Trang 7 DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT CAD: Computer Aided Design CCD: Charge Coupled Device Bộ ghép nối điện tích COGO: Coordinate Geometry Tọa độ Địa lý CP: Personal Computer Máy tính cá
Trang 1Trang 1
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH KHOA QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI & BẤT ĐỘNG SẢN
BÁO CÁO TỐT NGHIỆP
-TP.Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2009-
Trang 2Trang 2
LỜI CÁM ƠN
Xin chân thành biết ơn Cha, Mẹ đã nuôi dưỡng và là chỗ dựa vững chắc cho con
trong suốt cuộc đời, đã tạo điều kiện thuận lợi nhất cho con học tập và nghiên cứu
Xin gởi lời cám ơn đến toàn thể quý thầy cô khoa Quản Lý Đất Đai và Bất Động
Sản đã truyền thụ những kiến thức và hỗ trợ cho em trong suốt quá trình học tập và
nghiên cứu tại khoa
Luận văn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của Thạc sỹ Nguyễn Ngọc Thy,
bằng tâm huyết của người giảng dạy, Cô đã góp ý, hướng dẫn tỉ mỉ, tận tình cho luận văn
của em Em xin được gởi lời cảm ơn đến Cô đã giúp đỡ em suốt thời gian thực hiện đề tài
Xin chân thành cảm ơn chú Sinh (giám đốc), chú Lâm (phó giám đốc), anh Minh
(trưởng phòng), chị Nga, chị Nhung và các anh chị khác ở Trung tâm Ứng dụng Công
nghệ Viễn thám miền Nam đã tạo điều kiện tốt nhất và nhiệt tình giúp đỡ em trong suốt
thời gian làm luận văn tốt nghiệp
Xin cám ơn các bạn học niên khóa 2005 - 2009 đã giúp đỡ tôi trong suốt bốn năm
học tập và nghiên cứu ở trường Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh
Kính mong sự giúp đỡ của quý thầy cô để luận văn của em được hoàn thiện hơn
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn tất cả những tình cảm và sự giúp đỡ hết
sức quý giá đó
Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2009
Sinh viên thực hiện
Lê Đình Tân
Trang 3Trang 3
MỤC LỤC
ĐẶT VẤN ĐỀ 1
PHẦN I: TỔNG QUAN 3
I.1 Cơ sở lý luận của vấn đề nghiên cứu: 3
I.1.1 Cơ sở khoa học: 3
I.1.2 Cơ sở pháp lý: 16
I.1.3 Cơ sở thực tiễn: 16
I.2 Giới thiệu khu vực nghiên cứu: 18
I.3 Nội dung và phương pháp nghiên cứu: 19
I.3.1 Nội dung nghiên cứu: 19
I.3.2 Phương pháp nghiên cứu: 19
I.3.3 Quy trình thực hiện: 20
PHẦN II: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 21
II.1 Giới thiệu điều kiện tự nhiên – kinh tế – xã hội của quận Thủ Đức: 21
II.1.1 Điều kiện tự nhiên: 21
II.1.2 Tài nguyên thiên nhiên: 23
II.1.3 Điều kiện kinh tế - xã hội: 24
II.2 Giới thiệu phần mềm: 26
II.2.1 Phần mềm ENVI: 26
II.2.2 Phần mềm IDRISI: 27
II.3 Đánh giá chất lượng dữ liệu ảnh vệ tinh hiện có: 28
II.4 Thành lập bản đồ HTSDĐ của quận Thủ Đức từ ảnh vệ tinh: 29
II.4.1 Ghép ảnh và cắt sơ bộ vùng ảnh thuộc khu vực nghiên cứu: 31
II.4.2 Tăng cường chất lượng ảnh: 33
II.4.3 Xác định yêu cầu kỹ thuật đối với bản đồ HTSDĐ quận Thủ Đức: 36
II.4.4 Đăng ký ảnh: 38
II.4.5 Phân loại ảnh vệ tinh bằng phương pháp phân loại có giám định: 40
II.4.6 Đánh giá kết quả phân loại ảnh vệ tinh: 43
II.4.7 Một số xử lý sau phân loại: 45
II.5 Chuyển dữ liệu bản đồ vào phần mềm IDRISI: 50
II.6 Đánh giá biến động đất đai ở 2 giai đoạn 1996 – 2002 và 2002 – 2008: 51
II.6.1 Đánh giá biến động đất đai giai đoạn 1996 – 2002: 52
II.6.2 Đánh giá biến động đất đai giai đoạn 2002 – 2008: 55
II.7 Dự báo quy mô và phân tích diễn tiến sử dụng đất của quận Thủ Đức: 57
II.7.1 Kiểm tra độ chính xác của mô hình MARKOV trong việc dự đoán quy mô sử dụng đất của quận Thủ Đức: 57
II.7.2 Dự báo quy mô và phân tích diễn tiến sử dụng đất của quận Thủ Đức: 59
II.8 Đánh giá chung và hướng mở rộng đề tài: 61
II.8.1 Đánh giá chung: 61
Trang 4Trang 4
II.8.2 Hướng mở rộng đề tài: 61 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64
Trang 5Trang 5
DANH SÁCH HÌNH ẢNH
Hình 1 Nguyên tắc nguyên cứu biến động đất đai sau phân loại 3
Hình 2 Dải phổ điện từ 5
Hình 3 Viễn thám thụ động và viễn thám chủ động 5
Hình 4 Quá trình viễn thám thu nhận dữ liệu 6
Hình 5 Quy trình hoạt động của hệ thống vệ tinh SPOT 6
Hình 6 Khả năng thám sát nghiêng và chụp lặp của vệ tinh SPOT 7
Hình 7 Cách chụp ảnh SPOT lập thể 7
Hình 8 Cấu trúc vệ tinh LANDSAT 7 9
Hình 9 Quỹ đạo đồng bộ mặt trời của vệ tinh LANDSAT 4 và 5 9
Hình 10 Mô hình công nghệ GIS 13
Hình 11 Các thành phần của GIS 13
Hình 12 Sơ đồ vị trí quận Thủ Đức 21
Hình 13 Tạo project mới cho phần mềm ENVI trước khi làm việc 29
Hình 14 Dùng Layer Stacking ghép các kênh ảnh thành ảnh đa phổ 31
Hình 15 Kết quả sau khi ghép các kênh ảnh 32
Hình 16 Cắt sơ bộ vùng ảnh bao phủ khu vực quận Thủ Đức 32
Hình 17 Phần ảnh LANDSAT 7 và SPOT-4 bao phủ quận Thủ Đức 33
Hình 18 Ảnh LANDSAT trước và sau khi tăng cường độ sắc nét 33
Hình 19 Hiệu chỉnh độ tương phản bằng Histogram 34
Hình 20 Ảnh năm 2008 trước và sau khi được tăng cường độ tương phản 34
Hình 21 Ảnh năm 2002 được tổ hợp màu thực và tổ hợp màu giả hồng ngoại 35
Hình 22 Ảnh năm 2002 trước và sau khi sử dụng bộ lọc Low Pass 3x3 36
Hình 23 Thiết lập các thông số của hệ tọa độ VN-2000 cho ENVI 38
Hình 24 Đăng ký ảnh theo lớp giao thông của bản đồ địa hình 39
Hình 25 Lớp giao thông được chồng lên ảnh vệ tinh đã nắn 40
Hình 26 Kết quả lấy mẫu giải đoán trên ảnh năm 2002 41
Hình 27 Mức độ phân biệt giữa các vùng mẫu trên ảnh vệ tinh năm 2002 42
Hình 28 Kết quả sau phân loại của ảnh năm 2002 42
Hình 29 Ảnh năm 2008 sau phân loại được lọc, phân tích Đa số và gộp lớp 46
Hình 30 Bản đồ hiện trạng sử dụng đất quận Thủ Đức năm 1996 47
Hình 31 Bản đồ hiện trạng sử dụng đất quận Thủ Đức năm 2002 48
Hình 32 Bản đồ hiện trạng sử dụng đất quận Thủ Đức năm 2008 49
Hình 33 Tạo Project mới trong IDRISI Explorer 50
Hình 34 Bộ bản đồ hiện trạng được xuất qua dạng raster của phần mềm IDRISI 50
Hình 35 Công cụ CROSSTAB của IDRISI 51
Hình 36 Bản đồ biến động sử dụng đất quận Thủ Đức giai đoạn 1996 – 2002 53
Hình 37 Bản đồ biến động sử dụng đất quận Thủ Đức giai đoạn 2002 – 2008 55
Hình 38 Module MARKOV của phần mềm IDRISI Andes 57
Trang 6Trang 6
Hình 39 Chuỗi các bản đồ xác suất chuyển đổi của từng LUT
giai đoạn 1996 – 2002 57
DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1 Các kênh phổ HRV 8
Bảng 2 Các kênh phổ HRVIR 8
Bảng 3 Hệ thống các thiết bị thu và tính chất cơ bản của vệ tinh LANDSAT 10
Bảng 4 Cơ cấu các nhóm đất 24
Bảng 5 Tỷ lệ bản đồ nền dùng để thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất 37
Bảng 6 Các khoanh đất phải thể hiện trên bản đồ hiện trạng sử dụng đất 38
Bảng 7 Một số đặc điểm của khóa giải đoán 41
Bảng 8 Độ chính xác phân loại tổng thể ảnh vệ tinh năm 1996 43
Bảng 9 Độ chính xác phân loại từng loại hình sử dụng đất năm 1996 43
Bảng 10 Độ chính xác phân loại tổng thể ảnh vệ tinh năm 2002 44
Bảng 11 Độ chính xác phân loại từng loại hình sử dụng đất năm 2002 44
Bảng 12 Độ chính xác phân loại tổng thể ảnh vệ tinh năm 2008 44
Bảng 13 Độ chính xác phân loại từng loại hình sử dụng đất năm 2008 45
Bảng 14 Ma trận chuyển đổi diện tích sử dụng đất giai đoạn 1996 – 2002 52
Bảng 15 Ma trận chuyển đổi diện tích sử dụng đất giai đoạn 2002 – 2008 56
Bảng 16 Ma trận mô tả số lượng pixel được kỳ vọng sẽ chuyển đổi trong giai đoạn 1996 – 2002 58
Bảng 17 Ma trận mô tả xác suất chuyển đổi giữa các LUT trong giai đoạn 1996 – 2002 58
Bảng 18 Đánh giá độ chính xác của mô hình dự đoán biến động MARKOV 58
Bảng 19 Quy luật chuyển đổi đất đai của chu kỳ 6 năm 59
Bảng 20 Quy mô sử dụng đất các năm 1996, 2002, 2008, 2014, 2020, 2026, 2032 59
Biểu đồ 1 Biểu đồ biến động diện tích sử dụng đất giai đoạn 1996-2002 52
Biểu đồ 2 Biểu đồ biến động diện tích sử dụng đất giai đoạn 2002-2008 56
Biểu đồ 3 Biểu đồ xu hướng sử dụng đất đai trên địa bàn quận Thủ Đức từ năm 1996 đến năm 2032 60
DANH SÁCH CÁC SƠ ĐỒ Sơ đồ 1: Quy trình tổng quát thực hiện đề tài 20
Sơ đồ 2 Quy trình thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất từ ảnh vệ tinh 30
Sơ đồ 3 Quy trình thực hiện hướng mở rộng đề tài 62
Trang 7Trang 7
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
CAD: Computer Aided Design
CCD: Charge Coupled Device (Bộ ghép nối điện tích)
COGO: Coordinate Geometry (Tọa độ Địa lý)
CP: Personal Computer (Máy tính cá nhân)
CSDL: Cơ sở dữ liệu
DEM: Digital Elevation Model
ENVI: The Environment for Visualizing Images
ERTS: Earth Resource Technology Sectellite (Kỹ thuật vệ tinh thăm dò Trái đất) ETM +: Enhanced Thematic Mapper Plus
GIS: Geography Information System (Hệ thống thông tin Địa lý)
HRV VIR: High Resolution Visible and Middle Infrared
HRV: High Resolution Visible
HTSDĐ: Hiện trạng sử dụng đất
JIP: JPEG 2000 Interactive Protocol
LUT: Land Utilization Type (loại hình sử dụng đất)
MCE: Multi-Criteria Evaluation (Đánh giá đa chỉ tiêu)
MSS: Multispectral scanner (Máy quét đa phổ)
OGC: Open Geospatial Consortium
ROI: Region Of Interest (vùng quan tâm)
SPOT-GRS: Grid Reference System (Hệ thống lưới quy chiếu toàn cầu)
TM: Thematic mapper (Bộ cảm lập bản đồ chuyên đề)
TP: Thành phố
UBND: Ủy ban Nhân dân
WLC: Weighted Linear Combination (Tổ hợp tuyến tính có trọng số)
Trang 8Trang 8
TÓM TẮT Sinh viên thực hiện: Lê Đình Tân, Khoa Quản lý Đất đai & Bất động sản,
Trường Đại Học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh
Đề tài: “Tích hợp công nghệ Viễn thám và GIS để phân tích biến động đất đai giai đoạn 1996 - 2008 trên địa bàn quận Thủ Đức, thành phố Hồ Chí Minh”
Giáo viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Ngọc Thy, Bộ môn Công nghệ Địa chính,
Khoa Quản lý Đất đai & Bất động sản Trường Đại Học Nông Lâm TP.Hồ Chí Minh Nội dung tóm tắt của báo cáo:
Trong 10 năm trở lại đây, quá trình đô thị hóa diễn ra mạnh và nhanh chóng trên phạm vi rộng Thủ Đức là một quận ngoại ô phía Đông – Bắc của thành phố Hồ Chí Minh, được thành lập theo Nghị định số 03-CP của Chính phủ ban hành ngày 06\01\1997, có quá trình biến động đất đai rõ nhất vì quận có vị trí thuận lợi, là cữa ngõ phía Bắc của thành phố Vì vậy, công tác quản lý nguồn tài nguyên đất đai và theo dõi biến động được đưa lên hàng đầu nhằm góp phần khai thác hiệu quả đất đai
Công nghệ Viễn thám ngày một phổ biến ở nước ta vì lợi ích to lớn mà nó mang lại trong việc quản lý tài nguyên thiên nhiên cũng như đất đai Viễn thám cung cấp những giải nhanh chóng, chính xác và dễ dàng cho nhà quản lý Bên cạnh đó, hệ thống thông tin Địa lý (GIS) lại có khả năng hỗ trợ quyết định rất tốt, giúp nhà quản lý đưa ra những nhận xét đúng đắn để từ đó có những quyết định phù hợp Như vậy, việc tích hợp Công nghệ Viễn thám và GIS là tất yếu để tạo ra một nguồn thông tin đáng tin cậy
về những đặc trưng địa lý nhằm mục đích theo dõi, phân tích những biến đổi của tài nguyên thiên nhiên nói chung và tài nguyên đất đai nói riêng
Hiện nay, có nhiều phần mềm GIS cung cấp các phương pháp giúp đơn giản hóa việc phân tích biến động đất đai nhưng vẫn đảm độ chính xác và nhanh chóng, thể hiện tính ưu việt so với phương pháp truyền thống
Với đặc điểm nêu trên, chúng tôi quyết định thực hiện đề tài: “Tích hợp công nghệ Viễn thám và GIS để phân tích biến động đất đai giai đoạn 1996 - 2008 trên địa bàn quận Thủ Đức, thành phố Hồ Chí Minh”
Về dữ liệu, chúng tôi sử dụng 3 ảnh vệ tinh được chụp tại các năm 1996, 2002 và
2008 thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất các năm tương ứng bằng phần mềm ENVI để làm dữ liệu đầu vào cho quá trình phân tích biến động đất đai
Về phương pháp nghiên cứu, đề tài tiến hành 3 công đoạn:
- Sử dụng phần mềm ENVI xử lý và giải đoán ảnh vệ tinh, thành lập bản đồ hiện trạng của quận Thủ Đức các năm 1996, 2002, 2008
- Sử dụng module CROSSTAB của phần mềm IDRISI Andes phân tích biến động đất đai tại quận Thủ Đức qua 2 giai đoạn: 1996 – 2002 và 2002 – 2008
- Sử dụng module MARKOV mô hình hóa biến động đất đai cho một giai đoạn nhất định (bằng một ma trận ghi lại xác suất chuyển đổi) Sau đó dự đoán quy mô sử dụng đất các năm 2014, 2020, 2026, 2032; đồng thời phân tích diễn tiến sử dụng đất Viễn thám là nguồn dữ liệu tốt cho hệ thống thông tin Địa lý Và việc tích hợp giữa công nghệ viễn thám và hệ thống thông tin Địa lý phục vụ công tác quản lý tài nguyên đất đai và môi trường là hoàn toàn khả thi, mang lại sự hiệu quả trong công việc về thời gian và công sức
Trang 9Trang 9
ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong 10 năm trở lại đây, nền kinh tế nước ta ngày một lớn mạnh kéo theo tốc
độ đô thị hóa diễn ra rất nhanh và mạnh mẽ và loại hình sử dụng đất cũng có những thay đổi đáng kể Do đó, nhu cầu về một nguồn thông tin miêu tả những đặc trưng của địa lý nhằm trau dồi kiến thức về những biến động trong sử dụng đất đai, đồng thời việc mô tả sự sử dụng đất trong tương lai được đặt lên hàng đầu
Ở TP.Hồ Chí Minh, những biến động trong quá trính sử dụng đất đai ở các quận, huyện ngoại thành, như ở quận Thủ Đức, diễn ra khá nhanh và phức tạp Điều này gây
ra nhiều khó khăn cho công tác theo dõi quản lý biến động đất đai nếu vẫn sử dụng các phương pháp truyền thống
Cho đến nay, Công nghệ Viễn thám tuy không còn quá mới đối với nước ta, nhưng tầm quan trọng của nó trong quá trình quản lý tài nguyên thiên nhiên, môi trường và nhất là trong quản lý đất đai thì không thể phủ nhận (ứng dụng ảnh vệ tinh
để theo dõi biến động đất đai, hiện chỉnh bản đồ địa hình, thành lập bản đồ thực phủ…); Với sự hỗ trợ của công nghệ này, việc quản lý các nguồn tài nguyên sẽ trở nên đơn giản và thuận tiện hơn so với công nghệ truyền thống Bên cạnh đó, Hệ thống thông tin Địa lý (GIS) lại có khả năng hỗ trợ quyết định rất tốt, giúp nhà quản lý đưa ra những nhận xét đúng đắn để từ đó có những quyết định phù hợp Như vậy, việc tích hợp Công nghệ Viễn thám và Hệ thống thông tin Địa lý là tất yếu để tạo ra một nguồn thông tin đáng tin cậy về những đặc trưng địa lý nhằm mục đích theo dõi, phân tích những biến đổi của môi trường nói chung và tài nguyên đất đai nói riêng
Hiện nay, có rất nhiều phần mềm hỗ trợ cho quá trình tích hợp giữa Công nghệ Viễn thám và GIS Có phần mềm chỉ chuyên về xử lý ảnh (như ENVI, ILWIS, ERDAS,…) và cũng có những phần mềm đảm nhiệm cả việc xử lý ảnh lẫn phân tích GIS (như IDRISI, ArcView GIS, ArcGIS…) Mặt khác, với hàm chức năng chuyên về phân tích những biến động và chuỗi thời gian như MARKOV, nhà quản lý có thể theo dõi diễn biến cũng như dự đoán được các xu hướng biến động đất đai trong tương lai
Với những lý do nêu trên, chúng tôi quyết định thực hiện đề tài: “Tích hợp công nghệ Viễn thám và GIS để phân tích biến động đất đai giai đoạn 1996 - 2008 trên địa bàn quận Thủ Đức, thành phố Hồ Chí Minh”
Trang 10Trang 10
1 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:
- Ứng dụng ENVI thành lập các bản đồ hiện trạng sử dụng đất quận Thủ Đức, TP.Hồ Chí Minh tỷ lệ 1:10.000 các năm 1996, 2002, 2008 từ ảnh vệ tinh
- Sử dụng module CROSSTAB của phần mềm IDRISI Andes phân tích biến động đất đai từ năm 1996 đến năm 2008 nhằm kiểm tra, theo dõi sự chuyển đổi về mặt không gian giữa các loại hình sử dụng đất khác nhau tại khu vực quận Thủ Đức
- Ứng dụng module MARKOV của phần mềm IDRISI Andes mô hình hóa quá trình biến động đất đai từ năm 1996 đến năm 2008 trên địa bàn quận Thủ Đức, từ đó phân tích diễn tiến và dự đoán quy mô sử dụng đất trong tương lai
2 Đối tượng nghiên cứu:
- Ảnh vệ tinh:
+ Ảnh LANDSAT 7 được chụp năm 2002, có độ phân giải mặt đất là 28,5m + Ảnh SPOT-4 và SPOT-5 được chụp tại các thời điểm 1996 và 2008, có độ
phân giải mặt đất lần lượt là 20m và 10m (ảnh SPOT đa phổ)
- Các loại hình sử dụng đất và biến động của chúng trên địa bàn quận Thủ Đức, bao gồm: Đất trồng cây lâu năm, Đất trồng cây hàng năm, Đất xây dựng (trong đó có đất ở đô thị, đất khu công nghiệp, đất giao thông, đất trụ sở cơ quan,…), Đất trống và Mặt nước
- Phần mềm xử lý thông tin ảnh vệ tinh: ENVI phiên bản 4.4
- Phần mềm GIS: IDRISI Andes (Phiên bản15.0)
- Mô hình chuỗi MARKOV
3 Phạm vi nghiên cứu:
- Phạm vi không gian: Đề tài được thực hiện dựa trên cơ sở dữ liệu trong phạm vi
ranh giới của quận Thủ Đức, TP.Hồ Chí Minh
- Phạm vi thời gian: Đề tài nghiên cứu giai đoạn 1996 - 2008 Trong đó chia ra 2
giai đoạn nhỏ là 1996 - 2002 và 2002 - 2008
4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn:
- Ý nghĩa khoa học: Góp phần khẳng định và mở rộng khả năng ứng dụng công
nghệ Viễn thám và GIS trong quản lý tài nguyên thiên nhiên, đặc biệt là phân tích biến động đất đai
- Ý nghĩa thực tiễn: Đề tài được thực hiện sẽ đóng góp thêm một công cụ mới,
hiệu quả phục vụ công tác phân tích và dự đoán biến động đất đai
Trang 11Trang 11
PHẦN I: TỔNG QUAN I.1 Cơ sở lý luận của vấn đề nghiên cứu:
I.1.1 Cơ sở khoa học:
1 Một số khái niệm về bản đồ sử dụng đất:
a Bản đồ hiện trạng sử dụng đất (HTSDĐ):
Bản đồ hiện trạng sử dụng đất là bản đồ thể hiện sự phân bổ các loại hình sử dụng đất (LUT) 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 chính các cấp, vùng địa lý tự nhiên
Các loại biến động đất đai:
- Biến động về chất dẫn đến biến động về lượng và ngược lại
- Biến động về diện tích đối tượng hay là biến động về số lượng
- Biến động về tính chất đối tượng song không có biến động về diện tích
Một số phương pháp phân tích biến động đất đai như:
- Phương pháp phân loại ảnh đa thời gian,
- Phương pháp lập ảnh hiệu hoặc ảnh chia,
- Phương pháp phân tích Vector biến động ,
- Phương pháp phân tích biến động bằng GIS,
- Phương pháp nghiên cứu biến động sau phân loại:
Nguyên tắc nghiên cứu biến động tài nguyên đất sau phân loại:
Đây là phương pháp thông dụng nhất được áp dụng trong việc tích hợp Viễn thám và GIS để nghiên cứu biến động đất đai Bản chất của phương pháp là so sánh kết quả phân loại ảnh vệ tinh để tìm ra sự biến động Tuần tự tiến hành như sau:
Hình 1 Nguyên tắc nguyên cứu biến động đất đai sau phân loại
- Tiến hành phân loại theo hệ thống phân loại giống nhau Những đơn vị khác nhau giữa hai kết quả phân loại phải là những đơn vị mới xuất hiện ở trên ảnh này mà không có ở ảnh kia
Trang 12Trang 12
- Sử dụng các phương pháp GIS tiến hành tính toán 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 không biến động, còn về hai phía đường chéo là những đơn vị biến động với những tính chất cụ thể của quá trình biến động
Các phương pháp GIS sẽ cho chúng ta kết quả nghiên cứu biến động một cách nhanh chóng và có độ chính xác cao Chính khả năng chồng xếp dữ liệu không gian đã tạo ra những kết quả tổng quát và trực quan về lớp phủ mặt đất Bên cạnh đó, việc chồng xếp dữ liệu không gian còn cho chúng ta xác định được xu hướng biến đổi của đối tượng cũng như tính chất của sự biến đổi đó
2 Công nghệ viễn thám:
a Khái niệm:
Trong những năm gần đây, Viễn thám (Remote Sensing) đã được nghiên cứu ứng dụng khá phổ biến trng nhiều lĩnh vực khác nhau và được xem như là phương pháp rất hiệu quả trong việc xây dựng, cập nhật dữ liệu không gian phục vụ công tác quản lý tài nguyên thiên nhiên và giám sát môi trường… Đây là kỹ thuật nghiên cứu các đối tượng mà không có sự tiếp xúc trực tiếp với những đối tượng đó
Viễn thám (Remote Sensing) được định nghĩa bằng nhiều từ ngữ khác nhau, nhưng nói chung đều thống nhất theo quan điểm chung là khoa học và công nghệ thu thập thông tin của vật thể mà không tiếp xúc trực tiếp với vật thể đó Định nghĩa sau đây có thể coi là tiêu biểu: “Viễn thám là khoa học và công nghệ mà theo đó các đặc tính đối tượng quan tâm được nhận diện, đo đạc, phân tích các tính chất mà không có
sự tiếp xúc trực tiếp với đối tượng” Đối tượng trong định nghĩa này có thể hiểu là một đối tượng cụ thể, một vùng hay một hiện tượng
Một vệ tinh mang bộ cảm biến viễn thám để quan sát mặt đất được gọi là vệ tinh viễn thám hay vệ tinh quan sát mặt đất Các vệ tinh này được phân biệt bỡi các đặc trưng về độ cao, quỹ đạo và cảm biến được sử dụng
* Vệ tinh viễn thám có thể được chia thành các nhóm chính sau:
+ Vệ tinh khí tượng địa tĩnh: GMS (Geosynchronous Meteorological Satellite) ở
độ cao 36.000km
+ Vệ tinh khí tượng quỹ đạo cực: NOAA (quan sát khí tượng và giám sát thực
phủ) ở độ cao 850km
+ Vệ tinh tài nguyên: LANDSAT – độ cao 705km và SPOT – độ cao 832km…
(quan sát tài nguyên mặt đất)
Sóng điện từ được phản xạ hoặc bức xạ từ vật thể là nguồn cung cấp thông tin chủ yếu về đặc tính của đối tượng cần phải đo lường và phân tích trong viễn thám Một thiết bị dùng để cảm nhận sóng điện từ phản xạ hoặc bức xạ từ vật thể được gọi là bộ cảm biến Bộ cảm biến có thể là các máy chụp ảnh hoặc máy quét Phương tiện mang các bộ cảm biến được gọi là vật mang, đó có thể là máy bay, khinh khí cầu, tàu con thoi hoặc là vệ tinh… Thuật ngữ Remote Sensing (Viễn thám) được sử dụng đầu tiên ở
Mỹ vào năm 1960 bao gồm tất cả các lĩnh vực như: không ảnh, giải đoán ảnh, địa chất ảnh…
Trang 13Trang 13
* Viễn thám được phân thành 3 loại cơ bản ứng với vùng bước sóng sử dụng:
+ Viễn thám trong giải sóng nhìn thấy và hồng ngoại phản xạ:
Nguồn năng lượng chính là bức xạ mặt trời Mặt trời cung cấp một bức xạ có bước sóng ưu thế ở 0,5µm Tư liệu viễn thám nhận được dựa vào sự phản xạ từ bề mặt vật thể và Trái đất Vì vậy các thông tin về vật thể có thể được xác định chủ yếu từ các phổ phản xạ Tuy nhiên, RADAR là trường hợp ngoại lệ khi không sử dụng năng lượng Mặt trời
Hình 2 Dải phổ điện từ
+ Viễn thám hồng ngoại nhiệt:
Nguồn năng lượng bức xạ nhiệt đươc sử dụng là bức xạ nhiệt do chính vật thể sản sinh ra Mỗi vật thể trong nhiệt độ bình thường đều tự phát ra một bức xạ (ưu thế tại bước sóng 10µm)
+ Viễn thám siêu cao tần:
Trong viễn thám siêu cao tần, hai loại kỹ thuật chủ động và bị động đều được áp dụng Đối với viễn thám bị động, thông tin nhận được dựa vào bức xạ siêu cao tần do chính vật thể phát ra, trong khi viễn thám siêu cao tần chủ động lại thu những phản xạ sóng từ các vật thể khi chúng được cung cấp năng lượng riêng (điển hình là công nghệ RADAR)
Hình 3 Viễn thám thụ động và viễn thám chủ động
Trang 14Trang 14
* Quá trình viễn thám gồm 2 công đoạn chính:
Hình 4 Quá trình viễn thám thu nhận dữ liệu + Công đoạn thu nhận dữ liệu (Data-Acquisition): Liên quan đến các yếu tố về
nguồn bức xạ điện từ (1), môi trường lan truyền bức xạ (2), sự tương tác của bức xạ với các đối tượng mặt đất (3), hệ thống thiết bị thu nhận (4), dữ liệu viễn thám và truyền dữ liệu đến mặt đất (5)
+ Công đoạn phân tích dữ liệu (Data-Analysis): Liên quan đến các phương pháp
xử lý nguồn dữ liệu thu nhận được (6), phương pháp giải đoán thông tin viễn thám, hình thành các loại sản phẩm thông tin (7) cung cấp cho người sử dụng
b Giới thiệu về ảnh vệ tinh SPOT và LANDSAT:
1) Ảnh vệ tinh SPOT:
Vệ tinh SPOT-1 được cơ quann hàng không Pháp phóng lên quỹ đạo năm 1986, sau đó vào các năm 1990, 1993, 1996 và đến nay lần lượt các Vệ tinh SPOT-2, 3, 4 và
5 được đưa vào hoạt động (riêng vệ tinh SPOT-3 đã ngưng hoạt động ngày 14/11/1996
và hỏng hóc hệ thống) Đây là loại vệ tinh có khả năng cho ảnh lập thể dựa trên nguyên lý thám sát nghiêng
* Quy trình hoạt động của hệ thống vệ tinh SPOT:
Hình 5 Quy trình hoạt động của hệ thống vệ tinh SPOT
Trang 15Chu kỳ lặp lại là 26 ngày sau khi đã bay vòng quanh Trái đất được 369 lần
Hình 6 Khả năng thám sát nghiêng và chụp lặp của vệ tinh SPOT
+ Bộ cảm:
Bộ cảm HRV (High Resolution Visible) là máy quét điện tử CCD HRV có thể thay đổi góc quan sát nhờ một gương định hướng Gương này cho phép quan sát nghiêng 27o nên có thể thu được ảnh lập thể Riêng SPOT-4 và 5 được trang bị bộ cảm HRV VIR (High Resolution Visible and Middle Infrared)
Hình 7 Cách chụp ảnh SPOT lập thể
+ Đặc tính dữ liệu:
Mỗi cảnh ảnh của SPOT bao phủ một vùng trên mặt đất rộng 60x60km Mỗi cảnh được xác định theo số hiệu cột và hàng trong hệ thống lưới quy chiếu toàn cầu SPOT-GRS (Grid Reference System) Ảnh SPOT được nhận tại 14 trạm thu trên mặt
Trang 16Đa phổ XI3 0.79 - 0.89 (hồng ngoại gần) 20
2) Ảnh vệ tinh LANDSAT:
Vệ tinh LANDSAT là tên chung cho hệ thống các vệ tinh chuyên dùng vào mục đích thăm dò tài nguyên Trái đất Đầu tiên nó mang tên ERTS (Earth Resource Technology Sectellite) - kỹ thuật vệ tinh thăm dò Trái đất
Hệ thống vệ tinh LANDSAT cho tới nay có thể nói là hệ thống vệ tinh mang tính chất quốc tế vì các lý do:
- Với vệ tinh LANDSAT trong "bầu trời mở" cho phép thu được hình ảnh trên toàn bộ trái đất
- Trung tâm tư liệu EROS (EDC) của Mỹ thu được toàn bộ các bức ảnh
- Mọi người sử dụng ở khắp các nước trên thế giới đều có thể mua các bức ảnh này với giá ưu tiên giống nhau và có thể mua ở các trạm thu khác nhau
Hệ thống vệ tinh LANDSAT phóng lên vũ trụ và hoạt động qua các giai đoạn sau:
• Landsat 1: được phóng lên quỹ đạo ngày 23/07/1972 và ngừng hoạt động ngày
Trang 17Trang 17
• Landsat 4: được phóng lên quỹ đạo ngày 16/07/1982, đang hoạt động
• Landsat 5: được phóng lên quỹ đạo ngày 01/03/1984, đang hoạt động
• Landsat 6: được phóng lên quỹ đạo và bị nổ ngay sau khi phóng
• Landsat 7: được phóng lên quỹ đạo ngày 25/04/1999, đang hoạt động
Hình 8 Cấu trúc vệ tinh LANDSAT 7
+ Quỹ đạo bay của vệ tinh LANDSAT 4, 5, 6, 7 được đặt trưng bỡi thông số sau:
- Độ cao bay: 705km
- Góc nghiêng mặt phẳng quỹ đạo: 98,2o
- Quỹ đạo đồng bộ mặt trời và bán lặp lại (chu kỳ lặp là 17 ngày)
- Thời điểm bay qua xích đạo: 9 giờ 45 phút sáng
- Bề rộng tuyến chụp: 185km
Hình 9 Quỹ đạo đồng bộ mặt trời của vệ tinh LANDSAT 4 và 5
(phỏng theo sơ đồ của NASA)
Trang 18Trang 18
+ Bộ cảm: có 2 loại
- MSS (Multispectral scanner-Máy quét đa phổ)
- TM (Thematic mapper – Bộ cảm lập bản đồ chuyên đề)
Cả hai bộ cảm trên đều là máy quét quang cơ, đó là một bức xạ kế đa phổ tạo ảnh hai chiều dựa trên sự phối hợp chuyển động giữa vật mang và hệ thống gương quét vuông góc với hướng bay Phản xạ phổ sẽ ứng với từng loại lớp phủ mặt đất sẽ có giá trị khác nhau do sự tương tác giữa bức xạ điện từ và vật thể Ảnh LANDSAT cho phép
đo lường phản xạ phổ để có thể xác định hay phân tích được đặc điểm lớp phủ
+ Đặc tính dữ liệu:
Dữ liệu cung cấp bỡi 2 bộ cảm MSS và TM được chia thành các cảnh ảnh bao phủ một vùng có kích thước 185km x 185km và được đánh số theo hệ quy chiếu toàn cầu gồm số liệu của tuyến và hàng (path, row) Các giá trị của pixel được mã hóa 8bit, tức là cấp độ xám ở trong khoảng 0 – 255
Bảng 3 Hệ thống các thiết bị thu và tính chất cơ bản của vệ tinh LANDSAT
3 Các phương pháp giải đoán ảnh vệ tinh:
Giải đoán ảnh viễn thám là quá trình tách thông tin định tính cũng như định lượng của hình ảnh dựa trên các tri thức chuyên ngành hoặc kinh nghiệm của người giải đoán Việc tách thông tin trong công tác viễn thám có thể phân thành 5 loại:
- Phân loại đa phổ
- Phát hiện biến động
- Chiết tách các thông tin tự nhiên
- Xác định các chỉ số
- Xác định các đối tượng đặc biệt
a Phương pháp giải đoán ảnh vệ tinh bằng xử lý số:
Các tư liệu thu được trong viễn thám phần lớn là dưới dạng số cho nên vấn đề giải đoán ảnh bằng xử lý số giữ một vai trò quan trọng và có lẽ cũng là phương pháp
cơ bản trong viễn thám hiện đại Giải đoán ảnh bằng xử lý số trong viễn thám bao gồm các giai đoạn sau: Nhập số liệu; Khôi phục và hiệu chỉnh ảnh; Biến đổi ảnh; Phân loại; Xuất kết quả
Trang 19Trang 19
Có hai phương pháp phân loại đa phổ:
1) Phương pháp phân loại có giám định:
Phân loại có giám định là một hình thức phân loại mà các chỉ tiêu phân loại được xác lập dựa trên các vùng mẫu Vùng mẫu là khu vực mà trên ảnh người giải đoán biết chắc chắn nó thuộc vào một trong các lớp cần tìm Dựa vào các vùng mẫu, các tham số thống kê sẽ được xác định và đó chính là các chỉ tiêu thống kê sử dụng trong quá trình phân loại sau này
2) Phương pháp phân loại không giám định:
Tại những khu vực không có một thông tin nào về đối tượng cần phân loại, người
ta sử dụng kỹ thuật phân loại không giám định Phân loại không giám định chỉ sử dụng thuần tuý thông tin ảnh Trình tự thực hiện có thể tóm tắt như sau:
Đầu tiên, các pixel trên ảnh được gộp thành các nhóm có đặc trưng phổ tương đối đồng nhất bằng kỹ thuật ghép lớp
Các nhóm này được sử dụng để tính các tham số thống kê cho quá trình phân loại tiếp theo Việc xác định các tham số thống kê tệp mẫu phụ thuộc vào các phương pháp phân loại sẽ được sử dụng Tuy nhiên phần lớn các phương pháp phân loại đều sử dụng các tham số như giá trị trung bình tệp mẫu, ma trận, phương sai
b Phương pháp giải đoán bằng mắt:
Giải đoán ảnh bằng mắt có thể áp dụng trong mọi điều kiện trang thiết bị Giải đoán ảnh bằng mắt là việc sử dụng mắt thường cùng với các dụng cụ quang học như kính lúp, kính lập thể, máy tổng hợp màu để xác định các đối tượng Cơ sở để giải đoán ảnh bằng mắt là các chuẩn giải đoán và khóa giải đoán ảnh
* Các chuẩn giải đoán ảnh vệ tinh:
+ Chuẩn mối quan hệ tương hỗ
Nhằm trợ giúp cho công tác giải đoán, người ta thành lập các khóa giải đoán cho các đối tượng khác nhau Khóa giải đoán là tập hợp các chuẩn dùng để giải đoán một đối tượng nhất định Kết quả giải đoán phụ thuộc vào khóa giải đoán Mục đích của việc sử dụng khóa giải đoán là làm chuẩn hóa các kết quả giải đoán của nhiều người khác nhau Thông thường, khóa giải đoán do những người có kinh nghiệm và hiểu biết thành lập dựa trên những vùng nghiên cứu thử nghiệm đã được điều tra kỹ lưỡng Tất
cả 8 chuẩn giải đoán cùng với các thông tin về thời gian chụp, tỷ lệ ảnh, mùa chụp đều phải đưa vào khóa giải đoán Một bộ khóa giải đoán bao gồm phần ảnh và phần mô tả bằng lời
Trang 20Trang 20
* Ảnh tổng hợp màu:
Tư liệu ảnh dùng để giải đoán bằng mắt tốt nhất là ảnh tổng hợp màu Đặc điểm
cơ bản của ảnh tổng hợp màu là sự mã hóa bằng màu các khác biệt về phổ của các đối tượng Ở đây chuẩn giải đoán chính là sự tương phản màu được nhấn mạnh nhờ sự lựa chọn một cách có ý thức phương án tổng hợp màu Trong trường hợp tư liệu gốc thỏa mãn các điều kiện kỹ thuật, sử dụng phương án tổng hợp màu chuẩn và điều kiện xử lý ảnh chặt chẽ thì màu là một chuẩn giải đoán tương đối ổn định
Một số thiết bị dùng cho tổng hợp màu đa phổ thông dụng trên thế giới và ở nước
ta như:
- Máy chiếu hình đa phổ chuyên dụng MSP-4C (Đức) và AC-90B (Nhật)
- Máy nắn Rectimat - C, Dust 2000 có gắn đầu màu
- Các máy vi tính có màn hình màu và các trạm làm việc
c Đánh giá độ chính xác của kết quả phân loại:
Có hai phương pháp được sử dụng phổ biến nhất để đánh giá độ chính xác công tác phân loại đa phổ Cả hai đều so sánh kết quả thu được từ cách phân loại bằng đối
số với đặc tính “đã biết” của mặt đất trong các vùng thử nghiệm từ các tài liệu tham khảo Các khu vực thử nghiệm được đại diện điển hình bằng một hoặc tổ hợp của:
- Các khu vực thử nghiệm đồng nhất cho người giải đoán lựa chọn
- Các khu vực thử nghiệm hoặc các pixel được chọn một cách ngẫu nhiên
Đánh giá độ chính xác phương pháp giải đoán bằng xử lý số:
Trong việc xác định độ chính xác phân loại, điều quan trọng là không chỉ nêu lên
độ chính xác tổng thể thông qua tỷ lệ các pixel được phân loại đúng mà còn cần xác định tính chất sai sót phạm phải của từng loại một và các sai sót mà một quá trình phân tích ngẫu nhiên có thể sinh ra thông qua chỉ tiêu Kappa
Chỉ tiêu Kappa này nằm trong phạm vi từ 0 đến 1 và biểu thị sự giảm theo tỷ lệ
về sai số được thực hiện bằng một yếu tố phân loại hoàn toàn ngẫu nhiên Do vậy, giá trị 0,75 sẽ chỉ ra rằng các yếu tố phân loại đã tránh được 75% các sai số mà một quá trình hoàn toàn ngẫu nhiên có thể sinh ra
Kích thước của vùng mẫu cũng cần phải được cân nhắc cẩn thận trong việc xây dựng và giải thích độ chính xác phân loại Để đánh giá độ chính xác trung bình của một loại với sai số 5% cần phải có nhiều hơn 250 pixel thử nghiệm Khi số lượng pixel thử nghiệm được lấy mẫu ít hơn thì độ chính xác sẽ bị giảm đáng kể Tóm lại, số lượng các điểm cần lấy mẫu phụ thuộc vào quy trình lấy mẫu được sử dụng, độ chính xác của việc ước tính, số lượng pixel có mặt trong một chủng loại và độ chính xác phân loại yêu cầu
Ngoài ra, khi đánh giá độ chính xác phân loại cần lưu ý đến hai vấn đề: thứ nhất
là chất lượng của bất kỳ việc đánh giá độ chính xác nào cũng chỉ tốt khi thông tin được
sử dụng để thiết lập loại đất “thực” có mặt trong các vùng thử nghiệm Với một chừng mực nào đó, sai số ước lượng có mặt trong tài liệu tham khảo phải được đưa vào quá trình đánh giá độ chính xác Thứ hai là quy trình đánh giá độ chính xác phải được thiết
kế sao cho phản ánh đúng mục đích của việc phân loại đó
Trang 21b Mô hình công nghệ:
Một cách khái quát, có thể hiểu một hệ GIS như là một quá trình sau:
Hình 10 Mô hình công nghệ GIS
* Dữ liệu vào: dữ liệu được nhập từ các nguồn khác nhau như chuyển đổi giữa các cách biểu diễn dữ liệu, máy quét, hình ảnh từ vệ tinh, ảnh chụp…
* Quản lý dữ liệu: sau khi dữ liệu được thu thập và tổng hợp, GIS cần cung cấp các thiết bị có thể lưu và bảo trì dữ liệu nhằm đảm bảo: bảo mật số liệu, tích hợp số liệu, lọc và đánh giá số liệu, khả năng duy trì GIS lưu thông tin thế giới thực thành các tầng dữ liệu riêng biệt, các tầng này đặt trong cùng một hệ trục toạ độ và chúng có khả năng liên kết với nhau
* Xử lý dữ liệu: các thao tác xử lý dữ liệu được thực hiện để tạo ra thông tin Nó giúp cho người sử dụng quyết định cần làm tiếp công việc gì Kết quả của xử lý dữ liệu là tạo ra các ảnh, báo cáo và bản đồ
* Phân tích và mô hình: số liệu tổng hợp và chuyển đổi chỉ là một phần của GIS Những yêu cầu tiếp theo là khả năng giải mã và phân tích về mặt định tính và định lượng thông tin đã thu thập
c Các thành phần của GIS: GIS bao gồm 5 thành phần:
Hình 11 Các thành phần của GIS
Trang 22Trang 22
* Con người:
Con người là thành phần quan trọng nhất, là nhân tố thưc hiện các thao tác điều hành sự hoạt động của hệ thống GIS Người dùng GIS là những người sử dụng các phần mềm GIS để giải quyết các vấn đề không gian theo mục đích của họ Họ thường
là những người được đào tạo tốt về lĩnh vực GIS hay là các chuyên gia, bao gồm: Người xây dựng bản đồ; Người xuất bản; Người xây dựng dữ liệu; Người quản trị CSDL; Người thiết kế CSDL; Người phát triển
* Dữ liệu:
Người ta chia dữ liệu trong GIS thành 2 loại:
+ Dữ liệu không gian (spatial) cho ta biết kích thước vật lý và vị trí địa lý của các đối tượng trên bề mặt trái đất
+ Dữ liệu thuộc tính (non-spatial) là các dữ liệu ở dạng văn bản cho ta biết thêm thông tin thuộc tính của đối tượng
5 Các phương pháp GIS trong phân tích biến động đất đai:
a Phương pháp nghiên cứu biến động bằng GIS:
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 lý chuyên dụng (ILWIS, 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 đó được thể hiện bằng một bảng thống kê hai chiều một cách rõ ràng
Thông thường bản đồ CROSSING được xử lí rất nhanh dưới dạng Raster bằng các phần mềm chuyên dụng với độ chính xác đạt tới 80%-90% Để tăng độ chính xác
có thể kết hợp xử lí thông tin dưới dạng Vector
b Mô hình phân tích MARKOV và module MARKOV trong IDRISI:
+ Mô hình phân tích MARKOV là một quy trình mô hình hóa mang tính chất ngẫu nhiên ở mức độ tổng thể, vĩ mô quá trình biến động đất đai (gọi tắt là mô hình dự đoán biến động đất đai MARKOV) Đây là một ma trận mô tả xác suất chuyển đổi của
Trang 23Trang 23
từng LUT ở thời điểm đầu sang các LUT ở thời điểm tiếp theo để từ đó hình thành một quy luật biến đổi chung nhất giúp dự đoán được những thay đổi diễn ra trong tương lai Trong trường hợp này, chúng ta chỉ dự đoán sẽ biến động như thế nào và quy mô
sử dụng đất tại khu vực đó là bao nhiêu chứ không thể hiện được sự thay đổi diễn ra ở đâu
+ Tùy theo chuyên môn mà mô hình MARKOV có thể được sử dụng theo ba hướng khác nhau:
- Hỗ trợ đánh giá tác động đến sự thay đổi sử dụng đất (trong đó có liên quan đến
cả môi trường) của các dự án hay các chính sách
- Vạch ra phương hướng của việc sử dụng đất đai cân bằng cũng như tìm ra mốc thời gian mà điều đó bắt đầu xảy ra
- Vạch ra những thay đổi sử dụng đất tại bất kỳ một mốc thời gian nào trong tương lai từ một ma trận xác suất chuyển đổi ban đầu
+ Trong IDRISI, module MARKOV sử dụng hai bản đồ hiện trạng sử dụng đất (dạng ảnh raster) từ các nguồn dữ liệu khác nhau (chẳng hạn như từ kết quả phân loại ảnh vệ tinh) và xuất ra các kết quả sau đây:
- Một ma trận xác suất chuyển đổi: mô tả xác suất mà từng LUT ở thời điểm đầu sẽ chuyển đổi sang các LUT khác ở thời điểm tiếp theo
- Một ma trận diện tích chuyển đổi: mô tả số lượng pixel được kỳ vọng biến đổi
từ từng LUT sang các LUT khác theo số lượng những đơn vị thời gian xác định (quãng thời gian chuyển đổi)
- Một tập hợp các ảnh xác suất có điều kiện: ghi lại xác suất của từng LUT có thể được tìm thấy tại từng pixel sau khi những đơn vị thời gian được xác định
6 Khả năng ứng dụng của công nghệ Viễn thám và GIS:
Hiện nay, việc nghiên cứu công nghệ Viễn thám và GIS được sử dụng hiệu quả trong nhiều lĩnh vực như:
- Dự báo thời tiết, theo dõi và dự báo những hiện tượng nguy hiểm như bão, áp thấp nhiệt đới, lũ lụt, mưa lớn, lốc, …
- Giám sát hiện tượng sạt lở bờ biển, bờ sông, các tai biến địa chất, cháy rừng và điều tra hiện trạng môi trường, giám sát biến động thực phủ, xói mòn đất, hoang mạc hóa, …
- Nghiên cứu địa chất và tìm kiếm – thăm dò khoáng sản, ảnh vệ tinh vừa đem nhiều thông tin mới mà các phương pháp truyền thống không mang lại được vừa tiết kiệm thời gian, tài chính trong công tác thăm dò tìm kiếm khảo sát thực địa
- Cập nhật bản đồ địa hình tỷ lệ lớn (từ 1:10.000 trở lên) theo các chu kỳ và theo
hệ thống quy định
- Để quản lý quy hoạch sử dụng và bảo vệ tài nguyên rừng, tài nguyên đất và có được số liệu chính xác làm cơ sở để hoạch định các chương trình phát triển kinh tế - xã hội, các biện pháp ứng dụng tư liệu ảnh vệ tinh, kết hợp với điều tra khảo sát cho tính đồng nhất về thời điểm thu thập thông tin trên phạm vi rộng, kể cả vùng địa hình phức tạp
- Cung cấp thông tin cho công tác quản lý nuôi trồng thủy sản ven bờ và phục vụ đánh bắt hải sản xa bờ, thông tin về mùa màng phục vụ xuất khẩu nông sản, thông tin
Trang 24Trang 24
điều tra tổng hợp phục vụ quản lý dải ven bờ cũng như quy hoạch vùng, quy hoạch ngành phục vụ chuyển dịch cơ cấu kinh tế
- Ứng dụng công nghệ viễn thám còn để đảm bảo đầy đủ hơn cơ sở khoa học –
kỹ thuật cũng như rút ngắn thời gian thực hiện công tác quy hoạch và thực hiện quy hoạch, thiết kế mạng lưới giao thông, …
Ngoài ra, kỹ thuật viễn thám còn được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác như: nghiên cứu hải dương học, an ninh – quốc phòng, …
I.1.2 Cơ sở pháp lý:
Đề tài thực hiện căn cứ vào các cơ sở pháp lý sau:
- Quyết định số 22/2007/QĐ-BTNMT ngày 17 tháng 12 năm 2007 của Bộ Tài nguyên và Môi trường quy định về thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất
- Quyết định số 83/QĐ-TTg ngày 12-07-2000 của Thủ tướng Chính phủ về sử dụng hệ quy chiếu và hệ tọa độ Quốc gia VN-2000
- Nghị định số 03-CP của Chính phủ ban hành ngày 06 tháng 01 năm 1997 về việc thành lập quận Thủ Đức, quận 2, quận 7, quận 9, quận 12 và thành lập các phường thuộc các quận mới – TP.Hồ Chí Minh
I.1.3 Cơ sở thực tiễn:
1 Một số nghiên cứu có liên quan trên thế giới:
a Nghiên cứu xu hướng và động lực biến động đất đai giai đoạn 1956 –
2000 ở khu vực Marina Baixa, vương quốc Tây Ban Nha năm 2005 của các tác giả Juan Peña, Andreu Bonet và Juan Rafael Sánchez:
- Dữ liệu nghiên cứu:
Trong nghiên cứu này các tác giả đã sử dụng ảnh hàng không để thành lập bản đồ
sử dụng đất các năm 1956, 1978 và 2000 thông qua kỹ thuật phân loại ảnh bằng mắt Sau đó sử dụng bản đồ địa hình để trích xuất thành các bản đồ đơn tính kết hợp với các bản đồ sử dụng đất thành lập bản đồ dự đoán sử dụng đất năm 2000 và các năm tiếp theo thông qua phần mềm IDRISI32
- Phương pháp nghiên cứu:
Tác giả tiến hành phân tích và mô hình hóa các biến động đất đai tại khu vực nghiên cứu giai đoạn 1956 – 1978, 1978 – 2000 Sau đó tiến hành thử nghiệm thành lập bản đồ dự đoán sự sử dụng đất thời điểm năm 2000 từ dữ liệu biến động giai đoạn
1956 – 1978 bằng module CA_MARKOV của phần mềm Idrisi32, so sánh bản đồ dự đoán với bản đồ sử dụng đất thật để đánh giá độ chính xác của mô hình toán học dự đoán biến động Sau cùng, sử dụng dữ liệu biến động đất đai giai đoạn 1978 – 2000 để
dự đoán sự sử dụng đất tại các thời điểm tiếp theo trong tương lai
- Kết quả nghiên cứu:
Tác giả đã thành lập được bản đồ sử dụng đất các năm 1956, 1978, 2000, ma trận
mô tả xác suất chuyển đổi giữa các LUT, một bộ gồm các bản đồ mô tả mức độ phù hợp cho sự hình thành các LUT (có trên bản đồ sử dụng đất) và xây dựng được bản đồ
dự đoán sử dụng đất năm 2000 để đánh giá độ chính xác dự đoán
Trang 25Trang 25
b Nghiên cứu 3 mô hình biến động sử dụng đất phục vụ cho phân tích động lực đô thị ở khu vực Sintra – Cascais thuộc Bồ Đào Nha, năm 2006 của tác giả Pedro Cabral và tác giả Alexander Zamyatin:
- Dữ liệu nghiên cứu: Trong nghiên cứu này, tác giả đã sử dụng ảnh vệ tinh
LANDSAT TM và ảnh vệ tinh LANDSAT ETM + thu được ở các thời điểm: ngày 14/3/1989, ngày 08/02/1994 và ngày 08/4/2001 để phân tích đánh giá trên phần mềm Idrisi Kilimanjaro Ngoài ra, tác giả còn sử dụng kết hợp với các loại bản đồ liên quan như: Bản đồ đường giao thông, bản đồ khu vực trung tâm đô thị,
- Phương pháp thực hiện: Tác giả phân tích các các mô hình biến động hiện trạng
sử dụng đất theo 3 thuật toán gồm: mô hình CA_MARKOV, mô hình CA-cải tiến và
mô hình Geomod để so sánh với cách phân tích đánh giá biến động sử dụng đất với việc không sử dụng mô hình dựa vào 5 chỉ tiêu thống kê là: tỷ lệ giải đoán đúng, hằng
số Kstandard, chỉ số thống kê Kno, chỉ số Klocation, chỉ số Khisto Đồng thời, tác giả
so sánh đánh giá các bản đồ dự báo phát triển đô thị đến năm 2025 của từng mô hình toán học nêu trên Tác giả nhận xét mô hình CA_MARKOV cải tiến là mô hình thích hợp nhất dùng để phân tích, đánh giá biến động hiện trạng sử dụng đất và phân tích động lực đô thị cho năm 2025 ở khu vực Sintra – Cascais thuộc Bồ Đào Nha
- Kết quả thực hiện: Kết quả nghiên cứu đã so sánh đánh giá được tính ưu việt
của việc phân tích biến động sử dụng đất khi sử dụng các mô hình toán học và với việc không sử dụng các mô hình toán học đồng thời chọn ra được mô hình tốt nhất cho việc nghiên cứu biến động sử dụng đất nghiên cứu động lực đô thị
2 Một số nghiên cứu liên quan ở Việt Nam:
a Sử dụng kỹ thuật viễn thám cập nhật, chỉnh lý, bổ sung bản đồ hiện trạng
sử dụng đất vùng cây công nghiệp lâu năm tỉnh Lâm Đồng năm 2002 - chủ nhiệm
đề tài Nguyễn Nguyên Hân và các cộng sự:
- Dữ liệu nghiên cứu: Nghiên cứu này đã sử dụng ảnh vệ tinh Landsat độ phân
giải không gian 30m, ảnh SPOT độ phân giải không gian 10m, ảnh ASTER độ phân giải không gian 15m kết hợp với các phần mềm xử lý ảnh vệ tinh Envi và phần mềm GIS như ArcView, ArcInfor và Mapinfo để cập nhật, chỉnh lý bổ sung biến động đất đai cho bản đồ hiện trạng sử dụng đất vùng cây công nghiệp lâu năm của huyện Lâm
Hà, huyện Di Linh, huyện Bảo Lâm, huyện Đức Trọng và thị xã Bảo Lộc thuộc tỉnh Lâm Đồng nhằm mục đích nâng cao độ chính xác của bản đồ hiện trạng sử dụng đất
- Phương pháp nghiên cứu: Trong nghiên cứu này thực hiện cập nhật thông tin
cho bản đồ hiện trạng sử dụng đất đã được thành lập của địa bàn nghiên cứu Việc phân tích biến động hiện trạng sử dụng đất trong nghiên cứu này phân tích trên cơ sở giải đoán thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất từ ảnh viễn thám năm 2002 và so sánh với số liệu thống kê các năm trước, bản đồ hiện trạng sử dụng đất đã có trong khu vực nghiên cứu để đánh giá biến động sử dụng đất và thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất tại thời điểm nghiên cứu
- Kết quả nghiên cứu: Kết quả đã đánh giá được biến động sử dụng đất đến năm
2002 và thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2002 tỷ lệ 1:50.000 cho các huyện Đức Trọng, Di Linh, Lâm Hà, Bảo Lâm và thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2002 tỷ lệ 1:25.000 cho thị xã Bảo Lộc Nghiên cứu dừng ở việc cập nhật thông tin biến động cho bản đồ hiện trạng sử dụng đất dạng số có sẵn trong khu vực nghiên cứu
Trang 26Trang 26
b Đề tài tích hợp công nghệ Viễn thám và Hệ thông tin Địa lý đánh giá biến động đất đai giai đoạn 1995 – 2005 trên địa bàn huyện Định Quán, tỉnh Đồng Nai năm 2008 của tác giả Lê Duy Bảo Hiếu (luận văn kỹ sư ngành Quản lý đất đai trường Đại học Nông Lâm, TP.Hồ Chí Minh):
- Dữ liệu nghiên cứu:
Tác giả sử dụng ảnh vệ tinh LANDSAT 5 độ phân giai không gian 30m để thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất đai các năm 1995, 2005 thông qua phần mềm xử lý ảnh vệ tinh ENVI Ngoài ra, tác giả còn sử dụng các bản đồ khác như bản đồ địa hình, bản đồ hiện trạng sử dụng đất
- Phương pháp nghiên cứu:
Tác giả sử dụng phần mềm ENVI tiến hành xử lý, phân loại ảnh vệ tinh được chụp năm 1995 và 2005, thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất các năm 1995, 2005 với 5 loại đất chính là Đất trồng cây lâu năm, Đất trồng cây hàng năm, Đất lâm nghiệp, Đất mặt nước và Đất xây dựng Sau đó sử dụng công cụ phát hiện biến động (Change Detection) của ENVI để đánh giá biến động sử dụng đất giai đoạn 1995 – 2005 trên địa bàn huyện Định Quán, tỉnh Đồng Nai
- Kết quả nghiên cứu:
Tác giả đã thành lập được bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 1995 và năm 2005 với 5 LUT Sau đó tiến hành chồng xếp, tính toán và xuất ra bản đồ biến động và ma trận biến động Với kết quả này, tác giả tiến hành đánh giá biến động đất đai
3 Hướng nghiên cứu của đề tài:
Về dữ liệu, đề tài sử dụng ảnh vệ tinh được chụp tại 3 thời điểm là 1996, 2002 và
2008 để thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất các năm 1996, 2002 và 2008 làm dữ liệu đầu vào cho quá trình đánh giá biến động đất tiếp theo
Về phương pháp nghiên cứu, đề tài tiến hành 3 công đoạn:
- Sử dụng phần mềm ENVI xử lý và giải đoán ảnh vệ tinh, thành lập bản đồ hiện trạng của quận Thủ Đức các năm 1996, 2002, 2008
- Sử dụng module CROSSTAB của phần mềm IDRISI Andes đánh giá biến động đất đai tại quận Thủ Đức qua 2 giai đoạn: 1996 – 2002 và 2002 – 2008
- Sử dụng module MARKOV mô hình hóa biến động đất đai cho một giai đoạn nhất định (bằng một ma trận ghi lại xác suất chuyển đổi đất đai) Sau đó dự đoán quy
mô sử dụng đất các năm 2014, 2020, 2026, 2032, đồng thời phân tích diễn tiến sử dụng đất
Đây là hướng nghiên cứu mới của đề tài so với các đề tài đánh giá biến động đất đai đã thực hiện ở Việt Nam
I.2 Giới thiệu khu vực nghiên cứu:
Thủ Đức là quận vùng ven ở phía Đông TP.Hồ Chí Minh, bên kia bờ sông Sài Gòn Phía Bắc giáp huyện Thuận An và huyện Dĩ An của tỉnh Bình Dương Phía Nam tiếp giáp quận 2 Sông Sài Gòn bao bọc ở phía Tây, ngăn cách với quận 12, quận Gò Vấp và quận Bình Thạnh Phía Đông giáp quận 9
Thủ Đức nằm ở cửa ngõ ra vào phía Đông của TP.Hồ Chí Minh Ba con đường lớn chạy qua Quận đều thuộc quốc lộ: xa lộ Hà Nội, quốc lộ 13 và xa lộ vành đai ngoài (xa lộ Đại Hàn cũ) Nhiều năm qua, nhất là từ khi trở thành quận, nhiều tuyến đường
Trang 27Trang 27
trong quận được mở, nâng cấp, toàn bộ cầu khỉ được thay bằng cầu bê tông Những con đường mới, những cây cầu đã nối vùng gò đồi với vùng bưng, tạo điều kiện cho hàng hóa lưu thông, qua đó thúc đẩy sản xuất công – nông nghiệp cùng phát triển Đường sắt quốc gia chạy qua quận Thủ Đức đang được nâng cấp, kể cả ga Bình Triệu, ga Sóng Thần, tạo cho Thủ Đức thêm một lợi thế quan trọng để phát triển kinh
tế - xã hội Bao bọc phía Tây quận là sông Sài Gòn, rất thuận lợi cho giao thông đường thủy, phục vụ vận chuyển hàng hóa nông sản và thực phẩm của các công ty lớn trên địa bàn như Công ty xi măng Hà Tiên 1, Công ty Cơ điện Thủ Đức và Khu chế xuất Linh Trung, Khu công nghiệp Bình Chiểu Quận Thủ Đức cũng có điều kiện lý tưởng xây dựng một số cảng sông
Với nhiều đặc điểm thuận lợi, Thủ Đức thu hút khá đông nhà đâu tư trong và ngoài nước Ngay từ khi còn là huyện, trên địa bàn Thủ Đức cũng đã sớm hình thành các cơ sở sản xuất công nghiệp như: Công ty xi măng Hà Tiên, Công ty Cơ điện, Nhà máy điện Kể từ sau khi tách quận, kinh tế Thủ Đức càng có điều kiện phát triển nhanh hơn
I.3 Nội dung và phương pháp nghiên cứu:
I.3.1 Nội dung nghiên cứu:
1) Giới thiệu điều kiện tự nhiên – kinh tế – xã hội của quận Thủ Đức
2) Giới thiệu phần mềm xử lý ảnh vệ tinh ENVI và phần mềm GIS IDRISI
Đánh giá chất lượng dữ liệu ảnh vệ tinh hiện đang có và thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất của quận Thủ Đức các năm 1996, 2002, 2008 bằng phương pháp phân loại ảnh vệ tinh có giám định
3) Đánh giá kết quả phân loại ảnh vệ tinh
4) Xây dựng bản đồ biến động đất đai cho 2 giai đoạn: 1996 – 2002 và 2002 –
2008 và đánh giá biến động
5) Xây dựng ma trận xác suất chuyển đổi các LUT giai đoạn 1996 – 2002 Sau đó
tính toán quy mô sử dụng đất năm 2008 (từ số liệu sử dụng đất năm 2002), so sánh kết quả tính toán được với số liệu hiện trạng sử dụng đất thực năm 2008 để đánh giá độ chính xác của mô hình dự đoán biến động đất đai MARKOV
6) Xây dựng ma trận xác suất chuyển đổi các LUT giai đoạn 1996 – 2008 để dự
đoán quy mô sử dụng đất tại quận Thủ Đức các năm 2014, 2020, 2026 và 2032, đồng thời phân tích diễn tiến sử dụng đất từ những số liệu này
I.3.2 Phương pháp nghiên cứu:
+ Phương pháp giải đoán ảnh vệ tinh: sử dụng phương pháp giải đoán có giám
định để thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất cho các năm 1996, 2002 và 2008
+ Phương pháp ứng dụng GIS: ứng dụng GIS để phân tích và dự báo biến động
động đất đai
+ Phương pháp điều tra thực địa: Tiến hành điều tra lấy mẫu phục vụ cho việc
giải đoán ảnh và đối soát kiểm tra mẫu nhằm đánh giá độ chính xác cho bản đồ hiện trạng Đồng thời thu thập các số liệu thống kê, các báo cáo về tự nhiên – kinh tế – xã hội và các kết quả thống kê, kiểm kê đất đai của quận Thủ Đức
+ Phương pháp phân tích thống kê: xử lý, tổng hợp số liệu từ các nguồn số liệu
thu thập được
Trang 28Trang 28
+ Phương pháp chuyên gia: thường xuyên liên hệ, tham khảo ý kiến các chuyên
gia để thu thập thông tin và kiến thức liên quan đến đề tài nghiên cứu
+ Phương pháp bản đồ: là phương pháp thể hiện nội dung và kết quả nghiên cứu
thông qua không gian đồ họa với cơ sở toán học thống nhất
I.3.3 Quy trình thực hiện:
Sơ đồ 1: Quy trình tổng quát thực hiện đề tài
Phân tích biến động
Xây dựng ma trận xác suất chuyển đổi
Thành lập bản đồ biến động đất đai giai đoạn 1996-2002, 2002-2008
MARKOV CROSSTAB
Dự đoán quy mô
và diễn tiến sử dụng đất
Thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất các năm 1996, 2002,
2008 từ ảnh vệ tinh
Chuyển dữ liệu bản đồ hiện trạng sang phần mềm IDRISI
Kiểm tra độ chính xác của
mô hình dự đoán biến động
MARKOV
Trang 30Trang 30
Thủ Đức sau ngày 30/04/1975 là huyện ngoại thành, nằm ở phía Đông – Bắc TP.Hồ Chí Minh Năm 1997, huyện Thủ Đức được phân chia thành 3 quận: quận 2, quận 9 và quận Thủ Đức theo nghị định 03-CP của Chính Phủ ban hành ngày 06/01/1997 Quận Thủ Đức mới có diện tích 4.758,33ha, bao gồm diện tích và dân số của các xã Linh Đông, Linh Trung, Tam Bình, Tam Phú, Hiệp Bình Phước, Hiệp Bình Chánh, thị trấn Thủ Đức, một phần diện tích và nhân khẩu của các xã Hiệp Phú, Tân Phú và Phước Long Sau khi trở thành quận, các xã đều đổi tên thành phường Quận Thủ Đức có 12 phường gọi tên theo xã trước đây: Linh Đông, Linh Tây, Linh Chiểu, Linh Trung, Linh Xuân, Hiệp Bình Chánh, Hiệp Bình Phước, Tam Phú, Trường Thọ, Bình Chiểu, Bình Thọ, Tam Bình
Ranh giới hành chính quận:
- Phía Đông giáp với quận 9
- Phía Tây giáp với Sông Sài Gòn và quận 12
- Phía Nam giáp với Sông Sài Gòn, quận 2 và quận Bình Thạnh – TP.Hồ Chí Minh
- Phía Bắc tiếp giáp với huyện Dĩ An và huyện Thuận An – tỉnh Bình Dương
- Dạng địa hình vùng gò (chủ yếu nằm ở phía Bắc của quận) gồm các
phường: Linh Trung, Linh Xuân, Linh Chiểu, Bình Thọ, Bình Chiểu, Linh Tây và một phần các phường Tam Phú, Tam Bình và Trường Thọ Vùng gò có độ cao từ 1,5 đến 30m và chiếm tỷ trọng hơn 46% diện tích tự nhiên toàn quận Vùng gò có nền địa chất cao cường độ chịu lực >1,5kg/cm2, rất thuận lợi cho việc xây dựng công trình
- Dạng địa hình vùng thấp (nằm chủ yếu ở phía Nam tập trung ở các phường
còn lại): Hiệp Bình Chánh, Hiệp Bình Phước, Linh Đông và phần lớn các phường Tam Bình, Tam Phú, Trường Thọ Vùng thấp có độ cao từ 0,6 đến <1,5m, chiếm tỷ trọng hơn 53% diện tích tự nhiên toàn quận Vùng thấp có thành phần cấu tạo chủ yếu là bùn sét, cường độ chịu lực thấp hơn vùng gò <1,5kg/cm2, khi xây dựng công trình phải quan tâm xử lý nền móng Vùng thấp thuận lợi cho việc xây dựng nhà vườn, phát triển cây kiểng, nếu xây dựng công trình nên chọn tầng cao phù hợp (2 – 5 tầng) và chú ý
xử lý nền móng
3 Khí hậu, thời tiết:
Quận Thủ Đức nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, cận xích đạo, có một chế
độ khí hậu ổn định:
- Nhiệt độ trung bình cả năm 27oC, biên độ giao động giữa ngày và đêm từ 5 đến
10oC Nhiệt độ cao nhất là 40oC (tháng 4/1970) và thấp nhất là 13oC (tháng 2/1971)
- Độ ẩm không khí trung bình cả năm là 80%
- Chia làm 2 mùa mưa nắng rõ rệt cụ thể như sau:
+ Mùa nắng bắt đầu từ tháng 12 đến hết tháng 5, số giờ nắng dồi dào (bình quân 6,3giờ/ngày), với tổng lượng bức xạ 348Kcal/cm3
Trang 31Trang 31
+ Mùa mưa bắt đầu từ đầu tháng 6 đến hết tháng 11, lượng mưa trung bình đo được từ 1800 – 2000mm/năm
- Thời gian mưa trong ngày: thời gian mưa thường tập trung vào buổi chiều từ
12giờ - 21giờ chiếm từ 70% – 85%, trong đó mưa có cường độ cao chủ yếu từ 13giờ 30’ – 19giờ 30’ chiếm từ 55% – 60%
4 Nguồn nước – thủy văn:
a Nguồn nước:
Nguồn nước mặt: Hệ thống sông rạch của quận Thủ Đức hầu hết ở phía Nam và Tây (sông Sài Gòn, rạch Thủ Đức, Rạch Gò Dưa, Rạch Ông Dầu, Rạch Đĩa, Rạch Vĩnh Bình, Rạch Xi măng Hà Tiên…) đều chịu sự ảnh hưởng của sông Sài Gòn (chiều dài qua quận Thủ Đức > 10km với lưu lượng > 78cm3/s) có chế độ thủy văn bán nhật triều và khá ổn định về dòng chảy
- Mực nước triều cao nhất 1,53m
- Mực nước triều thấp nhất 0,8m
- Mực nước triều trung bình 1,2m
Nhìn chung nguồn nước mặt phong phú, bao phủ một vùng rộng lớn của quận (đặc biệt là vùng thấp), nước không bị nhiễm mặn đủ sức tưới cho sản xuất nông nghiệp và chống xâm nhập mặn Tuy nhiên, nguồn nước mặt hiện nay đang có nguy cơ
bị ô nhiễm bởi các chất thải công nghiệp Điều này ảnh hưởng đến sản xuất, nhất là nuôi trồng thủy sản và sức khỏe của nhân dân
Nguồn nước ngầm: Theo kết quả điều tra thăm dò và thực tế nguồn nước ngầm ở vùng gò phong phú và chất lượng tốt, mực nước ngầm vào mùa khô từ 5 - 9m và mùa mưa từ 2 - 4m Ở vùng thấp mực nước ngầm nông từ 0,5 – 0,8m thường bị nhiễm phèn, tầng nước ở độ sâu từ 15 – 25m trở lên mới có chất lượng khá
b Thủy văn:
Chế độ thủy văn chịu ảnh hưởng của chế độ bán nhật triều của miền Đông Nam Bộ; nhìn chung khá ổn định và không có biến động lớn về chế độ dòng chảy cũng như mực nước
- Mực nước triều cao nhất: 1,53m
- Mực nước triều thấp nhất: 0,8m
- Mực nước triều trung bình: 1,2m
Mạng thủy văn: ngoài hệ thống sông lớn là sông Sài Gòn hệ thống kênh rạch khá chằng chịt ở các phường phía Nam và Tây - Nam của quận, các rạch lớn phục vụ cho tiêu thoát nước, giao thông thủy như rạch Gò Dưa (ảnh hưởng khu vực trên 1.000ha), rạch Vĩnh Bình
II.1.2 Tài nguyên thiên nhiên:
Trang 32- Đất phèn: có diện tích lớn nhất khoảng 2.061,37ha, chiếm 43,32% diện tích tự
nhiên toàn quận, phân bố chủ yếu ở các phường: Hiệp Bình Chánh, Hiệp Bình Phước, Linh Đông và một phần ở các phường Tam Phú, Tam Bình, Trường Thọ
- Đất xám: khoảng 1.178,36ha, chiếm 24,76% diện tích tự nhiên toàn quận, phân
bố ở các phường: Linh Trung, Linh Tây, Linh Chiểu, Bình Thọ, và một phần ở các phường: Tam Phú, Tam Bình, Linh Đông
- Đất vàng xám: có diện tích khoảng 1.121,23ha, chiếm tỉ lệ 23,56% diện tích tự
nhiên toàn quận, phân bố chủ yếu ở các phường: Linh Xuân, Bình Chiểu, và một phần thuộc phường Linh Trung (khu vực Gò Cát)
- Còn lại 399 ha là diện tích sông rạch chiếm 8,36% diện tích tự nhiên toàn quận
Nhìn chung, quận có 3 nhóm đất chính, trong đó đất phèn có diện tích cao nhất chiếm 43,32%, đất vàng xám chiếm tỉ lệ thấp nhất 23,56% Đất đai trên địa bàn quận Thủ Đức thích hợp cho việc đô thị hóa do nền địa chất khá tốt, tuy nhiên còn hạn chế bởi nguồn nước mặt ngày càng bị ô nhiễm ảnh hưởng đến đời sống sinh hoạt của người dân
2 Tài nguyên cảnh quan:
Nhờ hệ thống sông rạch chảy trên địa bàn quận với chiều dài hơn 6km và diện tích mặt nước gần 400ha tập trung ở các phường như: Linh Đông, Tam Phú, Tam Bình, Hiệp Bình Chánh, Hiệp Bình Phước và Trường Thọ Đây là một địa bàn lý tưởng cho việc phát triển các tụ điểm du lịch và các khu vui chơi giải trí, nhằm thu hút khách du lịch không những trong quận mà cả khách du lịch từ nơi khác đến
II.1.3 Điều kiện kinh tế - xã hội:
1 Tăng trưởng kinh tế:
Thực trạng kinh tế trên địa bàn tiếp tục ổn định Tốc độ tăng giá trị sản xuất bình quân hàng năm là 21,4% Ngành Công nghiệp – Tiểu thủ công nghiệp do quận quản lý năm 2006 đạt tổng giá trị sản xuất 2.110 tỷ đồng, tăng bình quân 18,5% Doanh thu ngành thương mại dịch vụ năm 2006 đạt 2.863 tỷ đồng, tăng bình quân 19,20%
Đối với ngành nông nghiệp tuy diện tích đất nông nghiệp giảm song do có sự chuyển đổi về cơ cấu vật nuôi cây trồng nên giá trị bình quân hàng năm vẫn đạt từ 29 -
32 tỷ đồng, so với năm 2005 giảm 12,64%
Cơ cấu kinh tế được xác định là: Công nghiệp – xây dựng, thương mại – dịch vụ, nông nghiệp – dịch vụ nông nghiệp; năm 2004 tỷ trọng của ngành công nghiệp – xây dựng chiếm 79,16%, thương mại dịch vụ 19,34%, nông nghiệp – dịch vụ nông nghiệp
Trang 33Về lực lượng lao động thì số người trong độ tuổi lao động năm 2007 là 314.405 người, lao động phi nông nghiệp chiếm tỷ trọng rất cao: Dân số lao động phi nông nông nghiệp: 357.348 người chiếm 96% dân số, dân số lao động nông nghiệp: 7.659 người, chiếm tỷ lệ 4% Số người trong độ tuổi lao động lớn là vì lượng dân lao động nhập cư và số sinh viên hiện đang học tập trên địa bàn là đáng kể
3 Cơ sở hạ tầng:
Mạng lưới giao của quận tương đối phát triển, toàn quận Thủ Đức có 251,26 km đường bộ các loại, tập trung nhiều tuyến giao thông chính nối liền TP.Hồ Chí Minh với các tỉnh miền Đông: xa lộ Hà Nội (Quốc Lộ 52), xa lộ Vành Đai (đường Trường Sơn – Đường Xuyên Á – Quốc Lộ 1A), Quốc Lộ 13, Quốc Lộ 1K, tuyến đường sắt Bắc – Nam và hệ thống đường thuỷ ven sông Sài Gòn, trong đó: Trung ương quản lý 9,2 km đường nhựa (Xa Lộ Xuyên Á), thành phố quản lý: 36,4 km đường bêtông nhựa (6 tuyến) Hệ thống đường hẻm hiện nay đang thực hiện chủ trương bêtông hóa theo hình thức Nhà nước và nhân dân cùng làm gồm 316 hẻm với tổng chiều dài 145 km Trong đó có khoảng 70% đường đã được bêtông hóa
Nhìn chung, hiện trạng đường giao thông trên địa bàn quận Thủ Đức chất lượng còn kém, mật độ bình quân thấp (5,3km/km2 và 1,3km/1.000 dân), lòng đường hẹp không đáp ứng nhu cầu thực tế
Số lượng cầu do Trung ương quản lý là 6 cầu, do quận quản lý là 17 cầu (6 cầu tải trọng 8 – 13 tấn; 3 cầu tải trọng 2 – 5 tấn; 8 cầu nông thôn tải trọng 0,5 tấn)
Ngoài ra, hệ thống đường sắt quốc gia trên địa bàn quận Thủ Đức có chiều dài khoảng 26km
Quận có hệ thống cấp điện hoàn chỉnh, khép kín, đáp ứng nhu cầu sản xuất và sinh hoạt Hệ thống chiếu sáng công cộng phủ kín các tuyến đường bằng 2 hệ thống: chính quy (tuyến đừơng chính) và dân lập (đường liên tổ, liên khu phố)
Hệ thống cấp nước: Hiện nay có 2 hình thức cấp nước sạch: nước máy và nước giếng ngầm
- Nước máy: Nguồn cung cấp từ Nhà máy nước Thủ Đức từ tuyến chính
2.000 xuống mạng lưới 250 và 200 Hiện nay đã có 19.128 hộ dân sử dụng nước máy (chiếm tỉ lệ 21,5%) Tuy nhiên, do mạng lưới cấp 2 chưa phát triển hết toàn quận nên một số khu vực vẫn chưa được cung cấp nước máy, trong đó có 4 phường hoàn toàn không có tuyến ống cấp nước
- Nước ngầm: có 5.551 giếng khoan và 11 hệ thống giếng bơm công nghiệp cung cấp cho khoảng 67.654 hộ sử dụng ( chiếm tỉ lệ 76,1%)
Trang 34Mạng lưới y tế với cơ sở vật chất từ quận đến phường, gồm có: 1 bệnh viện đa khoa khu vực – quy mô 500 giường, 1 trung tâm y tế quận – quy mô 50 giường, 1 trung tâm kế hoạch hoá gia đình, 1 đội vệ sinh phòng dịch, 12 trạm y tế và hộ sinh ở
12 phường, quy mô 60 giường Quận có Chi hội chữ thập đỏ quận và 12 phường, tổng
số 5.717 hội viên Có 3 điểm sơ cấp cứu Có 79 cơ sở dịch vụ y tế tư nhân, gồm: 45 phòng khám; 22 cơ sở đông y; 2 nhà bảo sanh; 10 phòng khám nha khoa, có 52 nhà thuốc, nhân sự ngành y tế: 346 người Nhìn chung, công tác khám chữa bệnh trong quận đã được bảo đảm, trong vòng 5 năm qua trung bình mỗi năm khám chữa bệnh cho 594.062 người Quận đã xây dựng hoàn chỉnh trung tâm y tế và các trạm y tế nhằm đạt được tiêu chuẩn theo quy định của Bộ Y tế
Toàn quận có một nhà văn hoá quận, có nhà hát quy mô 1.000 chỗ, 6 nhà văn hoá cấp phường ( Hiệp Bình Chánh, Tam Bình, Hiệp Bình Phước, Linh Xuân, Linh Đông, Bình Chiểu), một nhà văn hoá thiếu nhi quận – quy mô 4ha, một thư viện quận có trên 55.000 đầu sách, một nhà truyền thống quận, có nhà thi đấu đa môn 800m2, hồ bơi, sân quần vợt; 16 sân bóng đá ở các phường, 22 sân quần vợt, 18 sân bóng chuyền, 7 hồ bơi Tổng diện tích đất sử dụng cho hoạt động thể dục thể thao khoảng trên 10 ha Diện tích mảng công viện, cây xanh khoảng 62ha, chỉ đạt mức 3,2m2/ người
II.2 Giới thiệu phần mềm:
II.2.1 Phần mềm ENVI (The Environment for Visualizing Images):
Những phiên bản trước đây của phần mềm ENVI (trước phiên bản 4.0) được viết bỡi hãng phần mềm Research Systems Inc (RSI) của Mỹ Từ phiên bản 4.0 trở về sau được phát triển bỡi công ty Visual Information Solutions (VIS) thuộc tập đoàn ITT của
Mỹ
Phần mềm ENVI được viết trên ngôn ngữ IDL (Interactive Data Language) Đây
là ngôn ngữ lập trình cấu trúc, cung cấp khả năng tích hợp giữa xử lý ảnh và hiển thị với giao diện đồ họa dễ sử dụng Và hiện nay, ENVI đã có phiên bản 4.6 với nhiều cải tiến trong việc xử lý ảnh vệ tinh và cải thiện được vấn đề tương thích với hệ điều hành mới Tuy nhiên, ở phạm vi đề tài này, chúng tôi sử dụng ENVI phiên bản 4.4, được sản xuất năm 2007 chạy trên hệ điều hành Windows Vista của tập đoàn Microsoft Đây là một trong những phần mềm hàng đầu trong việc xử lý, thu nhận thông tin
từ dữ liệu ảnh vệ tinh một cách nhanh chóng, dễ dàng và chính xác
Cùng với sự gia tăng về độ chính xác của dữ liệu ảnh thì vai trò của quá trình thu nhận và xử lý ảnh cũng tăng lên Các phần mềm xử lý ảnh sẽ giúp việc thu nhận, chiết xuất ra các thông tin cần thiết một cách dễ dàng, nhanh chóng và chính xác
Phần mềm ENVI cung cấp các công cụ hữu dụng và cao cấp để đọc, khám phá, thao tác, phân tích và chia sẻ các thông tin thu nhận từ dữ liệu ảnh
Trang 35Trang 35
ENVI được phát triển bới các chuyên gia hàng đầu về hiển thị và xử lý ảnh Đồng thời, ENVI cũng được xây dựng trên nền tảng mở nên cho phép người dùng dễ dàng mở rộng và tùy biến các ứng dụng Ngoài ra, người dùng có thể sử dụng ENVI trên các môi trường khác nhau như Windows, Macintosh, Linux hay Unix
Đọc dữ liệu:
ENVI hỗ trợ đọc dữ liệu của ảnh viễn thám và ảnh hàng không bao gồm ảnh toàn sắc, đa phổ, ảnh RADAR, ảnh LIDAR… ENVI cho phép người dùng đọc trên 70 định dạng dữ liệu khác nhau Ngoài ra, ENVI còn cung cấp các công cụ hỗ trợ đọc trực tiếp
dữ liệu ảnh từ các server của OGC (Open Geospatial Consortium) và JPIP (JPEG 2000 Interactive Protocol)
Thao tác với dữ liệu:
Với ENVI người dùng có thể:
Trực chuẩn hóa ảnh
Đăng ký hai hay nhiều ảnh
Hiệu chỉnh ảnh hưởng khí quyển
Chồng xếp dữ liệu vector
Xác định vùng quan tâm (ROIs)
Tạo mô hình số độ cao (DEM)
Thay đổi cỡ ảnh, quay, chuyển định dạng
II.2.2 Phần mềm IDRISI:
IDRISI do trường đại học chuyên ngành Địa lý, Đại học Clark, Hoa Kỳ sản xuất IDRISI có thể chạy trong môi trường Window 3.1, MS.DOS và Window 95 (Các modul sản xuất sau năm 1995) và cả trên các hệ điều hành mới hơn (với phiên bản IDRISI Andes và mới hơn là phiên bản IDRISI Taiga vừa được phát triển năm 2009)
Trang 36Trang 36
Một số tính chất của phần mềm IDRISI Andes:
Có cơ sở dữ liệu không gian và thuộc tính:
IDRISI có khả năng quản lý cơ sở dữ liệu không gian và các thuộc tính của tập hợp các lớp bản đồ dưới dạng thông tin địa lý (hình dạng và vị trí) của các đặc điểm bề mặt cùng các thuộc tính mô tả về tính chất hoặc chất lượng của các thuộc tính đó dưới dạng dữ liệu thuộc tính
Chức năng hiển thị bản đồ:
IDRISI sử dụng chức năng hiển thị bản đồ lên màn hình hoặc theo nguyên tắc hiển thị phần trung tâm của cơ sở dữ liệu Nguyên tắc này cũng cho phép dễ dàng in ấn bằng các máy in thông dụng như printer hoặc plotter trong chế độ Window IDRISI cho phép hiển thị nhiều lớp thông tin như ảnh, bản đồ, chú giải, hệ thống màu và ký hiệu
Chức năng số hóa:
IDRISI cho phép số hóa bằng bàn số hoặc màn hình với dữ liệu nhập từ định dạng TIF hoặc BMP rồi chuyển sang GIS - IDRISI Chức năng số hóa được lập theo nguyên tắc CAD (Computer Aided Design) và COGO (Coordinate Geometry) nghĩa là
tổ chức theo hệ tọa độ chuẩn
Hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu:
IDRISI có khả năng nhập thuộc tính dữ liệu như dạng số liệu thống kê và tạo nên các bảng mới IDRISI cho phép quản lý và hiển thị đồng thời cả dữ liệu không gian của các lớp cùng các thuộc tính của các lớp đó
Chức năng phân tích địa lý và thống kê:
Phân tích cơ sở dữ liệu với vị trí tọa độ của chúng với chức năng chồng xếp (overlay) theo các thuật toán
Giao tiếp với các phần mềm khác:
Vì là phần mềm kết hợp cả GIS và viễn thám nên IDRISI cho phép nhập và xuất
dữ liệu dễ dàng với các phần mềm GIS và viễn thám khác như bộ phần mềm GIS của ESRI, MapInfo, MicroStation, ERDAS, ENVI… và các định dạng ảnh thông thường như JPEG, TIFF…
II.3 Đánh giá chất lượng dữ liệu ảnh vệ tinh hiện có:
Nguồn dữ liệu ảnh vệ tinh phục vụ quá trình thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất gồm có:
+ Ảnh SPOT được chụp năm 2008:
Là ảnh SPOT-5 đa phổ (gồm 3 kênh ảnh là R, G, B) có độ phân giải là 10m và đã được cắt theo ranh giới quận, tuy nhiên không có file metadata chứa thông tin ảnh Ảnh 2008 có chất lượng không cao do bị mây phủ một phần phía Tây và phía Nam, các đối tượng trên ảnh có cấu trúc hình học không thực sự rõ ràng (gãy khúc ở biên);
Trang 37Trang 37
bên cạnh đó, vì ảnh chỉ có 3 kênh phổ đã được phối màu tự nhiên và có một số vùng ảnh không có sự phân biệt tốt giữa các đối tượng nên việc giải đoán ảnh dựa vào các chuẩn giải đoán gặp nhiều khó khăn, đòi hỏi phải thông qua bước tăng cường chất lượng ảnh để việc đoán đọc các đối tượng trên ảnh được thuận tiện, đồng thời kết hợp
với công tác điều tra lấy mẫu ngoài thực địa
+ Ảnh LANDSAT được chụp ngày 13/02/2002:
Là ảnh LANDSAT 7 được thu nhận bỡi bộ cảm ETM+ gồm 7 kênh ảnh đa phổ
có độ phân giải là 28,5m và một kênh toàn sắc độ phân giải 14,25m, tất cả đều chưa được cắt theo rang giới quận và chưa được nắn chỉnh về hệ tọa độ Quốc gia VN-2000 Đây là bộ ảnh đa phổ nên việc phối màu để tăng cường chất lượng ảnh rất thuận tiện giúp làm nổi rõ các đối tượng cần khảo sát trên nền ảnh Tuy nhiên, vì ảnh đa phổ có
độ phân giải khá thấp (28,5m) nên phải tiến hành tăng cường sắc nét (sharpening) để đưa ảnh về độ phân giải 14,25m; sau đó tiếp tục đưa ảnh về độ phân giải 10m (bằng với độ phân giải ảnh 2008) để có thể thực hiện các phân tích GIS trong bước tiếp theo
+ Ảnh SPOT được chụp năm 1996:
Là ảnh SPOT-4 đa phổ (gồm 3 kênh R, G, B) có độ phân giải 20m, chưa được cắt theo ranh giới quận và nắn chỉnh về hệ tọa độ Quốc gia VN-2000 Ảnh có chất lượng tốt, không bị mây, thêm vào đó là ảnh được phối màu giả hồng ngoại (R = band 4, G = band 3, B = band 2) nhằm làm rõ lớp thực vật trên nền ảnh nên việc nắn chỉnh tọa độ
và chọn mẫu, tạo khóa giải đoán được dễ dàng Vì ảnh này có độ phân giải thấp (20m) nên tiến hành đưa ảnh về độ phân giải 10m (bằng với độ phân giải của ảnh 2008) để có thể thực hiện các phân tích GIS trong bước tiếp theo
II.4 Thành lập bản đồ HTSDĐ của quận Thủ Đức từ ảnh vệ tinh:
Trước khi làm việc với ENVI, cần phải thay đổi đường dẫn tới thư mục chứa dữ liệu và thư mục xuất ảnh kết quả:
Khởi động ENVI, chọn File và chọn Preferences Cửa sổ System Preferences hiện
ra cho phép thay đổi các thiết lập đối với ENVI
Hình 13 Tạo project mới cho phần mềm ENVI trước khi làm việc
Trang 38Trang 38
Quy trình thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất từ ảnh vệ tinh:
Sơ đồ 2 Quy trình thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất từ ảnh vệ tinh
Bản đồ địa hình
Ảnh gốc
Các nguồn tài liệu điều tra
cơ bản
Thực địa, kiểm tra ngoại nghiệp Nắn ảnh
Tăng cường chất lượng ảnh
Xây dựng mẫu giải đoán ảnh
Phân loại có giám định
Ảnh phân loại
BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT
Ghép các kênh ảnh riêng biệt thành bộ ảnh và cắt sơ bộ vùng ảnh bao phủ khu vực nghiên cứu
Xác định yêu cầu kỹ thuật đối với bản đồ hiện trạng sử dụng đất
quận Thủ Đức
Trang 39- Kênh 1 (màu lam-B) tương ứng với file “p125r052_7t20020213_z48_nn10.tif”
- Kênh 2 (màu lục-G) tương ứng với file “p125r052_7t20020213_z48_nn20.tif”
- Kênh 3 (màu đỏ-R) tương ứng với file “p125r052_7t20020213_z48_nn30.tif”
- Kênh 4 (hồng ngoại gần) tương ứng với file “p125r052_7t20020213_z48_nn40.tif”
- Kênh 5 tương ứng với file “p125r052_7t20020213_z48_nn50.tif”
- Kênh 7 (hồng ngoại trung) tương ứng với file “p125r052_7t20020213_z48_nn70.tif” + Các kênh hồng ngoại nhiệt:
- Kênh 61 tương ứng với file “p125r052_7t20020213_z48_nn61.tif”
- Kênh 62 tương ứng với file “p125r052_7t20020213_z48_nn62.tif”
+ Kênh toàn sắc:
- Kênh 8 tương ứng với file “p125r052_7t20020213_z48_nn80.tif”
+ File metadata của bộ ảnh: “p125r052_7t20020213.met”
Do đó, trước hết phải ghép các kênh ảnh 1, 2, 3, 4, 5, 7 thành 1 ảnh đa phổ với 6 kênh ảnh
Từ thanh Menu, chọn Basic Tools, chọn Layer Stacking:
Hình 14 Dùng Layer Stacking ghép các kênh ảnh thành ảnh đa phổ
Trang 40Trang 40
Hình 15 Kết quả sau khi ghép các kênh ảnh
2 Cắt sơ bộ lấy phần ảnh bao phủ quận Thủ Đức:
Vì ảnh LANDSAT 7 và SPOT-4 có kích thước lần lượt là 185km x 185km và 60km x 60km, lớn hơn nhiều lần so với kích thước toàn quận Thủ Đức (47,5833km2) nên phải tiến hành cắt sơ bộ lấy vùng ảnh bao phủ quận Thủ Đức
Từ thanh Menu, chọn Basic Tools, chọn Resize Data (Spatial/Spectral):
Hình 16 Cắt sơ bộ vùng ảnh bao phủ khu vực quận Thủ Đức
Vì đã được định vị trước nên tại cửa sổ Subset by Image, chúng tôi không cần
định vị lại khu vực Thủ Đức trên ảnh vệ tinh trước khi cắt