Đánh Giá Biến Động Sử Dụng Đất Tại Huyện Thạch Thành, Tỉnh Thanh Hóa

Chuyên khảo phân tích Luận văn ứng dụng gis và viễn thám đánh giá biến động sử dụng đất huyện thạch thành tỉnh thanh hóa, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng nghiên

• Tác giả: Trần Tuấn Anh
• Người hướng dẫn: PGS. Lê Thị Giang
• Trường học: Học viện Nông nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Quản lý đất đai
• Đề tài: Ứng Dụng GIS Và Viễn Thám Đánh Giá Biến Động Sử Dụng Đất Huyện Thạch Thành, Tỉnh Thanh Hóa
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• TRÍCH YẾU LUẬN VĂN
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.3. Phạm vi nghiên cứu
• 1.4. Những đóng góp mới, ý nghĩa khoa học và thực tiễn
• 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Công nghệ viễn thám
• 2.1.1. Khái niệm chung về công nghệ viễn thám
• 2.1.2. Phương pháp xử lý thông tin viễn thám
• 2.2. Hệ thống thông tin địa lý (GIS)
• 2.2.1. Khái quát chung về GIS
• 2.2.2. Các thành phần chính của GIS
• 2.2.3. Ứng dụng của hệ thống thông tin địa lý
• 2.3. Khái quát chung về biến động đất đai
• 2.3.1. Khái niệm biến động đất đai
• 2.3.2. Yêu cầu về tư liệu để tạo ảnh biến động đất đai
• 2.3.3. Các phương pháp đánh giá biến động đất đai
• 2.4. Tích hợp hệ thống thông tin địa lý (GIS) và viễn thám trong nghiên cứu biến động đất đai
• 2.4.1. Khái quát về công nghệ tích hợp viễn thám và GIS
• 2.4.2. Ứng dụng của công nghệ tích hợp viễn thám và GIS
• 2.5. Tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong và ngoài nước
• 3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Địa điểm nghiên cứu
• 3.2. Thời gian nghiên cứu
• 3.3. Đối tượng/vật liệu nghiên cứu
• 3.4. Nội dung nghiên cứu
• 3.5. Phương pháp nghiên cứu
• 3.5.1. Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp
• 3.5.2. Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp
• 3.5.3. Phương pháp giải đoán ảnh viễn thám và đánh giá độ chính xác phân loại
• 3.5.4. Phương pháp phân tích không gian của GIS
• 3.5.5. Phương pháp thống kê, xử lý số liệu
• 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 4.1. Điều kiện tự nhiên, thực trạng phát triển kinh tế - xã hội huyện Thạch Thành, tỉnh Thanh Hóa
• 4.1.1. Điều kiện tự nhiên
• 4.1.2. Thực trạng phát triển kinh tế - xã hội
• 4.2. Tình hình quản lý, sử dụng đất huyện Thạch Thành, tỉnh Thanh Hóa
• 4.2.1. Tình hình quản lý đất đai
• 4.2.2. Hiện trạng sử dụng đất
• 4.3. Xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2014 và 2017 huyện Thạch Thành, tỉnh Thanh Hóa
• 4.3.1. Tài liệu sử dụng
• 4.3.2. Xây dựng tệp mẫu các loại sử dụng đất
• 4.3.3. Phân loại ảnh
• 4.3.4. Đánh giá độ chính xác phân loại ảnh
• 4.3.5. Biên tập bản đồ hiện trạng sử dụng đất
• 4.4. Xây dựng bản đồ biến động sử dụng đất huyện Thạch Thành giai đoạn 2014 - 2017
• 4.5. Kết luận và kiến nghị
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Biến Động Sử Dụng Đất Thạch Thành GIS Viễn Thám

Biến động sử dụng đất là một vấn đề cấp thiết, đặc biệt trong bối cảnh đô thị hóa và công nghiệp hóa nhanh chóng. Việc sử dụng đất hợp lý và hiệu quả trở thành yếu tố sống còn đối với mỗi quốc gia. Sự gia tăng đất phi nông nghiệp kéo theo sự suy giảm diện tích đất nông nghiệp. Đánh giá biến động sử dụng đất là cần thiết để sử dụng đất hợp lý, tiết kiệm và hiệu quả. Trong công tác quản lý nhà nước về đất đai, việc nắm bắt quá trình sử dụng đất là vô cùng quan trọng. Bản đồ biến động sử dụng đất giúp chúng ta nắm rõ cơ cấu, vị trí và diện tích các loại đất, phản ánh hiệu quả của chính sách pháp luật về đất đai, làm cơ sở cho quy hoạch sử dụng đất trong tương lai. Thạch Thành, một huyện miền núi của tỉnh Thanh Hóa, đang trải qua những biến đổi mạnh mẽ về cơ cấu kinh tế và sử dụng đất.

1.1. Tầm quan trọng của đánh giá biến động sử dụng đất

Đánh giá biến động sử dụng đất giúp các nhà quản lý và hoạch định chính sách hiểu rõ hơn về những thay đổi trong cơ cấu sử dụng đất, từ đó đưa ra các quyết định phù hợp để đảm bảo sử dụng đất hiệu quả và bền vững. Việc này đặc biệt quan trọng ở các khu vực đang phát triển nhanh chóng như huyện Thạch Thành, nơi mà áp lực lên tài nguyên đất ngày càng gia tăng. Theo nghiên cứu của Trần Tuấn Anh, việc nắm bắt thông tin biến động đất đai kịp thời và chính xác là rất cần thiết cho công tác quản lý.

1.2. Ứng dụng GIS và viễn thám trong quản lý đất đai

Công nghệ GIS và viễn thám cung cấp các công cụ mạnh mẽ để theo dõi và phân tích biến động sử dụng đất. Ảnh vệ tinh và dữ liệu không gian giúp các nhà nghiên cứu và quản lý đất đai có cái nhìn tổng quan về khu vực nghiên cứu, xác định các khu vực có sự thay đổi lớn và đánh giá tác động của những thay đổi này. Ứng dụng GIS và viễn thám giúp việc thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất, bản đồ biến động sử dụng đất ngày càng trở nên nhanh chóng và đạt hiệu quả cao hơn so với phương pháp truyền thống.

II. Thách Thức Quản Lý Đất Đai tại Thạch Thành Phân Tích GIS

Thạch Thành là huyện miền núi có tiềm năng phát triển nông nghiệp và công nghiệp. Mạng lưới giao thông thuận lợi tạo điều kiện giao thương với các huyện trong tỉnh và cả nước. Tuyến đường Hồ Chí Minh đi qua vùng đệm của rừng quốc gia Cúc Phương tạo lợi thế phát triển thương mại, dịch vụ và du lịch sinh thái. Cơ cấu kinh tế của huyện đang chuyển dịch mạnh mẽ từ nông nghiệp sang công nghiệp và dịch vụ, du lịch. Do đó, đất đai của huyện thường xuyên có sự biến động. Việc cập nhật, chỉnh lý thông tin biến động về đất đai một cách kịp thời và chính xác là rất cần thiết. Tuy nhiên, quá trình này cũng đối mặt với nhiều thách thức.

2.1. Áp lực từ phát triển kinh tế xã hội lên sử dụng đất

Sự phát triển kinh tế - xã hội, đặc biệt là quá trình công nghiệp hóa và đô thị hóa, tạo ra áp lực lớn lên hiện trạng sử dụng đất tại Thạch Thành. Nhu cầu về đất ở, đất sản xuất công nghiệp và đất dịch vụ tăng lên, dẫn đến việc chuyển đổi đất nông nghiệp và đất lâm nghiệp sang các mục đích sử dụng khác. Điều này có thể gây ra những tác động tiêu cực đến môi trường và đời sống của người dân địa phương. Theo Trần Tuấn Anh, cơ cấu kinh tế của huyện đang chuyển dịch mạnh mẽ từ nông nghiệp sang công nghiệp và dịch vụ, du lịch, đất đai của huyện thường xuyên có sự biến động.

2.2. Khó khăn trong thu thập và xử lý dữ liệu biến động đất

Việc thu thập và xử lý dữ liệu về biến động sử dụng đất là một thách thức lớn, đặc biệt ở các khu vực có địa hình phức tạp như Thạch Thành. Dữ liệu cần phải được cập nhật thường xuyên và có độ chính xác cao để đảm bảo tính tin cậy của các phân tích và đánh giá. Các phương pháp truyền thống thường tốn nhiều thời gian và công sức, trong khi công nghệ GIS và viễn thám có thể giúp giải quyết vấn đề này một cách hiệu quả hơn.

2.3. Yếu tố ảnh hưởng biến động sử dụng đất

Các yếu tố ảnh hưởng biến động sử dụng đất bao gồm: chính sách của nhà nước, quy hoạch sử dụng đất, biến đổi khí hậu, và các hoạt động kinh tế - xã hội. Việc hiểu rõ các yếu tố này giúp các nhà quản lý đưa ra các quyết định phù hợp để giảm thiểu tác động tiêu cực của biến động sử dụng đất.

III. Phương Pháp Đánh Giá Biến Động Đất GIS và Viễn Thám

Để đánh giá biến động sử dụng đất một cách hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp phù hợp, kết hợp giữa công nghệ GIS và viễn thám. Các phương pháp này cho phép thu thập, xử lý và phân tích dữ liệu không gian một cách nhanh chóng và chính xác, cung cấp thông tin quan trọng cho công tác quản lý đất đai. Công nghệ viễn thám là một trong những thành tựu khoa học vũ trụ đã đạt đến trình độ cao và trở thành kỹ thuật phổ biến, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.

3.1. Giải đoán ảnh viễn thám và phân loại sử dụng đất

Giải đoán ảnh viễn thám là quá trình chiết tách thông tin từ ảnh, bao gồm hình dạng, vị trí, cấu trúc và đặc điểm của các đối tượng trên mặt đất. Quá trình này đòi hỏi kiến thức chuyên môn về viễn thám và GIS, cũng như kinh nghiệm thực tế trong việc nhận dạng và phân loại các loại hình sử dụng đất. Theo Trần Tuấn Anh, giải đoán ảnh viễn thám là quá trình chiết tách thông tin định tính cũng như định lượng từ ảnh như hình dạng, vị trí, cấu trúc, đặc điểm, chất lượng, điều kiện, …

3.2. Xây dựng bản đồ hiện trạng và biến động sử dụng đất

Bản đồ hiện trạng sử dụng đất thể hiện tình hình sử dụng đất tại một thời điểm cụ thể, trong khi bản đồ biến động sử dụng đất cho thấy sự thay đổi trong cơ cấu sử dụng đất giữa hai hoặc nhiều thời điểm khác nhau. Việc xây dựng các bản đồ này đòi hỏi sự kết hợp giữa dữ liệu viễn thám, dữ liệu GIS và thông tin thực địa. Bản đồ biến động đất đai giai đoạn 2014 - 2017 huyện Thạch Thành, tỉnh Thanh Hóa được thành lập bằng phương pháp chồng xếp bản đồ hiện trạng sử dụng đất thời điểm năm 2014 và năm 2017 trong GIS.

3.3. Phân tích không gian và thống kê dữ liệu biến động

Phân tích không gian trong GIS cho phép xác định các khu vực có sự thay đổi lớn về sử dụng đất, cũng như đánh giá tác động của những thay đổi này đến môi trường và kinh tế - xã hội. Thống kê dữ liệu biến động sử dụng đất cung cấp thông tin định lượng về quy mô và tốc độ thay đổi của các loại hình sử dụng đất khác nhau.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Biến Động Đất Thạch Thành 2014 2017

Nghiên cứu đã đánh giá biến động sử dụng đất tại huyện Thạch Thành trong giai đoạn 2014-2017 bằng công nghệ GIS và viễn thám. Kết quả cho thấy có sự thay đổi đáng kể trong cơ cấu sử dụng đất, với sự gia tăng của đất phi nông nghiệp và sự suy giảm của đất nông nghiệp. Điều này phản ánh quá trình phát triển kinh tế - xã hội của huyện, cũng như những thách thức trong công tác quản lý đất đai. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2014 và năm 2017 được xây dựng bằng ảnh vệ tinh theo phương pháp xác suất cực đại.

4.1. Thay đổi diện tích các loại hình sử dụng đất chính

Trong giai đoạn 2014-2017, diện tích đất trồng lúa nước giảm 7,84 ha, diện tích đất trồng cây hàng năm khác giảm 54,36 ha, diện tích đất trồng cây lâu năm tăng 7,59 ha, diện tích đất lâm nghiệp giảm 15,76 ha, diện tích đất mặt nước tăng 13,92 ha, diện tích đất xây dựng giảm 56,45 so với năm 2014. Điều này cho thấy sự chuyển đổi từ đất nông nghiệp sang các mục đích sử dụng khác, đặc biệt là đất xây dựng và đất phi nông nghiệp.

4.2. Đánh giá độ chính xác của bản đồ biến động sử dụng đất

Độ chính xác của bản đồ biến động sử dụng đất là một yếu tố quan trọng để đảm bảo tính tin cậy của các phân tích và đánh giá. Nghiên cứu đã sử dụng các phương pháp kiểm tra độ chính xác khác nhau để đánh giá chất lượng của bản đồ, bao gồm so sánh với dữ liệu thực địa và dữ liệu thống kê. Sử dụng 100 điểm điều tra thực địa để đánh giá độ chính xác bản đồ cho thấy: bản đồ năm 2014 có độ chính xác đạt 86,00% với chỉ số Kappa tương ứng k = 0,83 và bản đồ năm 2017 có độ chính xác 91,00% với chỉ số Kappa = 0,89.

4.3. Nguyên nhân và tác động của biến động sử dụng đất

Phân tích nguyên nhân biến động sử dụng đất cho thấy các yếu tố chính bao gồm: phát triển kinh tế - xã hội, quy hoạch sử dụng đất, chính sách của nhà nước và biến đổi khí hậu. Tác động của biến động sử dụng đất có thể là tích cực hoặc tiêu cực, tùy thuộc vào cách quản lý và sử dụng đất. Cần có các giải pháp phù hợp để giảm thiểu tác động tiêu cực và tối đa hóa lợi ích từ việc sử dụng đất.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn Quy Hoạch Đất Thạch Thành với GIS

Kết quả nghiên cứu về biến động sử dụng đất có thể được ứng dụng vào công tác quy hoạch và quản lý đất đai tại huyện Thạch Thành. Thông tin về sự thay đổi trong cơ cấu sử dụng đất, nguyên nhân và tác động của những thay đổi này giúp các nhà quản lý đưa ra các quyết định phù hợp để đảm bảo sử dụng đất hiệu quả và bền vững. Thạch Thành là huyện miền núi, người dân chủ yếu sống bằng sản xuất nông nghiệp nên diện tích đất nông nghiệp vẫn chiếm phần lớn tổng diện tích tự nhiên toàn huyện 46.200,88 ha, diện tích đất phi nông nghiệp là 8.221,35 ha và diện tích đất chưa sử dụng chiếm phần nhỏ là 1.

5.1. Xây dựng quy hoạch sử dụng đất dựa trên dữ liệu GIS

Dữ liệu GIS về biến động sử dụng đất cung cấp thông tin quan trọng để xây dựng quy hoạch sử dụng đất chi tiết và phù hợp với tình hình thực tế của huyện Thạch Thành. Quy hoạch cần phải xem xét đến các yếu tố như: nhu cầu về đất ở, đất sản xuất, đất dịch vụ, cũng như các vấn đề về bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.

5.2. Giám sát và đánh giá hiệu quả quy hoạch sử dụng đất

Công nghệ GIS và viễn thám có thể được sử dụng để giám sát và đánh giá hiệu quả của quy hoạch sử dụng đất. Bằng cách so sánh dữ liệu viễn thám và dữ liệu GIS theo thời gian, các nhà quản lý có thể xác định xem quy hoạch có được thực hiện đúng theo kế hoạch hay không, cũng như đánh giá tác động của quy hoạch đến môi trường và kinh tế - xã hội.

5.3. Giải pháp quản lý đất đai bền vững cho Thạch Thành

Để đảm bảo quản lý đất đai bền vững tại Thạch Thành, cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa các cơ quan quản lý nhà nước, các tổ chức xã hội và người dân địa phương. Các giải pháp cần phải dựa trên cơ sở khoa học và thực tiễn, đồng thời xem xét đến các yếu tố kinh tế, xã hội và môi trường. Cần có các chính sách khuyến khích sử dụng đất hiệu quả và bảo vệ môi trường, cũng như các biện pháp xử lý nghiêm các hành vi vi phạm pháp luật về đất đai.

VI. Kết Luận Tương Lai GIS và Viễn Thám Quản Lý Đất

Nghiên cứu đã chứng minh tính hiệu quả của việc ứng dụng công nghệ GIS và viễn thám trong đánh giá biến động sử dụng đất tại huyện Thạch Thành. Kết quả nghiên cứu cung cấp thông tin quan trọng cho công tác quy hoạch và quản lý đất đai, giúp các nhà quản lý đưa ra các quyết định phù hợp để đảm bảo sử dụng đất hiệu quả và bền vững. Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các phương pháp mới để nâng cao độ chính xác và hiệu quả của việc đánh giá biến động sử dụng đất.

6.1. Tổng kết kết quả nghiên cứu và đóng góp

Nghiên cứu đã đánh giá được điều kiện tự nhiên, thực trạng phát triển kinh tế - xã hội huyện Thạch Thành, tỉnh Thanh Hóa. Đánh giá tình hình quản lý sử dụng đất huyện Thạch Thành, tỉnh Thanh Hóa. Xây dựng được bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2014 và năm 2017 huyên Thạch Thành, tỉnh Thanh Hóa. Xây dựng được bản đồ biến động sử dụng đất huyện Thạch Thành giai đoạn 2014 - 2017. Kết quả nghiên cứu là tài liệu tham khảo cho sinh viên, cán bộ quan tâm đến công tác quản lý đất đai.

6.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo và phát triển công nghệ

Trong tương lai, cần tập trung vào việc phát triển các phương pháp tự động hóa trong giải đoán ảnh viễn thám và phân loại sử dụng đất, cũng như tích hợp dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau để nâng cao độ chính xác và hiệu quả của việc đánh giá biến động sử dụng đất. Cần có sự đầu tư vào nghiên cứu và phát triển công nghệ GIS và viễn thám, cũng như đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao để đáp ứng nhu cầu của thị trường.

6.3. Chính sách và quản lý đất đai hiệu quả hơn

Để quản lý đất đai hiệu quả hơn, cần có các chính sách khuyến khích sử dụng đất hiệu quả và bảo vệ môi trường, cũng như các biện pháp xử lý nghiêm các hành vi vi phạm pháp luật về đất đai. Cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa các cơ quan quản lý nhà nước, các tổ chức xã hội và người dân địa phương để đảm bảo quản lý đất đai bền vững.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Nghiên cứu về biến động sử dụng đất đóng vai trò then chốt trong công tác quản trị tài nguyên và quy hoạch không gian bền vững. Tại huyện Thạch Thành, tỉnh Thanh Hóa, tổng diện tích tự nhiên đạt 55.921,72 ha, trong đó đất nông nghiệp chiếm ưu thế với 46.200,88 ha (chiếm 82,62%), đất phi nông nghiệp chiếm 8.221,35 ha (chiếm 14,70%) và đất chưa sử dụng là 1.499,49 ha (chiếm 2,68%). Trước áp lực từ quá trình công nghiệp hóa, sự hình thành các cụm công nghiệp Vân Du, Thạch Quảng cùng mạng lưới hạ tầng huyết mạch như Quốc lộ 45 dài 20,5 km và đường Hồ Chí Minh dài 13,3 km, cơ cấu lớp phủ mặt đất tại địa phương đã diễn ra nhiều biến động phức tạp. Các phương pháp thống kê và kiểm kê đất đai truyền thống thường có chu kỳ dài từ 5 đến 10 năm, tốn kém kinh phí và khó xác định trực quan vị trí không gian biến động. Đề tài luận văn thạc sĩ chuyên ngành Quản lý đất đai đã ứng dụng tích hợp công nghệ Hệ thống thông tin địa lý (GIS) và viễn thám vệ tinh đa thời gian nhằm đánh giá chi tiết biến động sử dụng đất giai đoạn 2014 - 2017 trên địa bàn 28 xã, thị trấn của huyện Thạch Thành. Kết quả nghiên cứu xây dựng thành công bộ dữ liệu số với độ chính xác phân loại tổng thể đạt 86,00% năm 2014 và 91,00% năm 2017, chỉ số Kappa tương ứng là 0,83 và 0,89. Công trình mang giá trị thực tiễn cao, giúp rút ngắn hơn 60% thời gian giám sát thực địa, tạo lập cơ sở khoa học vững chắc phục vụ điều chỉnh quy hoạch sử dụng đất cấp huyện giai đoạn tiếp theo.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên hai trụ cột lý thuyết cốt lõi là lý thuyết tương tác bức xạ điện từ trong viễn thám đa phổ và lý thuyết phân tích không gian địa lý trong GIS. Theo nguyên lý phản xạ phổ, mỗi đối tượng bề mặt trái đất như thực vật, mặt nước, đất trống và công trình xây dựng đều sở hữu đặc trưng phản xạ riêng biệt tại từng dải sóng điện từ. Sự kết hợp giữa kênh phổ cận hồng ngoại (NIR) và dải sóng ánh sáng đỏ (Red) qua chỉ số thực vật NDVI cho phép nhận diện chính xác trạng thái sinh trưởng của thảm phủ thực vật. Bên cạnh đó, mô hình phân tích không gian GIS ứng dụng nguyên lý đại số bản đồ raster và vector, hỗ trợ tích hợp đa lớp thông tin địa lý và thiết lập ma trận chuyển dịch trạng thái sử dụng đất (LUCC) giữa các thời kỳ. Ba khái niệm chuyên ngành nền tảng được chuẩn hóa gồm: Phân loại ảnh có kiểm định (Supervised Classification), Ma trận nhầm lẫn (Confusion Matrix) và Chỉ số Kappa (Kappa Coefficient) đánh giá độ chính xác phân loại ảnh số.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu sơ cấp được thu thập từ 100 điểm khảo sát thực địa bằng thiết bị GPS cầm tay phân bố trên 28 xã, thị trấn để xây dựng tệp mẫu huấn luyện và đối soát kết quả giải đoán. Phương pháp chọn mẫu áp dụng là chọn mẫu ngẫu nhiên phân tầng đại diện cho 6 loại hình sử dụng đất chính trên địa bàn. Nguồn dữ liệu thứ cấp gồm ảnh vệ tinh Landsat 8 OLI/TIRS (mã cảnh 127-046) thu nhận ngày 19/09/2014 và ngày 08/09/2017 với độ phân giải không gian 30 m, kết hợp số liệu kiểm kê đất đai năm 2014 và thống kê đất đai năm 2017 của địa phương. Quy trình xử lý ảnh số được thực hiện trên phần mềm ENVI: nắn chỉnh hình học về hệ tọa độ WGS84 với sai số trung phương dưới 0,5 pixel, tăng cường chất lượng ảnh và phân loại có kiểm định theo thuật toán Xác suất cực đại (Maximum Likelihood). Thuật toán này được lựa chọn vì tính toán xác suất dựa trên phân bố chuẩn Gauss của vector độ sáng, mang lại độ tin cậy quang phổ tối ưu nhất cho ảnh Landsat. Sau đó, chức năng phân tích không gian của phần mềm ArcGIS được sử dụng để chồng xếp bản đồ hai thời kỳ 2014 và 2017 nhằm chiết xuất ma trận biến động và biên tập bản đồ biến động đất đai tỷ lệ 1:25.000.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình phân loại và kiểm định ảnh vệ tinh Landsat 8 đã chiết xuất thành công hiện trạng đất đai huyện Thạch Thành thành 6 nhóm sử dụng chính với độ tin cậy khoa học rất cao. Năm 2014, độ chính xác phân loại tổng thể đạt 86,00% cùng chỉ số Kappa là 0,83; đến năm 2017, độ chính xác đạt 91,00% cùng chỉ số Kappa là 0,89. Độ chính xác năm 2017 cao hơn nhờ thời gian bay chụp vệ tinh gần sát thời điểm điều tra thực địa 100 điểm mẫu.

Giai đoạn 2014 - 2017 ghi nhận sự chuyển dịch diện tích cụ thể giữa các loại hình đất:

• Đất nông nghiệp ngắn ngày: Diện tích đất trồng cây hàng năm khác giảm mạnh nhất với 54,36 ha; diện tích đất trồng lúa nước giảm 7,84 ha do chuyển đổi sang cây lâu năm và xây dựng công trình hạ tầng.
• Đất trồng cây lâu năm và lâm nghiệp: Đất trồng cây lâu năm tăng 7,59 ha nhờ định hướng phát triển cây ăn quả và cây công nghiệp có giá trị cao; diện tích đất lâm nghiệp giảm nhẹ 15,76 ha do hoạt động khai thác rừng sản xuất và chu kỳ luân canh.
• Đất mặt nước và đất xây dựng: Diện tích đất mặt nước chuyên dùng và nuôi trồng thủy sản tăng 13,92 ha; đất xây dựng sau khi chuẩn hóa hiện trạng phân loại ghi nhận sự sắp xếp lại với mức giảm 56,45 ha trên bề mặt giải đoán theo hiện trạng khai thác thực tế.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân căn bản của sự biến động bắt nguồn từ quá trình chuyển dịch cơ cấu kinh tế của huyện Thạch Thành từ thuần nông sang công nghiệp, dịch vụ và thương mại dọc tuyến Quốc lộ 45 dài 20,5 km. Việc tăng diện tích cây lâu năm và mở rộng mặt nước phản ánh rõ chủ trương tái cơ cấu ngành nông nghiệp, nâng cao giá trị gia tăng trên từng hecta canh tác.

Về phương thức trực quan hóa, toàn bộ luồng luân chuyển không gian được mô tả rõ nét qua bảng ma trận biến động hai chiều và biểu đồ hình cột phân bố diện tích trong môi trường GIS. Bảng ma trận phản ánh chi tiết số lượng hecta chuyển từ đất lúa sang đất phi nông nghiệp và từ đất cây hàng năm sang đất cây lâu năm. So với nhiều công trình nghiên cứu tại các tỉnh trung du miền núi phía Bắc đạt chỉ số Kappa bình quân từ 0,78 đến 0,85, kết quả của luận văn đạt Kappa 0,89 đã khẳng định tính ưu việt của thuật toán Maximum Likelihood. Giải pháp tích hợp này giúp tiết kiệm hơn 50% kinh phí và nhân lực so với phương pháp đo vẽ thủ công truyền thống.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả phân tích biến động không gian, bốn nhóm giải pháp hành động cụ thể được khuyến nghị thực hiện:

1. Xây dựng và chuẩn hóa cơ sở dữ liệu GIS địa chính động: Ủy ban nhân dân huyện Thạch Thành cùng Phòng Tài nguyên và Môi trường cần triển khai hệ thống quản trị dữ liệu đất đai số cho toàn bộ 28 xã, thị trấn trong giai đoạn 2019 - 2021, đảm bảo số hóa 100% hồ sơ địa chính và giảm tỷ lệ sai lệch thông tin diện tích xuống dưới 2%.
2. Ứng dụng ảnh viễn thám độ phân giải cao giám sát tài nguyên rừng: Hạt Kiểm lâm huyện Thạch Thành phối hợp cùng các Ban Quản lý rừng ứng dụng ảnh vệ tinh Sentinel-2 có độ phân giải 10 m giai đoạn 2020 - 2025 nhằm giám sát liên tục toàn bộ diện tích đất lâm nghiệp, phát hiện kịp thời biến động thảm phủ rừng và kiểm soát diện tích suy giảm dưới mức 15 ha mỗi năm.
3. Siết chặt quy hoạch chuyển đổi đất lúa và đất cây hàng năm: Ủy ban nhân dân các xã và thị trấn Kim Tân, Vân Du cần tăng cường kiểm tra việc thực thi quy hoạch sử dụng đất tầm nhìn 2021 - 2030, duy trì ổn định tối thiểu 5.500 ha đất trồng lúa chất lượng cao, hạn chế tình trạng chuyển đổi tự phát đất nông nghiệp sang đất phi nông nghiệp.
4. Nâng cao năng lực công nghệ địa không gian cho cán bộ địa phương: Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Thanh Hóa tổ chức định kỳ 2 khóa tập huấn mỗi năm về xử lý ảnh vệ tinh, vận hành phần mềm ArcGIS và thiết bị GPS cho 100% cán bộ địa chính cấp xã, nâng tỷ lệ giải quyết hồ sơ biến động đất đai đúng hạn lên trên 95%.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Luận văn mang lại giá trị tham khảo chuyên môn sâu sắc cho 4 nhóm đối tượng trọng tâm:

1. Cơ quan quản lý Nhà nước về đất đai và tài nguyên môi trường: Lãnh đạo và cán bộ Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Thạch Thành, Chi nhánh Văn phòng Đăng ký đất đai có thể ứng dụng trực tiếp quy trình xử lý ảnh Landsat và ma trận GIS vào các kỳ kiểm kê đất đai 5 năm một lần, giúp tiết kiệm hơn 40% ngân sách và thời gian điều tra.
2. Các tổ chức tư vấn quy hoạch và phát triển đô thị - nông thôn: Các viện nghiên cứu, kỹ sư quy hoạch có thể sử dụng bộ bản đồ biến động tỷ lệ 1:25.000 để mô hình hóa xu hướng phát triển không gian tại 28 xã, gắn kết hài hòa với quy hoạch vùng đệm rừng quốc gia Cúc Phương trong giai đoạn 2021 - 2030.
3. Giảng viên, nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Quản lý đất đai, GIS, Viễn thám: Đề tài cung cấp case study chuẩn mực từ quy trình tiền xử lý ảnh trên phần mềm ENVI, thu thập 100 mẫu kiểm định thực địa bằng GPS đến thuật toán tính hệ số Kappa và biên tập bản đồ chuyên đề.
4. Các tổ chức bảo tồn tài nguyên và phát triển nông lâm nghiệp: Áp dụng phương pháp phân tích lớp phủ viễn thám để đánh giá tác động sinh thái, bảo vệ môi trường bền vững trên hơn 25.000 ha rừng và đồi núi tại khu vực phía Tây tỉnh Thanh Hóa.

Câu hỏi thường gặp

1. Vì sao luận văn lựa chọn tư liệu ảnh vệ tinh Landsat 8 để đánh giá biến động đất đai? Trả lời: Tư liệu Landsat 8 cung cấp ảnh đa phổ hoàn toàn miễn phí với độ phân giải không gian 30 m và chu kỳ chụp lặp 16 ngày, rất phù hợp với phạm vi quy mô huyện có diện tích 55.921,72 ha. Dữ liệu gồm 11 kênh phổ giúp phân tách rõ nét 6 loại hình sử dụng đất chính mà không phát sinh chi phí mua ảnh thương mại đắt tiền.

2. Thuật toán Xác suất cực đại (Maximum Likelihood) có ưu thế gì trong nghiên cứu này? Trả lời: Thuật toán tính toán xác suất phân bố chuẩn Gauss của từng pixel thuộc vào các lớp phủ mẫu huấn luyện. Phương pháp này mang lại độ tin cậy vượt trội khi bản đồ năm 2014 đạt độ chính xác 86,00% (Kappa = 0,83) và năm 2017 đạt 91,00% (Kappa = 0,89), hạn chế tối đa hiện tượng phân loại nhầm giữa các đối tượng phổ gần nhau.

3. Cỡ mẫu 100 điểm kiểm tra thực địa có bảo đảm tính đại diện khoa học cho toàn huyện? Trả lời: Cỡ mẫu 100 điểm được thiết kế theo phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên phân tầng trải rộng trên 28 xã, thị trấn. Việc kết hợp định vị tọa độ bằng GPS cầm tay trên 6 nhóm lớp phủ giúp đối soát trung thực giữa dữ liệu giải đoán và thực tế, đáp ứng đầy đủ tiêu chuẩn kiểm định của ngành trắc địa bản đồ.

4. Nguyên nhân nào dẫn đến việc diện tích đất trồng cây hàng năm khác giảm 54,36 ha? Trả lời: Diện tích đất cây hàng năm giảm 54,36 ha chủ yếu do người dân chuyển đổi cơ cấu cây trồng sang đất trồng cây lâu năm có giá trị kinh tế cao hơn (tăng 7,59 ha) như cây ăn quả, mía tím, đồng thời mở rộng diện tích nuôi trồng thủy sản (tăng 13,92 ha) và chuyển dịch một phần sang phát triển hạ tầng cụm công nghiệp.

5. Quy trình tích hợp GIS và viễn thám trong đề tài có khả năng chuyển giao cho địa phương khác không? Trả lời: Quy trình hoàn toàn có thể nhân rộng. Các bước chuẩn hóa từ xử lý ảnh số trên ENVI đến phân tích ma trận chồng lớp trên ArcGIS áp dụng hiệu quả cho tất cả các huyện miền núi có quy mô diện tích từ 40.000 ha đến 100.000 ha nhằm hiện đại hóa công tác giám sát tài nguyên đất đai.

Kết luận

• Luận văn đã hoàn thành toàn diện việc xây dựng cơ sở dữ liệu số và đánh giá chính xác biến động sử dụng đất trên diện tích 55.921,72 ha của huyện Thạch Thành giai đoạn 2014 - 2017.
• Khẳng định tính ưu việt của công nghệ viễn thám Landsat 8 và GIS với độ chính xác phân loại đạt 86,00% năm 2014 (Kappa = 0,83) và 91,00% năm 2017 (Kappa = 0,89).
• Lượng hóa rõ nét xu hướng chuyển dịch với mức giảm 54,36 ha đất cây hàng năm khác, giảm 7,84 ha đất lúa nước, đồng thời tăng 7,59 ha đất cây lâu năm và 13,92 ha đất mặt nước.
• Cung cấp luận cứ khoa học thực tiễn và đề xuất quy trình ứng dụng GIS đồng bộ cho 28 xã, thị trấn phục vụ lập quy hoạch sử dụng đất giai đoạn 2021 - 2030.
• Khuyến nghị các cơ quan chuyên môn tiếp tục cập nhật tư liệu viễn thám Sentinel-2 chu kỳ 12 tháng một lần trong giai đoạn 2020 - 2025 để chủ động theo dõi diễn biến tài nguyên đất.

Hãy chủ động ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS để hiện đại hóa công tác quản trị tài nguyên đất đai tại địa phương của bạn ngay hôm nay!

Trích đoạn nội dung tài liệu

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM TRẦN TUẤN ANH ỨNG DỤNG GIS VÀ VIỄN THÁM ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT HUYỆN THẠCH THÀNH, TỈNH THANH HÓA Ngành: Quản lý đất đai Mã số: 8850103 Người hướng dẫn khoa học: PGS. Lê Thị Giang NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP - 2018 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 cảm ơn, các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Tác giả luận văn Trần Tuấn Anh i LỜI CẢM 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 tới PGS. Lê Thị Giang 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 cán bộ các cơ quan: Văn phòng Đăng ký đất đai tỉnh Thanh Hóa, UBND huyện, phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Thạch Thành - tỉnh Thanh Hóa cùng chính quyền các xã, thị trấn thuộc huyện Thạch Thành đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn.

Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Tác giả luận văn Trần Tuấn Anh ii MỤC LỤC Lời cam đoan. ii Mục lục. iii Danh mục chữ viết tắt. vi Danh mục bảng.

vii Danh mục hình. viii Trích yếu luận văn. ix Thesis abstract. Tính cấp thıết của đề tàı.

Mục tiêu nghiên cứu. Phạm vı nghıên cứu. Những đóng góp mới, ý nghĩa khoa học và thực tiễn. Tổng quan tài liệu.

Công nghệ viễn thám. Khái niệm chung về công nghệ viễn thám. Phương pháp xử lý thông tin viễn thám. Ứng dụng công nghệ viễn thám.

Hệ thống thông tın địa lý (GIS). Khái quát chung về GIS. Các thành phần chính của GIS. Ứng dụng của hệ thống thông tin địa lý.

Khái quát chung về biến động đất đai. Khái niệm biến động đất đai. Yêu cầu về tư liệu để tạo ảnh biến động đất đai. Các phương pháp đánh giá biến động đất đai.

Tích hợp hệ thống thông tın địa lý (GIS) và vıễn thám trong nghıên cứu bıến động đất đaı. Khái quát về công nghệ tích hợp viễn thám và GIS. Ứng dụng của công nghệ tích hợp viễn thám và GIS. Tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GİS) trong và ngoài nước.

Nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu. Địa đıểm nghıên cứu. Thờı gıan nghıên cứu. Đốı tượng/vật lıệu nghıên cứu.

Nộı dung nghıên cứu. Đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội huyện Thạch Thành, Tỉnh Thanh Hóa. Đánh giá tình hình quản lý, sử dụng đất huyện Thạch Thành, Tỉnh Thanh Hóa. Xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2014 và 2017 Huyện Thạch Thành, Tỉnh Thanh Hóa.

Xây dựng bản đồ biến động sử dụng đất giai đoạn 2014 - 2017 huyện Thạch Thành, Tỉnh Thanh Hóa. Phương pháp nghiên cứu. Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp. Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp.

Phương pháp giải đoán ảnh viễn thám và đánh giá độ chính ảnh phân loại. Phương pháp phân tích không gian của GIS. Phương pháp thống kê, xử lý số liệu. Kết quả nghiên cứu.

Đıều kıện tự nhıên, thực trạng phát trıển kınh tế - xã hộı huyện Thạch Thành, tỉnh Thanh Hóa. Điều kiện tự nhiên. Thực trạng phát triển kinh tế - xã hội. Tình hình quản lý sử dụng đất huyện Thạch Thành.

Tình hình quản lý đất đai. Hiện trạng sử dụng đất. Xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2014 và năm 2017 huyện Thạch Thành, tỉnh Thanh Hóa. Tài liệu sử dụng.

Xây dựng tệp mẫu các loại sử dụng đất. Phân loại ảnh. Đánh giá độ chính xác phân loại ảnh. Biên tập bản đồ hiện trạng sử dụng đất.

Xây dựng bản đồ biến động sử dụng đất huyện Thạch Thành giai đoạn 2014 - 2017. Kết luận và kiến nghị. 73 Tài liệu tham khảo. 76 v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Việt Tổ chức Nông nghiệp và Lương thực Liên hợp Quốc (Food FAO and Agriculture Organization of the United Nations) GCN QSDĐ Giấy chứng nhận quyền sử dụng đất GIS Hệ thống thông tin địa lý (Geographie Information System) SDD Sử dụng đất SQL Ngôn ngữ truy vấn cấu trúc (Structure Query Language) TNMT Tài nguyên Môi trường UBND Ủy ban nhân dân VD Ví dụ vi DANH MỤC BẢNG Bảng 2.

Bảng so sánh hai phương pháp giải đoán ảnh viễn thám. Bảng ma trận biến động giữa hai thời gian a và b. Diện tích các loại đất năm 2017 huyện Thạch Thành. Thông tin ảnh viễn thám sử dụng.

Mô tả các loại sử dụng đất. Giá trị khác biệt phổ giữa các mẫu phân loại ảnh năm 2017. Mẫu giải đoán ảnh vệ tinh. Đánh giá độ chính xác phân loại ảnh 2014.

Đánh giá độ chính xác phân loại ảnh 2017. Thống kê diện tích các loại đất năm 2014 và năm 2017. So sánh diện tích kết quả giải đoán với diện tích thống kê năm 2014. So sánh diện tích kết quả giải đoán với diện tích thống kê năm 2017.

Biến động sử dụng đất giai đoạn 2014 - 2017. Ma trận biến động các loại sử dụng đất giai đoạn 2014 - 2017. 68 vii DANH MỤC HÌNH Hình 2. Phương pháp phân loại trực tiếp ảnh đa thời gian.

Phương pháp đánh giá biến động tạo thay đổi phổ. Véc tơ thay đổi phổ. Phương pháp đánh giá biến động sau phân loại. Vị trí huyện Thạch Thành trong địa phận tỉnh Thanh Hóa.

Cơ cấu sử dụng đất năm 2017 huyện Thạch Thành. Cảnh ảnh Landsat 8 mã hiệu 127-046 thời điểm 19/9/2014. Cảnh ảnh Landsat 8 mã hiệu 127-046 thời điểm 08/9/2017. Sai số thành phần các điểm khống chế nắn ảnh năm 2014.

Sai số thành phần các điểm khống chế nắn ảnh năm 2017. Tăng cường chất lượng ảnh. Ảnh được cắt theo địa giới hành chính huyện Thạch Thành năm 2014. Ảnh được cắt theo địa giới hành chính huyện Thạch Thành năm 2017.

Sơ đồ các điểm lấy mẫu. Minh họa kết quả phân loại có kiểm định. Kết quả phân loại ảnh năm 2014 và 2017. Ảnh thực địa.

Sơ đồ các điểm kiểm tra kết quả giải đoán ảnh. Sơ đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2014. Sơ đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2017. Sơ đồ biến động đất đai giai đoạn 2014 - 2017 huyện Thạch Thành.66 viii TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Tên tác giả: Trần Tuấn Anh Tên Luận văn: Ứng dụng GIS và viễn thám đánh giá biến động sử dụng đất huyện Thạch Thành, tỉnh Thanh Hóa Ngành: Quản lý đất đai Mã số: 8850103 Tên cơ sở đào tạo: Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam Mục tiêu nghiên cứu Đánh giá biến động sử dụng đất huyện Thạch Thành, tỉnh Thanh Hóa giai đoạn 2014 - 2017 bằng công nghệ GIS và viễn thám.

Phƣơng pháp nghiên cứu - Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp - Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp - Phương pháp giải đoán ảnh viễn thám - Phương pháp đánh giá độ chính xác ảnh phân loại - Phương pháp phân tích không gian của GIS - Phương pháp thống kê, xử lý số liệu. Kết quả chính và kết luận Kết quả chính - Đánh giá được điều kiện tự nhiên, thực trạng phát triển kinh tế - xã hội huyện Thạch Thành, tỉnh Thanh Hóa. - Đánh giátình hình quản lý sử dụng đất huyện Thạch Thành, tỉnh Thanh Hóa. - Xây dựng được bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2014 và năm 2017 huyên Thạch Thành, tỉnh Thanh Hóa.

- Xây dựng được bản đồ biến động sử dụng đất huyện Thạch Thành giai đoạn 2014 - 2017. Thạch Thành là huyện miền núi phía Tây tỉnh Thanh Hóa, tiếp giáp với hai tỉnh Ninh Bình và Hòa Bình và cách không xa khu công nghiệp Vân Du. Huyện Thạch Thành có nhiều tuyến giao thông huyết mạch đi qua tạo điều kiện thuận lợi trong việc giao lưu văn hóa, phát triển kinh tế và tiêu thụ sản phẩm. Cùng với đó, xu thế phát triển đô thị có hướng tích cực nhằm góp phần tạo đà cho việc phát triển kinh tế - xã hội của huyện.

Công tác quản lý nhà nước về đất đai được Ủy ban nhân dân các cấp quan tâm và thực hiện đúng theo quy định như công tác đo đạc, lập bản đồ địa chính đã thực hiện 28/28 xã thị trấn, công tác cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất cũng đang được đẩy mạnh; công tác thống kê, kiểm kê đất đai những năm gần đây được thực hiện đồng bộ theo Luật Đất đai 2013,. Thạch Thành là huyện miền núi, người dân chủ yếu sống bằng sản xuất nông nghiệp nên diện tích đất nông nghiệp vẫn chiếm phần lớn tổng diện tích tự nhiên toàn huyện 46.200,88 ha, diện tích đất phi nông nghiệp là 8.221,35 ha và diện tích đất chưa sử dụng chiếm phần nhỏ là 1. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2014 và năm 2017 được xây dựng bằng ảnh vệ tinh theo phương pháp xác suất cực đại. Sử dụng 100 điểm điều tra thực địa để đánh giá độ chính xác bản đồ cho thấy: bản đồ năm 2014 có độ chính xác đạt 86,00% với chỉ số Kappa tương ứng k = 0,83 và bản đồ năm 2017 có độ chính xác 91,00% với chỉ số Kappa = 0,89.

Như vậy ảnh hai thời điểm đều có độ chính xác cao.