ĐẶT VẤN ĐỀ Đất đai là một tài nguyên thiên nhiên quý giá của mỗi quốc gia và nó cũng là yếu tố mang tính quyết định sự tồn tại và phát triển của con ngƣời và các sinh vật khác trên trái đất. Nó là thành phần quan trọng hàng đầu của môi trƣờng sống, là nơi sinh sống của con ngƣời và sinh vật, nó là nơi diễn ra các hoạt động kinh tế, văn hóa, xã hội, an ninh quốc phòng. Tuy nhiên sự ra tăng dân số của thế giới đã dẫn tới nhu cầu ngày càng lớn về lƣơng thực và thực phẩm. Và để thỏa mãn nhu cầu ngày càng cao, nhiều hoạt động của con ngƣời đã gây ảnh hƣởng đến môi trƣờng và các nguồn tài nguyên đất đai.
Do đó, việc đánh giá tài nguyên thiên nhiên làm cơ sở cho việc sử dụng hợp lý, hiệu quả và phát triển bền vững là một nhiệm vụ khó khăn trong giai đoạn hiện nay. Công nghệ viễn thám, một trong những thành tựu khoa học vũ trụ đã đạt đến trình độ cao và đã trở thành kỹ thuật phổ biến đƣợc ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực kinh tế xã hội ở nhiều nƣớc trên thế giới. Nhu cầu ứng dụng công nghệ viễn thám trong lĩnh vực điều tra nghiên cứu, khai thác, sử dụng, quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trƣờng ngày càng gia tăng nhanh chóng không những trong phạm vi Quốc gia, mà cả phạm vi Quốc tế. Với hiệu quả nhƣ thế thì việc ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS kết hợp với phƣơng pháp truyên thống giúp chúng ta xây dụng đƣợc bản đồ biến động hiện trạng sử dụng đất một cách chính xác hơn.
Hoành Bồ là huyện miền núi có địa bàn rộng, với tổng diện tích tự nhiên 84. Huyện còn có nguồn tài nguyên rừng, tài nguyên khoáng sản khá đa dạng: Than, đá vôi, đất sét, cát. Tài nguyên than nằm rải rác ở 8/13 xã, thị trấn nhƣng tập trung chủ yếu ở các xã: Sơn Dƣơng, Dân Chủ, Vũ Oai, Hoà Bình… Do địa bàn rộng, giáp ranh với nhiều địa phƣơng trong khi đó phần lớn ranh giới quản lý mỏ của các đơn vị ngành than đƣợc giao nằm trong khu vực rừng phòng hộ hồ Yên Lập (khu vực hạn chế khai thác khoáng sản), bởi vậy, việc quản lý và bảo vệ tài nguyên than ở Hoành Bồ còn gặp nhiều download by : skknchat@gmail.com 2 khó khăn. Mặt khác, than lại là khoáng sản có giá trị cao, dễ tiêu thụ nên các đối tƣợng luôn tìm mọi cách để lén lút khai thác, vận chuyển trái phép.
Do đó dẫn tới tình trạng biến động diện tích sử dụng đất của khu vực này. Theo điều tra thì hiện chƣa có nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS nào trên địa bàn. Xuất phát từ ý nghĩa khoa học và thực tiễn tôi thực hiện khóa luận tốt nghiệp: Ứng dụng công nghệ địa không gian đánh giá thay đổi sử dụng đất khu vực khai thác khoáng sản tại huyện Hoành Bồ, tỉnh Quảng Ninh giai đoạn 2000- 2016. Kết quả nghiên cứu sẽ góp phần làm cơ sở đƣa ra các giải pháp quản lý sử dụng đất một cách hiệu quả hơn hƣớng tới mục tiêu phát triển bền vững.
download by : skknchat@gmail.com 3 Chƣơng 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Một số khái niệm cơ bản Khái niệm về GIS: Hệ thống thông tin địa lý là tập hợp có tổ chức của phần cứng, phần mềm máy tính, dữ liệu địa lý và các thủ tục của ngƣời sử dụng nhằm trợ giúp việc thu nhận, lƣu trữ, quản lý, xử lý, phân tích, hiện thị các thông tin không gian từ thế giới thực để giải quyết các vấn đề tổng hợp thông tin cho các mục đích của con ngƣời đặt ra. Khái niệm về viễn thám: Viễn thámđƣợc hiểu là một khoa học và công nghệ để thu nhận thông tin về đối tƣợng, khu vực hoặc hiện tƣợng nghiên cứu thông qua việc phân tích tƣ liệu thu nhận đƣợc bằng các phƣơng tiện, kỹ thuật không tiếp xúc trực tiếp với đối tƣợng, khu vực hoặc với hiện tƣợng đƣợc nghiên cứu. Khái niệm về GPS: Hệ thống Định vị Toàn cầu (Global Positioning System - GPS) là hệ thống xác định vị trí dựa trên vị trí của các vệ tinh nhân tạo, do Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ thiết kế, xây dựng, vận hành và quản lý.
Trong cùng một thời điểm, tọa độ của một điểm trên mặt đất sẽ đƣợc xác định nếu xác định đƣợc khoảng cách từ điểm đó đến ít nhất ba vệ tinh. Lịch sử hình thành và phát triển của viễn thám và GIS 1. Trên thế giới Viễn thám là một khoa học, thực sự phát triển mạnh mẽ qua hơn ba thập kỷ gần đây, khi mà công nghệ vũ trụ đã cho ra các ảnh số, bắt đầu đƣợc thu nhận từ các vệ tinh trên quĩ đạo của trái đất vào năm 1960. Tuy nhiên, viễn thám có lịch sử phát triển lâu đời, bắt đầu bằng việc chụp ảnh sử dụng phim và giấy ảnh, do đó sự phát triển của kỹ thuật Viễn thám gắn liền với sự phát triển của công nghệ viễn thám tuy nhiên có thể tóm tắt sơ lƣợc nhƣ sau: download by : skknchat@gmail.Tóm tắt lịch sử phát triển của viễn thám.
Thời gian Sự kiện 1800 Phát hiện tia hồng ngoại 1839 Bắt đầu phát minh kỹ thuật chụp đen trắng 1847 Phát hiện cả dải phổ hồng ngoại và phổ nhìn thấy 1850-1860 Chụp ảnh từ khinh khí cầu 1873 Xây dựng học thuyết về phổ điện từ 1909 Chụp ảnh từ máy bay 1910-1920 Giải đoán từ không trung 1920-1930 Phát triển ngành chụp và đo ảnh hàng không 1930-1940 Phát triển kỹ thuật radar (Đức, Mỹ, Anh) 1940 Phân tích và ứng dụng ảnh chụp từ máy bay 1950 Xác định dải phổ từ vùng nhìn thấy đến không nhìn thấy 1950-1960 Nghiên cứu sâu về ảnh cho mục đích quân sự 12/4/1961 Liên xô phóng tàu vũ trụ có ngƣời lái và chụp ảnh trái đất từ ngoài vũ trụ 1960-1970 Lần đầu tiên sử dụng thuật ngữ viễn thám 1972 Mỹ phóng vệ tinh Landsat-1 1970-1980 Phát triển mạnh mẽ phƣơng pháp xử lý ảnh số 1980-1990 Mỹ phát triển thế hệ mới của vệ tinh Landsat 1986 Pháp phóng vệ tinh SPOT vào quĩ đạo 1990 đến nay Phát triển bộ cảm thu đa phổ, tăng dải phổ và kênh phổ, tăng độ phân giải bộ bộ cảm. Phát triển nhiều kỹ thuật xử lý mới. Nguồn: Nguyễn Khắc Thời và cộng sự (2007). Từ thể kỷ XIX, vào năm 1839, Louis Daguerre (1789 - 1881) đã đƣa ra báo cáo công trình nghiên cứu về hóa ảnh, khởi đầu cho ngành chụp ảnh.
Bức ảnh đầu tiên, chụp bề mặt trái đất từ khinh khí cầu, đƣợc thực hiện vào năm 1858 do Gaspard Felix Tournachon - nhà nhiếp ảnh ngƣời Pháp. Tác giả đã sử dụng khinh khí cầu để đạt tới độ cao 80m, chụp ảnh vùng Bievre, Pháp. Một trong những bức ảnh tiếp theo chụp bề mặt trái đất từ khinh khí cầu download by : skknchat@gmail.com 5 là ảnh vùng Bostom của tác giả James Wallace Black, 1860. Năm 1894, Aine Laussedat đã khởi dẫn một chƣơng trình sử dụng ảnh cho mục đích thành lập bản đồ địa hình.
Việc ra đời của ngành hàng không đã thúc đẩy nhanh sự phát triển mạnh mẽ ngành chụp ảnh sử dụng máy ảnh quang học với phim và giấy ảnh, là các nguyên liệu nhạy cảm với ánh sáng (photo). Công nghệ chụp ảnh từ máy bay tạo điều kiện cho nghiên cứu mặt đất bằng các ảnh chụp chồng phủ kế tiếp nhau và cho khả năng nhìn ảnh nổi (stereo). Khả năng đó giúp cho việc chỉnh lý, đo đạc ảnh, tách lọc thông tin từ ảnh có hiệu quả cao. Một ngành chụp ảnh, đƣợc thực hiện trên các phƣơng tiện hàng không nhƣ máy bay, khinh khí cầu và tàu lƣợn hoặc một phƣơng tiện trên không khác, gọi là ngành chụp ảnh hàng không.
Các ảnh thu đƣợc từ ngành chụp ảnh hàng không gọi là không ảnh. Bức ảnh đầu tiên chụp từ máy bay, đƣợc thực hiện vào năm 1910, do Wilbur Wright, một nhà nhiếp ảnh ngƣời Ý, bằng việc thu nhận ảnh di động trên vùng gần Centoceli thuộc nƣớc Ý Chiến tranh thế giới thứ nhất (1914 - 1918) đánh dấu giai đoạn khởi đầu của công nghệ chụp ảnh từ máy bay cho mục đích quân sự. Công nghệ chụp ảnh từ máy bay đã kéo theo nhiều ngƣời hoạt động trong lĩnh vực này, đặc biệt trong việc làm ảnh và đo đạc ảnh. Những năm sau đó, các thiết kế khác nhau về các loại máy chụp ảnh đƣợc phát triển mạnh mẽ.
Đồng thời, nghệ thuật giải đoán không ảnh và đo đạc từ ảnh đã phát triển mạnh, là cơ sở hình thành một ngành khoa học mới là đo đạc ảnh(photogrametry). Trong chiến tranh thế giới thứ hai (1939 - 1945) không ảnh đã dùng chủ yếu cho mục đích quân sự. Trong thời kỳ này, ngoài việc phát triển công nghệ radar, còn đánh dấu bởi sự phát triển ảnh chụp sử dụng phổ hồng ngoại. Các bức ảnh thu đƣợc từ nguồn năng lƣợng nhân tạo là radar, đã đƣợc sử dụng rộng rãi trong quân sự.
Các ảnh chụp với kênh phổ hồng ngoại cho ra download by : skknchat@gmail.com 6 khả năng triết lọc thông tin nhiều hơn. Ảnh mầu, chụp bằng máy ảnh, đã đƣợc dùng trong chiến tranh thế giới thứ hai. Việc chạy đua vào vũ trụ giữa Liên Xô cũ và Hoa Kỳ đã thúc đẩy việc nghiên cứu trái đất bằng viễn thám với các phƣơng tiện kỹ thuật hiện đại. Các trung tâm nghiên cứu mặt đất đƣợc ra đời, nhƣ cơ quan vũ trụ châu Âu ESA (Aeropian Remote sensing Agency), Chƣơng trình Vũ trụ NASA (Nationmal Aeromautics and Space Administration) Mỹ.
Ngoài các thống kê ở trên, có thể kể đến các chƣơng trình nghiên cứu trái đất bằng viễn thám tại các nƣớc nhƣ Canada, Nhật, Pháp, Ấn Độ và Trung Quốc. Sự phát triển của viễn thám, đi liền với sự phát triển của công nghệ nghiên cứu vũ trụ, phục vụ cho nghiên cứu trái đất và các hành tinh và quyển khí. Các ảnh chụp nổi (stereo), thực hiện theo phƣơng đứng và xiên, cung cấp từ vệ tinh Gemini (1965), đã thể hiện ƣu thế của công việc nghiên cứu trái đất. Tiếp theo, tầu Apolo cho ra sản phẩm ảnh chụp nổi và đa phổ, có kích thƣớc ảnh 70mm, chụp về trái đất, đã cho ra các thông tin vô cùng hữu ích trong nghiên cứu mặt đất.
Ngành hàng không vũ trụ Nga đã đóng vai trò tiên phong trong nghiên cứu Trái Đất từ vũ trụ. Việc nghiên cứu trái đất đã đƣợc thực hiện trên các con tàu vũ trụ có ngƣời nhƣ Soyuz, các tàu Meteor và Cosmos (từ năm 1961), hoặc trên các trạm chào mừng Salyut. Sản phẩm thu đƣợc là các ảnh chụp trên các thiết bị quét đa phổ phân giải cao, nhƣ MSU-E (trên Meteor - priroda).