Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đất đai là nguồn tài nguyên thiên nhiên đặc biệt, vừa là tư liệu sản xuất thiết yếu, vừa là không gian sinh tồn của con người và hệ sinh thái, đồng thời là nền tảng phân bố dân thái, công trình kinh tế, văn hóa và quốc phòng. Tuy nhiên, đất đai là nguồn tài nguyên có giới hạn tuyệt đối về mặt diện tích, không thể gia tăng về số lượng theo ý muốn chủ quan. Trong bối cảnh gia tăng dân số, đô thị hóa nhanh chóng và áp lực tăng trưởng kinh tế - xã hội, cấu trúc bề mặt và các lớp phủ mặt đất luôn biến động không ngừng. Việc theo dõi, giám sát và đánh giá chính xác các biến động lớp phủ mặt đất là nhiệm vụ quan trọng nhằm phục vụ công tác quy hoạch, quản lý và sử dụng bền vững tài nguyên đất đai.

Huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên là địa bàn miền núi có sự chuyển dịch mạnh mẽ về cơ cấu sử dụng đất và thay đổi rõ rệt ở lớp thực phủ. Nguyên nhân trực tiếp xuất phát từ việc triển khai dự án khai thác khoáng sản đa kim Núi Pháo – một trong những dự án khai khoáng quy mô lớn trong khu vực với vòng đời dự kiến kéo dài 20 năm. Mặc dù tại thời điểm nghiên cứu dự án mới vận hành khoảng 4 năm, tác động của hoạt động khai trường và giải phóng mặt bằng đã làm thay đổi diện mạo cảnh quan địa phương. Phần lớn dân cư Đại Từ sinh sống bằng sản xuất nông nghiệp và lâm nghiệp; việc thu hồi đất nông nghiệp và đất rừng phục vụ công nghiệp khai khoáng đòi hỏi phải có công cụ định lượng khoa học để thống kê hiện trạng và dự báo biến động, cung cấp luận cứ cho các nhà quản lý hoạch định chính sách phát triển kinh tế - sinh thái.

Trước yêu cầu thực tiễn đó, việc ứng dụng công nghệ viễn thám (Remote Sensing - RS) kết hợp Hệ thống Thông tin Địa lý (Geographic Information System - GIS) và hệ thống định vị toàn cầu (GPS) mang lại giải pháp quan trắc không gian đa thời gian, cho phép trích xuất thông tin lớp phủ nhanh chóng, khách quan với độ chính xác cao. Đề tài khóa luận "Ứng dụng công nghệ Viễn thám và GIS trong phân tích biến động lớp phủ mặt đất tại huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên giai đoạn 1998 - 2018" được thực hiện nhằm giải quyết các nhiệm vụ và mục tiêu cụ thể sau:

  1. Phân tích, xử lý tư liệu ảnh viễn thám vệ tinh qua các thời kỳ.
  2. Giải đoán ảnh viễn thám và thành lập bản đồ lớp phủ mặt đất huyện Đại Từ tại 4 mốc thời gian: năm 1998, năm 2005, năm 2010 và năm 2018.
  3. Chồng xếp dữ liệu không gian, phân tích và thành lập bản đồ biến động lớp phủ mặt đất huyện Đại Từ giai đoạn 1998 - 2018.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Lớp phủ mặt đất (thực vật tự nhiên, cây trồng nông nghiệp, mặt nước, đất trống, công trình xây dựng...) trên địa bàn nghiên cứu.
  • Phạm vi không gian: Toàn bộ ranh giới hành chính huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên (tổng diện tích tự nhiên 57.344,63 ha).
  • Phạm vi thời gian: Chuỗi dữ liệu không gian 20 năm, từ năm 1998 đến năm 2018; thời gian thực hiện nghiên cứu tại Bộ môn Luật chính sách, Khoa Quản lý Tài nguyên, Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên là năm 2019.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng trên hệ thống lý luận chuyên ngành về khoa học viễn thám, hệ thống thông tin không gian và phân loại lớp thực phủ:

  • Khái niệm và phân loại lớp phủ mặt đất (Land cover): Lớp phủ mặt đất được xác định là lớp vật chất quan sát được trực tiếp từ bề mặt hoặc qua ảnh viễn thám, bao gồm thực vật tự nhiên, thảm cây trồng, công trình xây dựng nhân tạo, mặt nước, băng tuyết, đá lộ và dải cát. Đề tài áp dụng hệ thống phân loại phân cấp (hierarchical classification system) dựa trên khung phân loại Anderson và cộng sự (1976), kết hợp hệ thống phân loại của The FAO AFRICOVER Programme (1998) và tổng hợp có chọn lọc theo điều kiện thực tiễn Việt Nam của Nguyễn Ngọc Thạch (2005).
  • Cơ sở công nghệ viễn thám và GIS: Nguyên lý thu nhận bức xạ điện từ của cảm biến thụ động (passive sensor), đặc tính phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên trên các dải sóng nhìn thấy (visible), cận hồng ngoại (NIR), hồng ngoại trung (SWIR) và hồng ngoại nhiệt (TIR). Mô hình cấu trúc dữ liệu không gian GIS dạng Raster (lưới ô pixel, DEM, TIN) và dạng Vector (điểm, đường, vùng) cùng cấu trúc cơ sở dữ liệu thuộc tính quan hệ (relational structure) được ứng dụng đồng bộ để quản lý thông tin địa lý.

Nguồn dữ liệu sử dụng:

  • Dữ liệu không gian: Ảnh viễn thám đa phổ vệ tinh Landsat (bộ cảm TM và ETM+) độ phân giải không gian 30 m thu thập vào các năm 1998, 2005, 2010 và 2018 tải từ hệ thống phân phối dữ liệu USGS GloVis (http://glovis.com); hệ thống bản đồ nền địa hình, bản đồ hiện trạng sử dụng đất, bản đồ địa chính, giao thông và bản đồ địa giới hành chính theo Chỉ thị 364.
  • Dữ liệu thuộc tính: Số liệu niên giám thống kê về điều kiện tự nhiên, tài nguyên rừng, tài nguyên khoáng sản, tình hình kinh tế - xã hội huyện Đại Từ; hệ thống văn bản pháp quy, tiêu chuẩn kỹ thuật ngành tài nguyên và môi trường.
  • Dữ liệu điều tra thực địa: Tọa độ điểm khống chế mặt đất (GCP) và mẫu khóa giải đoán đo đạc trực tiếp bằng máy định vị GPS cầm tay kèm ảnh chụp kiểm chứng thực địa.

Phương pháp nghiên cứu thực tế:

  • Phương pháp xử lý và giải đoán ảnh viễn thám (trên phần mềm ENVI 4.5):
    • Nắn chỉnh hình học và đăng ký ảnh (Geometric Correction) theo phương pháp nắn ảnh theo bản đồ/ảnh chuẩn, chuyển đổi tọa độ từ WGS84 về hệ tọa độ Quốc gia VN-2000 (khu vực múi chiếu 3 độ hoặc 6 độ, kinh tuyến trục vùng 48). Khống chế sai số vị trí thông qua việc chọn từ 10 đến 25 điểm GCP dàn đều và tối ưu sai số trung phương (RMS).
    • Tăng cường chất lượng ảnh (Image Enhancement) bằng kỹ thuật dãn biểu đồ tần số tương tác (Interactive Histogram Stretching) và các bộ lọc không gian (Convolution, Morphology) để khử nhiễu và làm rõ ranh giới các đối tượng.
    • Phân loại ảnh có giám sát (Supervised Classification): Thiết lập các vùng mẫu đại diện (Region of Interest - ROI) dựa trên tọa độ GPS thực địa; sử dụng các thuật toán phân loại thống kê như Xác suất cực đại (Maximum Likelihood) hoặc Khoảng cách ngắn nhất (Minimum Distance) để phân loại các pixel chưa biết vào các lớp phủ chuyên đề.
    • Đánh giá độ chính xác sau phân loại (Accuracy Assessment): Xây dựng ma trận sai số (Error Matrix / Confusion Matrix) bằng các mẫu kiểm tra độc lập tại thực địa để xác định độ chính xác toàn cục (Overall Accuracy) và hệ số Kappa.
  • Phương pháp phân tích không gian và GIS (trên phần mềm ArcGIS 10.2): Vector hóa dữ liệu raster phân loại (định dạng .evf), biên tập bản đồ chuyên đề trên ArcMap, quản trị dữ liệu thuộc tính trên ArcCatalog, thực hiện phép toán chồng xếp bản đồ (Overlay Analysis) đa thời gian để xác định ma trận chuyển đổi lớp phủ giữa các giai đoạn 1998, 2005, 2010 và 2018.
  • Phương pháp phân tích - tổng hợp và xử lý thống kê: Thống kê diện tích biến động và lập bảng số liệu đối chiếu trên phần mềm Microsoft Excel 2013.

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Mở đầu

Tác giả trình bày tính cấp thiết của công tác quản lý tài nguyên đất đai và giám sát lớp phủ mặt đất dưới sức ép phát triển kinh tế và đô thị hóa. Phần mở đầu chỉ rõ huyện Đại Từ đang chịu tác động trực tiếp từ dự án khai thác mỏ đa kim Núi Pháo, dẫn đến việc thu hồi và chuyển đổi mục đích sử dụng nhiều diện tích đất nông - lâm nghiệp. Nghiên cứu xác lập mục tiêu ứng dụng viễn thám và GIS để giải đoán chuỗi ảnh Landsat (1998, 2005, 2010, 2018), thành lập bản đồ lớp phủ từng thời kỳ và xây dựng bản đồ biến động tổng thể giai đoạn 1998 - 2018 nhằm tạo luận cứ khoa học cho công tác quản lý tài nguyên tại địa phương.

Phần 2: Tổng quan tài liệu

Chương này tổng kết toàn diện cơ sở lý thuyết và lịch sử nghiên cứu viễn thám - GIS:

  • Trình bày định nghĩa lớp phủ mặt đất và các mô hình phân loại phân cấp.
  • Tổng quan công nghệ viễn thám, phân loại cảm biến (chủ động, bị động), các dải sóng điện từ và thông số kỹ thuật chi tiết của các hệ thống vệ tinh quan trắc Trái Đất:
Vệ tinh / Bộ cảm Kênh phổ Bước sóng ($\mu$m) Vùng phổ điện từ Độ phân giải không gian
Landsat TM Kênh 1 0,45 - 0,52 Chàm (Blue) 30 m
Kênh 2 0,52 - 0,60 Lục (Green) 30 m
Kênh 3 0,63 - 0,69 Đỏ (Red) 30 m
Kênh 4 0,76 - 0,90 Cận hồng ngoại (NIR) 30 m
Kênh 5 1,55 - 1,75 Hồng ngoại trung (SWIR) 30 m
Kênh 6 10,40 - 12,50 Hồng ngoại nhiệt (TIR) 120 m
Kênh 7 2,08 - 2,35 Hồng ngoại trung (SWIR) 30 m
SPOT 1, 2, 3 (HRV) Kênh toàn sắc (P) 0,51 - 0,73 Toàn sắc (Panchromatic) 10 m
Kênh đa phổ (XS) 3 kênh (Lục, Đỏ, NIR) Đa phổ 20 m
SPOT 4 (HRVIR) Kênh P / XI 4 kênh (thêm SWIR) Toàn sắc & Đa phổ 10 m (P) / 20 m (XI)
SPOT 5 (HRG) Kênh Toàn sắc / Đa phổ P / Đa phổ / SWIR Siêu phân giải - Đa phổ 2,5 m - 5 m (P) / 10 m (XS)
  • Phân tích 8 chuẩn giải đoán ảnh bằng mắt (kích thước, hình dạng, bóng, độ đen, màu sắc, cấu trúc, phân bố, mối quan hệ tương hỗ) và quy trình xử lý ảnh số.
  • Phân tích kiến trúc hệ thống GIS: 5 thành phần (phần cứng, phần mềm, dữ liệu không gian raster/vector, dữ liệu thuộc tính, con người và phương pháp).
  • Lược khảo các công trình nghiên cứu quốc tế (dự án TREES 1993, chương trình LUCC 1993-2005, các nghiên cứu của Meyer 1995, Sangavongse 1995 tại Chiang Mai, Alrabah & Alhamad 2006, Fan et al. 2007 tại Quảng Châu) và trong nước (Nguyễn Văn Khang & Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Huy Anh & Đinh Thanh Kiên tại Chân Mây, Vũ Hữu Long 2011 với ảnh MODIS vùng ĐBSH, Hà Thúy Quỳnh 2011 tại Vườn Quốc gia Tam Đảo).
  • Thiết lập quy trình công nghệ chuẩn gồm 7 bước giải đoán và thành lập bản đồ biến động từ ảnh Landsat.

Phần 3: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Xác định cụ thể đối tượng nghiên cứu là lớp phủ mặt đất huyện Đại Từ; địa điểm thực tập tại Bộ môn Luật chính sách, Khoa Quản lý Tài nguyên; thời gian thực hiện năm 2019. Chương này cụ thể hóa 3 nội dung nghiên cứu chính và chi tiết hóa phương pháp kỹ thuật:

  1. Phương pháp thu thập dữ liệu không gian (ảnh Landsat ETM+ độ phân giải 30 m từ GloVis, bản đồ hiện trạng sử dụng đất, bản đồ địa giới hành chính 364) và dữ liệu thuộc tính kinh tế - xã hội, tự nhiên.
  2. Phương pháp xử lý ảnh số trên ENVI 4.5: đăng ký tọa độ VN-2000, nắn ảnh theo điểm GCP, hiệu chỉnh tương phản histogram, chọn mẫu ROI bằng tọa độ GPS thực địa, phân loại có giám sát (Maximum Likelihood/Minimum Distance) và đánh giá độ chính xác qua ma trận sai số.
  3. Phương pháp GIS trên ArcGIS 10.2: chuyển đổi raster sang vector (.evf), biên tập bản đồ chuyên đề trên ArcMap, quản trị cơ sở dữ liệu trên ArcCatalog và phân tích chồng xếp bản đồ biến động đa thời kỳ; tổng hợp thống kê diện tích trên MS Excel 2013.

Phần 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương này công bố các dẫn liệu điều tra thực địa và kết quả phân tích không gian:

  • Điều kiện tự nhiên và kinh tế - xã hội huyện Đại Từ:
    • Vị trí & địa giới: Tọa độ địa lý từ 21°30' đến 21°50' vĩ độ Bắc, 105°32' đến 105°42' kinh độ Đông; cách thành phố Thái Nguyên 25 km theo Quốc lộ 3 và Quốc lộ 37. Diện tích tự nhiên toàn huyện là 57.344,63 ha gồm 30 đơn vị hành chính (2 thị trấn, 28 xã). Phía Bắc giáp Định Hóa; phía Nam giáp Phổ Yên và TP. Thái Nguyên; phía Đông giáp Phú Lương; phía Tây Bắc và Đông Nam giáp tỉnh Tuyên Quang và Phú Thọ.
    • Địa hình & Thủy văn: Vùng đồi núi bao bọc bởi dãy Tam Đảo ở phía Tây - Tây Nam (cao 300 - 600 m), dãy Núi Hồng và Núi Chúa ở phía Bắc, dãy Núi Pháo ở phía Đông (cao 150 - 300 m), dãy Núi Thằn Lằn ở phía Nam. Hệ thống sông Công chảy qua huyện khoảng 2 km cùng hệ thống khe suối La Bằng, Quân Chu, Cát Nê. Hồ Núi Cốc có diện tích mặt nước 769 ha cùng hệ thống hồ đập thủy lợi: Phượng Hoàng, Đoàn Ủy, Vai Miếu, Đập Minh Tiến, Phú Xuyên, Na Mao, Lục Ba, Đức Lương (dung tích tưới từ 40 - 50 ha mỗi đập và 180 - 500 ha mỗi hồ).
    • Khí hậu: Nhiệt đới gió mùa, nhiệt độ trung bình năm 22°C, giờ nắng 1.400 - 1.700 giờ/năm. Lượng mưa trung bình năm 1.800 mm (tháng 8 cao nhất > 3.000 mm, tháng 1 thấp nhất khoảng 1.000 mm). Độ ẩm trung bình 78% - 86%.
    • Cơ cấu đất đai: Tổng diện tích 57.344,63 ha; trong đó đất lâm nghiệp chiếm 48,43%, đất nông nghiệp chiếm 28,3% (diện tích lúa 12.500 ha, chè trên 5.000 ha), đất chuyên dùng chiếm 10,7%, đất thổ cư chiếm 3,4%, đất chưa sử dụng chiếm 6,2% (tỷ lệ đất đã đưa vào sử dụng đạt 93,8%).
    • Tài nguyên rừng: Diện tích đất lâm nghiệp 28.020 ha, gồm 16.022 ha rừng tự nhiên và 11.998 ha rừng trồng từ 3 năm tuổi trở lên; chủ yếu là rừng phòng hộ.
    • Tài nguyên khoáng sản: 15/30 xã, thị trấn có mỏ và điểm quặng. Phân bố 4 nhóm: Nhiên liệu cháy (than đá tại 8 xã: Yên Lãng, Hà Thượng, Phục Linh, Na Mao, Minh Tiến, An Khánh, Cát Nê với 3 mỏ Trung ương: Núi Hồng, Khánh Hòa, Bắc làng Cẩm sản lượng 10 - 20 nghìn tấn/năm); Kim loại màu (mỏ thiếc Hà Thượng trữ lượng ~13 nghìn tấn, mỏ vonfram khu vực đá liền / Núi Pháo trữ lượng ~28 nghìn tấn); Kim loại đen (quặng sắt, titan phân tán tại Khôi Kỳ, Phú Lạc); Khoáng sản phi kim loại và sét gạch ngói tại Phú Lạc.
    • Hạ tầng giao thông: Toàn huyện có gần 600 km đường bộ; gồm 32 km Quốc lộ 37 trải nhựa, các tuyến đường tỉnh (Đán - Hồ Núi Cốc, Đại Từ - Phổ Yên, Khuôn Ngàn - Minh Tiến - Định Hóa, Phú Lạc - Đu - Ôn Lương) và đường liên xã đã thông xe ô tô đến 30/30 trung tâm xã, thị trấn.
  • Kết quả xử lý ảnh viễn thám và đánh giá độ chính xác: Nắn chỉnh hình học chuỗi ảnh Landsat các năm 1998, 2005, 2010, 2018 về hệ tọa độ VN-2000; tăng cường chất lượng ảnh; thiết lập các tập mẫu ROI; phân loại và xuất ma trận sai số đánh giá độ chính xác kết quả giải đoán sau phân loại cho từng năm (Bảng 4.3, 4.4, 4.5, 4.6 trong văn bản).
  • Thành lập bản đồ biến động: Vector hóa kết quả phân loại, biên tập và xuất bản đồ lớp phủ các năm 1998, 2005, 2010, 2018 (Phụ lục 1, 2, 3, 4); thực hiện phép chồng xếp không gian thành lập bản đồ biến động lớp phủ huyện Đại Từ giai đoạn 1998 - 2018 (Phụ lục 5) kèm bảng thống kê biến động diện tích các kiểu thực phủ và biến động rừng qua 20 năm (Bảng 4.7 và Bảng 4.8).

Phần 5: Kết luận và đề nghị

Đánh giá mức độ hoàn thành mục tiêu nghiên cứu, khẳng định tính khả thi của quy trình tích hợp ENVI và ArcGIS trong việc trích xuất và giám sát biến động lớp phủ. Tác giả đưa ra các khuyến nghị đối với công tác quản lý tài nguyên rừng, quy hoạch sử dụng đất và kiểm soát môi trường trước tác động của dự án khai khoáng tại huyện Đại Từ.

Kết quả và đóng góp

  • Kết quả chính:
    • Xây dựng quy trình công nghệ 7 bước xử lý ảnh Landsat TM/ETM+ hoàn chỉnh phục vụ giám sát biến động lớp phủ mặt đất cấp huyện.
    • Số hóa và giải đoán thành công hiện trạng lớp phủ huyện Đại Từ tại 4 thời điểm (1998, 2005, 2010, 2018) và định lượng biến động qua ma trận sai số và bảng thống kê diện tích.
    • Xác lập cơ sở dữ liệu số về đặc điểm tự nhiên - tài nguyên của huyện Đại Từ: tổng diện tích 57.344,63 ha; trong đó đất lâm nghiệp chiếm 48,43% (28.020 ha gồm 16.022 ha rừng tự nhiên và 11.998 ha rừng trồng), đất nông nghiệp chiếm 28,3% (với thế mạnh 12.500 ha lúa, trên 5.000 ha chè), đất chuyên dùng 10,7%, đất thổ cư 3,4%, đất chưa sử dụng 6,2%.
    • Phản ánh định lượng tác động không gian của hoạt động công nghiệp khai khoáng (đặc biệt là khai trường mỏ than Núi Hồng, mỏ thiếc Hà Thượng và dự án đa kim Núi Pháo) lên cấu trúc sử dụng đất và diện tích rừng phòng hộ trên địa bàn.
  • Giải pháp và kiến nghị của tác giả:
    • Tăng cường ứng dụng công nghệ thông tin, viễn thám và GIS vào công tác quan trắc định kỳ tài nguyên rừng và giám sát biến động đất đai tại địa phương.
    • Chính quyền địa phương và cơ quan quản lý cần dựa trên bản đồ biến động để quy hoạch sử dụng đất hợp lý, cân đối giữa phát triển công nghiệp khai khoáng và bảo vệ diện tích rừng phòng hộ đầu nguồn dãy Tam Đảo.
    • Bố trí cơ cấu mùa vụ và hệ thống cây trồng phù hợp trên các sườn đồi dốc nhằm hạn chế xói mòn, rửa trôi đất trong mùa mưa (với lượng mưa hàng năm lên tới 1.800 mm, đỉnh điểm tháng 8 vượt 3.000 mm), phòng tránh sạt lở và ngập úng cục bộ.
  • Đóng góp của đề tài: Cung cấp nguồn tư liệu khoa học, hệ thống bản đồ số chuyên đề và số liệu thống kê biến động thực phủ giai đoạn 1998 - 2018 có độ tin cậy cao, phục vụ trực tiếp cho các nhà quản lý tài nguyên rừng, cán bộ địa chính - môi trường tỉnh Thái Nguyên và huyện Đại Từ.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế:
    • Tư liệu ảnh sử dụng chủ yếu là ảnh vệ tinh Landsat với độ phân giải không gian trung bình (30 m x 30 m), gây khó khăn nhất định trong việc phân tách các đối tượng manh mún, phân tán hoặc các dải rừng tái sinh hẹp ở vùng địa hình đồi núi phức tạp.
    • Độ chính xác của phương pháp phân loại có giám sát phụ thuộc lớn vào chất lượng phân bố của các điểm khống chế và mẫu quan sát thực địa.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Ứng dụng tích hợp các nguồn ảnh viễn thám có độ phân giải không gian cao hơn (như SPOT 5 độ phân giải 2,5 m - 5 m, Sentinel-2 hoặc ảnh máy bay không người lái UAV) kết hợp phương pháp phân tích liên hợp ảnh để tăng độ chi tiết cho bản đồ chuyên đề.
    • Khai thác mô hình số độ cao (DEM) và các chỉ số thực vật nâng cao (như NDVI) để nghiên cứu sâu hơn mối tương quan giữa độ dốc địa hình, xói mòn đất và chất lượng sinh khối rừng.
    • Mở rộng chu kỳ quan trắc để theo dõi liên tục tác động môi trường của dự án mỏ Núi Pháo trong toàn bộ vòng đời khai thác 20 năm.

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng sử dụng:
    • Sinh viên, học viên cao học chuyên ngành Quản lý Tài nguyên và Môi trường, Lâm nghiệp, Địa lý, Quản lý đất đai và Hệ thống thông tin không gian (GIS).
    • Cán bộ kỹ thuật và chuyên viên quản lý tại Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Đại Từ, Chi cục Kiểm lâm tỉnh Thái Nguyên, Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Thái Nguyên.
  • Nội dung giá trị:
    • Tài liệu hướng dẫn thực hành quy trình 7 bước tích hợp phần mềm xử lý ảnh ENVI (4.5) và phần mềm biên tập bản đồ ArcGIS (10.2).
    • Phương pháp chọn mẫu ROI, phân loại giám sát (Maximum Likelihood/Minimum Distance) và kỹ thuật lập ma trận đánh giá sai số phân loại ảnh viễn thám.
    • Hệ thống dữ liệu tổng hợp chi tiết về địa hình, khí hậu thủy văn, cơ cấu thổ nhưỡng và trữ lượng các cụm mỏ khoáng sản (than, thiếc Hà Thượng, vonfram Núi Pháo) tại huyện Đại Từ.

Câu hỏi thường gặp

1. Mục tiêu trọng tâm của khóa luận tốt nghiệp này là gì?
Khóa luận tập trung vào 3 mục tiêu chính: (1) Phân tích, xử lý tư liệu ảnh viễn thám; (2) Giải đoán ảnh viễn thám để xây dựng bản đồ lớp phủ mặt đất huyện Đại Từ tại các mốc năm 1998, 2005, 2010 và 2018; (3) Xây dựng bản đồ và thống kê biến động lớp phủ mặt đất huyện Đại Từ xuyên suốt giai đoạn 1998 - 2018.

2. Vì sao huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên được lựa chọn làm địa bàn nghiên cứu biến động lớp phủ?
Huyện Đại Từ là địa phương có sự thay đổi mạnh mẽ về hiện trạng sử dụng đất và lớp thực phủ do việc triển khai dự án khai thác mỏ đa kim Núi Pháo (dự án lớn trong khu vực với thời gian dự kiến 20 năm). Việc thu hồi một phần diện tích đất nông nghiệp và đất rừng phục vụ khai khoáng đòi hỏi phải có công cụ khoa học để đánh giá chính xác biến động thực phủ phục vụ quản lý nhà nước.

3. Cơ cấu đất đai và tài nguyên rừng huyện Đại Từ được ghi nhận với những số liệu cụ thể nào trong văn bản?
Huyện Đại Từ có tổng diện tích tự nhiên 57.344,63 ha. Cơ cấu gồm: đất lâm nghiệp chiếm 48,43% (28.020 ha, trong đó rừng tự nhiên 16.022 ha, rừng trồng từ 3 năm trở lên 11.998 ha, chủ yếu là rừng phòng hộ); đất nông nghiệp chiếm 28,3% (lúa 12.500 ha, chè trên 5.000 ha); đất chuyên dùng chiếm 10,7%; đất thổ cư chiếm 3,4%; đất chưa sử dụng chiếm 6,2% (tỷ lệ đất đã đưa vào sử dụng đạt 93,8%).

4. Quy trình giải đoán ảnh Landsat trong đề tài bao gồm những bước kỹ thuật nào?
Quy trình công nghệ gồm 7 bước: (1) Đăng ký thu nhận ảnh; (2) Thực địa (chọn vùng quan sát, định vị 4 góc bằng GPS, chụp ảnh mẫu); (3) Xử lý ảnh và xây dựng bản đồ thực phủ lần 1 (nắn ảnh, đăng ký tọa độ VN-2000 vùng 48); (4) Phân loại ảnh (chọn mẫu ROI, phân loại có giám sát bằng Maximum Likelihood/Minimum Distance); (5) Đánh giá độ chính xác sau phân loại qua ma trận sai số; (6) Thành lập bản đồ lớp phủ (chuyển đổi Raster sang Vector .evf, biên tập trên ArcGIS); (7) Xử lý thống kê và chồng xếp bản đồ giữa các năm để xây dựng bản đồ biến động lớp phủ.

5. Những công cụ phần mềm chuyên dụng nào đã được tác giả sử dụng trong khóa luận?
Đề tài sử dụng phần mềm ENVI 4.5 cho các tác vụ nắn chỉnh hình học, hiệu chỉnh tương phản histogram, lọc ảnh, chọn vùng mẫu ROI và phân loại ảnh vệ tinh; phần mềm ArcGIS 10.2 (gồm ArcMap và ArcCatalog) để quản trị cơ sở dữ liệu không gian, vector hóa, phân tích chồng xếp bản đồ và biên tập bản đồ chuyên đề; cùng phần mềm Microsoft Office Excel 2013 để tổng hợp, thống kê số liệu diện tích.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Đỗ Thị Thu Hoài đã ứng dụng thành công công nghệ viễn thám đa thời gian và Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS) để giải quyết bài toán giám sát biến động lớp phủ mặt đất tại huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên giai đoạn 1998 - 2018. Bằng quy trình công nghệ chuẩn tích hợp ENVI 4.5 và ArcGIS 10.2, nghiên cứu đã xử lý chuỗi ảnh Landsat, thành lập bộ bản đồ lớp phủ qua 4 mốc thời gian và lượng hóa chi tiết sự chuyển dịch cơ cấu thực phủ trên tổng diện tích 57.344,63 ha của huyện. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở dữ liệu số và tài liệu khoa học tin cậy, hỗ trợ đắc lực cho các cơ quan quản lý nhà nước trong công tác quy hoạch sử dụng đất, giám sát tài nguyên rừng và đánh giá tác động môi trường do hoạt động khai thác khoáng sản trên địa bàn.