm 2013 và 2016 Quá trình này bao gồm việc trải màu và chỉnh sửa các thông tin bổ sung để hoàn thiện bản đồ biến động đất đai giai đoạn 2013 – 2016, giúp cung cấp cái nhìn rõ nét về những thay đổi trong sử dụng đất qua từng thời điểm.
Kết quả thành lập bản đồ biến động sử dụng đất giai đoạn 2013 -
2016 tại xã Yên Hân – huyện Chợ Mới – tỉnh Bắc Kạn
Bản đồ hiện trạng năm 2013
Bản đồ hiện trạng năm 2016
Bản đồ biến động năm 2013-2016 Ảnh phân loại 2013 Ảnh phân loại 2016
Hình 3.11: Bản đồ biến động sử dụng đất giai đoạn 2013 – 2016
Dựa vào số liệu thống kê, tính toán đƣợc trên phần mềm ArcGis 10.1 và phần mềm Excel, sự biến động sử dụng đất đƣợc nêu trong Bảng 3.5
Biểu đồ 3.3: Diện tích các loại đất xã Yên Hân giai đoạn 2013 - 2016
Bảng 3.5: Sự biến động sử dụng đất
Mã Biến động Diện tích
11 Đất nông nghiệp – Đất nông nghiệp 2317.5 85.31
12 Đất nông nghiệp – Đất phi nông nghiệp 88.56 3.26
13 Đất nông nghiệp – Đất chƣa sử dụng 33.66 1.24
21 Đất phi nông nghiệp – Đất nông nghiệp 61.11 2.25
22 Đất phi nông nghiệp – Đất phi nông nghiệp 80.1 2.95
23 Đất phi nông nghiệp – Đất chƣa sử dụng 5.67 0.21
31 Đất chƣa sử dụng - Đất nông nghiệp 110.07 4.05
32 Đất chƣa sử dụng - Đất phi nông nghiệp 6.57 0.24
33 Đất chƣa sử dụng - Đất chƣa sử dụng 13.23 0.49
Từ kết quả tính toán diện tích biến động sử dụng đất, thành lập đƣợc ma trận biến động sử dụng đất Kết quả ma trận đƣợc nêu ở Bảng 3.6
2013 2016 Đất nông nghiệp Đất phi nông nghiệp Đất chưa sử dụng
Bảng 3.6: Ma trận biến động sử dụng đất giai đoạn 2013 – 2016
2013 Đất nông nghiệp Đất phi nông nghiệp Đất chƣa sử dụng Đất nông nghiệp 2317.5 88.56 33.66 Đất phi nông nghiệp 61.11 80.1 5.67 Đất chƣa sử dụng 110.07 6.57 13.23
Từ bảng 3.6, lập đƣợc biểu đồ thể hiện sự biến động sử dụng đất giai đoạn 2013 – 2016 tại xã Yên Hân, Chợ Mới, Bắc Kạn (biểu đồ 3.4)
Biểu đồ 3.4: Sự biến động sử dụng đất giai đoạn 2013 – 2016
Dựa trên bảng đánh giá biến động và biểu đồ đánh giá biến động sử dụng đất, có thể nhận thấy rằng từ năm 2013 đến 2016, diện tích đất có sự thay đổi rõ rệt Thời kỳ này ghi nhận những biến động đáng kể về diện tích đất sử dụng, phản ánh xu hướng phát triển hoặc chuyển đổi mục đích sử dụng đất trong khoảng thời gian này Việc phân tích biến động diện tích đất qua các năm giúp đưa ra những nhận định chính xác về phạm vi và tốc độ thay đổi của đất đai trong giai đoạn này.
Trong vòng 3 năm qua, diện tích đất nông nghiệp đã tăng từ 2.439,72 ha lên 2.488,68 ha, phản ánh sự mở rộng đáng kể của lĩnh vực nông nghiệp Đồng thời, đất phi nông nghiệp cũng tăng từ 146,88 ha lên 175,23 ha, cho thấy sự phát triển và chuyển đổi mục đích sử dụng đất Ngược lại, diện tích đất chưa sử dụng giảm mạnh từ 129,87 ha xuống còn 52,56 ha, góp phần tối ưu hóa quỹ đất và thúc đẩy phát triển kinh tế địa phương.
Diện tích biến động lớn nhất là từ đất chưa sử dụng sang đất nông nghiệp, với diện tích thay đổi là 110,07 ha, chiếm 4,05% tỷ lệ biến động Sự chuyển đổi này thể hiện xu hướng phát triển nông nghiệp bền vững và tăng cường sử dụng hiệu quả quỹ đất trong khu vực Các loại đất khác như đất phi nông nghiệp và đất chưa sử dụng cũng có những biến động nhất định, góp phần thúc đẩy quá trình quy hoạch và phát triển đô thị linh hoạt.
Trong tổng diện tích, tỷ lệ biến động từ đất chưa sử dụng chuyển sang đất phi nông nghiệp là khá nhỏ, chỉ khoảng 0.24%, cho thấy quá trình chuyển đổi này diễn ra chậm và ổn định Các loại đất chính gồm đất nông nghiệp, đất phi nông nghiệp và đất chưa sử dụng, trong đó đất nông nghiệp và đất phi nông nghiệp chiếm tỷ lệ lớn và đóng vai trò quan trọng trong phát triển khu vực Việc chuyển đổi đất chưa sử dụng thành đất phi nông nghiệp mang lại cơ hội mở rộng quỹ đất cho các mục đích công nghiệp, thương mại, và dịch vụ Sự ổn định về diện tích đất chưa sử dụng và các loại đất đã góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng đất, thúc đẩy phát triển kinh tế bền vững tại địa phương.
- Biến động từ đất nông nghiệp thành đất phi nông nghiệp và đất nông nghiệp thành đất chƣa sử dụng có diện tích lần lƣợt là 88.56 ha (3.26%) và 33.66 ha (1.24%)
Diện tích chuyển đổi từ đất phi nông nghiệp sang đất nông nghiệp đạt 61,11 ha, chiếm tỷ lệ 2,25%, phản ánh xu hướng mở rộng đất nông nghiệp Đồng thời, diện tích đất phi nông nghiệp chuyển sang trạng thái chưa sử dụng lần lượt là 5,67 ha, tương đương 0,21%, cho thấy sự thay đổi trong cơ cấu sử dụng đất tại khu vực.
Xã Yên Hân đã thể hiện sự nỗ lực đáng kể trong việc chuyển đổi đất chưa sử dụng thành đất nông nghiệp, góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng đất nông nghiệp Các số liệu cho thấy không có hiện tượng lãng phí đất đai khi đất chưa xác định rõ mục đích sử dụng hoặc bị bỏ không, thể hiện sự quản lý đất đai chặt chẽ và hiệu quả của địa phương Sự chuyển đổi này giúp tối ưu hóa nguồn lực đất đai, thúc đẩy phát triển kinh tế nông nghiệp bền vững tại xã Yên Hân.
Trong vòng 3 năm, biến động sử dụng đất tại xã Yên Hân diễn ra nhưng không đáng kể, phản ánh sự thay đổi trong mục đích sử dụng đất do quá trình chuyển đổi phù hợp với sự phát triển tích cực của địa phương Các diện tích loại đất tăng lên rõ ràng thể hiện sự điều chỉnh hợp lý nhằm tạo ra sự cân đối và hài hòa trong quy hoạch sử dụng đất của xã Những biến động này đều nhằm thúc đẩy phát triển bền vững, đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội của cộng đồng.
