Phần Mở đầu: Giới thiệu về thực trạng phát triển tại Viêng Chăn và sự cần thiết của việc nghiên cứu phân loại lớp phủ đô thị cho Viêng Chăn. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 2 - Chƣơng 1: Tổng quan về nghiên cứu. Chƣơng này, giới thiệu khái quát về viễn thám và bài toán phân loại lớp phủ mặt đất. - Chƣơng 2: Phƣơng pháp phân loại lớp phủ đô thị sử dụng ảnh vệ tinh Landsat 8 - Chƣơng 3: Thực nghiệm phân loại lớp phủ cho thủ đô Viêng Chăn - Lào và kết quả.
- Phần Kết luận: Tổng kết về các kết quả đạt đƣợc của luận văn, những khó khăn gặp phải và định hƣớng nghiên cứu tiếp theo để cải thiện kết quả cuối cùng. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 3 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1. Khái quát về bài toán nghiên cứu Hình Error! No text of specified style in document.1 Thủ đô Viêng Chăn - Lào Nguồn ảnh: Vientiane Capital Urban Development Master Plan Viêng Chăn là thủ đô của nƣớc Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào, là thành phố trung ƣơng duy nhất và lớn nhất ở Lào, là trung tâm văn hóa, chính trị, kinh tế, xã hội của cả nƣớc, thủ đô Viêng Chăn hứa hẹn sẽ có tiềm năng tăng trƣởng kinh tế và nhân khẩu cao. Sau khi mở cửa đất nƣớc vào năm 1986, nhằm thúc đẩy sự phát triển của đất nƣớc, chính phủ Lào đã cho phép ngƣời dân cũng nhƣ các nhà đầu tƣ nƣớc ngoài có quyền sở hữu đất hoặc thuê đất phục vụ cho các mục đích sản xuất kinh tế, đồng thời cũng ban hành các Luật và quy định liên quan cho vấn đề này.
Các nhà đầu tƣ đã sử dụng đất để trồng trọt, khai khoáng, sản xuất thủy điện v.v…, quá trình này góp phần giúp ngƣời dân bản địa có thêm thu nhập, góp phần phát triển kinh tế đất nƣớc. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 4 Tuy nhiên, mặt trái của nó cũng phát sinh nhiều các vấn đề. Để tập hợp đất cho các mục đích kinh tế khác nhau, các nhà đầu tƣ cũng nhƣ chính quyền sẽ buộc phải di chuyển một phần hoặc toàn bộ dân cƣ trong khu vực đó. Việc di chuyển dân cƣ này sẽ làm phát sinh ra những khu vực dân cƣ mới, bao gồm các cơ sở hạ tầng nhƣ: chợ, trƣờng học, nhà ở, đƣờng giao thông, vệ sinh, v.v… hoặc dân cƣ sẽ dồn tập trung vào một số khu vực nhất định.
Điều này góp phần tạo nên sự phát triển mở rộng của các đô thị. Trong nhiều năm tới, tại thành phố Viêng Chăn, nhiều khả năng khu vực đô thị sẽ nhanh chóng mở rộng về phía ngoại ô dọc theo các tuyến đƣờng huyết mạch. Theo đó với cơ sở hạ tầng không đầy đủ sẽ tạo ra nhiều vấn đề với đô thị ngổn ngang, điều kiện sống tồi tệ và dịch vụ xã hội không phù hợp. Sự phát triển cơ sở hạ tầng ồ ạt, không xác định đúng hƣớng phát triển, sẽ làm mất đi sự quyến rũ, dịu dàng vốn có của thành phố đồng thời kéo chậm sự phát triển kinh tế và xã hội của thành phố này.
Để đối phó với vấn đề đó, kế hoạch phát triển đô thị toàn diện cùng với các biện pháp thích hợp cần phải đƣợc các nhà hoạch định chính sách đƣa ra và thực hiện kịp thời. Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu về cách áp dụng phƣơng pháp xử lý kết hợp ảnh landsat 8 (composite) sau đó sử dụng các thuật toán phân lớp để phân loại lớp phủ đô thị cho thủ đô Viêng Chăn - Lào năm 2018. Việc phân loại đƣợc lớp phủ đô thị và giám sát sự thay đổi của lớp phủ qua nhiều năm sẽ phần nào đó giúp chính quyền địa phƣơng cùng toàn thể ngƣời dân Thủ đô Viêng Chăn xem xét và kiểm tra cẩn thận phƣơng hƣớng phát triển cho thủ đô Viêng Chăn trong tƣơng lai. Khái quát về viễn thám và phân loại lớp phủ mặt đất Công nghệ viễn thám đã trở thành một trong những thành tựu khoa học vũ trụ phát triển đến trình độ cao và ngày càng trở thành một kỹ thuật phổ biến đƣợc ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực kinh tế xã hội ở nhiều nƣớc trên toàn thế giới.
Công nghệ viễn thám đã đƣợc áp dụng trong nhiều lĩnh vực, ví dụ nhƣ: nông nghiệp, lâm nghiệp, địa chất, thủy văn, băng biển, lập bản đồ che phủ đất, đại dƣơng và ven biển…[1] và nhu cầu này ngày càng gia tăng. Những kết quả thu đƣợc từ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 5 công nghệ viễn thám giúp các nhà khoa học, các nhà hoạch định chính sách có các phƣơng án, kế hoạch có tính chiến lƣợc về sử dụng và quản lý tài nguyên thiên nhiên, môi trƣờng. Việc nghiên cứu sử dụng đất và phân lớp che phủ đất (LULCC - Land use and land cover classification) đã đƣợc xem xét nhƣ một trong những ứng dụng truyền thống và quan trọng nhất trong viễn thám vì các sản phẩm LULCC rất cần thiết cho một loạt các ứng dụng liên quan đến môi trƣờng [2]. Lớp phủ đề cập đến lớp phủ trên bề mặt trái đất, có thể là thực vật, hạ tầng đô thị, nƣớc, đất trồng hay các loại khác.
Xác định, phân định và lập bản đồ lớp phủ là rất quan trọng cho việc nghiên cứu giám sát toàn cầu, quản lý tài nguyên và các hoạt động lập kế hoạch. Xác định lớp phủ chính là cơ sở cho các hoạt động giám sát (phát hiện thay đổi) có thể đƣợc thực hiện, và cung cấp thông tin bao phủ mặt đất cho các bản đồ chuyên đề cơ sở. Các thuật ngữ “Land use” và “Land cover” thƣờng đƣợc sử dụng thay thế cho nhau, nhƣng chúng có những ý nghĩa riêng biệt. Lớp phủ (Land cover) đề cập đến lớp phủ trên bề mặt trái đất, có thể là thực vật, hạ tầng đô thị, nƣớc, đất trồng hay các loại khác.
Xác định, phân định và lập bản đồ lớp phủ là rất quan trọng cho việc nghiên cứu giám sát toàn cầu, quản lý tài nguyên và các hoạt động lập kế hoạch. Xác định lớp phủ chính là cơ sở cho các hoạt động giám sát (phát hiện thay đổi) có thể đƣợc thực hiện, và cung cấp thông tin bao phủ mặt đất cho các bản đồ chuyên đề cơ sở. Việc sử dụng đất (Land use) đề cập đế mục đích mà đất phục vụ, chẳng hạn nhƣ: giải trí, môi trƣờng hoang dã hoặc nông nghiệp. Khi sử dụng cùng nhau, cụm từ Land Use/ Land Cover đề cập đến việc phân loại hoặc phân lớp các hoạt động của con ngƣời và các thành phần tự nhiên trong một khung cảnh hoặc khu vực nhất định trong khoảng thời gian dựa trên các phân tích khoa học và thống kê nguồn dữ liệu phù hợp.
Các ứng dụng của LULCC trong viễn thám[1] - Quản lý tài nguyên thiên nhiên - Bảo vệ môi trƣờng sống hoang dã LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 6 - Đầu vào cơ sở cho việc lập bản đồ thông tin địa lý (Geographic Information System - GIS) - Sự mở rộng lấn chiếm của đô thị - Định tuyến và lên kế hoạch cho các hoạt động xác định địa chấn/ thăm dò/ khai thác tài nguyên - Phác họa thiệt hại (động đất, lũ lụt, núi lửa, lốc xoáy, hỏa hoạn) - Ranh giới pháp lý cho việc ƣớc tính thuế và tài sản - Phát hiện mục tiêu: xác định dải hạ cánh, đƣờng, cầu, bề mặt đất/ nƣớc. Một trong những thách thức cấp bách nhất ở hiện tại và cả tƣơng lai là sự đô thị hóa trên toàn cầu. Đô thị hóa là quá trình phát triển kinh tế, xã hội, song song với sự mở rộng không gian đô thị. Ở khía cạnh xã hội học, tùy thuộc vào từng quốc gia khác nhau, định nghĩa đô thị đƣợc sử dụng khác nhau, tuy nhiên hầu hết các quốc gia đều định nghĩa đô thị là khu vực tập trung dân cƣ với mật đột cao và phần lớn dân cƣ hoạt động trong lĩnh vực kinh tế phi nông nghiệp.
Đô thị là trung tâm chính trị, hành chính, kinh tế, văn hóa hoặc chuyên ngành, có vai trò thúc đẩy sự phtá triển kinh tế - xã hội của quốc gia hoặc vùng lãnh thổ, một địa phƣơng, bao gồm nội thành, ngoại thành của thành phố; nội thị, ngoại thị của thị xã; thị trấn. [3] Khi dân số trên toàn cầu tăng lên và nền kinh tế của các quốc gia tiếp tục phát triển mà không còn dựa vào các hệ thống nông nghiệp, các thành phố sẽ tăng lên và mở rộng hơn. Sự phát triển đô thị thƣờng xâm phạm đến đất trồng rừng hoặc đất nông nghiệp. Sự tăng trƣởng thành phố là một chỉ số của công nghiệp hóa (phát triển) và nhìn chung đều có ảnh hƣởng tiêu cực đến sức khỏe môi trƣờng của một vùng.
Việc định lƣợng cho hiện tƣợng này vẫn chƣa hoàn toàn có thể nắm đƣợc hết. Đặc biệt, thông tin chính xác trên thế giới về vị trí và sự phân bố dân cƣ ở các vùng đô thị và nông thôn là vẫn còn thiếu. Tỉ lệ mặt đất đƣợc bao phủ bởi diện tích xây dựng là bao nhiêu? Tỉ lệ giữa các vùng đô thị và nông thôn là thế nào? Có bao nhiêu thành phố trên Thế giới? [4] Việc thay đổi mục đích sử dụng đất từ nông nghiệp sang đô thị cần đƣợc giám sát để ƣớc tính dân số, dự đoán và hoạch định hƣớng phát triển của đô thị cho các nhà phát triển đồng thời giám sát các mối gây hại và nguy hiểm cho môi trƣờng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 7 lân cận [5]. Các khu tị nạn hoặc các thành phố tạm cƣ cũng cần đƣợc giám sát và ƣớc tính số lƣợng dân cƣ và mật độ dân cƣ.
Việc phân tích đất sử dụng cho nông nghiệp và đô thị là rất quan trọng để đảm bảo hƣớng phát triển không xâm lấn vào đất nông nghiệp có giá trị, và để đảm bảo nông nghiệp phát triển trên vùng đất thích hợp và sẽ không bị ảnh hƣởng bởi hạ tầng liền kề. Có đƣợc thông tin lớp phủ đô thị sẽ giúp những nhà hoạch định chính sách xây dựng đƣợc chiến lƣợc phát triển hợp lý và bền vững mà vẫn có thể bảo vệ đƣợc môi trƣờng. Với các phân tích đa thời gian, viễn thám mang đến góc nhìn riêng biệt về cách các thành phố phát triển. Yếu tố chính để lập bản đồ thay đổi sử dụng đất từ nông thôn sang đô thị là khả năng phân biệt giữa việc sử dụng đất ở nông thôn (nhƣ việc sử dụng cho canh tác, các đồng cỏ cho gia súc v.v…) và sử dụng đất ở đô thị (dân cƣ, thƣơng mại, giải trí).