Chương 1: Cơ sở khoa học xây dựng bản đồ biến động sử dụng đất và lớp phủ mặt đất bằng công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý Chương 2: Các yếu tố tác động đến biến động sử dụng đất và lớp phủ mặt đất khu vực nghiên cứu Chương 3: Đánh giá biến động sủ dụng đất và lớp phủ mặt đất dưới tác động của thuỷ điện Sơn La bằng công nghệ viễn thám và GIS 17 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG I: CƠ SỞ KHOA HỌC XÂY DỰNG BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT VÀ LỚP PHỦ MẶT ĐẤT BẰNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ 1. Phƣơng pháp luận đánh giá biến động sử dụng đất và lớp phủ mặt đất bằng công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý 1. Các khái niệm, định nghĩa Lớp phủ mặt đất (Lớp thực phủ - Land cover): Lớp phủ mặt đất là lớp phủ vật chất quan sát được khi nhìn từ mặt đất hoặc thông qua vệ tinh viễn thám, bao gồm thực vật (mọc tự nhiên hoặc tự trồng cấy) và các cơ sở xây dựng của con người (nhà cửa, đường sá,.) bao phủ bề mặt đất. Nước, băng, đá lộ hay các dải cát cũng được coi là lớp phủ mặt đất.
(The FAO AFRICOVER Progamme, 1998) Phân loại lớp phủ mặt đất: Sokal (1974) đã định nghĩa phân loại là việc sắp xếp các đối tượng theo các nhóm hoặc các tập hợp khác nhau dựa trên mối quan hệ giữa chúng. Một hệ thống phân loại miêu tả tên của các lớp và tiêu chuẩn phân biệt chúng. Các hệ thống phân loại có hai định dạng cơ bản, đó là phân cấp và không phân cấp. Một hệ thống phân cấp thường linh hoạt hơn và có khả năng kết hợp nhiều lớp thông tin, bắt đầu từ các lớp ở quy mô lớn rồi phân chia thành các phụ lớp cấp thấp hơn nhưng thông tin chi tiết hơn.
(The FAO AFRICOVER Progamme, 1998) Trong phạm vi nghiên cứu của luận văn đã sử dụng hệ thống phân loại phân cấp, có tham khảo theo hệ thống phân loại của Mỹ (Anderson và nnk., 1976), được tổng hợp có chọn lọc phù hợp với điều kiện thực tiễn ở Việt Nam của Nguyễn Ngọc Thạch (2005). 18 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Hệ thống phân loại lớp phủ mặt đất để sử dụng với dữ liệu viễn thám (Nguyễn Ngọc Thạch 2005) Cấp 1 Cấp 2 11 Khu dân cư 12 Khu thương mại và dịch vụ 13 Nhà máy công nghiệp 14 Giao thông 1 Đô thị hoặc 15 Công trình công cộng thành phố 16 Công trình phúc lợi 17 Khu giải trí thể thao 18 Khu hỗn hợp 19 Đất trồng và các đất khác 21 Mùa màng và đồng cỏ 2 Lúa - hoa màu 22 Cây ăn quả 23 Chuồng trại gia súc 24 Nông nghiệp khác 31 Đất đồng cỏ 3 Đất bỏ hoang 32 Đất cây bụi 33 Đất hỗn tạp 41 Rừng thường xanh 42 Rừng rụng lá 4 Đất rừng 43 Rừng hỗn giao 44 Rừng chặt trụi cây 45 Vùng rừng bị cháy 51 Suối và kênh 52 Hồ và hố nước 5 Mặt nước 53 Bồn thu nước 54 Vịnh và cửa sông 55 Nước biển 61 Đất ướt có thực vật tạo rừng 6 Đất ướt 62 Đất ướt có thực vật không tạo rừng 63 Đất ướt không có thực vật 71 Hồ bị khô 7 Đất hoang 72 Bãi biển 19 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hiện trạng sử dụng đất Bản đồ hiện trạng sử dụng đất (bản đồ HTSDĐ) là tài liệu phản ánh thực tế sử dụng đất ở thời điểm kiểm kê quỹ đất của các đơn vị hành chính các cấp các vùng kinh tế được lập trên cơ sở bản đồ nền thống nhất trong cả nước. Bản đồ HTSDĐ được thành lập nhằm mục đích: - Thống kê, kiểm kê toàn bộ quỹ đất đã giao và chưa giao sử dụng theo định kỳ được thể hiện đúng vị trí, đúng diện tích và đúng loại đất - Xây dựng tài liệu cơ bản phục vụ các yêu cầu cấp bách của công tác quản lý đất đai.
- Làm tài liệu phục vụ công tác quy hoạch sử dụng đất và kiểm tra việc thực hiện quy hoạch và kế hoạch đã được phê duyệt. - Làm tài liệu cơ bản, thống nhất để các ngành khác sử dụng các quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất và định hướng phát triển của ngành mình, đặc biệt những ngành sử dụng nhiều đất như nông nghiệp, lâm nghiệp,… 1. Phƣơng pháp ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất a) Ứng dụng viễn thám trong nghiên cứu hiện trạng sử dụng đất Ứng dụng của viễn thám trong nghiên cứu hiện trạng sử dụng đất có thể được chia ra làm 3 nhóm: (1) phân loại và thành lập bản đồ lớp phủ thực vật; (2) đánh giá, ước tính năng suất/sản lượng thông qua các chỉ số thực vật và chỉ số lý sinh; (3) nghiên cứu gián tiếp thông qua các tham số tính toán từ mô hình toán học trên tư liệu viễn thám. Công tác phân loại và đánh giá biến động hiện trạng sử dụng đất thường được tiến hành với nguồn tư liệu viễn thám đa thời gian được chụp tại cùng một khu vực nghiên cứu.
Phương pháp viễn thám được ứng dụng rất có hiệu quả cho việc nghiên cứu sử dụng đất do: - Các ảnh của một vùng rộng lớn có thể thu nhận sự thay đổi một cách rất nhanh chóng. 20 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - Các ảnh có độ phân giải thích hợp với việc phân loại các đối tượng trongviệc quan sát đo vẽ. - Ảnh viễn thám có thể giải quyết các công việc mà thông thường quan sát trên mặt đất rất khó. - Phân tích ảnh nhanh hơn và rẻ hơn rất nhiều so với quan sát thực địa.
- Ảnh cung cấp các thông tin mà trong khi quan sát thực địa có thể bỏ sót. - Các ảnh có thể cung cấp một tập hợp các thông tin để đối chiếu so sánh các hiện tượng có sự thay đổi lớn như: sử dụng đất, lớp phủ mặt đất như rừng, nông nghiệp, thuỷ văn và sự phát triển đô thị. Như vậy, ảnh vệ tinh phản ảnh thực trạng bề mặt trái đất ở thời điểm chụp ảnh với độ chính xác và tính khách quan cao, trên ảnh vệ tinh đã thể hiện trực tiếp nhiều loại hình sử dụng đất. Để nhận diện và phân tích các đối tượng trên bề mặt, thông tin quan trọng nhất của viễn thám chính là thông tin về phổ phản xạ.Việc giải đoán ảnh hay còn gọi là suy giải ảnh là việc “đọc” ảnh thông qua các dấu hiệu trực tiếp có trên ảnh hoặc các dấu hiệu gián tiếp (dấu hiệu chỉ định) để suy diễn.
Các dấu hiệu trực tiếp bao gồm dấu hiệu về màu sắc, cấu trúc, diện mạo và mật độ ảnh; dấu hiệu gián tiếp là các quy luật, đặc điểm phân bố, điều kiện sinh thái về các mối quan hệ tương hỗ giữa các đối tượng. Có thể chia các dấu hiệu giải đoán thành 8 nhóm chính sau: (1) Kích thước: Cần phải chọn một tỷ lệ ảnh phù hợp để giải đoán. Kích thước tương đối của đối tượng có thể được xác định nếu lấy kích thước đo được trên ảnh nhân với nghịch đảo tỷ lệ của ảnh. (2) Hình dạng: có ý nghĩa quan trọng trong giải đoán ảnh; hình dạng đặc trưng cho mỗi đối tượng khi nhìn từ trên cao xuống được coi là dấu hiệu giải đoán quan trọng.
(3) Hình bóng của vật thể dễ dàng nhận thấy khi nguồn sáng không nằm chính xác ở đỉnh đầu (nadir) hoặc trong trường hợp chụp ảnh xiên. Căn cứ theo hình bóng của vật thể có thể xác định được chiều cao của chúng. 21 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com (4) Độ đậm nhạt: Mỗi vật thể được thể hiện bằng một cấp độ xám nhất định tỷ lệ với cường độ phản xạ ánh sáng của nó. Ví dụ cát khô phản xạ rất mạnh ánh sáng nên bao giờ cũng có màu trắng trong khi đó cát ướt do độ phản xạ kém hơn nên có màu tối hơn trên ảnh đen trắng.
Trên ảnh hồng ngoại đen trắng do thực vật phản xạ mạnh nên chúng có màu trắng và nước lại hấp thụ hầu hết bức xạ trong giải sóng này nên bao giờ cũng có màu đen. (5) Màu sắc: là một chỉ thị rất tốt trong việc xác định các đối tượng. Ví dụ các kiểu loài thực vật có thể được phát hiện dễ dàng ngay cả cho những người không có nhiều kinh nghiệm trong giải đoán ảnh khi sử dụng ảnh hồng ngoại màu. các đối tượng khác nhau cho các tông màu khác nhau đặc biệt khi sử dụng ảnh đa phổ tổ hợp màu.
(6) Cấu trúc: là một tập hợp của nhiều hình mẫu nhỏ. Ví dụ một bãi cỏ không bị lẫn các loài cây khác cho một cấu trúc mịn trên ảnh, ngược lại rừng hỗn giao cho một cấu trúc sần sùi. Đương nhiên điều này còn phụ thuộc vào tỷ lệ của ảnh được sử dụng. (7) Hình mẫu: một tập hợp của nhiều hình dạng nhỏ phân bố thường theo một luật nhất định trên toàn ảnh và trong một mối quan hệ với đối tượng cần nghiên cứu.
Ví dụ hình ảnh của các dẫy nhà, hình mẫu của ruộng lúa nước, các đồi trồng chè. tạo ra những hình mẫu đặc trưng riêng cho các đối tượng đó. (8) Mối liên quan: Một tổng thể các yếu tố giải đoán, môi trường xung quanh hoặc mối liên quan của đối tượng nghiên cứu với các đối tượng khác cung cấp một thông tin giải đoán quan trọng. Công tác giải đoán và chiết tách thông tin được tiến hành bằng các phương pháp khác nhau, qua đó khảo sát và đánh giá hiệu quả cho từng phương pháp.
Khả năng cung cấp thông tin của các tổ hợp ảnh cũng được đánh giá trong khâu này từ đó rút ra kết luận về sự phù hợp giữa phương pháp giải đoán ảnh. 22 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com (i) Phương pháp phân loại tự động cho kết quả khách quan, nhanh chóng nhưng mức độ nhầm lẫn khá cao, thích hợp với việc lập báo cáo nhanh hoặc áp dụng cho những khu vực có các đối tượng đơn giản, tách biệt rõ ràng. Dựa trên những quy luật chung về sự tương tác giữa thảm che phủ và năng lượng điện từ, sự hiểu biết những đặc điểm chung về thảm thực vật tại khu vực nghiên cứu và việc thu thập các điểm thực địa cũng như lấy mẫu đối với từng loại thảm thực vật khác nhau, từ đó có thể phác họa được sự phân lớp chung nhất cho thảm che phủ. Việc xử lý và phân tích tư liệu ảnh vệ tinh để nghiên cứu về thảm thực vật là xác định được sự phân bố của các loại thảm thực vật khác nhau.