ĐẶT VẤN ĐỀ Nghiên cứu biến động lớp phủ mặt đất có ý nghĩa quan trọng để đƣa ra các khuyến nghị về việc sử dụng đất h p lý và bền vững. Các loại bản đồ biến động cung cấp cho các nhà hoạch định ch nh sách v các cơ quan ch nh phủ một bức tranh tổng thể về sự thay đổi sử dụng đất theo không gian và thời gian. Đây l cơ sở để bố trí quy hoạch sử dụng đất theo hƣớng phát huy các l i thế, đặc điểm của từng vùng nhằm đảm bảo đạt đƣ c các tiêu chí bền vững về cả kinh tế, xã hội và môi trƣờng. Trảng Bom là một huyện thuộc vùng trung du của tỉnh Đồng Nai.
Huyện có vị tr địa lý vô cùng quan trọng trong việc phát triển công nghiệp của tỉnh, với các khu công nghiệp nhƣ Hố Nai, Sông Mây, Bàu Xéo. Ngoài ra, huyện Trảng Bom còn là cửa ngõ đi v o Thành phố Hồ Chí Minh nên đã có sự phát triển nhanh chóng về hệ thống giao thông, giao thƣơng, uôn án v đầu tƣ công nghiệp. Sự phát triển này đã tác động mạnh đến cơ cấu kinh tế xã hội tại Huyện hiện nay, làm biến động quy mô dân số v định hƣớng phát triển không gian đô thị. Mặt khác, việc sử dụng đất của ngƣời dân là hết sức đa dạng, phong phú và có nhiều lúc không tuân thủ theo quy hoạch đã đƣ c phê duyệt.
Do đó, dựa trên bản đồ biến động và dự báo, có thể nắm bắt đƣ c xu thế sử dụng đất để có các biện pháp nhằm đƣa quy hoạch sử dụng đất đi v o thực tiễn. Đồng thời, chính quyền địa phƣơng có các kế hoạch để hỗ tr ngƣời dân trong quá trình sử dụng đất, đặc biệt là quy hoạch và xây dựng cơ sở hạ tầng để đáp ứng đƣ c nhu cầu của các khu dân cƣ cũng nhƣ phục vụ phát triển công - nông nghiệp trên địa bàn. Trên thế giới, công nghệ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System – GIS) đã đƣ c áp dụng rộng rãi trong lĩnh vực nghiên cứu tài nguyên thiên nhiên và nông nghiệp. Ảnh viễn thám là dữ liệu quan trọng trong việc 3 xây dựng các loại bản đồ, trong đó có các loại bản đồ biến động sử dụng đất và biến động lớp phủ mặt đất.
Việc sử dụng ảnh viễn thám có thể tiết kiệm thời gian v chi ph , đặc biệt l đối với các nguồn dữ liệu miễn ph nhƣ Landsat v Sentinel. Ở Việt Nam, việc áp dụng công nghệ GIS và viễn thám để giám sát và dự báo biến động lớp phủ mặt đất cũng đã đƣ c triển khai khá nhiều trong những năm qua. Nhiều nghiên cứu ở Việt Nam đã xác nhận ảnh Landsat và Sentinel có tính khả thi cao và hiệu quả trong việc sử dụng nhằm đánh giá thảm phủ đất đai tại các địa phƣơng. Ngo i ra, công tác quản lý đất đai tại địa bàn nghiên cứu cũng cần tƣ liệu hiện thời để đánh giá v dự báo biến động thƣờng xuyên về sử dụng đất.
Xuất phát từ những lý do trên, tác giả đã chọn đề tài: “Ứng dụng công nghệ viễn thám giám sát và dự báo sự thay đổi hiện trạng lớp phủ đất đai tại huyện Tr n om t nh n ai” để tiến hành nghiên cứu. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1. Lớp phủ mặt đất (Land cover) và biến động lớp phủ mặt đất 1.1 Khái quát về lớp phủ mặt đất (Land cover) - Khái niệm lớp phủ mặt đất Lớp phủ mặt đất là lớp phủ vật chất quan sát đƣ c khi nhìn từ mặt đất hoặc thông qua vệ tinh Viễn thám, bao gồm thực vật (mọc tự nhiên hoặc tự trồng cấy) v các cơ sở xây dựng của con ngƣời (nhà cửa, đƣờng sá, …) ao phủ bề mặt đất. Nƣớc, ăng đá, quốc lộ hay các dải cát cũng đƣ c coi là lớp phủ mặt đất (The FAO AFRICOVER Progamme, 1998).
Lớp phủ mặt đất là tất cả các thành phần vật chất tự nhiên và nhân tạo bao phủ trên bề mặt trái đất bao gồm các yếu tố thực vật (mọc tự nhiên hoặc đƣ c trồng), các công trình kinh tế – xã hội đƣ c xây dựng của con ngƣời, thổ nhƣỡng, nƣớc, dải đất cát…Lớp phủ mặt đất thể hiện trạng thái tự nhiên. Trải qua thời gian, lớp phủ mặt đất đã không ngừng biến đổi đặc biệt dƣới tác động mạnh mẽ của thiên tai, con ngƣời – đó l các hoạt động phát triển kinh tế – xã hội. Nghiên cứu xây dựng bản đồ lớp phủ mặt đất bằng công nghệ viễn thám và GIS giúp rút ngắn thời gian so với các công nghệ xây dựng bản đồ trƣớc đây đồng thời góp phần quan trọng trong công tác quản lý t i nguyên thiên nhiên, đánh giá hiện trạng lớp phủ mặt đất. - Phân loại lớp phủ mặt đất Sokal (1974) đã định nghĩa phân loại là việc sắp xếp các đối tƣ ng theo các nhóm hoặc các tập h p khác nhau dựa trên mối quan hệ giữa chúng.
Một hệ thống phân loại miêu tả tên của các lớp và tiêu chuẩn phân biệt chúng. Các hệ thống phân loại có hai định dạng cơ ản, đó l phân cấp và không phân cấp. Một hệ thống phân cấp thƣờng linh hoạt hơn v có khả năng kết h p 5 nhiều lớp thông tin, bắt đầu từ các lớp ở quy mô lớn rồi phân chia thành các phụ lớp cấp thấp hơn nhƣng thông tin chi tiết hơn. Hệ thống phân loại lớp phủ mặt đất là một danh sách các lớp phủ mặt đất có mặt bên trong khu vực nghiên cứu mà có thể nhận diện ho n to n v đầy đủ từ ảnh vệ tinh.
Trong phạm vi nghiên cứu, đề t i đã tham khảo hệ thống phân loại lớp phủ mặt đất của Nguyễn Ngọc Thạch (2005). Hệ thống phân loại lớp phủ mặt đất để sử dụng với dữ liệu Viễn thám Cấp 1 Cấp 2 1. Đất xây dựng 11. Khu thƣơng mại và dịch vụ 13.
Nhà máy công nghiệp 14. Công trình công cộng 16. Công trình phúc l i 17. Khu giải trí thể thao 18.
Đất trống v các đất khác 2. Mùa m ng v đồng cỏ 22. Chuồng trại gia súc 24. Nông nghiệp khác 3.
Đất bỏ hoang 31. Đất đồng cỏ 32. Đất cây bụi 6 Cấp 1 Cấp 2 33. Đất hỗn tạp 4.
Rừng thƣờng xanh 42. Rừng hỗn giao 44. Rừng chặt trụi cây 45. Vùng rừng bị cháy 5.
Suối và kênh 52. Hồ và hố nƣớc 53. Bồn thu nƣớc 54. Vịnh và cửa sông 55.
Đất ƣớt có thực vật tạo rừng 62. Đất ƣớt có thực vật không tạo rừng 63. Đất ƣớt không có thực vật 7. Hồ bị khô 72.
Biến động lớp phủ mặt đất Theo Milne (1988) biến động lớp phủ mặt đất đƣ c định nghĩa l ―một sự biến động trong các thành phần bề mặt của lớp phủ vật chất‖. Phát hiện biến động l quá trình xác định sự khác biệt trong trạng thái của một đối tƣ ng hoặc hiện tƣ ng bằng cách quan sát nó trong các thời điểm khác nhau (Singh, 1989). Các biến động sử dụng đất bao gồm biến động xảy ra tự nhiên 7 theo một cách tiến bộ và dần dần, biến động nhanh chóng v đột ngột do các hoạt động của con ngƣời (Butenuth và ctv, 2007). Khorram và ctv (1994) tập trung v o môi trƣờng không gian mà trong đó sự biến động xảy ra: một số biến động có thể ảnh hƣởng đến toàn bộ khu vực thống nhất và ngay lập tức, trong khi những biến động khác có thể ảnh hƣởng chậm hoặc làm biến động ranh giới giữa các lớp và vẫn còn biến động khác có thể có kết cấu không gian rất phức tạp.
Hệ quả của sự biến động này, ngoài việc thu đƣ c l i ích kinh tế, đa phần dẫn đến tác động tiêu cực cho môi trƣờng tự nhiên nhƣ l m suy thóai đất, giảm đa dạng sinh học (Haines-Young, 2009), sự biến động khí hậu toàn cầu (Houghton, 2004), suy giảm chất lƣ ng môi trƣờng. Chính vì vậy việc nghiên cứu biến động lớp phủ mặt đất không những chỉ ra thực trạng sử dụng đất m còn giúp định hƣớng cho quy hoạch sử dụng đất trong tƣơng lai, nhằm sử dụng đất hiệu quả và bền vững. Khái quát về Viễn thám và Hệ thống thông tin địa lý (GIS) 1. Khái quát về Viễn thám 1.
Khái niệm và nguyên lý thu nhận hình ảnh của Viễn thám Viễn thám đƣ c hiểu là một khoa học và công nghệ để thu nhận thông tin về đối tƣ ng, khu vực hoặc hiện tƣ ng nghiên cứu thông qua việc phân t ch tƣ liệu thu nhận đƣ c bằng các phƣơng tiện, kỹ thuật không tiếp xúc trực tiếp với đối tƣ ng, khu vực hoặc với hiện tƣ ng đƣ c nghiên cứu (Nguyễn Xuân Lâm, 2001). Theo Lê Văn Trung (2010), Viễn thám đƣ c định nghĩa nhƣ là một khoa học nghiên cứu các phƣơng pháp thu nhận, đo lƣờng và phân tích thông tin của đối tƣ ng (vật thể) mà không có những tiếp xúc trực tiếp với chúng. Sóng điện từ đƣ c phản xạ hoặc bức xạ từ vật thể là những nguồn dữ liệu chính trong Viễn thám. 8 Các thiết bị dùng để thu nhận sóng điện từ từ bộ cảm, đƣ c gọi là vật mang (platform).
Máy bay và vệ tinh là những vật mang thông dụng trong kỹ thuật Viễn thám. Tín hiệu điện từ thu nhận từ đối tƣ ng nghiên cứu mang theo các thông tin về đối tƣ ng. Các thiết bị Viễn thám thu nhận, xử lý các thông tin này, từ các thông tin phổ nhận biết, xác định đƣ c các đối tƣ ng. Dữ liệu Viễn thám Dữ liệu Viễn thám là dữ liệu ảnh chứa thông tin Viễn thám, thu đƣ c từ các bộ cảm đặt trên mặt đất, máy bay (ở khoảng cách v i trăm mét) hoặc vệ tinh.
Sản phẩm thu đƣ c là ảnh hàng không, ảnh vệ tinh quang học (ảnh Viễn thám). Dữ liệu ảnh có thể ở dạng ảnh tƣơng tự hoặc ảnh số. Nhìn chung, dựa trên độ phân giải không gian, ảnh vệ tinh có thể đƣ c chia thành: + Độ phân giải thấp: > 100m + Độ phân giải trung bình: 10 - 100m + Độ phân giải cao: < 10m - Vệ tinh Landsat Vệ tinh Landsat là vệ tinh tài nguyên của Hoa Kỳ đƣ c phóng lên quỹ đạo lần đầu tiên v o năm 1972, cho đến nay đã có 8 thế hệ vệ tinh Landsat đƣ c phóng lên quỹ đạo. Độ cao bay 705km, góc nghiêng mặt phẳng quỹ đạo 980, quỹ đạo đồng bộ mặt trời, chu kỳ lặp 18 ngày, bề rộng tuyến chụp 185km.
- Vệ tinh SPOT Vệ tinh SPOT đƣ c Pháp phóng lên quỹ đạo năm 1986.