Ứng dụng phương pháp viễn thám và mô hình hóa bản đồ nghiên cứu xu hướng biến động sử dụng đất huyện Thanh Trì

Nghiên cứu khoa học và ñổi mới nội dung, phương pháp giảng dạy ñịa lý

ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP VIỄN THÁM
VÀ MƠ HÌNH HĨA BẢN ðỒ NGHIÊN CỨU XU HƯỚNG
BIẾN ðỘNG SỬ DỤNG ðẤT HUYỆN THANH TRÌ
ðINH THỊ BẢO HOA
NGUYỄN NGỌC THẠCH
PHẠM NGỌC HẢI

Trường ðại học Khoa học Tự nhiên
I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Từ lâu, mơ hình hóa bản đồ đã được sử dụng để thể hiện sự phân bố của các
ñối tượng và hiện tượng trong khơng gian. Các khoanh vi đất trên bản đồ hiện trạng
sử dụng đất cũng khơng nằm ngồi mục đích đó. Phân tích các bản đồ, người đọc có
thể tìm ra quy luật hoặc các ñiểm dị thường nơi xuất hiện các đối tượng. ðây là một
phép trừu tượng chỉ có trên các bản đồ.
Phân tích bằng bản đồ có thể bao gồm 3 nội dung chính [1]:
- Phân tích khơng biến đổi bản đồ (phân tích bằng các đồ thị, đo đếm, xác định
khoảng cách...). Phân tích khơng biến đổi bản đồ là những phân tích cơ bản như mơ
tả bằng mắt, dựng ñồ thị theo bản ñồ, ño ñạc trên bản đồ...Tất cả các thao tác này
đều khơng làm thay đổi bản đồ hiện có.
- Phân tích có biến ñổi bản ñồ (các bản ñồ dẫn suất). Phân tích có biến đổi bản
đồ là phân tích dựa trên một bản ñồ khác ñược tạo ra từ bản ñồ gốc (gọi là bản ñồ
dẫn suất). ðây là cách mà người nghiên cứu về ñối tượng sẽ hiểu ñược bản chất sâu
xa của chúng hay chính là bản chất cịn ẩn chứa bên trong. ðể làm được như vậy,
người phân tích bản ñồ phải nhờ ñến một phương tiện ñể biến đổi, thơng thường đó
là một loại lưới [1]. Lưới này có thể là khơng phủ chồng nhưng cũng có thể phủ
chồng ở một mức độ nào đó.
- Phân tích bằng cách chiết suất các thơng tin biểu hiện bản đồ chun đề
thành các hợp phần riêng. Phân tích có biến ñổi bản ñồ là phân tích dựa trên một bản
ñồ khác ñược tạo ra từ bản ñồ gốc (gọi là bản ñồ dẫn suất). ðây là cách mà người

nghiên cứu về ñối tượng sẽ hiểu ñược bản chất sâu xa của chúng hay chính là bản
chất cịn ẩn chứa bên trong. ðể làm được như vậy, người phân tích bản ñồ phải nhờ
ñến một phương tiện ñể biến ñổi, thông thường đó là một loại lưới [1]. Lưới này có
thể là khơng phủ chồng nhưng cũng có thể phủ chồng ở một mức độ nào đó. Vấn đề
là ở chỗ các chỉ số được tính trong từng ơ lưới như thế nào, vì đây chính là mạng
lưới điểm dùng để nội suy và vẽ các ñường ñẳng trị. Như chúng ta đã biết trên bản
đồ chia cắt sâu, cơng thức tính tốn độ chia cắt cho từng ơ vng là chênh cao giữa
điểm cao nhất và thấp nhất trong ơ đó, cịn đối với bản đồ chia cắt ngang thì tổng
chiều dài của các sơng suối có mặt trong ơ sẽ là chỉ số được gán cho từng ơ một. Vì
369


Khoa ðịa lý - 50 năm xây dựng và phát triển

thế, ñể nghiên cứu xu hướng biến ñộng sử dụng đất cho các thửa đất chúng ta phải
tìm một cơng thức phù hợp. Cơng thức tính tốn hình thái của thửa được nghiên cứu
áp dụng về mặt hình thái [3].
ðể phân tích chiết suất thơng tin bản đồ, bên cạnh việc sử dụng chỉ số Sanon,
có thể áp dụng “ chỉ số hình dạng trung bình -MSI ”, cơng thức tính chỉ số như sau:
(∑ P(x ))/ 4 ∑ A(x )
MSI =
∑x

[

(

)]

Trong đó: P là chu vi, A là diện tích, x là kích thước của khoanh vi bản đồ.

Chỉ số này có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: đa dạng sinh
học, đơ thị hố, địa chất học, hiện trạng và xu hướng biến ñộng của sử dụng đất....
Nếu có dữ liệu bản đồ đa thời gian, có thể phân tích khơng biến đổi bản đồ với các
bản ñồ ñược thể hiện bằng phương pháp ñường ñẳng trị MSI, sau ñó trừ hoặc cộng
các bề mặt giá trị. Ngồi việc nghiên cứu sử dụng đất, các lớp đất bị lấy đi, khối
lượng băng đã tan có thể tính tốn theo cách này [1]. Như vậy để nghiên cứu xu
hướng biến động theo khơng gian - thời gian của các thửa đất về mặt hình thái, có thể
áp dụng cơng thức tính tốn MSI theo từng ơ lục giác, sau đó lấy giá trị và nội suy ñể
vẽ ñường ñẳng trị MSI qua các thời gian khác nhau, từ đó, có thể khảo sát xu thế, đặc
điểm của sự tập hợp các đối tượng tự nhiên, thơng qua việc phân tích đặc điểm các
đường đồng mức. Tiếp đó sử dụng phương pháp phân tích khơng biến đổi bản đồ, có
thể theo dõi được sự thay đổi bề mặt MSI theo thời gian. Kết quả sẽ ñưa ra tâm điểm
của các nơi có xu hướng biến động mạnh theo khơng gian - thời gian.(hình 1)

Hình 1. Bản đồ chỉ số MSI phân tích từ bản đồ sử dụng ñất tại xã Lĩnh Nam

Có hai loại ñường ñẳng trị ñược phân ra theo các dữ liệu ñầu vào [2]. Loại thứ
nhất dùng dữ liệu ñiểm. ðối tượng ñược thể hiện là các đường đẳng cao (đường bình
độ), đường đẳng sâu, ñường ñẳng áp, ñường ñẳng nhiệt ñộ, ñường ñẳng lượng mưa.
Loại thứ hai là dữ liệu dạng tỷ số, thường gắn với một trung tâm vùng. Dữ liệu tỷ số
370


Nghiên cứu khoa học và ñổi mới nội dung, phương pháp giảng dạy ñịa lý

thường thể hiện sự biến ñổi cá thể mạnh khi vượt ra khỏi vùng. ðiều quan trọng là
phải tìm được vùng thích hợp, trong bản đồ thường là một hệ thống lưới. Lưới lục
giác thích hợp cho nghiên cứu thử nghiệm vì hai lý do, thứ nhất dạng hình học này
đem lại cảm giác khơng gian và thứ hai, khi nối 2 trung tâm lục giác tạo thành mạng
tam giác rất thuận lợi cho quá trình nội suy đường đẳng trị. Các cơng thức có thể kể

tới là tỷ lệ phần trăm (số bị chia là một phần của số chia - thể hiện cấu trúc), mật độ
(só chia thường là tổng diện tích của đơn vị thống kê - mật ñộ dân số, năng suất cây
trồng...) hoặc tỷ số chung (bình qn số lao động trên một hộ nơng nghiệp).
ðường đẳng trị đã được sử dụng từ rất sớm trong lịch sử nhân loại [2]. Borri
(1630) dùng ñường ñẳng trị thể hiện sự suy giảm từ trường. Alexandervon (1701)
dùng ñường ñẳng trị ñể thể hiện nền nhiệt ñộ. Arthur Robinson (1845) dùng ñường
ñẳng sâu thể hiện sự thay đổi địa hình đáy biển.

Hình 2. Bản ñồ chỉ số MSI phân tích từ
bản ñồ sử dụng ñất tại xã ðại Áng

Hình 3. Bản ñồ chỉ số MSI phân tích từ
bản đồ sử dụng đất tại xã Liên Ninh

Phân tích bằng cách phân tích cấu trúc bản ñồ, tạo ra ra các hợp phần liên quan
tới việc xác ñịnh mặt nền và mặt dư. ðể giải quyết vấn đề này đơi khi cần áp dụng
những cơng thức tốn học như tính tốn hồi quy, tương quan...
Vấn đề nghiên cứu xu hướng biến ñộng sử dụng ñất liên quan tới phân tích bản
đồ có biến đổi biểu hiện bản ñồ với các ñường ñẳng trị. Áp dụng cách thể hiện bản
đồ này sẽ cho phép hình dung từ một góc độ nào đó xu thế biến động sử dụng ñất.
Chiều hướng mà các ñường ñẳng trị lồi ra thể hiện xu hướng lan toả, mở rộng. Các
ñường ñẳng trị nếu lõm vào thể hiện xu thế thu hẹp. Nhiều ñường ñẳng trị lồi, dày
ñặc, liên tiếp thể hiện sự lan tỏa với cường ñộ mạnh, nếu nhiều ñường ñẳng trị lồi ra,
giãn rộng thể hiện sự lan toả với chiều hướng rộng khắp. Vì thế, vấn đề nghiên cứu
ứng dụng phương pháp mơ hình hóa bản đồ để thể hiện bản chất biến động của tình
hình sử dụng ñất ñược ñặt ra.

371

Khoa ðịa lý - 50 năm xây dựng và phát triển

II. ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP VIỄN THÁM VÀ PHƯƠNG PHÁP MƠ
HÌNH HĨA BẢN ðỒ NGHIÊN CỨU XU HƯỚNG BIẾN ðỘNG SỬ DỤNG
ðẤT HUYỆN THANH TRÌ NĂM GIAI ðOẠN 2001 - 2003
1. Giới thiệu về vùng nghiên cứu
Theo ranh giới hành chính, Thanh Trì tiếp giáp với Hà Tây ở phía tây, có sơng
Hồng là ranh giới tự nhiên với huyện Gia Lâm về phía đơng. Giới hạn khu vực
nghiên cứu nằm từ 20°52’33” tới 20°59’1” vĩ bắc, 105°47’27”tới 105°56’11” kinh
đơng. Tổng diện tích tự nhiên của vùng nghiên cứu là 9.828,5401 ha [4]. Với vị trí
đó, Thanh Trì là huyện ngoại thành nằm ở phía nam nội thành Hà Nội, có vai trị là
cửa ngõ ở phía nam, là vùng hậu cần về thực phẩm tươi, ñồng thời là một khu vực
sinh thái cho trung tâm thủ đơ. ðịa hình huyện Thanh Trì thấp trũng nhất của Hà
Nội, với độ cao trung bình so với mặt nước biển 4-5m, nghiêng từ Bắc xuống Nam
và từ ðông sang Tây. ðê sông Hồng chia huyện thành hai phần: trong đê và ngồi
đê. Vùng bãi ven sơng ngồi đê hàng năm được bồi thêm lượng phù sa lớn nên địa
hình cao hơn phần trong ñê, nhưng thường bị ngập nước vào mùa lũ. Vùng trong đê
có bề mặt địa hình bị chia cắt mạnh bởi các kênh, mương thủy lợi kết hợp với nhiều
vùng trũng tạo thành đầm hồ tự nhiên, thích hợp với việc ni thả cá.
Khí hậu của huyện Thanh Trì mang đặc tính khí hậu nhiệt đới gió mùa. Nhiệt
độ trung bình 23,9 oC. Bức xạ mặt trời trung bình 4272 Kcal/m2/tháng. Lượng mưa
khá phong phú (trung bình năm 1649mm), nhưng phân bố khơng đều, mùa mưa từ
tháng 6 đến tháng 10 tập trung tới 80% lượng mưa nên dễ gây úng ngập, làm thiệt
hại mùa màng và vật chất của nhân dân. Trong khi đó mùa ít mưa từ tháng 11 đến
tháng 5 năm sau khơng đủ nước để canh tác. Lượng bốc hơi trung bình năm 938mm.
ðộ ẩm trung bình cao (83%), phù hợp với các loại hoa màu. Hai mùa gió chính: gió
mùa ðơng Bắc và gió mùa ðông Nam ảnh hưởng sâu sắc tới mùa vụ trong sản xuất
nơng nghiệp và q trình sinh trưởng của các loại cây trồng.
Trên địa bàn huyện có các sơng lớn chảy qua như: sông Hồng, sông Nhuệ, sông
Tô Lịch, sơng Lừ, sơng Sét, sơng Kim Ngưu,... Huyện có diện tích hồ đầm lớn như

các hồ n Sở, Linh ðàm, ðịnh Công, Pháp Vân... Phần lớn chúng bị ô nhiễm do
nước mưa và nước thải sinh hoạt khơng được làm sạch từ khu vực nội thành chảy vào.
Tồn huyện có 6 loại đất chính: đất phù sa khơng được bồi, khơng glây hoặc
glây yếu, đất phù sa khơng được bồi có glây, đất phù sa ít được bồi trung tính kiềm
yếu, đất phù sa khơng được bồi glây mạnh, đất phù sa được bồi hàng năm trung tính
kiềm yếu, đất cồn cát, bãi cát ven sơng.
Như vậy, vị trí địa lý và điều kiện tự nhiên là yếu tố hình thành ñặc ñiểm sử
dụng ñất khu vực nghiên cứu.

372


Nghiên cứu khoa học và ñổi mới nội dung, phương pháp giảng dạy ñịa lý

2. Phân loại ảnh số thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất huyện Thanh
Trì năm 2001 và năm 2003
a. Tư liệu ảnh viễn thám
Ảnh viễn thám ñược lựa chọn ñể thực hiện phân loại là ảnh aster, độ phân giải
khơng gian 15 m, chụp ngày 16/11/2001 và ngày 13/01/2003, được nắn chỉnh hình
học với bản đồ địa hình tỷ lệ 1:10.000.

Hình 4. Ảnh Aster tháng 11/2001

Hình 5. Ảnh Aster tháng 01/2003

b. Phân loại ảnh viễn thám khu vực huyện Thanh Trì năm 2001 và năm 2003
Qua q trình khảo sát thực địa, ở khu vực nghiên cứu nổi lên các loại hình sử
dụng đất sau: ðất trồng lúa; ðất trồng rau và hoa màu; Mặt nước (ao, hồ, đầm); Sơng
Hồng; Khai thác cát; Dân cư đơ thị; Dân cư nơng thơn; ðất xây dựng và giao thơng.

Hình 6. Ảnh phân loại hiện trạng năm 2001

Hình 7. Ảnh phân loại hiện trạng năm 2003

Kết quả phân loại ảnh viễn thám tại hai thời ñiểm 2001 và 2003 được tích hợp
theo phương thức giao chéo (crossing) tạo ra một bảng dữ liệu ma trận biến ñộng và
một bản đồ biến động (đã được gộp nhóm thành hai lớp: biến động và khơng biến
373


Khoa ðịa lý - 50 năm xây dựng và phát triển

động). Như vậy xu hướng biến động có thể dự đốn từ ma trận biến động, cịn
hướng biến động theo khơng gian thì rất khó theo dõi.
Diện tích đất trồng lúa tăng chút ít (khoảng 1%) do phần diện tích mặt nước đã
được chuyển sang (152,96ha). Diện tích đất trồng rau và hoa màu giảm từ 22,28%
xuống 18,8% trong đó có một phần diện tích đã được chuyển sang đất mặt nước
(105,88 ha), đất ở đơ thị (1,44 ha), trung bình giảm 115,16 ha/năm. Diện tích mặt
nước giảm từ 14,84% xuống cịn 11,59% do chuyển sang đất ở đơ thị 1,44 ha, trung
bình giảm 107,52 ha/năm. ðất chuyên dùng tăng từ 9,46% lên 11,59% do chuyển từ
ñất trồng lúa 23,84 ha, từ ñất trồng rau và hoa màu 122,4ha và từ đất mặt nước
66,56ha, trung bình tăng 70,72 ha/năm. ðất ở nông thôn tăng từ 14,22% lên 17% do
chuyển từ ñất trồng lúa 28,44 ha, ñất trồng rau và hoa màu 247,4 ha, trung bình tăng
92 ha/năm. ðất ở đơ thị tăng từ 0,38% lên 1,2% do chuyển sang từ ñất trồng lúa
85,68 ha, trung bình tăng 27,3 ha/năm.
Bảng 1. Biến động sử dụng đất huyện Thanh Trì giai đoạn 2001 - 2003
6

14

27

41

52

53

58

Tổng
2001

%

6

3182.32

0

0

23.84

28.44

85.68

0.08

3320.36

33.42

14

74.4

1760.65

0

122.4

247.4

0

8.6

2213.45

22.28

27

152.96

105.88

1148.68

66.56

0

0

0

1474.08

14.84

41

0

0

0

938.76

0.12

0.52

0

939.4

9.46

52

0

0

0

0

1412.68

0

0.08

1412.76

14.22

53

0

1.44

2.76

0

0.12

33.08

0

37.4

0.38

58

0

0

0.08

0

0

0

536.28

536.36

5.40

9933.81

100

3409.68

1867.97

1151.52

1151.56

1688.76

119.28

545.04

2003
2001

Tổng

2003
ha

3409.68

1867.97

1151.52

1151.56

1688.76

119.28

545.04

9933.81

%

34.32

18.80

11.59

11.59

17.00

1.20

5.49

100.00

Xử lý của tác giả năm 2003

2.2.3. Tính tốn, phân tích biến động giá MSI của các điểm trong lưới lục giác trên
nền ảnh phân loại sử dụng đất năm 2001 và 2003
Áp dụng cơng thức tính chỉ số MSI, bản ñồ biến ñộng MSI giai ñoạn 2001 2003 cho thấy tâm phát triển tại khu vực ðịnh Cơng, Thịnh Liệt, Thanh Trì, Lĩnh
Nam, n Sở, n Mỹ, Ngọc Hồi - Liên Ninh, đó cũng chính là những khu vực
ñược quy hoạch thành khu dân cư như khu ñô thị mới ðịnh Công, Thịnh Liệt, kênh
dẫn nước Yên Sở, vùng trồng rau sạch Yên Mỹ, khu công nghiệp Ngọc Hồi - Liên
Ninh. Trên bản ñồ biến ñộng xây dựng bằng kỹ thuật tạo bản đồ chéo ( crossing)
khơng thể cho thấy những phát hiện này.

374


Nghiên cứu khoa học và ñổi mới nội dung, phương pháp giảng dạy địa lý

Hình 8. Giá trị MSI năm 2001

Hình 9. Giá trị MSI năm 2003

Hình 10. Biến động giá trị MSI giai ñoạn 2001 -2003

375

Khoa ðịa lý - 50 năm xây dựng và phát triển

III. KẾT LUẬN
Sử dụng lưới lục giác ñều làm các tốn tử trong đó giá trị được lựa chọn là
MSI trên nền ảnh phân loại hiện trạng sử dụng ñất, làm cơ sở ñể tạo ra hệ thống các
ñường ñẳng trị và bề mặt MSI. Phân tích các lớp thơng tin tách chiết đó đã cho thấy
xu hướng biến động về mặt hình thái của tình hình sử dụng đất theo không gian và
thời gian. ðiều này cho thấy mô hình hóa bản đồ là một cơng cụ mạnh thực sự nếu
biết kết hợp thủ pháp phân tích bản đồ trong đó có phân tích khơng biến đổi bản đồ
và phân tích có biến đổi bản đồ (với các bản ñồ dẫn xuất).
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. A. M. Berliant, Nghiên cứu ñịa lý bằng phương pháp bản ñồ, Biên dịch Hồng
Phương Nga, Nhữ Thị Xn, Hiệu đính Nguyễn Thơ Các, Nhà Xuất bản ðại học
Quốc gia, 2001.
[2]. Bordent D. Dent, Cartography - Thematic Map Design, 1993
[3]. ESRI, ARC-GIS 9.1 tutorial
[4]. />[5]. UBND huyện Thanh Trì, Báo cáo tổng hợp quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất
đai huyện Thanh Trì, Thành phố Hà Nội, thời kỳ 2001-2010, tháng 1/2002.

SUMMARY
DINH THI BAO HOA, NGUYEN NGOC THACH, PHAM NGOC HAI
The application of map modeling for studying trend of land use change is the
main content of this article. To understand more clearly about the trend of land use
change, instead of using crossing two land use maps, the authors used the method of
map analysis with/without modifying map. Map analysis using modifying map
considered the hexagonal as operator in which the MSI value was calculated from all
patch of land use falled in. Mean shape index (MSI) is used as an indicator for
identifying the change of land use in each hexagonal over time. More ever, this
value was considered for interpolating the isopletic lines. Two isopletic lines were
intersected. Residual of MSI was used for interpolating isopletic lines again.

According to character of these lines, the trend of land use change was presented.

376