(Luận văn thạc sĩ) ứng dụng ảnh viễn thám và hệ thống thông tin địa lý để đánh giá biến động đất nông nghiệp giai đoạn 2009 2015 huyện đông anh, thành phố hà nội

Các phương pháp thành lập bản đồ biến động sử dụng đất và biến động lớp phủ bề mặt Tiền đề cơ bản để sử dụng dữ liệu viễn thám nghiên cứu biến động là những thay đổi lớp phủ trên bề mặt

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

NGUYỄN DUY

ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ ĐỂ ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG ĐẤT NÔNG NGHIỆP

GIAI ĐOẠN 2009 – 2015 HUYỆN ĐÔNG ANH, THÀNH PHỐ HÀ NỘI

Người hướng dẫn khoa học: TS Trần Quốc Vinh

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2016

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn là trung thực, khách quan và chưa từng dùng để bảo

vệ lấy bất kỳ học vị nào

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn đã được cám

ơn, các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều được chỉ rõ nguồn gốc

Hà Nội, ngày tháng năm 2016

Tác giả luận văn

Nguyễn Duy

LỜI CÁM ƠN

Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn

bè, đồng nghiệp và gia đình

Nhân dịp hoàn thành luận văn, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết

ơn sâu sắc tiến sĩ Trần Quốc Vinh đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian

và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ môn Hệ thống thông tin đất đai, Khoa Quản lý đất đai - Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ viên chức UBND huyện Đông Anh đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn thành luận văn./

Hà Nội, ngày tháng năm 2016

Tác giả luận văn

Nguyễn Duy

MỤC LỤC

Lời cam đoan i

Lời cám ơn ii

Mục lục iii

Danh mục chữ viết tắt vi

Danh mục các bảng vii

Danh mục các hình viii

Trích yếu luận văn ix

Thesis abstract x

Phần 1 Mở đầu 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2

1.3 Phạm vi nghiên cứu 2

1.4 Những đóng góp mới, ý nghĩa khoa học và thực tiễn 2

1.4.1 Ý nghĩa khoa học 2

1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn 3

1.4.3 Những đóng góp mới của luận văn 3

Phần 2 Tổng quan về vấn đề nghiên cứu 4

2.1 Một số vấn đề lý luận về sử dụng đất nông nghiệp 4

2.1.1 Khái niệm về đất nông nghiệp và Nguyên tắc sử dụng đất nông nghiệp 4

2.1.2 Quan điểm sử dụng đất nông nghiệp 5

2.1.3 Các yếu tố tác động đến sử dụng đất nông nghiệp 6

2.2 Tổng quan về kỹ thuật viễn thám 7

2.2.1 Khái quát về viễn thám 7

2.2.2 Vệ tinh viễn thám và tư liệu sử dụng trong viễn thám 9

2.2.3 Đặc trưng phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên trên ảnh viễn thám 14

2.2.4 Giải đoán ảnh viễn thám 15

2.3 Tổng quan về GIS 17

2.3.1 Định nghĩa về GIS 17

2.3.2 Các thành phần chính của GIS 18

2.3.3 Ứng dụng của GIS trong quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường 20

2.4 Khái quát về tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám để lập bản đồ biến động sử dụng đất 20

2.4.1 Khái quát về bản đồ biến động sử dụng đất và các phương pháp thành lập bản đồ biến động sử dụng đất 20

2.4.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám để thành lập bản đồ biến động sử dụng đất trên thế giới 23

2.4.3 Tích hợp viễn thám và GIS để thành lập bản đồ biến động sử dụng đất ở Việt Nam 26

2.5 Tóm tắt tổng quan 29

Phần 3 Vật liệu và phương pháp nghiên cứu 31

3.1 Địa điểm nghiên cứu 31

3.2 Thời gian nghiên cứu 31

3.3 Vật liệu nghiên cứu 31

3.4 Nội dung nghiên cứu 31

3.4.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội và tình hình quản lý sử dụng đất của huyện 31

3.4.2 Xây dựng bản đồ sử dụng đất nông nghiệp huyện Đông Anh năm 2009 và năm 2015 31

3.4.3 Xây dựng bản đồ biến động đất nông nghiệp giai đoạn 2009 – 2015, đánh giá biến động đất nông nghiệp huyện Đông Anh, Hà Nội 32

3.5 Phương pháp nghiên cứu 32

3.5.1 Phương pháp điều tra số liệu thứ cấp 32

3.5.2 Phương pháp điều tra số liệu sơ cấp 32

3.5.3 Phương pháp xử lý số liệu 32

3.5.4 Phương pháp minh họa trên bản đồ, biểu đồ 34

3.5.5 Phương pháp so sánh 34

3.5.6 Phương pháp thống kê 34

Phần 4 Kết quả và thảo luận 35

4.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội và tình hình quản lý sử dụng đất của huyện 35

4.1.1 Điều kiện tự nhiên 35

4.1.2 Thực trạng phát triển kinh tế xã hội 39

4.1.3 Đánh giá chung về điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội 43

4.1.4 Tình hình quản lý, sử dụng đất trên địa bàn huyện Đông Anh 44

4.2 Giải đoán ảnh vệ tinh xây dựng bản đồ sử dụng đất 50

4.2.1 Thu thập tư liệu 50

4.2.2 Giải đoán ảnh viễn thám và thành lập bản đồ sử dụng đất huyện Đông Anh 51

4.2.3 Đánh giá biến động sử dụng đất huyện Đông Anh trong giai đoạn nghiên cứu 68

4.3 Nhận xét về phương pháp 72

4.3.1 Ưu điểm 72

4.3.2 Nhược điểm 72

Phần 5 Kết luận và kiến nghị 74

5.1 Kết luận 74

5.2 Kiến nghị 75

Tài liệu tham khảo 76

Phụ lục 78

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Trình bày đặc điểm của một số bộ cảm chính hiện nay

chia theo độ phân giải từ thấp đến cao 10

Bảng 2.2 Đặc trưng chính của quỹ đạo và vệ tinh LANDSAT 11

Bảng 2.3 Đặc trưng chính của quỹ đạo và vệ tinh SPOT 12

Bảng 4.1 Cơ cấu kinh tế của huyện Đông Anh qua một số năm 39

Bảng 4.2 Tổng hợp tình hình dân số từ năm 2009 đến năm 2014 42

Bảng 4.3 Hiện trạng sử dụng đất năm 2014 huyện Đông Anh 45

Bảng 4.4 Mẫu giải đoán ảnh vệ tinh (4,3,2) 56

Bảng 4.5 Đánh giá kết quả phân loại bản đồ sử dụng đất năm 2015 62

Bảng 4.6 Đánh giá kết quả phân loại bản đồ sử dụng đất năm 2009 62

Bảng 4.7 Thống kê biến động các loại đất huyện Đông Anh giai đoạn 2009 – 2015 68

Bảng 4.8 Bảng so sánh diện tích đất giải đoán 2015 với diện tích đất kiểm kê huyện Đông Anh năm 2014 68

Bảng 4.9 Bảng so sánh diện tích đất giải đoán 2009 với diện tích đất kiểm kê huyện Đông Anh năm 2010 69

Bảng 4.10 Biến động sử dụng đất giai đoạn 2009 – 2015 huyện Đông Anh 70

Bảng 4.11 Thay đổi diện tích đất nông nghiệp giai đoạn 2009 – 2015 71

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1 Khối lập phương thể hiện mức độ quan trắc của viễn thám 7

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý thu nhận hình ảnh của viễn thám 9

Hình 2.3 Thời gian các quốc gia phóng vệ tinh Tên viết tắt theo chuẩn quốc tế IOS 3166 9

Hình 2.4 Khả năng phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên 14

Hình 2.5 Một bản đồ GIS sẽ là tổng hợp của rất nhiều lớp thông tin khác nhau 18

Hình 2.6 Các thành phần chính của GIS 19

Hình 2.7 Các bước xây dựng bản đồ sử dụng đất 33

Hình 4.1 Sơ đồ vị trí huyện Đông Anh 36

Hình 4.2 Ảnh vệ tinh Landsat thời điểm bay chụp 05/11/2009 51

Hình 4.3 Cắt ảnh ranh giới hành chính huyện Đông Anh 53

Hình 4.4 Cắt ảnh Landsat 8 chụp 1/7/2015 huyện Đông Anh 54

Hình 4.5 Cắt ảnh Landsat 5 chụp 5/11/2009 huyện Đông Anh 54

Hình 4.6 Kết quả gộp lớp ảnh Landsat 2009 và Landsat 2015 57

Hình 4.7 Đánh giá độ chính xác bằng phương pháp Separability 58

Hình 4.8 Ma trận sai số phân loại ảnh 2015 59

Hình 4.9 Kết quả phân loại ảnh Landsat – 2015 60

Hình 4.10 Kết quả lọc nhiễu ảnh phân loại Landsat – 2009 60

Hình 4.11 Kết quả lọc nhiễu ảnh phân loại Landsat – 2015 61

Hình 4.12 Chuyển đổi ảnh phân loại sang dạng vector 64

Hình 4.13 Bản đồ sử dụng đất huyện Đông Anh năm 2009 65

Hình 4.14 Bản đồ sử dụng đất huyện Đông Anh năm 2015 66

Hình 4.15 Bản đồ biến động đất nông nghiệp huyện Đông Anh 2009 – 2015 67

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN

1 Tên tác giả: Nguyễn Duy

2 Tên luận văn:Ứng dụng viễn thám và hệ thống thông tin địa lý để đánh giá biến

động đất nông nghiệp giai đoạn 2009 - 2015 huyện Đông Anh, thành phố Hà Nội

5 Cơ sở đào tạo: Học viện nông nghiệp Hà Nội

6 Mục đích và đối tượng nghiên cứu:

6.2 Đối tượng nghiên cứu:

- Ảnh viễn thám huyện Đông Anh năm 2009 và 2015

- Các số liệu, dữ liệu về tình hình sử dụng đất huyện Đông Anh năm 2009 và năm 2015

7 Các phương pháp nghiên cứu đã sử dụng:

- Phương pháp điều tra số liệu thứ cấp: số liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, ảnh viễn thám huyện Đông Anh 2 thời điểm năm 2009 và năm 2015;

- Phương pháp điều tra số liệu sơ cấp: khảo sát thực địa bằng máy GPS cầm tay;

- Phương pháp xử lý số liệu: giải đoán ảnh bẳng phần mềm Erdas, đánh giá độ chính xác của bản đồ theo phương pháp tính chỉ số Kappa;

- Phương pháp minh họa trên bản đồ, biểu đồ;

- Phương pháp so sánh;

- Phương pháp thống kê

8 Các kết quả chính:

- Bản đồ sử dụng đất huyện Đông Anh năm 2009 và năm 2015;

- Bản đồ biến động sử dụng đất huyện Đông Anh, số liệu biến động đất đai giai đoạn 2009 – 2015

9 Kết luận: Đưa ra 2 kết luận chính:

- Đã ứng dụng RS và GIS lập bản đồ sử dụng đất và bản đồ biến động đất nông nghiệp huyện Đông Anh giai đoạn 2009 - 2015

- Số liệu biến động đất đai của 4 loại hình sử dụng đất giai đoạn 2009 – 2015

THESIS ABSTRACT

1 Author: Nguyen Duy

2 Thesis title: Application of GIS and Remote Sensing to evaluate changes of

agricultural land in Dong Anh district, Ha Noi during 2009 to 2015

5 Educational Institution: Vietnam National University of Agriculture (VNUA)

6 Objectives and scope of the thesis:

- Satellite images of Dong Anh in year 2009 and year 2015

- Data of Dong Anh land use situation from 2009 to 2015

7 Research Methodology:

- Collection of secondary data;

- Collection of primary data;

- Data analysis;

- Representation of the result with maps and graphs;

- Comparison;

- Statistical analysis

8 The main results:

- Map of land use in Dong Anh year 2009 and year 2015;

- Map of land use change during 2009 – 2015 period

PHẦN 1 MỞ ĐẦU

1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá cùng với gia tăng dân số đã và đang gây sức ép lớn trong việc sử dụng đất ở nước ta hiện nay, kéo theo hàng loạt các biến động về quỹ đất và tình hình sử dụng đất theo cả chiều huớng tích cực lẫn tiêu cực đến các vấn đề môi trường tự nhiên và môi trường xã hội Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học hiện đại đòi hỏi thông tin phải nhanh chóng, chính xác, kịp thời Đặc biệt, đất đai luôn biến động từng ngày, từng giờ nên việc cập nhật , tra cứu, đánh giá biến động đất đai để hoạch định ra những phương án sử dụng đất trong tương lai là vô cùng cần thiết

Để quản lý và sử dụng hiệu quả, bền vững tài nguyên đất đai thì việc xác định biến động đất đai có vai trò hết sức quan trọng Từ việc xác định được biến động đất đai trong một giai đoạn cụ thể người ta có thể nắm rõ cơ cấu các loại đất, vị trí, diện tích các loại đất đồng thời xác định được sự chu chuyển giữa các loại đất Từ đó giúp các cấp lãnh đạo có căn cứ khoa học để đưa ra chính sách phù hợp giúp cho việc quản lý đất đai đạt hiệu quả hơn, nâng cao mức sống cho người dân, tìm ra biện pháp giải quyết những vấn đề bất hợp lý trong sử dụng đất, nhằm mục đích sử dụng đất ngày càng đem lại hiệu quả cao hơn cả về kinh

tế, xã hội và môi trường

Công nghệ viễn thám ngày càng được ứng dụng rộng rãi trên thế giới trong nhiều lĩnh vực Dữ liệu viễn thám với đặc điểm đa thời gian, xử lý ngắn và phủ trùm khu vực rộng là công cụ hữu hiệu cho việc theo dõi biến động sử dụng đất Cùng với đó, thiết bị tin học được đồng bộ hoá tăng khả năng xử lý nhanh chóng trong việc xây dựng các loại bản đồ Vì vậy, phương pháp viễn thám kết hợp công nghệ GIS (Hệ thống thông tin địa lý) sẽ góp phần khắc phục nhiều hạn chế của phương pháp truyền thống và đặc biệt hiệu qủa trong xử lý số liệu nhằm đánh giá biến động trong quá trình sử dụng đất đai

Việc theo dõi biến động đất đai theo phương pháp truyền thống rất thụ động, phụ thuộc vào mức độ quản lý đất đai của các đơn vị hành chính Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ thì công nghệ ảnh viễn thám và tư liệu ảnh vệ tinh cũng phát triển với độ phân giải ngày càng cao, phản ánh trung thực bề mặt trái đất tại thời điểm chụp Chính vì vậy công nghệ viễn thám được ứng dụng ngày càng rộng rãi trong nhiều ngành, nhiều lĩnh vực từ khí tượng –

thủy văn, địa chất, môi trường cho đến nông – lâm – ngư nghiệp trong đó có theo dõi biến động đất đai với độ chính xác khá cao, từ đó giúp các nhà quản lý có thêm nguồn tư liệu để giám sát biến động sử dụng đất Đây là phương pháp mới, hiện đại và được rất nhiều nước phát triển trên thế giới áp dụng như Ấn Độ, Trung Quốc, Thái Lan, Ai Cập, Canada…

Đông Anh là huyện ngoại thành phía Bắc thành phố Hà Nội Cũng như các huyện khác nằm trong tình hình chung của cả nước, đất đai của huyện thường xuyên có biến động, do đó việc cập nhật, chỉnh lý những thông tin biến động về đất đai một cách kịp thời, chính xác là rất cần thiết Tuy nhiên thực tế cho thấy công tác đánh giá biến động đất đai bằng phương pháp truyền thống dựa trên hồ

sơ, sổ sách và bản đồ giấy tại huyện đang thực hiện khó đáp ứng được nhu cầu cập nhật, tra cứu, so sánh, đánh giá làm cho công tác quản lý đất đai của huyện gặp nhiều vướng mắc và kém hiệu quả

Nhận thức được vai trò và tầm quan trọng của việc đánh giá biến động đất đai phục vụ công tác quản lý sử dụng đất hiệu quả, được sự phân công và hướng

dẫn của TS Trần Quốc Vinh, tôi đã tiến hành nghiên cứu đề tài: ''Ứng dụng viễn

thám và hệ thống thông tin địa lý để đánh giá biến động đất nông nghiệp giai đoạn 2009 – 2015 huyện Đông Anh, thành phố Hà Nội''

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

- Xây dựng bản đồ biến động đất nông nghiệp giai đoạn 2009 - 2015 huyện Đông Anh, thành phố Hà Nội bằng tư liệu viễn thám và GIS

- Từ kết quả nghiên cứu, đưa ra các nhận xét đánh giá sự biến động sử dụng đất nông nghiệp giai đoạn 2009 - 2015 trên địa bàn huyện Đông Anh, Hà Nội

1.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Phạm vi không gian: khu vực nghiên cứu là huyện Đông Anh, Hà Nội Phạm vi thời gian: nghiên cứu sự biến động đất nông nghiệp của huyện giai đoạn 2009 -2015

1.4 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI, Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN 1.4.1 Ý nghĩa khoa học

Kết quả của Đề tài chỉ ra phương pháp thành lập bản đồ biến động sử dụng đất bằng tư liệu ảnh viễn thám đa thời gian là một phương pháp nhanh chóng và hiệu quả hơn phương pháp truyền thống

1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn

Có thể đề xuất để thành lập hệ thống bản đồ biến động sử dụng đất bằng

tư liệu ảnh viễn thám đa thời gian ở phạm vi cấp tỉnh, cấp vùng đến cả nước, nhằm phục vụ trực tiếp cho việc lập quy hoạch khai thác, sử dụng đất phù hợp Ứng dụng ảnh viễn thám chính là tham gia vào chương trình phát triển công nghệ cao trong việc phát huy nguồn lực của đất nước về tài nguyên thiên nhiên và khoa học công nghệ

1.4.3 Những đóng góp mới của luận văn

Ứng dụng RS và GIS kết hợp phương pháp điều tra thực địa để đánh giá biến động đất nông nghiệp huyện Đông Anh, là phương pháp viễn thám khách quan hơn phương pháp truyền thống đã từng được sử dụng trước đây

PHẦN 2 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

2.1 MỘT SỐ VẤN ĐỀ LÝ LUẬN VỀ SỬ DỤNG ĐẤT NÔNG NGHIỆP 2.1.1 Khái niệm về đất nông nghiệp và Nguyên tắc sử dụng đất nông nghiệp

2.1.1.1 Khái niệm về đất nông nghiệp

- Khái niệm về đất và đất đai:

+ Đã có nhiều công trình nghiên cứu liên quan đến những khái niệm, định nghĩa về đất Định nghĩa đầu tiên của học giả người Nga Đocutraiep năm

1987 cho rằng: “Đất là một vật thể thiên nhiên cấu tạo độc lập lâu đời do kết

quả quá trình hoạt động tổng hợp của 5 yếu tố hình thành đất đó là: sinh vật,

đá mẹ, khí hậu, địa hình và thời gian” (Đỗ Nguyên Hải, 2001) Định nghĩa

này chưa đề cập đến khả năng sử dụng và sự tác động của các yếu tố khác tồn tại trong môi trường xung quanh Do đó, sau này một số học giả khác đã bổ sung các yếu tố: nước của đất, nước ngầm và đặc biệt là vai trò của con người

để hoàn chỉnh khái niệm về đất nêu trên

+ Đất đai là một khoảng không gian có giới hạn gồm: Khí hậu, lớp đất bề mặt, thảm thực vật, động vật, diện tích mặt nước, nước ngầm và khoáng sản trong lòng đất Trên bề mặt đất đai là sự kết hợp giữa các yếu tốthổ nhưỡng, địa hình, thuỷ văn, thảm thực vật cùng với các thành phần khác có vai trò quan trọng

và ý nghĩa to lớn đối với hoạt động sản xuất và cuộc sống của xã hội loài người

- Khái niệm về đất nông nghiệp:

Đất nông nghiệp là đất được xác định chủ yếu để sử dụng cho sản xuất nông nghiệp như đất trồng cây hàng năm, đất trồng cây lâu năm, đất rừng sản xuất, rừng phòng hộ, rừng đặc dụng, đất nuôi trồng thuỷ sản, đất làm muối hoặc nghiên cứu thí nghiệm về nông nghiệp (Quốc Hội, 2003)

2.1.1.2 Nguyên tắc sử dụng đất nông nghiệp

- Sử dụng đất là một hệ thống các biện pháp nhằm điều hòa mối quan hệ người – đất trong tổ hợp với nguồn tài nguyên thiên nhiên khác và Môi trường Quy luật phát triển kinh tế - xã hội cùng với yêu cầu bền vững về mặt môi trường cũng như hệ sinh thái quyết định phương hướng chung và mục tiêu sử dụng đất hợp lý, phát huy tối đa công dụng của đất nhằm đạt tới lợi ích sinh thái, kinh tế,

xã hội cao nhất Vì vậy sử dụng đất thuộc phạm trù hoạt động kinh tế của nhân

loại Trong mỗi phương thức sản xuất nhât định, việc sử dụng đất theo yêu cầu của sản xuất và đời sống cần căn cứ vào thuộc tính tự nhiên của đất đai

- Sử dụng đất nông nghiệp với mục tiêu nâng cao hiệu quả kinh tế xã hội trên cơ sở đảm bảo an ninh lương thực, thực phẩm, tăng cường nguyên liệu cho công nghiệp và hướng tới xuất khẩu

- Sử dụng đất nông nghiệp trong sản xuất trên cơ sở cân nhắc các mục tiêu phát triển kinh tế xã hội, tận dụng tối đa lợi thế so sánh về điều kiện sinh thái và không làm ảnh hưởng xấu đến môi trường là những nguyên tắc cơ bản và cần thiết để đảm bảo cho khai thác sử dụng bền vững tài nguyên đất đai

- Sử dụng đất nông nghiệp theo nguyên tắc “Đầy đủ, hợp lý và hiệu quả”

2.1.2 Quan điểm sử dụng đất nông nghiệp

Các hoạt động của con người nhiều khi đã làm cho hệ sinh thái biến đổi vượt qua khả năng tự điều chỉnh của đất Con người đã không chỉ tác động vào đất đai mà còn tác động vào khí quyển, nguồn nước để tạo ra một nguồn lương thực, thực phẩm ngày càng nhiều trong khi các hoạt động cải tạo đất chưa được quan tâm đúng mức và hậu quả là đất đai cũng như các nhân tố khác bị thay đổi theo chiều hướng ngày một xấu đi Ngày nay, nhiều vùng đất đai màu mỡ đã bị thoái hóa nghiêm trọng, kéo theo sự xói mòn đất và suy giảm nguồn nước đi kèm với hạn hán, lũ lụt Vì vậy để đảm bảo cho cuộc sống của con người trong hiện tại và tương lai cần phải có những chiến lược về sử dụng đất để không chỉ duy trì những khả năng hiện có của đất mà còn khôi phục những khả năng đã mất Thuật ngữ “sử dụng đất bền vững” ra đời trên cơ sở mong muốn trên

Nông nghiệp bền vững là tiền đề và điều kiện cho định cư lâu dài Một trong những cơ sở quan trọng nhất của nông nghiệp bền vững là thiết lập được các hệ thống sử dụng đất hợp lý Phát triển nông nghiệp bền vững nhằm khắc phục nạn ô nhiễm đất, nước không khí bởi hệ thống nông nghiệp và công nghiệp cùng với sự mất mát của của các loài động thực vật, suy giảm giảm các tài nguyên thiên nhiên không tái sinh Một trong những cơ sở quan trọng nhất của nông nghiệp bền vững là thiết lập được các hệ thống sử dụng đất hợp lý.Thuật ngữ sử dụng đất bền vững được dựa trên quan điểm sau:

- Duy trì và nâng cao các hoạt động sản xuất (thể hiện bằng năng suất)

- Giảm thiểu mức rủi ro trong sản xuất (mức độ an toàn)

- Bảo vệ tài nguyên thiên nhiên, ngăn chặn sự thoái hoá đất và nước (bảo vệ)

- Có hiệu quả lâu bền

- Được xã hội chấp nhận

Theo FAO, phát triển nông nghiệp bền vững là sự quản lý và bảo tồn sự thay đổi về tổ chức và kỹ thuật nhằm đảm bảo thoả mãn nhu cầu ngày càng tăng

của con người cả cho hiện tại và mai sau

2.1.3 Các yếu tố tác động đến sử dụng đất nông nghiệp

2.1.3.1 Nhóm yếu tố về điều kiện tự nhiên

Điều kiện về đất đai, khí hậu thời tiết có ý nghĩa quan trọng đối với sản xuất nông nghiệp Nếu điều kiện tự nhiên thuận lợi, các hộ nông dân có thể lợi dụng những yếu tố đầu vào không kinh tế thuận lợi để tạo ra nông sản hàng hoá với giá rẻ

2.1.3.2 Nhóm các yếu tố kỹ thuật canh tác

Nhóm các biện pháp kỹ thuật đặc biệt có ý nghĩa quan trọng trong quá trình khai thác đất theo chiều sâu và nâng cao hiệu quả sử dụng đất nông nghiệp (Nguyễn Ích Tân, 2000)

2.1.3.3 Nhóm các yếu tố kinh tế tổ chức

- Công tác quy hoạch và bố trí sản xuất: Thực hiện phân vùng sinh thái nông nghiệp dựa vào điều kiện tự nhiên, dựa trên cơ sở phân tích, dự báo và đánh giá nhu cầu thị trường, gắn với quy hoạch phát triển công nghiệp chế biến, kết cấu hạ tầng, phát triển nguồn nhân lực và thể chế luật pháp về bảo vệ tài nguyên, môi trường sẽ tạo tiền đề vững chắc cho phát triển nông nghiệp hàng hoá

- Hình thức tổ chức sản xuất:Các hình thức tổ chức sản xuất có ảnh hưởng trực tiếp đến việc khai thác và nâng cao hiệu quả sử dụng đất nông nghiệp Vì vậy, cần phải thực hiện đa dạng hoá các hình thức hợp tác trong nông nghiệp, xác lập một hệ thống tổ chức sản xuất, kinh doanh phù hợp và giải quyết tốt mối quan hệ giữa sản xuất - dịch vụ và tiêu thụ nông sản hàng hoá

- Dịch vụ kỹ thuật: Sản xuất hàng hoá của hộ nông dân không thể tách rời những tiến bộ kỹ thuật và việc ứng dụng các tiến bộ khoa học công nghệ vào sản xuất Vì sản xuất nông nghiệp hàng hoá phát triển đòi hỏi phải không ngừng nâng cao chất lượng nông sản và hạ giá thành nông sản phẩm (Nguyễn Ích Tân, 2000)

2.1.3.4 Nhóm các yếu tố kinh tế - xã hội

Phát triển nông nghiệp theo hướng sản xuất hàng hoá cũng giống như ngành sản xuất vật chất khác của xã hội, nó chịu sự chi phối của quy luật cung cầu chịu sự ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố đầu vào, quy mô các nguồn lực như: đất, lao động, vốn sản xuất, thị trường, kiến thức và kinh nghiệm trong sản xuất

và tiêu thụ nông sản (Smyth A.J and Dumanski J., 1993)

Trong quá trình nông nghiệp chuyển mạnh sang nền kinh tế hàng hoá hội nhập quốc tế thì nguồn động lực quan trọng trước hết vẫn là những lợi ích chính đáng của nông dân được bảo vệ bằng các chính sách đã ban hành, đồng thời tiếp tục hoàn thiện, xây dựng các chính sách mới (Trần Quốc Vinh, 2016)

2.2 TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT VIỄN THÁM

2.2.1 Khái quát về viễn thám

2.2.1.1 Định nghĩa về viễn thám

Viễn thám được định nghĩa như một khoa học công nghệ mà nhờ nó các tính chất của vật thể quan sát được xác định hoặc phân tích mà không cần tiếp xúc trực tiếp với chúng

Sóng điện từ hoặc được phản xạ hoặc được bức xạ từ vật thể thường là nguồn tài nguyên chủ yếu trong viễn thám.Tuy nhiên những năng lượng như từ trường, trọng trường cũng có thể được sử dụng

Hình 2.1 Khối lập phương thể hiện mức độ quan trắc của viễn thám

Nguồn: Toth and Jozkow (2016)

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

là bộ cảm Phương tiện dùng để mang các bộ cảm được gọi là vật mang Vật mang có thể là khí cầu, máy bay, vệ tinh, tàu vũ trụ (Nguyễn Khắc Thời, 2011) Theo Toth and Jozkow (2016) thì do những tiến bộ vượt bậc về cấu trúc hạ tầng

cơ sở công nghệ thông tin và những phát triển công nghệ bộ cảm, viễn thám đã

có những biến đổi vượt qua các khái niệm thông thường Hình 2.1 cho ta thấy khoảng cách quan trắc dưới dạng một khối lập phương, có 3 thông số chính của

bộ cảm: (a) độ phân giải không gian, thể hiện bằng GSD (khoảng cách tại mặt đất), (b) chu kỳ hay tần suất thu nhận hình ảnh, và (c) khoảng cách quan sát, là khoảng cách trung bình từ mặt đất đến vệ tinh/vật mang

Khái niệm vật mang như hình 2.1 bao gồm không những vệ tinh và máy bay truyền thống, mà được bổ sung thêm UAS (Unmanned Aerial System) và Mobile/Static UAS hay còn được gọi là drone đang rất được quan tâm cả về nghiên cứu và ứng dụng trong những năm gần đây Các hệ thống lập bản đồ Mobile đã được hình thành ngay khi giới dân dụng được phép sử dụng công nghệ GPS; hệ thống cơ sở bao gồm bộ cảm lắp đặt trên phương tiện giao thông như ô

tô, tàu hỏa, v.v nhằm thu thập dữ liệu không gian dọc theo các tuyến giao thông

2.2.1.2 Nguyên lý chung của viễn thám

Sóng điện từ hoặc được phản xạ hoặc được bức xạ từ vật thể thường là nguồn tư liệu chủ yếu trong viễn thám.Tuy nhiên, những dạng năng lượng khác như từ trường, trọng trường cũng có thể được sử dụng để khai thác thông tin Thiết bị dùng để cảm nhận sóng điện từ phản xạ hay bức xạ từ vật thể được gọi là

bộ viễn cảm (Remote Sensor) thường gọi tắt là bộ cảm.Các máy chụp ảnh hoặc máy quét là những ví dụ về bộ cảm

Phương tiện được sử dụng để mang các bộ cảm được gọi là vật mang.Máy bay hoặc vệ tinh là những ví dụ về vật mang

Các tính chất của vật thể có thể xác định được thông qua các năng lượng bức xạ hoặc phản xạ từ vật thể.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 phản xạ và bức xạ

Tín hiệu điện từ thu nhận từ đối tượng nghiên cứu mang theo các thông tin

về đối tượng Viễn thám thu nhận, xử lý các thông tin này, từ các thông tin phổ nhận biết, xác định được các đối tượng

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý thu nhận hình ảnh của viễn thám

2.2.2 Vệ tinh viễn thám và tư liệu sử dụng trong viễn thám

Vệ tinh có mang bộ cảm viễn thám gọi là vệ tinh viễn thám hay vệ tinh quan sát mặt đất Sau khi Liên Xô (cũ) phóng Sputnik, mở đâu kỷ nguyên vũ trụ thì năm 1972 Hoa Kỳ bắt đầu dùng vệ tinh quan sát mặt đất Hình 2.1 cho thấy số lượng quốc gia sở hữu vệ tinh đã đạt đến con số 23 năm 2013, trong đó bao gồm

Bảng 2.1 trình bày đặc điểm của một số bộ cảm chính hiện nay

chia theo độ phân giải từ thấp đến cao

(ngày)

Độ phân giải (m)

SPOT VGT

Kênh 1 Kênh 2 Kênh 3 Kênh 4

0,50-0,59 (green) 0,61-0,68 (red) 0,79-0,89 (near IR) 1,58-1,75 (sh.w IR) Landsat Kênh 1 0,5-0,6 (green)

MSS

Kênh 2 0,6-0,7 (red) Kênh 3 0,7-0,8 (near IR) Kênh 4 0,8 – 1,1 (near IR)

TM/ETM

Kênh 1 0,45 – 0,52 (blue)

Kênh 2 0,52 – 0,60 (green) Kênh 3 0,63 – 0,69 (red) Kênh 4 0,76 – 0,9 (near IR) Kênh 5 1,55 – 1,75 (sh.w.IR)

Nguồn: FAO (2014)

Chi tiết một số hệ thống dược trình bày chi tiết trong phần sau

2.2.2.1 Các loại vệ tinh viễn thám

(a) Vệ tinh Landsat

Vệ tinh Landsat là vệ tinh viễn thám tài nguyên đầu tiên được phóng lên quỹ đạo năm 1972, cho đến nay đã có bảy thế hệ vệ tinh Landsat đã được phóng lên quỹ đạo và dữ liệu đã được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới

Vệ tinh Landsat được thiết kế có bề rộng tuyến chụp là 185km và có thời điểm bay qua xích đạo là 9h 39’ sáng Dữ liệu do 2 bộ cảm biến TM và MSS thu nhận được chia thành các cảnh phủ một vùng trên mặt đất 185×170km được đánh số theo hệ quy chiếu toàn cầu gồm số liệu của tuyến và hàng Các giá trị của pixel được mã hoá 8 bit tức là cấp độ xám ở quỹ đạo trong khoảng 0÷255 (Nguyễn Khắc Thời, 2011; Phạm Vọng Thành, 2013)

Bảng 2.2 Đặc trưng chính của quỹ đạo và vệ tinh LANDSAT

705km ( Landsat -4,5,7)

Chu kỳ lặp 18 ngày ( Landsat -1-3)

16 ngày ( Landsat -4,5,7) Thời gian hoàn tất

Chu kỳ quỹ đạo

Khoảng 103 phút ( Landsat -1-3) Khoảng 99 phút ( Landsat -4,5,7)

Năm phóng vào quỹ đạo

1998, và 2002 lần lượt các vệ tinh SPOT-2,3,4 và 5 được đưa vào hoạt động Đây

là loại vệ tinh đầu tiên sử dụng kỹ thuật quét dọc tuyến chụp với hệ thống quét điện tử có khả năng cho ảnh lập thể dựa trên nguyên lý quan sát nghiêng

Bảng 2.3 Đặc trưng chính của quỹ đạo và vệ tinh SPOT

Thời gian hoàn tất quỹ đạo Khoảng 101 phút

Năm phóng vào quỹ đạo

và có khả năng thu đồng thời ảnh toàn sắc và đa phổ Ngoài khả năng tạo ảnh có

độ phân giải cao nhất vào thời điểm năm 2000, ảnh IKONOS còn có độ phân giải bức xạ rất cao vì sử dụng đến 11bít để ghi nhận năng lượng phản xạ (Phạm Vọng Thành, 2013)

(d) Vệ tinh World View-2

Vệ tinh World View-2 được phóng lên quỹ đạo ngày 8 tháng 10 năm 2009 tại Vandenberg, California, Hoa Kỳ

1 Thu nhận ảnh có độ phân giải: 0,46 m (toàn sắc); 1,8 m (đa phổ); 0,52m (toàn sắc) ; 2,4 m (đa phổ) (tại góc chụp 20°);

2 Diện tích thu nhận/1 ảnh: 16,4 km x 16,4 km;

3 Chu kỳ: 1,1 ngày (ở 1m GSD) hoặc ít hơn và 3,7 ngày ở 200 (0,52m GSD)

(e) Vệ tinh Sentinel -2

Vệ tinh Sentinel-2 được phóng lên quỹ đạo ngày 23/6/2015 bởi ESA Để ành thu được đạt độ chính xác cao, người ta sử dụng đồng thời 2 vệ tinh (Sentinel-2 A và Sentinel-2 B) Quỹ đạo của vệ tính ở độ cao 786 km (488 mi), gần với quỹ đạo Landsat và trùng khớp với quỹ đạo vệ tinh SPOT

1 Thu nhận ảnh có độ phân giải: 0.4-2.4 µm (VNIR + SWIR);

2 Số kênh phổ: 13 4 kênh có độ phân giải 10m, 6 kênh có độ phân giải 20m, 3 kênh có độ phân giải 60m;

3 Trọng tải: MSI (Multi Spectral Instrument);

4 Kích thước pixel: < 1 ha MMU (Minimum Mapping Unit);

5 Chu kỳ: Ở xích đạo là 5 ngày, ở vĩ độ là 3 ngày

2.2.2.2 Tư liệu sử dụng trong viễn thám

Kết quả của việc thu nhận ảnh từ vệ tinh hay máy bay ta sẽ có những tấm ảnh ở dạng tương tự hay dạng số, lưu trữ trên phim ảnh hoặc trên băng từ

(a) Ảnh tương tự

Ảnh tương tự là ảnh chụp trên cơ sở của lớp cảm quang halogen bạc, ảnh tương tự thu được từ các bộ cảm tương tự dùng phim chứ không sử dụng các hệ thống quang điện tử Những tư liệu này có độ phân giải không gian cao nhưng kém về độ phân giải phổ Nói chung loại ảnh này thường có độ méo hình lớn do ảnh hưởng của độ cong bề mặt trái đất Vệ tinh Cosmos của Nga thường sử dụng loại bộ cảm này

(b) Ảnh số

Ảnh số là dạng tư liệu ảnh không lưu trên giấy ảnh hoặc phim Nó được chia thành nhiều phân tử nhỏ thường được gọi là pixel Mỗi pixel tương ứng với một đơn vị không gian Quá trình chia mỗi ảnh tương tự thành các pixel được gọi

là chia mẫu (Sampling) và quá trình chia các độ xám liên tục thành một số nguyên hữu hạn gọi là lượng tử hóa Các pixel thường có dạng hình vuông Mỗi pixel được xác định bằng tọa độ hàng và cột Hệ tọa độ ảnh thường có điểm 0 ở góc trên bên trái và tăng dần từ trái sang phải đối với chỉ số cột và từ trên xuống đối với chỉ số hàng Trong trường hợp chia mẫu một ảnh tương tự thành một ảnh

số thì độ lớn của pixel hay tần số chia mẫu phải được chọn tối ưu Độ lớn của pixel quá lớn thì chất lượng ảnh sẽ tồi, còn trong trường hợp ngược lại thì dung lượng thông tin lại quá lớn

(c) Bản đồ và số liệu địa hình

Để phục vụ cho các công tác nghiên cứu của viễn thám cần phải có những tài liệu địa hình và chuyên đề sau:

- Bản đồ địa hình tỷ lệ 1/25.000 hoặc 1/50.000;

- Bản đồ chuyên đề;

- Bản đồ kinh tế xã hội;

- Mô hình số địa hình

2.2.3 Đặc trưng phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên trên ảnh viễn thám

Các đối tượng tự nhiên của bề mặt trái đất, có thể chia các đối tượng này thành 3 nhóm chính:

- Nhóm lớp phủ thực vật

- Nhóm phi thực vật

- Nhóm đối tượng nước

Khi nghiên cứu phổ phản xạ của các đối tượng cần làm rõ hai vấn đề:

- Cơ chế phản xạ phổ của các nhóm đối tượng

- Đặc trưng phản xạ phổ của các đối tượng thu nhận được trên một loại tư liệu ảnh viễn thám cụ thể

Hình 2.4 Khả năng phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên

2.2.3.1 Đặc trưng phản xạ phổ của lớp phủ thực vật

Bức xạ mặt trời khi tới bề mặt lá cây, vùng sóng đỏ và chàm bị chất diệp lục hấp thụ phục vụ cho quá trình quang hợp, vùng sóng lục và vùng sóng hồng ngoại sẽ phản xạ khi gặp chất diệp lục của lá

N

Sự khác nhau về đặc trưng phản xạ của thực vật phụ thuộc vào các yếu tố cấu tạo trong và ngoài của cây (hàm lượng sắc tố diệp lục, cấu tạo mô bì, thành phần và cấu tạo biểu bì, hình thái lá ), thời kỳ sinh trưởng (tuổi cây, giai đoạn sinh trưởng ) và các tác động ngoại cảnh (điều kiện sinh trưởng, điều kiện chiếu sáng, thời tiết, vị trí địa lý ) Tuy vậy đặc trưng phản xạ phổ của lớp phủ thực vật vẫn mang những đặc điểm chung: phản xạ mạnh ở vùng sóng cận hồng ngoại (λ> 0,720µm), hấp thụ mạnh ở vùng sóng đỏ (λ = 0,680 ÷ 0,720µm)

2.2.3.2 Đặc trưng phản xạ phổ của nước

Phần lớn năng lượng bức xạ mặt trời chiếu tới bị nước hấp thụ cho quá trình làm tăng nhiệt độ nước Năng lượng phản xạ của nước bao gồm năng lượng phản xạ trên bề mặt và phần năng lượng phản xạ sau khi tán xạ với các vật chất

lơ lửng trong nước Vì vậy năng lượng phản xạ của các loại nước khác nhau là rất khác nhau, đặc biệt là nước trong và nước đục Nhìn chung khả năng phản xạ của nước là thấp và giảm dần theo chiều tăng của bước sóng Bức xạ mặt trời hầu như bị hấp thụ hoàn toàn ở sóng hồng ngoại và cận hồng ngoại Nước đục phản

xạ mạnh hơn nước sạch, đặc biệt ở vùng sóng đỏ Việc sử dụng các ảnh thu nhận trong kênh sóng dài cho ta khả năng giải đoán thủy văn, ao hồ Ví dụ các đường

bờ nước sẽ được giải đoán dễ dàng trên kênh ảnh hồng ngoại và cận hồng ngoại

2.2.3.3 Đặc trưng phản xạ phổ của thổ nhưỡng

Thổ nhưỡng là nền của lớp phủ thực vật, cùng với lớp phủ thực vật tạo thành một thể thống nhất trong cảnh quan tự nhiên Một phần bức xạ mặt trời chiếu tới mặt đất sẽ phản xạ ngay trên bề mặt, phần còn lại sẽ đi vào bề dày của lớp phủ thổ nhưỡng, trong đó một phần sau khi tán xạ gặp các hạt nhỏ và bị phản

xạ trở lại

Đường biểu diễn đặc trưng các phản xạ phổ của lớp phủ thổ nhưỡng có dạng tăng dần từ vùng tử ngoại đến hồng ngoại một cách đơn điệu

2.2.4 Giải đoán ảnh viễn thám

Giải đoán ảnh viễn thám là quá trình tách thông tin định tính cũng như định lượng từ ảnh dựa trên các tri thức chuyên ngành hoặc kinh nghiệm của người đoán đọc điều vẽ Việc tách thông tin trong viễn thám có thể phân thành

5 loại:

- Phân loại đa phổ;

Nhìn chung có thể chia các chuẩn đoán đọc điều vẽ thành 8 nhóm chính sau:

* Chuẩn mối quan hệ tương hỗ

Nhằm trợ giúp cho công tác đoán đọc điều vẽ người ta thành lập các mẫu đoán đọc điều vẽ cho các đối tượng khác nhau Mẫu đoán đọc điều vẽ là tập hợp các chuẩn dùng để đoán đọc điều vẽ một đối tượng nhất định Kết quả đoán đọc điều vẽ phụ thuộc vào mẫu đoán đọc điều vẽ Mục đích của việc sử dụng mẫu đoán đọc điều vẽ là làm chuẩn hóa kết quả đoán đọc điều vẽ của nhiều người khác nhau Thông thường mẫu đoán đọc điều vẽ do những người có nhiều kinh nghiệm và hiểu biết thành lập dựa trên những vùng nghiên cứu thử nghiệm đã được điều tra kỹ lưỡng Tất cả 8 chuẩn đoán đọc điều vẽ cùng với các thông tin

về thời gian chụp, mùa chụp, tỷ lệ ảnh đều phải đưa vào mẫu đoán đọc điều vẽ Một bộ mẫu đoán đọc điều vẽ bao gồm không chỉ phần ảnh mà còn mô tả bằng lời (Nguyễn Khắc Thời, 2011; Phạm Vọng Thành, 2013)

2.2.4.2 Giải đoán ảnh theo phương pháp số

Các tư liệu ảnh trong viễn thám phần lớn đều ở dạng số nên vấn đề đoán đọc bằng xử lý số là vấn đề quan trọng Quá trình đoán đọc bằng xử lý số gồm các giai đoạn: Nhập số liệu, khôi phục và hiệu chỉnh ảnh, biến đổi ảnh, phân loại ảnh và xuất kết quả

- Nhập số liệu: Có hai nguồn tư liệu chính là ảnh số và ảnh tương tự Ảnh tương tự được chuyển thành dạng số thông qua các máy quét

- Khôi phục và hiệu chỉnh ảnh: Đây là giai đoạn mà các tín hiệu số được hiệu chỉnh hệ thống nhằm tạo ra một tư liệu ảnh có thể sử dụng được

- Biến đổi ảnh: Bao gồm các quá trình xử lý như tăng cường chất lượng ảnh, biến đổi tuyến tính

- Phân loại ảnh:

Mục đích của quá trình phân loại là tự động phân loại tất cả các pixel trong ảnh thành các lớp phủ đối tượng Có hai phương pháp phân loại cơ bản là phân loại không kiểm định và phân loại có kiểm định

- Xuất kết quả: Sau khi hoàn thành tất cả các quá trình xử lý cần phải xuất kết quả Có thể lựa chọn không hạn chế các sản phẩm đầu ra, đó là sản phẩm bản

đồ đồ họa, các số liệu thống kê hay các file dữ liệu số (Lâm Ngọc Tú, 2009)

- Vị trí địa lý của đối tượng thông qua một hệ toạ độ

- Các thuộc tính của chúng mà không phụ thuộc vào vị trí

- Các quan hệ không gian giữa các đối tượng (quan hệ topo)

Một số định nghĩa về GIS:

- Hệ thống thông tin Địa lý là một hệ thống bao gồm các phần mềm, phần cứng máy tính và một cơ sở dữ liệu đủ lớn, có các chức năng thu thập, cập nhật, quản trị và phân tích, biểu diễn dữ liệu địa lý phục vụ giải quyết lớp rộng lớn các bài toán ứng dụng có liên quan tới vị trí địa lý trên bề mặt trái đất

- Hệ thống thông tin địa lý là một tập hợp những nguyên lý, phương pháp, công cụ và dữ liệu không gian được sử dụng để quản lý, duy trì, chuyển đổi, phân tích, mô hình hoá, mô phỏng, làm bản đồ những hiện tượng và quá trình phân bố trong không gian địa lý

Hình 2.5 Một bản đồ GIS sẽ là tổng hợp của rất nhiều lớp

thông tin khác nhau

Những khả năng này phân biệt GIS với các hệ thống thông tin khác và khiến cho GIS có phạm vi ứng dụng rộng trong nhiều lĩnh vực khác nhau (phân tích các sự kiện, dự đoán tác động và hoạch định chiến lược)

GIS lưu giữ thông tin về thế giới thực dưới dạng tập hợp các lớp chuyên

đề có thể liên kết với nhau nhờ các đặc điểm địa lý

- Phần mềm:

Phần mềm GIS cung cấp các chức năng và các công cụ cần thiết để lưu giữ phân tích và hiển thị thông tin địa lý Các thành phần chính trong phần mềm GIS là: Công cụ nhập và thao tác trên các thông tin địa lý; Hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS); Công cụ hỗ trợ hỏi đáp, phân tích và hiển thị địa lý; Giao diện đồ hoạ người-máy để truy cập các công cụ dễ dàng

Hình 2.6 Các thành phần chính của GIS

- Dữ liệu:

Có thể coi thành phần quan trọng nhất trong một hệ GIS là dữ liệu Các dữ liệu địa lý và dữ liệu thuộc tính liên quan có thể được người sử dụng tự tập hợp hoặc mua từ nhà cung cấp dữ liệu thương mại Hệ GIS sẽ kết hợp dữ liệu không gian với các nguồn dữ liệu khác, thậm chí có thể sử dụng DBMS để tổ chức lưu trữ và quản lý dữ liệu

Mỗi dự án GIS chỉ thành công khi nó được quản lý tốt và người sử dụng

hệ thống phải có kỹ năng tốt, nghĩa là phải có sự phối hợp tốt giữa công tác quản

lý và công nghệ GIS

2.3.3 Ứng dụng của GIS trong quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường

Ngày nay, GIS là một công cụ trợ giúp quyết định sự thành công trong nhiều hoạt động kinh tế-xã hội, quốc phòng của nhiều quốc gia trên thế giới Hệ thống thông tin địa lý (GIS) có khả năng đánh giá hiện trạng của quá trình, các thực thể của tự nhiên, kinh tế-xã hội thông qua chức năng thu thập, quản lý, truy vấn, phân tích và tích hợp các thông tin được gắn với nền hình học (bản đồ) nhất quán trên cơ sở tọa độ của các dữ liệu đầu vào Do đó, việc ứng dụng hệ thống thông tin địa lý là rất cần thiết, phù hợp với xu thế tin học hóa xã hội và yêu cầu phát triển kinh tế-xã hội của tất cả các quốc gia

Nhờ những khả năng phân tích và xử lý đa dạng, kỹ thuật GIS hiện nay được ứng dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực, được xem là công cụ hỗ trợ quyết định đặc biệt là trong quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường GIS được ứng dụng để quản lý các tài nguyên như: Tài nguyên đất, tài nguyên nước, tài nguyên rừng, tài nguyên sinh vật, tài nguyên kháng sản… (Trần Thị Băng Tâm, 2006)

2.4 KHÁI QUÁT VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM ĐỂ LẬP BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT 2.4.1 Khái quát về bản đồ biến động sử dụng đất và các phương pháp thành lập bản đồ biến động sử dụng đất

2.4.1.1 Khái quát về bản đồ biến động sử dụng đất

Biến động được hiểu là sự biến đổi, thay đổi, thay thế trạng thái này bằng một trạng thái khác liên tục của sự vật, hiện tượng tồn tại trong môi trường tự nhiên cũng như môi trường xã hội Phát hiện biến động là quá trình nhận dạng sự biến đổi, sự khác biệt về trạng thái của sự vật, hiện tượng bằng cách quan sát chúng tại các thời điểm khác nhau

Để nghiên cứu biến động đất, người ta có thể sử dụng nhiều phương pháp khác nhau từ số liệu thống kê, từ các cuộc điều tra Các phương pháp này mặc dù

có ưu điểm là độ chính xác cao nhưng nhược điểm của chúng là tốn kém thời gian

và kinh phí đồng thời chúng không thể hiện được sự thay đổi sử dụng đất từ loại đất gì sang loại đất gì và diễn ra ở khu vực nào (vị trí không gian của sự thay đổi) Người ta dùng bản đồ biến động sử dụng đất để thể hiện, bao quát những biến đổi trạng thái sử dụng đất ngoài thực địa Bản đồ biến động sử dụng đất là bản đồ chuyên đề phản ánh tình hình biến động sử dụng đất theo những nội dung

và tỷ lệ khác nhau

2.4.1.2 Các phương pháp thành lập bản đồ biến động sử dụng đất và biến động lớp phủ bề mặt

Tiền đề cơ bản để sử dụng dữ liệu viễn thám nghiên cứu biến động là những thay đổi lớp phủ trên bề mặt đất phải đưa đến sự thay đổi về giá trị bức xạ

và những sự thay đổi về bức xạ do sự thay đổi lớp phủ phải lớn hơn so với những thay đổi về bức xạ gây ra bởi các yếu tố khác Những yếu tố khác baogồm sự khác biệt về điều kiện khí quyển, sự khác biệt về góc chiếu tia mặt trời, sự khác biệt về độ ẩm của đất.Ảnh hưởng của các yếu tố này có thể được giảm từng phần bằng cách chọn dữ liệu thích hợp

Việc lựa chọn phương pháp nghiên cứu biến động rất quan trọng.Trước tiên, chúng ta phải xác định được phương pháp phân loại ảnh mà ta sử dụng.Sau

đó cần xác định rõ yêu cầu nghiên cứu có cần biết chính xác thông tin về nguồn gốc của sự biến động hay không.Từ đó có sự lựa chọn phương pháp thích hợp.Tuy nhiên tất cả các nghiên cứu đều cho thấy rằng, các kết quả về biến động đều phải được thể hiện trên bản đồ biến động và bảng tổng hợp.Các phương pháp nghiên cứu biến động khác nhau sẽ cho những bản đồ biến động khác nhau Có nhiều phương pháp nghiên cứu biến động, tuy nhiên trong đó có một số phương pháp được sử dụng rộng rãi để nghiên cứu biến động và thành lập bản đồ biến động, bao gồm: Phương pháp so sánh sau phân loại, phương pháp phân loại trực tiếp ảnh đa thời gian, phương pháp phân tích véc tơ thay đổi phổ, phương pháp số học, phương pháp sử dụng mạng nhị phân, phương pháp chồng xếp ảnh phân loại lên bản đồ đã có, phương pháp cộng màu trên một kênh ảnh, phương pháp kết hợp

1 Phương pháp so sánh sau phân loại

Bản chất của phương pháp này là từ kết quả phân loại ảnh ở hai thời điểm khác nhau ta thành lập được bản đồ hiện trạng sử dụng đất tại hai thời điểm đó.Sau đó chồng ghép hai bản đồ hiện trạng để xây dựng bản đồ biến động

2 Phương pháp phân loại trực tiếp ảnh đa thời gian

Phương pháp này thực chất là chồng xếp hai ảnh của hai thời kỳ với nhau

để tạo thành ảnh biến động.Sau đó dựa vào ảnh biến động ta tiến hành phân loại

và thành lập bản đồ biến động

3 Phương pháp phân tích vectơ thay đổi phổ

Khi ở trong khu vực nghiên cứu có biến động xảy ra thì nó được thể hiện bằng sự khác biệt về phổ ở hai thời điểm trước và sau biến động.Sự thay đổi có

xảy ra hay không được quyết định bởi vec tơ thay đổi phổ có vượt ra khỏi ngưỡng quy định hay không.Giá trị ngưỡng được xác định từ kết quả thực nghiệm dựa vào các mẫu biến động và không biến động Sau đó lớp thông tin thể hiện sự thay đổi hay không thay đổi sẽ được đặt lên trên tấm ảnh để thành lập bản đồ biến động

4 Phương pháp số học

Đây là phương pháp đơn giản để xác định mức độ biến động giữa hai thời điểm bằng cách sử dụng tỉ số giữa các ảnh trên cùng một kênh hoặc sự khác nhau trên cùng một kênh của các thời điểm chụp ảnh

Trước tiên các ảnh được nắn về cùng một hệ tọa độ.Sau đó dùng các biến đổi số học để tạo ra các ảnh thay đổi

5 Phương pháp sử dụng mạng nhị phân

Tiến hành lựa chọn để phân tích ảnh thứ nhất tại thời điểm n, ảnh thứ 2 có thể sớm hơn ảnh thứ nhất n-1 hoặc muộn hơn n+1 Các ảnh được nắn chỉnh về cùng một hệ tọa độ

Phân loại ảnh thứ nhất theo phương pháp phân loại thông thường Tiếp theo lần lượt lựa chọn 1 trong các kênh từ 2 ảnh để tạo ra các tệp dữ liệu mới Các tệp dữ liệu này sẽ được phân tích bằng các phép biến đổi số học để tính toán các chỉ số và tạo ra một ảnh mới.Sau đó sử dụng kỹ thuật phân ngưỡng để xác định các vùng thay đổi và không thay đổi trên ảnh mới này, ảnh thay đổi được ghi lại trên một tệp ‘’mạng nhị phân’’ chỉ có hai giá trị ‘’thay đổi’’ và ‘’không thay đổi’’ Sau đó mạng nhị phân này được chồng phủ lên ảnh thứ 2 để phân tích

và chỉ ra các pixel thay đổi, khi đó chỉ các pixel được xác định là có sự thay đổi được phân loại trên ảnh thứ 2 này Sau đó sử dụng phương pháp so sánh sau phân loại truyền thống để tìm ra thông tin biến động

6 Phương pháp chồng xếp ảnh phân loại lên bản đồ đã có

Trong một số trường hợp, khu vực nghiên cứu đã có bản đồ hiện trạng được thành lập hoặc bản đồ được số hóa thì thay vì sử dụng ảnh viễn thám ở thời điểm 1 chúng ta sử dụng nguồn dữ liệu sẵn có.Phân loại ảnh ở thời điểm thứ 2, sau đó tiến hành so sánh các pixel để tìm ra biến động và thông tin biến động

7 Phương pháp cộng màu trên một kênh ảnh

Trong phương pháp này ta chọn một kênh ảnh nhất định,sau đó ghi từng ảnh ở các thời điểm lên một băng từ đặc biệt của hệ thống xử lý ảnh số Khi đó

màu sắc của dữ liệu ảnh chồng xếp sẽ cho thấy sự biến động hay không biến động theo nguyên lý tổ hợp màu

2.4.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám để thành lập bản

đồ biến động sử dụng đất trên thế giới

Việc sử dụng kết hợp viễn thám và GIS cho nhiều mục đích khác nhau đã trở nên rất phổ biến trên toàn thế giới trong thời đại ngày nay

Đối với nhiều quốc gia trên thế giới để quản lý và quy hoạch sử dụng đất một cách hợp lý, có hiệu quả họ đã sử dụng công nghệ viễn thám kết hợp với dữ liệu GIS Như ở Nhật Bản để đưa ra những đánh giá về năng suất thực ban đầu cho các nước Châu Á người ta sử dụng viễn thám và GIS kết hợp với dữ liệu thống

kê về các sản phẩm nông nghiệp Hay ở Trung Quốc đã sử dụng ảnh SAR ở các thời điểm khác nhau trên cơ sở kết hợp với bản đồ địa hình,bản đồ sử dụng đất để cập nhật nhanh bản đồ đất trồng lúa cho các tỉnh Ngoài ra để đánh giá mức độ thích hợp của đất đối với các loại cây trồng nông nghiệp thì tư liệu viễn thám được sử dụng để phân loại các đối tượng sử dụng đất còn dữ liệu GIS là các bản

đồ nông hoá thổ nhưỡng, bản đồ địa hình, bản đồ chế độ tưới tiêu

Trong nghiên cứu môi trường, tài nguyên thiên nhiên: Trong vài năm trở lại đây thiên nhiên có nhiều biến động bất thường xảy ra và đã gây hậu quả thiệt hại về người và của vô cùng to lớn đối với con người Những thảm hoạ xảy ra như sóng thần, lũ lụt, hiện tượng hiệu ứng nhà kính…Xuất phát từ thực tế đó việc ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong nghiên cứu môi trường toàn cầu là

vô cùng cần thiết, có ý nghĩa quan trọng Những ứng dụng quan trọng được kể đến là thành lập bản đồ độ sâu ngập lụt, dự báo nguy cơ trượt lở đất…

Biến động sử dụng đất và sự thay đổi lớp phủ thực vật là vấn đề quan trọng trong một loạt các vấn đề nghiên cứu về biến đổi môi trường toàn cầu Nguyên nhân chính của sự biến động đó là do các hoạt động của con người dẫn

đến nguy cơ mất an ninh lương thực và suy giảm khả năng chống đỡ và tái sản xuất của hệ thống nông nghiệp và rừng

Việc nghiên cứu biến động và thành lập bản đồ biến động sử dụng đất đã được thực hiện ở nhiều quốc gia Trong đó phương pháp được sử dụng hiệu quả nhất là kết hợp tư liệu ảnh viễn thám và GIS

2.4.2.1 Tại Malaysia

Ở Malaysia, để thành lập bản đồ biến động sử dụng đất của huyện Rawang tỉnh Selangor, Trung tâm viễn thám Kalaysian đã sử dụng tư liệu ảnh vệ tinh Landsat TM chụp năm 1988 và năm 1995 trên khu vực nghiên cứu rộng 441km2

Ảnh chụp năm 1988 được nắn chỉnh hình học theo bản đồ địa hình, sau đó ảnh chụp năm 1995 được nắn theo ảnh năm 1988 theo phương pháp nắn ảnh về ảnh với sai số trung phương nhỏ hơn 0,5 pixel

Sử dụng tất cả các kênh để tổ hợp màu giả.Dùng phương pháp phân loại trực tiếp ảnh đa thời gian và thành lập bản đồ lớp phủ Để tìm ra thông tin về sử dụng đất từ các lớp phủ, tác giả đã kết hợp với dữ liệu bản đồ và các tri thức cơ

sở sau đó biểu diễn chúng theo đúng quy phạm Cuối cùng kết hợp bản đồ hiện trạng sử dụng đất, các hiểu biết về lớp phủ thực vật để thành lập bản đồ biến động sử dụng đất

2.4.2.2 Tại Hy Lạp

Ở Hy Lạp, việc thành lập bản đồ biến động lớp phủ và bản đồ biến động

sử dụng đất tỷ lệ lớn từ tư liệu ảnh viễn thám đã được nghiên cứu thực nghiệm trên khu vực đảo Lesvos thuộc vùng biển Địa Trung Hải Khu vực nghiên cứu rộng 163000ha, tư liệu ảnh thu thập được gồm 6 thời điểm kéo dài trong 27 năm Gồm ảnh Landsat MSS 1975, TM 1987, TM 1995, TM 1999, ETM 2000, ETM 2001

Các ảnh vệ tinh được phân loại độc lập theo phương pháp xác suất cực đại dựa trên các vùng mẫu được lựa chọn từ số liệu mặt đất, từ ảnh hàng không và ảnh vệ tinh độ phân giải cao như Ikonos, Quickbird

Dữ liệu ảnh sau phân loại được xử lý dựa trên mạng xác suất điều kiện gồm các nút thể hiện sự thay đổi ngẫu nhiên và các cạnh thể hiện sự phụ thuộc vào các điều kiện giả định.Sau đó sử dụng phương pháp so sánh để thành lập bản

đồ biến động sử dụng đất ở các thời điểm từ mạng đó.Khi đó độ chính xác của

bản đồ biến động sử dụng đất phụ thuộc vào độ chính xác của ảnh sau nắn chỉnh,

độ chính xác phân loại và độ chính xác của bản đồ biến động sử dụng đất

2.4.2.3 Tại Thái Lan

Để nghiên cứu ảnh hưởng của các hoạt động con người đến sự thay đổi sử dụng đất và lớp phủ thực vật, các nhà nghiên cứu đã chọn thực nghiệm 5 vùng nghiên cứu trên toàn bộ lãnh thổ phía Bắc (huyện Mae Chaem thành phố Chiang Mai), phía Tây (Kanchanaburi), phía Nam (The Ao Sawi Area), phía Đông (The Eastern Sea Board) phía Đông Bắc (Phusithan, Sakol Nakorn-Nakorn Phanom)

Tư liệu nghiên cứu là ảnh vệ tinh Landsat năm 1990, 1999.Phương pháp nghiên cứu là phương pháp được sử dụng rộng rãi.Đầu tiên tiến hành phân loại độc lập hai ảnh vệ tinh sau đó sử dụng chức năng phân tích không gian của GIS

để tính toán biến động và thành lập bản đồ biến động

2.4.2.4 Tại Belarus

Quá trình đô thị hóa dẫn đến sự thay đổi nhanh chóng của lớp phủ thực vật và sử dụng đất Để xác định thay đổi sử dụng đất đô thị và vùng ngoại ô của hai thành phố Polost và Novopolost, người ta đã sử dụng tư liệu ảnh vệ tinh SPOT

Tư liệu viễn thám của khu vực nghiên cứu là ảnh SPOT 3 chụp ngày 24/6/1994 độ phân giải 20m (kênh toàn sắc 10m) và ảnh SPOT 5 chụp ngày 19/6/2002 độ phân giải 10m.Các ảnh được nắn chỉnh hình học về lưới chiếu UTM-84.Các kết quả phân tích thực hiện bằng phần mềm PCI Geomatic

Nghiên cứu được thực hiện theo hai phương pháp đó là phương pháp phân loại ảnh đa thời gian và phương pháp so sánh sau phân loại

Ảnh đa thời gian năm 1999 - 2002 được tạo ra trên 3 kênh ảnh XS1, XS2, XS3 Ảnh năm 2002 được tái chia mẫu theo phương pháp người láng giếng gần nhất để có cùng độ phân giải với ảnh năm 1994 Và dùng phép biến đổi histogram

để chuyển từ hệ RGB sang hệ HIS Phương pháp này không cần hiệu chỉnh khí quyển nhưng cần thận trọng trong quá trình lựa chọn vùng biến động và không biến động

Đối với phương pháp so sánh sau phân loại tác giả đã phân loại bằng nhiều phương pháp khác nhau để chọn ra phương pháp có độ chính xác cao nhất như phân loại không kiểm định, phân loại có kiểm định theo xác suất cực đại, phương pháp sử dụng trí tuệ nhân tạo

Kết quả thực nghiệm đạt được như sau:

- Phương pháp thứ nhất: Có ba ảnh khác nhau được tạo ra từ ba kênh ảnh, tuy nhiên bản đồ biến động cuối cùng được tạo ra từ hai kênh XS1 và XS2 Ảnh của kênh XS3 tương tự như kênh XS2.Giá trị của các pixel biến động được thể hiện ở biên của biểu đồ phân bố, giá trị pixel không thay đổi dao động xung quanh giá trị trung bình Độ chính xác của lớp thay đổi tương đối thấp chỉ đạt 64,3%, độ chính xác vùng không thay đổi đạt 94,8%, độ chính xác toàn bộ 85,8%, hệ số Kappa 0,63

- Phương pháp thứ hai: Ba phương pháp phân loại được thực hiện trên ảnh

1994 và 2002, độ chính xác toàn bộ từ 75% đến 86,3% Phương pháp phân loại

có kiểm định theo xác suất cực đại và phương pháp trí tuệ nhân tạo đạt độ chính xác từ 83,1% đến 86,3% Tuy nhiên, ma trận sai số được tạo ra cho thấy kết quả

độ chính xác toàn bộ của bản đồ biến động tương ứng là 71% và 69%, thấp hơn

so với phương pháp phân loại trực tiếp từ ảnh đa thời gian

Sự nhầm lẫn giữa các lớp phân loại như đất nông nghiệp và đất trồng cỏ, đất xây dựng và đất giao thông là nguyên nhân dẫn đến sai sót trong kết quả phân loại, do đó ảnh hưởng đến kết quả biến động (Lâm Ngọc Tú, 2009)

2.4.3 Tích hợp viễn thám và GIS để thành lập bản đồ biến động sử dụng đất

ở Việt Nam

Từ thập kỷ 50 của thế kỷ XX (vệ tinh nhân tạo đầu tiên được phóng lên quỹ đạo) đến nay trong không gian đang tồn tại hàng trăm vệ tinh khác nhau của các quốc gia.Khả năng khai thác vệ tinh là vô cùng to lớn, từ mục đích quân sự đến viễn thông, thương mại, phát triển kinh tế Đặc biệt là những bức ảnh do vệ tinh chụp giúp con người điều tra tài nguyên thiên nhiên, giám sát được sự biến động của thời tiết, thiên nhiên, môi trường…Sự biến động khác thường của tự nhiên trong những năm qua đã thúc đẩy mạnh mẽ sự phát triển và ứng dụng các công nghệ hiện đại trên thế giới nhằm dự báo sớm nhất những thảm họa có thể xảy ra do sự biến động tiêu cực của thiên nhiên Việt Nam - đất nước đang trong giai đoạn phát triển nhanh chóng cho nên việc giám sát biến động phức tạp về tài nguyên, môi trường ngày càng vô cùng quan trọng đặc biệt là với sự trợ giúp của công nghệ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý Trước nhu cầu cấp bách của thực tế Chính phủ Việt Nam và Chính phủ Pháp đã ký một nghị định thư tài chính để thực hiện đề tài “Xây dựng hệ thống giám sát tài nguyên và môi trường tại Việt Nam” Mục tiêu của dự án là xây dựng một hệ thống công nghệ viễn

thám - hệ thống thông tin địa lý đủ mức hiện đại, phù hợp với điều kiện Việt Nam trong giai đoạn 10 năm trước mắt, có khả năng cung cấp cho giai đoạn sau; nhằm thu nhận các loại ảnh vệ tinh chủ yếu, xử lý ảnh; thành lập hệ thống thông tin; nâng cấp hệ thống viễn thám ứng dụng cho các ngành ở nước ta phục vụ mục tiêu phát triển kinh tế - xã hội và bảo vệ môi trường Sau hơn 3 năm xây dựng, ngày 09/7/2009 Trạm thu ảnh vệ tinh Việt Nam và Trung tâm dữ liệu viễn thám Quốc gia chính thức đi vào hoạt động Đây là hai sản phẩm chính của dự án “Xây dựng hệ thống giám sát tài nguyên và môi trường tại Việt Nam” Nó không chỉ là niềm tự hào của những cơ quan, đơn vị tham gia xây dựng, cung cấp thiết bị công nghệ, quản lý, vận hành, khai thác sử dụng mà còn là niềm tự hào của đất nước

ta Có thể nói đây là bước khởi đầu quan trọng, đặt nền móng cơ bản cho việc ứng dụng và phát triển công nghệ viễn thám ở tầm Quốc gia Là trạm thu thứ 5 trong khối ASEAN nhưng Trạm thu ảnh vệ tinh Việt Nam được lắp đặt các thiết

bị kỹ thuật sử dụng công nghệ mới nhất từ Châu Âu, Mỹ và những thiết bị chuyên ngành do Tập đoàn hàng không vũ trụ quốc phòng EADS-DSC (Pháp) lập riêng cho dự án, đã tạo ra tính năng tự động cao Hầu như toàn bộ quá trình thu nhận tín hiệu, xử lý tín hiệu và dữ liệu ảnh ban đầu đều tự động Trạm thu được 5 loại ảnh vệ tinh là SPOT 2, SPOT 4, SPOT 5, ENVISAT ASAR và ENVISAT MERIS có độ phân giải 2,5m; 10m; 20m; 30m…có thể phục vục cho nhiều nhiệm vụ trong lĩnh vực điều tra cơ bản, giám sát tài nguyên thiên nhiên và môi trường

Ngoài ra sự kết hợp giữa viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) còn đem lại nhiều ứng dụng to lớn như:

- Trong nghiên cứu lâm nghiệp:

Ngày 25 tháng 6 năm 2005, Công ty GeoInfo và Trung tâm Tài nguyên

& Môi trường, Viện điều tra quy hoạch rừng đã phối hợp thực hiện hợp đồng: Ứng dụng viễn thám và hệ thông tin địa lý trong việc thiết kế hệ thống hỗ trợ ra quyết định kế hoạch trồng rừng 5 năm của Ban Quản lý rừng phòng hộ đầu nguồn sông Bồ

- Trong quản lý tổng hợp đới bờ (QLTHĐB):

Từ tháng 9 năm 2000 dự án Việt Nam - Hà Lan về quản lý tổng hợp đới bờ (VNICZM) do Bộ Tài nguyên và Môi trường thông qua Cục Bảo vệ Môi trường phối hợp với tập đoàn tư vấn NEDECO bắt đầu được triển khai tại 3 tỉnh ven biển Việt Nam là Nam Định, Thừa Thiên Huế, Bà Rịa Vũng Tàu Mục tiêu của dự án là

hướng tới xây dựng một chương trình QLTHĐB dài hạn nhằm hỗ trợ Việt Nam trong quy hoạch và phát triển một cách bền vững đới bờ cùng với tài nguyên thiên nhiên và cộng đồng dân cư sinh sống trong khu vực này Việc áp dụng các phương tiện tiên tiến hỗ trợ cho QLTHĐB như viễn thám và GIS được xác định là một trong những nhiệm vụ trọng tâm thuộc kế hoạch hoạt động của dự án trong những năm qua

- Trong quản lý dải ven biển:

Dự án do Trung tâm Viễn thám thực hiện từ tháng 2/2000 đến tháng 6/2002 Mục tiêu của dự án nhằm tăng cường năng lực cho Trung tâm Viễn thám trong việc ứng dụng công nghệ viễn thám để thành lập bản đồ phục vụ công tác quản lý dải ven biển, nhằm góp phần hỗ trợ Việt Nam trong công tác quản lý và phát triển bền vững dải ven biển Kết quả thực hiện dự án là đã cung cấp tư liệu

và phần mềm xử lý ảnh vệ tinh Đã nhận 67 cảnh ảnh vệ tinh radar của cơ quan

vũ trụ Châu Âu và 19 cảnh ảnh vệ tinh Landsat 7; đã tiếp nhận 3 phần mềm ENVI xử lý ảnh vệ tinh radar và ảnh quang học Việc kết hợp tư liệu ảnh viễn thám và dữ liệu GIS đã thành lập được bộ bản đồ chuyên đề phục vụ công tác quản lý dải ven biển tại 3 vùng là: Vùng 1 (vùng Miền Bắc) bao gồm dải ven biển Quảng Ninh - Hải Phòng - Thái Bình - Nam Định - Ninh Bình, vùng 2 (vùng Miền Trung) bao gồm dải ven biển tỉnh Quảng Trị - Thừa Thiên Huế - Đà Nẵng, vùng 3 (vùng Miền Nam) bao gồm dải ven biển Bà Rịa Vũng Tàu - TP.Hồ Chí Minh - Tiền Giang và Trà Vinh - Sóc Trăng - Bạc Liêu Bản đồ được thành lập ở tỷ lệ 1/100.000 trong hệ quy chiếu HN-72 với 9 chủ đề là địa lý chung, hiện trạng sử dụng đất, đô thị hóa và cơ sở hạ tầng, đất ngập nước, rừng ngập mặn và rừng tràm, bồi tụ - xói lở dải ven biển, ngập lụt, sinh thái dải ven bờ và nhạy cảm môi trường

Việt Nam có tổng diện tích tự nhiên khoảng 33.121,2 nghìn ha, diện tích đất canh tác Việt Nam vào loại thấp nhất thế giới, đất canh tác chỉ khoảng 0,113 ha/người trong khi Thái Lan 0,3 ha/người Trong khi những mảnh đất màu mỡ cứ

ít đi, nhường chỗ dần cho những khu công nghiệp, sân golf thì mỗi năm dân số tăng khoảng 1 triệu người

Tuy trước mắt Việt Nam vẫn là nước xuất khẩu lương thực khá ổn định, an ninh lương thực cấp quốc gia chưa phải là điều đáng quan ngại nhưng cứ với tốc độ chuyển đổi đất như hiện nay sẽ đặt cho tương lai nhiều thách thức

Từ trước đến nay, việc ứng dụng tư liệu ảnh viễn thám để thành lập bản

đồ hiện trạng sử dụng đất tiến tới thành lập bản đồ biến động sử dụng đất đã được quan tâm, triển khai Có khá nhiều công trình, đề tài nghiên cứu đã được thực hiện cho kết quả khả quan về khả năng ứng dụng của viễn thám trong lĩnh vực này như: Đề tài nghiên cứu cấp nhà nước “Ứng dụng viễn thám thành lập bản đồ sử dụng đất toàn quốc tỷ lệ 1/250.000” của tập thể các tác giả, Luận văn thạc sĩ :“Sử dụng tư liệu ảnh viễn thám đa thời gian để nghiên cứu biến động đường bờ biển nước ta” của Nguyễn Văn Hùng, Luận văn thạc sỹ: “Ứng dụng ảnh viễn thám và phần mềm ArcGis để xác định hiện trạng các loại đất ngập nước ven biển” của Lê Thị Hải Như

Như vậy, viễn thám và GIS đã và đang được ứng dụng thành công ngày càng nhiều trong hầu hết các lĩnh vực về quản lý nguồn tài nguyên thiên nhiên ở Việt Nam.Trong thời gian tới, viễn thám và GIS sẽ là công cụ chủ đạo giám sát nguồn tài nguyên trong công cuộc hiện đại hoá nước nhà Tuy nhiên các công trình nghiên cứu đạt chất lượng cao chưa nhiều, mặt khác giá thành ảnh vệ tinh còn cao nên trong tương lai cần chú trọng đầu tư cho công tác đào tạo cán bộ chuyên môn và chuyển giao công nghệ giữa các cơ quan nghiên cứu KH-CN và các cơ sở đào tạo ứng dụng công nghệ vũ trụ trong nước

2.5 TÓM TẮT TỔNG QUAN

Viễn thám được định nghĩa như một khoa học công nghệ mà nhờ nó các tính chất của vật thể quan sát được xác định hoặc phân tích mà không cần tiếp xúc trực tiếp với chúng.Sóng điện từ hoặc được phản xạ hoặc được bức xạ từ vật thể thường là nguồn tư liệu chủ yếu 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 (Remote Sensor) Các máy chụp ảnh hoặc máy quét là những ví dụ về bộ cảm Vệ tinh có mang bộ cảm viễn thám gọi là vệ tinh viễn thám Có thể kể đến các loại vệ tinh: Landsat, Spot, Ikonos, World View… Công nghệ viễn thám đang ở trong giai đoạn phát triển mạnh mẽ, cả về bộ cảm và vật mang, tạo nên khối lượng tư liệu viễn thám khổng lồ, ngày càng dễ tiếp cận

Hệ thống thông tin Địa lý là một hệ thống bao gồm các phần mềm, phần cứng máy tính và một cơ sở dữ liệu đủ lớn, có các chức năng thu thập, cập nhật, quản trị và phân tích, biểu diễn dữ liệu địa lý phục vụ giải quyết lớp rộng lớn các bài toán ứng dụng có liên quan tới vị trí địa lý trên bề mặt trái đất Một hệ thống