Ứng dụng viễn thám và GIS nghiên cứu tác động của việc mở rộng ranh giới hành chính hà nội năm 2008 tới biến động sử dụng đất ở huyện đan phượng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
--------------

LÊ THU THỦY

ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG
CỦA VIỆC MỞ RỘNG RANH GIỚI HÀNH CHÍNH HÀ NỘI
NĂM 2008 TỚI BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT
Ở HUYỆN ĐAN PHƯỢNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

HÀ NỘI – 2018


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
--------------

LÊ THU THỦY

ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG
CỦA VIỆC MỞ RỘNG RANH GIỚI HÀNH CHÍNH HÀ NỘI
NĂM 2008 TỚI BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT
Ở HUYỆN ĐAN PHƯỢNG
Chuyên ngành : Bản đồ viễn thám và hệ thông tin địa lý
Mã số

: 60440214
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Phạm Văn Cự

XÁC NHẬN HỌC VIÊN ĐÃ CHỈNH SỬA THEO GÓP Ý CỦA HỘI ĐỒNG
Giáo viên hướng dẫn

Chủ tịch hội đồng chấm luận văn
thạc sĩ khoa học

PGS.TS. Phạm Văn Cự

PGS.TS. Đinh Thị Bảo Hoa
Hà Nội – 2018


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn sâu sắc tới
thầy PGS.TS. Phạm Văn Cự, người đã tận tình hướng dẫn, động viên cho tơi trong
suốt q trình nghiên cứu.
Tơi cũng xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc đến các thầy cơ trong khoa Địa lý
cùng gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã hỗ trợ, khích lệ, tạo điều kiện thuận lợi giúp
đỡ tôi trong thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn này.

Hà Nội, ngày

tháng 3 năm 2018

Tác giả luận văn

Lê Thu Thủy

i


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ i
DANH MỤC BẢNG BIỂU ..................................................................................... iv
DANH MỤC HÌNH VẼ ............................................................................................v
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
Chương 1: TỔNG QUAN KHUNG LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP ...........4
1.1. Tổng quan về đơ thị hóa .......................................................................................4
1.1.1. Đơ thị hóa và tác động đơ thị hóa đến sử dụng đất nơng nghiệp. .....................4
1.1.2. Tác động thay đổi địa giới hành chính đến mục đích sử dụng đất....................5
1.2. Các phương pháp đánh giá biến đổi sử dụng đất. ................................................5
1.2.1. Phương pháp phân loại ảnh. ..............................................................................5
1.2.2. Phương pháp phân loại định hướng đối tượng ..................................................8
1.2.3. Phương pháp đánh giá biến động bảng chéo ..................................................10
1.3. Phương pháp đo đạc cảnh quan (landscape metrics). ........................................10
1.4. Phương pháp kiểm chứng chứng ngẫu nhiên trên thực địa................................12
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ DỮ LIỆU .............................................13
2.1. Hiện trạng sử dụng đất của huyện Đan Phượng.................................................13
2.1.1. Khái quát điều kiện tự nhiên ...........................................................................13
2.1.2. Các nguồn tài nguyên ......................................................................................15
2.1.3. Thực trạng điều kiện kinh tế ...........................................................................16
2.1.4. Hiện trạng sử dụng đất tại Huyện Đan Phượng ..............................................17
2.2. Phân loại ảnh vệ tinh Spot 5,6,7.........................................................................18
2.2.1. Xây dựng bảng chú giải ..................................................................................18
2.2.2. Qui trình phân loại ảnh ....................................................................................20
2.3. Tính tốn đặc điểm trắc lượng lớp phủ đất nông nghiệp, đất xây dựng huyện
Đan Phượng ...............................................................................................................29
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................31

3.1. Đánh giá xu hướng biến động sử dụng đất của Huyện Đan Phượng .................31
3.1.1. Xu hướng biến động sử dụng đất theo cấp Huyện ..........................................31

ii


3.1.2. Xu hướng biến động đất nông nghiệp theo cấp xã..........................................33
3.1.3. Xu hướng biến động đất xây dựng theo cấp xã .............................................35
3.2. Đánh giá mẫu dạng biến đổi đất nông nghiệp, đất xây dựng. ............................46
3.2.1 Đánh giá mẫu dạng biến đổi đất nông nghiệp ..................................................46
3.2.2 Đánh giá mẫu dạng biến đổi đất xây dựng.......................................................49
3.3. Tác động của sáp nhập Đan Phượng vào Hà Nội năm 2008 tới sử dụng đất ... 53
3.3.1. Tác động của sáp nhập Đan Phượng vào Hà Nội năm 2008 tới sử dụng đất
nông nghiệp .............................................................................................................. 53
3.3.2. Tác động của sáp nhập Đan Phượng vào Hà Nội năm 2008 tới sử dụng đất
xây dựng ................................................................................................................... 54
KẾT LUẬN ..............................................................................................................54
KIẾN NGHỊ .............................................................................................................57
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................58
PHỤ LỤC

iii


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Đặc điểm ảnh vệ tinh Spot 5 .......................................................................7
Bảng 1.2: Đặc điểm ảnh vệ tinh Spot 6 .......................................................................7
Bảng 1.3: Đặc điểm ảnh vệ tinh Spot 7 .......................................................................8
Bảng 1.4: Nhóm chỉ số Fractal ..................................................................................11
Bảng 2.1: Chú giải phân loại ....................................................................................18

Bảng 2.2: Mẫu giải đoán ảnh 2016 ...........................................................................19
Bảng 2.3: Ma trận kiểm chứng sai số 2016 ...............................................................23
Bảng 2.4: Độ chính xác phân loại của từng lớp ........................................................24
Bảng 2.5: Độ chính xác kiểm chứng .........................................................................24
Bảng 2.6: Các chỉ số hình thái khơng gian sử dụng trong luận văn..........................29
Bảng 3.1: Bảng diện tích các loại lớp phủ mặt đất giai đoạn 2004-2016 .................31
Bảng 3.2: Ma trận biến đổi sử dụng đất giai đoạn 2004-2016 ..................................32
Bảng 3.3: Bảng diện tích sử dụng đất nông nghiệp theo cấp xã ...............................33
Bảng 3.4: Bảng biến động diện tích sử dụng đất nơng nghiệp theo cấp xã ..............34
Bảng 3.5: Bảng diện tích sử dụng đất đất xây dựng theo cấp xã ..............................35
Bảng 3.6: Bảng biến động diện tích sử dụng đất đất xây dựng theo cấp xã .............36

iv


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 : Sơ đồ phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên cơ bản ..............................6
Hình 1.2: Sơ đồ phân cấp bậc các đối tượng trên ảnh ................................................9
Hình 2.1: Sơ đồ vị trí huyện Đan Phượng .................................................................13
Hình 2.1: Biểu đồ thống kê sử dụng đất tại huyện Đan Phượng [9] .........................18
Hình 2.2: Quy trình xử lý ảnh ...................................................................................20
Hình 2.3: Ảnh năm 2004 ...........................................................................................20
Hình 2.4: Ảnh năm 2010 .......................................................................................... 20
Hình 2.5: Ảnh năm 2014 ...........................................................................................21
Hình 2.6: Ảnh năm 2016 .......................................................................................... 21
Hình 2.7: Phân loại năm 2004 ...................................................................................23
Hình 2.8: Phân loại năm 2010 .................................................................................. 22
Hình 2.9: Phân loại năm 2014 ...................................................................................23
Hình 2.10: Phân loại năm 2016 ................................................................................ 23
Hình 3.1: Biểu đồ biến đổi sử dụng đất giai đoạn 2004-2016 ..................................31

Hình 3.3: Biểu đồ chỉ số hình thái đất nơng nghiệp ..................................................47
Hình 3.4:Biểu đồ chỉ số hình thái đất xây dựng........................................................50

v


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết:
Trong q trình đơ thị hóa, Thành phố Hà Nội đã trải qua 5 lần điều chỉnh
địa giới hành chính thời kỳ 1954-2017. Điều chỉnh ranh giới hành chính dẫn tới
dịch chuyển cơ cấu tổ chức nhân lực, kinh tế, xã hội của toàn lãnh thổ đặc biệt là
đối với sử dụng đất. Nghị quyết ngày 25/06/2008 của Quốc hội về điều chỉnh địa
giới hành chính thành phố Hà Nội và một số Tỉnh liên quan. Theo Nghị quyết này,
huyện Đan Phượng thuộc Hà Tây cũ được chuyển đổi hành chính từ huyện trực
thuộc Tỉnh lên huyện trực thuộc Thành phố Hà Nội. Với vị trí nằm thuận lợi cho
phát triển kinh tế: nằm trên quốc lộ 32, cách trung tâm thành phố Hà Nội 20km và
cùng với việc được sáp nhập vào Hà Nội Đan Phượng đang có sự chuyển biến về
q trình đơ thị hóa. Đan Phượng vốn là một huyện nơng nghiệp sau khi sáp nhập
vào Hà Nội nên q trình đơ thị hóa sau đó có thể tác động rất mạnh tới đất nơng
nghiệp hiện có.
Việc tìm hiểu sự thay đổi sử dụng đất của Đan Phượng trước khi sáp nhập và
sau khi sáp nhập và Hà Nội là vấn đề có ý nghĩa trợ giúp công tác quy hoạch.
Để đánh giá diễn biến sử dụng đất trước khi và sau khi về Hà Nội thì cần có
thơng tin và tư liệu ảnh viễn thám đáp ứng được nhu cầu này. Để phân tích diễn
biến thay đổi sử dụng đất tại Đan Phượng thì cần thiết sử dụng các cơng cụ phân
tích không gian - đa thời gian của GIS.
Với những lý do trên, tôi chọn đề tài nghiên cứu: “Ứng dụng viễn thám và
GIS nghiên cứu tác động của việc mở rộng ranh giới hành chính Hà Nội năm
2008 tới biến động sử dụng đất ở huyện Đan Phượng”.
2. Câu hỏi nghiên cứu:

- Thay đổi chức năng hành chính tác động đến chuyển đổi đất nông nghiệp
như thế nào?
- Sử dụng Viễn thám và GIS như thế nào để trả lời câu hỏi nghiên cứu trên?

1


3. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu:
- Mục tiêu nghiên cứu:
+ Đánh giá tác động của mở rộng địa giới hành chính tới biến đổi đất nơng
nghiệp và đất xây dựng ở huyện Đan Phượng.
- Nhiệm vụ nghiên cứu:
+ Khung lý thuyết về đơ thị hóa.
+ Tác động đơ thị hóa đến sử dụng đất nơng nghiệp.
+ Tác động của thay đổi địa giới hành chính tới sử dụng đất.
+ Các phương pháp đánh giá biến đổi sử dụng đất.
+ Phân loại ảnh vệ tinh Spot 5,6,7.
+ Đánh giá biến động đất nông nghiệp và đất xây dựng giai đoạn 2004-2016
tại huyện Đan Phượng.
+ Sử dụng chỉ số cảnh quanh (Lanscape metric) đánh giá mẫu dạng biến đổi
đất nông nghiệp và đất xây dựng giai đoạn 2004-2016 tại huyện Đan Phượng
+ Đánh giá tác động của thay đổi hành chính tới biến đổi đất nơng nghiệp và
đất xây dựng tại huyện Đan Phượng.
4. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu
- Phạm vi không gian: Khu vực huyện Đan Phượng giai đoạn 2004 -2016.
- Đối tượng nghiên cứu: Đất nông nghiệp và đất xây dựng.
5. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp phân loại định hướng đối tượng.
- Phương pháp biến động bảng chéo.
- Phương pháp đo đạc cảnh quan (landscape metrics)

- Phương pháp phân tích khơng gian (xác định quan hệ địa giới và biến động
đất nông nghiệp, đất xây dựng).
- Phương pháp kiểm chứng chứng ngẫu nhiên (Congalton) trên thực địa
6. Cơ sở tài liệu:
- Bản đồ hiện trạng sử dụng đất huyện Đan Phượng năm 2014

2


- Ảnh vệ tinh huyện Đan Phượng (Hà Tây cũ) giai đoạn 2004 -2016 gồm
ảnh Spot năm 2004, 2010, 2014, 2016.
- Dữ liệu thống kê đất nông nghiệp huyện Đan Phượng giai đoạn 2004 - 2016.
- Dữ liệu thống kê về kinh tế xã hội, sử dụng đất được thu thập từ phịng Tài
ngun - Mơi trường của huyện Đan Phượng.
7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- Đưa ra quy trình phân loại ảnh định hướng đối tượng cho ảnh Spot tại
huyện Đan Phượng
- Giúp nhà quy hoạch thấy thay đổi thực tế của sử dụng đất Đan Phượng cả
quá trình 2004-2016.
- Đánh giá được việc tác động của mở rộng Hà Nội đối với sử dụng đất ở
huyện Đan Phượng.
8. Cấu trúc của luận văn
Luận văn bao gồm 3 chương cùng với phần Mở đầu, Kết luận, Kiến nghị, Tài
liệu tham khảo. Dưới đây là tiêu đề các chương:
Chương 1: Tổng quan khung lý thuyết và phương pháp
Chương 2: Phương pháp xử lý số liệu
Chương 3: Kết quả và thảo luận

3

Chương 1: TỔNG QUAN KHUNG LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP
1.1 Tổng quan về đơ thị hóa
1.1.1 Đơ thị hóa và tác động đơ thị hóa đến sử dụng đất nơng nghiệp.
Đơ thị hố là một q trình phát triển tất yếu của xã hội. Theo nghĩa rộng đơ
thị hố được hiểu như một q trình phát triển tồn diện kinh tế và xã hội hay quan
niệm q trình đơ thị hố hiện nay như một q trình phát triển của lịch sử thế giới,
liên hệ mật thiết với sự phát triển của lực lượng sản xuất, các hệ thống xã hội và tổ
chức môi trường sống của cộng đồng. Hiểu theo nghĩa hẹp, đơ thị hố là q trình
chuyển cư từ lĩnh vực sản xuất nông nghiệp sang lĩnh vực phi nơng nghiệp với tất cả
các hệ quả của nó như sự tăng trưởng dân cư đô thị, sự nâng cao mức độ cơ sở hạ tầng
của thành phố, sự xuất hiện của các thành phố mới (Nguyễn Ngọc Nga, 2003)
Đơ thị hố cũng được hiểu là một q trình biến đổi kinh tế - xã hội - văn hoá
và khơng gian. Chúng có mối quan hệ với nhau hết sức mật thiết, trong đó diễn ra
"sự chuyển dịch cơ cấu lao động, sự phát triển nghề nghiệp mới, sự tăng trưởng dân
cư, sự phát triển đời sống văn hoá, sự chuyển đổi lối sống và đi liền là sự mở rộng
không gian thành hệ thống đô thị song song với việc tổ chức bộ máy hành chính và
quân sự" (Nguyễn Ngọc Nga, 2003).
Đất đô thị bao gồm mặt đất, mặt nước và khoảng không gian nhất định bên
trên và bên dưới nó trong khu vực đơ thị. Nhìn từ khơng gian địa lý kinh tế, thì đất
đơ thị có nguồn gốc từ đất nông nghiệp và đất chưa sử dụng. Đất đô thị là một phần
của đất đai quốc gia được phát triển gắn liền với q trình đơ thị hóa. Q trình
chuyển đổi hoạt động kinh tế và dân số từ vùng nông thôn vào vùng thành thị làm
cho đất đô thị từ chỗ không khác mấy với đất nơng nghiệp, dần phát triển về diện
tích và tách khỏi nhóm đất này để mang những đặc tính khác biệt gắn với hoạt động
kinh tế và đời sống dân cư phi nơng nghiệp. Mức độ đơ thị hóa càng gia tăng, thì
các sự khác biệt càng đậm nét và hình thành tính chất đặc trưng đất đơ thị [5].
Một số nghiên cứu về đơ thị hóa làm giảm đất nông nghiệp được thực hiện ở
nhiều nước Châu Á như: Nghiên cứu chuyển đổi đất nơng nghiệp theo q trình đơ
thị hóa – mối đe dọa đối với tính bền vững tại vùng Trung Quốc có Su và cộng sự

4


năm 2011, Pan và Zao năm 2007, Xiao năm 2006 nghiên cứu về mở rộng đô thị và
thay đổi sử dụng đất tại Thạch Gia Trang.Tại Việt Nam, chiến lược phát triển đô thị
năm 1998 dự kiến đến năm 2020 đất đô thị là 450.000 ha nhưng chỉ đến 2005 đã lên
đến 480.000 ha. Diện tích đất này lấy chủ yếu từ đất nơng nghiệp. Như vậy đơ thị
hóa đã đang và sẽ tiếp tục làm giảm đất nông nghiệp.
1.1.2 Tác động thay đổi địa giới hành chính đến mục đích sử dụng đất.
Ranh giới đơn vị hành chính thể hiện sự tiếp giáp địa lý của từng khu vực.
Đặc điểm ranh giới hành chính cho thấy tính kết nối chặt chẽ nhiều mặt như giao
thơng, văn hóa, kinh tế, xã hội,…đối với các khu vực lân cận. Chính tính kết nối đó
sẽ ảnh hưởng các đặc tính khu vực xung quanh tới một đơn vị hành chính. Sử dụng
đất là một biểu hiện rõ ràng cho đời sống mỗi bản địa thường có sự khác biệt. Điều
chỉnh ranh giới hành chính được hiểu là sự thay đổi mở rộng hoặc thu hẹp ranh giới
hành chính.
Mỗi đơn vị hành chính đều gắn liền với một bộ phận dân cư nhất định, mà
cuộc sống của họ được bảo đảm bởi các hoạt động kinh tế - xã hội diễn ra trên địa
bàn đơn vị hành chính đó. Bất cứ sự thay đổi nào về địa giới đơn vị hành chính đều
kèm theo sự thay đổi về những điều kiện tự nhiên - xã hội nhất định, gây nên những
xáo trộn, khó khăn nhất định cho người dân địa phương, cũng như tạo ra những trở
ngại nhất định trong việc phục vụ nhân dân, quản lý hành chính của bộ máy chính
quyền nhà nước.
Quyết định 40/2011/QĐ-UBND của UBND Thành phố Hà Nội quy định về
trình tự, thủ tục cho phép hộ gia đình, cá nhân chuyển đổi mục đích sử dụng đất
vườn, ao liền kề và đất nông nghiệp xen kẹt (không thuộc đất cơng) sang đất ở có
hiệu lực ngày 20/11/2011.
1.2 Các phương pháp đánh giá biến đổi sử dụng đất.
1.2.1 Phương pháp phân loại ảnh.

1.2.1.1 Khái niệm cơ bản về phân loại ảnh
Phân loại là kỹ thuật chiết tách thông tin phổ biến nhất trong viễn thám.
Trong không gian ảnh, một đơn vị phân loại được định nghĩa là một đoạn ảnh được

5


dùng làm quyết định phân loại. Một đơn vị phân loại có thể là một pixel, một nhóm
các pixel lân cận hoặc cả ảnh. Trong phân loại đa phổ truyền thống, các lớp được
sắp xếp chỉ dựa trên dấu hiệu phổ của đơn vị phân loại. Trong phân loại theo ngữ
cảnh, bên cạnh việc sử dụng các thông tin phổ của đơn vị phân loại, người ta còn sử
dụng cả các thông tin về thời gian, không gian và các thơng tin liên quan khác.
Thơng thường, đó là pixel được sử dụng làm đơn vị phân loại [2].
Phân loại ảnh có hai phương pháp là phương pháp có kiểm định và phương
pháp khơng kiểm định. Phương pháp có kiểm định sử dụng các mẫu phân loại và
phương pháp không kiểm định: chia ảnh thành các nhóm phổ và gộp các nhóm có
giá trị phổ giống nhau lại. Bản chất của phương pháp phân loại gắn cùng hai khái
niệm: lớp thông tin, lớp phổ.
1.2.1.2 Các nguyên tắc phân loại ảnh
a- Đặc trưng phản xạ phổ
Các thông tin về ảnh viễn thám có liên quan trực tiếp đến năng lượng phản
xạ từ các đối tượng tự nhiên trên mặt đất, việc nghiên cứu các đặc trưng phản xạ
phổ của các đối tượng tự nhiên đóng vai trị hết sức quan trọng. Dựa trên đặc trưng
phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên, các nhà nghiên cứu lựa chọn được các kênh
ảnh tối ưu, chứa nhiều thông tin về đối tượng nghiên cứu nhất, đồng thời cũng là cơ
sở để nghiên cứu các tính chất của đối tượng và phân tách chúng.

Hình 1.1 : Sơ đồ phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên cơ bản [7]

6

Đặc tính phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên phụ thuộc vào nhiều yếu tố
của ngoại cảnh cũng như bản thân các đối tượng đó. Do đó, các đối tượng khác
nhau sẽ có khả năng phản xạ phổ khác nhau.
Từng nhóm đối tượng (đất, nước, thực vật) có đặc điểm phản xạ phổ chung.
Trong một vài trường hợp, khả năng phản xạ của các đối tượng khác nhau lại có giá
trị giống nhau dẫn đến phân loại nhầm đối tượng. Đây là một trong những hạn chế
của ảnh vệ tinh. Để chính xác hố bản chất của đối tượng, thông tin do các dữ liệu
viễn thám cung cấp cần phải đi kèm với một số thông tin [4].
b- Dữ liệu ảnh vệ tinh
Trong luận văn học viên đã sử dụng các ảnh Spot 5, Spot 6, Spot 7 là các
ảnh được thu trong dải sóng nhìn thấy và cận hồng ngoại. Các đặc điểm đặc trưng
của ảnh Spot 5, ảnh Spot 6, ảnh Spot 7 được thể hiện trong bảng 1.1,bảng 1.2,
bảng 1.3.
Bảng 1.1: Đặc điểm ảnh vệ tinh Spot 5
Bước sóng

Độ rộng cảnh

Kênh 1

0,50-0,59

Kênh 2

0,61-0,68

Kênh 3

0,78-0,89

Kênh 4

1,58-1,75

60 km

Độ phân giải không gian

10 m x 10m

Thời gian thu ảnh

27/12/2004, 20/12/2010
Bảng 1.2: Đặc điểm ảnh vệ tinh Spot 6
Kênh 1
0,50-0,59

Bước sóng
Độ rộng cảnh

Kênh 2

0,61-0,68

Kênh 3

0,78-0,89

Kênh 4

1,58-1,75

60 km

Độ phân giải không gian

10mx10m

Thời gian thu ảnh

09/10/2014

7


Bảng 1.3: Đặc điểm ảnh vệ tinh Spot 7
Kênh 1

0,50-0,59

Kênh 2

0,61-0,68

Bước sóng

Kênh 3

0,78-0,89

Độ rộng cảnh

60 km

Độ phân giải khơng gian

10mx10m

Thời gian thu ảnh

17/12/2016

Các thông số quan trọng nhất đặc trưng cho thông tin của một ảnh vệ tinh
bao gồm độ phân giải không gian, độ phân giải phổ, độ phân giải thời gian và độ
phân giải bức xạ.
c- Kênh chỉ số dùng để phân loại
Kênh chỉ số được tính từ các kênh phổ của ảnh viễn thám. Trong luận văn tác
giả sử dụng chỉ số thực vật NDVI để tách chiết các đối tượng trên ảnh viễn thám.
Cơng thức tính chỉ số thực vật dựa vào đặc trưng phản xạ phổ của thực vật ở dải
sóng màu đỏ và dải cận hồng ngoại: thực vật phản xạ rất mạnh nhất tại dải cận hồng
ngoại và yếu nhất tại dải sóng màu đỏ.
1.2.2 Phương pháp phân loại định hướng đối tượng
Phương pháp phân loại truyền thống dựa trên các điểm ảnh (pixel) có hiệu
quả đối với những ảnh viễn thám có độ phân giải thấp và trung bình như Spot. Tuy
nhiên, khi xử lý các ảnh có độ phân giải khơng gian cao và rất cao như Quickbird,
WorldView, GeoEyes thì phương pháp này có sự hạn chế do mối quan hê ̣tỷ lệ
nghịch giữa độ phân giải không gian và đô ̣phân giải phổ.Trên ảnh độ phân giải cao,
siêu cao các đối tượng thuộc cùng một lớp có thể có các đặc tính phản xạ phổ rất

khác nhau do đó phương pháp phân loại truyền thống chỉ dựa vào đặc tính phản xạ
phổ của các đối tượng sẽ kém hiệu quả.
Phân loại định hướng đối tượng được phát triển từ những năm 1970 mang
những ưu việt ở phân tích dựa trên pixel . Ngoài đặc điểm phổ phản xạ của đối
tượng, phân loại định hướng đối tượng nhận biết trên các thông tin của đối tượng

8


về cấu trúc, kích thước và hình dạng,...Ngồi ra, sự phát triển của cơng nghệ tính
tốn đã góp phần làm hồn thiện hơn phương pháp này bằng khả năng tích hợp với
các dữ liệu chuyên đề cũng như kiến thức chun gia như: mơ hình số độ cao, bản
đồ địa chất, bản đồ thổ nhưỡng, bản đồ sử dụng đất…[28].
1.2.2.1 Phân bậc đối tượng
Quá trình phân loại bao gồm các bước xác định đối tượng ở các cấp bậc khác
nhau. Việc liên kết các đối tượng theo cấp bậc rất cần thiết khi phân loại ảnh ở
nhiều đô ̣phân giải khác nhau [4]. Cách phân chia như vậy đảm bảo mỗi đối tượng
được phân loại theo một thuật toán khác nhau nhưng các đối tượng ở nhiều cấp bậc
khác nhau của nhóm vẫn kế thừa các đặc trưng chung của nhóm đó. Hệ thống cấp
bậc được sắp xếp theo dạng cấu trúc hình cây. Quy trình phân loại là xác định đối
tượng ở các cấp bậc khác nhau. Bởi vậy mỗi đối tượng con sẽ được kế thừa những
đặc trưng chung của nhóm. Các thơng số sử dụng để xây dựng cơ sở tri thức trong
phân loại định hướng đối tượng là đặc trưng phổ của dữ liệu viễn thám, lựa chọn tỷ
lệ thích hợp cho việc phân mảnh ảnh, xác định bối cảnh (context) và mối phụ thuộc
có tính phân cấp giữa các đối tượng, tính bất định (uncertainty) của bản thân các dữ
liệu viễn thám, dữ liệu chuyên đề và của khái niệm mờ (fuzzy concept).

Hình 1.2: Sơ đồ phân cấp bậc các đối tượng trên ảnh
Cấu trúc của việc phân bậc phải đảm bảo theo hai quy tắc sau :
- Đường bao của đối tượng bậc cao phải theo đường bao của các đối tương ̣

bâc ̣ thấp hơn.
- Đối tượng bậc thấp hơn bị phân mảnh trong phạm vi đường bao của các
đối tượng bậc cao hơn [14].

9


1.2.2.2 So sánh phương pháp phân loại định hướng đối tượng và phân loại
dựa trên pixel
Tại Việt Nam có nhóm tác giả nghiên cứu về “so sánh phương pháp phân
loại điểm ảnh và phân loại định hướng đối tượng chiết xuất thông tin lớp phủ bề
mặt từ ảnh độ phân giải cao” [9] sử dụng ảnh phân giải cao WorldView 2 nghiên
cứu tại Quận Cầu Giấy Hà Nội. Kết quả nghiên cứu chỉ ra sử dụng phương pháp
định hướng đối tượng cho kết quả tốt hơn phương pháp phân loại điểm ảnh với độ
chính xác là 87,4%.
Trên thế giới đã có nhiều tác giả nghiên cứu so sánh độ chính xác giữa hai
phương pháp phân loại trên với ảnh có độ phân giải cao như Quickbird [17] cho
thấy phân loại định hướng đối tượng có độ chính xác trên 80% cao hơn nhiều so
với dựa trên pixel.
Vậy nên việc phân loại bằng phương pháp định hướng đối tượng cho ảnh có
độ phân giải cao như Spot 5,6,7 kết hợp sử dụng nhiều lớp chuyên đề nên đã tăng
độ chính xác cao hơn nhiều so với phương pháp phân loại trên pixel. Khu vực đơ thị
các đối tượng có kích thước nhỏ, phong phú, đa dạng, đan xen phức tạp nên cần sử
dụng ảnh viễn thám độ phân giải cao. Đối với loại dữ liệu ảnh độ phân giải cao, siêu
cao và ở vùng đơ thị hoặc giáp ranh thì phân loại hướng đối tượng thích hợp hơn và
thường cho độ chính xác cao.
1.2.3 Phương pháp đánh giá biến động bảng chéo
Sử dụng công cụ Intersect trong Arcgis 10.2 chống xếp thơng tin bản đồ cho
ra bảng dữ liệu thuộc tính của cặp ảnh của giai đoạn nghiên cứu. Từ đó thành lập
ma trận bảng chéo đánh giá chính xác diện tích thay đổi của từng đối tượng đất cho

nhau trong giai đoạn nghiên cứu.
1.3 Phương pháp đo đạc cảnh quan (landscape metrics).
Số liệu cảnh quan hoặc chỉ số được định nghĩa là chỉ số định lượng để mô tả
cấu trúc và mơ hình của một cảnh quan Số liệu cảnh quan phát triển trên các biện
pháp thông tin lý thuyết và hình học fractal. Ứng dụng quan trọng của số liệu cảnh
quan bao gồm việc phát hiện các mơ hình cảnh quan, đa dạng sinh học, và chia cắt

10


sinh cảnh, mô tả những thay đổi về cảnh quan, và việc điều tra các hiệu ứng quy
mô trong việc mô tả cấu trúc cảnh quan. Điều tra liên quan thường tập trung vào
việc phân tích cấu trúc của các mảnh, định nghĩa là khu vực không gian phù hợp
với các tính năng chuyên đề tương tự như những thực thể đồng nhất cơ bản, trong
việc mô tả hoặc đại diện cho một phong cảnh [1]. Các số liệu phổ biến nhất được
sử dụng là chỉ số lan truyền và kích thước fractal. Các chỉ số Fractal được gộp
thành 7 nhóm [15]:
Bảng 1.4: Nhóm chỉ số Fractal
Nhóm
Nhóm các chỉ số về
diện tích, mật độ,
cạnh

Các chỉ số
Total (class) are (CA), Percentage of Landscape (PLAND),
Number of Patches (NP), Patch Density (PD), Total Edge (TE),
Edge Density (ED), Landscape Shape Index (LSI), Normalized
Landscape Shape Index (nLSI), Largest Patch Index (LPI).
Perimeter-Area Fractal Dimension (PAFRAC), Perimeter-Area

Nhóm các chỉ số
hình dạng

Ratio Distribution (PARA), Shape Index Distribution (SHAPE),
Fractal Index Distribution (FRAC), Linearity Index Distribution
(LINEAR), Related Circumscribing Circle Distribution
(CIRCLE), Contiguity Index Distribution (CONTIG)
Total Core Area (TCA), Core Area Percentage of Landscape

Nhóm các chỉ số
vùng lõi

(CPLAND), Number of Disjunct Core Areas (NDCA), Disjunct
Core Area Density (DCAD), Core Area Distribution (CORE),
Disjunct Core Area Distribution (DCORE), Core Area Index
Distribution (CAI)

Nhóm các chỉ số về
độ phân tách/độ
gần
Nhóm các chỉ số

Proximity Index Distribution (PROX), Similarity Index
Distribution (SIMI), Euclidean Nearest Neighbor Distance
Distribution (ENN), Functional Nearest Neighbor Distance
Distribution (FNN).
Contrast-Weighted Edge Density (CWED), Total Edge Contrast

mức độ tương phản Index (TECI), Edge Contrast Index Distribution (ECON).

11


Percentage of Like Adjacencies (PLADJ), Clumpiness Index
Nhóm các chỉ số
tiếp xúc/rải rác

(CLUMPY), Aggregation Index (AI), Interspersion &
Juxtaposition Index (IJI), Mass Fractal Dimension (MFRAC),
Landscape Division Index (DIVISION), Splitting Index (SPLIT),
Effective Mesh Size (MESH).

Nhóm chỉ số kết
nối

Patch Cohesion Index (COHESION), Connectance Index
(CONNECT), Traversability Index (TRAVERSE).

1.4 Phương pháp kiểm chứng chứng ngẫu nhiên trên thực địa
Phương pháp kiểm chứng ngẫu nhiên đánh giá độ chính xác của kết quả giải
đốn theo bảng ma trận confusion matrix và hệ số kappa
Confusion matrix có chứa thông tin về thực tế và dự báo phân loại được thực
hiện bởi một hệ thống phân loại. Hệ số kappa được tính tốn theo cơng thức:

Trong đó: r là số hàng trong ma trận, xii là số giá trị trong hàng i và cột i, xi+
và x+i là tổng giá trị của hàng i và cột i, trong đó chú ý N là tổng số các giá trị.
Đầu tiên là Landis và Koch [28] :
- Khơng có độ chính xác : <0
- Độ chính xác rất thấp : 0-0,20
- Độ chính xác thấp : 0,21-0,40

- Độ chính xác trung bình: 0,41-0,60
- Độ chính xác cao 0,61-0,80
- Độ chính xác rất: 0,81-1
Theo Fleiss [25] : giá trị của kappa thể hiện độ chính xác:
- Độ chính xác rất cao: > 0,75
- Độ chính xác tốt: 0,40-0,75
- Độ chính xác thấp: < 0,40.

12


CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ DỮ LIỆU
2.1. Hiện trạng sử dụng đất của huyện Đan Phượng.

2.1.1. Khái quát điều kiện tự nhiên
2.1.1.1. Vị trí địa lý
Đan Phượng là huyện ngoại thành, nằm ở phía Tây Bắc thủ đơ Hà Nội. Vị trí
địa lý tiếp giáp như sau: phía Bắc giáp huyện Mê Linh - Tỉnh Vĩnh Phúc; phía Nam
giáp huyện Hồi Đức; phía Đơng giáp huyện Từ Liêm; phía Tây giáp huyện Phúc
Thọ. Vị trí địa lý kinh tế của Đan Phượng là yếu tố quan trọng tạo nên tiềm năng phát
triển sản xuất nông nghiệp và kinh tế của huyện.

Hình 2.1: Sơ đồ vị trí huyện Đan Phượng
2.1.1.2. Địa hình, địa mạo
Là huyện có địa hình tương đối bằng phẳng; thấp dần từ Tây Bắc xuống
Đông Nam. Cơ bản địa hình của huyện được chia thành 2 vùng chính là vùng bãi
bồi và vùng đồng bằng.
2.1.1.3. Khí hậu
Đan Phượng nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, 1 năm chia thành 4
mùa khá rõ nét với các đặc trưng khí hậu chính như sau:

13


Nhiệt độ khơng khí: Nhiệt độ trung bình năm từ 23,1- 23,5 0C, chia làm hai
mùa. Mùa nóng từ tháng 4 đến tháng 10. Mùa đông lạnh kéo dài từ tháng 11 đến
tháng 3 năm sau, nhiệt độ trung bình tháng từ 15,7- 21,4 0C. Tháng 1 có nhiệt độ
trung bình thấp nhất là 15,7 0C.
Lượng mưa: Lượng mưa trung bình năm là 1.521 - 1.676 mm, phân bố trong
năm không đều, mưa tập trung từ tháng 4 đến tháng 10, chiếm 85,2 % tổng lượng
mưa cả năm (chủ yếu các tháng 7,8,9, lượng mưa ngày lớn nhất có thể tới
336,1mm). Mùa khô từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau, tháng mưa ít nhất là tháng
12, tháng 1 và tháng 2 chỉ có 17,5 - 23,2 mm.
Độ ẩm khơng khí: Độ ẩm khơng khí trung bình năm là 85%, giữa các tháng
trong năm biến thiên từ 80 - 89%. Độ ẩm khơng khí thấp nhất trong năm là các
tháng 11, tháng 12, tuy nhiên chênh lệch về độ ẩm khơng khí giữa các tháng trong
năm khơng lớn.
Gió: Hướng gió về mùa khơ là gió mùa Đơng Bắc từ tháng 11 đến tháng 3
năm sau. Còn lại các tháng trong năm chủ yếu là gió Nam, gió Tây Nam và gió
Đơng Nam.
Sương muối hầu như khơng có; mưa đá rất ít khi xảy ra. Thông thường cứ 10
năm mới quan sát thấy mưa đá 1 lần.
2.1.1.4. Thuỷ văn
Huyện Đan Phượng có 2 nhánh sơng chính chảy qua là sơng Hồng và sông Đáy.
Sông Hồng: chảy qua địa phận huyện 15 km, nguồn thủy năng của sông
Hồng rất lớn lên tới 174 tỷ m3/năm; nguồn nước sơng Hồng có ý nghĩa quan trọng
đối với công tác thủy lợi và cải tạo đồng ruộng.
Sông Đáy: là một phân lưu của sông Hồng bắt đầu từ đập Phùng; hiện nay do
dòng chảy bị ngăn cách với sông Hồng bởi đập Đáy nên vào mùa khô, nước sông bị
cạn kiệt, lưu lượng nước không đủ cung cấp cho nhu cầu sản xuất và sinh hoạt cho

nhân dân.
Ngồi ra, huyện cịn có hệ thống hồ đập lớn nhỏ, đảm bảo việc tưới tiêu cho
diện tích đất canh tác, sản xuất nông nghiệp của huyện.

14


2.1.2. Các nguồn tài nguyên
2.1.2.1. Tài nguyên đất
Nằm trong vùng châu thổ sông Hồng, đất đai của huyện chủ yếu được bồi lắng
của phù sa. Kết quả nghiên cứu điều tra khảo sát ngoài thực địa, kết hợp với số liệu
phân tích đất cho thấy huyện Đan Phượng có 2 nhóm đất chính và 6 đơn vị đất.
2.1.2.2. Tài ngun nước
Nguồn nước được lấy từ sông Hồng, sông Đáy, thông qua hệ thống kênh
mương dày đặc. Nguồn nước này tạo điều kiện thuận lợi để đẩy mạnh thâm canh tăng
vụ. Ngồi ra, hệ thống đầm hồ, ao ven đê…cũng góp phần tích cực cho việc chống
hạn. Hiện nay, nguồn nước mặt của huyện chủ yếu dùng cho sản xuất, song khả năng
khai thác sử dụng cịn hạn chế.
Trung bình hàng năm lượng nước đến từ hai con sông này đạt tới khoảng 95 tỷ
m3. Ngoài ra, tài nguyên nước của huyện còn được bổ sung thêm một lượng đáng kể từ
nguồn nước mưa dồi dào (lượng mưa bình quân/năm từ 1.600-1.800 mm).
2.1.2.3. Tài nguyên khoáng sản
Khoáng sản của huyện chủ yếu là đất sét vùng bãi bồi có thể dùng cho sản
xuất gạch ngói ở các xã trong huyện. Ngồi ra, cịn có cát xây dựng ở khu vực triền
sơng Hồng đủ để đáp ứng nhu cầu trong vùng và khu vực.

2.1.2.4. Cảnh quan môi trường
Đan Phượng mang nét đặc trưng của vùng đồng bằng sông Hồng; các điểm
dân cư sống tập trung theo thơn xóm, dịng họ là chủ yếu. Trong những năm qua
mơi trường sinh thái đã có những cải thiện đáng kể, đa số dân cư trong huyện được

sử dụng nước giếng khoan, giếng khơi và nước mưa cho sinh hoạt; mơ hình bếp
Biơga bước đầu được xây dựng... Vấn đề đang bức xúc hiện nay là hệ thống cống
rãnh, tiêu thoát nước trong các khu dân cư, rác thải trong khu dân cư; nhất là đối với
các xã có diện tích đất khu dân cư nhỏ, dân số đơng và rác thải từ các xí nghiệp, nhà
mày trên địa bàn huyện.
Trong những năm qua, các làng nghề được khôi phục phát triển như: chế
biến đồ gỗ, sản xuất vật liệu xây dựng là động lực để thúc đẩy nền kinh tế của

15


huyện phát triển theo hướng Cơng nghiệp hố - hiện đại hố nơng nghiệp nơng
thơn. Tuy nhiên, đây cũng chính là ngun nhân dẫn đến tình trạng ơ nhiễm mơi
trường và cần được sớm giải quyết.

2.1.2.5. Đánh giá chung về điều kiện tự nhiên, tài nguyên và cảnh quan
môi trường
Huyện Đan Phượng là một trong những vùng kinh tế trọng điểm phía Tây Hà
Nội; có vị trí địa lý thuận lợi, giáp với trung tâm thủ đô Hà Nội và các trung tâm
kinh tế lớn; địa hình đồng bằng, trình độ dân trí cao, có nhiều khả năng nắm bắt
được những tiến bộ mới của khoa học kỹ thuật.
Phần lớn đất đai trong vùng là đất phù sa có chất lượng (độ phì nhiêu màu
mỡ) khá tốt, cân đối về số lượng, địa hình tương đối bằng phẳng với độ cao và độ
dốc hợp lý, làm cơ sở nền tảng cho phát triển các ngành kinh tế - xã hội, đặc biệt là
kinh tế nông nghiệp và phát triển không gian xanh theo định hướng quy hoạch Đan
Phượng là vành đai xanh của Hà Nội.
Có thành phố Hà Nội là thị trường tiêu thụ lớn các loại nông sản, sản phẩm
tiểu thủ công nghiệp và công nghiệp tiêu dùng khác. Là địa bàn mở rộng của thủ đô
Hà Nội về mạng lưới giao thông của các doanh nghiệp trên địa bàn Hà Nội, có
nhiều điều kiện thu hút đầu tư vào các cụm, điểm công nghiệp, các khu đô thị trên

địa bàn huyện.

2.1.3. Thực trạng điều kiện kinh tế
Tổng giá trị sản xuất năm 2016 đạt 3.655 tỷ đồng (giá CĐ1994), tăng 10,6%
so với năm 2015, đạt 103,8% so kế hoạch năm, trong đó: GTSX Nơng nghiệp 388
tỷ đồng, tăng 1,7%, đạt 101,9% so với năm 2015; GTSX Công nghiệp - Xây dựng:
1.875 tỷ đồng, tăng 6,6%, đạt 121,8% kế hoạch năm; GTSX Thương mại - Dịch vụ
1.695 tỷ đồng, tăng 17,3%, đạt 102,6% so với năm 2015.
2.1.3.1. Nông nghiệp - Phát triển nông thôn
Tổng giá trị sản xuất nông nghiệp 2016 thực hiện 388 tỷ đồng. Tổng diện tích
gieo trồng đạt 6.692,42 ha, trong đó diện tích trồng lúa là 2.929,44 ha, bằng 91,19%
so với năm 2015; năng suất lúa bình quân đạt 66,7 tạ/ha (năm 2015 là 62,5 tạ/ha). Giá
trị sản xuất ngành nông, lâm, thủy sản đạt trên 170 triệu đồng/ha canh tác.

16


2.1.3.2. Công nghiệp - Xây dựng
Giá trị sản xuất công nghiệp năm 2016 đạt 1.875 tỷ đồng, tăng 6,6%, đạt
121,8% kế hoạch năm. Huyện đã hoàn thành xây dựng hạ tầng và đưa các hộ thuê
đất vào sản xuất kinh doanh tại Điểm công nghiệp tiểu thủ công nghiệp, làng nghề
Hồ Điền xã Liên Trung; có kế hoạch mở rộng các cụm công nghiệp trên địa bàn
huyện, thành lập trung tâm Phát triển Cụm công nghiệp huyện Đan Phượng.
2.1.3.3. Thương mại - Dịch vụ
Hoạt động Thương mại - dịch vụ được duy trì, hàng hóa lưu thơng phong phú,
đa dạng. Tổng mức hàng hóa bán lẻ đạt 3.070 tỷ đồng, tăng 14% so với năm 2015.
2.1.4. Hiện trạng sử dụng đất tại Huyện Đan Phượng
Diện tích đất tự nhiên Huyện Đan Phượng tính đến ngày 31/12/2016 là
7800,37 ha gồm: diện tích đất nơng nghiệp 3761,24 ha, diện tích đất phi nơng
nghiệp là 3165,35 ha, diện tích đất chưa sử dụng 908,11 ha. Trong đó, đất nơng

nghiệp bao gồm: mặt nước chun dùng, đất sơng ngịi kênh rạch suối; đất nơng
nghiệp bao gồm mặt nước nuôi trồng thủy sản. Tổng diện tích mặt nước là: 996,27
ha. Đất chưa sử dụng là 1050,52 ha.
Cơ cấu sử dụng đất 2016 là: đất nông nghiệp chiếm 46,06%, đất xây dựng (
đất phi nông nghiệp không bao gồm mặt nước); đất xây dựng chiếm 29,53% ; đất
trống chiếm 11,64%; mặt nước chiếm12,77% (theo thống kê của Phòng Tài nguyên
Huyện Đan Phượng)
Xu hướng biến đổi sử dụng đất giai đoạn 2004-2016 theo thống kê của
Phòng Tài nguyên huyện Đan Phượng là: đất xây dựng tăng liên tục trong cả giai
đoạn, trung bình mỗi năm tăng 36,96 ha; đất nông nghiệp giảm liên tục trong cả fiai
đoạn với trung bình mỗi năm giảm 20,15 ha, đất mặt nước xu hướng giảm với trung
bình mỗi năm 20,92 ha; đất trống xu hướng tăng với trung bình mỗi năm 10,96 ha
Với hướng biến động sử dụng đất trong cả giai đoạn như trên, ta có thể kết luận Đan
Phượng đang chuyển biến mục đích sử dụng đất hướng đơ thị hóa.

17


Thống kê sử dụng đất tại Huyện Đan Phượng
ha
4500
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0

2004

2008

2013

Đất nông nghiệp

Mặt nước

Đất xây dựng

2016
Đất trống

Hình 2.1: Biểu đồ thống kê sử dụng đất tại huyện Đan Phượng [9]
2.2. Phân loại ảnh vệ tinh Spot 5,6,7.
2.2.1. Xây dựng bảng chú giải
Xác định hệ thống phân loại là bước đầu tiên rất quan trọng để xây dựng bản
đồ sử dụng đất cũng như bản đồ lớp phủ trong viễn thám. Hệ thống phân loại cần
phải phù hợp với khả năng cung cấp thông tin của dữ liệu viễn thám [7]. Thiết lập
phân loại khơng chỉ dựa vào các đối tượng nhìn thấy trên ảnh, mà còn phụ thuộc
vào rất nhiều các yếu tố khác: độ phân giải của ảnh viến thám, thời gian chụp của vệ
tinh, những kiến thức hiểu biết về địa phương, …
Bảng 2.1: Chú giải phân loại
Lớp phủ phân loại
Lớp phủ mặt nước

Chi tiết đối tượng
1. Hồ ao, sông suối, kênh mương

2. Vùng chuyên canh lúa, lúa màu

Lớp phủ đất nông nghiệp

3. Vùng chuyên canh rau màu, cây ngắn ngày khác
4. Đất trồng cây lâu năm
5. Khu dân cư đô thị, dân cư nông thôn

Lớp phủ đất xây dựng

6. Khu cơng nghiệp, cơng trình xây dựng
7 Đường giao thơng

Lớp phủ mặt đất khác

8. Đất chưa sử dụng, bãi bồi

18