Nội dung của bài viết này tiến hành nghiên cứu ứng dụng phương pháp mô hình hóa bản đồ để thể hiện bản chất biến động của tình hình sử dụng đất được đặt ra.
Trang 1ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP VIỄN THÁM
VÀ MÔ HÌNH HÓA BẢN ðỒ NGHIÊN CỨU XU HƯỚNG BIẾN ðỘNG SỬ DỤNG ðẤT HUYỆN THANH TRÌ
ðINH THỊ BẢO HOA NGUYỄN NGỌC THẠCH
PHẠM NGỌC HẢI
Trường ðại học Khoa học Tự nhiên
I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Từ lâu, mô hình hóa bản ñồ ñã ñược sử dụng ñể thể hiện sự phân bố của các ñối tượng và hiện tượng trong không gian Các khoanh vi ñất trên bản ñồ hiện trạng
sử dụng ñất cũng không nằm ngoài mục ñích ñó Phân tích các bản ñồ, người ñọc có thể tìm ra quy luật hoặc các ñiểm dị thường nơi xuất hiện các ñối tượng ðây là một phép trừu tượng chỉ có trên các bản ñồ
Phân tích bằng bản ñồ có thể bao gồm 3 nội dung chính [1]:
- Phân tích không biến ñổi bản ñồ (phân tích bằng các ñồ thị, ño ñếm, xác ñịnh khoảng cách ) Phân tích không biến ñổi bản ñồ là những phân tích cơ bản như mô
tả bằng mắt, dựng ñồ thị theo bản ñồ, ño ñạc trên bản ñồ Tất cả các thao tác này ñều không làm thay ñổi bản ñồ hiện có
- Phân tích có biến ñổi bản ñồ (các bản ñồ dẫn suất) Phân tích có biến ñổi bản
ñồ là phân tích dựa trên một bản ñồ khác ñược tạo ra từ bản ñồ gốc (gọi là bản ñồ dẫn suất) ðây là cách mà người nghiên cứu về ñối tượng sẽ hiểu ñược bản chất sâu
xa của chúng hay chính là bản chất còn ẩn chứa bên trong ðể làm ñược như vậy, người phân tích bản ñồ phải nhờ ñến một phương tiện ñể biến ñổi, thông thường ñó
là một loại lưới [1] Lưới này có thể là không phủ chồng nhưng cũng có thể phủ chồng ở một mức ñộ nào ñó
- Phân tích bằng cách chiết suất các thông tin biểu hiện bản ñồ chuyên ñề thành các hợp phần riêng Phân tích có biến ñổi bản ñồ là phân tích dựa trên một bản
ñồ khác ñược tạo ra từ bản ñồ gốc (gọi là bản ñồ dẫn suất) ðây là cách mà người nghiên cứu về ñối tượng sẽ hiểu ñược bản chất sâu xa của chúng hay chính là bản chất còn ẩn chứa bên trong ðể làm ñược như vậy, người phân tích bản ñồ phải nhờ ñến một phương tiện ñể biến ñổi, thông thường ñó là một loại lưới [1] Lưới này có thể là không phủ chồng nhưng cũng có thể phủ chồng ở một mức ñộ nào ñó Vấn ñề
là ở chỗ các chỉ số ñược tính trong từng ô lưới như thế nào, vì ñây chính là mạng lưới ñiểm dùng ñể nội suy và vẽ các ñường ñẳng trị Như chúng ta ñã biết trên bản
ñồ chia cắt sâu, công thức tính toán ñộ chia cắt cho từng ô vuông là chênh cao giữa ñiểm cao nhất và thấp nhất trong ô ñó, còn ñối với bản ñồ chia cắt ngang thì tổng chiều dài của các sông suối có mặt trong ô sẽ là chỉ số ñược gán cho từng ô một Vì
Trang 2thế, ñể nghiên cứu xu hướng biến ñộng sử dụng ñất cho các thửa ñất chúng ta phải tìm một công thức phù hợp Công thức tính toán hình thái của thửa ñược nghiên cứu
áp dụng về mặt hình thái [3]
ðể phân tích chiết suất thông tin bản ñồ, bên cạnh việc sử dụng chỉ số Sanon,
có thể áp dụng “ chỉ số hình dạng trung bình -MSI ”, công thức tính chỉ số như sau:
( )
( ) ( ( ) )
∑
∑
∑
=
x
x A x
P MSI
4
/
Trong ñó: P là chu vi, A là diện tích, x là kích thước của khoanh vi bản ñồ Chỉ số này có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: ña dạng sinh học, ñô thị hoá, ñịa chất học, hiện trạng và xu hướng biến ñộng của sử dụng ñất Nếu có dữ liệu bản ñồ ña thời gian, có thể phân tích không biến ñổi bản ñồ với các bản ñồ ñược thể hiện bằng phương pháp ñường ñẳng trị MSI, sau ñó trừ hoặc cộng các bề mặt giá trị Ngoài việc nghiên cứu sử dụng ñất, các lớp ñất bị lấy ñi, khối lượng băng ñã tan có thể tính toán theo cách này [1] Như vậy ñể nghiên cứu xu hướng biến ñộng theo không gian - thời gian của các thửa ñất về mặt hình thái, có thể
áp dụng công thức tính toán MSI theo từng ô lục giác, sau ñó lấy giá trị và nội suy ñể
vẽ ñường ñẳng trị MSI qua các thời gian khác nhau, từ ñó, có thể khảo sát xu thế, ñặc ñiểm của sự tập hợp các ñối tượng tự nhiên, thông qua việc phân tích ñặc ñiểm các ñường ñồng mức Tiếp ñó sử dụng phương pháp phân tích không biến ñổi bản ñồ, có thể theo dõi ñược sự thay ñổi bề mặt MSI theo thời gian Kết quả sẽ ñưa ra tâm ñiểm của các nơi có xu hướng biến ñộng mạnh theo không gian - thời gian.(hình 1)
Hình 1 Bản ñồ chỉ số MSI phân tích từ bản ñồ sử dụng ñất tại xã Lĩnh Nam
Có hai loại ñường ñẳng trị ñược phân ra theo các dữ liệu ñầu vào [2] Loại thứ nhất dùng dữ liệu ñiểm ðối tượng ñược thể hiện là các ñường ñẳng cao (ñường bình ñộ), ñường ñẳng sâu, ñường ñẳng áp, ñường ñẳng nhiệt ñộ, ñường ñẳng lượng mưa
Trang 3thường thể hiện sự biến ñổi cá thể mạnh khi vượt ra khỏi vùng ðiều quan trọng là phải tìm ñược vùng thích hợp, trong bản ñồ thường là một hệ thống lưới Lưới lục giác thích hợp cho nghiên cứu thử nghiệm vì hai lý do, thứ nhất dạng hình học này ñem lại cảm giác không gian và thứ hai, khi nối 2 trung tâm lục giác tạo thành mạng tam giác rất thuận lợi cho quá trình nội suy ñường ñẳng trị Các công thức có thể kể tới là tỷ lệ phần trăm (số bị chia là một phần của số chia - thể hiện cấu trúc), mật ñộ (só chia thường là tổng diện tích của ñơn vị thống kê - mật ñộ dân số, năng suất cây trồng ) hoặc tỷ số chung (bình quân số lao ñộng trên một hộ nông nghiệp)
ðường ñẳng trị ñã ñược sử dụng từ rất sớm trong lịch sử nhân loại [2] Borri (1630) dùng ñường ñẳng trị thể hiện sự suy giảm từ trường Alexandervon (1701) dùng ñường ñẳng trị ñể thể hiện nền nhiệt ñộ Arthur Robinson (1845) dùng ñường ñẳng sâu thể hiện sự thay ñổi ñịa hình ñáy biển
Hình 2 Bản ñồ chỉ số MSI phân tích từ
bản ñồ sử dụng ñất tại xã ðại Áng
Hình 3 Bản ñồ chỉ số MSI phân tích từ bản ñồ sử dụng ñất tại xã Liên Ninh
Phân tích bằng cách phân tích cấu trúc bản ñồ, tạo ra ra các hợp phần liên quan tới việc xác ñịnh mặt nền và mặt dư ðể giải quyết vấn ñề này ñôi khi cần áp dụng những công thức toán học như tính toán hồi quy, tương quan
Vấn ñề nghiên cứu xu hướng biến ñộng sử dụng ñất liên quan tới phân tích bản
ñồ có biến ñổi biểu hiện bản ñồ với các ñường ñẳng trị Áp dụng cách thể hiện bản
ñồ này sẽ cho phép hình dung từ một góc ñộ nào ñó xu thế biến ñộng sử dụng ñất Chiều hướng mà các ñường ñẳng trị lồi ra thể hiện xu hướng lan toả, mở rộng Các ñường ñẳng trị nếu lõm vào thể hiện xu thế thu hẹp Nhiều ñường ñẳng trị lồi, dày ñặc, liên tiếp thể hiện sự lan tỏa với cường ñộ mạnh, nếu nhiều ñường ñẳng trị lồi ra, giãn rộng thể hiện sự lan toả với chiều hướng rộng khắp Vì thế, vấn ñề nghiên cứu ứng dụng phương pháp mô hình hóa bản ñồ ñể thể hiện bản chất biến ñộng của tình hình sử dụng ñất ñược ñặt ra
Trang 4II ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP VIỄN THÁM VÀ PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH HÓA BẢN đỒ NGHIÊN CỨU XU HƯỚNG BIẾN đỘNG SỬ DỤNG đẤT HUYỆN THANH TRÌ NĂM GIAI đOẠN 2001 - 2003
1 Giới thiệu về vùng nghiên cứu
Theo ranh giới hành chắnh, Thanh Trì tiếp giáp với Hà Tây ở phắa tây, có sông Hồng là ranh giới tự nhiên với huyện Gia Lâm về phắa ựông Giới hạn khu vực nghiên cứu nằm từ 20ồ52Ỗ33Ợ tới 20ồ59Ỗ1Ợ vĩ bắc, 105ồ47Ỗ27Ợtới 105ồ56Ỗ11Ợ kinh ựông Tổng diện tắch tự nhiên của vùng nghiên cứu là 9.828,5401 ha [4] Với vị trắ
ựó, Thanh Trì là huyện ngoại thành nằm ở phắa nam nội thành Hà Nội, có vai trò là cửa ngõ ở phắa nam, là vùng hậu cần về thực phẩm tươi, ựồng thời là một khu vực sinh thái cho trung tâm thủ ựô địa hình huyện Thanh Trì thấp trũng nhất của Hà Nội, với ựộ cao trung bình so với mặt nước biển 4-5m, nghiêng từ Bắc xuống Nam
và từ đông sang Tây đê sông Hồng chia huyện thành hai phần: trong ựê và ngoài
ựê Vùng bãi ven sông ngoài ựê hàng năm ựược bồi thêm lượng phù sa lớn nên ựịa hình cao hơn phần trong ựê, nhưng thường bị ngập nước vào mùa lũ Vùng trong ựê
có bề mặt ựịa hình bị chia cắt mạnh bởi các kênh, mương thủy lợi kết hợp với nhiều vùng trũng tạo thành ựầm hồ tự nhiên, thắch hợp với việc nuôi thả cá
Khắ hậu của huyện Thanh Trì mang ựặc tắnh khắ hậu nhiệt ựới gió mùa Nhiệt
khá phong phú (trung bình năm 1649mm), nhưng phân bố không ựều, mùa mưa từ tháng 6 ựến tháng 10 tập trung tới 80% lượng mưa nên dễ gây úng ngập, làm thiệt hại mùa màng và vật chất của nhân dân Trong khi ựó mùa ắt mưa từ tháng 11 ựến tháng 5 năm sau không ựủ nước ựể canh tác Lượng bốc hơi trung bình năm 938mm
độ ẩm trung bình cao (83%), phù hợp với các loại hoa màu Hai mùa gió chắnh: gió mùa đông Bắc và gió mùa đông Nam ảnh hưởng sâu sắc tới mùa vụ trong sản xuất nông nghiệp và quá trình sinh trưởng của các loại cây trồng
Trên ựịa bàn huyện có các sông lớn chảy qua như: sông Hồng, sông Nhuệ, sông
Tô Lịch, sông Lừ, sông Sét, sông Kim Ngưu, Huyện có diện tắch hồ ựầm lớn như các hồ Yên Sở, Linh đàm, định Công, Pháp Vân Phần lớn chúng bị ô nhiễm do nước mưa và nước thải sinh hoạt không ựược làm sạch từ khu vực nội thành chảy vào Toàn huyện có 6 loại ựất chắnh: ựất phù sa không ựược bồi, không glây hoặc glây yếu, ựất phù sa không ựược bồi có glây, ựất phù sa ắt ựược bồi trung tắnh kiềm yếu, ựất phù sa không ựược bồi glây mạnh, ựất phù sa ựược bồi hàng năm trung tắnh kiềm yếu, ựất cồn cát, bãi cát ven sông
Như vậy, vị trắ ựịa lý và ựiều kiện tự nhiên là yếu tố hình thành ựặc ựiểm sử dụng ựất khu vực nghiên cứu
Trang 52 Phân loại ảnh số thành lập bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất huyện Thanh Trì năm 2001 và năm 2003
a Tư liệu ảnh viễn thám
Ảnh viễn thám ñược lựa chọn ñể thực hiện phân loại là ảnh aster, ñộ phân giải không gian 15 m, chụp ngày 16/11/2001 và ngày 13/01/2003, ñược nắn chỉnh hình học với bản ñồ ñịa hình tỷ lệ 1:10.000
Hình 4 Ảnh Aster tháng 11/2001 Hình 5 Ảnh Aster tháng 01/2003
b Phân loại ảnh viễn thám khu vực huyện Thanh Trì năm 2001 và năm 2003
Qua quá trình khảo sát thực ñịa, ở khu vực nghiên cứu nổi lên các loại hình sử dụng ñất sau: ðất trồng lúa; ðất trồng rau và hoa màu; Mặt nước (ao, hồ, ñầm); Sông Hồng; Khai thác cát; Dân cư ñô thị; Dân cư nông thôn; ðất xây dựng và giao thông
Hình 6 Ảnh phân loại hiện trạng năm 2001 Hình 7 Ảnh phân loại hiện trạng năm 2003
Kết quả phân loại ảnh viễn thám tại hai thời ñiểm 2001 và 2003 ñược tích hợp theo phương thức giao chéo (crossing) tạo ra một bảng dữ liệu ma trận biến ñộng và một bản ñồ biến ñộng (ñã ñược gộp nhóm thành hai lớp: biến ñộng và không biến
Trang 6động) Như vậy xu hướng biến động cĩ thể dự đốn từ ma trận biến động, cịn hướng biến động theo khơng gian thì rất khĩ theo dõi
Diện tích đất trồng lúa tăng chút ít (khoảng 1%) do phần diện tích mặt nước đã được chuyển sang (152,96ha) Diện tích đất trồng rau và hoa màu giảm từ 22,28% xuống 18,8% trong đĩ cĩ một phần diện tích đã được chuyển sang đất mặt nước
nước giảm từ 14,84% xuống cịn 11,59% do chuyển sang đất ở đơ thị 1,44 ha, trung bình giảm 107,52 ha/năm ðất chuyên dùng tăng từ 9,46% lên 11,59% do chuyển từ đất trồng lúa 23,84 ha, từ đất trồng rau và hoa màu 122,4ha và từ đất mặt nước 66,56ha, trung bình tăng 70,72 ha/năm ðất ở nơng thơn tăng từ 14,22% lên 17% do chuyển từ đất trồng lúa 28,44 ha, đất trồng rau và hoa màu 247,4 ha, trung bình tăng
92 ha/năm ðất ở đơ thị tăng từ 0,38% lên 1,2% do chuyển sang từ đất trồng lúa 85,68 ha, trung bình tăng 27,3 ha/năm
Bảng 1 Biến động sử dụng đất huyện Thanh Trì giai đoạn 2001 - 2003
9933.81 100 Tổng 2003 3409.68 1867.97 1151.52 1151.56 1688.76 119.28 545.04
ha 3409.68 1867.97 1151.52 1151.56 1688.76 119.28 545.04 9933.81
% 34.32 18.80 11.59 11.59 17.00 1.20 5.49 100.00
Xử lý của tác giả năm 2003
2.2.3 Tính tốn, phân tích biến động giá MSI của các điểm trong lưới lục giác trên nền ảnh phân loại sử dụng đất năm 2001 và 2003
Áp dụng cơng thức tính chỉ số MSI, bản đồ biến động MSI giai đoạn 2001 -
2003 cho thấy tâm phát triển tại khu vực ðịnh Cơng, Thịnh Liệt, Thanh Trì, Lĩnh Nam, Yên Sở, Yên Mỹ, Ngọc Hồi - Liên Ninh, đĩ cũng chính là những khu vực được quy hoạch thành khu dân cư như khu đơ thị mới ðịnh Cơng, Thịnh Liệt, kênh dẫn nước Yên Sở, vùng trồng rau sạch Yên Mỹ, khu cơng nghiệp Ngọc Hồi - Liên Ninh Trên bản đồ biến động xây dựng bằng kỹ thuật tạo bản đồ chéo ( crossing) khơng thể cho thấy những phát hiện này
Trang 7Hình 8 Giá trị MSI năm 2001 Hình 9 Giá trị MSI năm 2003
Hình 10 Biến ñộng giá trị MSI giai ñoạn 2001 -2003
Trang 8III KẾT LUẬN
Sử dụng lưới lục giác ñều làm các toán tử trong ñó giá trị ñược lựa chọn là MSI trên nền ảnh phân loại hiện trạng sử dụng ñất, làm cơ sở ñể tạo ra hệ thống các ñường ñẳng trị và bề mặt MSI Phân tích các lớp thông tin tách chiết ñó ñã cho thấy
xu hướng biến ñộng về mặt hình thái của tình hình sử dụng ñất theo không gian và thời gian ðiều này cho thấy mô hình hóa bản ñồ là một công cụ mạnh thực sự nếu biết kết hợp thủ pháp phân tích bản ñồ trong ñó có phân tích không biến ñổi bản ñồ
và phân tích có biến ñổi bản ñồ (với các bản ñồ dẫn xuất)
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] A M Berliant, Nghiên cứu ñịa lý bằng phương pháp bản ñồ, Biên dịch Hoàng Phương Nga, Nhữ Thị Xuân, Hiệu ñính Nguyễn Thơ Các, Nhà Xuất bản ðại học Quốc gia, 2001
[2] Bordent D Dent, Cartography - Thematic Map Design, 1993
[3] ESRI, ARC-GIS 9.1 tutorial
[5] UBND huyện Thanh Trì, Báo cáo tổng hợp quy hoạch, kế hoạch sử dụng ñất ñai huyện Thanh Trì, Thành phố Hà Nội, thời kỳ 2001-2010, tháng 1/2002
SUMMARY
DINH THI BAO HOA, NGUYEN NGOC THACH, PHAM NGOC HAI The application of map modeling for studying trend of land use change is the main content of this article To understand more clearly about the trend of land use change, instead of using crossing two land use maps, the authors used the method of map analysis with/without modifying map Map analysis using modifying map considered the hexagonal as operator in which the MSI value was calculated from all patch of land use falled in Mean shape index (MSI) is used as an indicator for identifying the change of land use in each hexagonal over time More ever, this value was considered for interpolating the isopletic lines Two isopletic lines were intersected Residual of MSI was used for interpolating isopletic lines again According to character of these lines, the trend of land use change was presented