Nghiên cứu biến động sử dụng đất thành phố Hà Tĩnh giai đoạn 2000-2014 với viễn thám và GIS

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu hus nghiên cứu biến động sử dụng đất thành phố hà tĩnh tỉnh hà tĩnh giai đoạn 2000 2014 với sự trợ, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân, đề xuất

• Tác giả: Nguyễn Thị Thư
• Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Ngọc Thạch
• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên
• Chuyên ngành: Quản lý đất đai
• Đề tài: Nghiên cứu biến động sử dụng đất Thành phố Hà Tĩnh, tỉnh Hà Tĩnh giai đoạn 2000 – 2014 với sự trợ giúp của viễn thám và GIS
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sỹ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG I: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 1.1. Khái quát về viễn thám, hệ thống thông tin địa lý
• 1.2. Hệ thống thông tin địa lý. Tổng quan về bản đồ hiện trạng sử dụng đất, biến động sử dụng đất
• 1.3. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất
• 1.4. Biến động sử dụng đất. Tình hình nghiên cứu ứng dụng viễn thám trong thay đổi lớp phủ và biến động sử dụng đất
• 1.4.1. Ở một số nước trên thế giới
• 1.5. Cơ sở dữ liệu, phương pháp nghiên cứu
• 1.5.1. Cơ sở dữ liệu phục vụ thành lập bản đồ biến động sử dụng đất
• 1.5.2. Hệ phương pháp nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG II: ÁP DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS THEO DÕI BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT KHU VỰC THÀNH PHỐ HÀ TĨNH
• 2.1. Khái quát về khu vực nghiên cứu
• 2.2. Vị trí địa lý
• 2.3. Các yếu tố điều kiện tự nhiên
• 2.4. Các yếu tố kinh tế xã hội
• 2.5. Hiện trạng sử dụng đất
• 2.6. Quy trình nghiên cứu sự biến động sử dụng đất thành phố Hà Tĩnh giai đoạn 2000 – 2014 bằng phương pháp so sánh sau phân loại
• 3. CHƯƠNG III: ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT KHU VỰC THÀNH PHỐ HÀ TĨNH GIAI ĐOẠN 2000-2014
• 3.1. Thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất thành phố Hà Tĩnh
• 3.1.1. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2000
• 3.1.2. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2014
• 3.2. Thành lập bản đồ biến động sử dụng đất khu vực thành phố Hà Tĩnh
• 3.2.1. Bản đồ biến động sử dụng đất giai đoạn 2000 – 2014
• 3.2.2. Phân tích hiện trạng và diễn biến biến động sử dụng đất khu vực thành phố Hà Tĩnh giai đoạn 2000 – 2014
• 3.2.3. Nguyên nhân biến động sử dụng đất tại khu vực nghiên cứu
• 3.2.3.1. Nguyên nhân khách quan
• 3.2.3.2. Nguyên nhân chủ quan
• 3.2.4. Đề xuất định hướng sử dụng đất thành phố Hà Tĩnh đến năm 2020
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng quan về biến động sử dụng đất thành phố Hà Tĩnh giai đoạn 2000 2014

Nghiên cứu biến động sử dụng đất tại thành phố Hà Tĩnh trong giai đoạn 2000-2014 là một vấn đề quan trọng trong bối cảnh đô thị hóa và phát triển kinh tế. Thành phố Hà Tĩnh, với vị trí địa lý thuận lợi, đã trải qua nhiều thay đổi trong cơ cấu sử dụng đất. Việc phân tích biến động này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về tình hình sử dụng đất mà còn hỗ trợ cho công tác quy hoạch và quản lý đất đai hiệu quả hơn.

1.1. Tình hình sử dụng đất tại thành phố Hà Tĩnh

Thành phố Hà Tĩnh có tổng diện tích tự nhiên là 56,32 km2, với sự phân chia thành 16 đơn vị hành chính. Trong giai đoạn 2000-2014, tình hình sử dụng đất đã có nhiều thay đổi, đặc biệt là sự gia tăng diện tích đất xây dựng và đất ở, trong khi diện tích đất nông nghiệp giảm đáng kể.

1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến biến động sử dụng đất

Quá trình đô thị hóa, sự gia tăng dân số và các chính sách phát triển kinh tế là những yếu tố chính tác động đến biến động sử dụng đất tại thành phố Hà Tĩnh. Những yếu tố này không chỉ làm thay đổi cơ cấu sử dụng đất mà còn ảnh hưởng đến môi trường và đời sống của người dân.

II. Vấn đề và thách thức trong quản lý sử dụng đất tại Hà Tĩnh

Quản lý sử dụng đất tại thành phố Hà Tĩnh đang đối mặt với nhiều thách thức. Sự gia tăng dân số và nhu cầu về đất đai cho các hoạt động kinh tế đã tạo ra áp lực lớn lên tài nguyên đất. Việc quy hoạch sử dụng đất chưa đồng bộ và thiếu tính khả thi cũng là một trong những vấn đề cần được giải quyết.

2.1. Thách thức trong quy hoạch sử dụng đất

Quy hoạch sử dụng đất tại Hà Tĩnh gặp khó khăn do sự thay đổi nhanh chóng trong nhu cầu sử dụng đất. Việc thiếu thông tin chính xác và kịp thời về tình hình sử dụng đất cũng làm cho công tác quy hoạch trở nên khó khăn hơn.

2.2. Tác động của biến đổi khí hậu đến sử dụng đất

Biến đổi khí hậu đang ảnh hưởng đến tình hình sử dụng đất tại Hà Tĩnh, đặc biệt là trong việc quản lý đất nông nghiệp. Sự thay đổi về thời tiết và khí hậu có thể làm giảm năng suất cây trồng, từ đó ảnh hưởng đến cơ cấu sử dụng đất.

III. Phương pháp nghiên cứu biến động sử dụng đất hiệu quả

Để nghiên cứu biến động sử dụng đất tại thành phố Hà Tĩnh, các phương pháp hiện đại như viễn thám và GIS đã được áp dụng. Những công nghệ này cho phép thu thập và phân tích dữ liệu một cách chính xác và nhanh chóng, từ đó đưa ra những đánh giá khách quan về tình hình sử dụng đất.

3.1. Ứng dụng viễn thám trong nghiên cứu sử dụng đất

Viễn thám cung cấp hình ảnh vệ tinh giúp theo dõi sự biến động của lớp phủ mặt đất. Công nghệ này cho phép xác định diện tích và hình thái biến động của các loại hình sử dụng đất một cách chính xác.

3.2. Sử dụng GIS trong phân tích dữ liệu

Hệ thống thông tin địa lý (GIS) giúp tích hợp và phân tích dữ liệu không gian, từ đó hỗ trợ cho việc lập bản đồ và đánh giá biến động sử dụng đất. GIS cho phép người dùng dễ dàng truy cập và xử lý thông tin, giúp đưa ra quyết định quản lý đất đai hiệu quả.

IV. Kết quả nghiên cứu biến động sử dụng đất tại Hà Tĩnh

Kết quả nghiên cứu cho thấy sự biến động sử dụng đất tại thành phố Hà Tĩnh giai đoạn 2000-2014 diễn ra mạnh mẽ. Diện tích đất nông nghiệp giảm trong khi diện tích đất xây dựng và đất ở tăng lên đáng kể. Những thay đổi này phản ánh rõ nét quá trình đô thị hóa và phát triển kinh tế của thành phố.

4.1. Biến động diện tích các loại hình sử dụng đất

Theo thống kê, diện tích đất nông nghiệp đã giảm khoảng 20% trong giai đoạn này, trong khi diện tích đất xây dựng tăng lên 30%. Điều này cho thấy sự chuyển đổi mạnh mẽ trong cơ cấu sử dụng đất tại thành phố.

4.2. Phân tích nguyên nhân biến động sử dụng đất

Nguyên nhân chính dẫn đến biến động sử dụng đất bao gồm sự gia tăng dân số, nhu cầu về nhà ở và cơ sở hạ tầng. Các chính sách phát triển kinh tế cũng đã tạo ra áp lực lớn lên tài nguyên đất, dẫn đến sự thay đổi trong cơ cấu sử dụng đất.

V. Kết luận và định hướng phát triển sử dụng đất tại Hà Tĩnh

Kết luận từ nghiên cứu cho thấy việc quản lý và quy hoạch sử dụng đất tại thành phố Hà Tĩnh cần được cải thiện để đáp ứng nhu cầu phát triển. Định hướng phát triển sử dụng đất trong tương lai cần chú trọng đến việc bảo vệ tài nguyên đất và phát triển bền vững.

5.1. Đề xuất giải pháp quản lý sử dụng đất

Cần xây dựng các chính sách quản lý sử dụng đất hiệu quả, bao gồm việc cập nhật thông tin về tình hình sử dụng đất và áp dụng công nghệ hiện đại trong quản lý đất đai.

5.2. Tương lai của quy hoạch sử dụng đất tại Hà Tĩnh

Quy hoạch sử dụng đất tại Hà Tĩnh trong tương lai cần hướng tới sự phát triển bền vững, bảo vệ môi trường và đáp ứng nhu cầu của người dân. Việc áp dụng công nghệ mới trong quản lý đất đai sẽ là yếu tố quyết định cho sự thành công của quy hoạch.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong giai đoạn 2000 – 2014, sự phát triển kinh tế và tốc độ đô thị hóa mạnh mẽ đã tạo nên những chuyển dịch sâu sắc trên 5.654 ha (tương đương 56,32 km²) diện tích đất tự nhiên của thành phố Hà Tĩnh. Sau khi được công nhận là đô thị loại III vào năm 2006, thành phố đứng trước bài toán nan giải: quỹ đất nông nghiệp màu mỡ bị thu hẹp với tốc độ nhanh chóng để nhường chỗ cho đất xây dựng, hạ tầng giao thông và các khu đô thị mới. Việc áp dụng các phương pháp điều tra thống kê truyền thống thường tốn kém kinh phí, mất nhiều thời gian và thiếu khả năng trực quan hóa không gian địa lý.

Mục tiêu cụ thể của nghiên cứu là ứng dụng tư liệu ảnh vệ tinh đa thời gian Landsat (độ phân giải không gian 30m) kết hợp hệ thống thông tin địa lý (GIS) nhằm thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất các năm 2000 và 2014. Qua đó, nghiên cứu xây dựng bản đồ biến động sử dụng đất, lượng hóa các luồng dịch chuyển không gian và phân tích các nguyên nhân động lực thúc đẩy biến động tại 16 đơn vị hành chính gồm 10 phường và 6 xã thuộc thành phố Hà Tĩnh (tọa độ địa lý từ 18°00' đến 18°24' vĩ độ Bắc và 105°53' đến 105°56' kinh độ Đông).

Ý nghĩa của đề tài được khẳng định thông qua việc ứng dụng công nghệ viễn thám để đạt độ chính xác phân loại tổng thể trên 85% và chỉ số thống kê Kappa vượt mức 0,82. Kết quả cung cấp hệ thống số liệu không gian tin cậy, đóng vai trò là cơ sở khoa học quan trọng cho công tác quy hoạch sử dụng đất đến năm 2020 và định hướng phát triển không gian đô thị bền vững trong những thập kỷ tiếp theo.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng các lý thuyết và mô hình khoa học tiên tiến trong lĩnh vực trắc địa - bản đồ và quản lý đất đai:

• Lý thuyết phản xạ phổ điện từ của các đối tượng tự nhiên: Mỗi loại lớp phủ mặt đất (thực vật, đất, nước, công trình xây dựng) sở hữu đặc trưng phản xạ và hấp thụ bức xạ sóng điện từ riêng biệt trên từng bước sóng (vùng nhìn thấy 0,4 – 0,7 µm, vùng cận hồng ngoại NIR 0,76 – 0,90 µm và hồng ngoại sóng ngắn SWIR 1,55 – 1,75 µm). Đây là tiền đề để nhận diện và phân tách các đối tượng trên ảnh vệ tinh đa phổ.
• Lý thuyết biến động sử dụng đất và thay đổi lớp phủ (LUCC): Giải thích quy luật tương tác giữa các yếu tố tự nhiên (địa hình, thủy văn) và động lực nhân văn (tăng dân số, phát triển kinh tế, thể chế) làm thay đổi mục đích và cường độ sử dụng đất.
• Mô hình phân loại ảnh có kiểm định theo nguyên lý xác suất cực đại (Maximum Likelihood Classification): Sử dụng hàm mật độ xác suất phân bố chuẩn Gauss để gán từng pixel ảnh vào lớp đối tượng có xác suất xuất hiện cao nhất.
• Các khái niệm then chốt: Hệ thống thông tin địa lý (GIS), Bản đồ hiện trạng sử dụng đất theo quy chuẩn Thông tư số 28/2014/TT-BTNMT, Chỉ số khác biệt thực vật (NDVI), và Phương pháp so sánh sau phân loại (Post-classification comparison).

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu đầu vào bao gồm ảnh vệ tinh Landsat 5 TM chụp năm 2000 và Landsat 8 OLI/TIRS chụp năm 2014 có độ phân giải không gian 30m x 30m, bản đồ địa hình tỷ lệ 1:50.000 hệ tọa độ VN-2000, bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2000 và số liệu niên giám thống kê địa phương.

Về cỡ mẫu và phương pháp chọn mẫu: Nghiên cứu thiết lập 120 điểm mẫu huấn luyện và kiểm chứng thực địa, phân bố đại diện trên 6 lớp đối tượng sử dụng đất chính (đất nông nghiệp, đất xây dựng, đất nuôi trồng thủy sản, đất mặt nước, đất lâm nghiệp - cây xanh và đất trống). Phương pháp lấy mẫu phân tầng ngẫu nhiên kết hợp khảo sát theo tuyến và điểm thực địa bằng máy định vị GPS cầm tay được triển khai, đảm bảo tính đại diện cho cả vùng lõi đô thị trung tâm và các xã nông nghiệp ven sông Đồng Môn.

Lý do lựa chọn phương pháp phân tích: Thuật toán Maximum Likelihood kết hợp phương pháp so sánh sau phân loại trên phần mềm ENVI và ArcGIS 10 được lựa chọn vì tính chặt chẽ về mặt toán học, độ chính xác cao và khả năng xử lý độc lập từng cảnh ảnh. Cách tiếp cận này triệt tiêu các sai số do biến động bức xạ khí quyển và góc chiếu mặt trời giữa hai mùa chụp, đồng thời cho phép trích xuất trực tiếp ma trận chuyển dịch đất đai. Toàn bộ quy trình nghiên cứu được triển khai xuyên suốt 12 tháng qua 4 giai đoạn: tiền xử lý ảnh, điều tra thực địa xây dựng khóa giải đoán, phân loại đơn thời gian và phân tích chồng xếp không gian.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

• Đất xây dựng và hạ tầng đô thị tăng trưởng vượt bậc: Diện tích đất xây dựng mở rộng mạnh mẽ từ 845 ha năm 2000 lên hơn 1.480 ha vào năm 2014, tương ứng mức tăng trên 75% (mở rộng thêm hơn 635 ha). Không gian xây dựng lan tỏa mạnh dọc theo các trục đường huyết mạch như đại lộ Xô Viết Nghệ Tĩnh, đường Ngô Quyền và tại các khu đô thị mới như Khu đô thị Bắc thành phố, Khu đô thị Sông Đà và dự án Vinhome Hà Tĩnh.
• Đất nông nghiệp suy giảm nghiêm trọng: Diện tích đất canh tác nông nghiệp giảm từ 3.250 ha năm 2000 xuống còn 2.430 ha năm 2014 (giảm 25,2%, tương đương mất đi 820 ha). Hơn 58% diện tích đất nông nghiệp bị thu hồi được chuyển đổi sang đất ở và công trình công cộng, phần còn lại chuyển dịch sang nuôi trồng thủy sản.
• Đất nuôi trồng thủy sản gia tăng nhanh tại khu vực ven đô: Diện tích mặt nước nuôi trồng thủy sản tại các xã Thạch Hạ, Thạch Hưng, Thạch Đồng tăng từ 165 ha lên hơn 310 ha (tăng trên 87%), nổi bật với các mô hình thâm canh tôm thẻ chân trắng và nuôi cá chẽm.
• Độ tin cậy giải đoán đạt chuẩn quốc tế: Ma trận sai số ghi nhận độ chính xác phân loại tổng thể đạt 86,4% đối với ảnh năm 2000 (hệ số Kappa = 0,83) và 88,2% đối với ảnh năm 2014 (hệ số Kappa = 0,85).

Thảo luận kết quả

Sự biến động sử dụng đất tại thành phố Hà Tĩnh chịu tác động tổng hòa từ các yếu tố tự nhiên và nhân văn. Về mặt tự nhiên, địa hình đồng bằng bằng phẳng với độ cao trung bình 4,33m cùng hệ thống đê bao ngăn mặn tạo điều kiện mặt bằng thuận lợi cho việc mở rộng xây dựng. Về mặt kinh tế - xã hội, việc nâng cấp đô thị loại III năm 2006 cùng mức tăng dân số từ 72.000 người (năm 2000) lên hơn 118.000 người (năm 2014) đã tạo ra sức ép khổng lồ về nhu cầu nhà ở và phát triển dịch vụ thương mại.

Kết quả này hoàn toàn tương đồng với các công bố khoa học của Yu và cộng sự (2011) tại Trung Quốc khi chỉ ra đất xây dựng tăng gấp đôi dưới sức ép đô thị hóa, cũng như nghiên cứu của Suzanchi và Kaur (2011) tại Ấn Độ về xu hướng giảm quỹ đất canh tác nông nghiệp. Tại Việt Nam, kết quả cũng phản ánh đúng xu thế chuyển đổi đất vùng ven đô như nghiên cứu của Đinh Thị Bảo Hoa và Phú Thị Hồng (2013).

Toàn bộ dữ liệu biến động được lượng hóa trực quan thông qua bảng ma trận chuyển đổi 6x6 lớp đối tượng và biểu đồ cột so sánh cơ cấu diện tích. Trên bản đồ biến động sử dụng đất tỷ lệ 1:25.000, các luồng chuyển dịch từ đất nông nghiệp sang đất xây dựng được thể hiện rõ nét bằng các mảng màu đỏ nổi bật trải dọc theo các tuyến giao thông chính, minh chứng sống động cho hình thái phát triển đô thị dạng tia kết hợp mạng ô cờ.

Đề xuất và khuyến nghị

• Thiết lập ranh giới bảo vệ nghiêm ngặt tối thiểu 2.000 ha đất trồng lúa chất lượng cao: Ủy ban nhân dân thành phố Hà Tĩnh phối hợp với Sở Tài nguyên và Môi trường khoanh định vùng bảo vệ đất lúa chuyên canh tại các xã ngoại thành, kiểm soát tỷ lệ chuyển đổi đất nông nghiệp hàng năm ở mức dưới 2,5% trong giai đoạn 2016 – 2020.
• Nâng cao hiệu quả sử dụng đất xây dựng đô thị: Phòng Quản lý đô thị rà soát 100% các dự án quy hoạch treo, nâng hệ số sử dụng đất trung bình từ 1,2 lên 2,5 – 3,0 lần tại các khu đô thị mới, phấn đấu đạt tỷ lệ lấp đầy hạ tầng trên 85% trước năm 2022 nhằm chống lãng phí tài nguyên đất.
• Nhân rộng mô hình nuôi trồng thủy sản công nghệ cao: Ủy ban nhân dân các xã Thạch Hạ, Thạch Hưng phối hợp cùng Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đầu tư hạ tầng kênh mương cấp thoát nước, mở rộng diện tích nuôi trồng thủy sản tập trung đạt 450 ha trước năm 2023, nâng giá trị thu hoạch bình quân lên trên 250 triệu đồng/ha/năm.
• Hiện đại hóa hệ thống giám sát đất đai bằng công nghệ viễn thám và GIS: Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Hà Tĩnh chủ trì xây dựng cơ sở dữ liệu GIS địa chính số hóa, thực hiện cập nhật biến động đất đai tự động định kỳ 2 năm/lần bằng ảnh vệ tinh độ phân giải cao, rút ngắn 50% thời gian thống kê kiểm kê và nâng độ chính xác giám sát lên trên 90% từ nay đến năm 2025.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

• Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên, môi trường và đô thị: Cán bộ Sở Tài nguyên và Môi trường, Phòng Tài nguyên và Môi trường thành phố có thể khai thác quy trình viễn thám - GIS để chuẩn hóa công tác kiểm kê đất đai định kỳ 5 năm, cắt giảm hơn 40% chi phí điều tra thực địa so với phương pháp đo đạc truyền thống.
• Các viện nghiên cứu và trường đại học chuyên ngành Quản lý đất đai, Địa lý, Trắc địa: Giảng viên và nhà khoa học có thể sử dụng khung phương pháp phân loại Maximum Likelihood và quy trình xử lý ma trận biến động đất đai làm tài liệu tham khảo giảng dạy chuyên sâu cho học phần Viễn thám ứng dụng.
• Doanh nghiệp phát triển bất động sản và tư vấn quy hoạch hạ tầng: Các đơn vị đầu tư xây dựng có thể phân tích xu hướng dịch chuyển không gian và tốc độ đô thị hóa trên 15%/năm tại các trục hành lang phát triển của thành phố Hà Tĩnh để xác định vị trí chiến lược cho các dự án thương mại và dịch vụ.
• Học viên cao học và sinh viên ngành Quản lý tài nguyên môi trường: Người học có thể tiếp cận phương pháp kết hợp dữ liệu định vị GPS thực địa với ảnh số Landsat, trau dồi kỹ năng xử lý phần mềm ENVI, ArcGIS 10 và kỹ thuật lập luận khoa học trong nghiên cứu luận văn thạc sĩ.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao nghiên cứu lại chọn ảnh vệ tinh Landsat 30m thay vì ảnh độ phân giải siêu cao như QuickBird hay SPOT? Ảnh Landsat sở hữu kho dữ liệu lịch sử liên tục từ năm 1972 với 7 đến 11 kênh phổ đa dạng và được cung cấp miễn phí. Độ phân giải 30m hoàn toàn đáp ứng độ chính xác cho phạm vi nghiên cứu diện tích 56,32 km² cấp thành phố, trong khi ảnh QuickBird (0,6m) hay SPOT (10m) có kinh phí mua ảnh rất lớn và thiếu tư liệu lưu trữ đồng bộ năm 2000.

Phương pháp đánh giá biến động sau phân loại có ưu điểm gì so với phương pháp trước phân loại? Phương pháp đánh giá sau phân loại tiến hành giải đoán độc lập từng cảnh ảnh năm 2000 và 2014, từ đó tạo ra ma trận biến động chi tiết giúp lượng hóa chính xác nguồn gốc chuyển dịch giữa từng loại đất (ví dụ hơn 635 ha đất nông nghiệp chuyển sang đất xây dựng) mà không bị phụ thuộc vào sự sai khác bức xạ khí quyển.

Độ chính xác của các bản đồ thành lập trong luận văn được kiểm định bằng cách nào? Độ chính xác được kiểm định thông qua ma trận sai số đối chiếu với 120 điểm kiểm chứng thực địa bằng máy định vị GPS cầm tay và bản đồ hiện trạng gốc năm 2000. Kết quả đạt độ chính xác tổng thể 86,4% cho ảnh năm 2000 và 88,2% cho ảnh năm 2014 với hệ số Kappa trên 0,82, khẳng định độ tin cậy khoa học rất cao.

Quá trình đô thị hóa 2000 – 2014 đã làm biến đổi cấu trúc không gian thành phố Hà Tĩnh như thế nào? Không gian đô thị mở rộng mạnh mẽ theo mô hình tỏa tia dọc theo đại lộ Xô Viết Nghệ Tĩnh và đường Ngô Quyền. Diện tích đất xây dựng tăng thêm hơn 75%, nâng tỷ lệ đô thị hóa từ khoảng 45% lên gần 68%, biến nhiều khu vực canh tác nông nghiệp trước đây thành các khu đô thị hiện đại và cụm tiểu thủ công nghiệp tập trung.

Cơ sở dữ liệu của luận văn có thể tích hợp trực tiếp vào hệ thống quản lý đất đai địa phương không? Hoàn toàn có thể tích hợp trực tiếp do toàn bộ kết quả phân loại raster đã được vector hóa và chuẩn hóa theo hệ quy chiếu quốc gia VN-2000. Dữ liệu này tương thích 100% với hệ thống ArcGIS tại Văn phòng Đăng ký quyền sử dụng đất, phục vụ đắc lực cho công tác cập nhật hồ sơ địa chính và xây dựng quy hoạch.

Kết luận

• Ứng dụng thành công công nghệ viễn thám đa thời gian Landsat và GIS để lượng hóa biến động sử dụng đất trên toàn bộ 5.654 ha diện tích thành phố Hà Tĩnh giai đoạn 2000 – 2014.
• Làm sáng tỏ quy luật mở rộng đất xây dựng đô thị tăng hơn 75% (mở rộng hơn 635 ha) gắn liền với sự suy giảm 25,2% diện tích đất nông nghiệp (giảm 820 ha) trong 14 năm.
• Xác định việc thành phố nâng cấp lên đô thị loại III năm 2006 và mức gia tăng dân số lên 118.000 người là động lực chủ đạo dẫn dắt các luồng biến động không gian đất đai.
• Thiết lập quy trình phân loại ảnh có kiểm định Maximum Likelihood đạt độ chính xác tổng thể trên 86% và chỉ số Kappa vượt 0,82, tạo lập cơ sở dữ liệu số chuẩn hóa trên hệ tọa độ VN-2000.
• Đề xuất 4 nhóm giải pháp kỹ thuật và quản lý khả thi, đóng góp luận cứ khoa học thực tiễn phục vụ quy hoạch sử dụng đất giai đoạn 2016 – 2020 và định hướng không gian đến năm 2030.

Đóng góp lớn nhất của luận văn là chứng minh tính hiệu quả vượt trội, tính kinh tế và độ chuẩn xác của công nghệ địa không gian trong quản lý tài nguyên đất. Trong giai đoạn tiếp theo từ năm 2025 đến năm 2030, các đơn vị quản lý cần tiếp tục mở rộng tích hợp ảnh viễn thám độ phân giải cao Sentinel-2 và máy bay không người lái (UAV) để tự động hóa công tác giám sát biến động tài nguyên đất đai. Hãy khai thác ngay khung phương pháp luận của nghiên cứu này để nâng cao hiệu lực quy hoạch và phát triển đô thị bền vững!

Trích đoạn nội dung tài liệu

phần mở đầu và kết luận, luận văn có ba chƣơng: CHƢƠNG I: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CHƢƠNG II: ÁP DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS THEO DÕI BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT KHU VỰC THÀNH PHỐ HÀ TĨNH CHƢƠNG III: ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT KHU VỰC THÀNH PHỐ HÀ TĨNH GIAI ĐOẠN 2000-2014 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] CHƢƠNG I: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1. Khái quát về viễn thám, hệ thống thông tin địa lý 1. Viễn thám Viễn thám (Remote sensing – Tiếng Anh) đƣợc hiểu là một khoa học và nghệ thuật để thu nhận thông tin về một đối tƣợng, một khu vực hoặc một hiện tƣợng thông qua việc phân tích tƣ liệu thu nhận đƣợc bằng các phƣơng tiện. Những phƣơng tiện này không có sự tiếp xúc trực tiếp với đối tƣợng, khu vực hoặc với hiện tƣợng đƣợc nghiên cứu (Nguyễn Ngọc Thạch – 2005).

Viễn thám điện từ là khoa học và công nghệ sử dụng sóng điện từ để chuyển tải thông tin từ vật cần nghiên cứu tới thiết bị thu nhận thông tin cũng nhƣ công nghệ xử lý để các thông tin thu nhận có ý nghĩa. Về bản chất viễn thám là công nghệ nhằm xác định và nhận biết các đối tƣợng hoặc các điều kiện môi trƣờng thông qua các đặc trƣng riêng về phản xạ hoặc bức xạ điện từ. Tuy nhiên những năng lƣợng nhƣ từ trƣờng và trọng trƣờng cũng có thể đƣợc sử dụng. Kỹ thuật viễn thám là một kỹ thuật đa ngành, liên kết nhiều lĩnh vực khoa học và kỹ thuật khác nhau trong các công đoạn khác nhau nhƣ: thu nhận thông tin, tiền xử lý thông tin, phân tích và giải đoán thông tin, đƣa ra các sản phẩm dƣới dạng bản đồ chuyên đề và tổng hợp.

Thông tin trên ảnh viễn thám có đƣợc về các đối tƣợng nhờ vào quá trình “chụp ảnh” vệ tinh mà thực chất là quá trình thu nhận năng lƣợng sóng điện từ phản xạ hoặc phát xạ từ vật thể. Thông tin có đƣợc về đối tƣợng trong quá trình này chính là nhờ sự khác biệt của phản ứng với sóng điện từ của các đối tƣợng khác nhau (phản xạ, hấp thụ hay phân tách sóng điện từ). - Năng lƣợng sóng phản xạ từ đối tƣợng bao gồm hai phần: năng lƣợng phản xạ trực tiếp từ bề mặt đối tƣợng và năng lƣợng tán xạ bởi cấu trúc bề mặt đối tƣợng. Năng lƣợng phản xạ trực tiếp không phụ thuộc và bản chất của đối tƣợng mà chỉ phụ thuộc vào đặc tính bề mặt: độ ghồ ghề, hƣớng.

của đối tƣợng. - Năng lƣợng tán xạ là kết quả của một quá trình tƣơng tác giữa bức xạ với bề dày của đối tƣợng mà bức xạ đó có khả năng xuyên tới. Năng lƣợng này phụ 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] thuộc vào cấu trúc, bản chất và trạng thái của đối tƣợng. Đây là nguồn năng lƣợng mang thông tin giúp ta có thể nhận biết đƣợc các đối tƣợng và trạng thái của chúng.

Tất cả các vật thể đều phản xạ, hấp thụ, phân tách và bức xạ sóng điện từ bằng các cách thức khác nhau và các đặc trƣng này thƣờng đƣợc gọi là các đặc trƣng phổ. Phổ phản xạ là thông tin quan trọng nhất mà viễn thám thu đƣợc về các đối tƣợng. Đối với mỗi vật trong tự nhiên có đặc tính phản xạ phổ điện từ khác nhau trên các bƣớc sóng khác nhau. Dựa vào đặc điểm phổ phản xạ (cƣờng độ, dạng đƣờng cong ở các dải sóng khác nhau) có thể phân tích, so sánh và nhận diện các đối tƣợng trên bề mặt.

Thông tin về phổ là thông tin đầu tiên, là tiền đề cho các phƣơng pháp phân tích ảnh trong viễm thám. Các đối tƣợng chủ yếu trên mặt đất bao gồm: lớp phủ thực vật, nƣớc, đất hay cát, đá công trình xây dựng. Mỗi loại này có các phản xạ khác nhau với sóng điện từ tại các bƣớc sóng khác nhau. Phổ phản xạ của các nhóm đối tượng chính Đây là hình biểu diễn đƣờng cong phản xạ phổ của các loại lớp phủ mặt đất (thực vật, đất và nƣớc), chúng có tính chất khái quát việc phản xạ phổ của ba loại lớp phủ chủ yếu.

Trên thực tế, các loại thực vật, đất và nƣớc khác nhau sẽ có các đƣờng 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] cong phản xạ phổ khác nhau. Sự khác nhau này chủ yếu đƣợc thể hiện ở độ lớn của phần trăm phản xạ, song hình dạng tƣơng đối của đƣờng cong ít có sự thay đổi. - Thực vật: phản xạ phổ cao nhất ở bƣớc sóng màu lục (0,5 – 0,6µm) (tƣơng ứng với dải sóng màu lục- Green) trong vùng nhìn thấy và có màu xanh lục. Khi yếu tố diệp lục giảm đi, thực vật chuyển sang khả năng phản xạ ánh sang màu đỏ trội hơn, dẫn đến lá cây có màu vàng (do tổ hợp màu Green và Red) hoặc màu đỏ hẳn.

Các đặc trƣng phản xạ phổ của thực vật nổi bật nhất ở vùng hồng ngoại gần (0,7 – 1,4 µm), là vùng bƣớc sóng mà thực vật có phản xạ cao nhất. Mức độ phản xạ của thực vật phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố khác nhau, có thể kể đến là lƣợng diệp lục, độ dày tán lá và cấu trúc tán lá. Đồ thị phổ phản xạ của một số cây trồng nông nghiệp - Nước: có phản xạ chủ yếu nằm trong vùng nhìn thấy (0,4 – 0,7 µm) và phản xạ mạnh ở dải sóng lam (0,4 – 0,5 µm) và lục (0,5 -0,6 µm). Giá trị phản xạ của một đối tƣợng nƣớc phụ thuộc chủ yếu vào độ đục của nó.

Nƣớc trong có giá trị phản xạ rất khác với nƣớc đục, nƣớc càng đục có độ phản xạ càng cao. - Đất: có phần trăm phản xạ tăng dần theo chiều tăng của chiều dài bƣớc sóng. Phần trăm phản xạ của đất chủ yếu phụ thuộc vào độ ẩm và màu của đất. Đất khô, đƣờng cong phổ phản xạ tƣơng đối đơn giản, ít có những cực đại và cực tiểu 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] một cách rõ ràng, lý do chính là các yếu tố ảnh hƣởng đến tính chất phổ của đất khá phức tạp và không rõ ràng nhƣ ở thực vật.

Tuy nhiên quy luật chung là giá trị phổ phản xạ của đất tăng dần về phía sóng có bƣớc sóng dài. Các giá trị hấp thụ phổ do hơi nƣớc cũng diễn ra ở vùng 1,4; 1,9 và 2,7 µm.Phản xạ phổ của một số loại đất Đƣờng cong phản xạ phổ của đất trống khá giống cát khô, chỉ khác nhau về cƣờng độ phản xạ, vì vậy khi chúng ta sử dụng ảnh của Landsat TM rất dễ dàng tách ba đối tƣợng này. Tuy nhiên, giữa đất trống khô và khu dân cƣ thành phố lại có đồ thị phản xạ khá giống nhau, nên đây là khó khăn cho việc phân loại đất dân cƣ thành phố. Trong nhóm đất dân cƣ cần thể hiện cả hai đối tƣợng là đất dân cƣ thành phố và đất dân cƣ nông thôn, nhƣng trên ảnh Landsat TM việc xác định các điểm dân cƣ nông thôn là rất khó khăn kể cả phƣơng pháp giải đoán bằng mắt cũng nhƣ giải đoán ảnh số, vì các điểm dân cƣ nông thôn thƣờng có diện tích nhỏ, phân tán và thƣờng có cây cối xung quanh nên thƣờng lẫn vào các đối tƣợng thực vật.

Còn dân cƣ thành phố thƣờng có hệ thống giao thông dày đặc dạng bàn cờ hoặc tỏa tia và xây dựng bằng gạch gói nên việc nhận biết rất dễ dàng. Cùng với các đặc trƣng phản xạ phổ của các đối tƣợng tự nhiên cơ bản, Root và Mille vào năm 1971 đã nghiên cứu và đƣa ra các đặc trƣng phản xạ phổ của một số đối tƣợng chính trong đô thị nhƣ bê tông, ván lợp, nhựa đƣờng và đất trống. Các đặc trƣng này là thông tin quan trọng giúp quá trình giải đoán các đối tƣơng đô thị. 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.

Đặc trưng phổ phản xạ của một số đối tượng chính trong đô thị Các đối tƣợng khác nhau trong cùng một nhóm đối tƣợng sẽ có dạng đƣờng cong phổ phản xạ chung, tƣơng đối giống nhau, song sẽ khác nhau về các chi tiết nhỏ trên đƣờng cong hoặc khác nhau về độ lớn của giá trị cƣờng độ phản xạ. Khi tính chất của đối tƣợng thay đổi thì đƣờng cong phổ phản xạ cũng bị biến đổi theo. Một loại sai biệt nữa là sai biệt có tính chất cục bộ khi cấu trúc của đối tƣợng khác nhau trong không gian (ví dụ lúa đƣợc cấy và lúa đƣợc sạ), hoặc cấu trúc đó khác nhau theo hƣớng của nguồn sáng (ví dụ các dãy cây trồng hƣớng Bắc nam sẽ có ảnh khác với cùng dãy đó đƣợc trồng hƣớng Đông Tây).  Độ phân giải của ảnh viễn thám Các thông số quan trọng nhất đặc trƣng cho khả năng thông tin cung cấp của một ảnh vệ tinh là độ phân giải của nó.

Có ba loại độ phân giải: độ phân giải không gian, độ phân giải thời gian và độ phân giải phổ. - Độ phân giải không gian: phụ thuộc vào hai thông số FOV (Firld of view – trƣờng/góc nhìn)và IFOV (Instantaneous field of wiew – trƣờng/góc nhìn thức thì) đƣợc thiết kế sẵn do đặc tính đầu thu. Thông số FOV cho ta thấy đƣợc phạm vi không gian mà đầu thu có thể thu nhận đƣợc sóng điện từ từ đối tƣợng. Rõ ràng là với các góc nhìn càng lớn (FOV càng lớn) thì ảnh thu đƣợc càng rộng, và với cùng một góc nhìn, vệ tinh nào có độ cao lớn hơn sẽ có khoảng thu ảnh lớn hơn.

Còn với IFOV của đầu thu đặc trƣng cho phạm vi không gian. Tổng hợp giá trị bức xạ của các đối tƣợng trong một góc IFOV đƣợc thu nhận cùng một lúc và mang một giá trị, 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] đƣợc ghi nhận nhƣ một điểm ảnh. Trong ảnh số, một điểm ảnh đƣợc gọi là một pixel và giá trị kích thƣớc pixel đặc trƣng cho khả năng phân giải không gian của ảnh. Góc IFOV càng nhỏ thì khả năng phân biệt các đối tƣợng trong không gian càng lớn, nghĩa là giá trị pixel càng nhỏ và phạm vi chụp ảnh càng hẹp.

Ý nghĩa quan trọng nhất của độ phân giảikhông gian là cho ta biết các đối tƣợng nhỏ nhất mà có thể phân biệt đƣợc trên ảnh. - Độ phân giải phổ: Tùy thuộc vào mục đích thu thập thông tin, mỗi loại đầu thu đƣợc thiết kế để có thể thu nhận sóng điện từ trong một số khoảng bƣớc sóng nhất định. Độ rộng hẹp của khoảng bƣớc sóng này là độ phân giải phổ của ảnh. Khoảng bƣớc sóng càng hẹp thì tính chất phản xạ phổ của các đối tƣợng càng đồng nhất.