Chương 1: TỔNG QUAN KHUNG LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP 1.1 Tổng quan về đô thị hóa 1.1 Đô thị hóa và tác động đô thị hóa đến sử dụng đất nông nghiệp. Đô thị hoá là một quá trình phát triển tất yếu của xã hội. Theo nghĩa rộng đô thị hoá được hiểu như một quá trình phát triển toàn diện kinh tế và xã hội hay quan niệm quá trình đô thị hoá hiện nay như một quá trình phát triển của lịch sử thế giới, liên hệ mật thiết với sự phát triển của lực lượng sản xuất, các hệ thống xã hội và tổ chức môi trường sống của cộng đồng. Hiểu theo nghĩa hẹp, đô thị hoá là quá trình chuyển cư từ lĩnh vực sản xuất nông nghiệp sang lĩnh vực phi nông nghiệp với tất cả các hệ quả của nó như sự tăng trưởng dân cư đô thị, sự nâng cao mức độ cơ sở hạ tầng của thành phố, sự xuất hiện của các thành phố mới (Nguyễn Ngọc Nga, 2003) Đô thị hoá cũng được hiểu là một quá trình biến đổi kinh tế - xã hội - văn hoá và không gian.
Chúng có mối quan hệ với nhau hết sức mật thiết, trong đó diễn ra "sự chuyển dịch cơ cấu lao động, sự phát triển nghề nghiệp mới, sự tăng trưởng dân cư, sự phát triển đời sống văn hoá, sự chuyển đổi lối sống và đi liền là sự mở rộng không gian thành hệ thống đô thị song song với việc tổ chức bộ máy hành chính và quân sự" (Nguyễn Ngọc Nga, 2003). Đất đô thị bao gồm mặt đất, mặt nước và khoảng không gian nhất định bên trên và bên dưới nó trong khu vực đô thị. Nhìn từ không gian địa lý kinh tế, thì đất đô thị có nguồn gốc từ đất nông nghiệp và đất chưa sử dụng. Đất đô thị là một phần của đất đai quốc gia được phát triển gắn liền với quá trình đô thị hóa.
Quá trình chuyển đổi hoạt động kinh tế và dân số từ vùng nông thôn vào vùng thành thị làm cho đất đô thị từ chỗ không khác mấy với đất nông nghiệp, dần phát triển về diện tích và tách khỏi nhóm đất này để mang những đặc tính khác biệt gắn với hoạt động kinh tế và đời sống dân cư phi nông nghiệp. Mức độ đô thị hóa càng gia tăng, thì các sự khác biệt càng đậm nét và hình thành tính chất đặc trưng đất đô thị [5]. Một số nghiên cứu về đô thị hóa làm giảm đất nông nghiệp được thực hiện ở nhiều nước Châu Á như: Nghiên cứu chuyển đổi đất nông nghiệp theo quá trình đô thị hóa – mối đe dọa đối với tính bền vững tại vùng Trung Quốc có Su và cộng sự 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com năm 2011, Pan và Zao năm 2007, Xiao năm 2006 nghiên cứu về mở rộng đô thị và thay đổi sử dụng đất tại Thạch Gia Trang.Tại Việt Nam, chiến lược phát triển đô thị năm 1998 dự kiến đến năm 2020 đất đô thị là 450.000 ha nhưng chỉ đến 2005 đã lên đến 480. Diện tích đất này lấy chủ yếu từ đất nông nghiệp.
Như vậy đô thị hóa đã đang và sẽ tiếp tục làm giảm đất nông nghiệp.2 Tác động thay đổi địa giới hành chính đến mục đích sử dụng đất. Ranh giới đơn vị hành chính thể hiện sự tiếp giáp địa lý của từng khu vực. Đặc điểm ranh giới hành chính cho thấy tính kết nối chặt chẽ nhiều mặt như giao thông, văn hóa, kinh tế, xã hội,…đối với các khu vực lân cận. Chính tính kết nối đó sẽ ảnh hưởng các đặc tính khu vực xung quanh tới một đơn vị hành chính.
Sử dụng đất là một biểu hiện rõ ràng cho đời sống mỗi bản địa thường có sự khác biệt. Điều chỉnh ranh giới hành chính được hiểu là sự thay đổi mở rộng hoặc thu hẹp ranh giới hành chính. Mỗi đơn vị hành chính đều gắn liền với một bộ phận dân cư nhất định, mà cuộc sống của họ được bảo đảm bởi các hoạt động kinh tế - xã hội diễn ra trên địa bàn đơn vị hành chính đó. Bất cứ sự thay đổi nào về địa giới đơn vị hành chính đều kèm theo sự thay đổi về những điều kiện tự nhiên - xã hội nhất định, gây nên những xáo trộn, khó khăn nhất định cho người dân địa phương, cũng như tạo ra những trở ngại nhất định trong việc phục vụ nhân dân, quản lý hành chính của bộ máy chính quyền nhà nước.
Quyết định 40/2011/QĐ-UBND của UBND Thành phố Hà Nội quy định về trình tự, thủ tục cho phép hộ gia đình, cá nhân chuyển đổi mục đích sử dụng đất vườn, ao liền kề và đất nông nghiệp xen kẹt (không thuộc đất công) sang đất ở có hiệu lực ngày 20/11/2011.2 Các phương pháp đánh giá biến đổi sử dụng đất.1 Phương pháp phân loại ảnh.1 Khái niệm cơ bản về phân loại ảnh Phân loại là kỹ thuật chiết tách thông tin phổ biến nhất trong viễn thám. Trong không gian ảnh, một đơn vị phân loại được định nghĩa là một đoạn ảnh được 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com dùng làm quyết định phân loại. Một đơn vị phân loại có thể là một pixel, một nhóm các pixel lân cận hoặc cả ảnh. Trong phân loại đa phổ truyền thống, các lớp được sắp xếp chỉ dựa trên dấu hiệu phổ của đơn vị phân loại.
Trong phân loại theo ngữ cảnh, bên cạnh việc sử dụng các thông tin phổ của đơn vị phân loại, người ta còn sử dụng cả các thông tin về thời gian, không gian và các thông tin liên quan khác. Thông thường, đó là pixel được sử dụng làm đơn vị phân loại [2]. Phân loại ảnh có hai phương pháp là phương pháp có kiểm định và phương pháp không kiểm định. Phương pháp có kiểm định sử dụng các mẫu phân loại và phương pháp không kiểm định: chia ảnh thành các nhóm phổ và gộp các nhóm có giá trị phổ giống nhau lại.
Bản chất của phương pháp phân loại gắn cùng hai khái niệm: lớp thông tin, lớp phổ.2 Các nguyên tắc phân loại ảnh a- Đặc trưng phản xạ phổ Các thông tin về ảnh viễn thám có liên quan trực tiếp đến năng lượng phản xạ từ các đối tượng tự nhiên trên mặt đất, việc nghiên cứu các đặc trưng phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên đóng vai trò hết sức quan trọng. Dựa trên đặc trưng phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên, các nhà nghiên cứu lựa chọn được các kênh ảnh tối ưu, chứa nhiều thông tin về đối tượng nghiên cứu nhất, đồng thời cũng là cơ sở để nghiên cứu các tính chất của đối tượng và phân tách chúng.1 : Sơ đồ phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên cơ bản [7] 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đặc tính phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên phụ thuộc vào nhiều yếu tố của ngoại cảnh cũng như bản thân các đối tượng đó. Do đó, các đối tượng khác nhau sẽ có khả năng phản xạ phổ khác nhau. Từng nhóm đối tượng (đất, nước, thực vật) có đặc điểm phản xạ phổ chung.
Trong một vài trường hợp, khả năng phản xạ của các đối tượng khác nhau lại có giá trị giống nhau dẫn đến phân loại nhầm đối tượng. Đây là một trong những hạn chế của ảnh vệ tinh. Để chính xác hoá bản chất của đối tượng, thông tin do các dữ liệu viễn thám cung cấp cần phải đi kèm với một số thông tin [4]. b- Dữ liệu ảnh vệ tinh Trong luận văn học viên đã sử dụng các ảnh Spot 5, Spot 6, Spot 7 là các ảnh được thu trong dải sóng nhìn thấy và cận hồng ngoại.
Các đặc điểm đặc trưng của ảnh Spot 5, ảnh Spot 6, ảnh Spot 7 được thể hiện trong bảng 1.1: Đặc điểm ảnh vệ tinh Spot 5 Bước sóng Kênh 1 0,50-0,59 Kênh 2 0,61-0,68 Kênh 3 0,78-0,89 Kênh 4 1,58-1,75 Độ rộng cảnh 60 km Độ phân giải không gian 10 m x 10m Thời gian thu ảnh 27/12/2004, 20/12/2010 Bảng 1.2: Đặc điểm ảnh vệ tinh Spot 6 Kênh 1 0,50-0,59 Kênh 2 0,61-0,68 Kênh 3 0,78-0,89 Bước sóng Kênh 4 1,58-1,75 Độ rộng cảnh 60 km Độ phân giải không gian 10mx10m Thời gian thu ảnh 09/10/2014 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.3: Đặc điểm ảnh vệ tinh Spot 7 Kênh 1 0,50-0,59 Kênh 2 0,61-0,68 Bước sóng Kênh 3 0,78-0,89 Độ rộng cảnh 60 km Độ phân giải không gian 10mx10m Thời gian thu ảnh 17/12/2016 Các thông số quan trọng nhất đặc trưng cho thông tin của một ảnh vệ tinh bao gồm độ phân giải không gian, độ phân giải phổ, độ phân giải thời gian và độ phân giải bức xạ. c- Kênh chỉ số dùng để phân loại Kênh chỉ số được tính từ các kênh phổ của ảnh viễn thám. Trong luận văn tác giả sử dụng chỉ số thực vật NDVI để tách chiết các đối tượng trên ảnh viễn thám. Công thức tính chỉ số thực vật dựa vào đặc trưng phản xạ phổ của thực vật ở dải sóng màu đỏ và dải cận hồng ngoại: thực vật phản xạ rất mạnh nhất tại dải cận hồng ngoại và yếu nhất tại dải sóng màu đỏ.2 Phương pháp phân loại định hướng đối tượng Phương pháp phân loại truyền thống dựa trên các điểm ảnh (pixel) có hiệu quả đối với những ảnh viễn thám có độ phân giải thấp và trung bình như Spot.
Tuy nhiên, khi xử lý các ảnh có độ phân giải không gian cao và rất cao như Quickbird, WorldView, GeoEyes thì phương pháp này có sự hạn chế do mối quan hê ̣tỷ lệ nghịch giữa độ phân giải không gian và đô ̣phân giải phổ.Trên ảnh độ phân giải cao, siêu cao các đối tượng thuộc cùng một lớp có thể có các đặc tính phản xạ phổ rất khác nhau do đó phương pháp phân loại truyền thống chỉ dựa vào đặc tính phản xạ phổ của các đối tượng sẽ kém hiệu quả. Phân loại định hướng đối tượng được phát triển từ những năm 1970 mang những ưu việt ở phân tích dựa trên pixel. Ngoài đặc điểm phổ phản xạ của đối tượng, phân loại định hướng đối tượng nhận biết trên các thông tin của đối tượng 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com về cấu trúc, kích thước và hình dạng,.Ngoài ra, sự phát triển của công nghệ tính toán đã góp phần làm hoàn thiện hơn phương pháp này bằng khả năng tích hợp với các dữ liệu chuyên đề cũng như kiến thức chuyên gia như: mô hình số độ cao, bản đồ địa chất, bản đồ thổ nhưỡng, bản đồ sử dụng đất…[28].1 Phân bậc đối tượng Quá trình phân loại bao gồm các bước xác định đối tượng ở các cấp bậc khác nhau. Việc liên kết các đối tượng theo cấp bậc rất cần thiết khi phân loại ảnh ở nhiều đô ̣phân giải khác nhau [4].