Ứng dụng viễn thám và GIS để phân tích biến động diện tích đất lúa của huyện hải lăng tỉnh quảng trị, giai đoạn 2000 2010

Xuất phát từ thực tế đó, tôi chọn đề tài “Ứng dụng viễn thám và GIS để phân tích biến động diện tích đất lúa của huyện Hải Lăng Tỉnh Quảng Trị, giai đoạn 2000-2010” làm cơ sở quản lý tố

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA ĐỊA LÝ 

TRẦN QUỐC TUẤN

Ứng dụng viễn thám và GIS để phân tích biến động diện tích đất lúa của huyện Hải Lăng Tỉnh Quảng Trị, giai

đoạn 2000-2010

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

CỬ NHÂN ĐỊA LÝ

L ời cảm ơn

Trong suốt thời gian thực hiện và hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, tôi

đã nhận được sự quan tâm giúp đỡ nhiệt tình của nhiều cơ quan, đoàn thể, cá nhân

Trước tiên, tôi xin chân thành cảm ơn sự quan tâm, giúp đỡ tận tình của lãnh đạo nhà trường; quý thầy cô giáo khoa Địa lý và các thầy cô giáo đã giảng dạy trong suốt thời gian học tập Đặc biệt tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc của đến cô giáo Thạc sỹ Nguyễn Thị Diệu đã trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian làm đề tài Đồng thời, tôi xin gửi lời cảm ơn đến lãnh đạo, tập thể cán bộ và chuyên viên phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Hải Lăng,

đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong việc thu thập thông tin để hoàn thành luận văn tốt nghiệp

Trong quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp, do có nhiều hạn chế về thời gian, kinh nghiệm nên không tránh khỏi sai sót Rất mong sự góp ý của các thầy,

cô giáo giảng dạy để luận văn tốt nghiệp được hoàn thiện hơn

Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn

Đà Nẵng, ngày 20 tháng 5 năm 2013

Sinh viên

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: Hệ thống phân loại sử dụng đất dùng cho bản đồ hiện trạng sử dụng đất

huyện Hải Lăng

Bảng 2.2: Các mẫu ảnh trên ảnh Landat ETM+ được chọn để đưa vào phân loại Bảng 2.3: cơ cấu sử dụng đất huyện Hải Lăng năm 2000

Bảng 2.4: cơ cấu sử dụng đất huyện Hải Lăng năm 2010

Bảng 3.1: Bảng mẫu chu chuyển sử dụng đất huyện Hải Lăng giai đoạn

2000-2010

Bảng 3.2: Bảng chu chuyển sử dụng đất lúa huyện Hải Lăng giai đoạn

2000-2010

DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Nguyên lý thu nhận dữ liệu ảnh viễn thám

Hình 1.2: Thành phần của hệ thống thông tin địa lý

Hình 1.3: Chức năng của của hệ thống thông tin địa lý

Hình 2.1: Sơ đồ quy trình giải đoán và thành lập bản đồ biến động sử dụng đất lúa

huyện Hải Lăng giai đoạn 2000- 2010

Hình 2.2: Ghép kênh và hiệu chỉnh thông số ảnh

Hình 2.3: Cắt và tăng cường chất lượng ảnh

Hình 2.4: Tạo chỉ số thực vật giá trị(-1 1)

Hình 2.5: Chọn mẫu phân loại

Hình 2.6: Phân loại ảnh

Hình 2.7: Chuyển sang Vector

Hình 2.8: Các kênh ảnh của vệ tinh Landsat

Hình 2.9: Ảnh viễn thám khu vực nghiên cứu

Hình 2.10: Ảnh viễn thám khu vực nghiên cứu được cắt theo khung

Hình 2.11: Ảnh viễn thám khu vực nghiên cứu được cắt theo ranh giới

Hình 2.12: Ảnh viễn thám khu vực nghiên cứu năm 2010

Hình 2.13: Ảnh khu vực nghiên cứu sau khi cắt nhỏ

Hình 2.14: Ảnh khu vực nghiên cứu sau khi cắt theo ranh giới huyện

Hình 2.15: Bản đồ hiện trạng sử dụng đất huyện Hải Lăng năm 2000

Hình 2.16: Thống kê diện tích bằng lệnh Redistricts

Hình 2.17: Biểu đồ cơ cấu sử dụng đất huyện Hải Lăng năm 2000

Hình 2.18: Biểu đồ cơ cấu sử dụng đất huyện Hải Lăng năm 2010

Hình 2.19: Bản đồ hiện trạng sử dụng đất huyện Hải Lăng năm 2010

Hình 3.1: Mô tả về chức năng intersection

Hình 3.2 : Bản đồ đất lúa năm 2000

Hình 3.3 : Bản đồ đất lúa năm 2010

Hình 3.4 : Bản đồ chu chuyển đất lúa sang đất khác huyện Hải Lăng- tỉnh Quảng

Trị giai đoạn 2000- 2010

Hình 3.5 : Bản đồ chu chuyển đất khác sang đất lúa huyện Hải Lăng- tỉnh Quảng

Trị giai đoạn 2000- 2010

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I TÀI LIỆU VIẾT

1 Giáo trình, bài giảng

[1] Nguyễn Ngọc Thạch, Cơ sở viễn thám, ĐHQG Hà Nội (2004)

[2] Lê văn Trung, Giáo trình viễn thám, ĐHBK TP HCM (2005)

[3] Trần Hùng – Phạm Quang Lợi, Hướng dẫn thực hành phần mềm ENVI 4.5

3 Báo cáo

[1] Báo cáo kiểm kê đất đai và thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất huyện Hải Lăng năm 2010

II BẢN ĐỒ

[1] Bản đồ hiện trạng sử dụng đất huyện Hải Lăng, tỉnh Quảng Trị năm 2010 tỉ lệ

1: 10.000, Phòng tài nguyên và Môi trường huyện Hải Lăng

III TÀI LIỆU INTERNET

http:\\USGS.gov

http:\\Landsat.org

MỤC LỤC

_Toc356823289

MỞ ĐẦU 10

1 Tính cấp thiết 10

2 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu 10

2.1 Mục tiêu 10

2.2 Nhiệm vụ 10

3 Lịch sử nghiên cứu 11

4 Phạm vi, giới hạn nghiên cứu 11

5 Quan điểm và phương pháp nghiên cứu 11

5.1 Quan điểm nghiên cứu 11

5.1.1 Quan điểm hệ thống 11

5.1.2 Quan điểm lịch sử - viễn cảnh 11

5.1.3 Quan điểm tổng hợp 11

5.1.4 Quan điểm phát triển bền vững 12

5.2 Các phương pháp nghiên cứu 12

5.2.1 Phương pháp thu thập dữ liệu 12

5.2.2 Phương pháp viễn thám 12

5.2.3 Phương pháp bản đồ 12

5.2.4 Phương pháp thực địa 13

NỘI DUNG 14

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 14

1.1 Khái quát chung về tài nguyên đất 14

1.1.1 Các định nghĩa về đất đai 14

1.1.2 Các khái niệm về sử dụng đất và lớp phủ đất 14

1.1.3 Các hệ thống phân loại sử dụng đất hiện nay 15

1.1.4 Khái niệm đất trồng lúa 16

1.2 Công nghệ viễn thám (RS) và hệ thống thông tin địa lý(GIS) 16

1.2.1 Công nghệ viễn thám(RS) 16

1.2.2 Hệ thống thông tin địa lý(GIS) 20

1.2.3 Khả năng ứng dụng viễn thám và GIS trong nghiên cứu biến động sử

dụng đất 22

CHƯƠNG 2 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS PHÂN TÍCH BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT Ở HUYỆN HẢI LĂNG- TỈNH QUẢNG TRỊ GIAI ĐOẠN 2000- 2010 24

2.1 Khái quát chung về khu vực nghiên cứu 24

2.1.1 Vị trí địa lý 24

2.1.2 Điều kiện tự nhiên 25

2.1.3 Điều kiện kinh tế- xã hội 26

2.2 Quy trình và các bước giải đoán ảnh thành lập bản đồ sử dụng đất 28

2.2.1 Quy trình 28

2.2.2 Các bước giải đoán ảnh viễn thám bằng phần mềm Envi 30

2.3 Ứng dụng GIS và viễn thám thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất huyện Hải Lăng năm 2000, 2010 34

2.3.1 Khái quát tư liệu và lựa chọn thệ thống phân loại 34

2.3.1.1 Khái quát tư liệu trong đề tài 34

2.3.1.2 Lựa chọn hệ thống phân loại 39

2.3.2 Ứng dụng viễn thám và GIS thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2000, 2010 40

CHƯƠNG 3 ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT LÚA CỦA HUYỆN HẢI LĂNG GIAI ĐOẠN 2000-2010 48

3.1 Phương pháp phân tích biến động theo bản đồ và các chỉ tiêu phản ánh biến động 48

3.1.1 Phương pháp phân tích biến động theo bản đồ 48

3.1.2 Những chỉ tiêu phản ánh biến động 49

3.2 Thành lập bản đồ biến động đất lúa huyện Hải Lăng 51

3.2.1 Thành lập bản đồ sử dụng đất lúa từng năm 51

3.2.2 Bản đồ biến động sử dụng đất lúa 54

3.3 Phân tích biến động đất lúa huyện Hải Lăng giai đoạn 2000-2010 58

3.3.1 Xu hướng biến động diện tích đất lúa 58

3.3.2 Nguyên nhân 58

3.4 Định hướng sử dụng hợp lý quỹ đất lúa trong thời gian tới 59

KẾT LUẬN 61

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết

Công nghệ thông tin ngày càng có vai trò quan trọng trọng mọi lĩnh vực đời sống sản xuất của xã hội Cùng nhịp với sự phát triển đó các công nghệ, phần mềm trong lĩnh vực nông nghiệp ngày càng phục vụ đắc lực hơn cho các nhà quản lý Trong những năm qua, Việt Nam đã rất quan tâm đến việc đầu tư cho công tác điều tra phân loại, lập bản đồ đất, đánh giá thích hợp đất đai ở phạm vi cấp tỉnh, huyện Điều đó đã và đang góp phần quan trọng trong việc nâng cao chất lượng các phương án quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp và là cơ sở để tổng hợp, xây dựng định hướng chuyển dịch cơ cấu cây trồng gắn với chuyển dịch cơ cấu sử dụng đất

Hải Lăng là huyện có nền nông nghiệp phát triển, có diện tích trồng lúa nước lớn nhất tỉnh Quảng Trị Tuy nhiên, hiện nay do quá trình chuyển đổi mục đích sử dụng đất nên diện tích sử dụng đất lúa biến động

Xuất phát từ thực tế đó, tôi chọn đề tài “Ứng dụng viễn thám và GIS để

phân tích biến động diện tích đất lúa của huyện Hải Lăng Tỉnh Quảng Trị, giai đoạn 2000-2010” làm cơ sở quản lý tốt hơn diện tích đất lúa của huyện trong công

tác quy hoạch sử dụng đất giai đoạn 2015-2020

2 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

- Thành lập bản đồ biến động sử dụng đất lúa huyện Hải Lăng giai đoạn 2000- 2010

- Đánh giá mức độ biến động và đề xuất giải pháp

3 Lịch sử nghiên cứu

Vấn đề tìm hiểu biến động diện tích đất lúa bằng ảnh viễn thám được nghiên cứu ở nhiều địa phương trên cả nước Tuy nhiên, ở Hải Lăng là một địa bàn nghiên cứu mới

Với đề tài này, tôi hy vọng sẽ xây dựng cơ sở dữ liệu đất đai từ việc giải đoán ảnh viễn thám, thay cho các phương pháp đo đạc truyền thống Góp phần tiết kiện thời gian chi phí trong công tác quản lý đất đai ở huyện Hải Lăng

4 Phạm vi, giới hạn nghiên cứu

Về nội dung, đề tài đi sâu vào các thao tác kỹ thuật trong phần mềm giải đoán Envi 4.5 và các thao tác biên tập bản đồ trên các phần mềm GIS

Về giới hạn lãnh thổ, đề tài tập trung nghiên cứu biến động đất lúa ở huyện Hải Lăng tỉnh Quảng Trị

5 Quan điểm và phương pháp nghiên cứu

5.1 Quan điểm nghiên cứu

5.1.1 Quan điểm hệ thống

Quan điểm hệ thống thể hiện ở chỗ là các yếu tố sử dụng đất có quan hệ với nhau 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 Bắc Trung Bộ

5.1.2 Quan điểm lịch sử - viễn cảnh

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, chúng ta cần phải tìm hiểu các loại hình

sử dụng đất trong bối cảnh lịch sử của nó Trên cơ sở đó, ta có thể đưa ra dự báo trong tương lai

5.1.3 Quan điểm tổng hợp

Các đơn vị đất đai như những địa tổng thể thường được sử dụng để nghiên cứu, đánh giá các điều kiện tự nhiên 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 Nên quan điểm nghiên cứu, đánh giá chúng phải là quan điểm tổng hợp

5.1.4 Quan điểm phát triển bền vững

Theo FAO, phát triển bền vững là sự khai thác sử dụng tài nguyên để thỏa mãn nhu cầu của con người hôm nay mà không làm tổn hại đến cuộc sống của các thế hệ mai sau, là sự chung sống hòa bình giữa thiên nhiên và con người

Dưới góc độ sản xuất, đất đai là nguồn tài nguyên có hạn nên việc sử dụng đất càng phải tuân theo quan điểm phát triển bền vững Dưới góc độ là tư liệu sinh hoạt, địa bàn định cư của con người thì việc sử dụng đất phải tạo nên một không

gian đảm bảo các chỉ số phát triển bền vững

5.2 Các phương pháp nghiên cứu

5.2.1 Phương pháp thu thập dữ liệu

Nguồn dữ liệu ảnh vệ tinh đầu vào là vô cùng quan trọng, nó quyết định đến độ chính xác của quá trình thực hiện Do vậy, đề tài lựa chọn những ảnh có chất lượng tốt và thời điểm chụp phù hợp nhất Ảnh viễn tinh được thu nhận là ảnh Landsat ETM+ có độ phân giải trung bình (30m x 30m)

Ngoài ra, các nguồn dữ liệu thống kê, bản đồ (bản đồ nền, bản đồ hiện trạng

sử dụng đất thời điểm trước) của khu vực nghiên cứu sẽ hỗ trợ cho việc giải quyết những nhiệm vụ đặt ra

5.2.2 Phương pháp viễn thám

Để thực hiện các nhiệm vụ của đề tài đặt ra, đề tài đã sử dụng kết hợp phương pháp viễn thám với phương pháp GIS Phương pháp viễn thám được sử dụng để phân loại ảnh vệ tinh Landsat Các chức năng phân tích không gian của GIS được sử dụng để tích hợp các kết quả phân loại ảnh vệ tinh với dữ liệu bản đồ,

dữ liệu thống kê thu thập được Việc đánh giá biến động được tiến hành sau phân loại với sự trợ giúp của GIS Số liệu thống kê, bản đồ số của vùng nghiên cứu sẽ được thu thập và biên tập vào trong cơ sở dữ liệu GIS thống nhất về cấu trúc, hệ tọa độ, và hình thức quản lý dữ liệu bằng phần mềm MapInfo

5.2.3 Phương pháp bản đồ

Để thể hiện một cách trực quan hiện hiện trạng sử dụng đất các thời điểm

và biến động sử dụng đất bằng các bản đồ ở tỉ lệ phù hợp

5.2.4 Phương pháp thực địa

Trong quá trình nghiên cứu, cần tiến hành đi thực địa ở khu vực nghiên cứu nhằm thu thập tài liệu để xây dựng mẫu phân loại và kiểm tra độ chính xác của ảnh viễn thám tại thời điểm chụp Thực hiện thực địa bao gồm các ghi chép và ảnh chụp thực địa về hiện trạng sử dụng đất

NỘI DUNG

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN

1.1 Khái quát chung về tài nguyên đất

1.1.1 Các 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, đá mẹ, nước và sinh vật Nó cũng bao gồm các kết quả của các hoạt động kinh tế- xã hội của con người trong quá khứ và hiện tại Như vậy, khi xem xét đất đai, thực chất là chúng ta đang xem xét một thể tổng hợp tự nhiên

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”

“Sử dụng đất là quản lý đất nhằm thảo mãn nhu cầu của con người”

Như vậy, sử dụng đất mô tả các hoạt động sử dụng của con người trên mảnh đất đó, còn lớp phủ đất mô tả các thuộc tính vật lý của lớp phủ bề mặt

+ Lớp phủ đất đặc biệt nhấn mạnh về các chủ thể tự nhiên và nó là phản xạ tổng hợp của những yếu tố khác nhau trên bề mặt trái đất được phủ bằng vật thể tự nhiên hay công trình nhân tạo

+ Sử dụng đất nhấn mạnh hơn về chủ thể xã hội, đó là kết quả của các hoạt động mà con người thu nhận được bằng những đo đạc sinh học, công nghệ để

quản lý và điều chỉnh thường xuyên hay định kỳ phù hợp với mục đích kinh tế và

xã hội đã định

Trong đề tài này, tôi chọn các đơn vị sử dụng đất làm đối tượng nghiên cứu chính, nghĩa là chú ý đến mục đích sử dụng của đất đai Vì vậy, các bản đồ được thành lập là bản đồ hiện trạng sử dụng đất chứ không phải là bản đồ lớp phủ bề mặt

1.1.3 Các hệ thống phân loại sử dụng đất hiện nay

Hiện nay, trên thế giới và Việt Nam tồn tại nhiều hệ thống phân loại sử dụng đất, tùy theo công nghệ thành lập bản đồ, trình độ phát triển, vị trí địa lí và diện tích của từng quốc gia

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 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

Theo luật đất đai năm 2003, căn cứ vào mục đích sử dụng đất đai được phân loại như sau:

- Nhóm đất nông nghiệp bao gồm các loại đất:

+ Đất trồng cây hàng năm gồm có đất trồng lúa, đất trồng cỏ dùng vào chăn nuôi, đất trồng cây hàng năm khác

+ Đất trồng cây lâu năm

+ Đất trồng rừng sản xuất

+ Đất trồng rừng phòng hộ

+ Đất trồng rừng đặc dụng

+ Đất nuôi trồng thủy sản

+ Đất làm muối

+ Đất nông nghiệp khác theo quy định của Chính phủ

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

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

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

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

+ Đất sản xuất, kinh doanh phi nông nghiệp

+ Đất sử dụng vào mục đích công cộng

+ Đất tôn giáo,tín ngưỡng

+ Đất nghĩa trang, nghĩa địa

+ Đất sông ngòi, ao hồ, mặt nước chuyên dùng

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

- Nhóm đất chưa sử dụng bao gồm đất đồi chưa sử dụng và đất bằng chưa

sử dụng

1.1.4 Khái niệm đất trồng lúa

Dựa vào hệ thống phân loại đất Việt Nam theo luật đất đai năm 2003, đất trồng lúa thuộc nhóm đất nông nghiệp Đất trồng lúa là ruộng, nương rẫy trồng lúa

từ một vụ trở lên hoặc trồng lúa kết hợp với sử dụng vào các mục đích khác được pháp luật cho phép nhưng trồng lúa là chính

Trường hợp đất trồng lúa nước có kết hợp nuôi trồng thủy sản thì ngoài việc thống kê theo mục đích trồng lúa nước còn phải thống kê theo mục đích phụ

- Phương pháp viễn thám chính là phương pháp sử dụng bức xạ điện từ như một phương tiện để điều tra và đo đạc những đặc tính của đối tượng Nó được ứng dụng rất có hiệu quả cho việc nghiên cứu sử dụng đất và lớp phủ mặt đất

- Nguyên tắc viễn thám: bộ phận thu nhận thông tin thông qua năng lượng sóng điện từ được phản xạ hay bức xạ từ vật thể gọi là bộ cảm biến (sensor) Năng lượng sóng điện từ sau khi tới được bộ cảm biến được chuyển thành tín hiệu số và truyền về trạm thu trên mặt đất Thông tin về đối tượng có thể nhận biết thông qua

xử lý tự động trên máy tính hoặc giải đoán trực tiếp từ ảnh của đối tượng dựa trên kinh nghiệm của các chuyên gia

1.2.1.2 Thành phần và chức năng hệ thống viễn thám

Hệ thống viễn thám thường bao gồm 7 phần tử có quan hệ chặt chẽ với nhau Theo trình tự hoạt động của hệ thống, chúng ta có:

- Nguồn năng lượng: thành phần đầu tiên của một hệ thống viễn thám là

nguồn năng lượng để chiếu sáng hay cung cấp năng lượng điện từ tới đối tượng quan tâm Có loại viễn thám sử dụng năng lượng mặt trời, có loại tự cung cấp năng lượng tới đối tượng

- Những tia phát xạ và khí quyển: vì năng lượng đi từ nguồn năng lượng tới đối tượng nên sẽ phải tương tác với vùng khí quyển nơi năng lượng đi qua Sự tương tác này có thể lặp lại ở một vị trí không gian nào đó vì năng lượng còn phải

đi theo chiều ngược lại, tức là từ đối tượng đến bộ cảm

- Sự tương tác với đối tượng: sự tương tác này có thể là truyền qua đối tượng, bị đối tượng hấp thu hay bị phản xạ trở lại vào khí quyển

- Thu nhận năng lượng bằng bộ cảm: sau khi năng lượng được phát ra hay bị phản xạ từ đối tượng, chúng ta cần có một bộ cảm từ xa để tập hợp lại và thu nhận sóng điện từ Năng lượng điện từ truyền về bộ cảm mang thông tin về đối tượng

- Sự truyền tải, thu nhận và xử lý: năng lượng được thu nhận bởi bộ cảm cần phải được truyền tải, thường dưới dạng điện từ, đến một trạm tiếp nhận - xử lý nơi dữ liệu sẽ được xử lý sang dạng ảnh Ảnh này chính là dữ liệu thô

- Giải đoán và phân tích ảnh: ảnh thô sẽ được xử lý để có thể sử dụng được Để lấy được thông tin về đối tượng người ta phải nhận biết được mỗi hình

ảnh trên ảnh tương ứng với đối tượng nào Công đoạn để có thể “nhận biết” này gọi là giải đoán ảnh

- Ứng dụng: đây là phần tử cuối cùng của quá trình viễn thám, được thực hiện khi ứng dụng thông tin mà chúng ta đã chiết được từ ảnh để hiểu rõ hơn về đối tượng mà chúng ta quan tâm, để khám phá những thông tin mới, kiểm nghiệm những thông tin đã có nhằm giải quyết những vấn đề cụ thể

(Nguồn: Remote Sensing Notes)

Hình 1.1: Nguyên lý thu nhận dữ liệu ảnh Viễn Thám

1.2.1.3 Ứng dụng viễn thám

- Một trong những hệ thống vệ tinh viễn thám được sử dụng rộng rãi và phổ biến hiện nay là vệ tinh Landsat của Mỹ bởi các yếu tố như giá thành rẻ, khả năng tiếp cận nguồn tư liệu, độ phủ rộng, độ phân giải ở mức độ chấp nhận được

để thực hiện nhiều mục đích khác nhau Sự phát triển của vệ tinh Landsat được ghi nhận bằng sự thay đổi các bộ cảm từ sử dụng bộ cảm MSS (Multispectral Scanner Sensor) đến TM (Thematic Mapper) và hiện nay đang sử dụng là ETM+ (Enhanced Thematic Mapper Plus) Sự thay đổi các bộ cảm này chủ yếu là sự thay

đổi về bước sóng và nâng cao độ phân giải của ảnh Ngoài ra, hiện nay còn có các ảnh vệ tinh như SPOT, MOS1, ASTER với các mức độ phân giải khác nhau

- Riêng ở Việt Nam kỹ thuật viễn thám đã được đưa vào sử dụng từ những năm 1976 tại Viện Quy hoạch rừng, mốc quan trọng để đánh dấu sự phát triển của

kỹ thuật viễn thám ở Việt Nam là sự hợp tác nhiều bên trong khuôn khổ của chương trình vũ trụ Quốc tế (Inter Kosmos) nhân chuyến bay vũ trụ kết hợp Xô - Việt tháng 7 - 1980 Kết quả nghiên cứu các công trình khoa học này được trình bày trong hội nghị khoa học về kỹ thuật vũ trụ năm 1982 nhân tổng kết các thành tựu khoa học của chuyến bay vũ trụ Xô - Việt 1980 trong đó một phần quan trọng

là kết quả sử dụng ảnh đa phổ MKF-6 vào mục đích thành lập một loạt các bản đồ chuyên đề như: địa chất, đất, sử dụng đất, tài nguyên nước, thuỷ văn, rừng Uỷ ban nghiên cứu Vũ trụ Việt Nam đã hình thành một tiến bộ khoa học trọng điểm

“Sử dụng các thành tựu Vũ trụ ở Việt Nam” mang mã số 48 - 07 trong đó có kỹ thuật viễn thám, chương trình này tập trung vào các vấn đề: Thành lập các bản đồ địa chất, địa mạo, địa chất, thuỷ văn, hiện trạng sử dụng đất rừng, biến động tài nguyên rừng, địa hình, biến động của một số vùng cửa sông Từ những năm 1990 nhiều ngành đã đưa công viễn thám vào ứng dụng trong thực tiễn như khí tượng,

đo đạc bản đồ, địa chất khoáng sản, quản lý tài nguyên rừng và đã thu được những kết quả rõ rệt

Việt Nam đã có một trung tâm viễn thám Quốc gia được thành lập trực thuộc Bộ Tài nguyên và môi trường, tiền thân của trung tâm này là Phòng viễn thám trực thuộc Cục đo đạc và bản đồ Nhà nước từ năm 1980 cho đến cuối năm

2002 mới đổi tên thành Trung tâm viễn thám Quốc gia Vào ngày 9/7/2009 Bộ TN&MT đã khánh thành trạm thu nhận ảnh viễn thám hiện đại đầu tiên của Việt Nam có địa điểm đặt tại cánh đồng Bun, thôn Vân Trì, xã Minh Khai, Từ Liêm,

Hà Nội

Tháng 4 năm 2008 Việt Nam đã thuê Pháp phóng thành công vệ tinh VINASAT-1 (mua của Mỹ) lên quỹ đạo địa tĩnh, với việc phóng được vệ tinh nhân tạo Việt Nam đã tiết kiệm 10 triệu USD mỗi năm Việt Nam là nước thứ 93 phóng vệ tinh nhân tạo và là nước thứ sáu tại Đông Nam Á Theo các nguồn thông tin nước ngoài, tổng trị giá của dự án VINASAT-1 là 250 triệu USD, trong đó bao gồm chi phí mua vệ tinh và phí phóng vệ tinh, xây dựng trạm mặt đất, bảo hiểm

Dự tính vệ tinh hoạt động được từ 15 đến 20 năm và được khoảng 20 công ty phụ trách

Năm 2010 Việt Nam đã hình thành chính sách Quốc gia và khung pháp lý

về nghiên cứu ứng dụng và hợp tác Quốc tế trong lĩnh vực công nghệ viễn thám, đồng thời xây dựng cơ sở hạ tầng trang thiết bị kỹ thuật ban đầu về công nghệ viễn thám, gồm trạm thu và trung tâm xử lý ảnh vệ tinh, hệ thống trạm định vị vệ tinh,

đã phóng và đưa vào hoạt động, khai thác vệ tinh viễn thông địa tĩnh VINASAT, tiếp nhận chuyển giao công nghệ vệ tinh nhỏ, hoàn thành thiết kế, chế tạo và phóng 1 vệ tinh nhỏ quan sát Trái Đất, hoàn thành xây dựng và đưa vào hoạt động khai thác các trạm điều khiển mặt đất tương ứng

Theo chiến lược này, cùng với việc thu hút những Việt kiều đang làm việc trong lĩnh vực này, Việt Nam sẽ tổ chức đào tạo kỹ sư công nghệ viễn thám trong nước, hợp tác nghiên cứu và đào tạo với các nước có ngành khoa học công nghệ

vũ trụ phát triển để có được một số chuyên gia trình độ cao, tự chế tạo được một

số sản phẩm phần cứng và các phần mềm xử lý ảnh, phần mềm mã hóa, bảo mật thông tin

Tới năm 2020, Việt Nam sẽ làm chủ công nghệ viễn thám chế tạo các trạm mặt đất, làm chủ công nghệ vệ tinh nhỏ, đào tạo đội ngũ cán bộ trình độ cao, đáp ứng nhu cầu ứng dụng và phát triển công nghệ vũ trụ ở Việt Nam, nâng cấp phát huy hiệu quả cơ sở vật chất đã đầu tư trong giai đoạn trước

Nói chung công nghệ Viễn thám ra đời chưa lâu nhưng đã nhanh chóng khẳng định được ưu thế vượt trội của nó, đây là công nghệ mới ngày càng được chú ý khai thác nghiên cứu, ứng dụng cho nhiều mục đích khác nhau trong đó có thành lập các loại bản đồ Việt Nam cũng đang đẩy mạnh khai thác ứng dụng công nghệ viễn thám một cách triệt để.- Nói chung công nghệ Viễn thám ra đời chưa lâu nhưng đã nhanh chóng khẳng định được ưu thế vượt trội của nó, đây là công nghệ mới ngày càng được chú ý khai thác nghiên cứu, ứng dụng cho nhiều mục đích khác nhau trong đó có thành lập các loại bản đồ

1.2.2 Hệ thống thông tin địa lý (GIS)

1.2.2.1 Định nghĩa

Định nghĩa của Viện nghiên cứu Hệ thống môi trường ESRI, Mỹ: GIS là

công cụ trên cơ sở máy tính để lập bản đồ và phân tích các tồn tại và các sự kiện

vấn và phân tích thống kê bản đồ

1.2.2.2 Thành phần và chức năng

- Các thành phần và chức năng của GIS: một hệ thống thông tin địa lý bao gồm 5 hợp phần chính, đó là: Phần cứng, phần mềm, dữ liệu, con người và phương pháp Việc lựa chọn và trang bị phần cứng và phần mềm thường là những bước dễ dàng nhất và nhanh nhất trong quá trình phát triển một hệ GIS Việc thu thập và tổ chức dữ liệu, phát triển nhân sự và thiết lập các quy định cho vấn đề sử dụng GIS thường khó khăn hơn và tốn nhiều thời gian hơn

Hình 1.2: Thành phần của hệ thống thông tin địa lý

- Hệ thống thông tin địa lý (GIS) có các chức năng chủ yếu là: nhập dữ liệu; quản lý dữ liệu; phân tích và truy vấn dữ liệu; xuất dữ liệu

Hình 1.3: Chức năng của của hệ thống thông tin địa lý

1.2.3 Khả năng ứng dụng viễn thám và GIS trong nghiên cứu biến động

sử dụng đất

Hiện nay Viễn thám kết hợp với hệ thông tin địa lý (GIS) và hệ định vị toàn cầu bằng vệ tinh (GPS) được xem như là giải pháp rất hiệu quả để xây dựng và cập nhật dữ liệu không gian nhằm hỗ trợ khả năng cung cấp thông tin nhanh, đầy

đủ, chính xác để quản lý hiệu quả trong nhiều lĩnh vực kinh tế - xã hội và đảm bảo

an ninh quốc phòng ở các thành phố lớn trên Thế giới Tia Lazer cũng bắt đầu được ứng dụng trong Viễn thám

Viễn Thám ngày nay đã cung cấp thông tin tổng hợp hoặc những thông tin tức thời để có thể khắc phục một loạt các vấn đề thiên tai, theo dõi sự biến động của tài nguyên phục hồi như nước, sinh vật Trên thế giới, ảnh vệ tinh đã được sử

dõi biến động đất đai Ảnh vệ tinh với nhiều độ phân giải khác nhau đã cho phép cập nhật dữ liệu và thành lập bản đồ ở nhiều tỉ lệ từ 1:10.000 và nhỏ hơn Ngày nay khi ảnh vệ tinh độ phân giải cao (<1m) được thương mại hóa rộng rãi thì công nghệ sử dụng ảnh vệ tinh để cập nhật dữ liệu và thành lập bản đồ đồ tỉ lệ lớn có thể xem là giải pháp khả thi và chính xác

Mặt khác viễn thám khắc phục được những hạn chế của phương pháp đo đạc truyền thống là:

- Ảnh viễn thám có thể giải quyết các công việc mà thông thường quan sát trên mặt đất rất khó khăn

- Phân tích ảnh để thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất nhanh hơn và rẻ hơn rất nhiều so với quan sát thực địa

- Ảnh viễn thám cung cấp các thông tin mà có thể bị bỏ sót trong quan sát thực địa

- Các ảnh có thể cung cấp một tập hợp các thông tin để đối chiếu, so sánh các hiện tượng có sự thay đổi lớn như: Sử dụng đất, lớp phủ mặt đất như: rừng, nông nghiệp, thủy văn và sự phát triển đô thị

Vì vậy, tích hợp viễn thám và GIS thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất kết hợp sử dụng khả năng phân tích của GIS có khả thi cao trong việc nghiên cứu biến động sử dụng đất

CHƯƠNG 2 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ

GIS PHÂN TÍCH HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT Ở HUYỆN HẢI

LĂNG- TỈNH QUẢNG TRỊ GIAI ĐOẠN 2000- 2010

2.1 Khái quát chung về khu vực nghiên cứu

2.1.1 Vị trí địa lý

Hải lăng là một huyện nằm ở phía Nam của tỉnh Quảng Trị, có tọa độ địa lý

từ 16033’40” đến 16048’00” vĩ độ Bắc và từ 107004’01” đến 108023’30” kinh độ

Đông

- Phía Bắc giáp huyện Triệu Phong và Thị xã Quảng Trị

- Phía Nam giáp huyện Phong Điền tỉnh Thừa Thiên Huế

- Phía Đông giáp biển Đông

- Phía Tây giáp huyện Đakrông

2.1.2 Điều kiện tự nhiên

- Vùng cồn cát ven biển: đây là vùng có độ cao bình quân 6- 7 m so với mực nước biển, thích hợp cho việc nuôi tôm theo quy mô công nghiệp

2.1.2.2 Khí hậu, thủy văn

- Khí hậu: Hải Lăng nằm trong vùng chịu ảnh hưởng khí hậu nhiệt đới gió

mùa tương đối điển hình, gió Tây Nam khô nóng về mùa hè, gió Đông Bắc ẩm ướt

về mùa Đông Nền nhiệt tương đối cao và có sự phân hóa trong năm tạo nên mùa nóng và mùa lạnh

+ Tổng lượng nhiệt cả năm trên dưới 9.0000C, tổng lượng nhiệt này cho phép phát triển trồng trọt với đa dạng cây trồng Nhiệt độ không khí trung bình năm vào khoảng 25,10C; nhiệt độ cao nhất là 41,70C và thấp nhất là 9,40C

+ Lượng mưa trung bình khoảng 2.500- 2.700 mm Độ ẩm tương đối trung

bình từ 78- 85% nhưng có thời điểm xuống dưới 40% (từ tháng 4 đến tháng 8)

- Thủy văn: Hải Lăng có 4 hệ thống sông chính

+ Hệ thống sông Ô Lâu- Ô Giang nằm ở phía Nam của huyện chảy qua các

xã Hải Chánh, Hải Sơn, Hải Tân, Hải Hòa, có dòng chính dài khoảng 65 km, lưu lượng dòng chảy trung bình 44 m3/s, diện tích lưu vực 855 km2

+ Sông Nhùng chảy từ Hải Lâm qua Hải Phú, Hải Thượng, Hải Quy đổ ra

sông Thạch Hãn

+ Sông Bến Đá chảy từ vùng gò đồi qua địa bàn xã Hải trường

+ Sông Vĩnh Định bắt nguồn từ sông Thạch Hãn chảy qua trung tâm vùng

đồng bằng của huyện đổ về sông Ô Lâu

2.1.2.3 Tài nguyên đất đai

* Về mặt thổ nhưỡng: Toàn huyện có 11 nhóm đất, bao gồm 15 loại đất Trong đó, Vùng đồng bằng và vùng ven biển: 11 loại; Vùng đồi núi: 4 loại

- Nhóm đất cồn cát biển: có tổng diện tích 6.641 ha, trong đó: Cồn cát trắng (loại đất Cb): 6.614 ha; Đất bãi cát ven sông biển (loại đất Cc): 27 ha

- Nhóm đất cát biển (loại đất C):4.840 ha

- Nhóm đất phù sa được bồi và phù sa ngòi suối: Diện tích 2.643 ha Trong đó: Đất phù sa được bồi: 2.623 ha; Đất phù sa ngòi suối: 20 ha

- Nhóm đất phù sa không được bồi ( Kể cả loại đất P/c và P/f):1.193 ha

- Đất phù sa có tầng loang lổ đỏ vàng và đất đỏ vàng biến đổi do trồng lúa nước: diện tích 723 ha Trong đó: Đất phù sa có tầng loang lổ đỏ vàng (loại đất Pf)

155 ha; đất đỏ vàng biến đổi do trồng lúa nước (loại đất Fl): 568 ha

- Nhóm đất phù sa Glây, đất thung lũng dốc tụ, đất lầy: diện tích là 8.495

ha Trong đó: Đất phù sa Glây (loại đất Pg): 7.835 ha; Đất lầy (loại đất J): 309 ha; Đất thung lũng do sản phẩm dốc tụ (D): 351 ha

- Nhóm đất than bùn:23 ha

- Nhóm đất xám bạc màu, đất nâu vàng trên phù sa cổ: 1.502 ha

- Đất nâu tím trên đá sét tím, đất đỏ vàng trên đá biến chất và đá sét: 16.049

Đất phi nông nghiệp có diện tích là 5.555,96 ha, chiếm 13,06% tổng diện tích tự nhiên, phân bố tương đối đồng đều khắp các xã, thị trấn trong huyện Diện

tích đất chưa sử dụng còn 1.762,46 ha chiếm 4,15 % tổng diện tích tự nhiên của

chủ nghĩa, nền kinh tế huyện Hải Lăng cũng đã có bước phát triển Đời sống người dân ngày càng được cải thiện nhờ chuyển dịch cơ cấu kinh tế hợp lý, theo hướng tăng giá trị công nghiệp - tiểu thủ công nghiệp, dịch vụ và phát triển nông nghiệp toàn diện Tốc độ tăng trưởng kinh tế năm 2012 đạt 12,7%, trong đó: Nông - lâm - ngư nghiệp: 4,7%; Công nghiệp - tiểu thủ công nghiệp và xây dựng: 21,9%; Dịch vụ: 17,4% Về cơ cấu kinh tế, ngành nông - lâm - ngư nghiệp chiếm khoảng 42%, ngành công nghiệp - tiểu thủ công nghiệp và xây dựng chiếm 27%, ngành dịch vụ chiếm 31%

2.1.3.2 Dân số, lao động

Theo số liệu thống kê năm 2011 của Phòng Thống kê huyện Hải Lăng thì huyện có 22.641 hộ với tổng dân số là 86.225 người, mật độ dân số 203 người/km2 Hải Lăng là huyện có quy mô dân số tương đối lớn trong tỉnh, mật độ dân số rất cao so với trung bình của tỉnh (126 người/km2) Tuy vậy, sự phân bố dân cư lại không đồng đều, cao nhất ở Thị trấn Hải Lăng đạt 1.020 người/km2 và thấp nhất là ở xã Hải Lâm 47 người/km2 do nhiều yếu tố tác động như: địa hình, tài nguyên đất đai, giao thông, văn hóa xã hội, y tế, Dân số trong độ tuổi lao động của Huyện là 40.145 người

và nhân viên trường học không ngừng được đào tạo nâng cao về trình độ Tích cực thực hiện công tác huy động học sinh trong độ tuổi đến trường Công tác phổ cập giáo dục được đẩy mạnh Duy trì và củng cố vững chắc kết quả phổ cập giáo dục tiểu học đúng độ tuổi và phổ cập THCS; hoàn thành phổ cập giáo dục mầm non 5 tuổi ở 100% xã, thị trấn Tích cực chỉ đạo thực hiện phổ cập bậc Trung học, kết quả có 40% xã, thị trấn đạt chuẩn( tăng 25%) Công tác xây dựng trường chuẩn quốc gia được chú trọng Trong năm qua đã công nhận thêm 2 trường đạt chuẩn quốc gia, nâng tổng số trường đạt chuẩn quốc gia lên 32/61 trường và công nhận

thêm 14 trường đạt chuẩn trường học thân thiện, học sinh tích cực nâng tổng số lên 42/61 trường

* Y tế

Công tác bảo vệ và CSSKND tiếp tục được chỉ đạo thực hiện tốt, đã khám

và chữa bệnh cho 115.362 lượt người, đạt 104,9% kế hoạch Đẩy mạnh việc thực hiện đề án 1816 về việc luân chuyển cán bộ chuyên môn y tế từ tuyến huyện về trạm y tế Triển khai thực hiện Đề án xây dựng xã đạt chuẩn Quốc gia về y tế giai đoạn 2012- 2015, định hướng đến năm 2020 Trong năm, có 3 xã đạt chuẩn đạt 75% kế hoạch Công tác phòng, chống, phát hiện và bao vây dịch bệnh trên địa bàn huyện được thực hiện có hiệu quả

2.2 Quy trình và các bước giải đoán ảnh thành lập bản đồ sử dụng đất

2.2.1 Quy trình

-Tăng cường chất lượng ảnh

- Tạo chỉ số NIDV Tiền xử lý ảnh

ENVI

-Vùng mẫu(khóa giải đoán)

-Phân loại giám định Phân loại ảnh

Bản đồ HTSD Đất năm 2000

Bản đồ HTSD Đất năm 2010

Bản đồ biến động đất lúa Giai đoạn 2000-2010

MAPINFO

2.2.2 Các bước giải đoán ảnh viễn thám bằng phần mềm Envi

- Bước 1: Ghép kênh và hiệu chỉnh thông số ảnh: Sử dụng lệnh Layer Stacking gộp các band 7,5,4,3,2,1 Điều chỉnh thông số ảnh phù hợp với vị trí vùng nghiên cứu

Hình 2.2: Ghép kênh và hiệu chỉnh thông số ảnh

- Bước 2 : cắt nhỏ ảnh theo phạm vi vùng nghiên cứu để thu hẹp vùng giải đoán Tăng cường chất lượng ảnh, nâng cao khả năng nhận biết đối tượng giải đoán