Chương 1: Cơ sở lí luận chung Chương 2: Tổng quan về khu vực nghiên cứu Chương 3: Tích hợp công nghệ viễn thám và GIS vào việc quản lý hiện trạng sử dụng đất thành phố Tam Kỳ Chương 4: Kết luận 7 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU - Trên thế giới Công nghệ Viễn Thám (Remote Sensing) đã được hình thành và phát triển khá phổ biến trong nhiều lĩnh vực khác nhau và đã đem lại hiệu quả cao cho nhiều hoạt động kinh tế xã hội quan trọng như: công tác quản lý tài nguyên thiên nhiên, giám sát và bảo vệ môi trường, phòng chống và giảm nhẹ thiên tai, quản lý lãnh thổ cũng như an ninh quốc phòng. Đây là kỹ thuật nghiên cứu các đối tượng (vật thể) mà không cần có những tiếp xúc trực tiếp với chúng. Nhờ đó, những ứng dụng của kỹ thuật viễn thám có một vị trí quan trọng trong chiến lược phát triển quốc gia. Ngày nay, viễn thám được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực từ theo dõi dự báo thời tiết, điều tra hiện trạng môi trường, giám sát biến động lớp phủ mặt đất, xói mòn đất, trong nghiên cứu địa chất, tìm kiếm thăm dò khoáng sản, trong quy hoạch sử dụng và bảo vệ tài nguyên rừng, nuôi trồng thủy sản, cho đến việc nghiên cứu hải dương 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.
Có nhiều công trình nghiên cứu về đất đai và chức năng của nó từ rất sớm, trong đó các công trình nghiên cứu của Tổ chức nông lương thế giới (FAO) được chú ý và áp dụng rộng rãi. Theo FAO, con người có thể tác động đến các hợp phần của tự nhiên, làm ảnh hưởng tới động thái riêng của chúng theo hướng cải thiện chất lượng của đất cho một hoặc nhiều chức năng. Tuy nhiên, tác động này nếu không phù hợp với quy luật tự nhiên sẽ gây ảnh hưởng xấu cho đất, làm tổn hại tới môi trường. Trong công trình này, FAO đã đưa ra các định nghĩa cơ bản về đất đai và đánh giá đất, quy trình đánh giá đất nhằm đảm bảo an ninh lương thực đồng thời tạo cho đất đai một sự phát triển bền vững [1].
Thành phố Brisbane của Australia đã áp dụng công nghệ tích hợp viễn thám và GIS thành công để quản lý đô thị từ năm 1994, sau đó Australia cũng đã hỗ trợ Trung Quốc xây dựng GIS đầu tiên cho thành phố Zhuhai tỉnh Guangdong và ảnh viễn thám độ phân giải cao đã giữ vai trò khá quan trọng trong việc cập nhật dữ liệu 8 không gian. Trong khu vực Đông Nam Á, thành phố Semang thuộc tỉnh Central Java cũng đã nhanh chóng thực hiện việc áp dụng kỹ thuật tích hợp viễn thám và GIS phục vụ công tác quản lý đô thị. 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 đưa 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 [4]. Trong công trình này, Anderson và nnk đã đưa ra một hệ thống phân loại sử dụng đất dùng cho phương pháp viễn thám.
Hệ thống phân loại này được coi là thích hợp nhất ở Hoa Kì và được sử dụng rộng rãi trên thế giới kể từ năm 1976. Việc sử dụng kĩ thuật viễn thám và GIS trong nghiên cứu hiện trạng sử dụng đất và lớp phủ mặt đất đã được áp dụng tại rất nhiều trường đại học và các viện nghiên cứu trên thế giới, và thực tế đã đem lại nhiều thành tựu to lớn. Ngày nay, các nước 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 như: - Công trình “Change detection in land use and land cover using remote sensing and GIS” của Opeyemi Zubair, trường đại học Ibadan: đề tài sử dụng công nghệ viễn thám và GIS trong thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất và bản đồ lớp phủ ở thành phố Ilorin, thủ đô của Kwara State, Nam Phi trong thời gian từ năm 1972 đến 2001, từ đó phát hiện những biến động trong hiện trạng sử dụng đất, đặc biệt là sự thay đổi của những loại đất do quá trình đô thị hóa.
Đáng lưu ý là trong đề tài này, tác giả có đưa ra công thức về tỉ lệ biến động để đánh giá biến động hiện trạng sử dụng đất [5]. - 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: đề tài đã tiến hành so sánh các phương pháp phân tích biến động là phương pháp phân tích sau phân loại (post 9 classification), phương pháp phân tích tương quan chéo (cross corrolation), phương pháp mạng nơron (Neural networks) và phương pháp phân loại theo đối tượng (Image segmentation and object-oriented classification). Kết quả cho thấy, phương pháp tiếp cận phân loại theo đối tượng thể hiện ưu điểm nhiều hơn so với các phương pháp khác [6]. - Ở Việt Nam Năm 1979 - 1980, các cơ quan của nước ta bắt đầu tiếp cận công nghệ viễn thám đã mang lại nhiều kết quả đáng kể những vẫn chưa đáp ứng được các yêu cầu đa dạng của thực tiễn.Trong 10 năm tiếp theo (1980-1990),đã triển khai các nghiên cứu - thử nghiệm nhằm xác định khả năng và phương pháp sử dụng tư liệu viễn thám để giải quyết các nhiệm vụ của mình.
Từ những năm 1990-1995, bên cạnh việc mở rộng công tác nghiên cứu-thử nghiệm, nhiều ngành đã đưa công nghệ viễn thám vào ứng dụng trong thực tiễn và cho đến nay đã thu được một số kết quả rõ rệt về khoa học - công nghệ và kinh tế. Để đáp ứng nhu cầu về tư liệu viễn thám, nước ta có một số trạm thu ảnh vệ tinh khí tượng và ảnh độ phân giải thấp. Để nhanh chóng phát triển công nghệ viễn thám kết hợp với công nghệ GIS (Geographical Information Systems) đáp ứng được các nhu cầu phát triển kinh tế của đất nước trong thời kỳ công nghiệp hóa và hiện đại hóa, Bộ Khoa Học Công Nghệ - Môi trường đã phối hợp với các Bộ, Ngành có liên quan xây dựng đề án “Kế hoạch tổng thể về ứng dụng và phát triển công nghệ viễn thám ở Việt Nam giai đoạn 2001 – 2010” nhằm hướng đến sự phát triển bền vững trên cơ sở sử dụng hợp lí tài nguyên, bảo vệ môi trường và giảm thiểu thiên tai. Ở nước ta, những công trình nghiên cứu đánh giá đất đai được tiến hành từ những năm đầu của thập kỉ 90 trở lại đây.
Phương pháp đánh giá đất đai của FAO đã được áp dụng thành công tại nhiều địa phương. Viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp đã tiến hành nhiều đề tài nghiên cứu đánh giá đất đai trên toàn quốc và các tỉnh khu vực Tây Nguyên, Đông Nam Bộ và các tỉnh vùng Đông Bắc. Năm 1999, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (MARD) đã cho xuất bản tài liệu 10 “Quy trình đánh giá đất đai phục vụ nông nghiệp”. Đây là quy trình được thực hiện trong công tác quy hoạch sử dụng đất trong phạm vi cả nước.
Kĩ thuật viễn thám và Hệ thống thông tin địa lí là những công cụ hữu hiệu cho phép thu thập, quản lí, phân tích và hiển thị dữ liệu có liên quan đến việc quản lí và sử dụng lãnh thổ. Trong những năm từ 1995 trở lại đây, viễn thám đã được áp dụng rất thành công trong lĩnh vực đánh giá đất và quy hoạch sử dụng đất thể hiện qua các nghiên cứu sau: - Phạm Trung Lương, “Nghiên cứu ứng dụng phương pháp viễn thám trong điều tra hiện trạng sử dụng đất ở Việt Nam” năm 1992. Tác giả đã đưa ra quy trình ứng dụng phương pháp viễn thám trong điều tra nghiên cứu hiện trạng sử dụng đất, xây dựng hệ thống mẫu các dấu hiệu giải đoán phục vụ thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất và đã ứng dụng phương pháp viễn thám trong điều tra nghiên cứu hiện trạng sử dụng đất ở Tây Nguyên và dải ven biển Việt Nam [7]. - Năm 1997, tác giả Nguyễn Hoàng Đan và nnk đã tiến hành đánh giá tài nguyên đất đai vùng trung du và miền núi phía Bắc bằng kĩ thuật viễn thám và hệ thống thông tin địa lý.
Đề tài đã tiến hành đánh giá đất đai thông qua các đặc điểm địa lí tự nhiên, phân chia các đơn vị đất đai và đưa ra các kiểu sử dụng đất phù hợp. - Công trình “Khả năng phối hợp hệ xử lí ảnh số và hệ thống thông tin địa lí nhằm nâng cao chất lượng thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất” của Phạm Quang Vinh năm 2005. Tác giả đã đưa ra đặc trưng phản xạ phổ của một số đối tượng tự nhiên trên tư liệu ảnh Landsat TM phục vụ cho việc thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất,hệ thống phân loại sử dụng đất trong thành lập bản đồ bằng phương pháp viễn thám, khả năng phối hợp xử lí ảnh số và hệ thống thông tin địa lí để thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất [8]. - “Tích hợp viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) để đánh giá biến động sử dụng đất” của Huỳnh Văn Khánh, 2005 (luận văn thạc sĩ ĐHBK thành phố Hồ Chí Minh).
Tác giả đã tiến hành phân loại ảnh vệ tinh theo phương pháp 11 phân loại ảnh có giám sát theo phương pháp phân loại gần đúng nhất (Maximum Likelihood Classifer). Đồng thời tác giả kết hợp phân loại ảnh bằng mắt kết hợp phân loại ảnh bằng phần mềm. Sau đó tiến hành so sánh đánh giá biến động giữa các ảnh, các tài liệu liên quan để tiến hành thành lập tìm ra ma trận biến động [9]. 12 PHẦN NỘI DUNG CHƯƠNG 1.
CƠ SỞ LÝ LUẬN CHUNG 1. Phương pháp luận ứng dụng Viễn thám và GIS 1. Vài nét cơ bản về Công nghệ Viễn thám Viễn thám (remote sensing) được hiểu là khoa học nghiên cứu các phương pháp thu thập, đo lường và phân tích thông tin của vật thể quan sát mà không cần tiếp xúc trực tiếp với chúng [10].