Tích hợp viễn thám và gis vào công tác quản lý hiện trạng sử dụng đất thành phố tam kỳ, tỉnh quảng nam

- Xây dựng quy trình tích hợp viễn thám và GIS để thiết lập cơ sở dữ liệu thông tin về bản đồ hiện trạng sử dụng đất - Thu thập tài liệu thống kê, bản đồ và tư liệu ảnh vệ tinh vùng n

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

- - Tp.HCM, ngày … tháng … năm 2012

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: PHẠM THỊ PHƯƠNG NGA Phái : Nữ

Ngày, tháng, năm sinh : 10/10/1987 Nơi sinh : Quảng Nam Chuyên ngành : QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG MSHV : 10260578

I – TÊN ĐỀ TÀI: TÍCH HỢP VIỄN THÁM VÀ GIS VÀO CÔNG TÁC QUẢN

LÝ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT THÀNH PHỐ TAM KỲ, TỈNH QUẢNG NAM

II – NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Thiết kế mô hình cơ sở dữ liệu đất đai có tính tổng hợp làm tăng khả năng lưu trữ, quản lý và khai thác

- Xây dựng quy trình tích hợp viễn thám và GIS để thiết lập cơ sở dữ liệu

thông tin về bản đồ hiện trạng sử dụng đất

- Thu thập tài liệu thống kê, bản đồ và tư liệu ảnh vệ tinh vùng nghiên cứu

- Xử lý các dữ liệu ảnh vệ tinh một số thời điểm chụp vùng nghiên cứu

- Thiết kế và xây dựng cơ sở dữ liệu về quản lý hiện trạng sử dụng đất

- Thành lâp bản đồ, bảng biểu và biểu đồ về hiện trạng sử dụng đất thành phố Tam Kỳ

III – NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 05/07/2011

IV – NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 31/1/2012

V – CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS.TS LÊ VĂN TRUNG

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN KHOA QL (Họ tên và chữ ký) QL CHUYÊN NGÀNH CHUYÊN NGÀNH

(Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký)

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Lê Văn Trung, đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong quá trình thực hiện đề tài này

Đồng thời em cũng gửi lời cám ơn chân thành đến Ths Nguyễn Thị Diệu

và Ths Trần Thiên Ân đồng giảng dạy tại khoa Địa Lý trường Đại Học Sư Phạm

Đà Nẵng đã giúp đỡ, truyền đạt nhiều kiến thức và tài liệu quý báu trong suốt quá trình làm đề tài Qua đó, gửi lời tri ân đến quý thầy cô khoa Môi Trường, Khoa Địa Tin Học cùng các anh chị phòng thông tin trường Đại Học Bách Khoa

Tp HCM đã tận tình truyền đạt những kiến thức chuyên môn và những kinh nghiệm quý giá cho em trong suốt quá trình học tập cũng như thực hiện khóa luận này

Xin chân thành cảm ơn các cán bộ Sở Tài Nguyên Môi Trường tỉnh Quảng Nam, Phòng Tài Nguyên Môi Trường Thành phố Tam Kỳ đã nhiệt tình giúp đỡ trong quá trình thu thập số liệu cũng như khảo sát địa bàn thành phố

Và cuối cùng, em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, người thân, bạn

bè đã luôn luôn động viên, ủng hộ trong suốt quá trình học tập và thực hiện khóa luận này

Em xin chân thành cảm ơn!

Tp.HCM, ngày 31 tháng 1 năm 2012

TÓM TẮT

Trong quá trình phát triển kinh tế xã hội, những thay đổi về các mối quan hệ trong quản lý và sử dụng đất đai là một vấn đề được quan tâm Vì đất đai là một tài nguyên có hạn trong khi dân số ngày càng tăng nên nó ảnh hưởng trực tiếp đến lợi ích của mỗi cá nhân và cả cộng đồng Hệ thống thông tin chịu ảnh hưởng rất lớn từ lĩnh vực pháp lý Sự can thiệp của lĩnh vực pháp lý làm cho hệ thống thông tin từ vai trò một hệ thống kỹ thuật thuần túy trở nên một công cụ quản lý đầy quyền lực.Với ưu thế về sự phát triển vượt bậc của công nghệ tin học trong quá trình công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước ngày nay, nội dung tin học hóa luôn mang tính thiết yếu Công nghệ tin học vừa là động lực cho sự phát triển kinh tế vừa là bước ngoặc trong đổi mới hệ thống quản lý và cũng vừa nâng cao dân trí để có một cộng đồng văn minh Công nghệ tin học đã thâm nhập vào quá trình quản lý, sản xuất, các ngành dịch vụ khác và trở nên phổ biến đối với quá trình phát triển, trong đó có quản lý đất đai Chính vì vậy, cần ứng dụng công nghệ tin học, đưa hệ thống thông tin về đất đai vào trong công tác quản lý nhằm nâng cao hiệu quả việc quản lý của nhà nước về đất đai

Việc thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất bằng phương pháp truyền thống tồn tại từ rất lâu nhưng mang rất nhiều hạn chế trong thực hiện, đòi hỏi đầu tư lớn

về thời gian và sức lực trong công tác thu thập, tổng hợp thống kê số liệu từ các cấp địa phương Đặc biệt là do thời gian tổng hợp và xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất cho lãnh thổ phải kéo dài, dẫn đến thông tin trên bản đồ bị lạc hậu và không còn chính xác Do đó, đòi hỏi phải có một phương pháp khác khắc phục được nhược điểm trên của phương pháp truyền thống trong điều tra nghiên cứu hiện trạng

sử dụng đất, đáp ứng yêu cầu cấp bách của thực tiễn sản xuất và nghiên cứu khoa học Bằng các kỹ thuật hiện đại từ công nghệ viễn thám và GIS, việc theo dõi và quản lý hiện trạng sử dụng đất được thực hiện một cách nhanh chóng và hiệu quả bằng nguồn ảnh Landsat đa thời gian và sự hỗ trợ đắc lực từ phần mềm Mapinfo của công cụ GIS

Trong khuôn khổ đề tài này được thực hiện với hai nội dung chính đó là: quy

trình phân tích ảnh viễn thám để thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất và ứng dụng phần mềm Mapinfo để thiết kế, xây dựng cơ sở dữ liệu về hiện trạng sử dụng đất giúp các nhà quản lý có thể tìm ra được từng loại đất cần tìm và quản lý chúng một cách có hiệu quả và nhanh chóng Tác giả đã thành lập được bản đồ hiện trạng

sử dụng đất thành phố Tam Kỳ năm 2009 từ nguồn tư liệu viễn thám Landsat

ETM+

ABSTRACT

In the process of socio – economic development, changes in relationships in management and land use is a matter of concern Since land is a finite resource while the increasing population, it directly affected the interests of each individual and the community Information system is influenced greatly from the legal field The intervention of the legal field make information system as a purely technical system becomes a powerful management tool Today, with the advantage of the boom in information technology process of industrialization – modernization of the country, content computerization always essential Information technology is both a driving force for economic development is both innovative turnaround management system and improving people’s knowledge also has to have a civilized community Information technology has penetrated into the management process, manufacturing, others service industries and became popular for development, including land management Therefore, the need of information technology applications to information systems on land management in order to improve the efficiency of state management on land

The mapping of current land use by traditional methods exist for a long time but take a lot of restrictions in the making, requiring large investments of time and effort in the collection, synthesis system statistical data from the local level Especially by the time the synthesis and mapping of current land use for the territory be prolonged, leading to information on the map is outdated and no longer accurate Therefore requires a different approach to overcome the above disadvantages of traditional methods in the present study investigated the use of land, to meet urgent requirements of practical production and scientific research With the modern techniques of remote sensing and GIS technology, the monitoring and management of current land use is done quickly and efficiently using Landsat source and provided invaluable suort from the Mapinfo software of GIS tool

In the this framework is done with two main topics are: the process of remote sensing image analysis for mapping of current land use and Mapinfo software

applications to design, build databases on the current of land use to help manager can be found each soil type to search and management them effectively and quickly The author has set up maps of current land use in 2009 Tam Ky city from remote sensing data from Landsat TM

MỤC LỤC

Mục lục i

Danh mục các từ viết tắt……… v

Danh mục các bảng……….vi

Danh mục các hình………vii

MỞ ĐẦU 1 Lý do chọn đề tài……….1

2 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài………2

2.1 Mục tiêu ……….2

2.2 Nhiệm Vụ……… 2

2 3 Giới hạn đề tài……… 3

3 Tính mới – tính khoa học và thực tiễn của đề tài………3

3.1 Tính mới của đề tài………3

3.2 Tính khoa học của đề tài………3

3.3 Tính thực tiễn……… 3

4 Quan điểm và phương pháp nghiên cứu……… 4

4.1 Quan điểm nghiên cứu………4

4.2 Phương pháp nghiên cứu………5

5 Cấu trúc luận văn………6

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN CHUNG 1.1 Phương pháp luận ứng dụng Viễn thám và GIS……….12

1.1.1 Vài nét cơ bản về Công nghệ Viễn thám……… 12

1.1.2 Hệ thống thông tin địa lý……… 15

1.2 Cơ sở khoa học của việc quy hoạch sử dụng đất……….21

1.2.1 Định nghĩa về đất đai……….21

1.2.2 Quy hoạch về sử dụng đất đai………22

1.2.3 Bản đồ hiện trạng sử dụng đất……… ……22

1.2.4 Các hệ thống phân loại sử dụng đất hiện nay………22

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 2.1 Điều kiện tự nhiên……… 28

2.1.1.Vị trí địa lý……… 28

2.1.2 Địa hình……….28

2.1.3 Khí hậu……… 29

2.1.4 Thủy văn, nguồn nước……… 29

2.1.5 Tài nguyên đất……… 30

2.1.6 Khoáng sản……… 30

2.2 Tình hình kinh tế – xã hội……… 31

2.2.1 Tình hình kinh tế……… 31

2.2.2 Tình hình xã hội………31

2.3 Các loại hình sử dụng đất……… 34

2.4 Công tác quản lý quy hoạch……… 36

CHƯƠNG 3: TÍCH HỢP CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS VÀO VIỆC QUẢN LÝ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT THÀNH PHỐ TAM KỲ 3.1 Công nghệ tích hợp Viễn thám và GIS……… 38

3.1.1 Sự tương thích giữa dữ liệu viễn thám và GIS……… 38

3.1.2 Mô hình chuyển đổi dữ liệu viễn thám và GIS……… 39

3.2 Quy trình tích hợp Viễn Thám và GIS……… 39

3.2.1 Quy trình tích hợp viễn thám và GIS trong việc cập nhật dữ liệu……… 41

3.2.2 Giải pháp tích hợp viễn thám và GIS cập nhật dữ liệu không gian……… 43

3.3 Quy trình xử lý và phân tích ảnh vệ tinh……… 45

3.3.1 Lập khóa giải đoán ảnh……….… 45

3.3.2 Phương pháp xử lý ảnh số……… 46

3.4 Quy trình thành lập bản đồ sử dụng đất……… 48

3.4.1 Khái quát về tư liệu ảnh sử dụng trong đề tài………48

3.4.2 Chọn vùng mẫu……… 50

3.4.3 Quy trình cập nhật……… 57

3.5 Hiện trạng sử dụng đất thành phố Tam Kỳ sau khi xử lý………59

3.5.1 Hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp………61

3.5.2 Hiện trạng sử dụng đất phi nông nghiệp……… 62

3.5.3 Hiện trạng sử dụng đất chưa sử dụng ……… 63

3.6 Quản lý hiện trạng sử dụng đất bằng công nghệ viễn thám và GIS……….68

3.6.1 Sơ đồ quản lý theo lớp của Mapinfo trong quản lý HTSD đất….68 3.6.2 Quản lý cơ sở dữ liệu hiện trạng sử dụng đất……… 68

a Theo dõi tiến trình xây dựng các khu đất (do quy hoạch hoặc chuyển đổi mục đích sử dụng)……… 69

b Tìm thông tin về hiện trạng của từng khu đất……… 69

c Thêm trường mới………71

3.7 Đánh giá kết quả việc ứng dụng công nghệ tích hợp viễn thám

và GIS trong quản lý HTSDĐ……….71 3.7.1 Ưu điểm……….71

3.7.2 Nhược điểm……… 71

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 4.1 Kết quả đạt được……….72 4.2 Những tồn tại của đề tài……….73 Tài liệu tham khảo ……… 75

Lý lịch trích ngang

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

BĐHTSDĐ : Bản đồ hiện trạng sử dụng đất

HTTTĐL : Hệ thống thông tin địa lý

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Diện tích các nhóm đất thành phố Tam Kỳ………33

Bảng 2.2: Hiện trạng dân số Tam Kỳ năm 2009……….35

Bảng 2.3: Loại hình sử dụng đất thành phố Tam Kỳ năm 2009……… 38

Bảng 2.4: Các đối tượng sử dụng đất……… 40

Bảng 3.1: Các mẫu được chọn để đưa vào phân loại………57

Bảng 3.2: Các loại đất lấy mẫu trong khu vực nghiên cứu……… 58

Bảng 3.3: Lớp hiện trạng sử dụng đất……… 62

Bảng 3.4: Kết quả tính diện tích và phần trăm các đối tượng trên ảnh LANSAT ngày 16/03/2009 ………64

Bảng 3.5: Biến động đất đai so với năm 2005……….69

Bảng 3.6: Biến động đất nông nghiệp so với năm 2005……… 70

Bảng 3.7: Biến động đất phi nông nghiệp so với năm 2005………71

Bảng 3.8: Biến động đất chưa sử dụng so với năm 2005……….73

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1: Nguyên lý thu nhận dữ liệu được sử dụng trong viễn thám…14

Hình 1.2: Mô hình công nghệ GIS……… 17

Hình 1.3: Các thành phần cơ bản của hệ thống GIS ………19

Hình 1.4: Các thành phần phần cứng chủ yếu của GIS (Hardware)… 20

Hình 3.1: Mô hình chuyển đổi dữ liệu giữa viễn thám và GIS……… 44

Hình 3.2: Quy trình cập nhât bản đồ HTSDĐ bằng công nghệ tích hợp viễn thám và GIS……….46

Hình 3.3: Quy trình tích hợp viễn thám và GIS trong xây dựng và cập nhật dữ liệu……….48

Hình 3.4: Quy trình phân loại ảnh viễn thám……… 52

Hình 3.5: Các kênh ảnh của ảnh Landsat 7……….53

Hình 3.6 Dữ liệu ảnh Lansat ETM+ năm 2009……… 54

Hình 3.7: Ảnh Lansat năm 2009 sau khi đã cắt theo ranh giới huyện…54 Hình 3.8: Ảnh thể hiện các vùng chọn mẫu phân loại………59

Hình 3.9: Bảng phân loại………60

Hình 3.10: Kết quả chọn mẫu đất từ ảnh vệ tinh………60

Hình 3.11: Thành lập bản đồ HTSDĐ thành phố Tam Kỳ năm 2009 từ ảnh phân loại……… 61

Hình 3.12: Mối quan hệ giữa thông tin thuộc tính hiện trạng sử dụng đất và bản đồ……… 64

Hình 3.13: Cơ cấu sử dụng đất theo 3 loại đất năm 2009 thành phố Tam Kỳ - QN……… 66

Hình 3.14: Thông tin về hiện trạng sử dụng các loại đất của xã Tam Thăng………76 Hình 3.15: Thông tin về đất ở nông thôn của xã Tam Thăng………….76

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Tam Kỳ thành phố trẻ của tỉnh Quảng Namđang có sự chuyển mình Việc xây dựng các khu dân cư, thành lập các nhà máy, xí nghiệp, các khu công nghiệp…đang dần dần làm thay đổi cơ cấu sử dụng đất của thành phố: đất nông nghiệp bị thu hẹp, thay vào đó là sự mở rộng diện tích đất ở và đất chuyên dùng, đặc biệt là các loại hình đất ở đô thị Việc quan sát và quản lý đất trên bình diện rộng và trong thời gian dài những biến động của đất trên địa bàn Tỉnh nói chung và thành phố Tam Kỳ nói riêng là vấn đề cần thiết cho cơ quan quản lý của Tỉnh để từ đó hoạch định những chính sách, đưa ra các giải pháp hữu hiệu trong việc sử dụng đất hiệu quả hơn Với nền kinh tế đang trên đà phát triển, cơ sở vật chất kỹ thuật chưa cao, việc quy hoạch, quản lý các loại tài nguyên còn mang tính thủ công Vì vậy việc quản lý các loại tài nguyên đặc biệt là tài nguyên đất còn nhiều bất cập

Trong những năm gần đây, việc ứng dụng Viễn Thám và Hệ Thống Thông Tin Địa Lý (HTTTĐL) trong quản lý tài nguyên, giám sát môi trường là một hướng mới

Dữ liệu viễn thám với tính chất đa thời gian, phủ trùm diện tích rộng đã cho phép con người có thể cập nhật thông tin, tiến hành nghiên cứu một cách nhanh chóng, hiệu quả, tiết kiệm được thời gian và công sức Hơn nữa, phương pháp GIS và Viễn Thám ngày càng tỏ ra ưu thế bởi có khả năng tích hợp các loại thông tin với nhau, góp phần đẩy mạnh tốc độ và tăng hiệu quả trong việc cập nhật thông tin và phân tích biến động một cách nhanh chóng Bắt đầu thông tin từ dạng in trên giấy được chuyển sang dạng số, dùng công nghệ thông tin trong đó có GIS để lưu trữ, biến đổi, phân tích đánh giá và thể hiện dữ liệu liên quan đến vị trí trên bề mặt trái đất, các thông tin này được tích hợp với viễn thám trong công tác thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất giúp cho người quản lý và người sử dụng có đầy đủ thông tin về từng loại đất để việc theo dõi hiện trạng và biến động sử dụng đất nhanh chóng và tốt hơn Phương pháp này đã được ứng dụng từ rất lâu trên thế giới và phát triển mạnh mẽ ở các nước phát triển, từ những năm 1960 trong thành lập các bản đồ đất

và bản đồ lớp phủ bề mặt Tuy nhiên, ở Việt Nam phương pháp này vẫn chưa được

áp dụng rộng rãi, và việc tiến hành thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất ở các cấp hiện nay chủ yếu vẫn theo phương pháp truyền thống, tức là dựa vào các số liệu kiểm kê đất đai ở từng địa phương

Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn đó, chúng tôi chọn đề tài:“Tích hợp viễn thám

và GIS vào công tác quản lý Hiện Trạng Sử Dụng Đất thành phố Tam Kỳ, tỉnh Quảng Nam Đề tài hoàn thành chỉ rõ hiện trạng sử dụng đất của thành phố trong

những năm qua và hướng phát triển không gian của thành phố Từ đó sẽ cung cấp nguồn tư liệu bổ ích cho việc giám sát và quản lí tài nguyên đất ở thành phố Tam

Kỳ đồng thời giúp các nhà quản lí có thể đưa ra định hướng phát triển trong thời gian tới

2 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài

2.2 Nhiệm Vụ

- Tìm hiểu tình hình ứng dụng GIS và Viễn Thám trong nghiên cứu quản lý hiện trạng sử dụng đất trên thế giới, Việt Nam và Thành Phố Tam Kỳ

- Tìm hiểu công tác quản lý hiện trạng sử dụng đất trên địa bàn Thành Phố

- Thu thập tài liệu thống kê, bản đồ và tư liệu ảnh vệ tinh vùng nghiên cứu

- Xử lý các dữ liệu ảnh vệ tinh một số thời điểm chụp vùng nghiên cứu

- Thiết kế và xây dựng cơ sở dữ liệu về quản lý hiện trạng sử dụng đất

- Thành lập bản đồ, bảng biểu và biểu đồ về hiện trạng sử dụng đất thành phố Tam Kỳ

2 3 Giới hạn đề tài

Do thời gian và dữ liệu có giới hạn nên tác giả đã chọn khu vực nghiên cứu nằm trong phạm vi thành phố Tam Kỳ, tác giả chỉ tập trung xây dựng thông tin thuộc tính về quản lý đất còn các loại tài nguyên khác thì đề tài không đề cập đến Trong đó sử dụng nguồn dữ liệu ảnh Lansat 7ETM+ độ phân giải 30m ngày 16/03/2009

3 Tính mới – tính khoa học và thực tiễn của đề tài

3.1 Tính mới của đề tài

Đây là đề tài có kết quả nghiên cứu cụ thể, rõ ràng về việc sử dụng đất trên địa bàn thành phố Bên cạnh đó, đề tài đưa ra các biện pháp quản lý hiện trạng sử dụng đất thích hợp nhằm hỗ trợ công tác quy hoạch sử dụng (QHSD) đất nông nghiệp Ngoài ra, đề tài đã đề xuất cách giải quyết bài toán tích hợp công nghệ để tạo giải pháp mang tính khách quan khi xây dựng hệ thống thông tin hỗ trợ công tác đánh giá thích nghi đất đai, lựa chọn phương án sử dụng đất tối ưu

3.2 Tính khoa học của đề tài

Đề tài góp phần hoàn thiện cơ sở khoa học và công nghệ trong việc kết hợp GIS với kỹ thuật viễn thám phục vụ công tác nghiên cứu sử dụng hợp lí đất và định hướng cho các nhà quản lý xây dựng phương án sử dụng đất phù hợp với quy luật

tự nhiên, phát triển phù hợp với tiến trình đô thị hóa của thành phố

3.3 Tính thực tiễn

- Đề tài khẳng định khả năng nâng cao hiệu quả trong việc quản lý hiện trạng

sử dụng đất bằng công nghệ viễn thám và GIS

- Cung cấp nhanh thông tin biến động sử dụng đất phục vụ quy hoạch

- Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS đầy đủ phục vụ công tác định hướng sử dụng hợp lí đất thành phố Tam Kỳ và đề xuất điều chỉnh QHSD đất

4 Quan điểm và phương pháp nghiên cứu

4.1 Quan điểm nghiên cứu

4.1.1 Quan điểm hệ thống về vấn đề sử dụng đất

Nhìn nhận vấn đề sử dụng hợp lí đất thành phố Tam Kỳ trên quan điểm hệ thống có nghĩa là phạm vi nghiên cứu vấn đề sử dụng đất được triển khai trong không gian được coi là một địa tổng thể, tuân theo quy luật phát triển của tự nhiên, vận hành nhịp nhàng theo sự vận động của xã hội Như vậy, sự thay đổi một yếu tố

sẽ dẫn tới sự thay đổi của toàn bộ hệ thống

Quan điểm hệ thống còn thể hiện ở chỗ coi lãnh thổ nghiên cứu không chỉ là một hệ thống động lực với các mối liên hệ thống nhất bên trong mà đây còn là một

bộ phận của dải ven biển miền Trung Vì vậy, nghiên cứu sử dụng hợp lí đất đai phải đặt trong hướng sử dụng chung của toàn bộ hệ thống duyên hải Miền Trung Quan điểm hệ thống còn thể hiện trong quy trình xử lí ảnh viễn thám Cần xây dựng các bước thực hiện đề tài một cách logic sao cho đạt được sản phẩm nghiên cứu một cách tối ưu nhất Các bước này có quan hệ với nhau một cách chặt chẽ tạo thành một hệ thống hoàn chỉnh và thống nhất

4.1.2 Quan điểm lịch sử

Đặc điểm sử dụng đất được xác lập trên một nền tảng chính trị-xã hội cụ thể

Sự thay đổi hướng sử dụng và khai thác lãnh thổ phản ánh sự lựa chọn của con người phù hợp với quỹ đất, nhu cầu của thị trường, trình độ nhận thức về chức năng của đất đai, sự thay đổi thể chế chính trị, sự thay đổi về quan hệ sản xuất cũng như phương thức sản xuất Do vậy, để tăng tính khả thi của phương án quy hoạch sử dụng đất, cần phải tìm hiểu các loại hình sử dụng đất trong bối cảnh lịch sử của nó

4.1.3 Quan điểm tổng hợp

Đơn vị đất đai được xem như một địa tổng thể tự nhiên không đầy đủ nên quan điểm nghiên cứu, đánh giá chúng phải là quan điểm tổng hợp Trên thực tế, khi nghiên cứu địa lí và trên quan điểm tổng hợp, các đơn vị đất đai như những địa tổng thể thường được dùng để nghiên cứu, đánh giá cho mục đích sử dụng hợp lí tài

nguyên và bảo vệ thiên nhiên Các hợp phần hình thành nên cấu trúc sử dụng đất đều nằm trong một mối quan hệ thông qua các lợi ích về kinh tế - xã hội và môi trường

4.2 Phương pháp nghiên cứu

4.2.1 Phương pháp tổng quan tài liệu

Phương pháp này được thực hiện ở tất cả các giai đoạn nghiên cứu Tuy nhiên, hầu hết tập trung ở giai đoạn đầu tiên của quá trình nghiên cứu nhằm có cơ sở chuyển từ vấn đề nghiên cứu đến các câu hỏi nghiên cứu cụ thể Với phương pháp này các tài liệu được tổng quan từ các nghiên cứu trước đó cả trong và ngoài nước Bằng cách này chúng ta có được các giả thuyết, dữ liệu thông tin và ý kiến, các cách tiếp cận giải quyết vấn đề, các dữ liệu sơ cấp bao gồm các sự kiện và số liệu có sẵn

từ các báo cáo khoa học, nghiên cứu, các tạp chí, tập san

4.2.2 Phương pháp thu thập dữ liệu

Qua việc thu thập dữ liệu chúng ta có được các dữ liệu ở mức độ sơ cấp Điều quan trọng nhất trong phương pháp thu thập dữ liệu là có đủ những dữ liệu tương đổi phản ánh chính xác thực tế

4.2.3 Phương pháp thống kê

Thống kê học là tập hợp các kỹ thuật dùng để giúp thu thập, tổ chức, diễn đạt phân tích và trình bày dữ liệu nhằm mục đích cung cấp thông tin phục vụ ra các quyết định tốt hơn Thống kê môi trường là sự áp dụng thống kê để giúp thu thập, tổ chức, diễn đạt phân tích và trình bày dữ liệu môi trường nhằm đáp ứng các nhu cầu thông tin, truyền thông chất lượng môi trường cũng như nghiên cứu trong lĩnh vực môi trường

Phương pháp thống kê cơ bản gồm có: thống kê mô tả và thống kê suy diễn Trong đó, thống kê mô tả là phương pháp lập bảng biểu, vẽ đồ thị và tính toán số liệu nhằm tóm tắt tổng hợp dữ liệu Bao gồm các việc như thu thập dữ liệu, sắp xếp

dữ liệu, tóm tắt tổng hợp dữ liệu, diễn đạt dữ liệu Thống kê suy diễn là tiến trình sử

dụng dữ liệu từ một nhóm nhỏ các phần tử (mẫu) để ước lượng và trắc nghiệm giả thuyết các đặc trưng của nhóm phần tử lớn hơn (tập hợp toàn thể)

4.2.4 Phương pháp bản đồ

Đây là phương pháp được sử dụng nhiều trong nghiên cứu địa lý cũng như trong quá trình tiến hành đề tài Khi nghiên cứu về GIS thì phương pháp bản đồ rất quan trọng, nó có mặt từ giai đoạn đầu cho đến giai đoạn kết thúc nghiên cứu đề tài Phương pháp đã đưa ra những công cụ hữu ích cho việc biểu hiện một cách rõ ràng, sinh động kết quả nghiên cứu

4.2.5 Phương pháp khảo sát thực địa

Địa lý nói chung rất gắn bó với thực tế tự nhiên và xã hội Khảo sát trên thực địa là phương pháp nhằm làm rõ hiện trạng ở khu vực nghiên cứu có trùng khớp với các số liệu đã tổng hợp hay không, tránh được sự chủ quan, áp đặt và tạo khả năng vận dụng nhanh chóng các kết quả nghiên cứu vào hoạt động thực tiễn

5 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, đề tài gồm có 3 chương:

Chương 1: Cơ sở lí luận chung

Chương 2: Tổng quan về khu vực nghiên cứu

Chương 3: Tích hợp công nghệ viễn thám và GIS vào việc quản lý hiện trạng sử dụng đất thành phố Tam Kỳ

Chương 4: Kết luận

TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU

- Trên thế giới

Công nghệ Viễn Thám (Remote Sensing) đã được hình thành và phát triển khá phổ biến trong nhiều lĩnh vực khác nhau và đã đem lại hiệu quả cao cho nhiều hoạt động kinh tế xã hội quan trọng như: công tác quản lý tài nguyên thiên nhiên, giám sát và bảo vệ môi trường, phòng chống và giảm nhẹ thiên tai, quản lý lãnh thổ cũng như an ninh quốc phòng Đây là kỹ thuật nghiên cứu các đối tượng (vật thể) mà không cần có những tiếp xúc trực tiếp với chúng Nhờ đó, những ứng dụng của kỹ thuật viễn thám có một vị trí quan trọng trong chiến lược phát triển quốc gia Ngày nay, viễn thám được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực từ theo dõi dự báo thời tiết, điều tra hiện trạng môi trường, giám sát biến động lớp phủ mặt đất, xói mòn đất, trong nghiên cứu địa chất, tìm kiếm thăm dò khoáng sản, trong quy hoạch

sử dụng và bảo vệ tài nguyên rừng, nuôi trồng thủy sản, cho đến việc nghiên cứu hải dương học…Đối với công tác quy hoạch và quản lý đất đai, viễn thám là một công cụ hữu ích giúp xác định nhanh chóng và chính xác hiện trạng sử dụng đất, đồng thời xác định sự biến động của các loại hình sử dụng theo thời gian

Có nhiều công trình nghiên cứu về đất đai và chức năng của nó từ rất sớm, trong đó các công trình nghiên cứu của Tổ chức nông lương thế giới (FAO) được chú ý và áp dụng rộng rãi Theo FAO, con người có thể tác động đến các hợp phần của tự nhiên, làm ảnh hưởng tới động thái riêng của chúng theo hướng cải thiện chất lượng của đất cho một hoặc nhiều chức năng Tuy nhiên, tác động này nếu không phù hợp với quy luật tự nhiên sẽ gây ảnh hưởng xấu cho đất, làm tổn hại tới môi trường Trong công trình này, FAO đã đưa ra các định nghĩa cơ bản về đất đai và đánh giá đất, quy trình đánh giá đất nhằm đảm bảo an ninh lương thực đồng thời tạo cho đất đai một sự phát triển bền vững [1].

Thành phố Brisbane của Australia đã áp dụng công nghệ tích hợp viễn thám

và GIS thành công để quản lý đô thị từ năm 1994, sau đó Australia cũng đã hỗ trợ Trung Quốc xây dựng GIS đầu tiên cho thành phố Zhuhai tỉnh Guangdong và ảnh viễn thám độ phân giải cao đã giữ vai trò khá quan trọng trong việc cập nhật dữ liệu

không gian Trong khu vực Đông Nam Á, thành phố Semang thuộc tỉnh Central Java cũng đã nhanh chóng thực hiện việc áp dụng kỹ thuật tích hợp viễn thám và GIS phục vụ công tác quản lý đô thị.

Công trình “A land-use and land cover classification system for use with remote sensor data” của James R.Anderson, Ernest E.Hardy, John T.Roach và Richard E.Witmer năm 2001 đã đưa ra hệ thống phân loại sử dụng đất bằng công nghệ viễn thám và định nghĩa rất rõ ràng từng loại hình sử dụng đất và ứng dụng vào xây dựng một số bản đồ cụ thể [4].Trong công trình này, Anderson và nnk đã đưa ra một hệ thống phân loại sử dụng đất dùng cho phương pháp viễn thám Hệ thống phân loại này được coi là thích hợp nhất ở Hoa Kì và được sử dụng rộng rãi trên thế giới kể từ năm 1976

Việc sử dụng kĩ thuật viễn thám và GIS trong nghiên cứu hiện trạng sử dụng đất và lớp phủ mặt đất đã được áp dụng tại rất nhiều trường đại học và các viện nghiên cứu trên thế giới, và thực tế đã đem lại nhiều thành tựu to lớn Ngày nay, các nước châu Á và châu Phi cũng đã bắt đầu đi sâu vào nghiên cứu hiện trạng sử dụng đất và lớp phủ mặt đất bằng công nghệ viễn thám và GIS Có thể kể ra một số công trình như:

- Công trình “Change detection in land use and land cover using remote sensing and GIS” của Opeyemi Zubair, trường đại học Ibadan: đề tài sử dụng

công nghệ viễn thám và GIS trong thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất và bản

đồ lớp phủ ở thành phố Ilorin, thủ đô của Kwara State, Nam Phi trong thời gian từ năm 1972 đến 2001, từ đó phát hiện những biến động trong hiện trạng sử dụng đất, đặc biệt là sự thay đổi của những loại đất do quá trình đô thị hóa Đáng lưu ý là trong đề tài này, tác giả có đưa ra công thức về tỉ lệ biến động để đánh giá biến động hiện trạng sử dụng đất [5]

- Đề tài “A comparison of land use and land cover change detection

method” của nhóm tác giả Daniel L.Civco, Jame D.Hurd, Emily H.wilson, Mingjun Song, Zhenkui Zhang, đại học Connecticut: đề tài đã tiến hành so sánh

các phương pháp phân tích biến động là phương pháp phân tích sau phân loại (post

classification), phương pháp phân tích tương quan chéo (cross corrolation), phương pháp mạng nơron (Neural networks) và phương pháp phân loại theo đối tượng (Image segmentation and object-oriented classification) Kết quả cho thấy, phương pháp tiếp cận phân loại theo đối tượng thể hiện ưu điểm nhiều hơn so với các phương pháp khác [6]

Từ những năm 1990-1995, bên cạnh việc mở rộng công tác nghiên cứu-thử nghiệm, nhiều ngành đã đưa công nghệ viễn thám vào ứng dụng trong thực tiễn và cho đến nay đã thu được một số kết quả rõ rệt về khoa học - công nghệ và kinh tế

Để đáp ứng nhu cầu về tư liệu viễn thám, nước ta có một số trạm thu ảnh vệ tinh khí tượng và ảnh độ phân giải thấp Để nhanh chóng phát triển công nghệ viễn thám kết hợp với công nghệ GIS (Geographical Information Systems) đáp ứng được các nhu cầu phát triển kinh tế của đất nước trong thời kỳ công nghiệp hóa và hiện đại hóa,

Bộ Khoa Học Công Nghệ - Môi trường đã phối hợp với các Bộ, Ngành có liên quan xây dựng đề án “Kế hoạch tổng thể về ứng dụng và phát triển công nghệ viễn thám

ở Việt Nam giai đoạn 2001 – 2010” nhằm hướng đến sự phát triển bền vững trên cơ

sở sử dụng hợp lí tài nguyên, bảo vệ môi trường và giảm thiểu thiên tai

Ở nước ta, những công trình nghiên cứu đánh giá đất đai được tiến hành từ những năm đầu của thập kỉ 90 trở lại đây Phương pháp đánh giá đất đai của FAO

đã được áp dụng thành công tại nhiều địa phương Viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp đã tiến hành nhiều đề tài nghiên cứu đánh giá đất đai trên toàn quốc và các tỉnh khu vực Tây Nguyên, Đông Nam Bộ và các tỉnh vùng Đông Bắc Năm

1999, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (MARD) đã cho xuất bản tài liệu

“Quy trình đánh giá đất đai phục vụ nông nghiệp” Đây là quy trình được thực hiện trong công tác quy hoạch sử dụng đất trong phạm vi cả nước

Kĩ thuật viễn thám và Hệ thống thông tin địa lí là những công cụ hữu hiệu cho phép thu thập, quản lí, phân tích và hiển thị dữ liệu có liên quan đến việc quản lí và

sử dụng lãnh thổ Trong những năm từ 1995 trở lại đây, viễn thám đã được áp dụng rất thành công trong lĩnh vực đánh giá đất và quy hoạch sử dụng đất thể hiện qua các nghiên cứu sau:

- Phạm Trung Lương, “Nghiên cứu ứng dụng phương pháp viễn thám trong điều tra hiện trạng sử dụng đất ở Việt Nam” năm 1992 Tác giả đã đưa ra

quy trình ứng dụng phương pháp viễn thám trong điều tra nghiên cứu hiện trạng sử dụng đất, xây dựng hệ thống mẫu các dấu hiệu giải đoán phục vụ thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất và đã ứng dụng phương pháp viễn thám trong điều tra nghiên cứu hiện trạng sử dụng đất ở Tây Nguyên và dải ven biển Việt Nam [7]

- Năm 1997, tác giả Nguyễn Hoàng Đan và nnk đã tiến hành đánh giá tài nguyên đất đai vùng trung du và miền núi phía Bắc bằng kĩ thuật viễn thám và

hệ thống thông tin địa lý Đề tài đã tiến hành đánh giá đất đai thông qua các đặc

điểm địa lí tự nhiên, phân chia các đơn vị đất đai và đưa ra các kiểu sử dụng đất phù hợp

- Công trình “Khả năng phối hợp hệ xử lí ảnh số và hệ thống thông tin địa

lí nhằm nâng cao chất lượng thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất” của Phạm Quang Vinh năm 2005 Tác giả đã đưa ra đặc trưng phản xạ phổ của một số

đối tượng tự nhiên trên tư liệu ảnh Landsat TM phục vụ cho việc thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất,hệ thống phân loại sử dụng đất trong thành lập bản đồ bằng phương pháp viễn thám, khả năng phối hợp xử lí ảnh số và hệ thống thông tin địa lí

để thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất [8]

- “Tích hợp viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) để đánh giá biến động sử dụng đất” của Huỳnh Văn Khánh, 2005 (luận văn thạc sĩ ĐHBK thành phố Hồ Chí Minh) Tác giả đã tiến hành phân loại ảnh vệ tinh theo phương pháp

phân loại ảnh có giám sát theo phương pháp phân loại gần đúng nhất (Maximum Likelihood Classifer) Đồng thời tác giả kết hợp phân loại ảnh bằng mắt kết hợp phân loại ảnh bằng phần mềm Sau đó tiến hành so sánh đánh giá biến động giữa

các ảnh, các tài liệu liên quan để tiến hành thành lập tìm ra ma trận biến động [9]

PHẦN NỘI DUNG CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN CHUNG 1.1 Phương pháp luận ứng dụng Viễn thám và GIS

1.1.1 Vài nét cơ bản về Công nghệ Viễn thám

Viễn thám (remote sensing) được hiểu là khoa học nghiên cứu các phương pháp thu thập, đo lường và phân tích thông tin của vật thể quan sát mà không cần tiếp xúc trực tiếp với chúng [10]

Do các tính chất của vật thể (nhà, đất, cây, nước…) có thể được xác định thông qua năng lượng bức xạ hay phản xạ từ vật thể nên viễn thám là một công nghệ nhằm xác định và nhận biết đối tượng hoặc các điều kiện môi trường thông qua những đặc trưng riêng về sự phản xạ và bức xạ [10]

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 Thiết bị dùng để cảm nhận sóng điện từ phản xạ hay bức xạ từ vật thể được gọi là

bộ cảm biến (sensors) Bộ cảm biến có thể là các máy chụp ảnh hoặc máy quét Phương tiện mang các sensors được gọi là vật mang (platform) Vật mang có thể là máy bay, khinh khí cầu, tàu con thoi hoặc vệ tinh…

Nguồn năng lượng chính thường sử dụng trong viễn thám là bức xạ mặt trời, năng lượng của sóng điện từ do các vật thể phản xạ hay bức xạ được thu nhận bởi các sensor đặt trên vật mang Thông tin về đối tượng có thể nhận biết được thông qua xử lý tự động máy tính hoặc giải đoán trực tiếp từ ảnh của đối tượng dựa trên kinh nghiệm của chuyên gia Cuối cùng, các dữ liệu hoặc thông tin dưới dạng ảnh

số sẽ được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như nông lâm nghiệp, địa chất, khí tượng, môi trường [10]

Hình 1.1: Nguyên lý thu nhận dữ liệu được sử dụng trong viễn thám [10]

Nói một cách ngắn gọn, mỗi đối tượng sẽ có một giá trị phổ phản xạ duy nhất

và khác với các đối tượng khác Các đặc trưng phổ phản xạ này sẽ được thể hiện bằng cấp độ xám trên ảnh viễn thám Viễn thám chính là công nghệ phát hiện và tìm hiểu đối tượng thông qua các đặc trưng phổ phản xạ riêng biệt ấy

Quá trình phân loại ảnh là quá trình phân định các pixel trong ảnh thành các lớp hoặc nhóm đơn vị theo mục đích phân loại của người sử dụng Trong quá trình phân loại, giá trị DN của từng pixel là thông số duy nhất được sử dụng

Phân loại ảnh (hay phân loại phổ của hình ảnh) có 2 phương pháp chính là: ● Phân loại có kiểm định (Supervised Classification)

● Phân loại không kiểm định (Unsupervised Classification)

Sự hiểu biết về mối tương quan giữa đặc trưng phản xạ phổ và bản chất, trạng thái của đối tượng tự nhiên giúp cho các nhà nghiên cứu giải đoán đúng và chính xác về đối tượng Trong trường hợp này, những thông tin về đặc trưng phản xạ phổ

sẽ cho phép các nhà chuyên môn chọn các kênh phổ tối ưu, chứa nhiều thông tin nhất về đối tượng được nghiên cứu, đồng thời đây cũng là cơ sở để phân tích, nghiên cứu các tính chất của đối tượng, tiến tới phân loại chúng

Các dữ liệu thu được trong viễn thám thường ở dưới dạng ảnh số nên vấn đề

xử lý ảnh số (Digital Image Processing) trong viễn thám giữ vai trò quan trọng trong việc tách thông tin hữu ích và kỹ thuật cơ bản trong xử lý ảnh số có thể tóm tắt như sau:

+ Nhập dữ liệu (Input Data): Có hai nguồn dữ liệu chính đó là ảnh tương tự do

các máy chụp ảnh quang học thông thường cung cấp và ảnh số do các máy đa phổ cung cấp Trong trường hợp ảnh số thì dữ liệu được chuyển trực tiếp vào máy tính, phần mềm xử lý ảnh cho phép đọc được số liệu và hiển thị theo yêu cầu sử dụng Các ảnh tương tự được chuyển thành ảnh số thông qua các máy quét (scanner)

+ Khôi phục và hiệu chỉnh ảnh (Reconstruction and Correction): Đây là giai

đoạn tiền xử lý mà các ảnh số viễn thám được hiệu chỉnh hình học hoặc bức xạ nhằm tạo ra một dữ liệu ảnh có thể sử dụng để tách các thông tin hữu ích Giai đoạn này thường được thực hiện trên các máy tính lớn tại các trung tâm thu dữ liệu vệ tinh

+ Biến đổi ảnh (Transformation): Các quá trình xử lý như tăng cường chất

lượng, biến đổi tuyến tính, nén ảnh…có thể được thực hiện trên các máy tính nhỏ như máy tính trong khuôn khổ của một phòng thí nghiệm hoặc cơ quan khai thác ứng dụng ảnh vệ tinh Ảnh sau khi biến đổi cho phép dễ dàng nhận biết thông tin hữu ích về các đối tượng được quan tâm của người giải đoán

+ Phân loại (Classification): Phân loại ảnh đa phổ với mục đích tách các

thông tin cần thiết phục vụ việc giám sát các đối tượng hay lập bản đồ chuyên đề là khâu then chốt của việc xử lý ảnh viễn thám

+ Xuất kết quả (Output): Sau khi hoàn tất các khâu xử lý, kết quả nhận được

có thể xuất dưới dạng phim ảnh, copy màu (tương tự),…Các kết quả xuất dạng số ngày càng được khai thác sử dụng nhiều vì nó cho phép tích hợp với GIS Dữ liệu viễn thám là nguồn cung cấp cơ sở dữ liệu cho GIS trên cơ sở các lớp thông tin chuyên đề khác nhau, sử dụng chức năng chồng lớp hay phân tích của GIS để tạo ra một kết quả chính xác và phong phú hơn

1.1.2 Hệ thống thông tin địa lý

a Khái niệm

Hệ thống thông tin địa lý (GIS) được xem như là một hệ thống máy tính có chức năng lưu trữ, phân tích, tính toán và hiển thị dữ liệu đối với từng vị trí cần biểu diễn trên bề mặt đất Đây là một hệ thống kết hợp giữa bản đồ và các cơ sở dữ liệu (CSDL) trên đó So với bản đồ thuần túy từ xa xưa thì GIS có lợi thế là lưu trữ dữ liệu và biểu diễn các dữ liệu đó một cách chính xác, trực quan hơn kèm theo những khả năng phân tích rất mạnh

Trong các tài liệu về công nghệ GIS hiện nay có thể có nhiều định nghĩa khác nhau về công nghệ GIS nhưng xét về bản chất các định nghĩa đó chúng ta có thể

hiểu : "GIS là tập hợp có tổ chức của phần cứng máy tính, phần mềm, dữ liệu địa lý

và các thủ tục của người sử dụng nhằm trợ giúp việc thu thập, lưu trữ, quản lý, xử

lý, phân tích và hiển thị các thông tin không gian từ thế giới thực để giải quyết các vấn đề tổng hợp thông tin cho các mục đích của con người đặt ra [19]

b Mô hình công nghệ GIS

Nguyên tắc "Vào - ra" là khởi điểm của việc xây dựng nguyên tắc hoạt động của GIS Từ các số liệu nhập vào, máy tính bắt đầu tiến hành việc quản lý và xử lý, phân tích và mô hình hóa dữ liệu có được Cuối cùng là cho ra số liệu theo mục đích của người sử dụng

- Thiết bị chuyển đổi

- Thiết bị số hóa

- Máy quét

- Hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System)

- Thuật toán điện tử (Total Station)

- Duy trì số liệu với thời gian dài

+ Xử lý số liệu: Các thao tác xử lý số liệu được thực hiện để tạo ra thông tin

Nó giúp cho người sử dụng quyết định làm những công việc tiếp theo Xử lý số liệu

tạo ra các ảnh báo và bản đồ

+ Phân tích và mô hình hóa

Là khả năng giải mã và phân tích về mặt định tính và định lượng thông tin đã thu thập, phân tích thông tin không gian để có được sự nhận thức có khả năng sử dụng những quan hệ đã biết để mô hình hóa đặc tính địa lý đầu ra của một tổ hợp các điều kiện

+ Số liệu ra

Thông tin có thể được biểu thị khi nó được xử lý bằng GIS, các phương pháp truyền thống là bảng và đồ thị có thể cung cấp bằng các bản đồ và các ảnh ba chiều Thông tin có thể quan sát trên màn hình máy tính, được vẽ ra như các giấy, nhận được như một ảnh địa hình, hoặc tạo ra file dữ liệu Liên hệ trực quan là một trong

những phương diện của công nghệ GIS được tăng cường bởi sự biến đổi ngược lại của các điều kiện đầu ra

c Phân chia các thành phần của hệ thống

Theo định nghĩa về GIS đã nêu trên chúng ta có thể mô tả GIS bao gồm 5 hợp phần cơ bản sau:

- Phần mềm trên máy tính (Software)

- Thiết bị phần cứng máy tính (Hardware)

- Số liệu - dữ liệu địa lý (Geographic Data)

- Con người (People)

- Phương pháp quản lý (Method)

Hình 1.3: Các thành phần cơ bản của hệ thống GIS [20]

+ Phần mềm GIS

Phần mềm GIS là một tập hợp các câu lệnh, chỉ thị nhằm điều khiển phần cứng của máy tính thực hiện một nhiệm vụ xác định Phần mềm được lưu trữ trong

máy tính như là chương trình trong bộ nhớ của hệ thống nhằm cung cấp các thư mục hoạt động của hệ thống cơ sở máy tính và thu nhận Các phần mềm này phải bảo đảm các chức năng sau:

vẽ, máy in, bàn số hóa, bàn phím, con chuột…

Hình 1.4: Các thành phần phần cứng chủ yếu của GIS (Hardware) [21]

+ Cơ sở dữ liệu GIS

Cơ sở dữ liệu của một hệ thống thông tin địa lý là một tập hợp lớn các số liệu được lưu giữ trong máy tính và được tổ chức sao cho có thể mở rộng, chỉnh sửa và tra cứu nhanh chóng, phục vụ cho các ứng dụng khác nhau Nó là tập hợp dữ liệu đồ thị và phi đồ thị, được tổ chức lưu giữ theo một cấu trúc nhất định và được quản lý bởi phần mềm hệ GIS, các số liệu trong cơ sở dữ liệu của GIS là những số liệu luôn thay đổi và liên đới phức hệ Chúng bao gồm các mô tả số hình ảnh bản đồ, các mối quan hệ logic giữa các hình ảnh đó, những số liệu thể hiện đặc tính của các hình ảnh

và các hiện tượng xảy ra tại các vị trí xác định

Hai thành phần cơ bản của cơ sở dữ liệu GIS là:

- Dữ liệu bản đồ

- Dữ liệu thuộc tính

+ Con người

Nhìn vào thành phần cơ bản của GIS ta thấy có một số thành phần quan trọng

đó là con người, nhân tố được biết đến với tên gọi như "phần não","phần sống" thực hiện các thao tác điều hành sự hoạt động của hệ thống GIS Các thông tin từ thế giới thực được đưa vào GIS quản lý và được xử lý theo mục đích của người sử dụng Dựa trên kết quả phân tích dữ liệu thông qua công cụ GIS người sử dụng tác động trở lại thế giới thực nhằm đạt mục đích đề ra Kết quả thông tin mới xuất hiện và cần đưa vào quản lý trong GIS

+ Phương pháp quản lý

Ðây là hợp phần rất quan trọng để đảm bảo khả năng hoạt động của hệ thống,

là yếu tố quyết định sự thành công của việc phát triển công nghệ GIS Hệ thống GIS cần được điều hành bởi một bộ phận quản lý, bộ phận này phải được bổ nhiệm để tổ chức hoạt động hệ thống GIS một cách có hiệu quả để phục vụ người sử dụng thông tin Để hoạt động thành công, hệ thống GIS phải được đặt trong một khung tổ chức phù hợp và có những hướng dẫn cần thiết để quản lý, thu thập, lưu trữ và phân tích

số liệu, đồng thời có khả năng phát triển được hệ thống GIS theo nhu cầu

d Các chức năng của GIS

Các thông tin quản lý trong GIS có đặc tính riêng là nó liên kết với vị trí địa lý thực của các đối tượng thuộc vùng lãnh thổ chứa đựng chúng Khả năng của GIS

khá phong phú và đa dạng, cụ thể có các khả năng sau:

+ Vị trí (Location): Quản lý và cung cấp vị trí của các đối tượng theo yêu cầu bằng các cách khác nhau như tên địa danh, mã vị trí hoặc tọa độ

+ Điều kiện (Condition): Thông qua phân tích các dữ liệu không gian cung cấp các sự kiên tồn tại hoặc xảy ra ở một địa điểm nhất định hoặc xác định của các đối tượng thỏa mãn các điều kiện đặt ra

+ Chiều hướng (Trend): Cung cấp hướng thay đổi của đối tượng thông qua phân tích các dữ liệu trong vùng lãnh thổ nghiên cứu theo thời gian

+ Kiểu mẫu (Partten): Cung cấp mức độ sai lệch của các đối tượng so với kiểu mẫu và nơi sắp đặt chúng đã có từ nguồn gốc khác

+ Mô hình hóa (Modeling): Cung cấp và xác định những gì xảy ra nếu có sự

thay đổi dữ liệu hay nói cách khác xác định xu thế phát triển của các đối tượng

e Ứng dụng GIS trong quản lý hiện trạng sử dụng đất hiện nay

Từ những chức năng và vai trò trên của GIS, ta thấy đây là một hệ thống có các hoạt động chức năng rất hiệu quả Đặc biệt trong lĩnh vực quản lý hiện trạng sử dụng đất, GIS giúp tiết kiệm thời gian tối đa và có một sự thống nhất về quản lý CSDL theo các đối tượng, điều này được thể hiện ở các mặt sau:

▪ Trên cơ sở các bản đồ số được xây dựng hoàn chỉnh, các nhà quản lý có thể

▪ Vạch ra tiến độ thi công theo từng thời gian trên cơ sở phân tích các bảng

dữ liệu thuộc tính và chia ra các giai đoạn để tiến hành

▪ Trên cơ sở cập nhật thông tin theo từng thời kỳ và phổ biến ra ngoài trên các phương tiện quảng cáo trên báo hay trên mạng, các nhà quản lý giúp những người quan tâm đến việc sử dụng đất có thể đầu tư vào các giai đoạn bằng nhiều cách khác nhau nhưng vẫn đảm bảo được lợi ích của người dân và nhà đầu tư

▪ Các nguồn thông tin được lưu trữ một cách có khoa học và đảm bảo không bị mất mát ngay trong bất kỳ tình huống nào Ngoài ra thông tin có thể được bổ sung

và cập nhật thêm cho đầy đủ với các thao tác đơn giản

1.2 Cơ sở khoa học của việc quy hoạch sử dụng đất

1.2.1 Định nghĩa về đất đai

Theo định nghĩa của FAO năm 1976 thì đất đai là một diện tích cụ thể của bề mặt Trái Đất bao gồm các thành phần của môi trường vật lý và sinh học có ảnh hưởng đến việc sử dụng đất như: khí hậu, địa hình, đất, nước và sinh vật Nó cũng bao gồm các kết quả của các hoạt động của con người trong quá khứ và hiện tại, chẳng hạn như sự khai phá vùng biển, sự khai hoang các vùng thực vật, cũng như sự mặn hóa các vùng đất [1] Như vậy, khi xem xét đất đai, thực chất là chúng ta đang xem xét một thể tổng hợp tự nhiên

Định nghĩa theo quan điểm kinh tế học (Đất đai = Lands): Đất là tư liệu sản xuất chủ yếu, là đối tượng lao động, đồng thời là sản phẩm lao động Khái niệm về đất đai bao hàm nội dung mặt bằng lãnh thổ, sử dụng cho toàn bộ nền kinh tế quốc dân [11]

Theo Luật đất đai của nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam, đất đai đựợc định nghĩa như sau: “Đất đai là một trong những nguồn tài nguyên thiên nhiên 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 tiến hành các hoạt động sản xuất, xây dựng, kinh tế, văn hóa, xã hội, an ninh và quốc phòng” [12]

1.2.2 Quy hoạch về sử dụng đất đai

“Quy hoạch sử dụng đất đai là đánh giá một cách có hệ thống tiềm năng đất và nước, những kiểu mẫu sử dụng đất, những khả năng sử dụng đất đai và những điều kiện kinh tế-xã hội khác, nhằm chọn ra và chấp nhận các phương án sử dụng đất đai

có lợi nhất cho người sử dụng mà không làm suy thoái tài nguyên thiên nhiên hoặc môi trường, đồng thời chọn các giải pháp tốt nhất để khuyến khích việc sử dụng đất đó” [12]

Quy hoạch sử dụng đất đai có liên quan chặt chẽ đến hệ thống phân loại sử dụng đất đai Hệ thống này gồm hai hệ thống:

+ Hệ thống phân loại khả năng đất đai

+ Hệ thống phân loại hiện trạng sử dụng đất

1.2.3 Bản đồ hiện trạng sử dụng đất

Bản đồ hiện trạng sử dụng đất (BĐHTSDĐ) là bản đồ thể hiện sự phân bố các loại đất tại một thời điểm xác định BĐHTSDĐ được thành lập theo đơn vị hành chính các cấp (xã, huyện, tỉnh, thành phố) và vùng lãnh thổ (quốc gia) làm tài liệu phục vụ thống kê, kiểm kê quỹ đất đã giao và chưa được giao sử dụng hằng năm và theo định kỳ 5 năm, lập quy hoạch – kế hoạch sử dụng đất và cung cấp thông tin cho các mục đích nghiên cứu khoa học, phát triển các ngành kinh tế xã hội Từ đó giúp nhà quản lý có thể quản lý đất đai một cách nhanh, tiết kiệm thời gian và dễ dàng hơn khi cần tìm thông tin về mục đích sử dụng của loại đất nào đó [12]

1.2.4 Các hệ thống phân loại sử dụng đất hiện nay

Tổ chức UN-ECE của FAO đã đưa ra bảng phân loại chuẩn về sử dụng đất với

7 nhóm và 37 loại đất chính theo mục đích sử dụng, trong đó có đưa ra định nghĩa

về từng loại đất [3] Bảy nhóm đất chính đó là: đất nông nghiệp, đất lâm nghiệp, đất xây dựng và giải trí, đất ẩm ướt chưa sử dụng, đất khô chưa sử dụng với các loài thực vật đặc biệt, đất chưa sử dụng không có thực vật bao phủ và đất mặt nước

Hiện nay hệ thống bản đồ hiện trạng sử dụng đất của Việt Nam được chia thành 4 cấp tương ứng với các dãy tỉ lệ sau:

+ Cấp xã, phường, thị trấn: Tỉ lệ từ 1/5000 đến 1/10.000

+ Cấp huyện, thị xã, thành phố trực thuộc tỉnh: Từ 1/10.000 đến 1/25.000 hoặc từ 1/25.000 đến 1/50.000

+ Cấp tỉnh, thành phố trực thuộc Trung ương: Từ 1/50.000 đến 1/100.000 + Cả nước: Từ 1/250.000 đến 1/1000.000

Xem xét hệ thống phân loại đất của Việt Nam, ta thấy có các nhóm đơn vị sử dụng đất chính sau:

cụ thể của từng nhóm như sau:

* Đất lâm nghiệp: là đất được xác định chủ yếu dùng vào sản xuất lâm nghiệp như trồng rừng, khai thác rừng, khoanh nuôi, tu bổ cải tạo rừng, nghiên cứu thí nghiệm về lâm nghiệp, đất vườn quốc gia, rừng cấm và đất trồng rừng để phòng hộ đầu nguồn, bảo vệ đất, cải tạo môi trường [13] Việc phân chia đất lâm nghiệp thành các đơn vị nhỏ hơn được lấy theo cách phân chia của ngành lâm nghiệp Trong ngành lâm nghiệp, người ta sử dụng một số nguyên tắc phân loại khác nhau:

- Phân loại theo trữ lượng gỗ

- Phân loại theo mức độ tác động

- Phân loại theo cấu trúc hình thái

- Phân loại theo độ che phủ tán

Trong kĩ thuật viễn thám, người ta thường dùng nguyên tắc phân loại theo cấu trúc hình thái hoặc phân loại theo độ che phủ tán, vì thông tin thu nhận bằng viễn thám là phổ phản xạ của các đối tượng được thể hiện dưới dạng cấp độ xám, mà cấp

độ xám này lại phụ thuộc chủ yếu vào tầng dầy và hình thái tán của lớp thảm phủ thực vật

* Đất nông nghiệp: bao gồm toàn bộ diện tích đất dùng để trồng trọt, chăn nuôi (kể cả nuôi trồng thủy sản) hoặc nghiên cứu, thí nghiệm về trồng trọt, chăn nuôi [13]

Trong đất nông nghiệp người ta có thể chia ra các loại sau:

- Đất trồng lúa: trong đó có thể có đất trồng lúa một vụ, lúa hai vụ, ba vụ hoặc một vụ lúa một vụ màu

* Đất khu dân cư: được định nghĩa bao gồm toàn bộ diện tích các thành phố,

đô thị cũng như các khu dân cư tập trung nông thôn với những vườn hộ xung quanh [13]

Như vậy, đất khu dân cư bao gồm hai loại chính sau:

- Đất khu dân cư nông thôn