Báo cáo Ứng dụng viễn thám và gis trong thành lập bản Đồ biến Động lớp phủsử dụng Đất (lulc) tại tp nam Định tỉnh nam Định

Với mong muốn đó, đề tài “Ứng dụng viễn thám và GIS trong thành lập bản đồ biến động lớp phủ sử dụng đất TP.. Mục tiêu và nhiệm vụ, đối tượng nghiên cứu * Mục tiêu: Sử dụng tư liệu ảnh

TP NAM ĐỊNH TỈNH NAM ĐỊNH

Học phần: Viễn Thám và GIS ứng dụng Giảng viên hướng dẫn: TS.Phạm Văn Mạnh

TS Nguyễn Xuân Linh

Mã học phần: GEO3411

Họ và tên: Cao Khánh Băng

Mã sinh viên: 21002265

Hà Nội – 2024

2

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 3

MỞ ĐẦU 3

1 Tính cấp thiết của vấn đề 3

2 Mục tiêu và nhiệm vụ, đối tượng nghiên cứu 3

3 Phạm vi nghiên cứu và thời gian nghiên cứu 4

4 Các phương pháp nghiên cứu 4

I Phần lý thuyết 4

1 VNREDSat-1 4

2 MicroDragon 5

3 NanoDragon 6

II Phần thực hành 6

BƯỚC 1: THU THẬP DỮ LIỆU 7

BƯỚC 2: GỘP ẢNH 8

BƯỚC 3: CẮT ẢNH THEO RANH GIỚI HÀNH CHÍNH 9

BƯỚC 4: TIẾN HÀNH PHÂN LOẠI ĐẤT 11

BƯỚC 5: LẬP BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT NĂM 2023 14

BƯỚC 6: THÀNH LẬP BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ SỬ DỤNG ĐẤT 18

THẢO LUẬN 24

TÀI LIỆU THAM KHẢO 25

3

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành bài tiểu luận này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy TS Phạm Văn Mạnh và thầy TS Nguyễn Xuân Linh đã hướng dẫn em trong quá trình học tập và quá trình thực hiện bài tiểu luận này Những bài giảng và sự chỉ dẫn của thầy là nền tảng vững chắc và cần thiết cho em để thực hiện được bài tiểu luận này

Em nhận thức bài tiểu luận của em còn nhiều thiếu sót và hạn chế Em mong nhận được góp ý quý báu từ Thầy để em hoàn thiện bản thân và ngày càng nâng cao chất lượng bài trong tương lai

Cuối cùng, em xin kính chúc Thầy sức khoẻ, dồi dào nhiệt huyết và thành công trong sự nghiệp trồng người cao quý

Em xin chân thành cảm ơn !

cả sinh vật, là địa bàn phân bố dân cư, xây dựng các công trình kinh tế, văn hoá, an ninh quốc phòng Ngày nay, do sự tăng dân số, sự phát triển của các đô thị, sự tăng trưởng kinh tế xã hội và một số vấn đề khác đã và đang tác động rất lớn tới đất đai

Trước những áp lực đó, đất đai và các lớp phủ mặt đất biến động không ngừng cùng với

sự phát triển của xã hội Đây là nguồn tài nguyên đặc biệt có thể khai thác sử dụng nhưng không thể làm tăng thêm về mặt số lượng Do đó việc theo dõi, nghiên cứu, quản lý và

sử dụng loại tài nguyên này một cách hiệu quả và hợp lý là một vấn đề rất quan trọng Với mong muốn đó, đề tài “Ứng dụng viễn thám và GIS trong thành lập bản đồ biến động lớp phủ sử dụng đất TP Nam Định tỉnh Nam Định giai đoạn 2014 - 2023” được chọn để thực hiện

2 Mục tiêu và nhiệm vụ, đối tượng nghiên cứu

* Mục tiêu: Sử dụng tư liệu ảnh viễn thám kết hợp với công nghệ GIS để thành lập một

số bản đồ biến động lớp phủ sử dụng đất tại TP Nam Định tỉnh Nam Định nhằm đánh giá biến động của lớp phủ sử dụng đất tại khu vực nghiên cứu

4

Nghiên cứu tình hình biến động lớp phủ sử dụng đất tại TP Nam Định năm 2014 và năm 2023

3 Phạm vi nghiên cứu và thời gian nghiên cứu

Thành phố Nam Định có diện tích 46,4 km2; nằm ở phía Bắc của tỉnh Nam Định, thuộc trung tâm khu vực phía Nam đồng bằng sông Hồng, trên tọa độ 24024’ đến 20027’ vĩ độ Bắc và từ 106007’đến 106012’ kinh độ Đông và được trải dài hai bên bờ sông Đào Thành phố Nam Định gồm có 20 phường: Bà Triệu, Quang Trung, Nguyễn Du, Trần Hưng Đạo,Ngô Quyền, Cửa Bắc, Vị Xuyên, Vị Hoàng, Hạ Long, Trần Tế Xương, Trần Đăng Ninh,Cửa Bắc, Năng Tĩnh, Văn Miếu, Phan Đình Phùng, Trường Thi, Trần Quang Khải,Thống Nhất, Lộc Hạ, Lộc Vượng (phía Bắc Sông Đào), Cửa Nam (phía Nam Sông Đào),và 5 xã ngoại thành Lộc Hòa, Lộc An, Mỹ Xá (phía Bắc Sông Đào), Nam Phong, Nam Vân (phía Nam Sông Đào)

Thời gian nghiên cứu: Đề tài nghiên cứu tình hình biến động lớp phủ sử dụng đất TP Nam Định tỉnh Nam Định giai đoạn 2014 - 2023 từ đó ứng dụng Viễn thám và GIS vào thành lập bản đồ biến động lớp phủ sử dụng đất tại đây

4 Các phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp thu thập, tổng hợp và phân tích tài liệu

- Phương pháp viễn thám và GIS

* Phương pháp nghiên cứu chính: Viễn thám và GIS

* Phần mềm sử dụng: Arcmap 10.8.2 ; ENVI 5.3 ; ENVI CLASSIC 5.3

I Phần lý thuyết

Anh/Chị lựa chọn 1 trong 2 câu sau:

Câu 1: So sánh đặc điểm và quá trình xử lý dữ liệu Viễn thám Chủ động và Viễn thám

* Ứng dụng của VNREDSat-1 trong thực tế:

- Quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường:

- Quy hoạch đô thị và phát triển cơ sở hạ tầng:

+ Quản lý đô thị: Cập nhật bản đồ hiện trạng đô thị, giám sát sự mở rộng đô thị và chuyển đổi đất nông nghiệp sang đất đô thị

+ Quy hoạch giao thông: Phát triển mạng lưới giao thông, giám sát tiến độ xây dựng các công trình giao thông lớn

+ Phát triển khu công nghiệp: Lựa chọn vị trí phù hợp cho các khu công nghiệp mới, đánh giá tác động môi tường của khu công nghiệp

- Quản lý thiên tai và ứng phó biến đổi khí hậu: Đánh giá nhanh thiệt hại do lũ lụt gây

ra, giám sát tình trạng hạn hán trên diện rộng, phát hiện sớm các điểm cháy rừng, hỗ trợ lập kế hoạch ứng phó và khắc phục sau thiên tai

- An ninh quốc phòng: Giám sát biên giới, hải đảo; bảo vệ chủ quyền biển đảo, cung cấp

dữ liệu địa hình chi tiết cho mục đích quân sự

Những ứng dụng này cho thấy tầm quan trọng của VNREDSat-1 trong việc cung cấp dữ liệu viễn thám độ phân giải cao, phục vụ đa dạng nhu cầu quản lý, quy hoạch và phát triển của Việt Nam

2 MicroDragon

Vệ tinh MicroDragon là vệ tinh nhỏ đầu tiên do Việt Nam chế tạo, được phóng lên quỹ đạo vào ngày 18 tháng 1 năm 2019 Dự án được thực hiện với sự hỗ trợ kỹ thuật từ Nhật Bản, trong khuôn khổ chương trình đào tạo nhân lực ngành công nghệ vũ trụ Đây là một bước tiến quan trọng trong việc phát triển công nghệ vũ trụ của Việt Nam, giúp đào tạo đội ngũ kỹ sư trong lĩnh vực này Ngoài chức năng giám sát trên biển, vệ tinh đó còn

có chức năng nghiên cứu và phát triển thêm các công nghệ mới trong lương lai

* Ứng dụng của MicroDragon trong thực tế:

- Giám sát tài nguyên biển: Micro Dragon đóng vai trò quan trọng trong việc theo dõi

và quản lý tài nguyên biển của Việt Nam Đặc biết, khả năng phát hiện tảo nở hoa của Micro Dragon rất có giá trị

- Quan sát môi trường: Theo dõi sự thay đổi của đường bờ biển theo thời gian, đánh giá tác động của xói lở và bồi tụ, phát hiện sớm các hiện tượng thời tiết cực đoan, giám sát

ô nhiễm biển

- Hỗ trợ ngành thủy sản: giúp ngư dân tiết kiệm thời gian và nhiên liệu trong quá trình đánh bắt, đồng thời góp phần vào việc quản lý bền vững nguồn lợi thủy sản, xác định các khu vực thích hợp để phát triển các trang trại nuôi biển

- Phòng chống thiên tai: Dự báo và theo dõi bão, hỗ trợ đánh giá thiệt hại sau thiên tai

- Nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ: hỗ trợ nghiên cứu về đa dạng sinh học biển, đặt nền móng cho việc phát triển các vệ tinh tiên tiến hơn trong tương lai

* Ứng dụng của NanoDragon trong thực tế

- Giám sát tàu thuyền trên biển: Vệ tinh có khả năng thu thập tín hiệu AIS (Hệ thống nhận dạng tự động) từ các tàu thuyền, giúp quản lý giao thông đường biển và tăng cường

an ninh hàng hải

- Dự báo thời tiết: Cung cấp thông tin về nhiệt độ bề mặt đại dương, độ ẩm không khí

và các yếu tố khí tượng khác, hỗ trợ dự báo dài hạn về xu hướng thời tiết và khí hậu

- Ứng phó thiên tai: Đánh giá nhanh mức độ thiệt hại, lập kế hoạch cứu hộ và sơ tán dân

cư bằng cách cung cấp thông tin về tình trạng đường sá, cơ sở hạ tầng; theo dõi diễn biến của thiên tai

- Phát triển công nghệ vũ trụ: Thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp vũ trụ trong nước, bao gồm các doanh nghiệp sản xuất linh kiện và phần mềm cho vệ tinh; mở đường cho các dự án vệ tinh quy mô lớn hơn trong tương lai

Ngoài ra, Việt Nam cũng đang nghiên cứu và phát triển các loại viễn thám vệ tinh mới như:

- LOTUSat-1: Là một dự án vệ tinh viễn thám do Tổng cục Hàng không vũ trụ Việt Nam (VNSC) phát triển, LOTUSat-1 nhắm vào khả năng quan sát và giám sát môi trường, đặc biệt là các vùng biển và khí quyển Để chuẩn bị cho việc khai thác vệ tinh LOTUSat-

1 sau khi phóng lên quỹ đạo, dự kiến tháng 9/2024, toàn bộ hệ thống mặt đất phục vụ cho vận hành vệ tinh sẽ được hoàn thiện tại Trung tâm Vũ trụ Việt Nam ở Hòa Lạc (Hà Nội) để sẵn sàng đón nhận tín hiệu đầu tiên từ vệ tinh

- Sau LOTUSat-1, Việt Nam sẽ phát triển và chế tạo vệ tinh LOTUSat-2 Việc thiết kế, chế tạo sẽ diễn ra ở Việt Nam, do đội ngũ kỹ sư người Việt thực hiện, đánh dấu bước ngoặt trong khả năng làm chủ công nghệ vũ trụ Dự kiến, sau vệ tinh LOTUSat-2, Việt Nam có thể vươn lên đứng đầu khu vực ASEAN về công nghệ vệ tinh

Vệ tinh viễn thám có vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực của đời sống kinh tế - xã hội Việt Nam Thông qua vệ tinh viễn thám, chúng ta có thể thu thập thông tin trái đất chính xác và cập nhật phục vụ quản lý quốc gia, phát triển kinh tế, xã hội và bảo vệ môi trường

II Phần thực hành

Anh/Chị lựa chọn 1 trong 63 tỉnh thành Việt Nam

Thành lập bản đồ biến động lớp phủ/sử dụng đất (land-cover/land-use – LULC) sử dụng ảnh vệ tinh Landsat-8 OLI/Landsat-9 OLI hoặc Sentinel-2)

Bài làm

7

Các bước thành lập bản đồ biến động lớp phủ/sử dụng đất (land-cover/land-use – LULC)

sử dụng ảnh vệ tinh Landsat-8 OLI/Landsat-9 OLI hoặc Sentinel-2)

BƯỚC 1: THU THẬP DỮ LIỆU

- Nhập ảnh vệ tinh từ https://earthexplorer.usgs.gov/ của TP Nam Định năm 2023

8

- Sử dụng Arcmap để cắt ảnh ranh giới TP Nam Định

BƯỚC 2: GỘP ẢNH

- Sử dụng ENVI để tiến hành gộp ảnh

10

- Load RGB theo band 4,3,2

- Load RGB theo band 7,5,2

11

- Mở Vector to ROI, chọn file ranh giới hành chính TP Nam Định để thêm vào bản đồ

- Mở Subset Data From ROIs để cắt ảnh theo ranh giới hành chính TP Nam Định

BƯỚC 4: TIẾN HÀNH PHÂN LOẠI ĐẤT

- Sử dụng Envi Classic, mở file ảnh đã được cắt ở bước 3

13

Kết quả:

- Chọn Classifications -> Supervised -> Maximum Likelihood để ra file ảnh phân loại của TP Nam Định

15

- Kéo file ranh giới để cắt file ảnh phân loại thu được ở bước 4

- Chọn Editor -> Start Editing

- Chọn Windows -> Imagine Ananlysis -> Chọn vào phần ranh giới -> Clip để cắt ảnh

- Chọn View -> Layout View

16

- Chọn Insert, sau đó chọn các biểu tượng Title, Legend, North Arrow, Scale Bar, Scale Tex để tạo lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất

Kết quả:

19

- Mở ArcToolbox -> Conversion Tools -> From Raster -> Raster to Polygon

20

- Mở Geoprocessing -> Dissolve

- Chọn Add Field để thêm các trường thuộc tính cho bảng thuộc tính

21

- Interset 2 bản đồ 2014 và 2023

- Thực hiện thao tác mở Field Calculator và Calculate Geometry ra được bảng biến động

22

- Sử dụng Excel để đưa ra được tỷ lệ biến động diện tích:

- Phân màu diện tích đất đã biến động lớp phủ sử dụng đất

23

- Lập bản đồ biến động lớp phủ/ sử dụng đất giai đoạn năm 2014-2023:

Thực hiện các bước như lập bản đồ hiện trạng ta được:

24

THẢO LUẬN

Bảng ma trận biến động lớp phủ sử dụng đất Dựa vào bảng ma trận trên ta thấy:

Năm 2014, TP Nam Định có tổng diện tích sử dụng đất là 5272,11 ha Trong đó đất công nghiệp có diện tích lớn hơn cả là 964,533 ha trên tổng số, diện tích mặt nước chiếm diện tích nhỏ nhất với 299,989 ha Đất ở, đất trống tại đây tương đối ổn định

Năm 2023, đất công nghiệp vẫn chiếm diện tích khá lớn với xấp xỉ 1152,91 ha đã tăng

so với năm 2023 Đất nông nghiệp tăng đáng kể so với năm 2014 chiếm diện tích lớn với xấp xỉ 1520, 46 ha Đất ở chiếm diện tích lớn nhất với xấp xỉ 1812, 37 ha tăng nhiều

so với năm 2014 Khu vực mặt nước giảm so với năm 2014 còn diện tích xấp xỉ 190,72

ha Là vùng trung tâm, thành phố của tỉnh nên mật độ cư dân trở nên đông đúc hơn chiếm nhiều diện tích đất hơn

Viễn thám và GIS là công cụ mạnh mẽ để phân tích và trình bày biến động lớp phủ sử dụng đất Dữ liệu và số liệu về biến động lớp phủ sử dụng đất tại TP Nam Định giữa năm 2014 và 2023 cung cấp thông tin quan trọng để hiểu sự thay đổi địa lý và định hình quy hoạch đô thị trong tương lai

Tổng quan, trong giai đoạn 2014-2023, TP Nam Định đã trải qua một số biến động đáng

kể về sử dụng đất Sự gia tăng nông nghiệp cùng với đất công nghiệp cho thấy sự phát triển đô thị và công nghiệp trong khu vực

Nguyên nhân:

- Nguyên nhân chủ yếu gây ra biến động diện tích đất đô thị trong giai đoạn trên

là do định hướng quy hoạch và sự lan tỏa của các khu đô thị, các hoạt động sản xuất của nhiều hộ dân hướng tới nền kinh tế phát triển, nhiều nhà máy, xí nghiệp hình thành

- Một số loại phủ bề mặt thưởng bị phân loại nhầm với nhau như: nông nghiệp - đất trống, nông nghiệp - mặt nước Nguyên nhân dẫn đến kết quả có độ phân giải không cao

- Do sai sót trong quá trình chọn mẫu, các pixel có sự tương đồng về độ sáng

- Do sự chênh lệch khoảng thời gian giữa dữ liệu nghiên cứu và thời điểm lấy mẫu

25

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Lê Thị Kim Thoa (2018) Bài giảng xử lý ảnh viễn thám, ĐH Tài Nguyên và

Môi Trường TPHCM

Nguyễn Khắc Thời (2011) Giáo trình viễn thám, ĐH Nông Nghiệp Hà Nội

https://earthexplorer.usgs.gov/

khong-the-quen-52714.html

https://ictvietnam.vn/35-nam-thong-tin-ve-tinh-viet-nam-nhung-dau-moc-Ngoài ra, trong quá trình làm bài em có tham khảo các video hướng dẫn xử lý ảnh viễn thám và biên tập bản đồ trên Youtube