Ứng dụng ảnh viễn thám và công nghệ GIS để thành lập bản đồ biến động sử dụng đất trên địa bàn phường Khai Quang - Thành phố Vĩnh Yên - tỉnh Vĩnh Phúc

Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o tr­êng ®¹i häc n«ng nghiÖp hµ néi ----------eêf---------- KIÒU THÞ KIM DUNG ỨNG DỤNG ẢNH VIỄN THÁM VÀ CÔNG NGHỆ GISĐỂ THÀNH LẬP BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT TRÊN ĐỊA BÀN PHƯỜNG KHAI QUANG THÀNH PHỐ VĨNH YÊN - TỈNH VĨNH PHÚC LuËn v¨n th¹c sÜ n«ng nghiÖp Chuyªn ngµnh : Qu¶n lý ®Êt ®ai M· sè : 60.62.16 Ng­êi h­íng dÉn khoa häc: ts. nguyÔn KH¾C THêI Hµ Néi - 2009 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội ngày 4 tháng 9 năm 2009 Tác giả luận văn Kiều Thị Kim Dung LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Nguyễn Khắc Thời - phó Khoa Tài nguyên và Môi trường, Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội - người đã hướng dẫn, giúp đỡ rất tận tình trong thời gian tôi học tập tại trường và hoàn thành luận văn tốt nghiệp cao học. Tôi xin chân thành cảm ơn Trung tâm Viễn thám Quốc gia đã cung cấp cho tôi tư liệu ảnh và hướng dẫn tận tình trong suốt quá trình làm luận văn. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo Viện Sau đại học; Bộ môn Trắc địa bản đồ và Hệ thống thông tin địa lý, Khoa Tài nguyên và Môi trường đã giảng dạy, đóng góp ý kiến, tạo điều kiện cho tôi học tập và hoàn thành luận văn của mình. Tôi xin chân thành cảm ơn Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Vĩnh Phúc cùng các anh chị đồng nghiệp đã giúp đỡ tôi trong quá trình công tác và hoàn thành luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn Bố, Mẹ, người thân trong gia đình và bạn bè đã làm chỗ dựa tinh thần vững chắc cho tôi học tập và công tác. Tác giả luận văn Kiều Thị Kim Dung MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG STT Tên bảng Trang Bảng 2.1. Biến động sử dụng đất khu vực Đông Nam Á 18 Bảng 2.2. Biến động sử dụng đất Việt Nam trong hai năm 2005 - 2007 23 Bảng 2.3 Tỷ lệ bản đồ nền dùng để thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất 30 Bảng 2.4. Các khoanh đất phải thể hiện trên bản đồ hiện trạng sử dụng đất 33 Bảng 4.1. Diện tích, cơ cấu các loại đất chính năm 2008 62 Bảng 4.2. Hiện trạng sử dụng đất năm 2008 63 Bảng 4.3. Tọa độ và sai số của các điểm nắn ảnh năm 2003, 2008 69 Bảng 4.4. Mô tả các loại đất 70 Bảng 4.5. Mẫu giải đoán ảnh vệ tinh 71 Bảng 4.6. Ma trận sai số phân loại ảnh năm 2003 74 Bảng 4.7. Độ chính xác phân loại ảnh năm 2003 75 Bảng 4.8. Ma trận sai số phân loại ảnh năm 2008 76 Bảng 4.9. Độ chính xác phân loại ảnh năm 2008 76 Bảng 4.10. Thống kê diện tích đất năm 2003 79 Bảng 4.11. Thống kê diện tích đất năm 2008 79 DANH MỤC CÁC HÌNH STT Tên hình Trang Hình 2.1. Ảnh lập bản đồ biến động bằng phương pháp so sánh sau phân loại 6 Hình 2.2. Thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp phân loại trực tiếp ảnh đa thời gian 7 Hình 2.3. Véc tơ thay đổi phổ 8 Hình 2.4. Thuật toán phân tích thay đổi phổ 9 Hình 2.5. Thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp mạng nhị phân 12 Hình 2.6. Thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp mạng nhị phân 14 Hình 4.1. Địa giới hành chính phường Khai Quang 59 Hình 4.2. Biểu đồ cơ cấu đất đai khu vực nghiên cứu 62 Hình 4.3. Ảnh spots 2003 chụp vào ngày 1/11/2003 64 Hình 4.4. Ảnh spots 2008 chụp vào ngày 30/11/2008 64 Hình 4.5. Ảnh vệ tinh khu vực nghiên cứu 65 Hình 4.7. Kết quả nắn ảnh 2003 bằng phần mềm Envi và các chỉ tiêu sai số 68 Hình 4.8. Kết quả nắn ảnh 2008 bằng phần mềm Envi và các chỉ tiêu sai số 68 Hình 4.9. Ảnh phân loại năm 2003 72 Hình 4.10. Ảnh phân loại năm 2008 73 Hình 4.11. Quy trình thành lập bản đồ biến động sử dụng đất 78 Hình 4.12. Thay đổi diện tích giữa hai thời điểm nghiên cứu 85 1. ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1. Tính cấp thiết của đề tài Đất đai là tài nguyên vô cùng quan trọng trong chiến lược phát triển của mỗi Quốc gia. Một trong những chỉ tiêu đánh giá sự phát triển của mỗi quốc gia đôi khi còn được tính theo mức độ biến động trong quá trình sử dụng đất của Quốc gia đó. Với sức ép của quá trình gia tăng dân số (cả tự nhiên và cơ học), kết hợp với sử dụng đất đai thiếu bền vững đã gây sức ép lớn lên quá trình sử dụng đất. Vì vậy nghiên cứu sự thay đổi trong quá trình sử dụng đất là căn cứ khoa học để đưa ra những chính sách sử dụng đất đai phù hợp nhằm nâng cao mức sống của người dân, đem lại hiệu quả cao hơn cả về kinh tế - xã hội và môi trường. Thành phố Vĩnh Yên là trung tâm kinh tế, chính trị, văn hóa và xã hội của tỉnh Vĩnh Phúc, đặc biệt trong những năm qua với sự chuyển mình mạnh mẽ theo hướng công nghiệp hóa - hiện đại hóa chung của cả nước, bộ mặt Thành phố thay đổi nhanh chóng theo hướng giảm diện tích đất nông nghiệp, tăng diện tích đất phi nông nghiệp chủ yếu là đất sử dụng vào mục đích công nghiệp và dịch vụ. Trong những năm gần đây, công tác quản lý về đất đai nói riêng và tình hình thực hiện Pháp Luật đất đai trên địa bàn thành phố đã bắt đầu đi vào nề nếp. Tuy nhiên, do nhiều nguyên nhân cả khách quan và chủ quan công tác cập nhật biến động đất đai chưa tốt, chưa kịp thời; cơ sở hạ tầng, trang thiết bị phục vụ cho công tác chưa đầy đủ, đồng bộ, đa số còn lạc hậu; trình độ, năng lực cán bộ làm công tác quản lý đất đai ở các cấp còn chưa cao, nhất là cán bộ địa chính cơ sở. Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học vũ trụ thì ảnh viễn thám cũng đã xuất hiện và ngày càng tỏ rõ tính ưu việt trong công tác điều tra, quản lý tài nguyên. Đặc biệt là sự xuất hiện của các tư liệu viễn thám mới như: SPOT, LANDSAT, ASTER… có độ phân giải không gian và phân giải phổ cao. Một số tư liệu viễn thám còn có khả năng chụp lập thể, đặc biệt là có thể cập nhật thông tin nhanh chóng thông qua việc thu nhận và xử lý ảnh vệ tinh ở nhiều thời điểm khác nhau tạo thành ảnh đa thời gian ở dạng số, là sản phẩm dễ dàng sử dụng trong các phần mềm phân tích ảnh hiện đại và có khả năng tích hợp thuận tiện trong hệ thống thông tin địa lý GIS. Đặc biệt việc phóng vệ tinh VINASAT-1 đầu tiên vào ngày 12/4/2008, đã mở ra một hướng đi mới trong ứng dụng ảnh viễn thám ở Việt Nam. Nhận thức được tầm quan trọng của sự thay đổi trong quá trình sử dụng đất với sự thay đổi khí hậu và chất lượng của cuộc sống, tôi đã lựa chọn nghiên cứu đề tài: “Ứng dụng ảnh viễn thám và công nghệ GIS để thành lập bản đồ biến động sử dụng đất trên địa bàn phường Khai Quang - thành phố Vĩnh Yên - tỉnh Vĩnh Phúc”. 1.2. Mục đích và yêu cầu 1.2.1. Mục đích nghiên cứu - Thành lập Bản đồ hiện trạng dựa trên tư liệu ảnh viễn thám tại thời điểm bay chụp. - Thành lập bản đồ biến động lớp phủ mặt đất dựa trên chỉ tiêu biến động về diện tích của từng loại đất thông qua tư liệu ảnh viễn thám và bản đồ hiện trạng xây dựng được. 1.2.2. Yêu cầu Sử dụng phần mềm Envi để giải đoán ảnh viễn thám thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất. Các chức năng phân tích không gian của GIS được sử dụng để chồng xếp bản đồ hiện trạng thành lập bản đồ biến động và tính toán biến động. 2. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2.1. Khái quát về bản đồ biến động sử dụng đất 2.1.1. Khái quát về bản đồ biến động và các phương pháp thành lập bản đồ biến động sử dụng đất 2.1.1.1. Những vấn đề chung về bản đồ biến động sử dụng đất Biến động 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 sử dụng đất người ta có thể sử dụng nhiều phương pháp từ nhiều nguồn tài liệu khác nhau như: số liệu thống kê hàng năm, số liệu kiêm kê hoặc từ các cuộc điều tra. Các phương pháp này có độ chính xác không cao, tốn nhiều thời gian và kinh phí, đồng thời chúng không thể hiện được sự thay đổi sử dụng đất từ loại đất này sang loại đất khác và vị trí không gian của sự thay đổi đó. Thành lập bản đồ biến động sử dụng đất từ tư liệu viễn thám đa thời gian sẽ khắc phục được những nhược điểm trên. Đất đai là tài nguyên quốc gia vô cùng quý giá, là tư liệu sản xuất đặc biệt, là nguồn nội lực, nguồn vốn to lớn của đất nước, là thành phần quan trọng hàng đầu của môi trường sống, là địa bàn phân bố của các khu dân cư, xây dựng các cơ sở kinh tế, văn hóa, xã hội, an ninh và quốc phòng. Đất đai có ý nghĩa kinh tế, chính trị, xã hội sâu sắc trong sự nghiệp xây dựng và bảo vệ Tổ quốc. Trong giai đoạn đầu phát triển kinh tế, xã hội, khi mức sống của con người còn thấp, công năng chủ yếu của đất là tập trung vào sản xuất vật chất, đặc biệt trong sản xuất nông nghiệp. Khi xã hội phát triển ở mức độ cao hơn, công năng của đất từng bước được mở rộng, sử dụng đất cũng phức tạp hơn. Đất đai không chỉ cung cấp cho con người các tư liệu vật chất để sinh tồn và phát triển mà còn cung cấp các điều kiện cần thiết để hưởng thụ và đáp ứng nhu cầu cho cuộc sống của nhân loại. Kinh tế xã hội phát triển mạnh, cùng với sự bùng nổ dân số đã làm cho mối quan hệ giữa con người và đất đai ngày càng trở nên căng thẳng. Vấn đề tổ chức và sử dụng đất theo quan điểm sinh thái và phát triển bền vững càng trở nên quan trọng, bức xúc và mang tính toàn cầu. Để quản lý sử dụng đất cấp xã sử dụng bản đồ tỷ lệ lớn và chi tiết 1:2.000, 1:5.000, 1:10.000. Đối với cấp huyện sử dụng bản đồ tỷ lệ lớn và trung bình 1:10.000, 1:25.000, 1:50.000. Với các vùng lớn hơn sử dụng bản đồ tỷ lệ trung bình và tỷ lệ nhỏ. Bản đồ biến động sử dụng đất ngoài các yếu tố nội dung cơ bản của các bẩn đồ chuyên đề như: bản đồ địa hình, địa vật, giao thông, thủy văn… phải thể hiện được sự biến động về sử dụng đất theo thời gian. Các thông tin về tình hình sử dụng đất, biến động sử dụng đất kết hợp với các thông tin có liên quan là yếu tố quan trọng phục vụ công tác quy hoạch, kế hoạch và quản lý đất đai để đảm bảo sử dụng đất bền vững, hiệu quả, thân thiện môi trường và quan trọng nhất là đảm bảo an ninh lương thực. Các số liệu điều tra về tình hình biến động sử dụng đất có thể đã được phân tích và thống kê tổng hợp dưới dạng bảng biểu nhưng chưa phân tích hay trình bày số liệu này dưới dạng không gian địa lý hoặc làm chúng dễ tiếp cận hơn đối với các nhà nghiên cứu hoặc các nhà hoạch định chính sách. Tiềm năng của hệ thống thông tin địa lý hiện đại trong việc phân tích dữ liệu không gian để thành lập bản đồ vẫn chưa được ứng dụng rộng rãi. Việc thể hiện sự biến động của số liệu theo không gian địa lý làm tăng giá trị của số liệu lên rất nhiều đặc biệt đối với nước ta, một nước có lãnh thổ trải dài trên 3000km, hai vùng đồng bằng châu thổ rộng lớn tương phản với các vùng miền núi bao la. Sự đa dạng về đặc điểm kinh tế xã hội và việc sử dụng đất được đánh giá rõ hơn ở dưới dạng bản đồ. Ưu điểm của bản đồ biến động sử dụng đất là thể hiện được rõ sự biến động theo không gian và theo thời gian. Diện tích biến động được thể hiện rõ ràng trên bản đồ, đồng thời cho chúng ta biết có biến động hay không biến động, hay biến động từ loại đất nào sang loại đất nào. Nó có thể được kết hợp với nhiều nguồn dữ liệu tham chiếu khác để phục vụ có hiệu quả cho rất nhiều mục đích khác nhau như quản lý tài nguyên, môi trường, thống kê, kiểm kê đất đai. Về cơ bản, bản đồ biến động sử dụng đất được thành lập trên cơ sở hai bản đồ hiện trạng sử dụng đất tại hai thời điểm nghiên cứu vì vậy độ chính xác của bản đồ này phụ thuộc vào độ chính xác của các bản đồ hiện trạng sử dụng đất tại hai thời điểm nghiên cứu. 2.1.1.2. 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 bao gồm 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 được 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 các 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 thường được sử dụng. Dưới đây là một số phương pháp được sử dụng rộng rãi để nghiên cứu biến động và thành lập bản đồ biến động. a. Thành lập bản đồ biến động bằng 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. Các bản đồ hiện trạng có thể thực hiện dưới dạng bản đồ raster. Quy trình thành lập bản đồ biến động sử dụng đất theo phương pháp này có thể tóm tắt như hình 2.1. Ảnh 1 Ảnh 2 Phân loại Phân loại Bản đồ hiện trạng 1 Bản đồ hiện trạng 2 Bản đồ biến động Hình 2.1. Ảnh lập bản đồ biến động bằng phương pháp so sánh sau phân loại Phương pháp so sánh sau phân loại được sử dụng rộng rãi nhất, đơn giản, dễ hiểu và dễ thực hiện. Sau khi ảnh vệ tinh được nắn chỉnh hình học sẽ tiến hành phân loại độc lập để tạo thành hai bản đồ. Hai bản đồ này được so sánh bằng cách so sánh pixel tạo thành ma trận biến động. Theo J. Jensen [13] ưu điểm của phương pháp này cho biết sự thay đổi từ loại đất gì sang loại đất gì và chúng ta cũng có thể sử dụng các bản đồ hiện trạng sử dụng đất đã được thành lập trước đó. Nhược điểm của phương pháp này là phải phân loại độc lập các ảnh viễn thám nên độ chính xác phụ thuộc vào độ chính xác của từng phép phân loại và thường độ chính xác không cao vì các sai sót trong quá trình phân loại của từng ảnh vẫn được giữ nguyên trong bản đồ biến động. b. Thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp phân loại trực tiếp ảnh đa thời gian Phân loại Bản đồ biến động Kênh 2 Kênh 3 Kênh 4 Kênh 2 Kênh 3 Kênh 4 Ảnh thời điểm 1 Ảnh thời điểm 2 Ảnh biến động Phương pháp này thực chất là chồng xếp hai ảnh 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 (hình 2.2). Hình 2.2. Thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp phân loại trực tiếp ảnh đa thời gian Ưu điểm của phương pháp này là chỉ phải phân loại một lần. Nhưng nhược điểm lớn nhất của nó là rất phức tạp trong lấy mẫu vì phải lấy tất cả các mẫu biến động và không biến động. Hơn nữa, ảnh hưởng của sự thay đổi theo thời gian (các mùa trong năm) và ảnh hưởng của khí quyển của các ảnh ở các thời điểm khác nhau cũng không dễ được loại trừ, do đó ảnh hưởng đến độ chính xác của phương pháp. Thêm vào đó bản đồ biến động sử dụng đất được thành lập theo phương pháp này chỉ cho ta biết được chỗ biến động và chỗ không biến động chứ không cho biết được biến động theo xu hướng nào. c. Thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp phân tích véctơ thay đổi phổ Kênh y Kênh x 1 2 Khi ở trong khu vực nghiên cứu có biến động xảy ra thì nó được thể hiện bằng sự khác biệt về phổ ở giữa hai thời điểm trước và sau biến động. Giả sử xác định được giá trị phổ trên hai kênh x và y tại hai thời điểm trước và sau biến động như trên biểu đồ hình 2.3. Hình 2.3. Véc tơ thay đổi phổ Điểm 1 biểu thị giá trị phổ tại thời điểm trước khi xảy ra biến động, điểm 2 biểu thị giá trị phổ tại thời điểm sau khi xảy ra biến động. Khi đó véc tơ chính là véc tơ thay đổi phổ, và được biểu thị bởi giá trị (khoảng cách từ 1 đến 2) và hướng thay đổi (góc ). Giá trị của véc tơ thay đổi phổ tính trên toàn cảnh theo công thức [13]: CMpixel = Trong đó: CMpixel là giá trị của véc tơ thay đổi phổ, BVi,j,k(1), BVi,j,k(2) là giá trị phổ của pixel ij, kênh k của ảnh trước và sau khi xảy ra biến động. Việc phân tích véc tơ thay đổi được ghi lại thành hai tệp dữ liệu: một tệp chứa các mã của khu vực, một tệp chứa độ lớn của các véc tơ thay đổi phổ. Thông tin về sự thay đổi được tạo ra từ hai tệp dữ liệu đó và được thể hiện bằng màu sắc của các pixel tương ứng với các mã đã quy định. Trên ảnh đa phổ thay đổi này sẽ kết hợp cả hướng và giá trị của véc tơ thay đổi phổ. Sự thay đổi có xảy ra hay không được quyết định bởi véc 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. Kênh y Kênh x Thời điểm1 Thời điểm2 Ngưỡng Không thay đổi hoặc thay đổinhỏ Kênh y Kênh x Thời điểm1 Thời điểm2 Thay đổi Kênh y Kênh x Thời điểm1 Thời điểm2 Thay đổi a. b. c. Trên hình 2.4 thể hiện thuật toán phân tích thay đổi phổ. Hình 2.4. Thuật toán phân tích thay đổi phổ Trường hợp a, không xảy ra biến động hoặc biến động nhỏ vì véc tơ thay đổi phổ không vượt khỏi giá trị ngưỡng, trường hợp b, c có xảy ra biến động và hướng của véc tơ thay đổi phổ thể hiện tính chất của biến động trong trường hợp b khác trường hợp c, ví dụ ở trường hợp b có thể xảy ra sự biến mất của thực vật, còn trong trường hợp c chỉ là sự khác biệt giai đoạn tăng trưởng của cây trồng. 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. Phương pháp phân tích véc tơ thay đổi phổ được ứng dụng hiệu quả trong nghiên cứu biến động rừng nhất là biến động hệ sinh thái rừng ngập mặn. Nhưng nhược điểm của phương pháp này là khó xác định ngưỡng của sự biến động. d. Thành lập bản đồ biến động bằng 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 ảnh. Trước tiên các ảnh được nắn về cùng một hệ tọa độ. Sau đó dùng phép các biến đổi số học để tạo ra các ảnh thay đổi. Phép trừ và phép chia số học được sử dụng trong trường hợp này. Nếu ảnh thay đổi là kết quả của phép trừ số học thì khi đó giá trị độ xám của các pixel trên ảnh thay đổi là một dãy số âm và dương. Các kết quả âm và dương biểu thị mức độ biến đổi của các vùng, còn giá trị 0 thể hiện sự không thay đổi. Với giá trị độ xám từ 0 đến 255 thì giá trị pixel thay đổi trong khoảng từ -255 đến + 255. Thông thường để tránh kết quả mang giá trị âm người ta cộng thêm một hằng số không đổi. Công thức toán học để biểu diễn là Dijk = BVijk (1) - BVijk (2) + c Trong đó: Dijk: giá trị độ xám của pixel thay đổi BVijk (1): giá trị độ xám của ảnh thời điểm 1 BVijk (2): giá trị độ xám của ảnh thời điểm 2 c: là một hằng số (c = 127) i: chỉ số dòng; j: chỉ số cột k: Kênh ảnh (ví dụ kênh 4 trên ảnh Landsat TM). Ảnh thay đổi được tạo ra bằng cách tổ hợp giá trị độ xám theo luật phân bố chuẩn Gauss. Vị trí nào có pixel không thay đổi, độ xám biểu diễn xung quanh giá trị trung bình, vị trí có pixel thay đổi được biểu diễn ở phần biên của đường phân bố. Cũng tương tự như vậy, nếu ảnh thay đổi được tạo ra từ phép chia số học thì giá trị của các pixel trên ảnh là một tỷ số chứng tỏ ở đó có sự thay đổi, nếu bằng 1 thì không có sự thay đổi. Giá trị giới hạn trên ảnh thay đổi (tạo ra bởi phép trừ số học) và ảnh tỷ số kênh sẽ quyết định ngưỡng giữa ranh giới sự thay đổi - không thay đổi, và được biểu thị bằng biểu đồ độ xám của ảnh thay đổi. Thông thường độ lệch chuẩn sẽ được lựa chọn và kiểm tra theo kinh nghiệm. Nhưng ngược lại, hầu hết các nhà phân tích đều sử dụng phương pháp thử nghiệm nhiều hơn phương pháp kinh nghiệm. Giá trị ngưỡng của sự thay đổi sẽ được xác định khi bắt gặp giá trị thay đổi trên thực tế. Vì vậy, để xác định được ta cần phải hiểu rõ về khu vực nghiên cứu, thậm chí phải lựa chọn một số vùng biến động và ghi lại để hiển thị trên vùng nghiên cứu mà người lựa chọn biết rõ. Tuy nhiên kỹ thuật này có thể kết hợp với các kỹ thuật khác để nghiên cứu biến động và thành lập bản đồ biến động hiệu quả. đ. Thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp sử dụng mạng nhị phân Đây là một phương pháp xác định biến động rất hiệu quả [10]. Đầu tiên 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 đều được nắn chỉnh về cùng một hệ tọa độ. Tiến hành phân loại ảnh thứ nhất theo phương pháp phân loại thông thường. Tiếp theo lần lượt chọn 1 trong các kênh (ví dụ kênh 3) từ hai 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 (như tỷ số kênh, các phép cộng , trừ, nhân, chia để tạo sự khác nhau của ảnh hoặc phương pháp phân tích thành phần chính) để tính toán các chỉ số và tạo ra một ảnh mới. Ảnh 1 sau phân loại Kênh 2 Kênh 3 Kênh 4 Ảnh 2 sau phân loại Ảnh 1 Kênh 3 - Ảnh 1 Kênh 3 - Ảnh 2 Phép biến đổi số học Phát hiện pixel thay đổi tạo ra mạng nhị phân Ảnh 2 Ảnh 1 sau phân loại Bản đồ biến động Kênh 2 Kênh 3 Kênh 4 Hình 2.5. Thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp mạng nhị phân Sau đó sử dụng kỹ thuật phân ngưỡng để xác định các vùng thay đổi và không thay đổi trên ảnh mới này theo phương pháp số học đã trình bày ở trên. Ảnh thay đổi sẽ được ghi lại trên một tệp "mạng nhị phân" chỉ có hai giá trị "thay đổi" và "không thay đổi". Và phải hết sức cẩn thận trong việc thành lập mạng lưới này. Sau đó mạng nhị phân này được chồng phủ lên ảnh thứ hai để phân tích và chỉ ra các pixel thay đổi. Khi đó chỉ có các pixel được xác định là có sự thay đổi được phân loại trên ảnh thứ hai này. Sau đó, phương pháp so sánh sau phân loại truyền thống được ứng dụng để tìm ra thông tin về biến động. Sơ đồ của phương pháp thể hiện trong hình 2.5. Ưu điểm của phương pháp này là giảm được sai số xác định biến động do bỏ sót hoặc cộng thêm vào và cung cấp cụ thể thông tin về sự biến động từ loại gì sang loại gì. Phương pháp này có thể phân tích được số lượng nhỏ các vùng thay đổi giữa hai thời điểm. Ở hầu hết các vùng nghiên cứu, trong giai đoạn từ 1-5 năm thì diện tích biến động thường không lớn quá 10% diện tích toàn bộ vùng nghiên cứu, vì vậy phương pháp này khá thích hợp để thành lập bản đồ những vùng có biến động nhỏ. Nhưng bất lợi lớn nhất của phương pháp này là rất phức tạp, đỏi hỏi một số bước thực hiện và kết quả cuối cùng phụ thuộc vào chất lượng của mạng nhị phân đã được sử dụng để phân tích. Tuy nhiên để nghiên cứu biến động và thành lập bản đồ biến động thì đây là một phương pháp rất hữu dụng. e. Thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp chồng xếp ảnh phân loại lên bản đồ đã có Trong một số trường hợp mà khu vực nghiên cứu đã có bản đồ hiện trạng được thành lập từ ảnh viễn thám (ví dụ ảnh hàng không) hoặc đã có bản đồ được số hóa thì thay vì sử dụng ảnh viễn thám ở thời điểm 1 chúng ta sử dụng các nguồn dữ liệu đã sẵn có. Tiến hành phân loại ảnh ở thời điểm thứ hai, sau đó tiến hành so sánh các pixel tương tự như phương pháp so sánh sau phân loại để tìm ra biến động và thông tin biến động. Ưu điểm của phương pháp này là sử dụng được nguồn dữ liệu đã biết, giảm được nguồn sai số do bỏ sót hay tổng quát và biết được thông tin chi tiết về sự biến động. Hơn nữa chỉ cần phân loại độc lập ảnh ở thời điểm 2. Tuy nhiên phương pháp này cũng có nhược điểm là dữ liệu số hóa có thể không đủ độ chính xác hoặc dữ liệu bản đồ không tương thích với hệ thống phân loại. g. Thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp cộng màu trên một kênh ảnh Trong phương pháp này ta chọn một kênh ảnh nhất định (ví dụ kênh 1) 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. Ví dụ có hai ảnh Landsat TM năm 1992 và năm 1998. Gán màu lục cho kênh 1 của ảnh năm 1992, gán màu đỏ cho kênh 1 của ảnh năm 1998, gán màu chàm cho một kênh 1 của ảnh trống. Khi đó tất cả các vùng không có sự thay đổi giữa hai thời điểm sẽ có màu vàng (theo nguyên lý cộng màu, tổ hợp màu chàm và màu đỏ tạo thành màu vàng). Như vậy căn cứ vào màu sắc ta có thể định lượng được sự thay đổi. Ảnh 1 Ảnh 2 Ảnh 3 Kênh n Kênh n Kênh n Ảnh màu lục Ảnh màu đỏ Ảnh màu chàm Ảnh biến động Bản đồ biến động Hình 2.6. Thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp mạng nhị phân Ưu điểm của phương pháp này có thể xác định được biến động của hai thậm chí ba thời điểm ảnh ở cùng một lần xử lý ảnh (hình 2.6). Tuy nhiên kỹ thuật xử lý ảnh theo phương pháp này không cung cấp được số liệu cụ thể về diện tích biến động từ loại đất này sang loại đất khác. Tuy vậy đây là phương pháp tối ưu để nghiên cứu biến động trên phạm vi rộng lớn như vùng hoặc lãnh thổ. h. Thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp kết hợp Thực chất việc thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp này là véc tơ hóa những vùng biến động từ tư liệu ảnh có độ phân giải cao như ảnh SPOT Pan 10x10m hoặc ảnh hàng không. Nếu dữ liệu ảnh tại một thời điểm có độ phân giải thấp hơn ta tiến hành phân loại ảnh đó theo phương pháp phân loại không kiểm định. Từ ảnh phân loại không kiểm định tạo ra được bản đồ hiện trạng tại thời điểm đó. Tiếp theo chồng xếp bản đồ lên trên ảnh có độ phân giải cao để phát hiện biến động. Sau đó tiến hành véc tơ hóa những vùng biến động. Việc khoanh vẽ những vùng xảy ra biến động trên ảnh được thực hiện dễ dàng nhờ phương pháp giải đoán bằng mắt dựa vào các chuẩn đoán đọc như chuẩn hình dạng, chuẩn cấu trúc, chuẩn kích thước … Chính vì vậy, phương pháp này rất thông dụng khi người xử lý sử dụng phương pháp giải đoán bằng mắt ảnh hàng không của cả hai thời điểm. Quá trình xử lý được thực hiện dễ dàng hơn nếu thỏa mãn hai yếu tố: - Nếu hai ảnh được hiển thị trên màn hình cùng lúc, bên cạnh nhau. - Các tính chất hình học của ảnh là như nhau, được định hướng như nhau thì khi vẽ một đối tượng trên một ảnh thì trên ảnh kia đối tượng đó có cùng kích thước, hình dạng. Ứng dụng hiệu quả nhất của phương pháp này là nghiên cứu biến động sau thiên tai. Sau cơn bão nhiệt đới lịch sử Hugo với tốc độ gió 135 dặm/giờ xảy ra vào ngày 22 tháng 9 năm 1989 tại bang Carolina (Mỹ), người ta đã dùng phương pháp này để nghiên cứu những biến động do cơn bão gây ra. Ảnh hàng không chụp ngày 5 tháng 10 năm 1989 được nắn chỉnh hình học theo bản đồ năm 1988. Từ đó các nhà phân tích đã xác định được những tòa nhà không bị phá hủy, những tòa nhà bị phá hủy hoàn toàn, hay phá hủy một phần, những ngôi nhà bị xê dịch hay những tòa nhà đang được xây dựng lại và những biến động về sự bồi tụ hay xói lở của vùng bờ biển. Ưu điểm của phương pháp này là độ chính xác cao và cung cấp đầy đủ thông tin về biến động tuy nhiên phương pháp này chỉ thực hiện trên ảnh độ phân giải cao. 2.1.1.3 So sánh các phương pháp thành lập bản đồ biến động Từ các kết quả thực nghiệm của các nghiên cứu đã công bố cho thấy: - Các phương pháp thành lập bản đồ biến động trừ các phương pháp liên quan đến phép phân loại thông thường, các phương pháp còn lại đều phải xác định ngưỡng phân chia bằng thực nghiệm để tách các pixel biến động và không biến động. Trên thực tế, việc xác định ngưỡng chính xác là vấn đề không đơn giản. - Các phương pháp như phân loại trực tiếp ảnh đa thời gian, phương pháp số học, phương pháp mạng nhị phân, phương pháp cộng màu đều rất đòi hỏi người xử lý phải có trình độ và hiểu biết nhất định về kỹ thuật xử lý ảnh. Vì vậy khó thực hiện với những người không phải thuộc cơ quan chuyên môn. Thêm vào đó, để phát hiện biến động thực sự, các phương pháp này đòi hỏi những tư liệu viễn thám phải được thu thập cùng thời điểm trong các năm. Tuy nhiên, rất khó để có thể thu nhận được dữ liệu viễn thám trong cùng một thời điểm của các năm, đặc biệt là ở vùng nhiệt đới, nơi mà mây che phủ phổ biến nhiều ngày trong năm. Đồng thời cũng phải lưu ý tới độ ẩm của đất và lượng nước còn trên thảm thực vật trong trường hợp thời tiết lâu ngày không mưa và vừa mới mưa xong tại thời điểm thu nhận ảnh. - Phương pháp so sánh sau phân loại là một trong số các phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất. Bản đồ biến động được thành lập từ kết quả phân loại có kiểm định đạt độ chính xác cao nhất [10]. - Trong phương pháp so sánh sau phân loại, ảnh của từng thời điểm được phân loại độc lập nên tránh được nhiều vấn đề như không phải chuẩn hóa ảnh hưởng của khí quyển và bộ cảm ứng điện từ trên ảnh chụp tại các thời điểm khác nhau, không phải lấy mẫu lại kích thước pixel trong trường hợp dữ liệu đa thời gian không cùng độ phân giải không gian. Ngoài ra, phương pháp này cũng là phương pháp phù hợp cho việc chuyển kết quả phân loại về hệ thông tin địa lý GIS để phân tích biến động sau phân loại. Phương pháp này được cho là ít nhạy cảm với những thay đổi phổ của đối tượng do sự khác nhau của độ ẩm đất và chỉ số thực vật. Tuy nhiên phương pháp này có hạn chế là phụ thuộc vào độ chính xác của từng ảnh phân loại và tốn kém khá nhiều thời gian. 2.1.2. Tình hình thành lập bản đồ biến động sử dụng đất trên thế giới 2.1.2.1. Tình hình sử dụng đất trên thế giới Trong vòng 20 năm qua, dưới áp lực gia tăng dân số tình hình sử dụng đất nông nghiệp trên thế giới có nhiều thay đổi. Quá trình đô thị hóa diễn ra mạnh mẽ đã nảy sinh nhiều vấn đề đặc biệt là sự thay đổi sử dụng đất và lớp phủ bề mặt. Tiềm năng đất nông nghiệp của thế giới khoảng 3,3 tỷ ha tuy nhiên đến nay con người mới chỉ khai thác sử dụng được 1,476 tỷ ha.Trong đó đất nông nghiệp Châu Mỹ chiếm 35%, Châu Á 26%, Châu Phi 20%, Châu Âu 13%, Châu Đại Dương 6%. Bình quân diện tích đất nông nghiệp tính theo đầu người trên thế giới là 12.000 m2, Liên bang Nga: 24.000 m2, Mỹ: 20.000 m2, Bungari: 70.000 m2, Pháp: 6.400 m2. Diện tích đất nông nghiệp bị mất là do quá trình đô thị hóa, công nghiệp hóa. Kinh nghiệm của các nước châu Á vốn lấy cây lúa nước là cây lương thực chính cho thấy, qua mấy chục năm tiến hành công nghiệp hóa, đô thị hóa thì tỷ lệ mất đất canh tác từ 0,5%-2% năm. Tỷ lệ mất đất canh tác hàng năm trong thập niên 1980-1990 của Trung Quốc là 0,5%, Hàn Quốc 1,4%, Đài Loan 2%, Nhật Bản 1,6%. Việt Nam trong thời gian qua mất khoảng 0,4% diện tích đất canh tác, riêng đất trồng lúa có tỷ lệ mất cao hơn khoảng 1%. Biến động sử dụng đất khu vực Đông Nam Á trong những năm gần đây được thể hiện trong bảng 2.1. Bảng 2.1. Biến động sử dụng đất khu vực Đông Nam Á Vùng nghiên cứu Thời gian nghiên cứu Đất rừng Đất nông nghiệp Đ._.ất xây dựng Diện tích (km2) Tăng (+) hoặc giảm (-) (%) Diện tích (km2) Tăng (+) hoặc giảm (-) (%) Diện tích (km2) Tăng (+) hoặc giảm (-) (%) Malaysia 1. Kalang - langat 1989-1999 846,9-758,5 -10,40% 1916,9-1559,4 -18,60% 2. Kayan - Sempadi 1988-1998 613,15-438,18 -28,54% 407,04-595,86 46,39% 9,13-19,21 110,80% Indonesia 1. Citarum 1984-1996 985,26-779,84 -20,80% 923,87-521,86 -43,51% 2. Mahakam 1992-1997 667,81-532,37 -20,85% 414,98-570,85 37,56% 27,91-37,90 35,79% 3. Jambi 1992-1998 1921,23-1625,83 -15,38% 444,13-502,52 13,15% 1,51-1,84 21,85% Philippin 1. Magat 1989-1998 521,65-571,33 9,52% 233,91-152,89 -34,64% 3,36-20,12 49,80% 2. Puerto Princesa 1990-2000 1434,99-1431,52 -0,002% 45,39-46,61 2,69% 4,47-5,88 31,15% Thái Lan 1. Mae Chaem 1990-1999 742,7-728,6 -1,98% 30,4-50,4 65,78% 0,92-1,37 48,91% 2. Lin Thin 1989-2000 805,56-786,36 -2,38% 140,66-161,70 14,95% 0,39-0,48 13,07% 3. Phusithan 1990-2000 684,52-725,27 5,95% 270,32-229,50 -15,10% 40,5-48,6 20,00% 4. Eastern Forest 1989-2000 700,76-713,03 1,75% 255,67-231,42 -9,48% 0,29-0,67 23,00% 5. Ao Sawi 1989-2000 64,52-49,13 -23,85% 332,40-344,84 3,74% 11,34-16,81 48,24% Campuchia 1. Kg.Cham 1984-1997 1529,44-1134,20 -25,84% 1903,12-2552,81 34,14% 49,54-36,06 27,20% Lào 1. Nam Thuen 1989-1992 11099,56-8936,20 -19,49% 216,25-2472,29 1043,28% Việt Nam 1. Tam Đảo 1975-1999 246,01-152,31 -38,08% 16,24-16,33 0,55% 2.1.2.2. Tình hình thành lập bản đồ biến động sử dụng đất trên thế giới 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 lớp phủ thực vật 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. a. 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. b. Iran Ở Iran, việc nghiên cứu biến động sử dụng đất bằng tư liệu viễn thám được áp dụng ngay từ những năm 90 của thế kỷ trước. Năm 1996 đã thành lập được bản đồ biến động sử dụng đất của tỉnh Gillan bằng tư liệu viễn thám. Bản đồ biến động sử dụng đất của thành phố Mashhad được thành lập bằng tư liệu ảnh Landsat theo phương pháp phân loại Fuzzy. Một tác giả ở trường Đại học Zanjan đã kết hợp kỹ thuật viễn thám và công nghệ GIS để thành lập bản đồ biến động sử dụng đất của thành phố Bonab và Maraghen. Dựa trên tư liệu thu thập được là ảnh vệ tinh Landsat năm 1989 và năm 1998, bản đồ địa hình tỷ lệ 1:25.000 và 1:50.000 khu vực nghiên cứu. Trước tiên hai ảnh vệ tinh được nắn chỉnh hình học theo bản đồ địa hình. Tiến hành phân loại độc lập hai ảnh đó để thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 1989 và 1998. Sau đó sử dụng chức năng của phần mềm GIS để xác định biến động và thành lập bản đồ biến động sử dụng đất. c. 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. d. 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. đ. 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. 2.1.3. Tình hình sử dụng đất Việt Nam trong những năm gần đây Trải qua 20 năm đổi mới và phát triển, nền kinh tế - xã hội Việt Nam đã có những thay đổi sâu sắc. Cơ cấu kinh tế chuyển dịch theo hướng tích cực và có lợi cho quốc kế dân sinh, các thành phần kinh tế đều phát triển. Ngành công nghiệp đã đạt được bước phát triển mạnh mẽ theo hướng công nghiệp, hóa hiện đại hóa. Bảng 2.2. Biến động sử dụng đất Việt Nam trong hai năm 2005 - 2007 Thứ tự MỤC ĐÍCH SỬ DỤNG ĐẤT Mã Diện tích năm 2007 So với năm 2005 Diện tích năm 2005 Tăng (+) Giảm (-) (1) (2) (3) (4) (5) (6)=(4)-(5) Tổng diện tích tự nhiên 33121.2 33121.2 1 Đất nông nghiệp NNP 24696 24822.6 -126.6 1.1 Đất sản xuất nông nghiệp SXN 9436.2 9415.6 20.6 1.1.1 Đất trồng cây hàng năm CHN 6348.2 6348.2 1.1.1.1 Đất trồng lúa LUA 4130.9 7326.4 -3195.5 1.1.2 Đất trồng cây lâu năm CLN 3088 3088 1.2 Đất lâm nghiệp LNP 14514.2 14677.4 -163.2 1.3 Đất nuôi trồng thuỷ sản NTS 715.1 700 15.1 1.4 Đất làm muối LMU 14.1 14075 -14060.9 1.5 Đất nông nghiệp khác NKH 16.5 15447 -15430.5 2 Đất phi nông nghiệp PNN 3309.1 3232.2 76.9 2.1 Đất ở OTC 611.9 598.4 13.5 2.2 Đất chuyên dùng CDG 1433.5 1383.8 49.7 2.3 Đất tôn giáo, tín ngưỡng TTN 12.9 12804 -12791.1 2.4 Đất nghĩa trang, nghĩa địa NTD 97.2 97052 -96954.8 2.5 Đất sông suối và mặt nước chuyên dùng SMN 1150.3 1137.4 12.9 2.6 Đất phi nông nghiệp khác PNK 3.4 3221 -3217.6 3 Đất chưa sử dụng CSD 5116 5065.9 50.1 3.1 Đất bằng chưa sử dụng BCS 340.3 360.8 -20.5 3.2 Đất đồi núi chưa sử dụng DCS 4396 4314.4 81.6 3.3 Núi đá không có rừng cây NCS 379.7 390.7 -11 2.2. Quy trình công nghệ thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất [7] 2.2.1. Những quy định chung a. Phương pháp thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất được căn cứ Vàomục đích, yêu cầu thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất; tỷ lệ bản đồ nền; đặc điểm của đơn vị hành chính; diện tích, kích thước của các khoanh đất; mức độ đầy đủ, độ chính xác và tin cậy của các nguồn tài liệu hiện có; điều kiện thời gian, trang thiết bị kỹ thuật công nghệ và trình độ của lực lượng cán bộ kỹ thuật. b. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất cấp xã được thành lập bằng một trong các phương pháp sau - Phương pháp sử dụng bản đồ địa chính hoặc bản đồ địa chính cơ sở; - Phương pháp sử dụng ảnh chụp từ máy bay, hoặc vệ tinh có độ phân giải cao đã được nắn chỉnh thành sản phẩm ảnh trực giao; - Phương pháp hiện chỉnh bản đồ hiện trạng sử dụng đất chu kỳ trước. Phương pháp này chỉ được áp dụng khi: Không có bản đồ địa chính cơ sở và ảnh chụp từ máy bay, hoặc ảnh chụp từ vệ tinh; bản đồ hiện trạng sử dụng đất chu kỳ trước được thành lập trên bản đồ nền theo quy định của Bộ Tài nguyên và Môi trường khi số lượng và diện tích các khoanh đất ngoài thực địa đã biến động không quá 25% so với bản đồ hiện trạng sử dụng đất của chu kỳ trước. Phương pháp 1: Quy trình thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất cấp xã theo phương pháp sử dụng bản đồ địa chính hoặc bản đồ địa chính cơ sở được thực hiện theo các bước: Bước 1: Xây dựng Thiết kế kỹ thuật - dự toán công trình - Khảo sát sơ bộ, thu thập, đánh giá, phân loại tài liệu; - Xây dựng Thiết kế kỹ thuật - dự toán công trình. Bước 2: Công tác chuẩn bị - Thành lập bản đồ nền từ bản đồ địa chính hoặc bản đồ địa chính cơ sở; - Nhân sao bản đồ nền, bản đồ địa chính hoặc bản đồ địa chính cơ sở; - Lập kế hoạch chi tiết; - Vạch tuyến khảo sát thực địa. Bước 3: Công tác ngoại nghiệp - Điều tra, đối soát, bổ sung, chỉnh lý các yếu tố nội dung cơ sở địa lý lên bản sao bản đồ nền; - Điều tra, khoanh vẽ, chỉnh lý, bổ sung các yếu tố nội dung hiện trạng sử dụng đất lên bản sao bản đồ địa chính hoặc bản sao bản đồ địa chính cơ sở. Bước 4: Biên tập tổng hợp: - Kiểm tra, tu chỉnh kết quả điều tra, bổ sung, chỉnh lý ngoài thực địa; - Chuyển các yếu tố nội dung hiện trạng sử dụng đất từ bản đồ địa chính, hoặc bản đồ địa chính cơ sở lên bản đồ nền; - Tổng quát hoá các yếu tố nội dung bản đồ; - Biên tập, trình bày bản đồ. Bước 5: Hoàn thiện và in bản đồ - Kiểm tra, kết quả thành lập bản đồ; - In bản đồ (đối với công nghệ truyền thống thì hoàn thiện bản đồ tác giả); - Viết thuyết minh thành lập bản đồ. Bước 6: Kiểm tra, nghiệm thu: - Kiểm tra, nghiệm thu; - Đóng gói và giao nộp sản phẩm. Phương pháp 2: Quy trình thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất cấp xã theo phương pháp sử dụng ảnh chụp từ máy bay, hoặc ảnh chụp từ vệ tinh có độ phân giải cao đã được nắn chỉnh thành sản phẩm ảnh trực giao được thực hiện theo các bước: Bước 1: Xây dựng Thiết kế kỹ thuật - dự toán công trình - Khảo sát sơ bộ, thu nhập, đánh giá, phân loại tài liệu; - Xây dựng Thiết kế kỹ thuật - dự toán công trình. Bước 2: Công tác chuẩn bị - Tiếp nhận, nhân sao bản đồ nền; - Kiểm tra đánh giá chất lượng ảnh; - Lập kế hoạch chi tiết. Bước 3: Điều vẽ ảnh nội nghiệp - Điều vẽ, khoanh định các yếu tố nội dung hiện trạng sử dụng đất trên ảnh; - Kiểm tra kết quả điều vẽ, khoanh định các yếu tố nội dung hiện trạng sử dụng đất trên ảnh. Bước 4: Công tác ngoại nghiệp - Điều tra, đối soát, bổ sung và chỉnh lý các yếu tố nội dung cơ sở địa lý trên bản đồ nền; - Điều tra, đối soát kết quả điều vẽ nội nghiệp các yếu tố nội dung hiện trạng sử dụng đất ở ngoài thực địa và chỉnh lý bổ sung các nội dung còn thiếu; - Kiểm tra, tu chỉnh kết quả điều vẽ ngoại nghiệp. Bước 5: Biên tập tổng hợp - Chuyển kết quả điều vẽ các yếu tố nội dung hiện trạng sử dụng đất lên bản đồ nền; - Tổng quát hóa các yếu tố nội dung bản đồ; - Biên tập, trình bày bản đồ; Bước 6: Hoàn thiện và in bản đồ - Kiểm tra kết quả thành lập bản đồ; - Hoàn thiện và in bản đồ (đối với công nghệ truyền thống thì hoàn thiện bản đồ tác giả); - Viết thuyết minh thành lập bản đồ. Bước 7: Kiểm tra, nghiệm thu - Kiểm tra, nghiệm thu; - Đóng gói và giao nộp sản phẩm. Phương pháp 3: Quy trình thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất cấp xã theo phương pháp hiện chỉnh bản đồ hiện trạng sử dụng đất chu kỳ trước được thực hiện theo các bước: Bước 1: Xây dựng Thiết kế kỹ thuật - dự toán công trình - Khảo sát sơ bộ, thu thập, đánh giá, phân loại tài liệu; - Xây dựng Thiết kế kỹ thuật - dự toán công trình. Bước 2: Công tác chuẩn bị - Kiểm tra, đánh giá chất lượng và nhân sao bản đồ hiện trạng sử dụng đất chu kỳ trước (gọi là bản sao); - Lập kế hoạch chi tiết. Bước 3: Công tác nội nghiệp - Bổ sung, chỉnh lý các yếu tố nội dung cơ sở địa lý theo các tài liệu thu thập được lên bản sao; - Bổ sung, chỉnh lý các yếu tố nội dung hiện trạng sử dụng đất theo các tài liệu thu thập được lên bản sao; - Kiểm tra kết quả bổ sung, chỉnh lý nội nghiệp; - Vạch tuyển khảo sát thực địa. Bước 4: Công tác ngoại nghiệp - Điều tra, chỉnh lý, bổ sung các yếu tố nội dung cơ sở địa lý; - Điều tra, bổ sung, chỉnh lý yếu tố nội dung hiện trạng sử dụng đất trên bản sao; - Kiểm tra kết quả điều tra, bổ sung, chỉnh lý bản đồ ngoài thực địa; Bước 5: Biên tập tổng hợp - Chuyển kết quả điều tra, bổ sung, chỉnh lý lên bản đồ hiện trạng sử dụng đất; - Biên tập bản đồ. Bước 6: Hoàn thiện và in bản đồ - Kiểm tra kết quả biên tập bản đồ; - Hoàn thiện và in bản đồ (đối với công nghệ truyền thống thì hoàn thiện bản đồ tác giả); - Viết thuyết minh thành lập bản đồ; Bước 7: Kiểm tra, nghiệm thu - Kiểm tra, nghiệm thu; - Đóng gói và giao nộp sản phẩm. c. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất cấp huyện, cấp tỉnh, vùng địa lý tự nhiên - kinh tế và cả nước được thành lập theo công nghệ số bằng phương pháp tổng hợp từ bản đồ hiện trạng sử dụng đất của các đơn vị hành chính cấp dưới trực thuộc, được thực hiện theo các bước sau: Bước 1: Xây dựng Thiết kế kỹ thuật - dự toán công trình - Khảo sát sơ bộ, thu thập, đánh giá, phân loại tài liệu; - Xây dựng Thiết kế kỹ thuật - dự toán công trình. Bước 2: Công tác chuẩn bị - Tiếp nhận bản đồ hiện trạng sử dụng đất của đơn vị hành chính cấp dưới, bao gồm cả bản đồ giấy và bản đồ dạng số; - Kiểm tra số lượng bản đồ hiện trạng sử dụng đất cấp dưới, bao gồm cả bản đồ giấy và bản đồ dạng số; - Tiếp nhận bản đồ nền; - Lập kế hoạch chi tiết. Bước 3: Biên tập tổng hợp - Bổ sung, chỉnh lý các yếu tố nội dung cơ sở địa lý trên bản đồ nền; - Chuyển các nội dung hiện trạng sử dụng đất từ bản đồ hiện trạng sử dụng đất cấp dưới lên bản đồ nền (đối với bản đồ hiện trạng sử dụng đất cấp huyện trước khi chuyển các nội dung hiện trạng sử dụng đất từ bản đồ hiện trạng sử dụng đất cấp xã lên bản đồ nền phải chuyển hệ toạ độ của bản đồ hiện trạng sử dụng cấp xã về hệ toạ độ, kinh tuyến trục của bản đồ nền cấp huyện); - Tổng quát hoá các yếu tố nội dung hiện trạng sử dụng đất; - Biên tập, trình bày bản đồ. Bước 4: Hoàn thiện và in bản đồ - Kiểm tra kết quả biên tập bản đồ; - Hoàn thiện và in bản đồ; - Viết thuyết minh thành lập bản đồ. Bước 5: Kiểm tra, nghiệm thu - Kiểm tra, nghiệm thu; - Đóng gói và giao nộp sản phẩm. Tài liệu thành lập BĐHT SDĐ Căn cứ pháp lý Tài liệu bản đồ Các số liệu liên quan Tài liệu BĐ để thành lập BĐHT SDĐ cấp xã Tài liệu BĐ để thành lập BĐHT SDĐ cấp huyện, tỉnh, vùng địa lý tự nhiên – kinh tế và cả nước - Bản đồ nền; - Hồ sơ địa giới hành chính, bản đồ và các trích lục kèm theo; - Bản đồ địa chính; - Bản đồ địa chính cơ sở; - BĐHT SDĐ chu kỳ trước; - Các trích lục biến động SDĐ; - BĐ, trích lục kèm theo các quyết định giao đất, thu hồi đất, cho thuê đất của các cơ quan có thẩm quyền; - Ảnh chụp từ máy bay hoặc ảnh chụp từ vệ tinh có độ phân giải cao và có thời điểm chụp cách thời điểm thành lập BĐHT SDĐ không quá 1 năm; - Các bản đồ chuyên đề liên quan. - Bản đồ nền; - Hồ sơ địa giới hành chính, bản đồ và các trích lục kèm theo; - BĐHT SDĐ của các đơn vị hành chính trực thuộc; - BĐHT SDĐ chu kỳ trước; - BĐ, trích lục kèm theo các quyết định giao đất, thu hồi đất, cho thuê đất của các cơ quan có thẩm quyền; - Ảnh chụp từ máy bay hoặc ảnh chụp từ vệ tinh có độ phân giải cao và có thời điểm chụp cách thời điểm thành lập BĐHT SDĐ không quá 1 năm. 2.2.2. Tài liệu và yêu cầu kỹ thuật đối với Bản đồ nền dùng để thành lập Bản đồ hiện trạng sử dụng đất a. Tài liệu b. Yêu cầu kỹ thuật đối với bản đồ nền 1. Bản đồ nền phải được thành lập theo quy định tại Quyết định số 83/2000/QĐ-TTg ngày 12/7/2000 của Thủ tướng Chính phủ về sử dụng Hệ quy chiếu và Hệ tọa độ quốc gia Việt Nam; Quyết định số 05/2007/QĐ-BTNMT ngày 27/02/2007 về sử dụng hệ thống tham số tính chuyển giữa Hệ toạ độ quốc tế WGS-84 và hệ toạ độ quốc gia Việt Nam - 2000. 1.1. E-líp-xô-ít quy chiếu WSG-84 với kích thước - Bản trục lớn: 6.378.137 m; - Độ dẹp: 1/298, 257223563. 1.2. Lưới chiếu bản đồ - Sử dụng lưới chiếu hình nón đồng góc với hai vĩ tuyến chuẩn 11o và 21o để thành lập các bản đồ nền tỷ lệ 1/1.000.000 cho toàn lãnh thổ Việt Nam; - Sử dụng lưới chiếu hình trụ ngang đồng góc với múi chiếu 6o có hệ số điều chỉnh tỷ lệ biến dạng chiều dài K0 = 0,9996 để thành lập các bản đồ nền có tỷ lệ từ 1/500.000 đến 1/25.000; - Sử dụng lưới chiếu hình trụ ngang đồng góc với múi chiếu 3o có hệ số điều chỉnh tỷ lệ biến dạng chiều dài k0 = 0,9999 để thành lập các bản đồ nền có tỷ lệ từ 1/10.000 đến 1/1.000. 1.3. Kinh tuyến trục bản đồ nền cấp xã quy định tại Phụ lục số 01 ban hành kèm theo Quy định này. 2. Tỷ lệ của bản đồ nền được lựa chọn dựa vào; kích thước, diện tích, hình dạng của đơn vị hành chính; đặc điểm, kích thước của các yếu tố nội dung hiện trạng sử dụng đất phải biểu thị trên bản đồ hiện trạng sử dụng đất. Tỷ lệ của bản đồ nền cũng là tỷ lệ của bản đồ hiện trạng sử dụng đất quy định trong Bảng 01 của Quy định này. Bảng 2.3 Tỷ lệ bản đồ nền dùng để thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất Đơn vị thành lập bản đồ Tỷ lệ bản đồ Quy mô diện tích tự nhiên (ha) Cấp xã 1:1.000 Dưới 120 1:2.000 Từ 120 đến 500 1:5.000 Trên 500 đến 3.000 1:10.000 Trên 3.000 Cấp huyện 1:5.000 Dưới 3.000 1:10.000 Từ 3.000 đến 12.000 1:25.000 Trên 12.000 Cấp tỉnh 1:25.000 Dưới 100.000 1:50.000 Từ 100.000 đến 350.000 1:100.000 Trên 350.000 Cấp vùng 1:250.000 Cả nước 1:1.000.000 3. Khi diện tích tự nhiên của đơn vị hành chính xấp xỉ dưới hoặc trên của khoảng giá trị quy mô diện tích trong cột 3 của Bảng 01 thì được phép chọn tỷ lệ bản đồ lớn hơn hoặc nhỏ hơn một bậc so với quy định tại Bảng 01 của Quy định này. 4. Tài liệu bản đồ dùng để thành lập bản đồ nền là các bản đồ phải đảm bảo các quy chuẩn kỹ thuật quy định và được cấp có thẩm quyền phê duyệt. 4.1. Đối với các đơn vị hành chính cấp xã có bản đồ địa chính hoặc bản đồ địa chính cơ sở ở nhiều tỷ lệ thì dùng các bản đồ địa chính hoặc bản đồ địa chính cơ sở có tỷ lệ nhỏ nhất để thành lập bản đồ nền; 4.2. Đối với các đơn vị hành chính cấp xã không có bản đồ địa chính hoặc bản đồ địa chính cơ sở thì dùng ảnh chụp từ máy bay hoặc ảnh chụp từ vệ tinh có độ phân giải cao đã được nắn chỉnh thành sản phẩm trực giao để thành lập bản đồ nền; 4.3. Đối với các đơn vị hành chính là cấp huyện, cấp tỉnh, vùng địa lý tự nhiên - kinh tế và cả nước thì dùng bản đồ địa hình có tỷ lệ từ trung bình đến nhỏ, ảnh chụp từ máy bay hoặc ảnh chụp từ vệ tinh đã được nắn chỉnh thành sản phẩm ảnh trực giao để thành lập bản đồ nền; 5. Độ chính xác chuyển vẽ các yếu tố nội dung cơ sở địa lý từ các bản đồ tài liệu sang bản đồ nền phải bảo đảm các yêu cầu sau: 5.1. Sai số tương hỗ chuyển vẽ các yếu tố nội dung bản đồ không vượt quá ± 0,3 mm tính theo tỷ lệ bản đồ nền; 5.2. Sai số chuyển vẽ vị trí các yếu tố nội dung bản đồ không được vượt quá ± 0,2 mm tính theo tỷ lệ bản đồ nền; 6. Nội dung và nguyên tắc biểu thị các yếu tố nội dung bản đồ nền: Bản đồ nền phải biểu thị đầy đủ các yếu tố nội dung: 6.1. Biểu thị lưới kilômét hoặc lưới kinh, vĩ tuyến: - Bản đồ nền tỷ lệ 1/1.000, 1/2.000, 1/5.000 và 1/10.000 chỉ biểu thị lưới kilômét, với kích thước ô lưới kilômét là 10 cm x 10 cm; - Bản đồ nền tỷ lệ 1/25.000 biểu thị lưới kilômét, với kích thước ô lưới kilômét là 8 cm x 8 cm; - Bản đồ nền tỷ lệ 1/50.000, 1/100.000, 1/250.000 và 1/1.000.000 chỉ biểu thị lưới kinh, vĩ tuyến. Kích thước ô lưới kinh, vĩ tuyến của bản đồ nền tỷ lệ 1/50.000 là 5/ x 5/. Kích thước ô lưới kinh, vĩ tuyến của bản đồ nền tỷ lệ 1/100.000 là 10/ x 10/. Kích thước ô lưới kinh, vĩ tuyến của bản đồ nền tỷ lệ 1/250.000 là 20/ x 20/. Kích thước ô lưới kinh, vĩ tuyến của bản đồ nền tỷ lệ 1/1.000.000 là 10 x 10; 6.2. Dáng đất được biểu thị bằng đường bình độ và điểm ghi chú độ cao, khu vực miền núi có độ dốc lớn chỉ biểu thị đường bình độ cái của bản đồ địa hình cùng tỷ lệ và điểm độ cao đặc trưng; 6.3. Biểu thị thuỷ hệ; đường bờ sông, hồ, đường bờ biển. Đường bờ biển được thể hiện theo quy định hiện hành tại thời điểm thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất. 6.4. Biểu thị hệ thống giao thông đường sắt, đường bộ và các công trình giao thông có liên quan. Yêu cầu biểu thị đường bộ đối với bản đồ hiện trạng sử dụng đất các cấp như sau: - Trên bản đồ hiện trạng sử dụng đất cấp xã đường bộ biểu thị đến đường trục chính trong khu dân cư, khu đô thị, các xã thuộc khu vực giao thông kém phát triển, khu vực miền núi phải biểu thị cả đường mòn; - Trên bản đồ hiện trạng sử dụng đất cấp huyện đường bộ biểu thị tới đường liên xã, khu vực miền núi phải biểu thị cả đường đất nhỏ; - Trên bản đồ hiện trạng sử dụng đất cấp tỉnh biểu thị đến đường liên huyện; - Trên bản đồ hiện trạng sử dụng đất vùng địa lý tự nhiên - kinh tế và cả nước biểu thị đến tỉnh lộ, khu vực miền núi phải biểu thị cả đường liên huyện. 6.5. Biểu thị đường biên giới, địa giới hành chính các cấp xác định theo hồ sơ địa giới hành chính, bản đồ điều chỉnh địa giới hành chính kèm Quyết định điều chỉnh địa giới hành chính của cơ quan nhà nước có thẩm quyền. Đối với bản đồ hiện trạng sử dụng đất vùng địa lý tự nhiên - kinh tế chỉ thể hiện đến địa giới hành chính cấp huyện. Đối với bản đồ hiện trạng sử dụng đất cả nước chỉ thể hiện đến địa giới hành chính các cấp trùng nhau thì biểu thị đường địa giới hành chính cấp cao nhất. 6.6. Biểu thị các yếu tố nội dung khác như: các điểm địa vật độc lập quan trọng có tính định hướng và các công trình kinh tế, văn hóa - xã hội; 6.7. Ghi chú địa danh, tên các đơn vị hành chính giáp ranh và các ghi chú cần thiết khác. 2.2.3. Nội dung và nguyên tắc biểu thị các yếu tố hiện trạng sử dụng đất 1. Biểu thị các yếu tố nội dung hiện trạng sử dụng đất trên bản đồ hiện trạng sử dụng đất phải tuân thủ các quy định trong “Ký hiệu bản đồ hiện trạng sử dụng đất và bản đồ quy hoạch sử dụng đất” do Bộ Tài nguyên và Môi trường ban hành. 2. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất phải biểu thị đầy đủ các khoanh đất. Khoanh đất được xác định bằng một đường bao khép kín. Mỗi khoanh đất biểu thị mục đích sử dụng đất chính theo hiện trạng sử dụng. 3. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất phải biểu thị tất cả các khoanh đất có diện tích trên bản đồ theo quy định tại Bảng 02 của Quy định này. Bảng 2.4. Các khoanh đất phải thể hiện trên bản đồ hiện trạng sử dụng đất Tỷ lệ bản đồ Diện tích khoanh đất trên bản đồ Từ 1/1000 đến 1/10.000 ≥ 16 mm2 Từ 1/25.000 đến 1/100.000 ≥ 9 mm2 Từ 1/250.000 đến 1/1.000.000 ≥ 4 mm2 4. Độ chính xác chuyển vẽ các yếu tố nội dung hiện trạng sử dụng đất từ các tài liệu dùng để thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất sang bản đồ nền phải bảo đảm các yêu cầu sau: 4.1. Sai số tương hỗ chuyển vẽ các yếu tố nội dung hiện trạng sử dụng đất không vượt quá ± 0,7 mm tính theo tỷ lệ bản đồ nền; 4.2. Sai số chuyển vẽ vị trí các yếu tố nội dung hiện trạng sử dụng đất không được vượt quá ± 0,5 mm tính theo tỷ lệ bản đồ nền; 5. Trên bản đồ hiện trạng sử dụng đất phải thể hiện biểu đồ cơ cấu diện tích các loại đất theo mục đích hiện trạng đang sử dụng. Tất cả các ký hiệu sử dụng để thể hiện nội dung bản đồ phải giải thích đầy đủ trong bảng chú dẫn. 2.2.4. Biên tập bản đồ hiện trạng sử dụng đất 2.2.4.1. Điều tra, khoanh vẽ, tổng hợp, biên tập bản đồ hiện trạng sử dụng đất 1. Điều tra, thu thập, phân tích, đánh giá tài liệu để quyết định lựa chọn phương pháp thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất. Các tài liệu, số liệu, bản đồ thu thập được phải bảo đảm theo quy định tại Mục II và Mục III của Quy định này và được phân loại, hướng dẫn cách sử dụng. Công tác điều tra, thu thập tài liệu bản đồ gồm điều tra nội nghiệp và điều tra ngoại nghiệp. Xác định các tuyến điều tra thực địa, chú ý đến các khu vực có nhiều biến động về đất đai. 2. Ranh giới các khoanh đất được xác định ở trong phòng, hoặc xác định trực tiếp ở ngoài thực địa. Mỗi khoanh đất phải biểu thị đầy đủ các yếu tố nội dung hiện trạng sử dụng đất bằng ký hiệu quy định trong “Ký hiệu bản đồ hiện trạng sử dụng đất và bản đồ quy hoạch sử dụng đất”. 3. Trên bản đồ hiện trạng sử dụng đất phải xác định được ranh giới các khoanh đất, ranh giới các khu đất khu dân cư nông thôn, khu công nghệ cao, khu kinh tế, ranh giới các nông trường, lâm trường, các đơn vị quốc phòng - an ninh, ranh giới các khu vực đã quy hoạch chính thức được cấp có thẩm quyền phê duyệt và đã triển khai quy hoạch cắm mốc cố định trên thực địa. 4. Trước khi tổng hợp các yếu tố nội dung hiện trạng sử dụng đất các bản đồ tài liệu phải được nắn chuyển về cơ sở toán học và tỷ lệ theo quy định tại khoản 1 và khoản 2 Mục III của Quy định này. 5. Tổng quát hoá các yếu tố nội dung bản đồ hiện trạng sử dụng đất được quy định như sau: 5.1. Được phép loại bỏ hoặc vẽ gộp các khoanh đất không phải hình tuyến có diện tích trên bản đồ được quy định tại Bảng 02 của Quy định này. 5.2. Các yếu tố thủy văn hình tuyến như sông, suối, kênh mương được tổng hợp, chọn, bỏ những dòng chảy có chiều dài nhỏ hơn 2 cm trên bản đồ và tổng quát hoá đường bờ. Khi tổng hợp phải xem xét các đặc tính như hình dáng, cấu trúc không gian, mật độ, kiểu phân bố, đặc điểm sử dụng và phải giữ vị trí đầu nguồn, không được bỏ dòng chảy đặc biệt như suối nước nóng, nước khoáng. 5.3. Tổng quát hoá đường bờ biển phải giữ được tính chất đặc trưng của từng kiểu bờ. Đối với khu vực có nhiều cửa sông, bờ biển có dạng hình cong tròn được phép gộp 2 hoặc 3 khúc uốn nhỏ nhưng phải giữ lại các cửa sông, dòng chảy đổ ra biển và các bãi bồi; 5.4. Không loại bỏ những hòn đảo kéo dài, phải giữ lại hình dạng đặc trưng của đảo, các đảo nhỏ biểu thị bằng những ký hiệu chấm nhỏ. Trường hợp mật độ các đảo quá dày cho phép bỏ một số đảo bên trong, bảo đảm khoảng cách giữa các đảo lớn hơn 3 mm trên bản đồ; 5.5. Tổng quát hóa đường giao thông phải dựa vào: mật độ, cấp hạng, ý nghĩa về kinh tế và hành chính của đường. Trường hợp đường sắt và đường ô tô đi sát nhau cho phép xê dịch vị trí đường ô tô để đảm bảo giữ vị trí đúng cho đường sắt. 6. Nội dung các công đoạn trong biên tập bản đồ hiện trạng sử dụng đất gồm: 6.1. Nghiên cứu quy trình, Quy định, Ký hiệu, Thiết kế kỹ thuật - dự toán đã được phê duyệt và các văn bản dùng làm căn cứ thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất các cấp; Biên soạn, lập kế hoạch triển khai và đưa ra các yêu cầu cụ thể cho từng công đoạn biên tập bản đồ. 6.2. Chỉ đạo, theo dõi tiến độ thực hiện; kiểm tra sự phù hợp giữa bản đồ với các tài liệu sử dụng; kiểm tra sự thống nhất giữa công tác ngoại nghiệp và nội nghiệp; kiểm tra tính đầy đủ và thống nhất giữa bản đồ với Quy định, ký hiệu bản đồ và Thiết kế kỹ thuật - dự toán đã được phê duyệt. 7. Công tác biên tập bản đồ hiện trạng sử dụng đất phải được tiến hành trong suốt quá trình thành lập bản đồ. Biên tập bản đồ hiện trạng sử dụng đất đề cập đến các vấn đề: 7.1. Tổng hợp các yếu tố nội dung cơ sở địa lý, các yếu tố nội dung hiện trạng sử dụng đất và việc vận dụng các ký hiệu để biểu thị; 7.2. Cách biểu thị các yếu tố nội dung cơ sở địa lý, các yếu tố nội dung hiện trạng sử dụng đất phải thống nhất trên toàn lãnh thổ hành chính; 7.3. Việc tổng hợp, lấy, bỏ các yếu tố nội dung phải nêu bật được đặc điểm của đối tượng và đặc trưng của khu vực, đồng thời biểu thị đầy đủ theo yêu cầu của Thiết kế kỹ thuật - dự toán công trình đã phê duyệt. 8. Bố cục, trình bày bản đồ hiện trạng sử dụng đất theo các nguyên tắc: 8.1. Khung của tờ b._.h 2003 bằng phần mềm Envi và các chỉ tiêu sai số Hình 4.8. Kết quả nắn ảnh 2008 bằng phần mềm Envi và các chỉ tiêu sai số Quá trình nắn ảnh được thực hiện bằng phần mềm ENVI theo phương pháp nắn ảnh theo bản đồ (Map\Registration\Image to Map). Đây là phương pháp nắn đơn giản nhất. Chọn phương pháp tái chia mẫu là phương pháp người láng giềng gần nhất. Với độ chính xác của ảnh là 2,5m yêu cầu đặt ra khi nắn ảnh là phải đạt độ chính xác các điểm nắn ảnh dưới 2,5m. Tọa độ các điểm nắn ảnh và sai số tương ứng của các điểm nắn ảnh được thể hiện ở hình 4.3 Bảng 4.3. Tọa độ và sai số của các điểm nắn ảnh năm 2003, 2008 1. Tọa độ và sai số các điểm nắn ảnh năm 2003 Map X Map Y Image X Image Y Predict X Predict Y Error X Error Y RMS Error 563585.19 2360060.25 238.00 485.00 236.35 485.07 -1.65 0.07 1.65 563943.44 2360968.25 377.33 123.33 379.66 122.92 2.33 -0.41 2.37 564125.88 2359960.25 457.80 527.20 456.70 527.76 -1.10 0.56 1.23 565145.25 2356087.25 869.80 2077.80 870.22 2077.86 0.42 0.06 0.42 563712.63 2357174.50 297.33 1643.33 298.01 1643.22 0.68 -0.11 0.69 565031.19 2357988.25 825.67 1319.33 824.99 1319.17 -0.68 -0.16 0.70 Total RMS Error 1.353670 2. Tọa độ và sai số các điểm nắn ảnh năm 2008 Map X Map Y Image X Image Y Predict X Predict Y Error X Error Y RMS Error 563585.19 2360060.25 243.50 490.00 242.79 489.31 -0.71 -0.69 0.99 563943.44 2360968.25 383.25 124.00 384.02 124.87 0.77 0.87 1.16 565145.25 2356087.25 869.80 2077.80 870.04 2078.01 0.24 0.21 0.32 563712.63 2357174.50 298.75 1644.75 299.07 1645.29 0.32 0.54 0.63 565031.19 2357988.25 822.50 1316.75 822.18 1316.73 -0.32 -0.02 0.32 564332.75 2358345.75 544.00 1175.75 543.69 1174.84 -0.31 -0.91 0.96 Total RMS Error 0.801131 4.3.1.4. Phân loại ảnh Ảnh vệ tinh năm 2003 và năm 2008 được tiến hành phân loại độc lập bằng phương pháp phân loại có kiểm định theo thuật toán xác suất cực đại. - Định nghĩa các lớp: Từ tư liệu ảnh tiến hành định nghĩa các lớp phân loại. Các lớp phân loại cụ thể gồm 8 lớp bao gồm: đất trồng lúa, đất trồng cây hàng năm khác, đất trồng cây lâu năm, đất xây dựng, đất sản xuất kinh doanh, đất giao thông, đất mặt nước và đất chưa sử dụng. - Lựa chọn các đặc tính: Các đặc tính ở đây bao gồm đặc tính về phổ và đặc tính cấu trúc. Việc lựa chọn này có ý nghĩa quan trọng, nó cho phép tách biệt các lớp đối tượng với nhau. - Chọn vùng mẫu: Việc chọn vùng mẫu có tính chất quyết định tới kết quả phân loại. Để đảm bảo độ chính xác khi lựa chọn vùng mẫu phải chú ý các yêu cầu sau: + Số lượng các vùng lấy mẫu của mỗi loại đối tượng cần phải phù hợp. Số lượng vùng mẫu quá ít sẽ không đảm bảo độ chính xác, ngược lại nếu nhiều quá sẽ làm tăng khối lượng tính toán lên rất nhiều đôi khi làm nhiễu kết quả tính toán. + Diện tích các vùng lấy mẫu đủ lớn, đồng thời các vùng mẫu không được nằm gần ranh giới giữa các lớp đối tượng với nhau. + Vùng mẫu được chọn phải đặc trưng cho đối tượng phân loại và phân bố đều trên khu vực nghiên cứu. Từ số liệu điều tra thực địa và bản đồ hiện trạng sử dụng đất tiến hành chọn mẫu phân loại bằng cách khoanh vẽ trực tiếp lên trên ảnh cần phân loại. + Tính toán chỉ số thống kê vùng mẫu: Sau khi chọn mẫu xong tiến hành tính toán chỉ số thống kê vùng mẫu và sự khác biệt giữa các mẫu. Mỗi mẫu phân loại sẽ được tính toán để so sánh sự khác biệt với các mẫu còn lại. Nếu cặp giá trị nằm trong khoảng 1,9 đến 2,0 chứng tỏ có sự khác biệt tốt, nếu từ 1,0 đến 1, 9 thì nên chọn lại để có sự khác biệt tốt hơn, nếu nhỏ hơn 1 thì gộp hai lớp để tránh nhầm lẫn. Trên cơ sở điều tra thực địa, tư liệu ảnh vệ tinh, bản đồ hiện trạng sử dụng đất đã xây dựng được khóa giải đoán ảnh vệ tinh gồm 8 loại hình sử dụng đất cơ bản (bảng 4.4, bảng 4.5). Sau khi xây dựng xong tập mẫu chúng ta cần đánh giá để khẳng định độ chính xác của các mẫu phân loại. Dựa vào đặc tính phản xạ phổ của các đối tượng được chọn trong tập mẫu tiến hành tính toán sự khác biệt giữa các mẫu phân loại theo phương pháp phân tích Separability. Bảng 4.4. Mô tả các loại đất TT Loại đất Mô tả 1 Đất trồng lúa Đất trồng lúa 2 Đất trồng cây hàng năm khác Đất trồng màu, đất cây hàng năm khác 3 Đất trồng cây lâu năm Đất cây ăn quả, đất cây công nghiệp lâu năm 4 Đất xây dựng Đất dân cư, đất giáo dục, đất y tế, đất trụ sở… 5 Đất giao thông Đất giao thông 6 Đất sản xuất kinh doanh Đất xây dựng cơ sở sản xuất kinh doanh 7 Đất mặt nước Đất có mặt nước, ao, hồ 8 Đất chưa sử dụng Bảng 4.5. Mẫu giải đoán ảnh vệ tinh Loại đất Ảnh 2003 Ảnh 2008 Ảnh thực địa Đất trồng lúa Đất cây hàng năm khác Đất cây lâu năm Đất xây dựng Đất mặt nước Đất sản xuất kinh doanh Đất chưa sử dụng Đất giao thông - Phân loại ảnh: Tiến hành phân loại ảnh với các mẫu đã chọn bằng phương pháp phân loại theo xác suất cực đại. Kết quả đã phân loại được hai ảnh vệ tinh năm 2003 và 2008 (hình 4.9, hình 4.10). 4.3.1.5. Đánh giá độ chính xác của kết quả phân loại Để kiểm tra và đánh giá độ chính xác kết quả phân loại thì phương pháp chính xác và hiệu quả nhất là kiểm tra thực địa. Mẫu kiểm tra thực địa không được trùng vị trí với mẫu đã sử dụng khi phân loại và đảm bảo phân bố đều trên khu vực nghiên cứu. Độ chính xác phân loại ảnh không những phụ thuộc vào độ chính xác các vùng mẫu mà còn phụ thuộc vào mật độ và sự phân bố các ô mẫu. Độ chính xác của các mẫu giám định và của ảnh phân loại được thể hiện bằng ma trận sai số. Ma trận này thể hiện sai số nhầm lẫn sang lớp khác (được thể hiện theo hàng) và sai số do bỏ sót của lớp mẫu (được thể hiện theo cột). Do vậy để đánh giá hai nguồn sai số này có hai độ chính xác phân loại tương ứng: Độ chính xác phân loại có tính đến sai số nhầm lẫn (do sai số nhầm lẫn gây nên) và độ chính xác phân loại có tính đến sai số bỏ sót (do sai số bỏ sót gây nên). Độ chính xác phân loại được tính bằng tổng số pixel phân loại đúng trên tổng số pixel của toàn bộ mẫu. Để đánh giá tính chất của các sai sót phạm phải trong quá trình phân loại người ta dựa vào chỉ số Kappa (κ), chỉ số này nằm trong phạm vi từ 0 đến 1 là biểu thị sự giảm theo tỷ lệ về sai số được thực hiện bằng một yếu tố phân loại hoàn toàn ngẫu nhiên. Hình 4.9. Ảnh phân loại năm 2003 Chú thích: Đất chuyên lúa Đất xây dựng Đất trồng CHN khác Đất giao thông Đất trồng CLN Đất mặt nước Đất sản xuất kinh doanh Đất chưa sử dụng Hình 4.10. Ảnh phân loại năm 2008 Chú thích: Đất chuyên lúa Đất xây dựng Đất trồng CHN khác Đất giao thông Đất trồng CLN Đất mặt nước Đất sản xuất kinh doanh Đất chưa sử dụng Chỉ số κ được tính theo công thức sau [13]: Trong đó: N: Tổng số pixel lấy mẫu r: Số lớp đối tượng phân loại xii: Số pixel đúng trong lớp thứ 1 xi+: Tổng pixel lớp thứ i của mẫu x+i: Tổng pixel của lớp thứ i sau phân loại. Sau khi phân loại ảnh bằng phần mềm ENVI và đánh giá kết quả phân loại đạt được độ chính xác như sau a. Kết quả đánh giá độ chính xác phân loại ảnh năm 2003 Ma trận sai số thể hiện trong bảng 4.6, độ chính xác phân loại có tính đến sai số nhầm lẫn và độ chính xác phân loại có tính đến sai số bỏ sót được thể hiện trong bảng 4.7. Bảng 4.6. Ma trận sai số phân loại ảnh năm 2003 Loại đất năm 2003 HNK (Pixel) LUC (Pixel) CLN (Pixel) DXD (Pixel) DGT (Pixel) CSK (Pixel) DMN (Pixel) CSD (Pixel) Tổng hàng 1. Đất trồng cây hàng năm khác (HNK) 47 0 0 0 0 0 0 0 47 2. Đất chuyên trồng lúa (LUC) 0 86 0 0 0 0 0 0 86 3. Đất trồng cây lâu năm (CLN) 0 0 28 0 0 0 0 0 28 4. Đất xây dựng (DXD) 0 0 0 14 0 0 0 0 14 5. Đất giao thông (DGT) 0 0 0 0 41 0 0 0 41 6. Đất sản xuất kinh doanh (CSK) 0 0 0 0 0 51 0 0 51 7. Đất mặt nước (DMN) 0 0 0 0 0 0 27 0 27 8. Đất chưa sử dụng (CSD) 0 0 0 0 0 0 0 35 35 Tổng cột 47 86 28 14 41 51 27 35 329 Trong bảng 4.6, các số liệu trên đường chéo in đậm là số pixel phân loại đúng tương ứng của các loại đất, các số còn lại trong các hàng là số pixel phân loại nhầm sang loại đất khác. Tổng hàng là tổng số pixel phân loại đúng và số pixel phân loại nhầm của các loại đất có trong tệp mẫu. Tổng cột là tổng số pixel từng loại đất sau phân loại bao gồm số pixel phân loại đúng và số pixel bỏ sót. Sai số nhầm lẫn khi phân loại bằng tỷ số giữa số pixel phân loại nhầm sang các loại đất khác và tổng số pixel có trong tệp mẫu. Sai số bỏ sót khi phân loại bằng tỷ số giữa số pixel bỏ sót do sự phân loại nhầm lẫn từ các loại đất khác và tổng số pixel của loại đất sau phân loại. Bảng 4.7. Độ chính xác phân loại ảnh năm 2003 STT Loại đất năm 2003 Sai số nhầm lẫn (%) Độ chính xác phân loại có tính đến sai số nhầm lẫn Sai số bỏ sót (%) Độ chính xác phân loại có tính đến sai số bỏ sót Pixel % Pixel % 1 Đất trồng cây hàng năm khác (HNK) 0,00 47/47 100,00 0,00 0/47 100,00 2 Đất chuyên trồng lúa (LUC) 0,00 86/86 100,00 0,00 0/86 100,00 3 Đất trồng cây lâu năm (CLN) 0,00 28/28 100,00 0,00 0/28 100,00 4 Đất xây dựng (DXD) 0,00 14/14 100,00 0,00 0/14 100,00 5 Đất giao thông (DGT) 0,00 41/41 100,00 0,00 0/41 100,00 6 Đất sản xuất kinh doanh (CSK) 0,00 51/51 100,00 0,00 0/51 100,00 7 Đất mặt nước (DMN) 0,00 27/27 100,00 0,00 0/27 100,00 8 Đất chưa sử dụng (CSD) 0,00 35/35 100,00 0,00 0/35 100,00 Độ chính xác phân loại 329/329 (Pixel) 100,00 (%) Hệ số Kappa 1,00 Độ chính xác phân loại có tính đến sai số nhầm lẫn bằng tỷ số giữa số pixel phân loại đúng và tổng số pixel của mẫu. Độ chính xác phân loại có tính đến sai số bỏ sót bằng tỷ số giữa số pixel phân loại đúng và tổng số pixel của loại đất tương ứng sau phân loại. Độ chính xác phân loại bằng tỷ lệ % tổng số pixel phân loại đúng trên tổng số pixel có trong tập mẫu. Độ chính xác phân loại của ảnh năm 2003 là 100,00%, chỉ số κ bằng 1,00. b. Kết quả đánh giá độ chính xác phân loại ảnh năm 2008 Ma trận sai số thể hiện trong bảng 4.8, độ chính xác phân loại có tính đến sai số nhầm lẫn và độ chính xác phân loại có tính đến sai số bỏ sót thể hiện trong bảng 4.9. Bảng 4.8. Ma trận sai số phân loại ảnh năm 2008 Loại đất năm 2008 HNK (Pixel) LUC (Pixel) CLN (Pixel) DXD (Pixel) DGT (Pixel) CSK (Pixel) DMN (Pixel) CSD (Pixel) Tổng hàng 1. Đất trồng cây hàng năm khác (HNK) 16 0 0 0 0 0 0 0 16 2. Đất chuyên trồng lúa (LUC) 0 34 3 0 0 0 0 0 37 3. Đất trồng cây lâu năm (CLN) 1 0 33 0 0 0 0 0 34 4. Đất xây dựng (DXD) 0 0 0 6 0 0 0 0 6 5. Đất giao thông (DGT) 0 0 0 0 19 0 0 0 19 6. Đất sản xuất kinh doanh (CSK) 0 0 0 0 0 48 0 0 48 7. Đất mặt nước (DMN) 0 0 0 0 0 0 120 0 120 8. Đất chưa sử dụng (CSD) 0 0 0 0 0 0 0 12 12 Tổng cột 17 34 36 6 19 48 120 12 292 Bảng 4.9. Độ chính xác phân loại ảnh năm 2008 STT Loại đất năm 2008 Sai số nhầm lẫn (%) Độ chính xác phân loại có tính đến sai số nhầm lẫn Sai số bỏ sót (%) Độ chính xác phân loại có tính đến sai số bỏ sót Pixel % Pixel % 1 Đất trồng cây hàng năm khác (HNK) 0,00 16/16 100,00 5,88 1/17 94,12 2 Đất chuyên trồng lúa (LUC) 8,11 34/37 91,89 0,00 0/34 100,00 3 Đất rừng trồng cây lâu năm (CLN) 2,94 33/34 97,06 8,33 3/36 91,67 4 Đất xây dựng (DXD) 0,00 6/6 100,00 0,00 0/14 100,00 5 Đất giao thông (DGT) 0,00 19/19 100,00 0,00 0/41 100,00 6 Đất sản xuất kinh doanh (CSK) 0,00 48/48 100,00 0,00 0/51 100,00 7 Đất mặt nước (DMN) 0,00 120/120 100,00 0,00 0/27 100,00 8 Đất chưa sử dụng (CSD) 0,00 12/12 100,00 0,00 0/35 100,00 Độ chính xác phân loại 288/292 (Pixel) 98,6301 (%) Hệ số Kappa 0,98 Độ chính xác phân loại của ảnh năm 2008 là 98.63 %, chỉ số κ bằng 0,98. 4.3.1.6. Một số kỹ thuật sau phân loại Trước khi chuyển kết quả phân loại sang dạng bản đồ chúng ta cần phải thực hiện một số thao tác cần thiết như khái quát hóa các lớp thông tin, véc tơ hóa ảnh sau khi phân loại … - Ghép nhóm các đối tượng: là việc ghép các lớp phân loại có cùng tính chất giống nhau thành một nhóm. Với một loại đối tượng có thể có nhiều giá trị độ xám có độ chênh lệch nhau lớn, còn khi chọn vùng mẫu chỉ chọn những vùng đặc trưng dẫn đến việc cùng một đối tượng nhưng ở các lớp khác nhau vì vậy phải gộp chúng lại về cùng một đối tượng để thể hiện trên bản đồ. - Phân tích theo đa số và thiểu số: Đây là phương pháp phân tích để gộp các pixel lẻ tẻ hoặc phân loại lẫn trong các lớp vào chính lớp chứa nó. Phép lọc trong ENVI là phép lọc Kernel. Sau khi nhập kích thước của sổ lọc thì giá trị của pixel trung tâm sẽ được thay thế bởi giá trị của pixel chiếm đa số (cách phân tích theo đa số) hoặc bằng giá trị của pixel chiếm thiểu số (cách phân tích theo thiểu số). Kết quả sẽ cho ta một ảnh mới. Kết quả của phép lọc không nâng cao được độ chính xác của kết quả phân loại mà chỉ cải thiện về mặt hình thức. - Thay tên và đổi màu cho lớp phân loại: Ta có thể thay tên và đổi màu cho các lớp phân loại ngay trong phần mềm ENVI. Tuy nhiên việc trộn màu theo đúng quy phạm không thể thực hiện trong phần mềm này vì vậy với hai ảnh đã phân loại ta không đổi màu và tên lớp ở đây. - Chuyển kết quả phân loại sang dạng véc tơ: Để biên tập và thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp, từ kết quả phân loại ảnh ta phải chuuyển kết quả phân loại sang dạng véctơ. Hai ảnh vệ tinh năm 2003 và 2008 sau khi phân loại được chuyển sang dạng véctơ và lưu ở định dạng file: 2003.evf và 2008.evf. 4.3.2 Thành lập bản đồ biến động sử dụng đất bằng phương pháp so sánh sau phân loại Bản đồ biến động sử dụng đất nông nghiệp khu vực Khai Quang – Vĩnh Yên giai đoạn 2003 - 2008 được thành lập từ kết quả phân loại ảnh vệ tinh năm 2003 và năm 2008 theo quy trình như hình 4.11. 4.3.2.1. Biên tập bản đồ hiện trạng sử dụng đất Ảnh phân loại sau khi được chuyển sang dạng véctơ được nhập vào phần mềm Microstation để biên tập thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất vì đây là phần mềm ưu thế nhất để biên tập bản đồ. Tiến hành đổi lớp, màu, kết quả thu được hai bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2003 và 2008. Bản đồ phân loại năm 2003 Bản đồ phân loại năm 2008 Bản đồ sử dụng đất năm 2003 Bản đồ sử dụng đất năm 2008 Biên tập Biên tập Chồng xếp Bản đồ biến động sử dụng đất giai đoạn 2003 - 2008 Hình 4.11. Quy trình thành lập bản đồ biến động sử dụng đất Để thống kê diện tích từng loại đất trên bản đồ ta sử dụng công cụ tính diện tích của các đối tượng dạng vùng trong phần mềm ArcView. Kết quả thống kê diện tích các loại đất trên bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2003 và năm 2008 được thể hiện trong bảng 4.10 và 4.11. Bảng 4.10. Thống kê diện tích đất năm 2003 Loại đất Mã Diện tích giải đoán (ha) Tỷ lệ % Đất trồng lúa LUC 210,4884 18,83 Đất trồng cây hàng năm khác HNK 165,9783 14,85 Đất trồng cây lâu năm CLN 195,0518 17,45 Đất xây dựng DXD 319,2638 28,56 Đất sản xuất kinh doanh CSK 98,1978 8,78 Đất giao thông DGT 68,7383 6,15 Đất mặt nước DMN 46,0789 4,12 Đất chưa sử dụng CSD 14,0625 1,26 Tổng diện tích tự nhiên 1.117,8598 100,00 Bảng 4.11. Thống kê diện tích đất năm 2008 Loại đất Mã  Diện tích năm 2008 (ha) Tỷ lệ (%) Đất trồng lúa LUC 109,8695 9,83 Đất trồng cây hàng năm khác HNK 93,9414 8,40 Đất trồng cây lâu năm CLN 164,0576 14,68 Đất xây dựng DXD 348,4059 31,17 Đất sản xuất kinh doanh CSK 248,8246 22,26 Đất giao thông DGT 94,6789 8,47 Đất mặt nước DMN 47,9825 4,29 Đất chưa sử dụng CSD 10,0994 0,90 Tổng diện tích tự nhiên 1.117,8598 100,00 4.3.2.2. Đánh giá độ chính xác kết quả thành lập bản đồ bằng ảnh vệ tinh Để đánh giá độ chính xác của bản đồ hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp giải đoán từ ảnh vệ tinh ta so sánh diện tích trên bản đồ sau khi giải đoán với số liệu thống kê. Chênh lệch giữa diện tích thống kê và diện tích giải đoán thể hiện trong bảng 4.12. Bảng 4.12. Chênh lệch diện tích năm 2003 và năm 2008 Loại đất Đánh giá độ chính xác kết quả năm 2003 Đánh giá độ chính xác kết quả năm 2008 Diện tích giải đoán (ha) Diện tích thống kê (ha) Diện tích chênh lệch Tỷ lệ (%) Diện tích giải đoán (ha) Diện tích thống kê (ha) Diện tích chênh lệch Tỷ lệ (%) Đất trồng lúa 210,4884 211,33 -0,84 -0,40 109,8695 109,58 0,29 0,26 Đất trồng cây hàng năm khác 165,9783 166,59 -0,61 -0,37 93,9414 94,77 -0,83 -0,87 Đất trồng cây lâu năm 195,0518 194,56 0,49 0,25 164,0576 164,16 -0,10 -0,06 Đất xây dựng 319,2638 421,28 -3,82 -0,91 348,4059 348,62 -0,21 -0,06 Đất sản xuất kinh doanh 98,1978 0,00 248,8246 248,43 0,39 0,16 Đất giao thông 68,7383 69,06 -0,32 -0,47 94,6789 94,40 0,28 0,30 Đất mặt nước 46,0789 75,25 -29,17 -38,77 47,9825 47,81 0,17 0,36 Đất chưa sử dụng 14,0625 14,01 0,05 0,37 10,0994 10,09 0,01 0,09 Tổng diện tích tự nhiên 1.117,8598 1.152,08 -34,22 -2,97 1.117,8598 1117,86 0,00 0,00 Từ bảng 4.12 nhận thấy, giữa diện tích giải đoán và diện tích thống kê có sự chênh lệch do các nguyên nhân khách quan và chủ quan sau: - Nguyên nhân khách quan: + Do chia tách và sát nhập các xã, huyện nên tổng diện tích năm 2003 có sự chênh lệch, ảnh năm 2003 được cắt theo ranh giới phường Khai Quang tại thời điểm hiện tại. Phân loại đất theo các mục đích sử dụng ở thời điểm năm 2003 khác so với phân loại đất năm 2008 khi tổng hợp đối chiếu thì có sự sai lệch. + Số liệu thống kê không được cập nhật và chỉnh lý kịp thời. Bản thân các số liệu có chứa sai số. - Nguyên nhân chủ quan: + Khi giải đoán ảnh vệ tinh bằng phương pháp số các đường nhỏ, các ranh giới sử dụng đất, các mương nhỏ khó có thể phân định rõ ràng. + Diện tích đất chưa sử dụng giảm và có sự nhầm lẫn về diện tích do giữa các loại đất có khả năng phản xạ phổ, cấu trúc trên ảnh tương tự nhau. Tỷ lệ chênh lệch giữa diện tích giải đoán và diện tích thống kê đều nhỏ hơn 1% so với diện tích tương ứng hoàn toàn có thể chấp nhận được. 4.3.2.3. Thành lập bản đồ biến động sử dụng đất Từ hai bản đồ hiện trạng thành lập được xuất sang phần mềm của hệ thống thông tin địa lý ArcView 3.2, bằng phương pháp chồng xếp bản đồ (View / Geoprocessing Wizard / Intersect two themes) thu được bản đồ biến động sử dụng đất khu vực nghiên cứu giai đoạn 2003 - 2008 và các số liệu thống kê biến động sử dụng đất được thể hiện trong bảng 4.13. Trong đó, tổng cột thể hiện diện tích của các loại đất năm 2003, tổng hàng thể hiện diện tích của các loại đất năm 2008. Các ô chữ đậm là diện tích của các loại đất không thay đổi mục đích sử dụng từ năm 2003 đến 2008. Các ô còn lại thể hiện sự biến động. Ví dụ ở hàng 2, cột 2, có các giá trị sau: 85,7332ha là diện tích đất trồng cây hàng năm khác không thay đổi mục đích sử dụng; 3,8549ha là diện tích đất trồng cây hàng năm khác (năm 2003) chuyển sang đất xây dựng (năm 2008); 64,9589ha là diện tích đất trồng cây hàng năm khác (năm 2003) chuyển sang đất sản xuất kinh doanh (năm 2008); 11,4313ha là diện tích đất trồng cây hàng năm khác (năm 2003) chuyển sang đất giao thông (năm 2008). Bảng 4.13. Biến động các loại đất giai đoạn 2003-2008 Đơn vị tính: ha Loại đất Năm 2003 Tổng hàng (ha) Năm 2008 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) Đất chuyên lúa (1) 109,8695 109,8695 Đất trồng HNK (2) 8,2082 85,7332 93,9414 Đất trồng CLN (3) 162,5572 1,5004 164,0576 Đất xây dựng (4) 19,3447 3,8549 5,6043 311,6786 2,2712 4,1275 0,0420 1,4826 348,4058 Đất sản xuất kinh doanh (5) 62,3295 64,9589 20,1485 3,4137 90,9538 3,7880 3,2322 248,8246 Đất giao thông (6) 6,2173 11,4313 6,7418 4,1715 4,9728 60,8228 0,3214 94,6789 Đất mặt nước (7) 4,5191 42,4833 0,9801 47,9825 Đất chưa sử dụng (8) 10,0994 10,0994 Tổng cột (ha) 210,4884 165,9783 195,0518 319,2638 98,1978 68,7383 46,0789 14,0625 1.117,8598 Diện tích đất biến động của từng loại đất giai đoạn 2003-2008 được tổng hợp ở bảng 4.14. Bảng 4.14. Diện tích biến động từng loại đất giai đoạn 2003 - 2008 STT Loại đất Diện tích (ha) 1 Không biến động 874,1978 2 Đất chưa sử dụng => Đất mặt nước 0,9801 Đất chưa sử dụng => Đất trồng CLN 1,5004 Đất chưa sử dụng => Đất xây dựng 1,4826 3 Đất chuyên lúa => Đất giao thông 6,2173 Đất chuyên lúa => Đất mặt nước 4,5191 Đất chuyên lúa => Đất sản xuất kinh doanh 62,3295 Đất chuyên lúa => Đất trồng HNK 8,2082 Đất chuyên lúa => Đất xây dựng 19,3447 4 Đất giao thông => Đất sản xuất kinh doanh 3,7880 Đất giao thông => Đất xây dựng 4,1275 5 Đất mặt nước => Đất giao thông 0,3214 Đất mặt nước => Đất sản xuất kinh doanh 3,2322 Đất mặt nước => Đất xây dựng 0,0420 6 Đất sản xuất kinh doanh => Đất giao thông 4,9728 Đất sản xuất kinh doanh => Đất xây dựng 2,2712 7 Đất trồng HNK => Đất giao thông 11,4313 Đất trồng HNK => Đất sản xuất kinh doanh 64,9589 Đất trồng HNK => Đất xây dựng 3,8549 8 Đất trồng CLN => Đất giao thông 6,7418 Đất trồng CLN => Đất sản xuất kinh doanh 20,1485 Đất trồng CLN => Đất xây dựng 5,6043 9 Đất xây dựng => Đất giao thông 4,1715 Đất xây dựng => Đất sản xuất kinh doanh 3,4137 Tổng cộng 1.117,8598 Qua bảng 4.14 ta thấy diện tích đất chuyên lúa, đất trồng cây hàng năm khác, đất trồng cây lâu năm, đất xây dựng, đất giao thông và đất sản xuất kinh doanh biến động khá lớn chủ yếu theo xu hướng từ đất nông nghiệp chuyển sang đất phi nông nghiệp. Điều đó chứng tỏ tốc độ đô thị hóa và công nghiệp hóa phường Khai Quang đang diễn ra khá mạnh mẽ, được thể hiện cụ thể ở bảng 4.15. Bảng 4.15. Thay đổi sử dụng đất nông nghiệp STT Loại đất Diện tích (ha) Tỷ lệ (%) 1 Không thay đổi 874,1978 78,20 2 Tổng đất nông nghiệp => Đất phi nông nghiệp 205,1503 18,35 2.1 Đất chuyên lúa => Đất phi nông nghiệp 92,4106 8,27 2.2 Đất trồng HNK => Đất phi nông nghiệp 80,2451 7,18 2.3 Đất trồng CLN => Đất phi nông nghiệp 32,4946 2,91 3 Thay đổi khác 38,5116 3,45 Tổng cộng 1.117,8598 100,00 Phần lớn sự thay đổi diện tích đất nông nghiệp là do chuyển sang đất xây dựng, đất sản xuất kinh doanh và đất giao thông. Đất trồng lúa chuyển sang đất phi nông nghiệp là 92,4106ha (chiếm 8,27%), đất trồng cây hàng năm chuyển sang đất phi nông nghiệp là 80,2451ha (chiếm 7,18%), đất trồng cây lâu năm chuyển sang đất phi nông nghiệp là 32,4946ha (chiếm 2,91%), tổng diện tích đất nông nghiệp chuyển sang đất phi nông nghiệp là 205,1503ha chiếm 18,35% (trong tổng số 21,8% diện tích thay đổi). Từ thống kê diện tích sau khi giải đoán ta có thể so sánh sự thay đổi diện tích các loại đất ở hai thời điểm 2003 và 2008 (bảng 4.16). Bảng 4.16. So sánh diện tích các loại đất tại thời điểm nghiên cứu Loại đất Mã Diện tích năm 2003 (ha) Diện tích năm 2008 (ha) Diện tích thay đổi (ha) Đất trồng lúa LUC 210,4884 109,8695 -100,62 Đất trồng cây hàng năm khác HNK 165,9783 93,9414 -72,04 Đất trồng cây lâu năm CLN 195,0518 164,0576 -30,99 Đất xây dựng DXD 319,2638 348,4059 29,14 Đất sản xuất kinh doanh CSK 98,1978 248,8246 150,63 Đất giao thông DGT 68,7383 94,6789 25,94 Đất mặt nước DMN 46,0789 47,9825 1,90 Đất chưa sử dụng CSD 14,0625 10,0994 -3,96 Tổng diện tích tự nhiên 1.117,8598 1.117,8598 0,00 (Dấu + biểu thị diện tích loại đất tăng lên, dấu - biểu thị diện tích giảm) Qua bảng 4.16 cho thấy, diện tích đất trồng lúa giai đoạn 2003-2008 giảm 100,62ha; đất cây hàng năm giảm 72,04ha; đất trồng cây lâu năm giảm 30,99ha; đất mặt nước tăng 1,9ha. Diện tích này chủ yếu chuyển mục đích sang đất sản xuất kinh doanh (Khu công nghiệp Khai Quang có diện tích là 262,156ha), đất xây (Khu đô thị Nam Đầm Vạc có diện tích là 191,9 ha) và đất giao thông. Diện tích đất giao thông tăng lên 25,94ha chủ yếu là phần diện tích đường giao thông được mở rộng và thêm mới xung quanh khu vực Khu công nghiệp Khai Quang và Khu đô thị nhà vườn. Để nhìn thấy rõ hơn sự thay đổi các loại đất, từ bảng 4.16 ta xây dựng biểu đồ thể hiện sự thay đổi diện tích giữa hai giai đoạn 2003-2008 ở hình 4.12. Hình 4.12. Thay đổi diện tích giữa hai thời điểm nghiên cứu 4.3.3. Nhận xét về kết quả giải đoán Qua thực nghiệm thành lập bản đồ biến động sử dụng đất bằng phương pháp so sánh sau phân loại có thể nhận xét như sau: Bản đồ biến động được thành lập đạt độ chính xác cao, độ chính xác của bản đồ phụ thuộc vào độ chính xác của kết quả phân loại ảnh. Kết quả phân loại ảnh bằng phương pháp phân loại có kiểm định theo thuật toán xác suất cực đại phụ thuộc vào tập mẫu giải đoán ảnh. Mặc dù quá trình phân loại ảnh nhanh chóng, tự động nhưng công tác xử lý bản đồ sau khi phân loại ảnh lại tốn kém rất nhiều thời gian và cũng không thể thực hiện tự động được. Việc phân lớp các đối tượng bản đồ bị hạn chế bởi độ phân giải của ảnh. Kết quả phân loại ảnh bị nhầm lẫn đất cây bụi, cây cỏ dại (đất chưa sử dụng) với đất trồng hoa màu, đất trồng cỏ với đất trồng lúa và giữa đất cây lâu năm và đất vườn xen lẫn trong khu dân cư. Nếu tư liệu ảnh thu thập được ở hai mùa khác nhau, sự khác biệt về mùa vụ gây khó khăn đối với việc phân loại và xây dựng các tập mẫu giải đoán. Kết quả phân loại ảnh nếu không được kiểm tra và đối soát thực địa để chỉnh sửa đúng hiện trạng thì không phát hiện những biến động thực sự của các loại hình sử dụng đất mà có khi chỉ là biến động theo mùa. 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1. Kết luận 1. Phường Khai Quang là một phường phát triển nhất của thành phố Vĩnh Yên, được đánh giá là trung tâm phát triển của thành phố. Khai Quang có diện tích tự nhiên là 1.117,86ha, trong đó diện tích đất phi nông nghiệp chiếm tỷ lệ lớn, diện tích đất nông nghiệp bị thu hẹp dần nhường chỗ cho các hệ sinh thái đô thị và khu công nghiệp phát triển. Với tốc độ phát triển nhanh chóng của kinh tế xã hội trong những năm gần đây, Khai Quang đang có những bước tiến vượt bậc nhằm hoàn thành mục tiêu công nghiệp hóa, hiện đại hóa vào năm 2015. 2. Trên cơ sở ảnh Spot tại hai thời điểm năm 2003 và năm 2008 của phường Khai Quang bộ khóa giải đoán ảnh (sử dụng giải đoán bằng mắt) và các tập mẫu (sử dụng giải đoán bằng phương pháp số) đã được xây dựng cho 8 loại hình sử dụng đất gồm: đất chuyên lúa, đất cây hàng năm khác, đất trồng cây lâu năm, đất mặt nước, đất xây dựng, đất giao thông, đất sản xuất kinh doanh và đất chưa sử dụng làm cơ sở cho quá trình giải đoán ảnh viễn thám ở khu vực nghiên cứu cũng như ở các khu vực có điều kiện tương tự. 3. Sử dụng giải đoán bằng phương pháp số và các chức năng phân tích không gian của GIS đã thành lập được hai Bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2003, năm 2008 và Bản đồ biến động sử dụng đất giai đoạn 2003-2008 ở khu vực Phường Khai Quang với tỷ lệ 1/5.000. 4. Giai đoạn 2003-2008, tổng diện tích đất phi nông nghiệp tăng 205,15ha chiếm 18,35% tổng diện tích tự nhiên, trong đó: Diện tích đất chuyên lúa chuyển sang đất phi nông nghiệp là 92,41ha chiếm 8,27% , diện tích đất trồng cây hàng năm khác chuyển sang đất phi nông nghiệp là 80,25ha chiếm 7,18% và diện tích đất trồng cây lâu năm chuyển sang đất phi nông nghiệp là 32,50ha chiếm 2,91%. Diện tích này chủ yếu tập trung để phát triển Khu công nghiệp Khai Quang và Khu đô thị Nam Đầm Vạc đáp ứng nhu cầu cải thiện đời sống của nhân dân phường Khai Quang nói riêng và nhu cầu phát triển kinh tế xã hội của thành phố Vĩnh Yên nói chung. Diện tích đất không thay đổi mục đích sử dụng là 874,20ha chiếm 78,20% và các thay đổi khác là 38,51ha chiếm 3,45% tổng diện tích tự nhiên. 5.2. Đề nghị 1. Tiếp tục được nghiên cứu và sử dụng ảnh viễn thám để xác định mức độ biến động trên các loại địa hình khác nhau phục vụ trực tiếp cho công tác quản lý đất đai. 2. Kết quả nghiên cứu có thể khuyến cáo áp dụng cho những vùng tương tự để xác định sự biến động các loại đất. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Trần Trọng Đức (2000), Kỹ thuật viễn thám, Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh. 2. Trần Thị Băng Tâm, (2006), Hệ thống thông tin địa lý, NXB Nông nghiệp. 3. Phạm Vọng Thành, Nguyễn Trường Xuân,(2003), Bài giảng Viễn thám dành cho học viên cao học, Trường Đại học Mỏ địa chất Hà Nội. 4. Nguyễn Ngọc Thạch (chủ biên), (1997), Viễn thám trong nghiên cứu tài nguyên và môi trường, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà nội. 5. Nguyễn Khắc Thời – Trần Quốc Vinh (2006), Bài giảng Viễn thám, Trường đại học Nông nghiệp I, Hà Nội. 6. Nguyễn Khắc Thời và nnk, (2008), Ứng dụng kỹ thuật viễn thám và công nghệ GIS để xác định biến động đất đai trong tiến trình đô thị hóa khu vực ngoại thành Hà nội, Báo cáo đề tài cấp Bộ 2006-2008. 7. Quy phạm thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất, (2004), NXB Bản đồ; và Quy định về thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất ban hành kèm theo Quyết định số 22/2007/QĐ-BTNMT ngày 17/12/2007 của Bộ Tài nguyên và Môi trường. 8. Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Vĩnh Phúc, Số liệu thống kê đất đai năm 2004 và năm 2009 của phường Khai Quang, thành phố Vĩnh Yên. 9. Uỷ ban nhân dân phường Khai Quang (2008), Báo cáo tình hình Kinh tế xã hội năm 2008 và định hướng phát triển năm 2009. 10. Assian Association on Remote Sensing, Asian Conference on Remote Sensing,11-2004, Proceeding 1, 2. 11. Brandon R, Bottomley, B,A, (1998), Land Use and Land Cover Change For Southeast Asia: A Synthesis Report University of Arkansas. 12. J Mas, Mornitoring land cover change: a comparison of change detection techniques, J, Remote Sensing 1999 Vol 20. 13. John R Jensen, (1996), Introductory Digital Image Processing. 14. Jin Chen, Peng Gong, Chunyang He, Ruiliang Pu and Peijun Shi, Land –Use/Land – Cover change detection using improved change – Vector analysis. 15. Mariamni Halid, Land use - cover change detection using knowlge based approaches remote sensing and GIS, Kalaysia Centre for Remote Sensing. 16. Maryna Rymasheukaya, Land cover change detection in Northern Belarus, Polosk State University. 17. Rajesh Acharya, Comparison of change detection techniques in Chitwan District of Nepal. 18. Robb D.Macleod and Russell G.Congalton, A Quantative comparison of change – detection algorithms for monitoring eelgrass from remotely sensed data. ._.