Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Khái quát về lớp phủ 1. Khái niệm, mục đích, yêu cầu của bản đồ lớp phủ * Khái niệm lớp phủ mặt đất Lớp phủ mặt đất (Hay còn gọi là lớp thực phủ - Land cover) 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 (FAO, 1998). Lớp phủ mặt đất phán ánh các điều kiện và trạng thái tự nhiên trên bề mặt trái đất.
Từng thời điểm khác nhau thì hiện trạng lớp phủ mặt đất là khác nhau, do chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố như các tác động của thời tiết hoặc chịu các tác động nhân sinh. Những tác động này đều có thể gây nên biến đổi về mặt lớp phủ. Trong nghiên cứu hiện trạng lớp phủ mặt đất, thì ảnh vệ tinh phản ánh trung thực, khách quan về hiện trạng lớp phủ của các đối tượng tự nhiên cũng như các đối tượng nhân sinh trên bề mặt trái đất. Nhờ đó có thể phân loại được các đối tượng chính xác.
Trên thực tế mỗi một khu vực khác nhau trên trái đất đều có loại hình lớp phủ mặt đất đặc trưng và mỗi một đối tượng đều chịu tác động của tự nhiên và con người ở mức độ mạnh yếu khác nhau. Sự tác động này đã làm cho lớp phủ mặt đất luôn biến đổi. Sự biến đổi của lớp phủ mặt đất ngược lại cũng có những ảnh hưởng không nhỏ đến cuộc sống của con người. * Mục đích, yêu cầu của bản đồ lớp phủ Bản đồ lớp phủ được xây dựng nhằm mục đích: - Là tài liệu cơ bản phục vụ các yêu cầu của công tác quản lý Nhà nước về đất đai.
- Là tài liệu cơ bản thống nhất để các ngành khác sử dụng xây dựng các quy tắc, kế hoạch sử dụng đất và định hướng phát triển của ngành quản lý đất đai, và những ngành có sử dụng nhiều đất nông - lâm nghiệp,… - Làm tài liệu cơ bản phục vụ công tác quy hoạch,kế hoạch sử dụng đất đai và kiểm tra thực hiện quy hoạch sử dụng đất hàng năm đã được cấp có thẩm quyền phê duyệt. 3 Bản đồ lớp phủ đáp ứng các yêu cầu sau: - Thể hiện được hiện trạng lớp phủ mặt đất của một đơn vị lãnh thổ tại một thời điểm. - Đạt được độ chính xác về vị trí, hình dạng kích thước loại hình sử dụng đát của từng khoanh đất. - Đáp ứng đồng bộ và hiệu quả các yêu cầu cấp bách của công tác kiểm kê đất đai và quy hoạch sử dụng đất.
Hệ thống 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 ( FAO, 1998).
Năm 1976, các nhà khoa học Anderson, Hardy, Roach và Witmer đã đưa ra hệ thống phân loại lớp phủ sử dụng dữ liệu viễn thám theo định dạng phân cấp như trong bảng 1.1: Hệ thống phân loại lớp phủ mặt đất để sử dụng với dữ liệu viễn thám Cấp 1 Cấp 2 Khu dân cư Khu thương mại và dịch vụ Nhà máy công nghiệp Đất xây dựng Giao thông Công trình công cộng Công trình phúc lợi Khu giải trí thể thao Lúa Cỏ Đất sản xuất nông nghiệp Cây ăn quả Cây hàng năm Nông nghiệp khác Đất cây bụi Đất đồng cỏ 4 Đất cây bụi Đất hỗn tạp Rừng lá rộng thường xanh Rừng rụng lá Đất rừng Rừng hỗn giao Rừng tái sinh Sông, suối Mặt nước Hồ, ao Biển Rừng ngập nước Đất ngập nước Rừng ngập mặn Đầm lầy Cát Đất trống Núi đá Đất trống Đất trống hỗn hợp Tuyết lâu năm Băng tuyết Băng (Nguồn: Anderson và nnk, 1976) Ngoài ra còn có hệ thống phân loại lớp phủ phân cấp sử dụng tư liệu viễn thám theo FAO được thể hiện ở bảng 1.2 như sau: Bảng 1.2: Hệ thống phân loại lớp phủ mặt đất theo FAO Mã Loại đất 01 Bề mặt nhân tạo (gồm khu vực thành phố và các khu vực lân cận) 01.a Bề mặt nhân tạo 10 – 50% 01.b Bề mặt nhân tạo >50% 02 Cây trồng thân cỏ 02.a Cánh đồng nhỏ cây thân cỏ được tưới tự nhiên 02.b Cánh đồng nhỏ cay thân cỏ được tưới hoặc mọc dưới đất 02.c Cánh đồng rung bình/lớn cây thân cỏ được tưới tự nhiên 02.d Cánh đồng rung bình/lớn cây thân cỏ được tưới hoặc mọc dưới nước 03 Cây trồng thân gỗ 03.a Cánh đồng nhỏ cây trông thân gỗ 03.b Cây trồng hỗn hợp hoặc theo lớp 04 Đồng cỏ 05 Đồng cỏ tự nhiên 5 05.a Đồng cỏ nhân tạo 05.b Đồng cỏ cải tạo 06 Khu vực cây che phủ 06.a Khu vực cây che phủ từ 10 đến 30 – 40 % 06.b Khu vực cây che phủ từ 30 – 40 đến 70% 06.c Khu vực cây che phủ > 70% 07 Rừng ngập mặn 08 Khu vực cây bụi che phủ 08.a Khu vực cây bụi che phủ 10 – 60% 08.b Khu vực cây bụi che phủ > 60 % 09 Cây bụi/ cây thân thảo thủy sinh thực vật hoặc thường xuyên bị ngập lụt 09.a Từ 2 – 4 tháng 09.b Nhiều hơn 4 tháng 10 Khu vực có thảm thực vật tự nhiên thưa thớt 11 Đất trống cằn cỗi 11.a Cát/ cồn cát ven bờ 11.b Đất trống, sỏi, đá 12 Tuyết và sông băng vĩnh cửu 13 Vùng nước nội địa 14 Vùng nước ven biển và nước giữa 2 lần thủy triều 14.a Vùng nước ven biển 14.b Vùng nước giữa 2 lần thủy triều (Nguồn: FAO, 1998) 1. Phương pháp thành lập bản đồ lớp phủ Có rất nhiều phương pháp thành lập bản đồ lớp phủ song tùy thuộc vào mục đích, yêu cầu thành lập bản đồ lớp phủ: Tỷ lệ bản đồ nền, đặc điểm của đơn vị hành chính; diện tích kích thức của 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 kĩ thuật công nghệ và trình độ của lực lượng cán bộ kĩ thuật mà lựa chọn các phương pháp xây dựng bản đồ khác nhau. Hiện nay, ở nước ta đã có đủ điều kiện sử dụng tư liệu ảnh máy bay và ảnh vệ tinh để thành lập bản đồ chuyên đồ trong đó có bản đồ lớp phủ. Ảnh hàng không và ảnh vệ tinh phản ánh trung thực, khách quan hiện trạng ở mặt đất tại thời điểm máy bay chụp, do đó nó rất phù hợp với yêu cầu của bản đồ lớp phủ.
Phương pháp sử dụng ảnh vệ tinh kết hợp với điều tra thực địa là được sử dụng rộng rãi nhất. 6 Ưu điểm của phương pháp sử dụng ảnh vệ tinh là cho phép thể hiện đầy đủ chi tiết các nội dung của bản đồ. Ở các vùng điều kiện địa vật, địa hình phức tạp như trung du miền núi, tận dụng triệt để các tư liệu ảnh hiện có để thành lập bản đồ là phương pháp được ưu tiên lựa chọn trong việc lựa chọn phương pháp công nghệ để xây dựng bản đồ lớp phủ đem lại hiệu quả cao hơn, giảm chi phí và thời gian so với đo vẽ trực tiếp ở mặt đất. Tuy nhiên, đầu tư công nghệ ảnh đòi hỏi kinh phí đầu tư tương đối cao.
Khái quát về viễn thám, hệ thống thông tin địa lý, công nghệ tích hợp viễn thám và GIS 1. Khái quát về viễn thám 1. Khái niệm về viễn thám Hình 1.1: Ảnh minh họa vệ tinh viễn thám Viễn thám có tên gọi quốc tế là Remote Sensing thường được viết tắt là RS. Đây là thuật ngữ dùng để chỉ một lĩnh vực khoa học công nghệ chuyên nghiên cứu, tiến hành đo đạc và thu thập các thông tin về các đối tượng địa lý bằng cách tiến hành đo đạc qua những tác động không trực tiếp.
Không chỉ trong phạm vi Trái Đất, viễn thám cũng có thể đi sâu vào nghiên cứu, thăm dò các hành tinh khác bên ngoài vũ trụ. Nói một cách nôm na trong “viễn thám” có hai từ “viễn” và “thám”. “Viễn” có nghĩa là xa, từ xa, không tiếp xúc với đối tượng. “Thám” có nghĩa là tìm hiểu, lấy thông tin về đối tượng.
Ta có thể hiểu một cách đơn giản viễn thám là một ngành khoa học nghiên cứu đối tượng mà không tiếp xúc trực tiếp với chúng. 7 Viễn thám được định nghĩa như một khoa học và công nghệ mà các đặc tính của sự vật được xác định mà không cần tiếp xúc trực tiếp với chúng. Có nhiều định nghĩa khác nhau về viễn thám như: Theo Schowengerdt, Robert A (2007): “Viễn thám được định nghĩa như là phép đo lường các thuộc tính của đối tượng trên bề mặt trái đất sử dụng dữ liệu thu được từ máy bay và vệ tinh ”. Theo Lê Văn Trung (2010): “Viễn thám được định nghĩa như là một khoa học nghiên cứu các phương pháp thu nhận, đo lường và phân tích thông tin của đối tượng (vật thể) mà không có những tiếp xúc trực trực tiếp với chúng.
Nguyên lý cơ bản của viễn thám Nguyên lý cơ bản của kỹ thuật viễn thám là thu nhận năng lượng phản hồi của sóng điện từ chiếu tới vật thể, thông qua bộ cảm biến giá trị phản xạ phổ này sẽ được chuyển về giá trị số. Sóng điện từ được phản xạ hoặc bức xạ từ vật thể là nguồn cung cấp thông tin chủ yếu về đặc tính của đối tượng. Ảnh viễn thám cung cấp thông tin về các vật thể tương ứng với năng lượng bức xạ ứng với từng bước sóng đã xác định. Đo lường và phân tích năng lượng phản xạ phổ ghi nhận bởi ảnh viễn thám, cho phép tách thông tin hữu ích về từng lớp phủ mặt đất khác nhau do sự tương tác giữa bức xạ điện từ và vật thể.
Do tính chất của các vật thể (nhà, đất, cây, nước…) có thể được xác định thông qua năng lượng bức xạ hay phản xa từ vật thể nên viễn thám là một công nghệ nhằm xác định và nhận biết đối tượng hoặc các điều kiện môi trường thông qua những đặc trưng riêng về phản xạ và bức xạ.