Sử dụng tư liệu ảnh viễn thám nghiên cứu và dự báo xu thế biến động lớp phủ mặt đất huyện Từ Liêm, thành phố Hà Nôi : Luận văn ThS. Địa lý tự nhiên: 60 44 76 \ Nguyễn Mỹ Tươi ; Nghd. : TS. Lê Quốc Hưng MỤC LỤC ....................................... Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định. DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮTLỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định. DANH MỤC HÌNH VẼ.................. Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định. DANH MỤC BẢNG BIỂU ............ Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định. MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 3

1. Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................................ 3 2. Mục tiêu của đề tài ................................................................................................ 5 3. Nhiệm vụ của đề tài .............................................................................................. 5 4. Phạm vi nghiên cứu .............................................................................................. 6 5. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................................... 6 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .............................................................. 6 7. Cấu trúc của luận văn............................................................................................ 7

Chương 1. CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................................ 7 BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ MẶT ĐẤT .................................................................. 7

1.1. Khái niệm và một số hệ phân loại lớp phủ mặt đất ........................................... 7 1.1.1. Khái niệm về lớp phủ mặt đất ..................................................................... 7 1.1.2. Hệ phân loại lớp phủ mặt đất ..................................................................... 8

1.2. Các phương pháp nghiên cứu biến động lớp phủ mặt đất ................................. 8 1.2.1. Biến động lớp phủ mặt đất .......................................................................... 8 1.2.2. Các nguyên nhân gây ra biến động ............................................................ 9 1.2.3. Các phương pháp nghiên cứu biến động lớp phủ mặt đất ........................ 10 1.2.3.1. Phương pháp so sánh sau phân loại ...................................................... 10 1.2.3.2. Phương pháp phân loại trực tiếp ảnh đa thời gian ............................... 10 1.2.3.3. Phương pháp phân tích vector thay đổi phổ ......................................... 10 1.2.3.4. Phương pháp số học ............................................................................... 10

1.3. Cơ sở phương pháp luận xác định biến động lớp phủ mặt đất ứng dụng công nghệ viễn thám ............................................................................................... 10 1.4. Tổng quan các công trình ứng dụng viễn thám trong nghiên cứu biến động lớp phủ mặt đất. ............................................................................................. 11

1.4.1. Tình hình nghiên cứu lớp phủ trên thế giới .............................................. 11 1.4.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam ............................................................. 11

Chương 2. CƠ SỞ SỬ DỤNG TƯ LIỆU VIỄN THÁM .................................. 11 TRONG NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ MẶT ĐẤT ....................... 11

2.1. Công nghệ viễn thám và ảnh vệ tinh độ phân giải cao ................................... 11 2.1.1. Công nghệ viễn thám ................................................................................. 11 2.1.2. Ảnh vệ tinh độ phân giải cao .................................................................... 11

2.2. Đặc trưng phản xạ phổ của các đôi tượng tự nhiên ......................................... 12

2.2.1. Đặc tính phản xạ phổ của thực vậtLỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định. 2.2.3. Đặc tính phản xạ phổ của thổ nhưỡngLỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.

2.3. Khả năng ứng dụng công nghệ viễn thám vào nghiên cứu biến động lớp phủ mặt đất .............................................................................................................. 12

Chương 3. THỰC NGHIỆM - ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ........................... 12 VIỄN THÁM VÀ GIS VÀO NGHIÊN CỨU LỚP PHỦ ................................ 12 KHU VỰC HUYỆN TỪ LIÊM, THÀNH PHỐ HÀ NỘI. ............................... 12

3.1. Khái quát về khu vực nghiên cứu .................................................................... 12 3.1.1. Điều kiện tự nhiên ..................................................................................... 13 3.1.2. Điều kiện xã hội ........................................................................................ 13

3.2. Ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS nghiên cứu biến động lớp phủ mặt đất giai đoạn 1995 - 2009 ................................................................................ 14

3.2.1. Tư liệu sử dụng .......................................................................................... 14 3.2.2. Chiết tách thông tin trên ảnh viễn thám .................................................... 14 3.2.3. Xây dựng quy trình thành lập bản đồ biến động lớp phủ mặt đất ............ 14 3.2.4. Thành lập bản đồ hiện trạng lớp phủ mặt đất huyện Từ Liêm giai đoạn 1995 - 2009 .............................................................................................. 14

3.3. Phân tích, thành lập bản đồ biến động lớp phủ mặt đất huyện Từ Liêm giai đoạn 1995 - 2002 – 2009 ................................................................................. 21

Chương 4. ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ MẶT ĐẤT KHU VỰC NGHIÊN CỨU .................................................................................................. 24

4.1. Tầm quan trọng của công tác đánh giá biến động lớp phủ mặt đất ................. 24 4.2. Đánh giá biến động các đối tượng ................................................................... 24

4.2.1. Đất ở và xây dựng ..................................................................................... 24 4.2.2. Đất nông nghiệp ........................................................................................ 25 4.2.3. Mặt nước ................................................................................................... 25 4.2.4. Đất trống ................................................................................................... 25

4.3. Nhận xét về vấn đề đô thị hóa ......................................................................... 25 4.4. Ứng dụng mô hình phân tích chuỗi Markov và mạng tự động dự báo thay đổi lớp phủ mặt đất ......................................................................................... 25

4.4.1. Quy trình các bước nghiên cứu dự báo thay đổi lớp phủ mặt đất tới năm 2023 ............................................................................................................. 25 4.4.2. Xây dựng ma trận chuyển dịch dựa vào chuỗi Markov ............................ 27 4.4.3. Mô hình hóa sự biến đổi lớp phủ mặt đất huyện Từ Liêm dựa vào bài toán CA_Markov ........................................................................................... 27

KẾT LUẬN ....................................................................................................... 29 KIẾN NGHỊ ...................................................................................................... 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............. Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài

Quá trình đô thị hóa mạnh mẽ cùng với sự gia tăng dân số đã dẫn tới sự

thay đổi lớn trong hiện trạng sử dụng đất ở hầu hết các tỉnh thành ở Việt Nam,

đặc biệt là thủ đô Hà Nội_trung tâm văn hóa, chính trị, kinh tế, xã hội của cả

nước. Trong những năm gần đây, tốc độ đô thị hóa ở thành phố Hà Nội diễn ra

rất nhanh. Đất nông nghiệp nhanh chóng bị thu hẹp để nhường chỗ cho các loại

hình khác như các khu dân cư, các khu công nghiệp, các công trình công cộng

khác. Việc nghiên cứu biến động trên diện rộng và thời gian dài là vấn đề cần

thiết cho các cơ quan quản lý của thành phố, vì vùng ven đô sẽ là cầu nối giữa

các vùng nông thôn, các thành phố vệ tinh với Hà Nội. Ví dụ: ở nơi tiếp giáp

nông thôn và đô thị, trong một khoảng thời gian ngắn, một vùng đất nông

nghiệp bị biến thành đất cây xanh trong khu đô thị. Sự thay đổi này gây khó

khăn cho các nhà hoạch định chính sách trong việc thay đổi các chính sách

trong vùng đó bởi vì việc điều tra tiến hành 5 năm một lần ở nước ta.

Trong ba thập kỷ gần đây, công nghệ và phương pháp viễn thám phát

triển hết sức nhanh chóng với sự xuất hiện của các đầu thu phát đời mới, nhờ

đó ảnh thu được có độ phủ rộng ở các tỷ lệ và độ phân giải ngày càng lớn, góp

phần hữu ích phục vụ cho quản lý và giám sát trong công tác quản lý và dự báo

lớp phủ mặt đất.

So với các tư liệu viễn thám trước đây, bằng công nghệ mới cho phép

chúng ta cập nhật thông tin, tiến hành nghiên cứu một cách nhanh chóng, hiệu

quả, tiết kiệm được thời gian và công sức, các tư liệu hiện nay đi đôi với việc

giảm giá giá thành là tăng độ phân giải. Sự phát triển công nghệ viên thám tạo

ra ảnh hưởng tích cực đến các tổ chức điều phối và giám sát mặt đất bao gồm

giám sát sự biến động lớp phủ mặt đất và cả đất sử dụng với sự biến đổi đa tỷ

lệ không gian. Công nghệ hiện nay còn cho phép lựa chọn và phân tích dữ liệu

bởi hiệu chỉnh tán xạ mặt đất, khí quyển, quỹ đạo vệ tinh, và việc kết hợp dữ

liệu GPS, các lớp dữ liệu và chức năng GIS, và môt số mô hình khác, càng tăng

thêm tính xác thực của kết quả. Vì vậy, tư liệu viễn thám là một nguồn số liệu

hết sức có giá trị để chiết tách các thông tin lớp phủ bề mặt. Với nhu cầu tăng

số lượng và chất lượng thông tin, công nghệ viễn thám còn hữu ích cho cả

tương lai trong chuyên ngành này. Vì vậy, mục tiêu sử dụng tư liệu viễn thám

và các công cụ khác trong giám sát sự biến đổi lớp phủ là hết sức cần thiết,

đúng đắn và hữu ích. Các cơ quan hoạch định kế hoạch và giám sát lớp phủ có

nhiều trách nhiệm và nghĩa vụ trong công việc này nhưng khả năng của họ

trong việc thực hiện nhiệm vụ này bị hạn chế bởi thông tin mới về loại hình và

tốc độ biến đổi lớp phủ, thậm chí hạn chế cả thông tin về các cấu thành như

nguyên nhân, phân bố, tốc độ biến động lớp phủ.

Từ Liêm là một huyện ngoại thành Hà Nội, nơi có quá trình đô thị hóa

nhanh. Để quản lý, phát triển bền vững, một trong những nhiệm vụ đặt ra là cần

đánh giá biến động lớp phủ mặt đất.

Từ trước đến nay ở nước ta, ứng dụng của viễn thám trong điều tra sự

biến động là hết sức cần thiết nhưng chưa có một quy trình chuẩn (rất đơn giản

hay các kết quả đạt được chiết tách các ảnh vệ tinh trước đây như: Ứng dụng

công nghệ viễn thám trong nghiên cứu biến động sử dụng đất thành phố Đà

Nẵng; Ứng dụng viễn thám theo dõi biến động đất đô thị của thành phố Vinh,

tỉnh Nghệ An; Ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS thành lập bản đồ biến

động lớp phủ thực vật rừng huyện Ngọc Hiển và Năm Căn, Cà Mau.) hay giao

trách nhiệm cho một tổ chức cụ thể ở các từng địa phương, từng vùng; và kể cả

chính phủ cũng đang rất cần các thông tin chiết tách từ ảnh viễn thám để hoạch

định điều chỉnh chính sách của địa phương, vùng hay cả nước dựa vào xu thế

và dự báo biến động.

Viễn thám (sử dụng tư liệu độ phân giải cao) kết hợp GIS tạo ra các bản

đồ hay quy trình thứ cấp còn hỗ trợ đưa ra các quyết định trên cơ sở độ chính

xác cao, nhanh chóng và giá thành rẻ. Tuy nhiên, sự phát triển, nghiên cứu và

ứng dụng viễn thám và GIS cũng rất cần đến kinh nghiệm và sự hiểu biết trong

các chuyên sâu.

Trong tương lai gần, với các dự án và đầu tư về số lượng và các loại hình

vệ tinh, việc sử dụng kết quả dự báo xu thế hay hiện trạng tức thời của lớp phủ

sẽ ngày càng dễ dàng và chính xác hơn.

Tại nước ta hiện nay, với nguồn lực và việc đầu tư mới một số trạm thu

nhận ảnh vệ tinh độ phân giải ngày càng cao, chúng tác giả khẳng định hướng

đi này là hết sức đúng đắn, cần thiết.

Đặc biệt, với việc sử dụng cả ảnh SPOT 5 trong Đề tài, tác giả hy vọng sẽ

tạo được cơ sở dữ liệu thực nghiệm có độ chính xác cao hơn hẳn trước đây, khi

mà các ứng dụng theo hướng này còn sơ sài và chỉ sử dụng các ảnh viễn thám

độ phân giải thấp và trung bình, trong thời kỳ đô thị hoá chưa nhanh như hiện

nay tại vùng nghiên cứu thử nghiệm.

Chính vì các lý do trên, tác giả chọn đề tài: “Sử dụng tư liệu ảnh viễn

thám nghiên cứu và dự báo xu thế biến động lớp phủ mặt đất huyện Từ

Liêm, Thành phố Hà Nội”

Đề tài sẽ đi sâu vào các nôi dung chính sau: (1) Nghiên cứu tổng quan về

tư liệu viễn thám độ phân giải cao, dữ liệu và các phương pháp lịch sử, (2)

chứng minh tính đúng đắn và đưa ra quy trình tiêu chuẩn có thể ứng dụng rộng

rãi trong thực tiễn, và (3) nghiên cứu, đưa ra xu thế biến động vùng nghiên cứu

và đề xuất ứng dụng mô hình trong sản xuất.

2. Mục tiêu của đề tài

Mục tiêu của đề tài là nâng cao vai trò của tư liệu viễn thám nói chung

và ảnh viễn thám độ phân giải cao nói riêng trong việc nghiên cứu biến động

lớp phủ mặt đất. Các mục tiêu của đề tài là:

- Nghiên cứu hiện trạng lớp phủ mặt đất khu vực có sử dụng tư liệu ảnh

vệ tinh độ phân giải cao.

- Đưa ra xu thế biến động một số yếu tố lớp phủ bề mặt như: đất nông

nghiệp, đất ở và xây dựng, đất bằng chưa sử dụng, mặt nước.

3. Nhiệm vụ của đề tài

Để đạt được những mục tiêu đề ra, đề tài sẽ thực hiện các nhiệm vụ

chính như sau:

- Tìm hiểu tình hình ứng dụng công nghệ viễn thám trong nghiên cứu lớp

phủ ở Việt Nam và Hà Nội nói riêng.

- Xử lý ảnh vệ tinh của khu vực huyện Từ Liêm thu thập được.

- Đánh giá biến động lớp phủ mặt đất.

- Dự báo xu thế biến động lớp phủ mặt đất.

4. Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu biến động lớp phủ mặt đất khu vực huyện Từ Liêm, tập

trung vào các đối tượng: đất nông nghiệp, đất ở, đất bằng chưa sử dụng, mặt

nước.

Khu nghiên cứu thuộc huyện Từ Liêm, thành phố Hà Nội

5. Phương pháp nghiên cứu

Để thực hiện, đề tài sử dụng hệ phân loại LCCS và phần mềm MadCat.

Bên cạnh đó là các phương pháp:

- Phương pháp viễn thám: bao gồm xử lý, phân loại, chiết tách các thông

tin lớp phủ từ ảnh vệ tinh, … đặc biệt là ảnh SPOT5

- Phương pháp điều tra thực địa: Thu thập dữ liệu, điều tra, kiểm chứng

các kết quả.

- Phương pháp bản đồ: thực hiện các công tác biên tập, chỉnh sửa, trình

bày kết quả…

6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Các kết quả đạt được của luận văn:

- Đã xây dựng được các bản đồ hiện trạng lớp phủ mặt đất ở 3 thời điểm

1995, 2002, 2009, từ đó xây dựng các bản đồ biến động lớp phủ mặt đất giai

đoạn 1995 – 2002, 2002 – 2009 bằng phương pháp viễn thám và GIS.

- Đánh giá biến động lớp phủ mặt đất giai đoạn 1995 - 2009 và dự báo

biến động lớp phủ mặt đất đến 2023 cho khu vực nghiên cứu.

Với kết quả đạt được trong đề tài , một lần nữa nhấn mạnh và góp phần

nâng cao vai trò của tư liệu viễn thám trong các khía cạnh xã hội khác. Các kết

quả thu được góp phần cập nhật thông tin về lớp phủ mặt đất khu vực huyện Từ

Liêm, nó giúp cho các nhà quản lý đưa ra được các quyết định và xây dựng kế

hoạch phát triển lâu dài một cách hợp lý hơn. Bên cạnh đó, việc đưa ra các dự

đoán về lớp phủ trong khu vực góp phần quan trọng trong chiến lược phát triển

của khu vực.

Đề tài cũng góp phần vào việc nghiên cứu các phần mềm chuyên dụng

cho lớp phủ mặt đất với hệ thống phân loại đối tượng khá đầy đủ, và mô hình

dự báo biến động lớp phủ mặt đất.

7. Cấu trúc của luận văn

Bên cạnh phần mở đầu và kết luận, luận văn gồm 4 chương như sau:

Chương 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ

MẶT ĐẤT;

Chương 2. CƠ SỞ SỬ DỤNG TƯ LIỆU VIỄN THÁM TRONG

NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ MẶT ĐẤT;

Chương 3. THỰC NGHIỆM - ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM

VÀ GIS NGHIÊN CỨU LỚP PHỦ KHU VỰC HUYỆN TỪ LIÊM, THÀNH

PHỐ HÀ NỘI;

Chương 4. ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ MẶT ĐẤT KHU VỰC

NGHIÊN CỨU

Chương 1. CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ MẶT ĐẤT

1.1. Khái niệm và một số hệ phân loại lớp phủ mặt đất

1.1.1. Khái niệm về lớp phủ mặt đất

Theo tổ chức lương thực thế giới (FAO) khái niệm lớp phủ mặt đất là một

khái niệm cơ bản, bởi vì trong nhiều hệ thống phân loại và chú giải có sự nhầm

lẫn giữa lớp phủ mặt đất và sử dụng đất. Theo đó, lớp phủ mặt đất được định

nghĩa như sau: Lớp phủ mặt đất là những đối tượng vật chất quan sát được trên

bề mặt trái đất.

Trên thực tế mỗi một khu vực khác nhau trên trái đất đều có loại hình lớp

phủ mặt đất đặc trưng và mỗi một đối tượng đều chịu sự tác động của tự nhiên

và con người với mức độ mạnh, yếu khác nhau. Sự tác động này đã làm cho lớp

phủ mặt đất luôn biến đổi. Sự biến đổi của lớp phủ mặt đất ngược lại cũng có

những ảnh hưởng không nhỏ đến cuộc sống của con người, như diện tích rừng

suy giảm đã gây ra lũ lụt; sự gia tăng của các khu công nghiệp và các hoạt động

nông nghiệp như tăng vụ lúa, nuôi trồng thuỷ sản không hợp lý là một trong

những nguyên nhân gây biến đổi khí hậu.

1.1.2. Hệ phân loại lớp phủ mặt đất

Để tạo điều kiện thuận lợi cho việc khai thác và sử dụng các lớp thông tin

lớp phủ mặt đất và đảm bảo tính thống nhất về nội dung thông tin, người ta xây

dựng các hệ phân loại lớp phủ mặt đất[2].

Nhìn chung các hệ phân loại lớp phủ mặt đất đã có đều dựa trên nguyên

tắc sau:

- Hệ phân loại dễ hiểu, dễ hình dung phân chia đối tượng bề mặt thành

các nhóm chính theo trạng thái vật chất của các đối tượng như mặt nước, mặt

đất, lớp phủ thực vật, đất nông nghiệp, bề mặt nhân tạo.

- Phù hợp với khả năng cung cấp thông tin của tư liệu viễn thám bao gồm

các loại ảnh vệ tinh như Spot, Landsat, ảnh hàng không…

- Các đối tượng trong hệ phân loại đáp ứng được yêu cầu phân tách được

đối tượng trên các tư liệu thu thập ở các thời gian khác nhau.

- Hệ thống phân loại áp dụng được cho nhiều vùng rộng lớn

- Hệ thống phân loại phân chia các đối tượng theo các cấp bậc nên phù

hợp với việc phân tích đối tượng trên các tư liệu có độ phân giải khác nhau, đáp

ứng yêu cầu thành lập bản đồ ở các tỷ lệ khác nhau.

Tuy nhiên trên mỗi hệ phân loại đều có những đặc điểm riêng phù hợp

với điều kiện tự nhiên, mức độ khai thác lớp phủ bề mặt của từng khu vực.

1.2. Các phương pháp nghiên cứu biến động lớp phủ mặt đất

1.2.1. Biến động lớp phủ mặt đất Biến động được hiểu là sự biến đổi, thay đổi, thay thế trạng thái (diện

tích, hình thái) này sang trạng thái khác của sự vật, hiện tượng tồn tại trong môi

trường tự nhiên cũng như xã hội.

Phát hiện biến động là quá trình nhận dạng sự biến đổi, sự khác biệt về

trạng thái của sự vật, hiện tượng bằng cách quan sát chúng tại những thời điểm

khác nhau. Việc lựa chọn phương pháp nghiên cứu biến động lớp phủ mặt đất

là rất quan trọng. Hiện nay có nhiều phương pháp nghiên cứu biến động, nhưng

hầu hết các kết quả nghiên cứu biến động đều được thể hiện trên bản đồ biến

động và các bảng tổng hợp kết quả. Các phương pháp nghiên cứu khác nhau sẽ

cho các bản đồ khác nhau.

Để nghiên cứu biến động lớp phủ mặt đất có nhiều phương pháp khác

nhau với nhiều nguồn tài liệu khác nhau như: từ các số liệu thống kê hàng năm,

số liệu kiểm kê, hay từ các cuộc điều tra. Các phương pháp này thường tốn

nhiều thời gian, kinh phí và không thể hiện được sự thay đổi từ trạng thái này

sang trạng thái khác của lớp phủ mặt đất, và vị trí không gian của sự thay đổi

đó. Phương pháp sử dụng tư liệu viễn thám đã khắc phục được những nhược

điểm đó.

Việc sử dụng tư liệu viễn thám trong nghiên cứu biến động lớp phủ mặt

đất là giám sát thay đổi lớp phủ mặt đất đưa đến sự thay đổi về giá trị bức xạ và

những thay đổi về giá trị bức xạ do thay đổi lớp phủ mặt đất phải lớn hơn sự

thay đổi về bức xạ gây ra bởi các yếu tố khác. Những yếu tố khác này bao gồm

sự thay đổi về điều kiện khí quyển, độ ẩm mặt đất, góc chiếu của mặt trời. Tuy

nhiên, có thể giảm thiểu ảnh hưởng của các yếu tố này bằng việc lựa chọn dữ

liệu thích hợp.

1.2.2. Các nguyên nhân gây ra biến động Biến động của lớp phủ mặt đất bao giờ cũng bao gồm nhiều yếu tố tương

tác lẫn nhau như: sự kết hợp của mục đích sử dụng đất tùy theo thời gian,

không gian cụ thể tùy vào mục đích , môi trường và điều kiện của con người.

Các quá trình tự nhiên diễn ra trên bề mặt đất như: hạn hán, xói mòn, … cũng

quan trọng như các tác động của con người( phụ thuộc vào chính sách, điều

kiện kinh tế, …)[10]

Các nguyên nhân chính dẫn đến biến động lớp phủ mặt đất gồm:

- Sự thay đổi đa dạng của tự nhiên

- Vấn đề con người

- Vấn đề chính sách, thể chế

- Vấn đề kinh tế và công nghệ

- Vấn đề văn hóa

- Vấn đề toàn cầu hóa

1.2.3. Các phương pháp nghiên cứu biến động lớp phủ mặt đất

1.2.3.1. Phương pháp so sánh sau phân loại

Bản chất của phương pháp này là từ kết quả phân loại bởi sử dụng các

phần mềm xử lý ảnh chuyên dụng của hai thời điểm khác nhau, thành lập bản

đồ lớp phủ mặt đất tại hai thời điểm. Sau đó, chồng ghép bản đồ lớp phủ để

tính toán, thành lập bản đồ biến động sử dụng công nghệ GIS.

1.2.3.2. Phương pháp phân loại trực tiếp ảnh đa thời gian

Phương pháp này thực chất là chồng xếp các ảnh đa thời gian của một

khu vực, tạo thành ảnh biến động sử dụng phần mềm xử lý ảnh. Sau đó tiến

hành phân loại trên ảnh biến động và thành lập bản đồ biến động.

1.2.3.3. Phương pháp phân tích vector thay đổi phổ

Khi có sự biến động tại một điểm nào đó, sự thay đổi đó được thể hiện

bằng sự khác biệt về giá trị phổ giữa hai thời điểm.

1.2.3.4. Phương pháp số học

Đây là phương pháp nghiên cứu đơn giản. Để xác định biến động giữa hai

thời điểm sử dụng tỉ số giữa các ảnh trên cùng một kênh hoặc sự khác nhau

trên cùng một kênh của các thời điểm ảnh. Sử dụng các phép biến đổi số học để

thành lập bản đồ biến động, các phép tính được sử dụng ở đây là phép trừ và

phép chia. Nếu ảnh thay đổi là kết quả của phép trừ thì khi đó giá trị độ xám

của các pixel trên ảnh là dãy số âm và dương. Các kết quả âm và dương biểu

thị mức độ biến đổi của các vùng, giá trị 0 biểu thị sự không biến động. Với giá

trị độ xám từ 0 đến 255 thì giá trị pixel thay đổi trong khoảng từ -255 đến

+255. Thông thường để tránh kết quả giá trị âm thì thường cộng thêm một hằng

số không đổi.

1.3. Cơ sở phương pháp luận xác định biến động lớp phủ mặt đất ứng

dụng công nghệ viễn thám

Cơ sở tư liệu viễn thám là phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên, có thể

phân tích và thể hiện, đặc biệt có thể chia tách các vùng của các đối tượng

trong lớp phủ mặt đất với các diện tích vùng riêng biệt. Dựa trên đặc trưng

phản xạ phổ của các lớp đối tượng, bằng các mô hình, phần mềm chuyên dụng,

tư liệu viễn thám được xử lý để xác định và chia tách với từng đối tượng. Tư

liệu viễn thám đa thời gian cho phép xác định nhanh biến động lớp phủ mặt đất

trong các khoảng thời gian giữa các thời điểm thu ảnh. Các thông tin về các đối

tượng lớp phủ sau khi chiết tách, có thê tạo ra các bản đồ hiện trạng và tính

toán cụ thể diện tích tại từng thời điểm cũng như tổng hợp phân tích kết quả về

phân bố và biến động.

1.4. Tổng quan các công trình ứng dụng viễn thám trong nghiên cứu biến

động lớp phủ mặt đất.

Ngày nay với sự tiến bộ nhanh chóng của khoa học công nghệ, tư liệu vệ

tinh đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong công tác theo dõi, giám sát tài

nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường đặc biệt là trong việc theo dõi diễn

biến lớp phủ và hiện trạng sử dụng đất.

1.4.1. Tình hình nghiên cứu lớp phủ trên thế giới

1.4.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam

Chương 2. CƠ SỞ SỬ DỤNG TƯ LIỆU VIỄN THÁM

TRONG NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ MẶT ĐẤT

2.1. Công nghệ viễn thám và ảnh vệ tinh độ phân giải cao

2.1.1. Công nghệ viễn thám

Viễn thám được hiểu là một khoa học và nghệ thuật để thu nhận thông tin

về một đối tượng, một khu vực hay một hiện tượng thông qua việc phân tích tư

liệu thu nhận được bằng cách phương tiện. những phương tiện này không có sự

tiếp xúc với đối tượng cần nghiên cứu.

Phổ phản xạ là thông tin quan trọng nhất mà viễn thám thu nhận được về

các đối tượng. Dựa vào đặc điểm phổ phản xạ có thể phân tích và nhận diện các

đối tượng trên bề mặt. Thông tin phổ phản xạ là thông tin đầu tiên và là tiền đề

cho các phương pháp xử lý, phân tích trong viễn thám.

2.1.2. Ảnh vệ tinh độ phân giải cao

Độ phân giải không gian có ý nghĩa rất quan trọng trong số các đặc điểm

kỹ thuật của ảnh vệ tinh, bởi lẽ chất lượng và tỷ lệ các bản đồ được thành lập từ

ảnh vệ tinh phụ thuộc rất nhiều vào yếu tố này. Nhìn chung, dựa trên độ phân

giải không gian, ảnh vệ tinh có thể được chia thành[8]:

- Độ phân giải thấp: > 100m

- Độ phân giải trung bình: 10 - 100m

- Độ phân giải cao: < 10m

a. Vệ tinh Ikonos

b. Vệ tinh QuickBird

c, Vệ tinh Orbitview (Orbview)

d, Vệ tinh SPOT

2.2. Đặc trưng phản xạ phổ của các đôi tượng tự nhiên

Đồ thị phổ phản xạ được xây dựng với chức năng là một hàm số của bước

sóng, được gọi là đường cong phổ phản xạ.

2.3. Khả năng ứng dụng công nghệ viễn thám vào nghiên cứu biến động

lớp phủ mặt đất

Phương pháp Viễn thám cho phép thu thập thông tin về đối tượng trên

mặt đất thông qua hình ảnh của đối tượng mà không cần phải tiếp xúc trực tiếp

ngoài thực địa. Các loại tư liệu ảnh viễn thám có thể được chụp từ máy bay

(ảnh hàng không) nhưng thông dụng nhất là được chụp từ ảnh vệ tinh.

Nguyên tắc cơ bản để phân biệt các đối tượng lớp phủ mặt đất trên ảnh vệ

tinh là dựa vào sự khác biệt về đặc tính phản xạ của chúng trên các kênh phổ.

Chương 3. THỰC NGHIỆM - ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ

VIỄN THÁM VÀ GIS VÀO NGHIÊN CỨU LỚP PHỦ

KHU VỰC HUYỆN TỪ LIÊM, THÀNH PHỐ HÀ NỘI.

3.1. Khái quát về khu vực nghiên cứu

Huyện Từ Liêm được thành lập theo quyết định số 78/QĐ ngày 31 tháng

5 năm 1961 của Chính phủ.

Hình 3.1: Khu vực nghiên cứu

3.1.1. Điều kiện tự nhiên

Từ Liêm là huyện nằm ở phía Tây thành phố Hà Nội. Phía Bắc giáp

huyện Đông Anh với ranh giới tự nhiên là sông Hồng, phía Đông giáp quận

Tây Hồ, Cầu Giấy, phía Nam giáp huyện Thanh Trì, phía Tây giáp huyện Hoài

Đức và huyện Đan Phượng

3.1.2. Điều kiện xã hội

Huyện Từ Liêm là một huyện ngoại thành lâu đời của thành phố Hà Nội

với nhiều những thuận lợi để phát triển kinh tế. Trong những năm gần đây,

huyện đã đầu tư, đổi mới công nghệ, tích cực ứng dụng các tiến bộ khoa học kỹ

thuật tiên tiến vào sản xuất, thu hút vốn đầu tư của các doanh nghiệp trong và

ngoài thành phố. Kết quả của quá trình đổi mới này là giá trị sản xuất công

nghiệp trên địa bàn quận hàng năm tăng khoảng 15%. Hoạt động thương mại

phát triển toàn diện.

Hiện nay, huyện Từ Liêm được xem như là một trung tâm công nghiệp và văn hoá của thành phố.

3.2. Ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS nghiên cứu biến động lớp phủ

mặt đất giai đoạn 1995 - 2009

3.2.1. Tư liệu sử dụng

Bao gồm:

- Ảnh SPOT 3 độ phân giải 10m chụp ngày 26/10/1995

- Ảnh SPOT 5 độ phân giải 2.5m chụp ngày 11/10/2002 và 28/10/2009

- Bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2005 tỷ lệ 1 : 25 000

- Bản đồ địa hình đã hiện chỉnh năm 2004 tỷ lệ 1 : 25 000 các mảnh: F-

48-68-C-b, F-48-68-C-d, F-48-68-D-a, F-48-68-D-c, F-48-80-A-b, F-48-80-B-a

3.2.2. Chiết tách thông tin trên ảnh viễn thám

Thông tin trên ảnh được chiết xuất theo nhiều phương pháp khác nhau, có

thể chia làm hai nhóm chính: Giải đoán bằng mắt thường và xử lý số.

3.2.2.1 Phương pháp giải đoán bằng mắt

3.2.2.2 Phương pháp phân loại tự động (xử lý số)

3.2.3. Xây dựng quy trình thành lập bản đồ biến động lớp phủ mặt đất

3.2.4. Thành lập bản đồ hiện trạng lớp phủ mặt đất huyện Từ Liêm giai đoạn

1995 - 2009

3.2.4.1 Xây dựng hệ thống chú giải lớp phủ mặt đất

Qua thực tế nghiên cứu ở khu vực và dựa vào tư liệu viễn thám là ảnh

SPOT 3, SPOT 5, hệ thống chú giải bao gồm các đơn vị sau (bảng 3.2):

STT Lớp phủ mặt đất

1 Đất ở và xây dựng

2 Đất nông nghiệp

3 Mặt nước

4 Đất trống

Bảng 3.2 Hệ thống chú giải của ảnh lớp phủ mặt đất trong khu vực nghiên cứu

Trên cơ sở các đối tượng thuộc lớp phủ mặt đất đã được xác định, tiến

hành xây dựng thư viện mẫu phục vụ công tác phân loại. Nội dung này được

thực hiện dựa trên cơ sở phân tích cấu trúc ảnh vệ tinh kết hợp với ảnh chụp

ngoài thực địa. Kết quả là đã xây dựng được hệ thống mẫu - chìa khóa giải

đoán ảnh SPOT khu vực nghiên cứu.

Năm 1995 Năm 2002 Năm 2009

Hình 3.3: Ảnh SPOT huyện Từ Liêm năm 1995, 2002 và 2009

3.2.4.2. Phân loại đối tượng từ ảnh SPOT các năm 1995, 2002 và 2009

Để phân loại đất ở khu vực huyện Từ Liêm - Hà Nội, tác giả sử dụng

phân mềm MaDCAT (Mapping Device – Change Analysis Tool).

2. Các bước tiến hành

a. Segmentation.

Hình 3.7: Kết quả phân tách ảnh thành các vùng

Hình 3.12: Bản đồ hiện trạng lớp phủ mặt đất huyện Từ Liêm năm 1995

(Thu nhỏ từ bản đồ tỷ lệ 1: 65 000)

Hình 3.13: Bản đồ hiện trạng lớp phủ mặt đất huyện Từ Liêm năm 2002

(Thu nhỏ từ bản đồ tỷ lệ 1: 65 000)

Hình 3.14: Bản đồ hiện trạng lớp phủ mặt đất huyện Từ Liêm năm 2009

(Thu nhỏ từ bản đồ tỷ lệ 1: 65 000)

1995

24%

64%

10% 2%

Đất ở và xd

Nông nghiệp

Mặt nước

Đất trống

Hình 3.15: Cơ cấu lớp phủ thời điểm 1995

2002

31%

58%

9% 2%

Đất ở và xd

Nông nghiệp

Mặt nước

Đất trống

Hình 3.16: Cơ cấu lớp phủ thời điểm 2002

2009

45%

43%

9% 3%

Đất ở và xd

Nông nghiệp

Mặt nước

Đất trống

Hình 3.17: Cơ cấu lớp phủ thời điểm 2009

3.3. Phân tích, thành lập bản đồ biến động lớp phủ mặt đất huyện Từ

Liêm giai đoạn 1995 - 2002 – 2009

Hình 3.20: Bản đồ biến động lớp phủ mặt đất giai đoạn 1995 – 2002

(Thu nhỏ từ bản đồ tỷ lệ 1: 65 000)

Hình 3.21: Bản đồ biến động lớp phủ mặt đất giai đoạn 2002 – 2009

(Thu nhỏ từ bản đồ tỷ lệ 1: 65 000)

Bảng 3.6: Bảng ma trận biến động diện tích lớp phủ mặt đất giai đoạn 1995 –

2002

Năm 1995 - 2002 (đơn vị: ha)

TT Loại lớp phủ Đất ở và xây

dựng Nông nghiệp Mặt nước Đất trống

1 Đất ở và xd 1690,12 624,72 71,8 0,44

2 Nông nghiệp 1131,08 3174,2 130,56 64,32

3 Mặt nước 119,48 95,32 393,64 94,8

4 Đất trống 38,96 25,72 62,76 21,72

Bảng 3.7: Bảng ma trận biến động diện tích lớp phủ mặt đất giai đoạn 2002 –

2009

Năm 2002 - 2009 (đơn vị: ha)

TT Loại lớp phủ Đất ở và xây

dựng Nông nghiệp Mặt nước Đất trống

1 Đất ở và xd 3225,84 268,64 25,08 17,24

2 Nông nghiệp 897,92 2249,48 104,32 61,84

3 Mặt nước 101,36 67,28 413,68 81,04

4 Đất trống 49,48 8,84 100,28 67,48

Bảng 3.8: Bảng thống kê diện tích lớp phủ mặt đất các thời điểm

Loại lớp phủ Năm 1995 Năm 2002 Năm 2009

TT Đất ở và xd 1831,44 2387,12 3536,80

1 Nông nghiệp 4962,60 4500,16 3313,52

2 Mặt nước 809,04 703,24 663,32

3 Đất trống 136,60 149,16 226,08

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

Đất ở và xd Nông nghiệp Mặt nước Đất trống

1995

2002

2009

Hình 3.22: Biểu đồ diện tích các loại lớp phủ các thời điểm

Chương 4. ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ MẶT

ĐẤT KHU VỰC NGHIÊN CỨU

4.1. Tầm quan trọng của công tác đánh giá biến động lớp phủ mặt đất

4.2. Đánh giá biến động các đối tượng

4.2.1. Đất ở và xây dựng

Năm 1995, diện tích đất ở và xây dựng trong khu vực là 1831.44 ha. Đến năm 2002, diện tích này tăng lên thành 2387.12 ha, việc tăng diện tích đất ở trong những năm này là dấu hiệu cho việc tăng diện tích nhanh chóng trong những năm sắp tới. Như đã được dự báo, việc xuất hiện các công trình lớn không thể không kể đến như: sân vận động quốc gia Mỹ Đình; các khu chung cư lớn như: Mỹ Đình, Mễ Trì; Trung tâm hội nghị quốc gia, … thu hút rất nhiều dân số đến khu vực và hệ quả là đã làm gia tăng diện tích đất xây dựng trong khu vực một cách nhanh chóng. Đến năm 2009, diện tích này là 3536.80

ha. Đất ở và xây dựng trong khu vực tăng rõ rệt, và không có dấu hiệu suy giảm. 4.2.2. Đất nông nghiệp

diện tích đất nông nghiệp, cây xanh bị giảm đáng kể. Năm 1995, diện tích

đất có đất nông nghiệp trong huyện là 4962.60 ha, đến năm 2002 diện tích đó

chỉ còn 4500.16 ha; tuy nhiên trong những năm gần đây với việc đô thị hóa

cùng với việc mức sống của người dân được nâng cao, tốc độ bêtông hóa trong

khu vực đã diễn ra rất nhanh, làm diện tích đất nông nghiệp bị thu hẹp một

cách nhanh chóng, năm 2009 diện tích này chỉ còn 3313.52 ha. Có thể thấy rõ

ràng: trong thời kì 1995-2002: diện tích đất nông nghiệp giảm 462.44 ha,

nhưng trong thời kì 2002-2009 giảm 1186.64 ha; trong cùng một khoảng thời

gian gần như bằng nhau nhưng diện tích đất nông nghiệp của thời kì 2002-2009

đã giảm khoảng 2.5 lần thời kì 1995-2002. Xu thế giảm của đất nông nghiệp là

khá rõ rệt và nó là thực trạng không chỉ của Từ Liêm mà còn của các khu vực

lân cận các thành phố.

4.2.3. Mặt nước

4.2.4. Đất trống

4.3. Nhận xét về vấn đề đô thị hóa

4.4. Ứng dụng mô hình phân tích chuỗi Markov và mạng tự động dự báo

thay đổi lớp phủ mặt đất

Trên cơ sở kết quả đánh giá biến động lớp phủ mặt đất khu vực nghiên

cứu giai đoạn 1995 - 2009, công trình đã ứng dụng mô hình phân tích chuỗi

Markov và Mạng tự động nhằm dự báo thay đổi lớp phủ mặt đất tới năm 2021.

4.4.1. Quy trình các bước nghiên cứu dự báo thay đổi lớp phủ mặt đất tới năm

2023

Bài toán mô hình hóa thay đổi lớp phủ mặt đất huyện Từ Liêm tới năm 2016 và 2023 dựa trên nguồn tư liệu không gian chính là ảnh SPOT năm 1995, 2002 và 2009.

- Xây dựng bản đồ lớp phủ mặt đất: sử dụng phương pháp phân loại ảnh

phân loại hướng đối tượng bằng phần mềm Madcat. Kết quả của giai đoạn này

là thành lập được bản đồ lớp phủ mặt đất tại ba thời điểm đã nêu ở trên

- Các bước tiến hành mô hình hóa biến đổi lớp phủ mặt đất cụ thể như

sau:

- Xây dựng ma trận chuyển đổi Markov: Bản chất của phương pháp phân

tích chuỗi Markov là xây dựng mối liên hệ giữa 2 bản đồ lớp phủ mặt đất tại

hai thời điểm đánh giá nhằm tạo cơ sở khoa học cho quá trình mô hình hóa ở

các bước tiếp theo. Sở dĩ mốc thời điểm dự báo là năm 2016 và 2023 là dựa

trên việc tính toán ma trận chuyển đổi Markov để xác định ra bước nhảy thời

gian (time steps) cho quá trình đánh giá. Mốc thời gian dự báo 2016 được xác

định bằng cách tính khoảng thời gian giữa năm 2002 và 2009 (7 năm), cụ thể

theo công thức như sau:

TDB = TCT + (TCT - TCD)

Trong đó: TDB: Thời điểm dự báo

TCT: Mốc thời gian cận trên của quá trình đánh giá

TCD: Mốc thời gian cận trên của quá trình đánh giá

Áp dụng công thức trên, ta sẽ xác định được thời điểm dự báo biến đổi

lớp phủ mặt đất huyện Từ Liêm như sau:

TDB1 = 2009 + (2009 – 2002) = 2016

TDB2 = 2009 + (2009 – 1995) = 2023

- Phân cấp mức độ thích hợp (suitability):

Phân cấp thích hợp thường được sử dụng trong quá trình đánh giá đa chỉ

tiêu (Multi Criteria Evaluation) trong các bài toán mô hình hóa thông tin không

gian. Phân cấp thích hợp thể hiện mức độ thích hợp đối với một mục tiêu đánh

giá cụ thể của tất cả các địa điểm trong khu vực nghiên cứu.

Đối với bài toán mô hình hóa biến động lớp phủ mặt đất Huyện Từ Liêm,

đề tài đã xác định các yếu tố quan trọng trong khu vực nghiên cứu đó là: 1) các

điểm dân cư và xây dựng; 2) nông nghiệp; 3) mặt nước; 4) đất trống và bãi bồi.

Các yếu tố ảnh hưởng tới 4 yếu tố nêu trên là: đặc điểm sử dụng đất (thể hiện

bằng bản đồ hiện trạng sử dụng đất), giao thông, thủy văn. Những yếu tố hiện

trạng sử dụng đất, giao thông , thủy văn được đánh giá, phân cấp và tạo ngưỡng

tương ứng với 5 nhân tố nêu trên.

a. Loại hình quần cư: Được phân cấp dựa trên việc đánh giá 3 chỉ tiêu:

HTSDĐ, khoảng cách tới đường giao thông.

c. Loại hình Mặt nước: tách lớp thông tin mặt nước giải đoán được, gán

giá trị = 255, phần còn lại = 0

d. Loại hình Đất trống: được đánh giá bằng chỉ tiêu HTSDĐ.

Bước phân tích tổng hợp để ra các suit map

a. Xây dựng ảnh phân cấp thích hợp cho quần cư

b. Xây dựng ảnh phân cấp thích hợp cho đất trống

c. Xây dựng ảnh phân cấp thích hợp cho nông nghiệp

d. Xây dựng ảnh phân cấp thích hợp cho mặt nước

4.4.2. Xây dựng ma trận chuyển dịch dựa vào chuỗi Markov

Ma trận chuyển dịch dựa vào mô hình Markov cho phép dựa vào 2 ảnh

(đã phân loại) ở 2 thời điểm khác nhau có thể xác định được ma trận chuyển

dịch (có quy luật) trong giai đoạn 1995 – 2002.

Kết quả của bước này là xác định được ma trận chuyển dịch giữa các lớp

thông tin trong giai đoạn cần nghiên cứu. Ma trận chuyển dịch là cơ sở để mô

hình có thể dự báo sự thay đổi của đối tượng nghiên cứu trong tương lai.

4.4.3. Mô hình hóa sự biến đổi lớp phủ mặt đất huyện Từ Liêm dựa vào bài

toán CA_Markov

Với ưu điểm là đưa được yếu tố không gian (các bản đồ phân cấp thích

hợp đã xây dựng ở các bước trên) vào bài toán thống kê Markov, mô hình

CA_Markov cho phép dự báo sự biến đổi của lớp phủ mặt đất huyện Từ Liêm

trong khoảng thời gian xác định.

a. Dự báo sự thay đổi lớp phủ mặt đất đến năm 2009

Mục đích chính của công đoạn này là dựa trên kết quả mô hình hóa biến

đổi lớp phủ mặt đất huyện Từ Liêm đến 2009 để đánh giá mức độ chính xác

của quá trình mô hình hóa cho giai đoạn tiếp theo.

Sử dụng chức năng kiểm chứng (Validate) của phần mềm Idrisi, so sánh

kết quả mô hình hóa đến năm 2009 và ảnh phân loại năm 2009 (hình 3.28):

b. Dự báo biến đổi lớp phủ mặt đất huyện Từ Liêm đến năm 2016 và

2023

Ứng dụng mô hình phân tích chuỗi Markov kết hợp với thuật toán Mạng

tự động để dự báo biến đổi lớp phủ mặt đất khu vực nghiên cứu tới năm 2016

và 2023 cho kết quả cụ thể được thể hiện:

Hình 4.17: Ảnh dự báo lớp phủ mặt đất huyện Từ Liêm năm 2016

Hình 4.19: Ảnh dự báo lớp phủ mặt đất huyện Từ Liêm năm 2023

Kết quả phân loại từ ảnh (ha) Kết quả dự báo (ha)

ID Loại lớp phủ 1995 2002 2009 2016 2023

1 Quần cư và xd 1831,44 2387,12 3536,8 4274,6 5012,4

2 Nông nghiệp 4962,6 4500,16 3313,52 2593,92 1874,32

3 Mặt nước 809,04 703,24 663,32 643,72 624,12

4 Đất trống 136,6 149,16 226,08 227,48 228,88

Bảng 4.1: Bảng kết quả biến động diện tích lớp phủ mặt đất xác định bằng

phân loại ảnh và dự báo bằng mô hình giai đoạn 1995 - 2023

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

1995 2002 2009 2016 2023

Quần cư và xd

Nông nghiệp

Mặt nước

Đất trống

Hình 4.20: Đồ thị biến động diện tích lớp phủ mặt đất xác định bằng phân loại

ảnh và dự báo bằng mô hình giai đoạn 1995 - 2023

KẾT LUẬN

Từ Liêm là một huyện ven đô của thủ đo Hà Nội, có tốc độ đô thị hóa

nhanh. Do vậy, cần đánh giá biến động lớp phủ mặt đất, làm cơ sở khoa học

cho việc quy hoạch, quản lý đất đai.

Công nghệ viễn thám kết hợp với GIS cho hiệu quả cao và khách quan

trong đánh giá và dự báo biến đổi lớp phủ mặt đất. Kết quả thực nghiệm cũng

đã chỉ rõ việc kết hợp công nghệ viễn thám và GIS rất hữu hiệu xác định diện

tích biến động của các đối tượng lớp phủ; không những vậy còn xác định được

hình thái biến động, mức độ biến động của từng đối tượng. Bên cạnh đó, việc

sử dụng ảnh viễn thám độ phân giải cao hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu về độ

chính xác hình học cũng như cung cấp đủ lượng thông tin để xây dựng bản đồ

biến động lớp phủ mặt đất đến cấp huyện.

Trên cơ sở bản đồ biến động lớp phủ mặt đất được thành lập bằng công

nghệ viễn thám và GIS của khu vực huyện Từ Liêm cho thấy diện tích đất nông

nghiệp chiếm tỉ lệ cao trong tổng diện tích của huyện đang giảm xuống với tốc

độ ngày càng tăng, năm 1995 diện tích đất nông nghiệp là 4976,40 ha (chiếm

64%) tới năm 2002 là 4510,49 ha, giảm 465,91 ha và tới năm 2009 còn

3324,50 ha (chiếm 43%), giảm 1185,99 ha (gấp 2,5 lần tốc độ giảm thời kì

1995 – 2002). Phần lớn điện tích đất nông nghiệp giảm được chuyển sang đất ở

và xây dựng do quá trình đô thị hóa làm cho diện tích đất ở và xây dựng lại

ngày càng tăng. Năm 1995 là 1837,13 ha (chiếm 24%), tới năm 2002 là

2392,78 ha (chiếm 29%) và năm 2009 là 3543,27 ha (chiếm 45%), tăng

1150,49 ha. Diện tích mặt nước và đất trống và bãi bồi chiếm tỉ lệ ít trong tổng

diện tích của huyện lần lượt khoảng 10% và 3% và biến động không nhiều.

Việc ứng dụng mô hình phân tích chuỗi Markov kết hợp với thuật toán

Mạng tự động để dự báo biến đổi lớp phủ mặt đất khu vực nghiên cứu tới năm

2016 và 2023 cho kết quả là các loại hình như đất nông nghiệp có xu hướng

giảm mạnh về diện tích, xu thế biến đổi chủ yếu là thành dạng quần cư và xây

dựng. Trong khi đó, diện tích mặt nước cũng có xu thế giảm nhưng không

nhiều. Diện tích quần cư và xây dựng có xu hướng tăng mạnh dọc theo các

tuyến đường quốc lộ, thay thế cho các diện tích đất nông nghiệp hoặc đất trống.

Bên cạnh đó, việc sử dụng phần mềm MADCAT cũng cho phép chạy tự

động ra kết quả biến động lớp phủ mặt đất với đầu vào là dữ liệu ảnh. Đây là

một phần mềm tốt cho việc nghiên cứu và giám sát biến động. Cùng với đó là

việc sử dụng mô hình phân tích chuỗi Markov kết hợp với thuật toán Mạng tự

động để dự báo biến đổi lớp phủ mặt đất đã đem lại thêm một lựa chọn cho

công tác quản lý, hoạch định. Điều này có ý nghĩa rất lớn trong việc phát triển

bền vững trong tương lai.

KIẾN NGHỊ

Trong quá trình triển khai thực hiện luận văn, với những kết quả và khó

khăn đã gặp phải, tác giả xin có một số kiến nghị như sau:

Việc sử dụng phần mềm MADCAT cần có một bộ dữ liệu chính xác cho

khu vực nghiên cứu, do đó để có thể phổ biến rộng rãi cần phải xây dựng một

thư viện các mẫu đối tượng trên diện rộng, đầy đủ và chính xác tạo thành một

hệ thống thống nhất trên phạm vi rộng hơn (Tỉnh hay quốc gia). Từ đó có thể

cho phép tự động cho kết quả thay đổi ngay sau khi cập nhật ảnh mới.

Nhược điểm của thuật toán Markov là nội suy tuyến tính để dự báo sự

thay đổi trạng thái của các pixel theo các bước thời gian khác nhau mà chưa

xác định được ngưỡng đánh giá (các yếu tố tự nhiên, chính sách phát triển và

các yếu tố kinh tế - xã hội). Do đó cần tiếp tục nghiên cứu để nâng cao độ

chính xác của mô hình.

Cần có đủ thời gian và các điều kiện liên quan để tích hợp các yếu tố thể

chế, chính sách vào mô hình để mô hình có ý nghĩa thực tiễn cao hơn. Qua đó

giúp các nhà quản lý đưa ra được chiến lược phát triển hợp lý cho khu vực.