Khóa luận ứng dụng viễn thám và GIS phân tích biến động sử dụng đất tại huyện Hòa Vang, Đà Nẵng 2005 - 2015

Khóa luận tốt nghiệp nghiên cứu Luận văn tốt nghiệp ứng dụng viễn thám và gis phân tích biến động sử dụng đất trên địa bàn huyện, vận dụng lý thuyết vào thực tế, đề xuất giải pháp

• Tác giả: Huỳnh Ngọc Quỳnh Châu
• Người hướng dẫn: ThS. Lê Ngọc Hành
• Trường học: Đại học Đà Nẵng
• Chuyên ngành: Địa lý tài nguyên môi trường
• Đề tài: Phân Tích Biến Động Sử Dụng Đất Tại Huyện Hòa Vang, Đà Nẵng (2005-2015) Qua Viễn Thám và GIS
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Đà Nẵng

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NHỮNG VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. NHỮNG VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN HIỆN TRẠNG VÀ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT
• 1.1.1. Khái niệm và phân loại đất
• 1.2. Biến động diện tích sử dụng đất
• 1.2.1. Khái niệm
• 1.2.2. Những đặc trưng của biến động sử dụng đất
• 1.2.3. Những nhân tố gây nên tình hình biến động sử dụng đất
• 1.2.4. Ý nghĩa thực tiễn trong đánh giá tình hình biến động sử dụng đất
• 1.3. HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS) VÀ CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM (RS)
• 1.3.1. Hệ thống thông tin địa lý (GIS)
• 2. CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG GIS VÀ VIỄN THÁM THÀNH LẬP BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT HUYỆN HÒA VANG, THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG
• 2.1. KHÁI QUÁT VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU
• 2.1.1. Điều kiện tự nhiên
• 2.1.2. Điều kiện kinh tế - xã hội
• 2.2. TỔNG QUAN VỀ DỮ LIỆU
• 2.2.1. Tổng quan về nguồn dữ liệu
• 2.3. THÀNH LẬP BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT HUYỆN HÒA VANG CÁC THỜI ĐIỂM NĂM 2005 VÀ 2015
• 2.3.1. Các bước thực hiện giải đoán ảnh
• 2.3.2. Thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất thời điểm năm 2005 và 2015
• 3. CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG DIỆN TÍCH SỬ DỤNG ĐẤT HUYỆN HÒA VANG THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG
• 3.1. THÀNH LẬP BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT GIAI ĐOẠN 2005 – 2015
• 3.2. ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG DIỆN TÍCH SỬ DỤNG ĐẤT GIAI ĐOẠN 2005 – 2015 VÀ XU THẾ THAY ĐỔI TRONG GIAI ĐOẠN ĐẾN
• 3.2.1. Biến động diện tích sử dụng đất giai đoạn 2005 - 2015
• 3.2.2. Kết quả đánh giá biến động sử dụng đất huyện Hòa Vang giai đoạn 2005 – 2015
• 3.2.3. Xác định xu hướng thay đổi diện tích sử dụng đất trên cơ sở mô hình Markov Chain
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về biến động sử dụng đất

Biến động sử dụng đất tại huyện Hòa Vang, Đà Nẵng trong giai đoạn 2005-2015 đã diễn ra mạnh mẽ, phản ánh sự thay đổi trong nhu cầu phát triển kinh tế và xã hội. Biến động sử dụng đất không chỉ là sự thay đổi về diện tích mà còn liên quan đến các yếu tố tự nhiên và kinh tế xã hội. Theo nghiên cứu, biến động sử dụng đất có thể được phân loại thành nhiều dạng khác nhau, từ việc chuyển đổi đất nông nghiệp sang đất đô thị đến sự thay đổi trong cấu trúc sử dụng đất. Việc phân tích biến động sử dụng đất giúp xác định xu hướng và nguyên nhân của sự thay đổi, từ đó đưa ra các giải pháp quản lý hiệu quả hơn.

1.1. Khái niệm và phân loại đất

Tài nguyên đất được hiểu theo nhiều quan điểm khác nhau, trong đó có quan điểm phát sinh thổ nhưỡng và kinh tế học. Đất đai không chỉ là một nguồn tài nguyên thiên nhiên mà còn là một yếu tố quan trọng trong phát triển kinh tế - xã hội. Theo Luật đất đai Việt Nam, đất đai được định nghĩa là một trong những nguồn tài nguyên quý giá, là thành phần quan trọng của môi trường sống. Việc phân loại đất giúp xác định rõ ràng các loại hình sử dụng đất và từ đó có những chính sách quản lý phù hợp.

1.2. Những nhân tố gây nên tình hình biến động sử dụng đất

Các yếu tố tự nhiên như vị trí địa lý, địa hình, khí hậu và thảm thực vật có ảnh hưởng lớn đến cơ cấu sử dụng đất. Bên cạnh đó, các yếu tố kinh tế - xã hội như sự phát triển của các ngành kinh tế, gia tăng dân số và các dự án đầu tư cũng đóng vai trò quan trọng trong việc thay đổi diện tích sử dụng đất. Việc hiểu rõ các nhân tố này giúp đưa ra các giải pháp quản lý đất đai hiệu quả hơn.

II. Ứng dụng viễn thám và GIS trong phân tích biến động sử dụng đất

Công nghệ viễn thám và GIS đã được ứng dụng rộng rãi trong việc phân tích biến động sử dụng đất tại huyện Hòa Vang. Việc sử dụng ảnh viễn thám giúp theo dõi sự thay đổi diện tích sử dụng đất qua các thời điểm khác nhau. Hệ thống thông tin địa lý (GIS) cho phép tích hợp và phân tích dữ liệu không gian, từ đó tạo ra các bản đồ hiện trạng và biến động sử dụng đất. Sự kết hợp giữa viễn thám và GIS không chỉ giúp nâng cao độ chính xác trong việc đánh giá biến động sử dụng đất mà còn cung cấp thông tin kịp thời cho các nhà quản lý.

2.1. Phương pháp thu thập và xử lý dữ liệu

Để thực hiện nghiên cứu, việc thu thập dữ liệu từ các nguồn khác nhau là rất quan trọng. Ảnh viễn thám từ Landsat được sử dụng để phân tích sự thay đổi diện tích sử dụng đất. Sau khi thu thập, dữ liệu cần được xử lý và phân tích để tạo ra thông tin có giá trị. Việc sử dụng phần mềm GIS giúp tối ưu hóa quá trình này, từ đó tạo ra các bản đồ hiện trạng và biến động sử dụng đất một cách chính xác.

2.2. Thành lập bản đồ hiện trạng và biến động sử dụng đất

Quá trình thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất tại huyện Hòa Vang được thực hiện qua các bước cụ thể. Bản đồ hiện trạng năm 2005 và 2015 được so sánh để đánh giá biến động sử dụng đất. Kết quả cho thấy sự chuyển đổi rõ rệt trong cấu trúc sử dụng đất, từ đất nông nghiệp sang đất đô thị, phản ánh sự phát triển kinh tế và đô thị hóa tại khu vực này.

III. Đánh giá tác động và giải pháp quản lý

Đánh giá tác động của biến động sử dụng đất đến môi trường và xã hội là rất cần thiết. Sự thay đổi trong sử dụng đất có thể dẫn đến những hệ lụy tiêu cực như mất cân bằng sinh thái và ô nhiễm môi trường. Do đó, việc đề xuất các giải pháp quản lý sử dụng đất hợp lý là rất quan trọng. Các giải pháp này cần dựa trên việc phân tích dữ liệu từ viễn thám và GIS để đảm bảo tính khả thi và hiệu quả.

3.1. Đánh giá tác động đến môi trường

Sự biến động trong sử dụng đất có thể gây ra nhiều tác động tiêu cực đến môi trường, như giảm thiểu diện tích rừng, ô nhiễm nguồn nước và đất. Việc đánh giá tác động này cần được thực hiện thường xuyên để có những biện pháp khắc phục kịp thời. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc chuyển đổi đất nông nghiệp sang đất đô thị có thể làm giảm khả năng giữ nước và tăng nguy cơ lũ lụt.

3.2. Đề xuất giải pháp quản lý

Để quản lý hiệu quả biến động sử dụng đất, cần có các chính sách phù hợp nhằm bảo vệ tài nguyên đất và môi trường. Các giải pháp có thể bao gồm việc quy hoạch sử dụng đất hợp lý, khuyến khích phát triển bền vững và tăng cường công tác quản lý nhà nước về đất đai. Việc áp dụng công nghệ viễn thám và GIS trong quản lý đất đai sẽ giúp nâng cao hiệu quả và tính chính xác trong công tác này.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Biến động sử dụng đất là một trong những động lực chính làm biến đổi môi trường toàn cầu và là vấn đề trọng tâm trong các chiến lược phát triển bền vững. Quá trình biến động sử dụng đất gây ra nhiều hệ lụy đối với hệ thống chức năng của Trái Đất, bao gồm sự suy giảm thảm thực vật tự nhiên, biến đổi đặc tính lý hóa của đất, suy thoái hệ thống thủy văn và làm suy giảm đa dạng sinh học. Tại Việt Nam, dưới tác động của gia tăng dân số và tăng trưởng kinh tế, diện tích đất dành cho đô thị và khu dân cư ngày càng mở rộng, dẫn đến sự thu hẹp diện tích đất sản xuất nông nghiệp và suy giảm diện tích rừng.

Huyện Hòa Vang là huyện nông nghiệp duy nhất của thành phố Đà Nẵng, sở hữu diện tích đất tự nhiên là 73.488 ha (chiếm 74,8% diện tích toàn thành phố). Trong cơ cấu đất đai của huyện, đất nông nghiệp chiếm 65.316 ha, đất phi nông nghiệp chiếm 7.271 ha và đất chưa sử dụng là 901,7 ha. Hòa Vang đóng vai trò là vành đai sinh thái và khu vực cung cấp lương thực, thực phẩm quan trọng cho vùng nội thị (hàng năm cung cấp gần 20.200 tấn thủy sản và gần 1 triệu con gia cầm). Do nông nghiệp giữ vai trò chủ đạo, mọi biến động về diện tích và mục đích sử dụng đất trên địa bàn đều ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống dân sinh và cân bằng sinh thái địa phương. Để đáp ứng yêu cầu quản lý đất đai nhanh chóng và chính xác, đề tài "Ứng dụng viễn thám và GIS phân tích biến động sử dụng đất trên địa bàn huyện Hòa Vang, thành phố Đà Nẵng giai đoạn 2005 - 2015" đã được thực hiện.

Mục tiêu tổng quát của đề tài là ứng dụng công nghệ Hệ thống thông tin địa lý (GIS) và Viễn thám (Remote Sensing - RS) để phân tích, đánh giá biến động diện tích sử dụng đất trên địa bàn huyện Hòa Vang giai đoạn 2005 – 2015.

Để hoàn thành mục tiêu trên, khóa luận xác định 5 nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể:

1. Thu thập tư liệu: Ảnh viễn thám, bản đồ các loại và các tài liệu, số liệu liên quan.
2. Thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất của huyện Hòa Vang ở các thời điểm năm 2005 và 2015.
3. Thành lập bản đồ biến động diện tích sử dụng đất và mục đích sử dụng đất giai đoạn 2005 – 2015.
4. Phân tích biến động diện tích sử dụng đất của huyện giai đoạn 2005 – 2015.
5. Xác định các nguyên nhân gây biến động và đề xuất giải pháp thích ứng, bảo vệ tài nguyên đất.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Diện tích và hiện trạng các loại hình sử dụng đất trên địa bàn huyện Hòa Vang giai đoạn 2005 – 2015.
• Phạm vi không gian: Toàn bộ ranh giới hành chính huyện Hòa Vang, thành phố Đà Nẵng (nằm trong tọa độ từ 15°55' đến 16°13' vĩ độ Bắc và từ 107°49' đến 108°13' kinh độ Đông).
• Phạm vi thời gian: Giai đoạn 10 năm, từ năm 2005 đến năm 2015.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng cơ sở lý luận dựa trên các khái niệm khoa học về đất đai và nguyên lý vật lý của công nghệ viễn thám:

• Quan điểm phát sinh thổ nhưỡng: Dẫn xuất từ lý thuyết của V.V. Dokuchaev, coi đất là một thực thể tự nhiên hình thành dưới tác động tổng hợp của đá mẹ, khí hậu, địa hình, sinh vật, thời gian và hoạt động của con người.
• Quan điểm kinh tế học và quản lý: Tiếp cận định nghĩa của FAO (1976) và Luật Đất đai Việt Nam, xác định đất đai là tổng thể tự nhiên - kinh tế - xã hội, là tư liệu sản xuất đặc biệt và là địa bàn tiến hành các hoạt động kinh tế, an ninh, quốc phòng.
• Nguyên lý viễn thám và đặc trưng phản xạ phổ: Phân tích quy luật phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên:
  • Thực vật: Phản xạ mạnh ở dải sóng màu lục (Green: 510 – 575 nm) và dải hồng ngoại gần (NIR: > 720 nm); hấp thụ mạnh ở dải xanh - tím (390 – 480 nm) và dải đỏ (Red: 680 – 720 nm) do chất diệp lục.
  • Nước: Phản xạ mạnh ở dải sóng xanh lơ (Blue), giảm dần sang dải xanh lục và triệt tiêu ở dải sóng đỏ; nước đục có độ phản xạ tăng do tán xạ của vật chất lơ lửng.
  • Đất: Đường cong phổ phản xạ đơn giản, có xu hướng tăng đơn điệu từ vùng tử ngoại sang vùng hồng ngoại, phụ thuộc vào độ ẩm, thành phần cơ giới và hàm lượng chất hữu cơ.

Khóa luận kết hợp đồng bộ các phương pháp nghiên cứu chuyên ngành:

• Phương pháp thu thập số liệu: Thu thập dữ liệu thứ cấp về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội, báo cáo hiện trạng môi trường từ UBND huyện Hòa Vang và Phòng Tài nguyên & Môi trường huyện; dữ liệu dân số và lao động từ Niên giám thống kê huyện Hòa Vang giai đoạn 2010 – 2015.
• Phương pháp khảo sát thực địa: Sử dụng thiết bị định vị vệ tinh GPS để xác định tọa độ các điểm mẫu thực địa, chụp ảnh đối chứng nhằm xây dựng khóa giải đoán và phục vụ kiểm chứng độ chính xác phân loại ảnh.
• Phương pháp Viễn thám và GIS: Sử dụng phần mềm ENVI để tiền xử lý ảnh (ghép kênh, hiệu chỉnh thuộc tính, cắt ảnh theo ranh giới vùng nghiên cứu WGS84 Zone 48, tăng cường chất lượng ảnh, tổ hợp màu), phân loại có kiểm định bằng thuật toán Maximum Likelihood (cực đại xác suất), lọc sau phân loại (Majority/Minority) và tính toán ma trận sai số (Confusion Matrix) để kiểm định hệ số Kappa. Sử dụng phần mềm ArcGIS để vector hóa dữ liệu raster, loại bỏ các đa giác vụn nhỏ hơn 10.000 m² (công cụ Eliminate), làm mịn đường bao (Smooth Polygon), cắt ranh giới (Clip) và chồng xếp không gian hai thời kỳ bằng công cụ Intersect để trích xuất ma trận biến động.
• Phương pháp phân tích số liệu và mô hình hóa: Sử dụng công thức tính tỉ lệ biến động $i = \frac{S_2 - S_1}{S_1} \times 100$ và thiết lập biểu chu chuyển đất đai (Cross-tabulation matrix); tiếp cận mô hình chuỗi Markov (Markov Chain) để định hướng phân tích xác suất chuyển dịch diện tích sử dụng đất.

Nguồn dữ liệu sử dụng trong nghiên cứu:

• Dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat TM chụp tháng 5 năm 2005 và Landsat 8 OLI (Operational Land Imager) chụp tháng 5 năm 2015.
• Bản đồ hiện trạng sử dụng đất thành phố Đà Nẵng năm 2005 và 2015.
• Bản đồ hành chính huyện Hòa Vang (tỷ lệ 1:250.000).
• Số liệu thống kê diện tích đất đai và Niên giám thống kê huyện Hòa Vang năm 2015.

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan những vấn đề nghiên cứu

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở lý luận về đất đai, phân loại đất, bản chất của biến động sử dụng đất và các nhân tố chi phối (nhân tố tự nhiên như địa hình, khí hậu, thủy văn; nhân tố kinh tế - xã hội như gia tăng dân số, đô thị hóa, các dự án đầu tư). Chương này đi sâu phân tích cấu trúc, nguyên lý vận hành của công nghệ GIS và viễn thám, đặc biệt là cơ chế tương tác sóng điện từ với lớp phủ mặt đất và vai trò của các dải phổ phản xạ.

Bên cạnh đó, chương 1 tổng quan các công trình nghiên cứu ứng dụng viễn thám và GIS trên thế giới (nghiên cứu của M. Sawaya tại Minnesota, Braimoh và Vlek tại Ghana, Remy Sietchiping tại Cameroon, các dự án phân loại đất tại Trung Quốc) và tại Việt Nam (nghiên cứu biến động rừng Cần Giờ của Trần Trọng Đức, Phan Nguyên Việt; biến động lớp phủ của Trần Nguyên Bằng tại Nghệ An; đô thị hóa tại TP. Hồ Chí Minh của Trần Thị Vân và Hà Dương Xuân Bảo; biến động đất lúa của Phạm Gia Tùng tại Phú Vang, Thừa Thiên Huế).

Chương 2: Ứng dụng GIS và viễn thám thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất huyện Hòa Vang, thành phố Đà Nẵng

Chương 2 trình bày tổng quan điều kiện tự nhiên và kinh tế - xã hội khu vực nghiên cứu:

• Điều kiện tự nhiên: Địa hình phân hóa mạnh từ vùng núi cao phía Tây, Tây Bắc (độ cao từ 700 – 1.500 m, độ dốc lớn hơn 40°) xuống vùng đồng bằng ven biển hẹp chịu ảnh hưởng nhiễm mặn. Khí hậu nhiệt đới gió mùa có nhiệt độ trung bình 25,9°C, lượng mưa trung bình 2.504,57 mm/năm (tập trung vào tháng 10 và 11).
• Điều kiện kinh tế - xã hội: Tốc độ tăng trưởng kinh tế bình quân đạt 10%/năm; cơ cấu kinh tế chuyển dịch mạnh: Dịch vụ chiếm 51,4%, Công nghiệp chiếm 30,5%, Nông nghiệp chiếm 18,1%. Dân số năm 2015 là 109.322 người, tỷ lệ tăng dân số tự nhiên 0,77%; lực lượng trong độ tuổi lao động đạt 67.867 người.

Quy trình giải đoán ảnh viễn thám được thực hiện qua các bước kỹ thuật chuẩn xác trên ENVI: Ghép tổ hợp kênh (kênh 3, 4, 5 cho Landsat TM 2005; kênh 4, 5, 6 cho Landsat 8 OLI 2015); nắn chỉnh hình học và cắt ảnh theo ranh giới huyện (hệ tọa độ WGS84, UTM Zone 48N); tăng cường chất lượng ảnh và tổ hợp màu. Khóa giải đoán được thiết lập cho 5-6 loại đất chính: đất trồng lúa, đất rừng sản xuất, đất rừng phòng hộ, đất ở (khu dân cư), đất sông suối/mặt nước và đất chưa sử dụng (đất trống). Tác giả áp dụng thuật toán Maximum Likelihood để phân loại ảnh số.

Kết quả kiểm định độ chính xác phân loại bằng hệ số Kappa cho thấy:

• Ảnh năm 2005: Độ chính xác toàn cục đạt 96%, hệ số Kappa đạt 0,94.
• Ảnh năm 2015: Độ chính xác toàn cục đạt 96%, hệ số Kappa đạt 0,92.

Sau khi lọc nhiễu và chuyển sang định dạng vector trong ArcGIS, các đối tượng có diện tích nhỏ hơn 10.000 m² được gộp vào các vùng lân cận (công cụ Eliminate), làm mịn đường biên (Smooth Polygon) để biên tập hoàn chỉnh 02 bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2005 và 2015.

Chương 3: Đánh giá biến động diện tích sử dụng đất huyện Hòa Vang thành phố Đà Nẵng

Chương 3 tập trung phân tích không gian bằng cách chồng xếp hai bản đồ hiện trạng sử dụng đất dạng vector thời điểm năm 2005 và 2015 thông qua công cụ Intersect trong ArcGIS. Dữ liệu thuộc tính sau khi giao thoa được trích xuất để xây dựng ma trận chu chuyển đất đai (biểu chu chuyển đất đai) và tính toán tốc độ tăng/giảm của từng loại đất.

Kết quả đánh giá định lượng cho thấy sự thay đổi sâu sắc trong cơ cấu sử dụng đất của huyện Hòa Vang suốt 10 năm:

• Diện tích đất trồng lúa suy giảm hơn 50%, từ 7.505,53 ha năm 2005 xuống mức thấp hơn nhiều vào năm 2015 (tổng diện tích giảm là 4.655 ha), chủ yếu bị chuyển đổi sang đất ở và đất rừng sản xuất.
• Diện tích đất ở (khu dân cư) tăng mạnh từ 11.707,41 ha (năm 2005) lên 17.322,76 ha (năm 2015), tăng thêm 5.615,35 ha (gần 6.000 ha), lấy từ quỹ đất trồng lúa, đất bằng chưa sử dụng và đất rừng sản xuất.
• Đất rừng phòng hộ năm 2005 đạt 32.732 ha, trong giai đoạn 2005 – 2015 có biến động giảm 9.472 ha do chuyển mục đích sang đất rừng sản xuất.
• Đất trống/chưa sử dụng giảm mạnh từ 1.412,86 ha (năm 2005) xuống còn 499,66 ha (năm 2015), được đưa vào sử dụng cho mục đích lâm nghiệp (rừng phòng hộ) và đất ở.
• Đất mặt nước sông suối có xu hướng tăng nhẹ.

Chương này cũng phân tích các động lực thúc đẩy sự biến động (mở rộng mạng lưới hạ tầng giao thông, phát triển các khu đô thị vệ tinh, dự án du lịch như Bà Nà Hills, Phước Nhơn, Hòa Phú Thành) và đề xuất hướng ứng dụng mô hình chuỗi Markov nhằm dự báo xu thế biến động đất đai trong tương lai.

---

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đã định lượng hóa bức tranh biến động sử dụng đất trên địa bàn huyện Hòa Vang trong giai đoạn 10 năm (2005 – 2015) với các số liệu thực tế được tổng hợp như sau:

Loại hình sử dụng đất	Diện tích năm 2005 (ha)	Diện tích năm 2015 (ha)	Mức độ biến động (ha)	Xu hướng biến động chính
Đất trồng lúa	7.505,53	Suy giảm mạnh	Giảm 4.655,00	Giảm hơn 50%, chuyển sang đất ở và đất rừng sản xuất
Đất ở (Khu dân cư)	11.707,41	17.322,76	Tăng 5.615,35	Tăng mạnh do đô thị hóa, mở rộng khu dân cư
Đất rừng phòng hộ	32.732,00	Giảm diện tích	Giảm 9.472,00	Phần lớn chuyển đổi sang đất trồng rừng sản xuất
Đất rừng sản xuất	Diện tích tăng	Diện tích tăng	Tăng mạnh	Tiếp nhận diện tích từ rừng phòng hộ và đất lúa
Đất trống (Chưa sử dụng)	1.412,86	499,66	Giảm 913,20	Chuyển đổi thành đất rừng phòng hộ và đất ở
Đất mặt nước / Sông suối	Ổn định	Tăng nhẹ	Tăng nhẹ	Biến động nhỏ theo chế độ thủy văn và xây dựng hồ đập

Các giải pháp và kiến nghị tác giả đề xuất:

• Cần có quy hoạch sử dụng đất hợp lý nhằm bảo vệ diện tích đất trồng lúa màu mỡ còn lại ở khu vực đồng bằng, hạn chế việc chuyển đổi đất nông nghiệp tràn lan sang đất ở và đất công trình khi chưa có dự án khả thi.
• Tăng cường công tác quản lý và bảo vệ diện tích rừng phòng hộ đầu nguồn tại khu vực đồi núi phía Tây và Tây Bắc (độ cao trên 700 m) để bảo vệ môi trường sinh thái, giảm thiểu xói mòn đất và điều tiết nguồn nước cho thành phố Đà Nẵng.
• Khai thác hiệu quả quỹ đất trống, đất chưa sử dụng để đưa vào trồng rừng kinh tế và phát triển du lịch sinh thái có kiểm soát.
• Ứng dụng thường xuyên công nghệ viễn thám đa thời gian và GIS trong công tác cập nhật, giám sát định kỳ biến động tài nguyên đất đai tại địa phương.

Đóng góp của khóa luận:

• Xây dựng được quy trình kỹ thuật chuẩn từ việc xử lý ảnh viễn thám Landsat (TM và OLI) trên phần mềm ENVI đến phân tích không gian và biên tập bản đồ số trên ArcGIS.
• Cung cấp bộ dữ liệu bản đồ hiện trạng sử dụng đất (năm 2005, 2015) và bản đồ biến động đất đai giai đoạn 2005 – 2015 của huyện Hòa Vang đạt độ tin cậy cao (độ chính xác phân loại 96%, hệ số Kappa > 0,92), làm cơ sở khoa học phục vụ công tác quản lý tài nguyên và quy hoạch lãnh thổ cấp huyện.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế: Nghiên cứu sử dụng ảnh vệ tinh Landsat với độ phân giải không gian trung bình (30 m × 30 m), dẫn đến việc phải loại bỏ hoặc gộp các đối tượng có diện tích nhỏ hơn 10.000 m² (1 ha) thông qua công cụ Eliminate. Điều này làm giảm mức độ chi tiết đối với các thửa đất canh tác manh mún hoặc các dải đất ở nông thôn phân tán. Ngoài ra, việc ứng dụng mô hình chuỗi Markov trong khóa luận mới dừng lại ở việc nêu cơ sở lý luận và định hướng phương pháp mà chưa tính toán đầy đủ ma trận xác suất chuyển đổi cho giai đoạn tiếp theo.
• Hướng nghiên cứu tiếp:
  • Ứng dụng các nguồn ảnh viễn thám có độ phân giải không gian cao hơn (như ảnh SPOT, Sentinel-2 hoặc ảnh viễn thám thương mại độ phân giải siêu cao) để nâng cao độ chính xác giải đoán các lớp phủ đất đai.
  • Tích hợp mô hình chuỗi Markov với các mô hình không gian tự động hóa tế bào (Cellular Automata - CA Markov) để mô phỏng và dự báo cụ thể vị trí không gian biến động đất đai trong các kỳ quy hoạch tiếp theo.

---

Giá trị tham khảo

Khóa luận là tài liệu tham khảo hữu ích cho:

• Sinh viên và học viên cao học thuộc các chuyên ngành Địa lý học, Địa lý Tài nguyên và Môi trường, Quản lý đất đai, Hệ thống thông tin địa lý (GIS), Trắc địa - Viễn thám và Khoa học Môi trường.
• Cán bộ quản lý chuyên trách tại các Phòng Tài nguyên & Môi trường, Chi cục Quản lý đất đai, Sở Tài nguyên và Môi trường trong việc tiếp cận phương pháp giám sát biến động lớp phủ mặt đất bằng dữ liệu viễn thám miễn phí.

Các nội dung có giá trị tham khảo cao nhất trong văn bản:

• Quy trình từng bước xử lý tiền kỳ ảnh Landsat (ghép kênh, cắt ảnh ranh giới theo hệ tọa độ WGS84 Zone 48, tăng cường chất lượng, tổ hợp màu giả/thật).
• Phương pháp lựa chọn mẫu phân loại có kiểm định Maximum Likelihood và quy trình đánh giá độ chính xác phân loại bằng ma trận sai số và hệ số Kappa trên ENVI.
• Kỹ thuật phân tích giao thoa lớp bản đồ (Intersect) và quy trình thiết lập ma trận/biểu chu chuyển đất đai trên phần mềm ArcGIS.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Khóa luận sử dụng nguồn ảnh viễn thám nào và độ phân giải không gian là bao nhiêu?
Khóa luận sử dụng ảnh vệ tinh Landsat TM chụp vào tháng 5/2005 và ảnh Landsat 8 OLI (Operational Land Imager) chụp vào tháng 5/2015, có độ phân giải không gian danh định là 30 m × 30 m.

2. Thuật toán phân loại ảnh viễn thám nào được sử dụng và độ chính xác phân loại đạt mức bao nhiêu?
Tác giả sử dụng thuật toán phân loại có kiểm định Maximum Likelihood (cực đại xác suất) trên phần mềm ENVI. Độ chính xác toàn cục cho cả hai ảnh năm 2005 và 2015 đều đạt 96%; hệ số Kappa đạt 0,94 cho ảnh năm 2005 và 0,92 cho ảnh năm 2015 (đều nằm trong ngưỡng độ chính xác cao > 0,80).

3. Diện tích đất trồng lúa và đất ở tại huyện Hòa Vang biến động như thế nào trong giai đoạn 2005 – 2015?
Trong giai đoạn 2005 – 2015, đất trồng lúa giảm mạnh hơn 50% (giảm 4.655 ha từ mức 7.505,53 ha năm 2005), chủ yếu chuyển sang đất ở và đất rừng sản xuất. Ngược lại, đất ở tăng thêm 5.615,35 ha (từ 11.707,41 ha năm 2005 lên 17.322,76 ha năm 2015).

4. Khóa luận sử dụng chức năng không gian nào của GIS để xác định biến động đất đai giữa hai thời điểm?
Khóa luận sử dụng công cụ Intersect (chức năng Intersection) trong phần mềm ArcGIS để chồng xếp hai lớp dữ liệu vector hiện trạng năm 2005 và 2015, từ đó lấy phần giao nhau để tạo lớp dữ liệu mới và trích xuất ma trận chu chuyển đất đai.

5. Diện tích đất rừng phòng hộ biến đổi ra sao và nguyên nhân chính là gì?
Diện tích đất rừng phòng hộ năm 2005 là 32.732 ha, trong giai đoạn 2005 – 2015 có mức biến động giảm 9.472 ha. Nguyên nhân chủ yếu là do sự chuyển đổi mục đích sử dụng đất sang trồng rừng sản xuất nhằm phục vụ phát triển kinh tế lâm nghiệp.

---

Kết luận

Khóa luận của tác giả Huỳnh Ngọc Quỳnh Châu đã ứng dụng thành công công nghệ Viễn thám và GIS để làm rõ thực trạng và quy luật biến động sử dụng đất tại huyện Hòa Vang, thành phố Đà Nẵng giai đoạn 2005 – 2015. Nghiên cứu đã xây dựng bản đồ hiện trạng và bản đồ biến động đất đai với độ chính xác phân loại cao (Kappa > 0,92), phản ánh rõ nét xu hướng suy giảm của đất trồng lúa, đất rừng phòng hộ và sự mở rộng nhanh chóng của đất ở cùng đất rừng sản xuất. Các kết quả định lượng và ma trận chu chuyển đất đai trong khóa luận cung cấp cơ sở khoa học thực tiễn phục vụ công tác quy hoạch, quản lý tài nguyên đất đai và phát triển bền vững kinh tế - xã hội tại địa phương.

Trích đoạn nội dung tài liệu

PHẦN MỞ ĐẦU 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Biến động sử dụng đất là một trong những động lực chính làm biến đổi môi trƣờng toàn cầu, là trung tâm của những tranh luận về phát triển bền vững (Turner and Lambin, 2001). Biến động sử dụng đất làm ảnh hƣởng đến hệ thống chức năng của trái đất, gây nhiều hậu quả nhƣ thay đổi thảm thực vật, biến đổi các đặc tính lý hóa của đất, các hệ thống thủy văn và tài nguyên động, thực vật. Biến động sử dụng đất là một trong những nguyên nhân dẫn đến biến đổi khí hậu và mất cân bằng sinh thái.

Những biến động trong sử dụng đất diễn ra nhanh chóng và rộng khắp trên thế giới, bao gồm việc chuyển đất rừng tự nhiên thành đất sản xuất nông nghiệp, một phần đất nông nghiệp lại đƣợc dùng để xây dựng khu dân cƣ, mở rộng đô thị. Mặc dù, biến động sử dụng đất xảy ra ở từng khu vực nhƣng lại tác động tiêu cực trên phạm vi toàn cầu. Do đó, những hiểu biết về nguyên nhân, động lực cũng nhƣ ảnh hƣởng của biến động sử dụng đất có vai trò quan trọng. Ở Việt Nam, áp lực về gia tăng dân số và phát triển kinh tế xã hội đã tác động mạnh mẽ đến sử dụng đất làm cho hiện trạng sử dụng đất có nhiều thay đổi.

Diện tích đất để phát triển các khu dân cƣ và đô thị tăng lên, đất sản xuất nông nghiệp ở các khu vực đồng bằng bị thu hẹp. Huyện Hòa Vang là huyện nông nghiệp của thành phố Đà Nẵng, diện tích đất tự nhiên là 73.488 ha (chiếm 74,8% diện tích của thành phố Đà Nẵng), Trong đó Đất nông nghiệp 65.316 ha, đất phi nông nghiệp 7.271 ha và đất chƣa sử dụng 901,7 ha. Mỗi năm toàn huyện có khả năng cung cấp ra thị trƣờng gần 20.200 tấn thủy sản, gần 1 triệu con gia cầm các loại cho vùng nội thị thành phố Đà Nẵng. Vì nông nghiệp là ngành sản xuất chính trên địa bàn huyện nên bất kỳ sự thay đổi nào trong sử dụng đất sẽ tác động mạnh mẽ đến cuộc sống của ngƣời dân đồng thời ảnh hƣởng đến môi trƣờng sinh thái.

Những nghiên cứu về biến động sử dụng của các nhà khoa học trên thế giới cho thấy, các nhân tố tự nhiên và kinh tế xã hội đóng vai trò quan trọng trong việc giải thích những động lực dẫn đến biến động sử dụng đất. Tuy nhiên trong những điều kiện khác nhau và ở các vùng địa lý khác nhau thì ảnh hƣởng của những nhân tố đến biến động sử dụng đất cũng hoàn toàn thay đổi. Vì vậy việc đánh giá biến động sử dụng đất và xác định đƣợc ảnh hƣởng của những yếu tố tự nhiên, xã hội đến biến động sử dụng đất từ đó đề xuất các giải pháp quản lý sử dụng đất là vấn đề cấp thiết. Ngày nay cùng với sự phát triển không ngừng của nền khoa học hiện đại đòi hỏi các thông tin phải nhanh chóng, chính xác và kịp thời.

Thực tế đã cho thấy hiện nay GIS Trang 1 Luan van đang đƣợc áp dụng ở nhiều ngành, nhiều lĩnh vực khác nhau và cũng chứng minh đƣợc những khả năng xử lý thông tin đem lại những lợi ích to lớn về kinh tế - xã hội - môi trƣờng. Do đó đề tài nghiên cứu: “Ứng dụng GIS và viễn thám phân tích biến động sử dụng đất huyện Hòa Vang giai đoạn 2005-2015” đƣợc thực hiện. MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI 2. Mục tiêu của đề tài Ứng dụng GIS phân tích biến động diện tích sử dụng đất trên địa bàn Huyện Hòa Vang, Thành Phố Đà Nẵng giai đoạn 2005-2015 2.

Nhiệm vụ của đề tài - Thu thập tƣ liệu: Ảnh viễn thám, bản đồ các loại và các tài liệu liên quan khác. - Thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất của huyện Hòa Vang ở các thời điểm 2005 và 2015. - Thành lập bản đồ biến động diện tích sử dụng đất, mục đích sử dụng đất giai đoạn 2005 – 2015. - Phân tích biến động diện tích sử dụng đất của huyện giai đoạn 2005 – 2015.

- Xác định các nguyên nhân, đề xuất giải pháp thích ứng. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3. Đối tƣợng nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu chính của đề tài là diện tích sử dụng đất ở Huyện Hòa Vang giai đoạn 2005-2015. Phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu: Huyện Hòa Vang, Thành Phố Đà Nẵng.

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Để nghiên cứu biến động diện tích sử dụng đất của huyện Hòa Vang giai đoạn 2005 – 2015, đề tài thực hiện một số nội dung chính sau: - Khái quát cơ sở lí luận và thực tiễn về biến động diện tích sử dụng đất. - Tổng quan cơ sở khoa học ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong đánh giá biến động diện tích sử dụng đất. - Nghiên cứu các đặc điểm điều kiện tự nhiên và kinh tế - xã hội, các yếu tố ảnh hƣởng tới biến động diện tích sử dụng đất Huyện Hòa Vang. - Ứng dụng công nghệ viễn thám thành lập các bản đồ diện tích sử dụng đất thời điểm năm 2005 và 2015.

- Ứng dụng GIS để thành lập bản đồ và đánh giá biến động diện tích sử dụng đất giai đoạn 2005 – 2015. Trang 2 Luan van - Xác định các nguyên nhân gây ra biến động diện tích sử dụng đất và đề xuất các giải pháp bảo vệ đất. - Đề xuất một số giải pháp thích ứng với biến động diện tích sử dụng đất. LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU Việc sử dụng kỹ thuật viễn thám trên thế giới đã xuất hiện từ rất lâu.

Kể từ năm 1858, ngƣời ta đã bắt đầu sử dụng khinh khí cầu để chụp ảnh nhằm mục đích thành lập bản đồ địa hình và những bức ảnh đầu tiên chụp từ máy bay đã đƣợc Wilbur Wright thực hiện năm 1909 trên vùng Centocelli, Italia. Ban đầu, ngƣời ta sử dụng viễn thám chủ yếu cho mục đích quân sự. Khi vệ tinh Landsat-1 đƣợc phóng vào năm 1972, những ứng dụng của viễn thám trong lĩnh vực giám sát môi trƣờng và quản lí tài nguyên thiên nhiên đã trở nên khá phổ biến và trở thành một phƣơng pháp rất hiệu quả trong việc cập nhật thông tin của một vùng hay toàn lãnh thổ. Ngày nay, viễn thám đƣợc sử dụng rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực từ theo dõi dự báo thời tiết, điều tra hiện trạng môi trƣờng, giám sát biến động lớp phủ mặt đất, xói mòn đất, trong nghiên cứu địa chất, nuôi trồng thủy sản, cho đến việc nghiên cứu hải dƣơng học…Đối với công tác quy hoạch và quản lý đất đai, viễn thám là một công cụ hữu ích giúp xác định nhanh chóng và chính xác hiện trạng sử dụng đất, đồng thời xác định sự biến động của các loại hình sử dụng theo thời gian.

Công trình “A land-use and land cover classification system for use with remote sensor data” của James R.Roach và Richard E.Witmer năm 2001 đã đƣa ra hệ thống phân loại sử dụng đất bằng công nghệ viễn thám và định nghĩa rất rõ ràng từng loại hình sử dụng đất và ứng dụng vào xây dựng một số bản đồ cụ thể. Việc sử dụng kĩ thuật viễn thám trong nghiên cứu hiện trạng sử dụng đất và lớp phủ mặt đất đã đƣợc áp dụng tại rất nhiều trƣờng đại học và các viện nghiên cứu trên thế giới, và thực tế đã đem lại nhiều thành tựu to lớn. Ở Hoa Kì, ứng dụng này đƣợc bắt đầu kể từ năm 1976. Tại các quốc gia châu Âu nhƣ Pháp, Đức, Hà Lan…hƣớng nghiên cứu này cũng trở nên phổ biến trong các thập niên 80, 90 của thế kỉ 20 và hiện nay cũng đang phát triển mạnh.

Ngày nay, các nƣớc châu Á và châu Phi cũng đã bắt đầu đi sâu vào nghiên cứu hiện trạng sử dụng đất và lớp phủ mặt đất bằng công nghệ viễn thám và GIS. Có thể kể ra một số công trình nhƣ: Công trình “Change detection in land use and land cover using remote sensing and GIS” của Opeyemi Zubair, trƣờng đại học Ibadan: Đề tài “A comparison of land use and land cover change detection method” của nhóm tác giả Daniel L.wilson, Mingjun Song, Zhenkui Zhang, đại học Connecticut: Trang 3 Luan van 6. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Trong đề tài này, chúng tôi đã chọn những phƣơng pháp nghiên cứu sau: 6. Phƣơng pháp thu thập số liệu - Số liệu về đặc điểm tự nhiên, kinh tế xã hội vùng nghiên cứu: Thu thập các số liệu về ĐKTN (thổ nhƣỡng, địa hình, khí hậu, thủy văn,…), hiện trạng rừng, tình hình kinh tế - xã hội (dân số, lao động, tập quán sản xuất, sản phẩm nông nghiệp) có ảnh hƣởng đến sự hình thành và phát triển của các loại đất, đặc điểm của các loại hình sử dụng đất trong khu vực nghiên cứu.

Các tài liệu này thu thập, thông kê qua các báo cáo của UBND Huyện, Phòng TN & MT Huyện. - Tƣ liệu ảnh viễn thám: Để thực hiện đề tài này sử dụng ảnh Landsat các thời điểm năm 2005 và 2015. Phƣơng pháp tổng hợp xử lý, phân tích số liệu Với các số liệu thu thập đƣợc cần phải tổng hợp, xử lý và phân tích để nghiên cứu đề tài. Xử lý và phân tích số liệu hay dữ liệu là một trong các bƣớc cơ bản của một nghiên cứu.

Bản thân số liệu chỉ là các số liệu thô, qua xử lý, phân tích trở thành thông tin và sau đó trở thành tri thức. Đây chính là điều mà tất cả các nghiên cứu đều mong muốn. Phƣơng pháp viễn thám và GIS Đây là phƣơng pháp quan trọng và không thể thiếu của công tác nghiên cứu địa lý. Bản đồ sẽ đƣợc sử dụng trong suốt quá trình thực hiện đề tài.

Bản đồ không chỉ có tác dụng cụ thể hóa các vấn đề nghiên cứu mà còn có tác dụng thúc đẩy cho công tác nghiên cứu địa lý tiến triển tốt hơn. Từ các số liệu và bản đồ thu thập đƣợc trong quá trình nghiên cứu. Với sự hỗ trợ của viễn thám (ENVI) và phần mềm GIS (ArcGIS) để xử lý và thiết lập các bản đồ thành phần. Từ đó thành lập bản đồ biến động diện tích rừng của huyện Hòa Vang.

Đây là phƣơng pháp chủ đạo trong nghiên cứu của đề tài. Phƣơng pháp khảo sát thực địa Khảo sát thực địa là phƣơng pháp tốt nhất để kiểm chứng độ chính xác của các tài liệu, số liệu thu thập đƣợc. Đồng thời phƣơng pháp này giúp thu thập các thông tin bổ sung cần thiết cho đề tài mà phƣơng pháp thu thập chƣa đạt yêu cầu. Trong quá trình thực hiện đề tài chúng tôi đã đi lấy mẫu viễn thám phục vụ cho quá trình giải đoán ảnh ở huyện Hòa Vang và những vấn đề khác có liên quan.

Trang 4 Luan van B.