Ứng dụng công nghệ viễn thám, hệ thống thông tin địa lí trong đánh giá biến động đất và chuỗi Markov dự báo đất tỉnh Bắc Ninh trong giai đoạn 2003 – 2013

1. Lí do chọn đề tàiĐất đai là thành phần quan trọng của tự nhiên, là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá với mỗi Quốc gia, là tư liệu sản xuất đặc biệt và không thể thay thế được. Là yếu tố quan trọng hàng đầu trong việc duy trì mọi hoạt động sống của sinh vật trên Trái Đất (là môi trường sống, là tư liệu sản xuất…), đất đã được hình thành và biến đổi qua lịch sử rất dài. Chính vì vậy đất có vai trò rất quan trọng với tự nhiên và cuộc sống của con người.Bắc Ninh là một tỉnh có nền kinh tế khá phát triển, trong những năm gần đây tỉnh đã thu hút được rất nhiều dự án đầu tư lớn vào tỉnh và có nhiều dự án đã xây dựng và đưa vào hoạt động như: Khu công nghiệp Yên Phong, khu công nghiệp Quế Võ 1, khu công nghiệp Khai Sơn…làm cho nhiều diện tích đất nông nghiệp đã bị chuyển đổi sang xây dựng các khu công nghiệp, nhà ở cho công nhân. Bên cạnh đó, dân số của tỉnh tăng lên trong thời gian qua, nhu cầu đất thổ cư lớn, đời sống của người dân cao hơn, nhiều khu vực người dân không còn nhu cầu sản xuất nông nghiệp nữa. Đây là một trong những nguyên nhân quan trọng gây lên sự biến đổi mạnh mẽ diện tích đất của tỉnh. Chính vì vậy việc đánh giá biến động đất là hết sức cần thiết để có thể quy hoạch phát triển góp phần phát triển bền vững.Trên thế giới, công nghệ viễn thám và hệ thống thông tin địa lí GIS, đã ra đời vào những năm đầu thập kỷ 60 thế kỷ XX và phát triển mạnh mẽ trên nền tảng của tiến bộ công nghệ máy tính, phân tích dữ liệu không gian và quản lí dữ liệu. Từ những năm 80 trở lại đây, công nghệ viễn thám, hệ thông tin địa lí GIS đã có sự phát triển nhảy vọt trở thành một công cụ hữu hiệu phục vụ nông – lâm nghiệp, quản lí tài nguyên, bảo vệ môi trường và phòng chống thiên tai nói chung, trong công tác quản lí đánh giá biến động đất nói riêng. Công nghệ viễn thám hiện nay cho phép chúng ta cập nhật thông tin, tiến hành nhanh chóng và đạt hiệu quả cao. Việc kết hợp giữa công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lí GIS càng làm tăng thêm tính xác thực của kết quả nghiên cứu. Chính vì vậy việc sử dụng công nghệ viễn thám, hệ thông tin địa lí trong đánh giá biến động đất là rất cần thiết, giúp cập nhật thông tin một cách nhanh chóng, chính xác, khách quan, khoa học. Ngoài ra, để giúp cho các cơ quan quản lý có thể đưa ra những kế hoạch phát triển tối ưu nhất trước tốc độ phát triển kinh tế khá nhanh của tỉnh Bắc Ninh thì việc đưa ra dự báo về sự biến động đất ở các năm tiếp theo là điều vô cùng cần thiếtTrước đó đã có một số đề tài nghiên cứu, đánh giá biến động đất tỉnh Bắc Ninh nhưng các đề tài đó mới chỉ dừng lại ở việc sử dụng hệ thông tin địa lí GIS đánh giá biến động đất với số liệu cũ của các năm trước, chưa có đề tài nào sử dụng ảnh viễn thám đánh giá biến động đất của tỉnh Bắc Ninh, các để tài đó cũng chưa đề cập nhiều tới việc dự báo đất cho tỉnh Bắc Ninh. Hiện nay diện tích đất của tỉnh đã có nhiều biến động nên đề tài này sử dụng những ảnh viễn thám mới nhất (2013) để cập nhật số liệu mới nhất có thể và ứng dụng thêm GIS trong đánh giá biến động đất, chuỗi Markov dự báo đất để có thể có được kết quả tốt nhất, chính xác nhất.Vì những lí do trên tác giả chọn đề tài: “ Ứng dụng công nghệ viễn thám, hệ thống thông tin địa lí trong đánh giá biến động đất và chuỗi Markov dự báo đất tỉnh Bắc Ninh trong giai đoạn 2003 – 2013” là thước đo hiểu biết của bản thân và có thể trau dồi thêm kiến thức về công nghệ viễn thám, hệ thông tin địa lí cũng như hiểu biết về biến động đất nói chung và dự báo đất nói riêng. Kết quả nghiên cứu này có thể là tài liệu tham khảo cho các nhà lãnh đạo địa phương đánh giá hiện trạng cũng như biến động đất, dự báo đất tỉnh Bắc Ninh để phát triển theo hướng phát triển bền vững.

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Đất đai là thành phần quan trọng của tự nhiên, là nguồn tài nguyên vôcùng quý giá với mỗi Quốc gia, là tư liệu sản xuất đặc biệt và không thể thaythế được Là yếu tố quan trọng hàng đầu trong việc duy trì mọi hoạt độngsống của sinh vật trên Trái Đất (là môi trường sống, là tư liệu sản xuất…), đất

đã được hình thành và biến đổi qua lịch sử rất dài Chính vì vậy đất có vai tròrất quan trọng với tự nhiên và cuộc sống của con người

Bắc Ninh là một tỉnh có nền kinh tế khá phát triển, trong những năm gần đâytỉnh đã thu hút được rất nhiều dự án đầu tư lớn vào tỉnh và có nhiều dự án đã xâydựng và đưa vào hoạt động như: Khu công nghiệp Yên Phong, khu công nghiệpQuế Võ 1, khu công nghiệp Khai Sơn…làm cho nhiều diện tích đất nông nghiệp đã

bị chuyển đổi sang xây dựng các khu công nghiệp, nhà ở cho công nhân Bên cạnh

đó, dân số của tỉnh tăng lên trong thời gian qua, nhu cầu đất thổ cư lớn, đời sốngcủa người dân cao hơn, nhiều khu vực người dân không còn nhu cầu sản xuất nôngnghiệp nữa Đây là một trong những nguyên nhân quan trọng gây lên sự biến đổimạnh mẽ diện tích đất của tỉnh Chính vì vậy việc đánh giá biến động đất là hết sứccần thiết để có thể quy hoạch phát triển góp phần phát triển bền vững

Trên thế giới, công nghệ viễn thám và hệ thống thông tin địa lí GIS, đã

ra đời vào những năm đầu thập kỷ 60 thế kỷ XX và phát triển mạnh mẽ trênnền tảng của tiến bộ công nghệ máy tính, phân tích dữ liệu không gian vàquản lí dữ liệu Từ những năm 80 trở lại đây, công nghệ viễn thám, hệ thôngtin địa lí GIS đã có sự phát triển nhảy vọt trở thành một công cụ hữu hiệuphục vụ nông – lâm nghiệp, quản lí tài nguyên, bảo vệ môi trường và phòngchống thiên tai nói chung, trong công tác quản lí đánh giá biến động đất nóiriêng Công nghệ viễn thám hiện nay cho phép chúng ta cập nhật thông tin,tiến hành nhanh chóng và đạt hiệu quả cao Việc kết hợp giữa công nghệ viễnthám và hệ thông tin địa lí GIS càng làm tăng thêm tính xác thực của kết quảnghiên cứu Chính vì vậy việc sử dụng công nghệ viễn thám, hệ thông tin địa

lí trong đánh giá biến động đất là rất cần thiết, giúp cập nhật thông tin mộtcách nhanh chóng, chính xác, khách quan, khoa học Ngoài ra, để giúp chocác cơ quan quản lý có thể đưa ra những kế hoạch phát triển tối ưu nhất trước

tốc độ phát triển kinh tế khá nhanh của tỉnh Bắc Ninh thì việc đưa ra dự báo

về sự biến động đất ở các năm tiếp theo là điều vô cùng cần thiết

Trước đó đã có một số đề tài nghiên cứu, đánh giá biến động đất tỉnh BắcNinh nhưng các đề tài đó mới chỉ dừng lại ở việc sử dụng hệ thông tin địa lí GISđánh giá biến động đất với số liệu cũ của các năm trước, chưa có đề tài nào sử dụngảnh viễn thám đánh giá biến động đất của tỉnh Bắc Ninh, các để tài đó cũng chưa đềcập nhiều tới việc dự báo đất cho tỉnh Bắc Ninh Hiện nay diện tích đất của tỉnh đã

có nhiều biến động nên đề tài này sử dụng những ảnh viễn thám mới nhất (2013)

để cập nhật số liệu mới nhất có thể và ứng dụng thêm GIS trong đánh giá biến độngđất, chuỗi Markov dự báo đất để có thể có được kết quả tốt nhất, chính xác nhất

Vì những lí do trên tác giả chọn đề tài: “ Ứng dụng công nghệ viễn thám, hệ thống thông tin địa lí trong đánh giá biến động đất và chuỗi Markov dự báo đất tỉnh Bắc Ninh trong giai đoạn 2003 – 2013” là thước đo hiểu biết của bản thân và có

thể trau dồi thêm kiến thức về công nghệ viễn thám, hệ thông tin địa lí cũng như hiểubiết về biến động đất nói chung và dự báo đất nói riêng Kết quả nghiên cứu này có thể

là tài liệu tham khảo cho các nhà lãnh đạo địa phương đánh giá hiện trạng cũng nhưbiến động đất, dự báo đất tỉnh Bắc Ninh để phát triển theo hướng phát triển bền vững

2 Mục tiêu, nhiệm vụ, giới hạn nghiên cứu của đề tài

2.1 Mục tiêu nghiên cứu

- Phân tích hiện trạng sử dụng đất tỉnh Bắc Ninh năm 2003 và 2013 dựavào nguồn tư liệu ảnh vệ tinh Landsat ETM, phần mềm xử lí ảnh vệ tinh Envi4.5, phần mềm ArcGis để biên tập bản đồ

- Đánh giá biến động sử dụng đất tỉnh Bắc Ninh giai đoạn 2003 – 2013

- Ứng dụng chuỗi toán học Markov vào việc dự báo đất tỉnh Bắc Ninhđến năm 2033

- Phân tích nguyên nhân biến động đất, ảnh hưởng đô thị hóa, đưa ra giảipháp nâng cao hiệu quả sử dụng đất trên địa bàn tỉnh

2.2 Nhiệm vụ nghiên cứu

Để đạt được các mục tiêu đề ra, đề tài cần thực hiện các nhiệm vụ sau:

- Nghiên cứu cơ sở khoa học và công nghệ ứng dụng viễn thám và GIStrong đánh giá biến động sử dụng đất

- Sử dụng ảnh Landsat năm 2003 - 2013, phần mềm xử lí ảnh vệ tinh…

để xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2003 và năm 2013 Xây dựngbản đồ biến động đất giai đoạn 2003 – 2013

- Phân tích hiện trạng sử dụng đất tỉnh Bắc Ninh giai đoạn 2003 – 2013

- Ứng dụng công nghệ GIS đánh giá biến động sử dụng đất giaiđoạn 2003 – 2013

- Sử dụng chuỗi toán học Markov để dự báo đất tỉnh Bắc Ninh đến năm 2033

- Khảo sát thực địa và tìm hiểu nguyên nhân cũng như ảnh hưởng củaviệc biến động đất tới đời sống nhân dân tỉnh Bắc Ninh

- Tìm hiểu những nguyên nhân dẫn đến xu hướng biến động và đưa racác giải pháp sử dụng đất theo hướng phát triển bền vững

2033 Nguyên nhân gây biến động sử dụng đất, ảnh hưởng quá trình đô thịhóa Một số giải pháp sử dụng đất hợp lí, bền vững

3 Tổng quan về vấn đề nghiên cứu

Viễn thám là một khoa học, thực sự phát triển mạnh mẽ qua hơn ba thập

kỉ gần đây, từ năm 1858 người ta đã sử dụng khinh khí cầu bay lên khôngtrung chụp ảnh Năm 1956 tiến hành thử nghiệm khả năng chụp ảnh hồngngoại từ máy bay để phân loại và phát hiện các kiểu loại thực vật Năm 1960tiến hành nghiên cứu về ứng dụng của ảnh hồng ngoại màu và ảnh đa phổ.Vào những năm 70 của thế kỉ XX đã phóng thành công vệ tinh Landsat Vệtinh NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) phóng lầnđầu tiên lên quỹ đạo năm 1978 đã cung cấp ảnh theo chế độ cập nhật với độphân giải không gian 1,1km [12, 13]

Giai đoạn 1970 – 1982 là giai đoạn hoàn thiện phương pháp đoán đọc ảnhhàng không, bước sang giai đoạn nghiên cứu, sử dụng các tài liệu chụp ảnh mặtđất từ vệ tinh nghiên cứu tài nguyên thiên nhiên, trong đó có tài nguyên đất.

Tại Việt Nam, từ năm 1979 – 1980 các cơ quan của nước ta đã bắt đầu tiếpcận công nghệ viễn thám Sau đó, từ năm 1980 – 1990 đã triển khai các nghiên cứuthử nghiệm nhằm xác định khả năng và phương pháp sử dụng tư liệu viễn thám đểgiải quyết các vấn đề kinh tế - xã hội – môi trường Từ năm 1990 – 1995, bên cạnhviệc mở rộng công tác nghiên cứu, thử nghiệm thì nhiều ngành đã đưa công nghệviễn thám vào ứng dụng trong thực tiễn và đạt được những kết quả rõ rệt

Có nhiều đề tài thực hiện ứng dụng viễn thám và GIS nghiên cứu tàinguyên và quản lí đất đai trong giai đoạn hiện nay:

- Nghiên cứu biến động hiện trạng sử dụng đất và ảnh hưởng của nó đếnlưu vực sông Trà Khúc bằng phương pháp viễn thám và GIS Vũ Anh Tuân(2003) Luận án tiến sĩ

- Ứng dụng viễn thám và GIS đánh giá biến động và dự báo đất ở đô thị tạiphương Hiệp Bình Phước quận Thủ Đức Vũ Minh Tuấn, Lê Văn Trung (2008)

- Sử dụng viễn thám và GIS trong đánh giá biến động lớp phủ và sửdụng đất ở lưu vực sông Xrê – Pook, Tây Nguyên (1995) của Nguyễn ThanhXuân, Trung tâm viễn thám – Viện điều tra quy hoạch Nông nghiệp

- Sử dụng tư liệu viễn thám nghiên cứu và dự báo xu thế biến động lớpphủ thực vật đất huyện Từ Liêm, thành phố Hà Nội Nguyễn Mỹ Tươi (2011).Luận văn thạc sĩ Đại học khoa học tự nhiên – Đại học quốc gia Hà Nội

Tại Bắc Ninh, đã có đề tài: Vũ Thị Ngọc “Ứng dụng công nghệ GISđánh giá biến động hiện trạng sử dụng đất tỉnh Bắc Ninh giai đoạn 2005 –2010”, Khóa luận tốt nghiệp khoa Địa Lí, năm 2012

Có thể thấy, đã có rất nhiều đề tài sử dụng tư liệu ảnh vệ tinh và ứngdụng GIS để nghiên cứu các vấn đề kinh tế - xã hội – môi trường phục vụ choviệc phát triển Riêng vấn đề sử dụng ảnh viễn thám, chuỗi Markov để đánhgiá hiện trạng sử dụng đất, biến động sử dụng đất và dự báo đất thì đã đượcnghiên cứu ở nhiều địa bàn khác nhau trên cả nước, tuy nhiên ở tỉnh Bắc Ninhthì vấn đề nghiên cứu này thì lần đầu tiên được đề cập tới [9, 11]

4 Quan điểm và phương pháp nghiên cứu.

4.1 Quan điểm nghiên cứu.

4.1.1 Quan điểm hệ thống

Mỗi đối tượng, thành phần Địa lí đều nằm trong mối quan hệ với cácthành phần tự nhiên hoặc kinh tế - xã hội khác Khi một thành phần thayđổi kéo theo các thành phần khác biến đổi theo và thay đổi cả hệ thống Do

đó khi nghiên cứu một thành phần, một đối tượng Địa lí phải đặt trong mốiquan hệ với các thành phần đối tượng khác thì mới thấy rõ bản chất và sựtác động qua lại giữa chúng

Đất đai là một thành phần của tự nhiên Vấn đề sử dụng đất đai vào cáchoạt động của con người lại liên quan tới các vấn đề kinh tế - xã hội – môitrường Do đó, khi đến giá biến động của đất đai cần đặt nó trong mối quan hệvới các vấn đề kinh tế - xã hội khác, cũng như tác động của việc sử dụng đấtđai đối với môi trường [9,10]

tế của tỉnh nhà Sự biến động của mục đích sử dụng đất đai có gắn bó chặt chẽvới các vấn đề dân số, kinh tế…Khi nghiên cứu vấn đề này cần đặt nó trongmối quan hệ với các khu vực xung quanh, các thành phần khác và đặc biệttrong vai trò một tỉnh nằm trong vùng kinh tế trọng điểm Bắc Bộ [9,10]

4.1.3 Quan điểm phát triển bền vững

Bền vững về kinh tế: Nâng cao giá trị sử dụng đất đai, sử dụng đúng mụcđích, đem lại hiệu quả kinh tế cao

Bền vững về môi trường: Có cơ cấu sử dụng đất hợp lý, sử dụng đi đôivới cải tạo, bảo vệ đất đai Đặc biệt trong những năm gần đây tỉnh Bắc Ninh

có tốc độ tăng trưởng kinh tế cao, do đó việc nghiên cứu biến động đất và dựbáo đất của tỉnh Bắc Ninh phải gắn liền với mục tiêu đô thị hóa bền vững, tận

dụng triệt để những chính sách đầu tư phát triển, hạn chế tối đa các tác độngtiêu cực với tài nguyên đất đai của tỉnh nhà.

Bền vững về mặt xã hội: Quy hoạch sử dụng đất đai, các chính sách pháttriển cần tuân thủ pháp luật…[9, 10]

4.1.4 Quan điểm thực tiễn

Quan điểm này được áp dụng trong đề tài để đánh giá biến động đấtbằng công nghệ GIS và xây dựng các mô hình chồng xếp bản đồ biến độngđất Những vấn đề của đề tài gắn liền với thực tiễn địa phương [9]

4.2 Phương pháp nghiên cứu

4.2.1 Phương pháp thu thập tài liệu

Tác giả đã tiến hành thu thập các tài liệu có liên quan như: Ảnh vệ tinhLandsat của 2 năm 2003 và 2013, tài liệu thành văn, số liệu thống kê về các điềukiện tự nhiên, tài nguyên thiên nhiên, kinh tế - xã hội của khu vực nghiên cứu;bản đồ hiện trạng sử dụng đất của tỉnh Bắc Ninh, các tài liệu trên internet, thưviện…[9, 10]

4.2.2 Phương pháp phân tích và xử lí số liệu, tài liệu

Số liệu, tài liệu sau khi được thu thập từ nhiều nguồn khác nhau còn cónhiều sai sót, chưa sử dụng được ngay cần phải được phân tích, chỉnh sửa lại [9]

4.2.3 Phương pháp phân tích hệ thống

Sự biến động đất liên quan tới nhiều yếu tố như: Các mối quan hệ tựnhiên và kinh tế - xã hội Khi tìm hiểu nghiên cứu đề tài tìm ra xu hướngbiến động đất và dự báo đất tỉnh Bắc Ninh được tiến hành trên cơ sở phântích tổng hợp [9]

Trong nghiên cứu mức độ biến động đất cần phải nghiên cứu định lượng

Do vậy, cần sử dụng phương pháp thuộc lí thuyết xác xuất và thống kê toán

Để xác định mức độ biến động ta so sánh hệ số biến động Phân tích đượcchiều hướng biến động đất.

4.2.6 Phương pháp ứng dụng viễn thám và GIS

Đề tài kế thừa những thông tin từ ảnh viễn thám, bằng phương pháp giảiđoán ảnh vệ tinh để xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất tỉnh Bắc Ninhnăm 2003 và năm 2013 Phương pháp GIS sử dụng để chồng xếp bản đồ hiệntrạng sử dụng đất năm 2003 và năm 2013 thành lập bản đồ biến động sử dụngđất giai đoạn 2003 – 2013 [9, 10]

4.2.7 Phương pháp toán học

Tác giả sử dụng chuỗi Markov để dự báo xu hướng biến động của các loạihình sử dụng đất trong những giai đoạn tiếp theo dựa vào sự thay đổi cơ cấu sửdụng đất của giai đoạn trước đó Mô hình chuỗi Markov được ứng dụng để xácđịnh khả năng thay đổi các loại hình sử dụng đất dựa trên xu hướng thay đổi vànhân tố ảnh hưởng đến sự thay đổi của các loại đất đó trong các giai đoạn trước

Tổng quan mô hình hóa chuỗi toán học này được minh họa như sau:

X =

Có thể viết lại dưới dạng tổng quát của ma trận như sau:

1 X = 2 2

Trong đó: A1, A2, A3, A4: Là các loại hình sử dụng đất

a: Là tỉ lệ thay đổi được xác định từ việc chồng lớp bản đồ sửdụng đất tại các thời điểm khác nhau [3]

và thứ hai

Tỉ lệ các kiểu sử dụng đất ở thời điểm thứ hai

Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo Khóa luận có cấu trúcgồm 3 chương.

Chương 1: Cơ sở khoa học và công nghệ ứng dụng viễn thám và GIStrong đánh giá biến động sử dụng đất tỉnh Bắc Ninh

Chương 2: Ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong đánh giá biếnđộng sử dụng đất tỉnh Bắc Ninh giai đoạn 2003 - 2013

Chương 3: Ứng dụng chuỗi Markov trong dự báo sử dụng đất tỉnh Bắc Ninh

PHẦN NỘI DUNGCHƯƠNG 1: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ỨNG DỤNG VIỄN THÁM, GIS TRONG ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT

TỈNH BẮC NINH GIAI ĐOẠN 2003 - 2013

1 Cơ sở khoa học về đánh giá biến động sử dụng đất tỉnh Bắc Ninh

1.1 Đất đai

1.1.1 Khái niệm đất

Theo quan điểm phát sinh học thổ nhưỡng, đất (soil) là “vật thể thiênnhiên” được hình thành do kết quả tác động tổng hợp của 5 yếu tố: Đá mẹ, độngthực vật, khí hậu, địa hình và thời gian Sau này nhiều nhà nghiên cứu cho rằngcần phải bổ sung thêm một số yếu tố đặc biệt quan trọng đó là con người Chínhcon người khi tác động vào đất đã làm thay đổi nhiều tính chất đất và nhiều khi

đã tạo ra hẳn một loại đất mới chưa từng có trong tự nhiên [1, 15]

1.1.2 Khái niệm đất đai

Theo Luật đất đai năm 1993, khái niệm đất đai (Land) được định nghĩa nhưsau: “Đất đai là tài nguyên quốc gia vô cùng quý giá, là tư liệu sản xuất đặc biệt,

là thành phần quan trọng hàng đầu của môi trường sống, là địa bàn phân bố cáckhu dân cư, xây dựng các cơ sở kinh tế, văn hóa, xã hội, an ninh, quốc phòng.”Qua định nghĩa trên ta có thể thấy được tầm quan trọng của đất đai Nó lànguồn tài nguyên phục vụ cho hầu hết các nhu cầu của con người, liên quan tớimọi lĩnh vực trong đời sống, từ kinh tế - xã hội tới văn hóa, an ninh, quốc phòng.Tuy nhiên, đây là nguồn tài nguyên có giới hạn, luôn đứng trước những áp lực vềdân số, kinh tế…Do đó, cần quy hoạch, sử dụng hợp lí tài nguyên này [10, 15]

1.1.3 Khái niệm bản đồ hiện trạng sử dụng đất

Theo Luật số 13/2003/QH11: Luật đất đai – Khoản 17 – Điều 4 quyđịnh: Bản đồ hiện trạng sử dụng đất là bản đồ thể hiện sự phân bố các loại đấttại một thời điểm xác định, được lập theo đơn vị hành chính.

Theo quy định về thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất của Bộ Tàinguyên và Môi trường – 2007, Bản đồ hiện trạng sử dụng đất là bản đồ thểhiện sự phân bố các loại đất theo quy định về chỉ tiêu kiểm kê theo mục đích

sử dụng đất tại thời điểm kiểm kê đất đai và được lập theo đơn vị hành chínhcác cấp, vùng địa lí tự nhiên – kinh tế và cả nước [1]

1.1.4 Cơ sở của việc sử dụng đất đai

Việc sử dụng đất đai dựa trên:

- Tính chất của đất đai (độ dốc, độ phì, độ dày…)

- Phân bố các loại đất trên lãnh thổ nhất định

- Yêu cầu sử dụng đất đai của các ngành kinh tế

- Tập quán canh tác truyền thống

- Tác động của các yếu tố khác…

1.1.5 Sự phân chia các loại hình sử dụng đất

Theo Luật đất đai năm 2003, căn cứ vào mục đích sử dụng chủ yếu, đấtđược phân thành các loại chính sau:

- Nhóm đất nông nghiệp bao gồm các loại đất:

+ Đất trồng cây hàng năm gồm: Đất trồng lúa, đất đồng cỏ dùng vàochăn nuôi, đất trồng cây hàng năm khác

+ Đất trồng cây lâu năm

+ Đất nông nghiệp khác theo quy định của chính phủ

- Nhóm đất phi nông nghiệp bao gồm các loại đất:

+ Đất ở gồm: Đất ở tại nông thôn, đất ở tại đô thị

+ Đất xây dựng trụ sở cơ quan, xây dựng công trình sự nghiệp

+ Đất sử dụng vào mục đích quốc phòng, an ninh.

+ Đất sản xuất, kinh doanh phi nông nghiệp gồm: Đất xây dựng khucông nghiệp, đất sử dụng cho hoạt động khoáng sản…

+ Đất sử dụng vào mục đích công cộng gồm: Đất giao thông, thủy lợi…+ Đất cho các cơ sở tôn giáo sử dụng

+ Đất có các công trình là đình, đền, miếu, am, từ đường, nhà thờ họ.+ Đất làm nghĩa trang, nghĩa địa

+ Đất sông, ngòi, kênh rạch, suối và mặt nước chuyên dùng

+ Đất phi nông nghiệp khác theo quy định của chính phủ

- Nhóm đất chưa sử dụng gồm các loại đất chưa xác định được mụcđích sử dụng

- Đất mặt nước ven biển gồm: Đất nuôi trồng thủy sản, đất có rừng ngậpmặn, đất ven biển khác

Căn cứ vào tình hình sử dụng đất cụ thể của tỉnh Bắc Ninh trong đề tàinày tác giả phân chia thành 2 nhóm đất lớn: Đất nông nghiệp và phi nôngnghiệp với 7 loại hình sử dụng là: Đất nông nghiệp, đất lâm nghiệp, đấtchuyên dùng, đất ở đô thị, đất ở nông thôn, đất khác, sông hồ mặt nước

1.2 Những chỉ tiêu phản ánh biến động sử dụng đất

1.2.1 Quy mô biến động

- Biến động về diện tích sử dụng đất

- Biến động về diện tích của từng loại hình sử dụng đất

- Biến động về đặc điểm của từng loại đất

Trong đề tài này tác giả nghiên cứu sự thay đổi chung về diện tích và cơcấu sử dụng của từng loại đất tỉnh Bắc Ninh giai đoạn 2003 – 2013 [10]

1.2.2 Tỉ lệ biến động

Tỉ lệ biến động là một giá trị định lượng, được thực hiện bằng tỉ số biếnđộng diện tích i (là hiệu số của năm cuối và năm đầu giai đoạn chia cho diệntích năm đầu giai đoạn), giá trị này có thể âm (-) hoặc dương (+)

Tỉ lệ biến động được tính theo công thức:

x 100Trong đó: i – Tốc độ gia tăng (%)

S1 – Diện tích năm đầu.

S2 – Diện tích năm cuối

Khi nghiên cứu biến động hiện trạng sử dụng đất tỉnh Bắc Ninh cần chú

ý diện tích tăng hay giảm, nhiều hay ít của từng loại hình sử dụng đất tronggiai đoạn 1993 – 2013 [10]

1.2.3 Xu thế biến động

Xu hướng biến động hiện trạng sử dụng đất là nghiên cứu trạng thái biếnđộng hiện trạng sử dụng đất trên cơ sở nghiên cứu khả năng biến động củatừng loại đất Xu hướng biến động có thể làm tăng hoặc giảm diện tích củamột số loại hình sử dụng đất so với năm gốc, có thể theo hướng tích cực haytiêu cực tới môi trường và vấn đề sử dụng đất bền vững

Thông qua việc nghiên cứu xu hướng biến động này sẽ có được cơ sởcho việc đánh giá, hoạch định chiến lược phát triển bền vững trong tương lai

2 Cở sở công nghệ của ứng dụng viễn thám và GIS trong đánh giá biến động sử dụng đất tỉnh Bắc Ninh

2.1 Viễn thám

2.1.1 Khái niệm về viễn thám

Viễn thám (Remote sensing) được hiểu là một khoa học và công nghệ đểthu nhận thông tin về một đối tượng, một khu vực hoặc một hiện tượng thôngqua việc phân tích tư liệu thu nhận được bằng các phương tiện Nhữngphương tiện này có sự tiếp xúc trực tiếp với đối tượng, khu vực hoặc với hiệntượng được nghiên cứu

Hiểu một cách đơn giản: Viễn thám là thăm dò từ xa về một đối tượnghoặc một hiện tượng mà không có sự tiếp xúc trực tiếp với đối tượng hoặchiện tượng đó

Mặc dù có nhiều định nghĩa khác nhau về viễn thám, nhưng mọi địnhnghĩa đều có nét chung nhấn mạnh: “Viễn thám là khoa học thu nhận từ xacác thông tin về các đối tượng, hiện tượng trên trái đất” [11, 14]

2.1.2 Phân loại viễn thám

- Phân loại theo nguồn tín hiệu có 2 loại: chủ động và bị động [12]

Chủ động

Hình 1: Sơ đồ mô tả hai hệ thống viễn thám chủ động và bị động

- Phân loại theo đặc điểm quỹ đạo: Vệ tinh địa tĩnh và vệ tinh quỹ đạo cực [12]

C - Hằng số tốc độ ánh sáng C = 299,793 km/s trong môitrường chân không.

V - Tần số dao động của ánh sáng Là số lượng các cực trị truyền quamột điểm nhất định trong thời gian 1 giây được gọi là tần số (đơn vị: herzt) [12]

Theo các bước sóng khác nhau, sóng điện từ được chia thành các dải vớitên gọi khác nhau: Tia gama, tia X, tia cực tím, dải sóng nhìn thấy, dải hồngngoại, dải sóng ngắn…Trong dải sóng nhìn thấy, có các bước sóng nhìn thấyđược lần lượt là: Đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím [12]

Hình 4: Dải tần số được sử dụng trong viễn thám

b Phản xạ phổ các đối tượng tự nhiên

- Một số khái niệm đặc trưng phản xạ phổ các đối tượng tự nhiên: Đồ thị

phổ phản xạ được xây dựng với chức năng là một hàm số của giá trị phổ phản

xạ và bước sóng, được gọi là đường cong phổ phản xạ [14]

Hình 5: Đặc điểm phổ phản xạ của nhóm đối tượng tự nhiên chính

- Đặc tính phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên

+ Phản xạ phổ của nước: Nước trong chỉ phản xạ mạnh ở vùng sóng củatia xanh lơ (Blue) và yếu dần khi sang vùng tia xanh lục (Green), triệt tiêu ởcuối dải sóng đỏ (Red) Khi nước bị đục, khả năng phản xạ tăng lên

+ Phản xạ phổ của thực vật : Thực vật khoẻ mạnh phản xạ mạnh ánh sáng cóbước sóng từ 0,45 - 0,67mm, nhìn thấy chúng có màu xanh lục Ở vùng hồngngoại phản xạ (từ 0,7 -1,3 mm) thực vật có khả năng phản xạ rất mạnh.

+ Phản xạ phổ của đất khô: Đường cong phổ phản xạ của đất khô tươngđối đơn giản, ít có những cực đại và cực tiểu một cách rõ ràng, sự thay đổikhả năng phản xạ phổ diễn ra mạnh nhất ở khoảng phổ hẹp màu đỏ

+ Phản xạ phổ của đá: Có dạng đường cong phổ phản xạ tương tự nhưcủa đất song giá trị tuyệt đối thường cao hơn [12]

- Các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng phản xạ phổ

+ Yếu tố thời gian: Lớp thực vật phủ mặt đất thường thay đổi theo thờigian Do vậy, khả năng phản xạ phổ cũng thay đổi theo thời gian

+ Yếu tố không gian: Gồm yếu tố không gian cục bộ thể hiện khi chụpảnh cùng một loại đối tượng Yếu tố địa lí thể hiện khi cùng loại thực vậtnhưng điều kiện khác nhau sẽ có đặc điểm, khả năng sinh trưởng khác nhau.+ Ảnh hưởng của khí quyển: Năng lượng bức xạ mặt trời chiếu xuốngcác đối tượng trên mặt đất phải qua tầng khí quyển Các đối tượng hấp thụmột phần năng lượng, một phần được phản xạ lại khí quyển, được truyền tớimáy ghi thông tin trên vệ tinh [12]

+ Định dạng BIL (Band Interleaved by Line)

+ Định dạng BIP (Band Interleaved by Pixel) [12]

d Một số ảnh vệ tinh phổ biến

- Ảnh vệ tinh Landsat

Chương trình viễn thám Landsat được phát triển bởi NASA – cơ quan hàngkhông và không gian Hoa Kì Cho tới nay có nhiều vệ tinh Landsat được nghiêncứu và phát triển như: Landsat 2, 3, 4, 5, 7 lần lượt được phóng lên quỹ đạo Tuy

nhiên thế hệ ảnh Landsat TM được thu từ vệ tinh Landsat 4 và Landsat 5 và ảnhLandsat ETM+ được thu từ vệ tinh Landsat 7 sử dụng phổ biến nhất.

Ảnh Landsat được ứng dụng trong nghiên cứu của nhiều lĩnh vực từnghiên cứu hiện trạng đến giám sát biến động và được sử dụng phổ biến nhấtvới giá thành thấp nhất

ETM+ (Enhanced Thematic Mapper Plus), đặt trên Landsat 7 Thiết bịETM+ quét 8 băng phổ cho hình ảnh độ phân giải cao về bề mặt trái đất, có độphân giải là 30m đối với ảnh đa phổ TM, và 15 m đối với ảnh toàn sắc [12, 13]

Bảng 1: Đặc trưng bộ cảm của Landsat TM, ETM+

Phổ màu Kênh Bước sóng

(mm)

Độphângiải (m)

Lưutrữ(bit)

Ứng dụng

Lam - Blue 1 0.45 - 0.52 30 8 Nghiên cứu đường bờ,

phân biệt thực vật và đất,lập bản đồ về rừng, xácđịnh các đối tượng khác.Lục - Green 2 0.52 - 0.60 30 8 Đo phản xạ cực đại phổ

lục của thực vật, xác địnhtrạng thái thực vật, xácđịnh các đối tượng khác

chlorophyll giúp phânloại thực vật, xác địnhcác đối tượng khác.Cận hồng

ngoại - Near

IR

4 0.76 - 0.90 30 8 Xác định các kiểu thực

vật, trạng thái và sinhkhối, độ ẩm của đất.Hồng ngoại

sóng ngắn -

SWIR

5 1.55 - 1.75 30 8 Xác định độ ẩm của

thực vật và đất, nghiêncứu đá khoáng, táchtuyết và mây

Thermal IR (ETM+) và thành lập bản đồ nhiệt.Hồng ngoại

Bảng 2: Đặc điểm của ảnh Landsat 8

(micrometers)

Resolution(meters)

a Phương pháp giải đoán bằng mắt thường (Visual Interpretation)

Giải đoán bằng mắt là sử dụng mắt người cùng với trí tuệ để tách chiếtcác thông tin từ tư liệu viễn thám dạng hình ảnh

Ưu điểm của phương pháp này là có thể khai thác tri thức chuyên gia vàkinh nghiệm của người giải đoán, đồng thời phân tích được các thông tin phân

bố không gian một cách dễ dàng Kết quả giải đoán phụ thuộc rất nhiều vàokhả năng của người phân tích

Hạn chế của phương pháp này là không nhận biết được hết các đặc tínhphổ của các đối tượng [4, 12].

b Phương pháp phân loại bằng xử lí số (Digital Image Processing)

Phương pháp xử lí ảnh số là sự điều khiển và phân tích các thông tin ảnhdạng số với sự trợ giúp của máy tính

Ưu điểm của phương pháp này là có thể phân tích được tín hiệu phổ rấtchi tiết Ngoài ra, ưu điểm nổi trội của phương pháp này là thời gian xử língắn, việc phân loại đối tượng được tiến hành trên phạm vi rộng mà khôngcần nhiều công đi thực địa, kết quả thu được khách quan, không phụ thuộcvào người giải đoán Tuy nhiên, phương pháp này cần có sự kết hợp nhuầnnhuyễn với kiến thức chuyên môn của người phân tích…

Nhược điểm là khó kết hợp với tri thức và kinh nghiệm của con người.Đồng thời xử lí ảnh số chỉ thuần túy dựa vào phản xạ phổ của đối tượng nên còn

có sự nhầm lẫn cho sự phân tích thông tin của một số đối tượng Để khắc phụcnhược điểm này những năm gần đây người ta đang nghiên cứu và ngày cànghoàn thiện các chương trình ứng dụng xử lí ảnh số và có khả năng mô phỏngkiến thức chuyên môn của con người phục vụ cho việc phân loại tự động [4, 12]

Sử dụng phương pháp phân loại bằng xử lí số chú trọng việc:

+ Nhập số liệu

+ Khôi phục và hiệu chỉnh ảnh

+ Tăng cường chất lượng ảnh: Là một thao tác làm nổi bật hình ảnh saocho người giải đoán ảnh dễ đọc, dễ nhận biết nội dung trên ảnh hơn so vớiảnh gốc Phương pháp thường được xử dụng là biến đổi cấp độ xám, biến đổihistogram, biến đổi độ tương phản, lọc ảnh, tổ hợp màu, chuyển đổi giữa 2 hệRGB (Red, Green, Blud) và HIS (hue – sắc, intensity – cường độ, saturation –mật độ) nhằm phục vụ việc giải đoán bằng mắt

+ Biến đổi ảnh: Là phương pháp liên quan đến việc tạo ra ảnh liên quanđến việc tạo ra ảnh mới từ việc xử lí các ảnh đa phổ hoặc đa thời gian bằngcác thuật toán được áp dụng trên nguồn ảnh gốc đã có [12]

+ Phân loại ảnh (Image Classification) [12, 13]

• Phân loại có kiểm định (Suppervice Classification)

Là phân chia một cách có kiểm định các giá trị DN của các pixel ảnh theotừng nhóm đơn vị lớp phủ mặt đất bằng việc sử dụng máy tính và các thuật toán.

Để thực hiện việc phân loại có kiểm tra, phải tạo được “chìa khoá phân

tích phổ “ Công việc xác định chìa khoá phân tích phổ được gọi là tạo các vùng

mẫu (hay vùng kiểm tra - Trainning areas) Từ các vùng này, các pixel khác

trong toàn ảnh sẽ được xem xét và sắp xếp theo nguyên tắc “giống nhất” (Look

must like) để đưa về các nhóm đối tượng đã được đặt tên Các mẫu phân loạiđược nhận biết qua vùng mẫu để thành lập các chìa khóa cho giải đoán ảnh

Có 4 phương pháp sắp xếp:

+ Sắp xếp theo khoảng cách gần nhất (nearest distance classified)

+ Sắp xếp theo nguyên tắc ở gần nhất (Nearest neightbour classified).+ Sắp xếp theo nguyên tắc hình hộp phổ (Box classified )

+ Sắp xếp theo nguyên tắc xác suất giống nhau nhất (maximumlikelihood classified)

Phân loại có giám sát là phương pháp phân loại có sự giám sát củachuyên gia dựa trên những hiểu biết về các đối tượng không gian tại khu vựcnghiên cứu để gắn và định ra các mẫu phân loại (singnature classes)

Trong phân loại có giám sát cần phải trải qua các bước sau: Thiết lậpmẫu cho phân loại Bước tiếp theo là gộp các nhóm và loại bỏ nhóm phổkhông chọn đúng để tạo nên các nhóm phổ đúng cho phân loại cuối cùng

• Phân loại không kiểm định (Unsuppervice Classification)

Là việc phân loại thuần tuý theo tính chất phổ mà không biết rõ tên haytính chất của lớp phổ đó và việc đặt tên chỉ là tương đối

Khác với phân loại có kiểm tra, phân loại không kiểm tra không tạo các vùng thử nghiệm mà chỉ là việc phân lớp phổ (Chistens) và quá trình phân lớpphổ đồng thời là quá trình phân loại

Những nhóm phổ được chia ra theo phổ gần giống nhau của chúng dựatrên thuật toán thống kê Đối với ảnh số có cấu trúc số là 8 bit thì giá trị sốcủa một kênh ảnh có khoảng giá trị từ 0 - 255

+ Phân loại không kiểm định chia làm 2 loại: Phân cấp và không phân cấp.+ Xuất ra kết quả

2.2 Hệ thông tin địa lí

2.2.1.Khái niệm GIS (Geographic Information System)

Có nhiều khái niệm khác nhau khi định nghĩa hệ thông tin địa lí:

“Hệ thông tin địa lí là một hệ thống thông tin bao gồm một số hệ con(subsystem) có khả năng biến đổi các dữ liệu địa lí thành những thông tin cóích”- theo Calkin và Tomlinson 1977

“Hệ thông tin địa lí là một hệ thống quản trị cơ sở dữ liệu bằng máy tính

để thu thập, lưu trữ, phân tích và hiển thị không gian” (theo định nghĩa củaNational Center for Geographic Information and Analysis, 1988)

Theo định nghĩa của ESRI (Environmental System Research Institute)thì “Hệ thông tin địa lí là một tập hợp có tổ chức bao gồm phần cứng, phầnmềm máy tính, dữ liệu địa lý và con người, được thiết kế nhằm mục đích nắmbắt, lưu trữ, cập nhật, điều khiển, phân tích và kết xuất”

Cho đến nay thống nhất quan điểm chung là:

Hệ thống thông tin địa lý là một hệ thống bao gồm các phần mềm, phầncứng máy tính và một cơ sở dữ liệu với chức năng thu thập, cập nhật, quản trị

và phân tích, biểu diễn dữ liệu địa lý phục vụ giải quyết các bài toán ứng dụng

có liên quan đến vị trí địa lí trên bề mặt Trái Đất

GIS là một hệ thống kết hợp giữa con người và hệ thống máy tính cùngcác thiết bị ngoại vi để lưu trữ, xử lý, phân tích, hiển thị các thông tin địa lí đểphục vụ một mục đích nghiên cứu, quản lý nhất định [8]

2.2.2 Các thành phần cơ bản của GIS

Hệ thông tin địa lý có 5 thành phần chính sau: Con người, phần mềm,phần cứng, dữ liệu, phương pháp và quy trình:

Hình 6: Thành phần của GIS

2.2.2.1 Phần cứng

Là hệ thống máy tính trên đó có một hệ GIS hoạt động, đó là các thiết bịngoại vi có khả năng thực hiện các chức năng vào – ra , xử lí thông tin của phầnmềm, thiết bị nối mạng LAN, internet, các ảnh vệ tinh có thông tin cập nhật [8]

Hình 7: Phần cứng GIS

2.2.2.2 Phần mềm

Phần mềm GIS (GIS SoftWare) là tập hợp các câu lệnh, chỉ thị nhằm điềukhiển phần cứng của máy tính thực hiện một nhiệm vụ xác định, phần mềm hệthống thông tin địa lí có thể là một hoặc tổ hợp các phần mềm máy tính

Một số phần mểm GIS thông dụng là:

- Phần mềm MapInfo: Là phần mềm được sử dụng khá rộng rãi ở ViệtNam Hướng tiếp cận MapInfo thiên về quản lí, tổng hợp thông tin, xây dựngcác loại bản đồ chuyên đề Đặc điểm của phần mềm này là: Đơn giản, dễ xửdụng và chạy trên các hệ điều hành: UNIX, Windows Hỗ trợ các thiết bị: Bản

số, máy quét ảnh, các máy vẽ…Các chức năng chính: Tạo vùng đệm, phântích bản đồ, phân tích mạng, phù hợp với mô hình, quy mô vừa và nhỏ, khảnăng thành lập bản đồ chuyên đề mạnh và phong phú, khả năng dàn trang in

và in thuận lợi Cấu trúc dữ liệu: Vector, dữ liệu thuộc tính, dữ liệu bảng biểu,

khả năng giao tiếp với các phần mềm GIS khác tốt, hỗ trợ tốt cho khả năngứng dụng, tạo mô hình ba chiều nhưng khả năng xây dựng bản đồ số yếu.

- Phần mềm ArcGis: Dòng sản phẩm hỗ trợ trong hệ thống thông tin địa

lý (GIS) của ESRI Tùy mức độ đăng ký bản quyền mà ArcGis sẽ ở dạngArcView, ArcEditor, ArcInfo Trong đó ArcInfo có chi phí bản quyền lớnnhất và nhiều chức năng nhất Phần mềm ArcGis hỗ trợ nhiều phần mở rộnggọi là các Extension, mỗi Extension hỗ trợ một số chức năng chuyên biệtnhư: Spatial analyst, 3D analyst, Network analyst), xử lý dữ liệu… ArcGis hỗtrợ đọc được nhiều định dạng dữ liệu khác nhau (khoảng 300 định dạng)như shapefile, geodatabase, AutoCad, Coverage…

- Ngoài ra còn có một số phần mềm khác như: Phần mềm ArcView GIS9.3, phần mềm Erdas Imagine, phần mềm Autocad Map, phần mềm Grass…[8]

2.2.2.3 Dữ liệu

Có hai dạng cấu trúc dữ liệu cơ bản trong GIS là dữ liệu không gian và

dữ liệu thuộc tính Hai dạng cấu trúc dữ liệu này được lưu trũ trong cùng một

cơ sở dữ liệu và có mối quan hệ chặt chẽ với nhau

a Dữ liệu không gian

Là dữ liệu phản ánh sự phân bố, vị trí, hình dạng của các đối tượng địa

lí Dữ liệu không gian có hai dạng cấu trúc là dữ liệu raster và dạng vector

- Cấu trúc vector

Mô tả vị trí và phạm vi các đối tượng không gian bằng tọa độ cùng cáckết hợp hình học gồm: Nút, cạnh, mặt và quan hệ giữa chúng

Về mặt hình học các đối tượng được phân biệt thành 3 dạng: Đối tượngdạng điểm, đối tượng dạng đường và đối tượng dạng vùng.

Ưu điểm: Biểu diễn tốt các đối tượng địa lý Dữ liệu nhỏ, gọn, chính xác vềhình học Các quan hệ topo được xác định bằng mạng kết nối Khả năng sửa chữa,

bổ sung, thay đổi các dữ liệu hình học cũng như thuộc tính nhanh, tiện lợi

Nhược điểm: Cấu trúc dữ liệu phức tạp Chồng xếp bản đồ phức tạp Các bàitoán mô phỏng thường khó giải vì mỗi đơn vị không gian có cấu trúc khác nhau In

ấn và kỹ thuật đắt tiền Các bài toán phân tích và các phép lọc rất khó thực hiện [8]

2.2.3 Các chức năng cơ bản của GIS

Hệ thống thông tin địa lí có 4 chức năng chính: Thu thập và nhập dữliệu, tổ chức lưu trữ dữ liệu, truy vấn và phân tích dữ liệu không gian địa lí,hiển thị và xuất dữ liệu không gian địa lí [8]

2.2.4 Một số ứng dụng cụ thể của GIS tại Việt Nam

- Xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ đánh giá môi trường chiến lược quyhoạch phát triển thành phố Hạ Long: Sử dụng bản đồ nền địa hình kết hợp vớiảnh vệ tinh và bản đồ quy hoạch [9, 10]

- Ứng dụng của công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý trongnghiên cứu quy hoạch đô thị Hà Nội: Đánh giá tiềm năng sử dụng đất thôngqua ảnh vệ tinh và GIS [9, 10]

- Xây dựng cơ sở dữ liệu quản lý đất đai và môi trường áp dụng cho tỉnhmiền núi Thái Nguyên

- Sử dụng GIS xây dựng bản đồ xói mòn tiềm năng Việt Nam: tỷ lệ1:1000.000: ứng dụng phương trình mất đất phổ dụng của Wischmeier andSmith vào hệ GIS để tính tiềm năng xói mòn đất [9, 10]

- Ứng dụng viễn thám và hệ thông tin địa lý để nghiên cứu quản lý tổnghợp vịnh Văn Phong tỉnh Khánh Hòa: Dùng ảnh vệ tinh và bản đồ cảnh quan

để kiến nghị quy hoạch môi trường [8]

- Ứng dụng GIS trong nghiên cứu biến động sông ngòi [8]

- Ứng dụng GIS nghiên cứu tai biến thiên nhiên

- Xây dựng tập Atlas quốc gia [8]

- GIS và Chính phủ điện tử

- GIS và doanh nghiệp

- Ứng dụng của GIS trong đánh giá biến động sử dụng đất, nghiên cứu

sự phát triển không gian đô thị [8]

CHƯƠNG 2 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT TỈNH BẮC NINH GIAI ĐOẠN 2003 - 2013

1 Tổng quan về khu vực nghiên cứu

1.1 Vị trí địa lí

Bắc Ninh là một tỉnh cửa ngõ phía Bắc của Thủ đô Hà Nội, trung tâm xứKinh Bắc cổ xưa, mảnh đất địa linh nhân kiệt Phía Bắc giáp tỉnh Bắc Giang,phía Tây và Tây Nam giáp Thủ đô Hà Nội, phía Nam giáp tỉnh Hưng Yên,phía Đông giáp tỉnh Hải Dương Bắc Ninh là tỉnh thuộc vùng kinh tế trọngđiểm Bắc Bộ có hệ thống giao thông thuận lợi kết nối với các tỉnh trong vùngnhư: Quốc lộ 1A nối Hà Nội – Bắc Ninh – Lạng Sơn, trục đường sắt xuyênViệt chạy qua Bắc Ninh đi Lạng Sơn và Trung Quốc…Mạng lưới đường thủysông Cầu, sông Đuống, sông Thái Bình rất thuận lợi nối Bắc Ninh với hệthống cảng sông và cảng biển tạo cho Bắc Ninh là địa bàn mở gắn với pháttriển của Thủ đô Hà Nội, theo định hướng xây dựng các thành phố vệ tinh và

sự phân bố công nghiệp của Hà Nội

Bắc Ninh là tỉnh thuộc vùng Đồng bằng sông Hồng và là một trong 8tỉnh thuộc vùng kinh tế trọng điểm Bắc Bộ, khu vực có mức tăng trưởng kinh

tế cao, giao lưu kinh tế mạnh của cả nước

Là cửa ngõ phía Đông Bắc và là cầu nối giữa Hà Nội với các tỉnh Trung

du miền núi phía Bắc và trên hành lang kinh tế Nam Ninh – Lạng Sơn – HàNội – Hải Phòng – Hạ Long

Vị trí liền kề với Thủ đô Hà Nội, trung tâm kinh tế lớn, một thị trườngrộng lớn thứ hai trong cả nước…Bắc Ninh là địa bàn mở rộng của Hà Nội quaxây dựng các thành phố vệ tinh…

Với vị trí địa lí thuận lợi để phát triển kinh tế - xã hội đã thúc đẩy quátrình chuyển dịch mục đích sử dụng đất của tỉnh dẫn tới những biến động diệntích đất trong thời gian gần đây đặc biệt giai đoạn 2003 – 2013 [2, 10]

1.2 Đặc điểm tự nhiên

1.2.1 Địa hình, địa chất

Địa hình của tỉnh tương đối bằng phẳng, có hướng dốc chủ yếu từ Bắcxuống Nam và từ Tây sang Đông Mức độ chênh lệch địa hình không lớn,vùng đồng bằng thường có độ cao phổ biến từ 3 – 7m, địa hình trung du đồinúi có độ cao phổ biến 300 – 400m Diện tích đồi núi chiếm tỉ lệ nhỏ 0,53%diện tích tự nhiên của toàn tỉnh, phân bố chủ yếu ở huyện Quế Võ và Tiên Du,thành phố Bắc Ninh Các đỉnh núi có độ cao phổ biến từ 60 – 100m, đỉnh caonhất là núi Bàn Cờ (thành phố Bắc Ninh) cao 171m, tiếp đến là núi Bu (huyệnQuế Võ) cao 103m, núi Phật Tích (huyện Tiên Du) cao 84m và núi ThiênThai (huyện Gia Bình) cao 71m Ngoài ra còn có một số khu vực thấp trũngven đê thuộc các huyện Gia Bình, Lương Tài, Quế Võ, Yên Phong

Như vậy, địa hình của tỉnh Bắc Ninh là đồng bằng châu thổ được bồi đắp bởiphù sa sông Đuống và sông Thái Bình Do đó có sự tác động của quá trình địa mạo

và hoạt động kinh tế của con người mà Bắc Ninh có các dạng đồng bằng như sau:Đồng bằng tích tụ đồi xót ở Yên Phong, Quế Võ với độ cao 100 – 200m, cócác đồi hình thành do bào mòn xâm thực, các thềm phù sa cổ cao 10 – 20m.Đồng bằng tích tụ xâm thực phù sa ở các huyện Tiên Du, Từ Sơn, ThuậnThành, Gia Bình, Lương Tài Ở đây không có đồi sót, chỉ có phù sa mới bồi

tụ do sông Hồng, sông Thái Bình phủ trên lớp trầm tích biển Hiện nay làvùng đất phù sa trong đê nên không còn được bồi đắp nữa

Ngoài ra, còn một số xã thuộc huyện Thuận Thành, Gia Bình, Lương Tài

là đồng bằng tích tụ trên nền địa chất là phù sa mới của sông Hồng, nhưngkhông còn được bồi đắp hàng năm do ngăn đê

Đặc điểm địa chất của tỉnh có tính ổn định hơn so với Hà Nội và các đô thịvùng Đồng bằng Bắc Bộ trong việc xây dựng các công trình, khu công nghiệp: Khucông nghiệp Yên Phong, khu công nghiệp Quế Võ I Do vậy, nhiều diện tích đấtcủa tỉnh chuyển đổi mục đích sử dụng dẫn tới biến động diện tích đất [2, 10]

1.2.2 Khí hậu

Bắc Ninh thuộc vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, nằm trong đới khí hậu giómùa chí tuyến, á đới có mùa đông lạnh và khô rõ rệt Lượng bức xạ mặt trời khá

lớn, tổng xạ cao từ 100 – 120 kcal/cm2/năm Cán cân bức xạ cao 85,2 kcal/cm2/năm.

Vì thế Bắc Ninh có nền nhiệt độ cao (tổng nhiệt độ trên 75000C) Chế độ nhiệt:Nhiệt độ trung bình năm từ 22 – 240C Độ ẩm tương đối khoảng 81%

Lượng mưa trung bình hàng năm tại Bắc Ninh khoảng 1800mm nhưngphân bố không đều trong năm Mùa mưa chủ yếu từ tháng V đến tháng X, chỉchiếm khoảng 80% tổng lượng mưa cả năm Mùa khô từ tháng XI đến tháng

IV năm sau chỉ chiếm 20% tổng lượng mưa trong năm

Khí hậu với chế độ nhiệt và mưa khác nhau giữa các mùa có ảnh hưởngtới sự hình thành các loại đất ở các khu vực khác nhau và tác động tới quátrình khai thác, biến động sử dụng đất của tỉnh [2, 18]

1.2.3 Thủy văn

Bắc Ninh có mạng lưới sông ngòi khá dày đặc, mật độ lưới sông khácao, trung bình 1,0 – 1,2 km/km2, có 3 sông lớn chảy qua gồm: Sông Đuống,sông Cầu, sông Thái Bình

Sông Đuống: Chiều dài 42km chảy trên địa bàn tỉnh Bắc Ninh, tổnglượng nước bình quân 31,6 tỷ m3, có hàm lượng phù sa cao, vào mùa mưatrung bình cứ 1m3 nước có 2,8kg phù sa

Sông Cầu: Tổng chiều dài 290 km, đoạn chảy qua tỉnh Bắc Ninh dài 70

km, lưu lượng nước hàng năm khoảng 5 tỷ m3

Sông Thái Bình: Có chiều dài 385 km, đoạn chảy qua tỉnh Bắc Ninh dài

17 km, nước sông rất đục, hàm lượng phù sa lớn

Trên địa bàn tỉnh còn có các hệ thống sông ngòi nội địa như: Sông NgũNguyệt Khê, sông Dâu, sông Đông Côi, sông Bùi, ngòi Tào Khê, sông ĐồngKhởi, sông Đại Quảng Bình

Ngoài ra còn có trữ lượng nước ngầm khá lớn, trung bình 400.000m3/ngày,tầng chứa nước cách mặt đất trung bình 3 – 5m và có bề dày khoảng 40m, chấtlượng nước tốt Theo báo cáo điều tra đánh giá tài nguyên nước dưới đất chothấy trên địa bàn tỉnh có 2 vùng nước có nồng độ khác nhau Vùng nước ngọtphân bố tập trung ở các huyện Thuận Thành, Tiên Du, Yên Phong, thị xã TừSơn và thành phố Bắc Ninh, chất lượng nước khá tốt, nước trong và có vịnhạt Vùng nước lợ và mặn phân bố ở các huyện Quế Võ, Gia Bình, LươngTài và một phần của huyện Thuận Thành Việc khai thác nguồn nước ngầm

không theo quy hoạch làm ảnh hưởng tới chất lượng nguồn nước Tùy vàomục đích sử dụng đã tác động tới quỹ đất đai của tỉnh [2].

1.2.4 Thổ nhưỡng

Tổng diện tích đất tự nhiên của tỉnh là 822,7 km2, trong đó đất nôngnghiệp chiếm khoảng 58.45%, đất lâm nghiệp chiếm 0,76%, đất chuyên dùngchiếm 22,23%, đất ở chiếm 12.08%, đất chưa sử dụng còn 0,71%, đất sôngsuối mặt nước chuyên dùng chiếm 5.75% [17]

Bảng 3: Cơ cấu sử dụng đất năm 2011

Đất xám bạc màu trên phù sa cổ ở các huyện Yên Phong, Quế Võ,

Thuận Thành, thành phần cơ giới nhẹ, hàm lượng mùn, lân, đạm, kali nghèo,

có hiện tượng glây

Đất phù sa không được bồi đắp hàng năm ở Tiên Du, Từ Sơn, ThuậnThành, Gia Bình, Lương Tài Thành phần cơ giới từ đất thịt trung bình tới đấtthịt nhẹ, giữ nước và phân tốt, hàm lượng mùn trung bình, hàm lượng lânđạm, kali từ trung bình đến khá, ít chua Do địa hình trũng, ngập nước quanhnăm nên có hiện tượng glây

Đất phù sa được bồi đắp hàng năm ở ngoài đê sông Đuống, sông Thái Bình,dọc theo sông Cầu, có thành phần cơ giới nhẹ, hàm lượng dinh dưỡng khá [2, 10]

1.2.5 Rừng

Tài nguyên rừng của Bắc Ninh không lớn, chủ yếu là rừng trồng Tổng diệntích đất rừng khoảng 600 ha (2010), phân bố tập trung ở huyện Quế Võ và huyệnTiên Du, thành phố Bắc Ninh Tổng trữ lượng gỗ ước tính 3279 m3 [2, 10].

1.2.6 Khoáng sản

Bắc Ninh nghèo về tài nguyên khoáng sản, ít về chủng loại, khoáng sảnchủ yếu là vật liệu xây dựng như: Đất sét làm gạch, ngói, gốm với trữ lượngkhoảng 4 triệu tấn ở Quế Võ và Tiên Du, đất sét làm gạch chịu lửa ở thànhphố Bắc Ninh, đá cát kết với trữ lượng khoảng 1 triệu tấn ở Thị Cầu – BắcNinh, đá sa thạch ở Vũ Ninh – Bắc Ninh có trữ lượng khoảng 300.000 m3 Cátxây dựng có trữ lượng khá lớn phân bố hầu như khắp toàn tỉnh Ngoài ra còn

có than bùn ở Yên Phong với trữ lượng 60.000 – 200.000 tấn

Quá trình khai thác, sử dụng tài nguyên khoáng sản cũng đã tác động và ảnhhưởng không nhỏ tới biến động hiện trạng sử dụng đất của tỉnh Bắc Ninh [2, 10]

1.3 Đặc điểm kinh tế - xã hội

1.3.1 Dân cư

a Dân số và sự gia tăng dân số

Theo tổng điều tra dân số năm 2003, dân số Bắc Ninh là 976,766 người Đếnnăm 2013, dân số Bắc Ninh là 1114 nghìn người, chiếm 1.24% dân số cả nước[18]

Bắc Ninh là tỉnh có tỉ lệ gia tăng dân số tự nhiên giảm nhanh nhưng vẫncao hơn so với cả nước năm 2013 tỉ lệ gia tăng dân số tự nhiên của tỉnh là2,6% (cả nước 1,05%) [5, 18]

b Cấu trúc dân số

Bắc Ninh cỏ tỉ số giới tính là: 97,1 số nam /100 nữ Trong từng huyện, tỉ

lệ nữ giới cũng đều chiếm trên 50% dân số, song ít nhiều có sự phân hóa giữacác huyện thị [18]

c Mật độ dân số

Mật độ dân số tỉnh Bắc Ninh năm 2003 là 1186,69 người/km2 đến năm

2013 tăng lên 1354 người/km2 Dân cư phân bố không đều tập trung đông ở thị

xã Từ Sơn, thành phố Bắc Ninh Mật độ dân số trung bình ở các huyện YênPhong, Tiên Du, Thuận Thành Hai huyện có mật độ dân số thấp hơn là Quế Võ

và Gia Bình Nguyên nhân làm cho dân cư phân bố không đều giữa các huyện là

sự khác nhau về vị trí địa lí và các địa kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội [5, 7]

d Hệ thống quần cư

Bắc Ninh có 2 loại hình quần cư chủ yếu: Quần cư nông thôn và quần

cư thành thị

- Loại hình quần cư nông thôn ở Bắc Ninh gồm có các kiểu sau:

+ Kiểu quần cư ngoài đê: Ở những vùng ngoài đê, bãi bồi rộng và tương đối cao, dân số tập trung thành từng làng chạy theo sườn ngoài đê Có xã dân

số sống hầu hết ngoài đê như: Thượng Mao, Hoài Thượng (Thuận Thành),Cảnh Hưng (Tiên Du) Kiểu quần cư này giúp dân cư có thể khai thác vùngđất phù sa mới ở ngoài đê

+ Kiểu quần cư trong đê: Dân cư sống trong các làng chạy theo sườn sáttrong đê Kiểu quần cư này thường gặp các xã nằm cạnh sông Cầu, sông Đuống.+ Kiểu quần cư vùng đồng chiêm trũng: Ở những vùng chiêm trũng ngập nướcquanh năm, dân phải sống tập trung ở những vùng đất cao Kiểu quân cư này thườnggặp ở các xã ven sông Cầu và các xã An Thịnh, Mỹ Lượng ven sông Đuống

- Quần cư đô thị: Quá trình đô thị hóa ở Bắc Ninh hiện nay diễn ra với tốc độnhanh gồm: 1 thành phố (TP Bắc Ninh), 1 thị xã (TX Từ Sơn) và 6 thị trấn: Chờ(Yên Phong), phố Mới (Quế Võ), thị trấn Hồ (Thuận Thành), thị trấn Lim (TiênDu), thị trấn Thứa (Lương Tài) và thị trấn huyện lỵ mới chia tách Gia Bình

Thành phố Bắc Ninh được tập trung phát triển với chức năng là trungtâm kinh tế, văn hóa, chính trị của Tỉnh [10]

1.3.2: Tình hình phát triển kinh tế - xã hội

1.3.2.1 Tăng trường kinh tế

Theo giá so sánh 2010, tổng sản phẩm trên địa bàn tỉnh (GRDP) 9 thángước đạt 43.933,6 tỷ đồng, tăng 12,6% so cùng kỳ năm trước Trong đó, khuvực nông, lâm nghiệp và thuỷ sản giảm 2,1%, khu vực công nghiệp - xây

dựng tăng 15,9% và khu vực dịch vụ tăng 5,6% Về cơ cấu kinh tế 9 thángđầu năm 2013, khu vực nông, lâm nghiệp và thuỷ sản chiếm 6%, khu vựccông nghiệp và xây dựng chiếm 73,5% và khu vực dịch vụ chiếm 20,5% [18].

1.3.2.2 Sản xuất nông, lâm nghiệp và thủy sản

Sản xuất nông nghiệp: Sản xuất nông nghiệp 9 tháng đầu năm 2013 đãkhắc phục có hiệu quả các khó khăn phát sinh, đã đạt kết quả khá: Trồng trọttiếp tục được mùa, chăn nuôi có sự phục hồi khả quan, đảm bảo nguồn cungcho tiêu dùng, nuôi trồng thuỷ sản tiếp tục phát triển Giá trị sản xuất nôngnghiệp (theo giá so sánh 2010) ước 6.481,8 tỷ đồng, đạt 77,7% kế hoạch năm,giảm 6,4% so với năm 2012 Trong đó, trồng trọt đạt 3.360,6 tỷ đồng, giảm6,4%, chăn nuôi đạt 3.134,6 tỷ đồng, giảm 3,6%

Sản xuất lâm nghiệp: Trong 9 tháng 2013, toàn tỉnh đã trồng mới được

334 nghìn cây phân tán, đạt 83,5% kế hoạch và giảm 1,8% so với cùng kỳnăm trước Công tác chăm sóc và bảo vệ rừng được các địa phương và ngànhchức năng quan tâm và phối hợp tổ chức chặt chẽ đạt được kết quả tích cực,không để xảy ra tình trạng rừng bị cháy, bị phá Về khai thác tổng số gỗ khaithác ước đạt 3,7 nghìn m3, giảm 5,1% so cùng kỳ, 4.612 Stere củi, giảm 3,9%

… Tuy nhiên, do diện tích rừng nhỏ, cây phân tán ít nên sản lượng thu hoạch

từ lâm nghiệp không lớn nên giá trị nhỏ Ước tính cả năm 2013, giá trị sản

xuất lâm nghiệp theo giá so sánh 2010 đạt 19,4 tỷ đồng, giảm 5,7% so năm

2012, theo giá hiện hành đạt 24,7 tỷ đồng, giảm 3,1%

Sản xuất thủy sản: Tình hình sản xuất thủy sản năm nay gặp khá nhiều

khó khăn, ước tính diện tích nuôi trồng thủy sản 9 tháng đầu năm 2013 là5.343,1 ha, giảm 2,5% so cùng kỳ; sản lượng nuôi trồng đạt 22.348 tấn, giảm

8,9% so cùng kỳ Ước tính cả năm 2013, diện tích nuôi trồng thủy sản đạt

5.383,5 ha, tổng sản lượng thủy sản đạt 34.642 tấn, giảm 7,4% so với cùng kỳnăm trước, trong đó sản lượng nuôi trồng đạt 30.034 tấn, tăng 7,9% Sảnlượng thủy sản khai thác có xu hướng giảm do nguồn lợi tự nhiên dần cạn kiệt

đã làm giảm khả năng phát triển thủy sản trong tự nhiên [18]

1.3.2.3 Sản xuất công nghiệp

Sản xuất công nghiệp 9 tháng đầu năm 2013 tiếp tục tăng trưởng với nhịp

độ cao, chỉ số sản xuất công nghiệp (chỉ số IIP) tăng 57,5% so cùng kỳ năm

trước Trong đó các ngành công nghiệp cấp 2 tăng cao so cùng kỳ đó là: Ngànhdệt tăng 74,8%, sản xuất trang phục tăng 24,1%, sản xuất kim loại tăng 36,4% GTSX công nghiệp ước đạt 438.711 tỷ đồng, đạt 91,3% kế hoạch năm, tăng74,5% so cùng kỳ năm trước (giá so sánh 2010) Trong đó, ngành công nghiệpchế biến, chế tạo chiếm tới 99,9% và tăng 74,6% so cùng kỳ năm trước [18].

1.3.2.4 Thương mại, dịch vụ

Hoạt động ngoại thương: Kim ngạch xuất khẩu hàng hoá 9 tháng 2013

ước 18.193 triệu USD, vượt 28,1% so với kế hoạch và gấp 2,6 lần so vớicùng kỳ năm trước.Trong đó, khu vực FDI là 18.069 triệu USD, gấp 2,6 lần.Nhập khẩu ước đạt 16.246 triệu USD, vượt 27,4% so với kế hoạch và gấp hơn

2 lần so với cùng kỳ năm trước

Hoạt động du lịch: Trong 9 tháng 2013 nhiều sự kiện văn hoá và lễ hội

truyền thống lớn được tổ chức, toàn tỉnh đã đón 302,2 nghìn lượt khách dulịch tăng 17% so cùng kỳ năm trước Trong đó có 16,1 nghìn lượt khách quốc

tế, tăng 21,4%, đã phục vụ 330,9 nghìn ngày khách, tăng 28%, tổng doanh thuước 238,6 tỷ đồng, tăng 33% [18]

1.4 Đánh giá chung những vấn đề kinh tế - xã hội gây áp lực đối với đất đai

Chuyển dịch cơ cấu kinh tế theo hướng tăng nhanh tỉ trọng công nghiệpxây dựng, du lịch, dịch vụ Đồng thời với việc xây dựng hạ tầng kiến trúc đôthị, hạ tầng cơ sở nông thôn hiện đại phù hợp với quá trình phát triển, là xuthế tất yếu trong thời gian tới Mục đích sử dụng đất sẽ được chuyển đổi chophù hợp với xu thế phát triển trên từng địa bàn

Chuyển đổi mục đích sử dụng đất nông nghiệp sang phi nông nghiệpđang là những thách thức lớn trong quá trình phát triển

Đẩy mạnh công nghiệp hóa – hiện đại hóa nông nghiệp, nông thôn vớicác mục tiêu tăng cường thủy lợi hóa,cơ giới hóa, hiện đại hóa và hình thànhcác vùng chuyên canh sản xuất hàng hóa, ứng dụng khoa học kỹ thuật vào sảnxuất trong những năm tới, bắt buộc đất đai phải được chuyển dịch mục đích

sử dụng cho phù hợp Đồng thời là yêu cầu đào tạo lao động tại chỗ, đáp ứngmục đích phát triển, làm chủ quá trình sản xuất

2 Đánh giá biến động sử dụng đất tỉnh Bắc Ninh giai đoạn 2003 - 2013

2.1 Dữ liệu nghiên cứu

Bảng 4: Dữ liệu ảnh vệ tinh

Dữ liệu Độ phân

giải/Tỉ lệ

Cảnh

Landsat 7 + ETM 30 126 – 45 16/12/2003 http://glovis.usgs.gov

Landsat 7 + ETM 30 127 – 45 23/12/2003 http://glovis.usgs.gov

Landsat 8 30 126 – 45 08/10/2013 http://glovis.usgs.gov

Landsat 8 30 127 – 45 02/12/2013 http://glovis.usgs.gov

Bản đồ hiện trạng sử dụng đất tỉnh Bắc Ninh năm 2005 và 2010

Các tài liệu, bài báo, đề tài nghiên cứu khác có liên quan tới vấn đềnghiên cứu được thu thập trên mạng internet, sách báo…

2.2 Xây dựng quy trình giải đoán ảnh viễn thám và thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất

2.2.1 Quy trình giải đoán ảnh và thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất

Ảnh viễn thám Lansat ETM các năm 2003 và 2013

Ảnh tổ hợp Nâng cao chất lượng ảnh Cắt theo vùng nghiên cứu Xây dựng khóa giải đoán ảnh Tính toán sự khác biệt các mẫu Phân loại ảnh (phân loại có kiểm định)

Ảnh sau phân loại Lọc ảnh Chuyển dữ liệu từ dạng raster sang dạng vector Chuyển file vecter bên Envi sang ArcGis

Gộp các mẫu Cắt file vector theo ranh giới

Ghép các file vecter đã cắt theo ranh giới tạo ra flie vecter Bắc Ninh hoàn chỉnh

Biên tập, cập nhật dữ liệu

Hình 8: Quy trình thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất tỉnh Bắc Ninh

2.2.1.1 Nhập ảnh

Sử dụng các kênh ảnh 126 – 045 và 127 – 045 của hai giai đoạn:

+ Ảnh Landsat 7 sử dụng các kênh: 1, 2, 3, 4, 5, 7 trừ kênh 6 là kênh nhiệt.+ Ảnh Landsat 8 sử dụng các kênh: 2, 3, 4, 5, 6, 7 [4]

2.2.1.2 Tổ hợp màu

Ảnh Landsat 7 và 8 là ảnh đa phổ Ảnh được tổ hợp dựa trên 3 kênh bất

kì cho 3 màu cơ bản Red (R), Green (G) và Blue (B) và do đó ảnh nhận được

sẽ có màu sắc khác nhau Tùy thuộc vào đặc trưng phổ của các vật thể cầnquan tâm mà lựa chọn các kênh phổ và màu cho phù hợp

Trong đề tài này tác giả sử dụng tổ hợp màu 4, 3, 2 (màu hồng ngoại thực vật) gán lần lượt cho các kênh R, G, B với ảnh Landsat 7 của năm 2003

-Tổ hợp màu 5, 4, 3 (màu hồng ngoại - thực vật) gán lần lượt cho cáckênh R, G, B với ảnh Landsat 8 của năm 2013 [4]

Ảnh 126 – 45 – 2003 Ảnh 127 – 45 – 2003

Ảnh 126 – 45 – 2013 Ảnh 127 – 45 – 2013

2.2.1.3 Nâng cao chất lượng ảnh

Nhằm tăng cường khả năng hiển thị các thông tin trên ảnh

Từ cửa sổ ảnh được mở, chọn Enhance, chọn diện tích được tăng cườngtheo phương pháp Linear 2% - tuyến tính 2% Phương pháp này sẽ cắt bớt 2%của đầu dữ liệu để tăng khả năng hiển thị ảnh ta có kết quả như sau [4]:

Ảnh 126 – 45 – 2003 Ảnh 127 – 45 – 2003

Ảnh 126 – 45 – 2013 Ảnh 127 – 45 – 2013

2.2.1.4 Cắt ảnh theo khu vực nghiên cứu

Mở chồng lớp vector tỉnh Bắc Ninh lên ảnh đã tổ hợp màu và được tăngcường chất lượng ảnh bằng lệnh Overlay / Vecter Xuất hiện hộp thoại VectorParameters, chọn File / Open Vector File trong Envi 4.5 Cắt ảnh bằng lệnh:Basic tools / Resize Data (Spatial/Spectral) trong Envi 4.5 ta được [4]:

Ảnh 126 – 45 – 2003 Ảnh 127 – 45 – 2003

Ảnh 126 – 45 – 2013 Ảnh 127 – 45 – 2013

2.2.1.5 Xây dựng khóa giải đoán ảnh

Trước khi xây dựng khóa giải đoán ảnh, cần phải xác định được việc

phân chia các loại đất thành những loại nào Theo quy định của bộ TàiNguyên và Môi Trường thì hiện trạng sử dụng đất được phân chia thành 3 loạichính: Đất nông nghiệp, đất phi nông nghiệp, đất chưa sử dụng Tuy nhiên,căn cứ vào kiến thức đã có về tình hình sử dụng đất của các địa phương,nguồn tư liệu viễn thám và mục đích mà đề tài hướng tới, nên các loại đấtđược chia thành 2 loại chính: Đất nông nghiệp (gồm: Đất sản xuất nôngnghiệp và đất lâm nghiệp có rừng, đất nuôi trồng thủy sản, đất nông nghiệpkhác), đất phi nông nghiệp (gồm: Đất ở đô thị, đất ở nông thôn, đất chuyêndùng, đất sông, hồ, mặt nước, đất khác)

Khóa giải đoán ảnh là cơ sở quan trọng để tiến hành phân loại Các khóagiải đoán ảnh được xây dựng chủ yếu dựa vào các yếu tố chính: Màu sắc, kíchthước, hình dáng…Ngoài ra, để xây dựng khóa giải đoán ảnh tốt nhất cần kếthợp với các nguồn tư liệu khác nhau và công tác thực địa Trong xây dựngkhóa giải đoán ảnh kiến thức và kinh nghiệm đóng vai trò quan trọng

Sử dụng phương pháp phân loại có kiểm định và sử dụng phần mềmEnvi 4.5 để xây dựng khóa giải đoán:

- Mở ảnh đã cắt / Basic tool / Region of interest / ROI tool… / ChọnZoom / Lấy mẫu / Lưu mẫu [4]

- Với mỗi loại khác nhau ta có thể lấy nhiều mẫu khác nhau vì khả năngphản xạ của chúng là khác nhau phụ thuộc vào mật độ, tính chất…của các đốitượng Khi lấy mẫu để có độ chính xác cao ta nên lấy ở cửa sổ Zoom [4]

Bảng 5: Khóa giải đoán ảnh vệ tinh Landsat

tượng

Mẫu ảnh 2003 Mẫu ảnh 2013 Dấu hiệu nhận biết

đồng nhất màu

- Sông Cầu: Màu xanh lơ, đồngnhất màu.

3 Ao, hồ

2

- Mặt nước nuôi trồng thủy sản

- Trên kênh tổ hợp 4 – 3 – 2 cómàu xanh tím than xen lẫn điểmsáng màu hơn

- Trên kênh tổ hợp 5 – 4 – 3 có màuxanh đậm (rêu), đồng nhất màu

khác

- Trên kênh tổ hợp 4 – 3 – 2 cómàu xanh thẫm xen đốm sángmàu hơn

- Trên kênh tổ hợp 5 – 4 – 3 cómàu xanh thẫm xen đốm xanhnhạt màu hơn và đốm đỏ

lâm

nghiệp

- Trên kênh tổ hợp 4 – 3 – 2 cómàu đen xen đỏ đậm

- Trên kênh tổ hợp 5 – 4 – 3 có màu

đỏ đậm xen màu đen

- Trên kênh tổ hợp 4 – 3 – 2 có

dùng 2

- Trên kênh tổ hợp 4 – 3 – 2 có màu

đỏ nhạt xen điểm sáng màu hơn

- Trên kênh tổ hợp 5 – 4 – 3 có màu

đỏ đậm xen điểm sáng màu hơn

nông

nghiệp

1

- Đất nông nghiệp khô

- Màu xanh lơ xen điểm đỏtrắng…

- Trên kênh tổ 5 – 4 – 3 có màuxanh lá cây đậm màu hơn xen điểmmàu đỏ và xanh lơ

- Trên kênh tổ hợp 5 – 4 - 3 xanh lácây nhạt màu hơn xen điểm sáng màuhơn

11 Đất ở

nông

- Nhà ở xen cây cối…

- Trên kênh tổ hợp 4 – 3 – 2 màu đỏxen lẫn màu xanh lá cây và màu tím

thôn - Trên kênh tổ hợp 5 – 4 – 3 có

màu xanh lá cây xen lẫn màu đỏ

và màu xanh lơ

12 Đất ở

đô thị

- Nhà ở, nhà cao tầng

- Trên kênh tổ hợp 4 – 3 – 2 cómàu xanh lơ xen màu tím vàmàu xanh lá cây

- Trên kênh tổ hợp 5 – 4 – 3 cómàu xanh xen lẫn màu xanh lơ

và màu đỏ

2.2.1.6 Tính toán sự khác biệt các mẫu

Tác giả đã lấy mẫu khóa ảnh và tính toán sự khác biệt giữa các mẫu bằnglệnh từ hộp thoại ROI tool chọn Options / Compute ROI Separability

Khi tính toán được sự khác biệt giữa các mẫu, các cặp giá trị đều nằmtrong khoảng từ 1.9 đến 2.0 là mẫu có sự khác biệt tốt [4]

2.2.1.7 Phân loại ảnh (phân loại có kiểm định)

Bản chất của việc phân loại ảnh chính là việc gắn tên loại thông tin chocác khoảng cấp độ chất xám nhất định thuộc một nhóm đối tượng nào đó có

tính chất tương đối đồng nhất về phổ nhằm phân biệt các nhóm đó với nhautrong khuôn khổ ảnh

Phân loại bằng lệnh Classification / Supervised / Maximum Likelihood

ta được kết quả phân loại như sau [4]: