Ứng dụng Viễn thám và hệ thông tin địa lý trong nghiên cứu biến động sử dụng đất vùng cửa sông Mã tỉnh Thanh Hóa giai đoạn 1990 – 2010

Bên cạnh ñó, trong bối cảnh hiện nay ñang diễn ra biến ñổi khí hậu BðKH và nước biển dâng NBD diễn ra trên toàn cầu thì vùng cửa sông là những khu vực sẽ chịu ảnh hưởng của các dạng tai

ðẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ðẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

NGUYỄN ðỨC ANH

ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ HỆ THÔNG TIN ðỊA LÝ TRONG NGHIÊN CỨU BIẾN ðỘNG SỬ DỤNG ðẤT VÙNG CỬA SÔNG MÃ

TỈNH THANH HÓA GIAI ðOẠN 1990 - 2010

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2013

TRƯỜNG ðẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

NGUYỄN ðỨC ANH

ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ HỆ THÔNG TIN ðỊA LÝ TRONG NGHIÊN CỨU BIẾN ðỘNG SỬ DỤNG ðẤT VÙNG CỬA SÔNG MÃ

TỈNH THANH HÓA GIAI ðOẠN 1990 – 2010

Chuyên ngành: Quản lý tài nguyên môi trường

Mã số: 60850101

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS Phạm Quang Sơn

Hà Nội – Năm 2013

Luận văn ñược hoàn thành tại trường ðại Học Khoa Học Tự Nhiên – ðại Học Quốc Gia Hà Nội từ năm 2011–2013 ðể có ñược kết quả này, trước hết tác giả bầy tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Phạm Quang Sơn là người Thầy ñã giúp ñỡ và ñóng góp những ý kiến quý báu cho tác giả trong suốt quá trình nghiên cứu và thực hiện luận văn

Xin chân thành cảm ơn Khoa ðịa Lý, Trường ðại Học Khoa Học Tự Nhiên – ðại Học Quốc Gia Hà Nội, Trung Tâm Viễn Thám và Geomatic (VTGEO) – Viện ðịa Chất – Viện Hàn Lâm Khoa Học và Công Nghệ Việt Nam ñã tạo mọi ñiều kiện thuận lợi và giúp ñỡ nhiều mặt ñể tác giả hoàn thành luận văn

Một lần nữa xin chân thành cảm ơn gia ñình tác giả, những tập thể, các cá nhân

ñã hết sức quan tâm giúp ñỡ và tạo ñiều kiện thuận lợi ñể tác giả có thể hoàn thành luận văn Rất mong nhận ñược nhiều ñóng góp ý kiến của các nhà khoa học, các ñồng nghiệp và bạn ñọc ñể luận văn ñược hoàn thiện hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 12 năm 2013

MỤC LỤC 1

DANH SÁCH CÁC BẢNG 3

DANH SÁCH CÁC HÌNH 4

BẢNG KÍ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT 5

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VÀ CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU BIẾN ðỘNG VÙNG CỨA SÔNG TỪ THÔNG TIN VIỄN THÁM VÀ HỆ THÔNG TIN ðỊA LÝ (GIS) 10

1.1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 10

1.1.1 Tình hình nghiên cứu vùng cửa sông 10

1.1.2 Nghiên cứu tài nguyên ñất bằng phương pháp viễn thám và GIS 12

1.2 QUAN ðIỂM NGHIÊN CỨU 14

1.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15

1.3.1 Cơ sở nghiên cứu biến ñộng bằng viễn thám và GIS 15

1.3.2 Phương pháp ñánh giá biến ñộng bằng viễn thám và GIS 19

CHƯƠNG 2 ðẶC ðẶC ðIỂM ðIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ – XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 24

2.1 ðẶC ðIỂM ðIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 24

2.1.1 Vị trí ñịa lý 24

2.1.2 ðặc ñiểm ñịa hình ñịa mạo 24

2.1.3 ðặc ñiểm thời tiết, khí hậu 25

2.1.4 ðặc ñiểm thủy văn 27

2.1.5 Tài nguyên ñất 28

2.1.6 Tài nguyên rừng 28

2.2 ðIỀU KIỆN KINH TẾ XÃ HỘI 29

2.2.1 Dân số và lao ñộng 29

2.2.2 Tình hình kinh tế 29

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU BIẾN ðỘNG SỬ DỤNG ðẤT VÙNG CỬA SÔNG MÃ TỈNH THANH HÓA BẰNG DỮ LIỆU VIỄN THÁM VÀ GIS 31

3.1 MÔ TẢ DỮ LIỆU 31

3.2 QUY TRÌNH NGHIÊN CỨU 32

3.2.1 Xử lý dữ liệu ảnh 32

3.2.2 Xây dựng chú giải 34

3.2.3 Chiết xuất thông tin từ ảnh viễn thám 37

3.2.4 Khảo sát thực ñịa 38

3.3 BIẾN ðỘNG SỬ DỤNG ðẤT VÙNG CỬA SÔNG MÃ TỈNH THANH HÓA38 3.4 NHỮNG VẤN ðỀ KHAI THÁC VÙNG VEN BIỂN CỬA SÔNG MÃ TRONG BỐI CẢNH BIẾN ðỔI KHÍ HẬU VÀ NƯỚC BIỂN DÂNG 56

3.4.1 Bối cảnh BðKH và NBD trên thế giới và Việt Nam 56

3.4.2 Kịch bản về BðKH vàNBD ở Việt Nam 57

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 PHỤC LỤC 65

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Số liệu khí tượng thuỷ văn các tháng năm 2008 của huyện Hoằng Hĩa 26

Bảng 2.2 Phân loại đất huyện Hoằng Hố 28

Bảng 3.1 Khĩa giải đốn trong khu vực nghiên cứu năm 1989 35

Bảng 3.2 Khĩa giải đốn trong khu vực nghiên cứu năm 2001 36

Bảng 3.3 Khĩa giải đốn trong khu vực nghiên cứu năm 2013 37

Bảng 3.4 Ma trận biến động các đối tượng năm 1989 và 2001 45

Bảng 3.5 Ma trận biến động các đối tượng năm 2001 và 2013 48

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 1.1 Sự tương tác giữa hiện trạng sử dụng ñất, lớp phủ bề mặt, tài nguyên ñất 15

Hình 1.2 Nguyên lý khi chồng xếp các bản ñồ 16

Hình 1.3 Việc chồng xếp các bản ñồ theo phương pháp cộng và một ví dụ trong việc

bản ñồ theo phương pháp cộng 16

Hình 1.4 Sơ ñồ khái quát mô hình quản lý và tích hợp thông tin không gian 17

Hình 1.5 Một thí dụ trong phân loại lại một bản ñồ 17

Hình 1.6 Nghiên cứu biến ñộng bằng viễn thám và GIS 19

Hình 1.7 Các phương pháp ñánh giá biến ñộng 20

Hình 1.8 Nguyên tắc nghiên cứu biến ñộng trong GIS 22

Hình 2.1 Khu vực vị trí cửa sông Mã 24

Hình 2.2 Nhiệt ñộ, lượng mưa, ñộ ẩm, lượng bốc hơi các tháng trung bình trong năm 2008 của huyện Hoằng Hóa 27

Hình 2.3 Số ngày mưa và số giờ nắng các tháng trong năm huyện Hoằng Hóa 27

Hình 3.1 Ảnh vệ tinh Landsat khu vực nghiên cứu năm 2001 và 2013 31

Hình 3.2 Vùng nghiên cứu sau khi ñược cắt từ ảnh landsat OLI năm 2013 34

Hình 3.3 Sơ ñồ ñiểm khảo sát thực ñịa khu vực nghiên cứu 38

Hình 3.4 Bản ñồ phân bố sử dụng ñất vùng cửa sông Mã năm 1989 39

Hình 3.5 Bản ñồ phân bố sử dụng ñất vùng cửa sông Mã năm 2001 41

Hình 3.6 Bản ñồ phân bố sử dụng ñất vùng cửa sông Mã năm 2013 43

Hình 3.7 Hiện trạng sử dụng ñất chuyển sang nuôi trồng thủy sản giai ñoạn 1989 - 2001 45

Hình 3.8 ðất nông nghiệp, ñất trống chuyển sang ñất dân cư giai ñoạn 1989 - 2001 46

Hình 3.9 ðất dân cư chuyển sang ñất nông nghiệp giai ñoạn 1989 – 2001 46

Hình 3.10 ðất trống chuyển sang ñất NTTS và mặt nước giai ñoạn 1989 – 2001 47

Hình 3.11 ðất trống chuyển sang ñất dân cư giai ñoạn 1989 – 2001 47

Hình 3.12 ðất dân cư chuyển sang ñất du lịch giai ñoạn 2001 - 2013 48

Hình 3.13 Mặt nước chuyển sang nuôi trồng thủy sản giai ñoạn 2001 - 2013 49

Hình 3.14 ðất nông nghiệp chuyển sang ñất dân cư giai ñoạn 2001 - 2013 50

Hình 3.15 ðất nông nghiệp chuyển sang nuôi trồng thủy sản giai ñoạn 2001 - 2013 50

Hình 3.16 ðất trống chuyển sang nuôi trồng thủy sản giai ñoạn 2001 - 2013 51

Hình 3.17 ðất trống ñồi núi trọc chuyển sang ñất rừng giai ñoạn 2001 – 2013 51

Hình 3.18 Biểu ñồ biến ñộng hiện trạng sử dụng ñất năm 1989, 2001, 2013 52

Hình 3.19 Bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất vùng cửa sông Mã giai ñoạn 1989 – 2001 54

Hình 3.20 Bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất vùng cửa sông Mã giai ñoạn 2001 - 2013 55

Hình 3.21 Biến ñộng môi trường ñất do sự phát triển của môi trường nước 59

Chữ viết tắt Chữ viết ñầy ñủ

MỞ ðẦU

1 Tính cấp thiết của ñề tài

Việt Nam có mạng lưới sông ngòi dày ñặc với 2860 sông ngòi lớn nhỏ và ñường bờ biển chạy dọc từ Bắc xuống Nam với chiều dài 3.260km Bởi vậy, ñã hình thành rất nhiều vùng cửa sông trên lãnh thổ nước ta Vùng cửa sông với ñặc ñiểm tự nhiên vô cùng ñặc biệt, là nơi nằm trong tương tác của biển và hạ lưu sông ngòi trong lục ñịa, vừa chịu ảnh hưởng của chế ñộ thủy văn sông ngòi vừa chịu ảnh hưởng của chế ñộ hải văn ven biển Vì vậy, ñây là nơi có môi trường tự nhiên luôn ở trạng thái biến ñộng mạnh Hoạt ñộng diễn ra mạnh nhất là của hai quá trình bồi tụ và xót lở trong quá trình phát triển cửa sông và rộng hơn là châu thổ

Chính ñặc ñiểm trên mà vùng cửa sông hình thành và phát triển các hệ sinh thái rất ñặc thù, có ý nghĩa ñối với sự phát triển kinh tế - xã hội, bảo vệ môi trường và ña dạng sinh học Cụ thể, vùng cửa sông vừa là vùng sản xuất, cung cấp nguồn lương thực, thực phẩm vừa ñồng thời ñảm nhiệm chức năng tiêu thoát nước lũ, giao thông thủy, bảo vệ môi trường như ñiều tiết nguồn nước ngầm, khống chế lũ lụt, bảo vệ ñường bờ biển, góp phần ổn ñịnh khí hậu, nơi bảo tồn và bảo vệ các nguồn gen quý Tuy nhiên việc quản lý, khai thác và bảo vệ trên khu vực cửa sông còn nhiều vấn ñề bất cập Hoạt ñộng phát triển kinh tế xã hội của con người làm cho quá trình môi trường tự nhiên trong khu vực này theo chiều hướng tiêu cực, ñặc biệt là sự biến ñổi

sử dụng ñất có tác ñộng xấu tới sản xuất, khai thác và các chức năng chính của cửa sông

Vùng cửa sông Mã thuộc ñịa phận tỉnh Thanh Hóa là khu vực quan trọng trong xây dựng và phát triển kinh tế xã hội của tỉnh vùng lân cận ðây là nơi mà các hoạt ñộng kinh tế như khai thác hải sản, nuôi trồng thủy sản, giao thông thủy, phát triển du lịch - nghỉ dưỡng ven biển, vv Tuy nhiên như ñã phân tích ở trên, ở ñây hiện nay hoạt ñộng phát triển kinh tế xã hội của con người làm biến ñộng sử dụng ñất ðặc biệt, việc mở rộng quy hoạch xây dựng mới các công trình nhà ở, giao thông, du lịch ở vùng ven biển này ngày càng diễn ra nhanh chóng Dẫn ñến biến ñộng sử dụng ñất trong khu vực này ngày càng thêm mạnh mẽ

Bên cạnh ñó, trong bối cảnh hiện nay ñang diễn ra biến ñổi khí hậu (BðKH) và nước biển dâng (NBD) diễn ra trên toàn cầu thì vùng cửa sông là những khu vực sẽ chịu ảnh hưởng của các dạng tai biến thiên nhiên, như hiện tượng nước dâng do bão, xói lở bờ biển, vỡ ñê biển, bồi lấp luồng lạch, nhiễm mặn, ô nhiễm nguồn nước và ñất ven biển,.vv…

Với mục ñích nghiên cứu, ñánh giá biến ñộng sử dụng ñất vùng cửa sông do hoạt ñộng của các quá trình tự nhiên và các hoạt ñộng của con người gây ra Nhằm phục vụ cho phát triển kinh tế - xã hội bền vững khu vực vùng cửa sông Mã ðề tài nghiên cứu ñược lựa chon với tiêu

ñề: “Ứng dụng Viễn thám và hệ thông tin ðịa lý trong nghiên cứu biến ñộng sử dụng ñất vùng cửa sông Mã tỉnh Thanh Hóa giai ñoạn 1990 – 2010”

2 Mục tiêu nghiên cứu của ựề tài

Ứng dụng thông tin viễn thám ựa thời gian và GIS ựể thấy ựược sự biến ựổi trong quá trình phát triển về cả không gian và thời gian khu vực cửa sông Mã tỉnh Thanh Hóa

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

3.1 đánh giá tổng quan các nghiên cứu về vùng cửa sông và khả năng sử dụng thông tin viễn thám trong nghiên cứu vùng ven biển và cửa sông

3.2 Thu thập và xử lý các nguồn tư liệu có liên quan ựến khu vực nghiên cứu (ựịa chất, ựịa mạo, khắ tượng- thủy- hải văn, kinh tế - xã hội, ảnh vệ tinh, bản ựồ các loại)

3.3 điều tra thực ựịa, ựối sánh với bản ựồ biến ựộng, ựánh giá ựộ chắnh xác và khai thác thông tin cho ựánh giá biến ựộng môi trường tự nhiên

3.4 Xây dựng mô hình xử lý thông tin không gian trong nghiên cứu vùng ven biển và cửa sông

3.5 Tắch hợp thông tin không gian trên các hệ thống xử lý ảnh số và GIS; phân tắch, ựánh giá qui mô biến ựộng môi trường tự nhiên

3.6 đánh giá biến ựộng không gian vùng ven biển cửa sông Mã và ựưa ra ựịnh hướng khai thác vùng cửa sông trong bối cảnh BđKH và NBD

4 Phương pháp nghiên cứu

Sử dụng kết hợp các phương pháp nghiên cứu truyền thống và các phương pháp

có ứng dụng công nghệ hiện ựại như viễn thám, Hệ thông tin ựịa lý (GIS)

Các phương pháp truyền thống sử dụng trong ựề tài:

- Phân tắch thống kê và tổng hợp các tài liệu, số liệu về kinh tế- xã hội

- điều tra khảo sát ngoài thực ựịa

Các phương pháp và công nghệ mới:

- Phân tắch ảnh và triết xuất thông tin viễn thám trên các hệ thống xử lý ảnh số

- Tắch hợp thông tin ảnh, bản ựồ và các thông tin ựịa lý khác trên các phần mềm

Hệ thông tin ựịa lý (GIS)

- Phân tắch, ựánh giá mối quan hệ giữa các yếu tố tự nhiên và nhân tạo

5 Phạm vi nghiên cứu

- Phạm vi không gian: Khu vực nằm kẹp giữa 2 con sông là sông Trường Giang và sông

Mã thuộc huyện Hoàng Hóa, tỉnh Thanh Hóa

- Phạm vi thời gian: Nghiên cứu biến ñộng sử dụng ñất vùng cửa sông Mã giai ñoạn

6 Dữ liệu, trang thiết bị phục vụ cho nghiên cứu

ðề tài nghiên cứu ñã sử dụng các tư liệu và thiết bị sau:

- Bản ñồ ñịa hình tỷ lệ 1:25 000 khu vực nghiên cứu

- Các tài liệu thống kê tự nhiên, kinh tế xã hội qua các năm nghiên cứu

- Ba ảnh vệ tinh Landsat TM, ETM và OLI chụp vào các ngày 23/11/1989; 16/11/2001 và 8/10/2013

- Một số các bài báo khoa học, tài liệu liên quan ñến khu vực nghiên cứu

- Máy tính, các phần mềm GIS và xử lý ảnh gồm: ENVI, Mapinfo và ArcGIS

7 Cấu trúc luận văn

Nội dung luận văn cấu trúc thành 3 chương chính ngoài phần mở ñầu và kết luận, cụ thể gồm:

Chương 1: Tổng quan và cơ sở phương pháp nghiên cứu biến ñộng vùng cửa sông từ thông tin Viễn thám và Hệ thông tin ðịa lý (GIS)

Chương 2: ðặc ñiểm ñiều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội khu vực nghiên cứu Chương 3: Nghiên cứu biến ñộng sử dụng ñất vùng cửa sông Mã tỉnh Thanh Hóa bằng dữ liệu Viễn thám và GIS

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VÀ CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU BIẾN ðỘNG VÙNG CỨA SÔNG TỪ THÔNG TIN VIỄN THÁM VÀ HỆ THÔNG TIN

ðỊA LÝ (GIS)

1.1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU

1.1.1 Tình hình nghiên cứu vùng cửa sông

a Trên thế giới

Nghiên cứu về vùng cửa sông kể ñến ñầu tiên là những nghiên cứu khoa học vào thế kỷ XIX - ñầu Thế kỷ XX, của Danhinski A (1869), Cretner G.R (1878), Rusell R.J (1936)… các công trình của các nhà khoa học này chủ yếu dừng lại ở mức

ñộ ñịnh hướng lý thuyết cơ bản,mang tính chất xây dựng cơ sở phương pháp luận

Tuy nhiên, nghiên cứu về vùng cửa sông của các nhà khoa học trên thế giới có thể phân ra theo các hướng:

Hướng nghiên cứu ñánh giá ñiều kiện về ñịa chất, kiến tạo, thạch học

Công trình tiêu biểu của Zenkovic V.P (1946), Leontev O.K (1955),

Hướng nghiên cứu ño ñạc các ñặc trưng thuỷ văn

Công trình của Trekhovic P.S (1904), Apolov B.A (1930),

Hướng nghiên cứu ñánh giá các vùng cửa sông thông qua các yếu tố hải văn (sóng gió, thuỷ triều, dòng chảy ven bờ, )

Công trình của Zubov N.N, Makarov S.O, Phần lớn các công trình nghiên cứu ñều dừng lại ở phân tích ñiều kiện tự nhiên vùng cửa sông, chưa ñề cập sâu cơ chế tác ñộng qua lại giữa các yếu tố ñộng lực sông - biển

Hướng nghiên cứu ñánh giá cơ chế phát triển ñịa hình cửa sông

Công nghiên cứu cửa sông về mặt lý thuyết của Xamoilov I.V (1952), công trình nghiên cứu ñã khái quát hoá trong sơ ñồ về mối tương tác giữa các yếu tố ñộng lực sông - biển trong cơ chế phát triển ñịa hình cửa sông

Công trình nghiên cứu Mikhailov V.N, phát triển mô hình thuỷ văn về dòng chảy phân tầng ở vùng biển trước cửa sông do sự thay ñổi ñặc tính hoá - lý của các lớp nước pha trộn

Hướng nghiên cứu về sự hình thành châu thổ (delta) và phát triển các cửa sông

Công trình của Zenkovic (1960-1962), Leontrev (1961), Koleman J.M (1974),

Wright L.D (1974)

Hướng nghiên cứu quá trình phát triển cửa sông và phân nhánh lòng dẫn Công trình nghiên cứu của Makkaveev N.I (1955), Baidin S.S (1962,1971),Ầ Hướng nghiên cứu vùng ven biển và cửa sông có sử dụng công nghệ viễn thám và Hệ thông tin ựịa lý (GIS)

đây là hướng nghiên cứu mới hình thànhtrong những năm cuối Thế kỷ XX, khi con người phóng các vệ tinh quan sát vào vũ trụ và phát triển các ngành công nghệ mới như Tin học (Informatic) và địa tin học (Geomatic) Các công trình nghiên cứu ựiển hình của nhà khoa học Regrain R (1980), Gross M.F (1983), Lessard G.L (1983),

Dubois J.M.M (1988), Ầ

a Tại Việt Nam

Nghiên cứu về vùng cửa sông thực sự ựược quan tâm sau khi chúng ta dành ựộc lâp và bắt ựầu xây dựng ựất nước Có thể chia các hướng lớn sau ựây:

Hướng nghiên cứu thuỷ văn cửa sông

Công trình nghiên cứu của các nhà khoa học: Nguyễn Văn Cư (1979) nghiên cứu qui luật vận chuyển sa bồi khu vực cửa Cấm (Hải Phòng); Nguyễn Ngọc Thụy (1985,1995) nghiên cứu ựặc tắnh thuỷ triều và nước dâng ở ven biển và các cửa sông Việt Nam; đỗ Tất Túc (1982) nghiên cứu và dự báo dòng chảy ở hạ lưu sông MêKông; Nguyễn Ngọc Huấn (1987) nghiên cứu chế ựộ thuỷ văn vùng triều khu vực ựồng bằng sông Cửu Long (đBSCL); Nguyễn Bá Quỳ (1996) nghiên cứu diễn biến cửa sông vùng triều dưới ảnh hưởng của bão - lũ; Nguyễn Thị Thảo Hương (2000) nghiên cứu diễn biến cửa sông vùng luồng tầu vào cảng Hải Phòng (sông Cấm - cửa Nam Triệu); Nguyễn Bá Uân (2002) nghiên cứu diễn biến một số cửa sông Miền Trung và khả năng tiêu thoát lũ và khai thác kinh tế ven biển,

Hướng nghiên cứu về ựịa mạo - ựịa chất

+ Vùng ựồng bằng sông Hồng: công trình của Vũ đình Chỉnh (1977), Hoàng Ngọc Kỷ (1977), đỗ Văn Tự (1986), Trần đức Thạnh (1993)Ầ Nguyễn Thế Tiệp (1993) nghiên cứu hình thái ựộng lực dải ven bờ delta sông Hồng; Nguyễn đức Cự (1993) nghiên cứu ựặc ựiểm ựịa hoá trầm tắch ven biển Hải Phòng; Ngô Quang Toàn (1995) nghiên cứu ựặc ựiểm trầm tắch

và lịch sử phát triển các thành tạo đệ tứ phần ựông bắc đBSH; đinh Văn Huy (1996) nghiên cứu ựặc ựiểm hình thái - ựộng lực khu bờ biển hiện ựại Hải Phòng; Hoa Mạnh Hùng (2002)

nghiên cứu ựộng lực hình thái cửa sông ựồng bằng Bắc Bộ; Doãn đình Lâm (2003) nghiên cứu lịch sử tiến hoá trầm tắch Holocen vùng châu thổ sông Hồng

+ Khu vực ven biển Miền Trung có các nghiên cứu của đặng Văn Bào (1996) nghiên cứu ựặc ựiểm ựịa mạo ựồng bằng Huế - Quảng Trị; Vũ Văn Phái (1996) nghiên cứu ựặc ựiểm ựịa mạo bờ biển hiện ựại Trung Bộ Việt nam (từ đèo Ngang tới mũi đá Vách); Lê Xuân Hồng (1996) nghiên cứu ựặc ựiểm xói lở bờ ở dải ven biển Việt Nam

Hướng cứu vùng ven biển và cửa sông có ứng dụng công nghệ viễn thám kỹ thuật

số và hệ thông tin ựịa lý (GIS)

Xuất hiện trong những năm cuối thập kỷ 1990, công trình khoa học của Phạm Văn Cự (1996) về sử dụng phối hợp hai công nghệ xử lý ảnh số và GIS trong xây dựng bản ựồ ựịa mạo vùng ựồng bằng sông Hồng; Nguyễn Ngọc Thạch và các tác giả khác (1997) ựề cập ựến khả năng ứng dụng viễn thám trong nghiên cứu tài nguyên và môi trường; Phạm Quang Sơn (2004-2007) nghiên cứu diễn biến các vùng cửa sông đBSH từ thông tin viễn thám ựa thời gian, ựa ựộ phân giải

Gần ựây nhất là nghiên cứu của tác giả Phạm Quang Sơn và nnk ỘNghiên cứu biến ựộng các vùng cửa sông ven biển Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ tư thông tin Viễn thám phân giải cao

và GIS, phục vụ chiến lược phát triển kinh tế biển và bảo vệ Tài nguyên Ờ Môi trườngỢ (2012)

1.1.2 Nghiên cứu tài nguyên ựất bằng phương pháp viễn thám và GIS

GIS bắt ựầu ựược xây dựng ở Canada từ những năm 60 của thế kỷ XX ựược ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực trên toàn thế giới Năm 1972, với việc phóng vệ tinh Landsat 1 ựã mở

ra một kỷ nguyên mới cho việc sử dụng viễn thám trong quan sát và nghiên cứu Trái đất Cho ựến nay, với hơn 30 năm phát triển việc tắch hợp tư viễn thám và GIS cho nhiều mục ựắch nghiên cứu khác nhau ựã rất phổ biến

Vào những năm 1979 - 1980 các cơ quan khoa học Việt Nam bắt ựầu tiếp cận công nghệ viễn thám Hiện nay ở Việt Nam, có hơn 20 cơ quan, tổ chức thuộc nhiều Bộ, Ngành và các trường đại học ( Bộ Tài nguyên và Môi trường, Bộ Khoa học và Công nghệ, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, Bộ Thủy sản, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Trường đại học Khoa học Tự nhiên, Trường ựại học Mỏ địa chấtẦ) ựang sử dụng một cách có hiệu quả các tư liệu viễn thám trong chương trình, dự án thuộc lĩnh vực của mình

Một trong những ứng dụng rộng rãi và có hiệu quả ựó là nghiên cứu hiện trạng lớp phủ, hiện trạng sử dụng ựất và biến ựộng tài nguyên ựất dựa vào việc kết hợp công nghệ viễn thám

và GIS

a Trên thế giới

Adam Johnson tiến hành nghiên cứu lập bản ñồ bề mặt lớp phủ, hiện trạng sử dụng ñất khu vực miền nam Mississippi dựa vào cặp ảnh Landsat 5 (TM) năm 1990 và Landsat 7 (ETM) năm 2000 Trong nghiên cứu tác giả ñã sử dụng chỉ số thực vật và khảo sát biến ñộng dựa trên phân tích chỉ số thực vật NDVI

Nghiên cứu của Somporn Sangawongse về biến ñộng sử dụng ñất ở Chiềng Mai, Thái Lan Thời ñiểm nghiên cứu năm 1988 tới năm 1991 bằng ảnh viễn thám sử dụng phương pháp phân loại khoảng cách ngắn nhất (Minimum distance) và phương pháp xác suất cực ñại (Maximum Likelihood) Nghiên cứu biến ñộng dựa trên tỷ số ảnh

Manishika Jain ứng dụng viễn thám và GIS nghiên cứu mở rộng ñô thị khu vực Udaipur, Ấn ðộ dựa trên so sánh phân loại trong thời ñiểm năm 1972, 1990 và 2000 và phân tích chồng xếp dữ liệu

Nghiên cứu sự biến ñộng ñô thị thông qua việc thành lập bản ñồ sử dụng ñất tại các thời ñiểm năm 1959, 1969 và 1978 tại Delhi, Ấn ðộ bằng công nghệ viễn thám ña thời gian của Gupta D M và Menshi M.K

Nghiên cứu của J.G.Masek, F.E Lindsay và S.N.Goward về sự phát triển ñô thị giai ñoạn 1973 - 1996 ở thủ ñô Oasinhton từ dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat Nhóm nghiên cứu sử dụng chỉ số thực vật NDVI, các filter lọc, kỹ thuật phân ngưỡng và ñưa ra kết quả là bản ñồ mở rộng ñất ñô thị

Shigenobu Tachizuka và các cộng sự nghiên cứu sự mở rộng ñô thị ở Băng Cốc (Thái Lan) là một thành phố với mức ñộ ñô thị hoá và công nghiệp hoá cao Nghiên cứu tính toán chỉ

số tổng hợp của ñất, nước và thực vật ñể phân tích ñưa ra ñánh giá biến ñộng sử dụng ñất

b Tại Việt Nam

Tác giả Phạm Minh Hải và Yasushi Yamaguchi dùng các dữ liệu viễn thám bao gồm: Landsat MSS (1975) ñộ phân giải 70m, Landsat MSS (1984) ñộ phân giải 70, Landsat TM (1992) ñộ phân giải 30, ASTER (2001) ñộ phân giải 15m và Landsat ETM+ (2003) với ñộ phân giải 30m Với phương pháp phân loại dùng thuật toán xác suất cực ñại dựa vào việc lấy mẫu: ñất ñô thị, nước, thực vật thưa, thực vật dày, nước ñục, ñường, ñất ẩm, ñất trống, cát và áp dụng chỉ số tổng hợp thực vật, ñất, nước theo dõi biến ñộng lớp phủ bề mặt ở Hà Nội dưới tác ñộng của ñô thị hoá

Với mục ñích nghiên cứu biến ñộng sử dụng ñất và xác ñịnh thông số nhằm ñánh giá tác ñộng của việc mở rộng ñô thị ñến môi trường khu vực thành phố Hồ Chí Minh và các vùng lân cận Ở trong nghiên cứu của mình, Trần Hùng ñã sử dụng phương pháp phân loại xác suất cực ñại

Theo ựề tài ỘNghiên cứu sự phát triển của ựô thị Hà Nội bằng tư liệu viễn thám ựa phổ

và ựa thời gianỢ, tác giả Nguyễn đình Dương ựã sử dụng phương pháp xử lý số và phân loại theo thuật toán xác suất cực ựại trên các ảnh năm 1992, 1999, 2001

Tác giả Vũ Anh Tuân với ựề tài ỘNghiên cứu biến ựộng hiện trạng lớp phủ thực vật và ảnh hưởng của nó tới quá trình xói mòn lưu vực sông Trà Khúc bằng phương pháp Viễn thám

và Hệ thống thông tin ựịa lýỢ nghiên cứu biến ựộng lớp phủ dựa trên phân loại có kiểm ựịnh và phân loại dưới pixel

đề tài ỘỨng dụng công nghệ Viễn thám và GIS nghiên cứu hình thái không gian của sự phát triển ựô thị Hà Nội giai ựoạn 1975 -2005Ợ của Nguyễn Thị Ngọc Nga sử dụng 2 phương pháp phân loại xác suất cực ựại và phân loại ựịnh hướng ựối tượng với chỉ số thực vật (NDVI)

và chỉ số ựô thị (UV) kết hợp với phân tắch không gian trong GIS

Nhữ Thị Xuân, đinh Bảo Hoa, Nguyễn Thị Thuý Hằng ựánh giá biến ựộng sử dụng ựất huyện Thanh Trì - thành phố Hà Nội giai ựoạn 1994 - 2003 trên cơ sở phương pháp viễn thám kết hợp GIS

Luận văn tốt nghiệp của Nguyễn Thị Thuý Hằng về nghiên cứu biến ựộng một số loại hình sử dụng ựất của huyện Từ Liêm Ờ Hà Nội qua hai giai ựoạn 1994 và 1999, sử dụng tư liệu SPOT 3 và SPOT 4 Phương pháp nghiên cứu biến ựộng kết hợp với phân loại có kiểm ựịnh và chỉ số SAVI (chỉ số thực vật ựiều chỉnh ảnh hưởng của ựất)

Luận văn thạc sỹ của Bùi Phương Thảo ỘỨng dụng viễn thám và GIS nghiên cứu biến ựộng sử dụng ựất cửa Nam Triệu Ờ cửa Cấm (Hải Phòng) và vùng cửa đáy (Nam

định Ờ Ninh Bình) trong giai ựoạn 1987 Ờ 2010Ợ Tác giả ựã chọn 2 vùng cửa sông với

có 2 ựịnh hướng kinh tế phát triển khác nhau ựể ựánh giá ựiểm giống nhau và khác nhau trong quá trình biến ựộng sử dụng ựất

1.2 QUAN đIỂM NGHIÊN CỨU

Sử dụng ựất (Land use) là một loạt các hoạt ựộng của con người tác ựộng lên bề mặt trái ựất Một hình thức sử dụng ựất cụ thể sẽ tương ứng với một vùng lớp phủ bề mặt Mối quan hệ giữa hình thức sử dụng ựất và lớp phủ bề mặt thể hiện trong hai khắa cạnh:

+ Một vùng lớp phủ bề mặt có thể bao gồm nhiều loại hình sử dụng ựất khác nhau Vắ dụ: rừng có thể bao gồm rừng sản xuất, rừng phòng hộ, nơi bảo tồn ựộng vật hoang dã,

+ Một loại hình sử dụng ựất cũng chứa ựựng nhiều loại lớp phủ bề mặt Vắ dụ: một nông trại (hiện trạng sử dụng ựất) có thể bao gồm ựồng lúa, ựồng cỏ, khu vực xây dựng, diện tắch mặt nước (hiện trạng lớp phủ)

Với quan ựiểm các hợp phần hiện trạng sử dụng ựất, lớp phủ bề mặt, tài nguyên ựất và quy hoạch sử dụng ựất luôn tương tác qua lại Hoạt ựộng sử dụng ựất của con người tác ựộng

tới sự bền vững của tài nguyên ñất thông qua lớp phủ bề mặt Quy hoạch sử dụng ñất hợp lý, khoa học chính là công cụ hữu hiệu ñể bảo vệ nguồn tài nguyên ñất

Hình 1.1 Sự tương tác giữa hiện trạng sử dụng ñất, lớp phủ bề mặt, tài nguyên ñất

1.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1.3.1 Cơ sở nghiên cứu biến ñộng bằng viễn thám và GIS

a Khả năng phân tích

- Phân tích dữ liệu thuộc tính: mô tả và xử lý thống kê

- Phân tích dữ liệu không gian: tính toán kích thước, các phép biến ñổi hình học mô tả không gian với bản ñồ

- Phân tích tổng hợp dữ liệu thuộc tính và không gian: Phân tích và tra cứu

- Phép tính liền kề - vùng ñệm buffering, nội suy

- Phép tính liên kết

- Phép chồng xếp bản ñồ

b Khả năng chồng xếp bản ñồ (Map Overlaying)

Phân tích không gian (ñịa lý) là một quá trình giúp tìm ñược các câu trả lời cho bài toán

cụ thể hoặc tìm ñược giải pháp cho một vấn ñề cụ thể liên quan ñến ñịa lý Khả năng phân tích các quan hệ ñịa lý của ñối tượng ở nhiều layers khác nhau là quan trọng trong phân tích ñịa lý (ñược gọi là chồng xếp dữ liệu)

Việc chồng xếp các bản ñồ trong kỹ thuật GIS là một khả năng ưu việt của GIS trong việc phân tích các số liệu thuộc về không gian, ñể có thể xây dựng thành một bản ñồ mới mang các ñặc tính hoàn toàn khác với bản ñồ trước ñây (hình 1.2; 1.3; 1.4)

Hình 1.2 Nguyên lý khi chồng xếp các bản đồ

Hình 1.3 Việc chồng xếp các bản đồ theo phương pháp cộng và một ví dụ trong việc

bản đồ theo phương pháp cộng

Nguồn:[Cơ sở viễn thám- Nguyễn Ngọc Thạch (2005) NXB Nơng nghiệp, Hà Nội.]

Trong GIS các thơng tin được quản lý theo các lớp, nhờ việc chồng ghép các lớp thơng

tin cùng một hệ toạ độ địa lý từ đĩ dễ dàng cho thấy mức độ biến động cả về khơng gian lẫn

thời gian các đối tượng, cho phép đánh giá một cách khách quan về diễn biến phát triển của khu

vực nghiên cứu Kết quả mơ hình hố và tích hợp các thơng tin khơng gian về các đối tượng là

cơ sở tin cậy cho việc dự đốn về xu thế phát triển của khu vực nghiên cứu trong một giai đoạn

nhất định

Hình 1.4 Sơ ñồ khái quát mô hình quản lý và tích hợp thông tin không gian

Nguồn:[Nghiên cứu biến ñộng các vùng cửa sông ven biển bắc bộ, bắc trung bộ từ thông tin viễn thám phân giải cao và gis, phục vụ chiến lược phát triển kinh tế và bảo vệ tài nguyên – môi

trường]

c Khả năng phân loại lại (Reclassification)

Một trong những ñiểm nổi bật trong phần mềm GIS trong việc phân tích các thuộc tính

số liệu thuộc về không gian là khả năng của nó ñể phân loại các thuộc tính nổi bật của bản ñồ

Nó là một quá trình nhằm chỉ ra một nhóm thuộc tính thuộc về một cấp nhóm nào ñó Một lớp bản ñồ mới ñược tạo ra mang giá trị mới, mà nó ñược tạo thành dựa vào bản ñồ trước ñây

Hình 1.5 Một thí dụ trong phân loại lại một bản ñồ

d Tính diện tích (Area Calculation)

ðây là một trong những khả năng rất quan trọng, khả năng này cho phép ta tính toán ñược sự biến ñổi quy mô diện tích của ñối tượng Kết quả phân tích ñược trình bày dưới dạng sản phẩm khác nhau

- Dạng bảng biểu: Dạng dữ liệu chọn lọc, bảng tổng hợp thống kê

- Dạng đồ thị, biểu đồ: dạng cột, đường, pie-chart, histogram…

- Dạng bản đồ: bản đồ nền, bản đồ chuyên đề

- Dạng báo cáo

e Chiết xuất thơng tin bằng tiếp cận đa quy mơ

ðể chiết xuất thơng tin từ ảnh viễn thám, cĩ nhiều cách tiếp cận khác nhau, cĩ thể chia

ra làm hai cách chính là giải đốn ảnh bằng mắt thường và xử lý ảnh số

• Giải đốn bằng mắt thường

Giải đốn bằng mắt thường là phương pháp khoanh định các vật thể cũng như xác định trạng thái của chúng nhờ phân biệt các đặc tính yếu tố ảnh (độ sáng, kiến trúc, kiểu mẫu, hình dạng, kích thước, bĩng, vị trí, màu) và các yếu tố địa kỹ thuật Cơ sở để giải đốn bằng mắt là các chuẩn giải đốn và khĩa giải đốn Phương pháp này cĩ thể khai thác các tri thức chuyên gia và kinh nghiệm của người giải đốn, đồng thời phân tích được các thơng tin phân bố khơng gian một cách dễ dàng Kết quả giải đốn phụ thuộc rất nhiều vào kinh nghiệm và khả năng của người phân tích Hạn chế của giải đốn bằng mắt là khơng nhận biết được hết các đặc tính phổ của đối tượng, nguyên nhân do khả năng phân biệt sự khác biệt về phổ của mắt người hạn chế (12-14 mức)

Như vậy, trong giải đốn bằng mắt phải nắm bắt và phân biệt được các dấu hiệu giải đốn, cơng việc đĩ địi hỏi người giải đốn phải cĩ kiến thức chuyên mơn vững để cĩ thể kết hợp tốt các kiến thức trong quá trình giải đốn ảnh và chỉ cĩ vậy mới cĩ thể đưa ra kết quả chính xác

là khơng tận dụng được tri thức và kinh nghiệm của con người ðồng thời do xử lý số chỉ thuần túy dựa vào đặc trưng phản xạ phổ của các đối tượng nên cịn cĩ sự nhầm lẫn cho việc phân tích thơng tin của một số đối tượng cĩ giá trị phổ phản xạ gần như nhau

Hình 1.6 N ghiên cứu biến ñộng bằng viễn thám và GIS 1.3.2 Phương pháp ñánh giá biến ñộng bằng viễn thám và GIS

a Bằng viễn thám

Bản chất của Viễn thám là sự thu nhận thông tin phản xạ từ các ñối tượng trên mặt ñất dưới tác dụng của năng lượng ñiện từ Chính năng lượng ñiện từ này ñược thể hiện trên ảnh Quá trình chiết xuất thông tin từ ảnh viễn thám là quá trình chuyển ñổi thông tin ảnh thành các thông tin có ý nghĩa ñối với người sử dụng Việc chiết xuất thông tin ñược tiếp cận theo cả hai hướng: không gian và thời gian

- Tiếp cận theo không gian cho phép chiết xuất thông tin từ ảnh

- Tiếp cận theo thời gian cho phép ñánh giá biến ñộng hiện trạng sử dụng ñất từ các ảnh viễn thám chụp qua các giai ñoạn

Với cách tiếp cận như vậy, việc nghiên cứu ñánh giá biến ñộng sử dụng ñất bằng dữ liệu viễn thám ña thời gian yêu cầu ñối với dữ liệu viễn thám như sau:

- Tư liệu ảnh ñược chụp cùng bộ cảm hoặc tương tự

- Tư liệu ảnh phải có cùng ñộ phân giải không gian, cùng tầm nhìn (ñộ cao bay chụp, các băng phổ, ñộ phân giải phổ), cùng mùa

- Tư liệu ña thời gian

Có bốn phương pháp ñánh giá biến ñộng bằng viễn thám chủ yếu dựa theo các trình tự

xử lý sau (xem hình 1.7):

Hình 1.7 Các phương pháp ñánh giá biến ñộng

Nguồn:[ Survey of multispectral methods for land cover change analysis]

● Phương pháp 1: Phân tích sau phân loại

ðây là phương pháp ñơn giản, dễ thực hiện Tiến hành phân loại ñộc lập hai ảnh chụp ở hai thời kỳ khác nhau Thường sử dụng ma trận chéo ñể tính toán tương quan biến ñộng giữa các ñối tượng, lập ñược các báo cáo số liệu thống kê và bản ñồ biến ñộng ðộ chính xác của phương pháp này phụ thuộc chặt chẽ vào ñộ chính xác của phép phân loại ñộc lập, các sai số xuất hiện ở mỗi lần phân loại ảnh sẽ bị lẫn trong quá trình ñiều tra biến ñộng

Việc phân loại có thể tiến hành theo phân loại có kiểm ñịnh hoặc không có kiểm ñịnh Trong cách phân loại không có kiểm ñịnh, ta chia mức ñộ xám của ảnh ra các cấp khác nhau rồi phân loại ảnh theo các mức xám ñó Với phân loại có kiểm ñịnh, ta phải ñịnh nghĩa rõ ràng các lớp phân loại và lựa chọn có tính ñến ñặc thù của tư liệu ảnh, sau ñó chọn ñặc tính phổ hoặc cấu trúc cho phép phân biệt các lớp cần ñược tập hợp, chọn vùng mẫu và chọn lựa phương pháp phân loại

● Phương pháp 2: Phân loại trực tiếp từ ảnh ña thời gian

Phương pháp này thực chất là phương pháp ghép hai ảnh vào nhau thành ảnh ña thời gian trước khi phân loại Hai ảnh có N kênh ñược chồng phủ lên tạo ra một ảnh có 2N kênh

Với phương pháp này chỉ phải phân loại một lần cho ảnh ña thời gian và có thể phân loại có kiểm ñịnh hoặc không kiểm ñịnh ðộ chính xác của phương pháp này phụ thuộc vào sự khác biệt phổ giữa các lớp có thay ñổi và không thay ñổi (Nếu lấy mẫu thì phải lấy tất cả các mẫu không biến ñộng cũng như các mẫu biến ñộng)

● Phương pháp 3: Nhận biết thay ñổi phổ

Phương pháp này sử dụng các kỹ thuật khác nhau ñể từ hai ảnh ban ñầu tạo nên một kênh hay nhiều kênh ảnh mới thể hiện sự thay ñổi phổ Sự khác biệt hoặc tượng tự phổ giữa các pixel có thể ñược tính theo từng pixel hoặc tính trên toàn cảnh cùng với tính trên từng pixel Phương pháp này ñòi hỏi nắn chỉnh hình học phải có sai số nhỏ hơn 1 pixel

Kết quả của việc so sánh là tạo ra một ảnh chỉ rõ những khu vực có thay ñổi và không thay ñổi cũng như mức ñộ thay ñổi (gọi là ảnh thay ñổi) Khi ảnh này ñược tạo ra ñể phân ñịnh

rõ các pixel thay ñổi và mức ñộ thay ñổi thì cần phải có một vài bước xử lý tiếp theo, trong ñó quan trọng nhất là kỹ thuật phân ngưỡng Phân ngưỡng thực chất là việc ñịnh nghĩa mức ñộ mà tại ñó ta coi là có sự thay ñổi Phương pháp xác ñịnh ngưỡng ñược sử dụng nhiều nhất là phân tích hàm phân bố của ảnh thay ñổi

Nghiên cứu biến ñộng sử dụng ñất bằng viễn thám trong nội dung luận văn này ñược tiến hành như sau:

Bước 1: Lựa chọn hai tư liệu ảnh của hai thời kỳ khác nhau ñược thu cùng mùa khí hậu (tốt nhất là cùng tháng trong năm), cắt và nắn theo cùng tọa ñộ chung

Bước 2: Phân loại các ñối tượng sử dụng ñất

Trong bước này tác giả phân loại thơng qua phương pháp giải đốn bằng mắt thường và kết hợp với khảo sát thực địa để cho kết quả chính xác Từ kết quả giải đốn xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất của từng thời điểm bước 3:

Bước 3: Sử dụng hệ thống thơng tin địa lý nhằm phân tích, đánh giá biến động hiện trạng sử dụng đất nhờ việc chồng xếp bản đồ hiện trạng lớp phủ qua các thời gian khác nhau

Bước 4: Tiến hành phép tốn chéo (crossing) để thành lập bản đồ biến động và ma trận biến động Trên ma trận này, các đơn vị của bản đồ nằm trên đường chéo của ma trận là những đơn vị khơng biến động, cịn về hai phía đường chéo là những đơn vị biến động với những tính chất cụ thể của quá trình biến động

Bản đồ hiện trạng sử dụng đất của từng thời điểm được chồng xếp để chiết xuất thơng tin về sự biến động sử dụng đất

b Bằng GIS

Hình 1.8 Nguyên tắc nghiên cứu biến động trong GIS

Nguồn:[Cơ sở viễn thám- Nguyễn Ngọc Thạch (2005) NXB Nơng nghiệp, Hà Nội.]

Một trong các phương pháp nghiên cứu biến động là thiết lập ma trận biến động (ma trận hai chiều) Trong các phần mềm xử lí chuyên dụng (ILLWIS, IDRISI), ma trận được thực hiện trong chức năng CROSSING Nguyên tắc của CROSSING là tạo bản đồ mới thể hiện sự biến động về số lượng giữa các đối tượng, sự biến động đĩ được thể hiện bằng một bảng thống

kê hai chiều Các đối tượng địa lí dù đơn giản hay phức tạp đều được quy thành 3 dạng: điểm (point), đường (line, polyline), vùng (polygon) Trong đĩ:

ðiểm (point): thể hiện một phần tử của dữ liệu gắn với một vị trí xác định trong khơng gian 2 hoặc 3 chiều

ðường (line, polyline): thể hiện đối tượng địa lí phân bố theo tuyến, được mơ tả bằng một chuỗi toạ độ kế tiếp nhau trong khơng gian

Vùng (polygon): trong đĩ vị trí và phạm vi phân bố các phần tử dữ liệu được mơ tả bằng một chuỗi các toạ độ khơng gian khép kín, cĩ toạ độ điểm đầu và điểm cuối trùng nhau

Tóm lại: Khi kết hợp giữa Viễn thám và GIS, có thể xử lý ñồng thời cả ảnh và bản ñồ ñể theo dõi và thống kê ñược sự biến ñộng của thảm thực vật nói chung hay biến ñộng sử dụng ñất nói riêng Công việc này và ñang ñược thực hiện ở nhiều quy mô khác nhau và với mức ñộ chi tiết khác nhau

Hình 2.1 Khu vực vị trắ cửa sông Mã

- Phắa Bắc giáp huyện Hậu Lộc;

- Phắa Nam giáp thị xã Sầm Sơn, huyện Quảng Xương và thành phố Thanh Hoá;

- Phắa Tây giáp huyện Thiệu Hoá, Yên định và huyện Vĩnh Lộc;

- Phắa đông giáp Biển đông

2.1.2 đặc ựiểm ựịa hình ựịa mạo

địa hình Hoằng Hóa không bằng phẳng mà có ựộ nghiêng từ Tây sang đông, từ Bắc xuống Nam, ựây là khu vực ựặc trưng của vùng ựịa hình ven biển, những dải ựất cát, các bãi ựất cao, thấp thường chạy song song với bờ biển

Nhìn chung, ựịa hình Hoằng Hóa ựược chia làm 2 vùng:

- Vùng ựồng bằng: gồm 39 xã, thị trấn (các xã: Hoằng Giang, Hoằng Xuân, Hoằng Khánh, Hoằng Phượng, Hoằng Phú, Hoằng Quý, Hoằng Kim, Hoằng Trung, Hoằng Trinh, Hoằng Sơn, Hoằng Lương, Hoằng Cát, Hoằng Khê, Hoằng Xuyên, Hoằng Lý, Hoằng Quỳ, Hoằng Hợp, Hoằng Phúc, Hoằng đức, Hoằng Hà, Hoằng đạt, Hoằng đồng, Hoằng Vinh, Hoằng Thắng, Hoằng đạo, Hoằng Long, Hoằng Quang, Hoằng Anh, Hoằng Minh, Hoằng Lộc, Hoằng Thành, Hoằng Trạch, Hoằng đại, Hoằng Lưu, Hoằng Tân, Hoằng Thịnh, Hoằng Thái và thị trấn: Bút Sơn, Tào Xuyên)

Tổng diện tắch 15.748,53 ha (chiếm 70,07% diện tắch tự nhiên toàn huyện) Hình thành bởi các dải ựất cát cao và các bãi ựất thấp, bề mặt tương ựối bằng phẳng đây là vùng ựất thắch hợp với thâm canh lúa nước, lúa - màu và cây công nghiệp ngắn ngày

+ Vùng ven biển: địa hình chủ yếu là cao, Các dải ựất pha cát cao gồm 10 xã ven biển (Hoằng Ngọc, Hoằng Yến, Hoằng Tiến, Hoằng Hải, Hoằng Trường, Hoằng Thanh, Hoằng đông, Hoằng Phụ, Hoằng Phong, Hoằng Châu) Tổng diện tắch 6.724,65 ha (chiếm 29,92 % diện tắch tự nhiên toàn huyện)

2.1.3 đặc ựiểm thời tiết, khắ hậu

Khu vực Hoằng Hóa nằm trong vùng khắ hậu ựồng bằng ven biển có các ựặc trưng sau:

Chế ựộ nhiệt: Nền nhiệt ựộ trung bình cao, mùa ựông không lạnh lắm

Tổng nhiệt ựộ năm 85000 - 86000C, biên ựộ năm 110 - 130, biên ựộ ngày 50 -

70 Nhiệt ựộ trung bình tháng 1: 16,50 - 170C, thấp nhất tuyệt ựối chưa ựến 30C ở vùng ven biển và 20C ở vùng ựồng bằng Nhiệt ựộ trung bình tháng 7: 28,80 - 29,20C Nhiệt ựộ cao nhất tuyệt ựối chưa quá 410C

Lượng mưa:

Lượng mưa trung bình trong năm 1.500 - 1.900 mm, từ tháng 5 ựến tháng 10 chiếm 85 - 90% tổng lượng mưa cả năm, mưa tập trung từ tháng 6 ựến tháng 9, lượng mưa phân bố không ựồng ựều: Tháng ắt mưa nhất là tháng 1 và tháng 2 (bình quân mỗi tháng 22 - 28 mm) Tháng mưa nhiều nhất là tháng 8 và tháng 9 (bình quân mỗi tháng

228 - 408 mm)

Có những thời ựiểm mưa tập trung gây ra trên ựịa bàn bị úng lụt cục bộ, thiệt hại cho sản xuất nông nghiệp, ảnh hưởng ựến ựời sống người dân Lượng bốc hơi trung bình 845mm

Chế ựộ gió:

Chịu ảnh hưởng của 2 hướng gió chắnh: Gió mùa đông Bắc vào mùa ựông và gió đông Nam vào mùa hè Vùng ựồng bằng tốc ựộ gió trung bình năm 1,5 - 1,8m/s, nhưng ở vùng ven biển là cửa ngõ ựón gió bão, tốc ựộ gió mạnh hơn, trung bình năm

là 1,8 - 2,2m/s, tốc ựộ gió mạnh nhất khi bão là 40m/s và khi gió mùa đông Bắc là khoảng 25m/s

Ngoài hai hướng gió chắnh trên, về mùa hè thỉnh thoảng còn xuất hiện các ựợt gió Tây Nam khô nóng nhưng chỉ ảnh hưởng ựến một số xã vùng ựồi, vùng ựồng bằng

Nhiệt ựộ không khắ TB ( 0 C)

Lượng Mưa (Mm)

Số ngày mưa

(Ngày)

độ ẩm không khắ TB

(%)

Lượng bốc hơi

(Mm)

Số giờ nắng

Hình 2.2 Nhiệt ñộ, lượng mưa, ñộ ẩm, lượng bốc hơi các tháng

trung bình trong năm 2008 của huyện Hoằng Hóa

Hình 2.3 Số ngày mưa và số giờ nắng các tháng trong năm huyện Hoằng Hóa

2.1.4 ðặc ñiểm thủy văn

Nằm trong vùng thủy văn chịu ảnh hưởng của nước triều Vì vậy khu vực này chịu tác ñộng trực tiếp của bão, áp thấp nhiệt ñới và thủy triều Vùng ven biển cửa sông Mã có chế ñộ nhật triều ñều, bình quân thủy triều tại ñây lên xuống một lần trong ngày Biên ñộ triều hàng ngày trung bình 120 - 150cm Vào mùa lũ, sự xâm nhập của thủy triều vào ñất liền giảm xuống và ngược lại vào mùa khô, thủy triều xâm nhập vào ñất liền gây nhiễm mặn cho vùng ñất thấp ven biển

Hoằng Hóa có 2 cửa sông lớn là cửa Hới và Lạch Trường với vùng triều mạnh Mùa khô do lượng mưa ít, ñịa hình không cao so với mặt nước biển nên có sự xâm

nhập triều mặn vào các sông Trên các sông của Hoằng Hóa, phần nước ngọt chỉ có khoảng 10 - 15km thuộc ñoạn sông Mã ở phía Tây Bắc huyện, phần còn lại là nước mặn và nước lợ do thủy triều lên xuống tạo nên Tại các cửa lạch, khi triều cao, ñỉnh triều có thể lên ñến 4m Vùng ven biển chịu ảnh hưởng nặng nề của bão và các ñợt áp thấp nhiệt ñới, triều cường

2.1.5 Tài nguyên ñất

ðất ñai Hoằng Hóa gồm: ñất ñồi núi, ñất phù sa, ñất mặn và ñất cát biển Theo kết quả ñiều tra bổ sung chỉnh lý xây dựng bản ñồ ñất tỉnh Thanh Hóa của Viện Quy hoạch và Thiết kế nông nghiệp, huyện Hoằng Hóa có 5 nhóm ñất chính với 9 ñơn vị ñất

Bảng 2.2 Phân loại ñất huyện Hoằng Hoá

(ha)

Tỷ lệ (%)

Nguồn:[ Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Thanh Hoá - năm 2004]

2.1.6 Tài nguyên rừng

Hầu hết là rừng trồng Theo số liệu thống kê năm 2005 có 1.276,33 ha chủ yếu là rừng phòng hộ phân bố ở một số xã phía Tây Bắc huyện (Hoằng Xuân, Hoằng Khánh, Hoằng Trung, Hoằng Trinh, Hoằng Sơn, Hoằng Cát) và các xã ven biển, cây trồng chủ yếu là bạch ñàn, thông, phi lao, keo lá tràm, sú vẹt, giá trị kinh tế không nhiều nhưng có ý nghĩa về môi

trường ở tiểu vùng và góp phần hạn chế tác hại của thiên nhiên

2.2 ðIỀU KIỆN KINH TẾ XÃ HỘI

hộ nông thôn vẫn còn 4,37 người/hộ

Mật ñộ dân số trung bình 1.132 người/km2, phân bố không ñều: Thị trấn Hoằng Hóa (thị trấn Bút Sơn) có mật ñộ dân số cao nhất là 3.727,06 người/km2, xã Hoằng Yến có mật ñộ dân số thấp nhất là 408,37 người/km2

Toàn huyện có khoảng 130.174 lao ñộng trong ñộ tuổi chiếm 51,19 % dân số ðến nay, lao ñộng trong nhóm ngành nông nghiệp vẫn là lực lượng chủ yếu Lao ñộng trong ngành thương mại, dịch vụ vẫn chưa hoàn toàn tách khỏi lao ñộng nông nghiệp, tỷ lệ lao ñộng trong nhóm ngành nông nghiệp vẫn còn khá cao (71,78% tổng số lao ñộng làm việc) Hiện tại vẫn còn khoảng trên 8% tổng số lao ñộng chưa có ñủ việc làm thường xuyên; số lao ñộng ñã qua ñào tạo chỉ mới có khoảng 15,15% số người trong ñộ tuổi lao ñộng Nhiều người ñược học nghề nhưng chưa có việc làm hoặc việc làm trái với nghề ñược ñào tạo

a Nông nghiệp

Về trồng trọt: Nhìn chung cây lương thực là nhóm cây chủ lực (lúa, ngô) Ngoài ra, nhóm cây chất bột lấy củ (khoai lang, sắn ), diện tích gieo trồng có xu hướng giảm và nhóm cây thực phẩm (rau, ñậu): diện tích nhóm cây thực phẩm có sự tăng lên qua các năm

Về chăn nuôi: Phát triển mô hình chăn nuôi hộ, chăn nuôi trang trại Năm 2008, toàn huyện ñã xây dựng ñược 137 trang trại nuôi tập trung, trong ñó 16 trại bò, 75 trại lợn, 33 trại gia cầm và chăn nuôi tổng hợp 5 ñang sản xuất kinh doanh có hiệu quả

Ngoài ra khu vực nút cát hiện ựã ựược phủ lớp rừng trồng (chủ yếu là thông) có ựộ tuổi

6 Ờ 7 năm Khu vực của Hới phát triển diện tắch rừng sú vẹt và bần chua có ựộ tuổi 4 Ờ 5 năm

c Thủy sản

Nuôi trồng, khai thác thủy, hải sản ựã có bước phát triển mới và tương ựối toàn diện cả ựánh bắt, nuôi trồng, năng lực khai thác

Khu vực nuôi ngao của huyện tập trung khu vực cửa Lạch Trường với diện tắch ựến này

là 17ha Bên cạnh ựó diện tắch nước mặt hiện nay ựã ựược người dân sử dụng cho phục vụ nuôi trồng thâm canh thủy sản

đánh bắt thủy sản hiện nay cũng là một trong những hình thức kinh tế chắnh của dân cư ven biển huyện Tuy nhiên người dân ở ựây vẫn sử dụng các tàu bè loại nhỏ có công suất không lớn nên hiệu quả kinh tế không cao

d Công nghiệp

Khu công nghiệp và ựô thị Hoàng Long có quy mô 76ha giáp quốc lộ 1A, cách sông

Mã 200m ựược bắt ựầu xây dựng cuối tháng 3 năm 2004 và ựến hiện nay ựã có trên mười công

ty, doanh nghiệp vào sản xuất, kinh doanh (Công ty thuốc phong Bà Giằng, công ty phân bón Hữu Nghị , công ty xây dựng Hoàng Tuấn, các trường trung cấp, dạy nghề, trung tâm sát hạch lái xe và các khách sạn đặc biệt là công ty giầy Hong-Fu và Rollsport thuộc tập ựoàn Hồng Mỹ) ựang thu hút trên 10.000 lao ựộng làm việc tại công ty

e Du lịch

Du lịch hiện ựang dần trở thành một trong những hướng phát triển kinh tế mới trong tương lai Khu Du lịch sinh thái biển Hải Tiến ựã ựược UBND tỉnh Thanh Hóa phê duyệt Quy hoạch chung tại Quyết ựịnh số 2750/Qđ-UBND ngày 01/8/2009 với tổng diện tắch quy hoạch hơn 400ha thuộc 5 xã (Hoằng Trường, Hoằng Hải, Hoằng Tiến, Hoằng Thanh và Hoằng Phụ) Tuy nhiên hiện nay mới chỉ khai thác gần 150 ha Còn lại diện tắch vẫn trong mục quy hoạch và

sẽ ựược tiếp tục ựầu tư xây dựng trong thời gian tới

Khu du lịch sinh thái hiện nay với mục tiêu là kết hợp với phòng hộ bờ biển và bảo vệ môi trường biển, góp phần thúc ựẩy phát triển kinh tế - xã hội tại ựây

CHƯƠNG 3

NGHIÊN CỨU BIẾN ðỘNG SỬ DỤNG ðẤT VÙNG CỬA SÔNG MÃ

TỈNH THANH HÓA BẰNG DỮ LIỆU VIỄN THÁM VÀ GIS

- Ảnh Landsat TM (Landsat 5) ñược chụp vào ngày 23/11/1989

- Ảnh Landsat ETM (Landsat 7) ñược chụp vào ngày 16/11/2001

2001

2013

- Ảnh Landsat OLI (Landsat 8) được chụp vào ngày 8/10/2013

Ưu điểm: Hai ảnh năm 1989 và 2001 cĩ thời gian bay chụp gần giống nhau (cùng tháng), ảnh năm 2013 chụp trước 1 tháng nên cĩ sự khác nhau về đối tượng (trồng lúa) trên ảnh giúp việc tách hai đối tượng dân cư và đất trồng lúa một cách dễ dàng hơn

Ngồi ra cịn cĩ các dữ liệu khác gồm:

- Số liệu thu thập qua việc khảo sát thực địa

- Số liệu thống kê và phát triển kinh tế- xã hội ở các khu vực nghiên cứu

3.2 QUY TRÌNH NGHIÊN CỨU

Cĩ nhiều phương pháp đánh giá biến động sử dụng đất khác nhau khi nghiên cứu biến động sử dụng đất cho khu vực cửa sơng Mã Trong đề tài nghiên cứu này, chiết xuất thơng tin được thực hiện thơng qua phương pháp giải đốn ảnh bằng mắt thường để phân tích ảnh vệ tinh

Xây dựng bản đồ biến động dựa trên các kết quả giải đốn bằng mắt thường Khoanh ra những khu vực biến động bất thường, khu vực biến động chưa giải thích được nguyên nhân, sau đĩ tiến hành thực hiện bước khảo sát, điều tra thực địa để thành chuẩn hĩa bản đồ biến động

3.2.1 Xử lý dữ liệu ảnh

a Hiển thị ảnh

Ảnh được hiển thị thơng qua tổ hợp màu của các kênh phổ giúp cho người sử dụng phân biệt được nhiều đối tượng cĩ tone ảnh tương tự nhau trên ảnh đen trắng Sự tổ hợp màu này cĩ thể sử dụng phương pháp quang học hoặc kỹ thuật xử lý ảnh số để tạo ra nhiều tổ hợp màu khác nhau với việc tổ hợp ba màu cơ bản: đỏ (red), xanh lơ (blue), xanh lục (green) Phương pháp tổ hợp màu thường được sử dụng là phương pháp tổ hợp màu giả RGB (red – green – blue) đối với các kênh ảnh Landsat là: 4-3-2 (ảnh Landsat TM và ETM) và 5-4-3 (ảnh Landsat OLI)

b Tăng cường chất lượng ảnh

Là việc thay đổi giá trị độ xám của pixel trong ảnh (DN) ban đầu thành một giá trị độ xám mới cho ảnh cĩ chất lượng cao hơn Kỹ thuật tăng cường chất lượng ảnh cĩ thể áp dụng cho từng kênh riêng biệt Với việc tăng độ tương phản nhằm cung cấp thêm các thơng tin bị bỏ sĩt trong những trường hợp độ sáng quá thấp hoặc quá cao

Trong ñó:

DN’: giá trị ñộ xám của ảnh mới

DN: giá trị ñộ xám của ảnh chưa xử lý

Max: giá trị DN cực ñại của ảnh chưa xử lý

Min: giá trị DN cực tiểu của ảnh chưa xử lý

Việc lấy các ñiểm khống chế ảnh có ảnh hưởng quan trọng ñến ñộ chính xác của phép nắn Các ñiểm khống chế ñược chọn phải thoả mãn yêu cầu sau:

- ðược phân bố ñồng ñều trên toàn bộ phạm vi ảnh nắn ðiều này làm giảm sai số cho phép nắn Tại khu vực không có ñiểm khống chế hay ñiểm khống chế ít, sai số sẽ lớn hơn

- Các ñiểm khống chế phải dễ nhận biết trên ảnh và bản ñồ, phải là các yếu tố ít thay ñổi của ñịa hình hay ñịa vật

d Cắt ảnh theo ranh giới xác ñịnh vùng nghiên cứu

Các ảnh vệ tinh Landsat ñược ñưa vào phần mềm Microstation SE ñể cắt vùng theo ranh giới nghiên cứu mà ñề tài ñã xác ñịnh

Hình 3.2 Vùng nghiên cứu sau khi ñược cắt từ ảnh landsat OLI năm 2013

3.2.2 Xây dựng chú giải

Theo ñặc ñiểm của khu vực nghiên cứu, bản chú giải ñược xây dựng bao gồm các loại ñối tượng có trong từng thời ñiểm khác nhau

Trong thời ñiểm năm 1989 lớp thông tin sử dụng ñất gồm có 5 ñối tượng chính: ðất dân

cư, ñất nông nghiệp, ñất trống, ñất trống ñồi núi trọc và mặt nước Thời ñiểm năm 2001 lớp thông tin sử dụng ñất gồm 6 ñối tượng, ngoài 5 ñối tượng như thời ñiểm năm 1989 thì thời ñiểm năm 2001 có thêm ñối tượng nuôi trồng thủy sản Thời ñiểm năm 2013 gồm các ñối tượng: dân cư, ñất nông nghiệp nuôi trồng thủy sản, rừng, ñất trống ñồi núi trọc, ñất xây dựng,

du lịch, ñất chuyên dụng và mặt nước

Trong ñó với thời ñiểm khảo sát năm 2013

- Dân cư là những phần ñất dùng cho mục ñích ñất ở;

- ðất nông nghiệp là tất cả các loại ñất ñược sử dụng cho mục ñích nông nghiệp bao gồm cả ñất lúa, màu và ñất trồng cây ăn quả;

- Nuôi trồng thủy sản là những vùng ñất sử dụng cho mục ñích nuôi trồng thủy sản;

- Rừng bao gồm cả rừng trồng trên ñá cát kết và rừng ngập mặn gồm có sú vẹt và bần chua trong khu vực nghiên cứu, không phân biệt loại rừng cao hay thấp;