Ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý (gis) đánh giá biến động sử dụng đất huyện thạch thất, thành phố hà nội

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ-ĐỊA CHẤT

ĐÀO THỊ LOAN

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ
(GIS) ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT HUYỆN THẠCH
THẤT, THÀNH PHỐ HÀ NỘI
Ngành: Bản đồ viễn thám và hệ thông tin địa lý
Mã số: 60440214

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS. Trần Xuân Trường

HÀ NỘI - 2015


3

LỜI CAM ĐOAN

Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của bản thân. Các số
liệu, kết quả trình bày trong luận văn là đúng sự thật và chưa từng được cơng
bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.

Hà Nội, ngày 15 tháng 4 năm 2015
Tác giả luận văn

Đào Thị Loan


4

MỤC LỤC
MỤC LỤC ........................................................................................................... 4
DANH MỤC CÁC BIỂU BẢNG ......................................................................... 7
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ .............................................................................. 8
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ....................................... 10
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 11
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG
HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT .................................................................... 16
1.1. Khái quát về hiện trạng sử dụng đất ...................................................... 16
1.1.1. Khái niệm về tài nguyên đất .................................................................... 16
1.1.2. Khái quát về hiện trạng sử dụng đất ....................................................... 17
1.2. Các phương pháp nghiên cứu biến động hiện trạng sử dụng đất ....... 21
1.2.1. Biến động hiện trạng sử dụng đất ........................................................... 21
1.2.2. Các nguyên nhân gây ra biến động......................................................... 22
1.2.3. Các phương pháp nghiên cứu biến động hiện trạng sử dụng đất........... 24
1.3. Kết hợp viễn thám và GIS nghiên cứu biến động lớp phủ................... 32
1.4. Ưu nhược điểm của công nghệ ................................................................ 33
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ VIỄN THÁM ........................................... 35
2.1. Nguyên lý viễn thám ................................................................................. 35
2.1.1. Nguyên lý phản xạ ánh sáng khác nhau .................................................. 35
2.1.2. Nguyên lý bức xạ năng lượng nhiệt khác nhau ....................................... 36
2.2. Phân loại viễn thám .................................................................................. 37
2.2.1. Phân loại theo nguồn tín hiệu ................................................................. 37
2.2.2. Phân loại theo đặc điểm quỹ đạo ............................................................ 38
2.2.3. Phân loại theo thiết bị bay chụp .............................................................. 38

2.2.4. Phân loại theo các dải sóng trong quang phổ điện từ ............................ 38


5

2.3. Khái niệm về ảnh số viễn thám ............................................................... 39
2.4. Các đặc trưng cơ bản của ảnh số viễn thám .......................................... 43
2.4.1. Đặc trưng phổ.......................................................................................... 44
2.4.2. Đặc trưng không gian.............................................................................. 46
2.4.3. Đặc trưng thời gian ................................................................................. 47
2.4.4. Đặc trưng tích hợp thông tin ................................................................... 48
2.5. Một số kỹ thuật xử lý ảnh viễn thám ...................................................... 48
2.5.1. Tăng cường chất lượng ảnh .................................................................... 48
2.5.2. Nắn chỉnh hình học ảnh viễn thám .......................................................... 51
2.5.3. Phân loại thông tin trên ảnh viễn thám ................................................... 52
CHƯƠNG 3: HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ ...................................................... 54
3.1. Khái niệm về hệ thông tin địa lý ............................................................. 54
3.2. Các thành phần trong hệ thông tin địa lý .............................................. 58
3.2.1. Hệ thống phần cứng ................................................................................ 58
3.2.2. Hệ thống phần mềm................................................................................. 59
3.2.3. Cơ sở dữ liệu.......................................................................................... 662
3.2.4.Tri thức con người .................................................................................. 662
3.2.5. Phương thức tổ chức thực hiện ............................................................. 662
3.3. Cơ sở dữ liệu trong hệ thông tin địa lý ................................................... 63
3.3.1. Khái niệm chung về cơ sở dữ liệu ........................................................... 63
3.3.2. Cấu trúc cơ sở dữ liệu trong hệ thông tin địa lý ..................................... 64
3.4. Khái niệm về siêu dữ liệu - METADATA .............................................. 67
3.5. Hệ thông tin địa lý trong nghiên cứu biến động .................................... 71
CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG TRONG ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG
ĐẤT HUYỆN THẠCH THẤT, THÀNH PHỐ HÀ NỘI ............................ 73

4.1 Khái quát điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của khu vực. ................. 73
4.1.1 Điều kiện tự nhiên..................................................................................... 73


6

4.2. Điều kiện kinh tế xã hội............................................................................ 73
4.3. THÀNH LẬP BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT BẰNG TƯ
LIỆU VIỄN THÁM KHU VỰC HUYỆN THẠCH THẤT, THÀNH PHỐ
HÀ NỘI............................................................................................................. 76
4.3.1. Thực nghiệm thành lập hiện trạng sử dụng đất bằng tư liệu viễn thám
khu vực Thạch Thất giai đoạn 2004- 2008. ..................................................... 76
4.3.2. Thu thập tư liệu........................................................................................ 77
4.3.3. Nhập ảnh.................................................................................................. 78
4.3.4. Tăng cường chất lượng ảnh. .................................................................. 78
4.3.5. Nắn chỉnh tư liệu ảnh .............................................................................. 79
4.3.6. Cắt ảnh theo ranh giới vuông. ................................................................. 80
4.3.7. Phân loại ảnh .......................................................................................... 81
4.3.8. Cắt ảnh phân loại theo ranh giới hành chính khu vực nghiên cứu......... 91
4.3.9. Thành lập bản đồ biến động sử dụng đất huyện Thạch Thất giai đoạn
2004- 2008 ......................................................................................................... 94
4.3.10. Nhận xét về xu thế biến động sử dụng đất giai đoạn 2004- 2008 ......... 96
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................ 98
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 100
PHỤ LỤC ....................................................................................................... 102


7

DANH MỤC CÁC BIỂU BẢNG

Bảng 1.1. Phân tích sự khác nhau của các hệ thống phân loại đất .................. 18
Bảng 4.1 Các thông số của ảnh......................................................................... 78
Bảng 4.2. Các mẫu khóa ảnh của 2 năm........................................................... 82
Bảng 4.3 Thống kê các đối tượng trên ảnh năm 2004 ...................................... 93
Bảng 4.4 Thống kê các đối tượng trên ảnh năm 2008 ...................................... 94
Bảng 4.5 Thống kê diện tích biến động ............................................................. 95


8

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp sau phân loại ....... 25
Hình 1.2: Nghiên cứu biến động bằng phương pháp phân loại trực tiếp......... 26
Hình: 1.3 Nghiên cứu biến động bằng phương pháp cộng màu ....................... 27
Hình 1.4. Véc tơ thay đổi phổ ............................................................................ 28
Hình 1.5. Thuật tốn phân tích thay đổi phổ..................................................... 29
Hình 2.1. Mơ phỏng thu nhận dữ liệu khơng gian theo viễn thám.................... 35
Hình 2.2. Phản xạ quang phổ của nước, đất và thực vật............................ 36
Hình 2.3. Bức xạ đối với vật thể đen ............................................................. 36
Hình 2.4. Mối quan hệ quang phổ điện từ và các bộ cảm biến.................. 37
Hình 2.5. Phân loại theo nguồn tín hiệu ....................................................... 37
Hình 2.6 Mơ phỏng ảnh số ................................................................................ 40
Hình 2.7 Mơ phỏng các khn dạng ảnh số vệ tinh .......................................... 43
Hình 2.8. Các đường cong phổ đặc trưng........................................................ 44
Hình 2.9 Các đường cong phổ tương ứng......................................................... 45
Hình 2.10 Khơng gian phổ đặc trưng ............................................................... 45
Hình 2.11. Tích hợp thơng tin............................................................................ 48
Hình 3.1. Mơ phỏng hệ thơng tin địa lý............................................................. 55
Hình 3.2. Các lớp thơng tin trong hệ thống ...................................................... 57

Hình 3.3.Mơ phỏng các thành phần của HTTĐL ............................................. 58
Hình 3.4.Hệ thống phần cứng ........................................................................... 59
Hình 3.5. Liên kết dữ liệu khơng gian và thuộc tính ......................................... 67
Hình 4.1: Quy trình thành lập hiện trạng sử dụng đất ..................................... 76
Hình 4.2 Cắt ảnh theo ranh giới vng............................................................. 81
Hình 4.3 Xây dựng tệp mẫu cho ảnh 2004 ........................................................ 83
Hình 4.4 Bảng xây dựng tệp mẫu ảnh năm 2004 .............................................. 84


9

Hình 4.5 So sánh sự khác biệt giữa các mẫu phân loại ảnh năm 2004 theo
phương pháp định hình...................................................................................... 84
Hình 4.6 So sánh sự khác biệt giữa các mẫu phân loại ảnh năm 2004 theo
phương pháp định lượng. .................................................................................. 85
Hình 4.7 Bảng xây dựng tệp mẫu ảnh năm 2008 .............................................. 86
Hình 4.8 So sánh sự khác biệt giữa các mẫu phân loại năm 2008. .................. 86
Hình 4.9 Lựa chọn phương pháp phân loại ...................................................... 87
Hình 4.10 Kết quả phân loại ảnh năm 2004. .................................................... 87
Hình 4.11 Kết quả phân loại ảnh năm 2008. .................................................... 88
Hình 4.12 Kết quả xử lý ảnh lọc nhiễu phân loại ảnh năm 2004 ..................... 90
Hình 4.13 Kết quả phân loại và xử lý lọc nhiễu ảnh 2008................................ 91
Hình 4.14 Bản đồ biến động sử dụng đất giai đoạn 2004-2008 ....................... 95
Hình 4.15 Biểu đồ biến động các loại đất giai đoạn 2004- 2008 ..................... 96


10

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Viết tắt

CSDL:
CPU:

Viết đầy đủ
Cơ sở dữ liệu
(Central Processing Unit)
Bộ xử lý trung tâm

GIS:

(Geographic Information System)
Hệ thông tin địa lý

HQTCSDL:
HTTĐL:

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu
Hệ thông tin địa lý

QTCSDL:

Quản trị cở sở dữ liệu

VDU:

(Video Display Unit)
Thiết bị hiển thị hình ảnh


11

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Đất đai là tài nguyên vô cùng quý giá, là tư liệu sản xuất đặc biệt, là
nguồn sống, môi trường, môi sinh quan trọng nhất cho đời sống con người,
cho sinh hoạt xã hội và cho các hoạt động sản xuất kinh doanh. Đất đai là tài
nguyên vô cùng quan trọng trong chiến lược phát triển của mỗi quốc gia, nó
có những đặc trưng cơ bản khiến nó khơng giống với bất kỳ một loại tư liệu
sản xuất nào. Đất đai có hạn về số lượng và khơng có khả năng tái sinh; nó có
vị trí cố định trong khơng gian, khơng thể di chuyển theo ý muốn chủ quan
của con người…Chính từ những đặc trưng trên đã làm cho đất đai đặt đúng
giá trị của nó. Từ nhiều đời nay, ơng cha ta nói "tấc đất tấc vàng", câu nói này
ngày càng đúng trong xã hội hiện nay.
Trên thế giới nói chung và nước Việt Nam ta nói riêng đang đối mặt
với sức ép của gia tăng dân số đi cùng với việc sử dụng đất đai thiếu bền vững
đã gây sức ép lớn lên quá trình sử dụng đất và vấn đề sử dụng đất đai trở
thành vấn đề sống còn của mỗi quốc gia, mỗi dân tộc. Vì vậy nghiên cứu sự
thay đổi trong quá trình sử dụng đất là căn cứ khoa học để đưa ra những chính
sách sử dụng đất đai phù hợp sao cho tiết kiệm và có hiệu quả và việc xác
định biến động đất đai càng trở nên cấp thiết hơn bao giờ.
Công nghệ viễn thám, một trong những thành tựu khoa học vũ trụ đã
đạt đến trình độ cao, tuy mới phát triển nhưng đã nhanh chóng được áp dụng
trong nhiều lĩnh vực và được phổ biến rộng rãi trên khắp thế giới. Công nghệ
viễn thám đã trở thành phương tiện chủ đạo cho công tác điều tra, nghiên cứu,
khai thác, sử dụng và quản lý, giám sát tài nguyên thiên nhiên và môi trường
ở cấp độ từng nước, từng khu vực và trong phạm vi tồn cầu. Khả năng ứng
dụng cơng nghệ viễn thám ngày càng được nâng cao và trở thành kỹ thuật phổ
biến, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực

12

Việc sử dụng tư liệu viễn thám để thành lập bản đồ biến động đất ở
Việt Nam được bắt đầu từ lâu với những ưu thế của nó mà những nguồn tư
liệu và phương pháp nghiên cứu thông dụng không thể có được như: tính chất
cập nhật thơng tin, tính chất phong phú của thơng tin đa phổ, tính đa dạng của
tư liệu…Một trong những vai trò quan trọng của cơng nghệ viễn thám là góp
phần tích cực trong việc nghiên cứu, xác định hiện trạng và những thay đổi
của các yếu tố sử dụng đất do nhiều nguyên nhân như chuyển đổi canh tác,
mở rộng vùng dân cư, làm nương rẫy…Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa
học vũ trụ thì ảnh viễn thám đã xuất hiện và ngày càng tỏ rõ tính ưu việt trong
cơng tác điều tra, quản lý tài nguyên. Việc sử dụng ảnh vệ tinh để thành lập
bản đồ biến động lớp phủ đã được các cơ sở nghiên cứu, cơ sở sản xuất ở
nước ta áp dụng và quan tâm đặc biệt trong những năm gần đây.
Viễn thám (sử dụng tư liệu độ phân giải cao) kết hợp GIS tạo ra các
bản đồ hay quy trình thứ cấp cịn 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 tôi 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, chúng tôi 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

13

ảnh viễn thám độ phân giải thấp và trung bình, trong thời kỳ đơ thị hố chưa
nhanh như hiện nay tại vùng nghiên cứu thử nghiệm.
Hiện nay, để có thể thực hiện được ý tưởng này, phương pháp duy nhất
là sử dụng kết hợp công nghệ viễn thám và công nghệ hệ thông tin địa lý.
Để bổ sung thêm kiến thức về lĩnh vực này, em đã thực hiện đồ
án tốt nghiệp với đề tài “ Ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa
lý (GIS) đánh giá biến động sử dụng đất huyện Thạch Thất, thành phố Hà Nội”.
2. Mục tiêu của đề tài
Nghiên cứu ứng dụng ảnh vệ tinh độ phân giải cao đánh giá biến động
sử dụng đất, trên cơ sở đó dự báo xu thế biến động trong tương lai phục vụ
quản lý, qui hoạch sử dụng đất hiệu quả.
3. Phạm vi nghiên cứu
- Tư liệu sử dụng: tư liệu viễn thám đa thời gian, đặc biệt là ảnh SPOT
5, SPOT 4 để đánh giá và dự báo xu thế biến động đất huyện Thạch Thất.
- Phạm vi khu vực nghiên cứu: huyện Thạch Thất.
- Tập trung chủ yếu vào các đối tượng như: đất nông nghiệp, đất ở, đất
thực vật, đất mặt nước, đất trống.
4. Nhiệm vụ của đề tài
Để đạt được mục tiêu trên, cần giải quyết các nhiệm vụ sau:
- Tìm hiểu tình hình ứng dụng cơng nghệ viễn thám trong nghiên cứu
biến động sử dụng đất ở Việt Nam và huyện Thạch Thất nói riêng.
- Xử lý ảnh vệ tinh của khu vực huyện Thạch Thất thu thập được.
- Đánh giá biến động sử dụng đất.
- Đề xuất định hướng sử dụng đất hợp lý cho khu vực nghiên cứu.
5. Phương pháp nghiên cứu
- Điều tra thực địa: nhằm bổ sung chính xác các thơng tin thực tế về
khu nghiên cứu, đánh giá độ chính xác kết quả nghiên cứu.

14

- Thu thập tổng hợp tài liệu: Thu thập các nguồn tài liệu có được của
khu vực nghiên cứu ở nhiều thời điểm khác nhau (bản đồ, ảnh viễn thám), báo
chí, mạng Internet, các bài viết, báo cáo của huyện Thạch Thất,…
- Phân tích các nhân tố ảnh hưởng tới biến động sử dụng khu vực
nghiên cứu.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.
Về mặt khoa học, đề tài giúp học viên nắm chắc kiến thức cơ bản về
quản lý tài nguyên đất, về GIS, qui trình đánh giá biến động. Bên cạnh đó, kết
quả nghiên cứu của đề tài phục vụ tốt cho đánh giá hiện trạng sử dụng đất,
phục vụ công tác quản lý, xử dụng hiệu quả tài nguyên đất khu vực Thạch
Thất, thành phố Hà Nội đảm bảo phát triển kinh tế xã hội bền vững.
7. Cấu trúc của luận văn.
Luận văn bao gồm phần Mở đầu, 4 chương, phần kết luận, được trình
bày trong 102 trang với 36 hình vẽ, 6 bảng.
Luận văn đã được hoàn thành dưới sự giúp đỡ của giáo viên hướng dẫn:
PGS.TS Trần Xuân Trường. Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới giáo
viên hướng dẫn, người đã tận tình chỉ bảo và giúp đỡ tơi hồn thành luận văn
này. Tơi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy trong bộ môn Đo
ảnh và viễn thám, gia đình và bạn bè, những người đã giúp đỡ, hỗ trợ tơi hết
mình trong q trình nghiên cứu và viết luận văn.


15

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS. Trần Xuân

Trường, thầy là người đã đưa ra định hướng và tận tình hướng dẫn về mặt
khoa học cho tơi trong suốt q trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn.
Xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo Bộ môn Đo ảnh và viễn thám,
khoa Trắc địa đã chỉ dẫn, đóng góp nhiều ý kiến bổ ích trong q trình hồn
thành luận văn. Xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, phòng Tổ chức Cán
bộ, phòng Đại học và Sau Đại học trường Đại học Mỏ - Địa Chất đã tạo mọi
điều kiện thuận lợi cho tơi trong q trình hồn thành khóa học Cao học tại
trường.
Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè đã thường
xuyên động viên, giúp đỡ để tơi hồn thành luận văn này.


16

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU BIẾN
ĐỘNG HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT
1.1. Khái quát về hiện trạng sử dụng đất
1.1.1. Khái niệm về tài nguyên đất
Theo định nghĩa của Winkler: Tài nguyên đất được xem là một vật thể
sống, nó tuân theo quy luật của sự sống: phát sinh, phát triển, thoái hoá và
già cỗi.
Tài nguyên đất được hiểu theo hai quan điểm: Đất (Soil) và Đất đai
(land)
Theo Dacutraev (1879) và Jenny (1941) thì đất (soil) là thể tự nhiên đặc biệt,
hình thành qua tác động của các yếu tố được xác định bằng một hàm:
S = f (p, cl, o, r, t, ...)

(1.1)

Trong đó:

S - soil properties (đất); p - parent material (đá mẹ hay mẫu chất); cl regional climate (khí hậu); o - organism (sinh vật), r – relief (địa hình); t –
time (thời gian); ... - additional variables (nhân tố biến đổi phụ)
Đất đai (land) là một vùng lãnh thổ có ranh giới, vị trí cụ thể, có các
thuộc tính tổng hợp của các yếu tố tự nhiên - kinh tế - xã hội. Bao gồm cả
điều kiện thổ nhưỡng, địa hình, khí hậu, thuỷ văn, địa chất, thực vật và động
vật sống ở trên đó.
Tài nguyên đất được đánh giá vừa theo số lượng, vừa theo chất lượng.
Về số lượng đó là diện tích mặt bằng có được của một quốc gia hay một vùng
lãnh thổ và có thể thống kê theo nguồn gốc phát sinh học (tức là theo từng
loại đất) hoặc thống kê theo mục đích sử dụng. Về chất lượng thì thường đánh
giá theo độ phì nhiêu của đất. Ở những hệ thống đánh giá khái quát người ta
dùng khái niệm loại sử dụng đất .


17

Tài nguyên đất được phân hạng khái quát theo loại sử dụng đất chủ yếu
như sau:
- Đất dùng trực tiếp cho sản xuất như đất nông nghiệp, đất lâm nghiệp,
đất nuôi cá, đất làm bãi chăn thả, đất trồng cỏ phục vụ chăn nuôi, đất mỏ, đất
làm muối, đất phục vụ cho các hồ chứa nước, ao, hồ.
- Đất thổ cư, đất dùng cho kiến trúc, xây dựng như xây dựng nhà cửa,
trường học, cơ quan, công xưởng, kho tàng, cơng viên, nơi vui chơi giải trí, từ
đường, giáo đường, thành luỹ, pháo đài, doanh trại quân đội, bãi thuyền, bến
cảng, căn cứ quân sự, sân bay, nghĩa trang, đình, chùa,...
- Đất dùng cho giao thông, thuỷ lợi như đường sá, kênh mương, hồ đập
chứa nước, cảng, bờ biển, đê điều,...
- Các loại đất khác như đất núi, mương lạch, sông suối,...
1.1.2. Khái quát về hiện trạng sử dụng đất
Hiện trạng sử dụng đất là trạng thái lớp phủ bề mặt trái đất ở một thời

điểm nào đó mà việc phân chia quỹ đất phụ thuộc vào mục đích sử dụng của
con người. Theo Luật Đất đai năm 1993 phân chia đất đai thành 6 nhóm,
trong đó có nhóm đất đô thị. Thế nhưng Luật Đất đai năm 2003 lại phân chia
thành 3 nhóm chính và mỗi nhóm gồm nhiều loại đất xem chi tiết tại (phụ lục
1). Và đồng thời có sự khác nhau giữa hệ thống phân loại đất theo quy định
của pháp luật về đất đai trước năm 2003, hệ thống được sử dụng để xây dựng
quy hoạch sử dụng đất đến năm 2010 và hệ thống theo pháp luật hiện hành.


18

Bảng 1.1. Phân tích sự khác nhau của các hệ thống phân loại đất
Nội dung loại đất

STT

1

Theo hệ thống

Theo hệ thống

Theo hệ thống

phân loại đất

phân loại đất sử

phân loại đất

Loại

của pháp luật về

dụng trong quy

của pháp luật

đất

đất đai trước

hoạch sử dụng đất

hiện hành về

năm 2003

đến năm 2010

đất đai

Đất

Đất sản xuất

Đất sản xuất nông Đất sản xuất

nông

nông nghiệp

nghiệp; đất lâm

nông nghiệp; đất

nghiệp; đất làm

lâm nghiệp; đất

muối; đất nông

nuôi trồng thuỷ

nghiệp khác

sản; đất làm

nghiệp

muối; đất nông
nghiệp khác

1.1

Đất sản Đất trồng cây

Đất trồng cây hàng

Đất trồng cây

hàng năm (gồm

xuất

hàng năm (không

năm (không gồm

nông

gồm đất nương

đất nương rẫy canh cả đất nương rẫy

nghiệp

rẫy canh tác

tác không thường

canh tác không

không thường

xuyên); đất trồng

thường xuyên);

xuyên); đất trồng

cây lâu năm; đất

đất trồng cây lâu

cây lâu năm; đất

nuôi trồng thuỷ sản năm

nuôi trồng thuỷ
sản


19

1.2

Đất

Đất rừng sản

Đất rừng sản

Đất rừng sản

lâm

xuất; đất rừng

xuất; đất rừng

xuất; đất rừng

nghiệp

phòng hộ; đất

phòng hộ; đất

phòng hộ; đất

rừng đặc dụng;

rừng đặc dụng

rừng đặc dụng

đất ươm cây

(đất ươm cây

(không gồm đất

giống

giống được chia

ươm cây giống

đều ra từng loại

vì đất này thuộc

rừng)

đất nông nghiệp
khác)

2

Đất phi

Không phân loại Đất ở; đất chuyên Đất ở; đất

nông

mà đất không

dùng; đất sông

chuyên dùng;

nghiệp

phải nông

suối

đất tôn giáo, tín

nghiệp được

ngưỡng; đất

phân theo đất đơ

nghĩa trang,

thị, đất khu dân

nghĩa địa; đất

cư nông thôn,

sông suối và

đất chuyên

mặt nước

dùng, đất chưa

chuyên dùng;

sử dụng

đất phi nông
nghiệp khác

2.1

Đất ở

Đất ở tại đô thị

Đất ở gồm đất ở

thuộc đất đô thị; tại đô thị và đất ở
Đất ở tại nông
thôn thuộc đất
khu dân cư nông
thôn

tại nông thôn

Đất ở gồm đất
ở tại đô thị và
đất ở tại nông
thôn


20

2.2

Đất

Đất trụ sở cơ

Đất trụ sở cơ

chun quan, cơng trình quan, cơng trình
dùng

Đất trụ sở cơ
quan, cơng

sự nghiệp; đất

sự nghiệp; đất sản trình sự

sản xuất, kinh

xuất, kinh doanh;

nghiệp; đất

doanh; đất cơng

đất cơng cộng;

quốc phịng, an

cộng; đất tơn

đất tơn giáo, tín

ninh; đất sản

giáo, tín ngưỡng; ngưỡng; đất

xuất, kinh

đất nghĩa trang,

nghĩa trang,

doanh; đất

nghĩa địa; đất

nghĩa địa; đất

công cộng

mặt nước đang

mặt nước đang sử

sử dụng vào mục dụng vào mục
đích chuyên

đích chuyên

dùng

dùng; đất phi
nông nghiệp khác

3

Đất

Đất chưa đưa

Đất chưa đưa vào

Đất chưa đưa

chưa sử vào sử dụng, núi

sử dụng, núi đá

vào sử dụng,

dụng

đá khơng có

khơng có rừng

núi đá khơng có

rừng cây, đất

cây, đất nương

rừng cây

nương rẫy canh

rẫy canh tác

tác không

không thường

thường xuyên,

xuyên, đất mặt

đất sông suối,

nước chưa sử

đất mặt nước

dụng

chưa sử dụng
(Nguồn: “ Báo cáo của chính phủ về kế hoạch sử dụng đất năm
2005 và 2010”)


21

1.2. Các phương pháp nghiên cứu biến động sử dụng đất
1.2.1. Biến động sử dụng 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 hiện trạng
sử dụng 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 hiện trạng sử dụng 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 khơng thể hiện được sự thay đổi từ
trạng thái này sang trạng thái khác của lớp phủ mặt đất, và vị trí khơng 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 hiện trạng sử
dụng 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.


22

1.2.2. Các nguyên nhân gây ra biến động
Biến động của hiện trạng sử dụng 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, khơng gian cụ thể tùy vào mục đích, mơi trường và điều kiện của con
người. Các quá trình tự nhiên diễn ra trên bề mặt đất như: hạn hán, xói mịn,

… cũng quan trọng như các tác động của con người( phụ thuộc vào chính
sách, điều kiện kinh tế, …)
Các nguyên nhân chính dẫn đến biến động hiện trạng sử dụng đất gồm:
- Sự thay đổi đa dạng của tự nhiên: Sự thay đổi của môi trường tự
nhiên tương tác với những hoạt động của con người dẫn đến sự thay đổi lớp
phủ mặt đất. Điều kiện sinh thái khác nhau do biến đổi về khí hậu địi hỏi
những thay đổi tài nguyên đất, đặc biệt là trong điều kiện khan hiếm tài
ngun, như khơ để phù hợp điều kiện khí hậu ẩm ướt. Thông qua những thay
đổi riêng lẻ về tự nhiên và kinh tế xã hội, điều kiện tự nhiên cũng có thể dẫn
đến phát triển khơng bền vững, ví dụ: điều kiện ẩm ướt bất thường có thể dẫn
đến nguy cơ hạn hán. Khi thời tiết trở nên khơ hơn cũng là ngun nhân gây
ra suy thối đất. Biến động lớp phủ mặt đất, chẳng hạn như việc mở rộng đất
trồng trọt ở vùng đất khô hạn cũng có thể làm tổn thương tới mối quan hệ
giữa con người và mơi trường_khí hậu, từ đó có thể dẫn đến suy thoái đất.
- Vấn đề con người: Việc tăng hay giảm dân số trong bất kỳ khu vực
đều có ảnh hưởng đến lớp phủ mặt đất tại đó. Sự thay đổi không chỉ đơn
thuần là tỷ lệ sinh tử và nó cịn bao gồm cả sự thay đổi trong cấu trúc gia đình
tính sẵn sàng lao động, di cư, đơ thị hóa, sự tan vỡ gia đình để tạo thành nhiều
gia đình hạt nhân. Di cư là yếu tố quan trọng nhất gây ra sự thay đổi nhanh
chóng lớp phủ mặt đất. Sự phát triển của các đô thị, phân bố dân cư nông thôn
- thành thị là những yếu tố quan trọng gây ra sự thay đổi lớp phủ tại khu vực.


23

- Vấn đề chính sách, thể chế: Biến động sử dụng đất bị ảnh hưởng trực
tiếp của các chính sách kinh tế, các thể chế pháp lý, truyền thống. Tiếp cận
đất đai, lao động, vốn, … được xây dựng trên chính sách của địa phương,
quốc gia và các tổ chức, bao gồm: quyền sở hữu, chính sách mơi trường, hệ
thống quản lý tài nguyên, mạng xã hội liên quan, …Kiểm soát thể chế về sử

dụng đất đai đang ngày càng chuyển dịch từ địa phương đến cấp khu vực và
toàn cầu như là một kết quả của sự liên kết lẫn nhau ngày càng tăng của thị
trường, sự gia tăng các công ước quốc tế về môi trường. Việc xác định chính
sách và thực thi thể chế kém làm suy yếu chiến lược thích hợp của địa phương
có thể dẫn đến việc thay đổi theo chiều hướng tiêu cực, mất cân đối trong việc
sử dụng đất. Điều quan trọng là các tổ chức có ảnh hưởng đến những quyết
định về quản lý và sử dụng đất đai cần được xây dựng xung quanh sự tham
gia của các nhà quản lý đất đai địa phương và quan tâm đến môi trường.
- Vấn đề kinh tế và công nghệ: Nhân tố kinh tế và các chính sách ảnh
hưởng đến quyết định mục đích sử dụng mặt đất để làm gì thơng qua sự thay
đổi giá cả, thuế, trợ cấp đầu vào sử dụng đất và các sản phẩm, thay đổi chi phí
sản xuất, vận chuyển và sự thay đổi nguồn vốn đầu tư, tiếp cận tín dụng
thương mại, cơng nghệ. Sự phân bố khơng đồng đều tài sản của các hộ gia
đình, quốc gia, khu vực cũng ảnh hưởng đến sử dụng đất, ví dụ như việc áp
dụng cơ giới hóa nơng nghiệp quy mô lớn để đem lại lợi nhuận cao hơn, đồng
thời áp dụng công nghệ mới và cách quản lý đất đai một cách khoa học hơn.
Việc người nông dân ngày càng được tiếp xúc tốt hơn với tín dụng, thương
mại, cơng nghệ, .. đã khuyến khích sự chuyển đổi mục đích sử dụng đất như
từ rừng sang đất trồng trọt. Tuy nhiên, điều này phụ thuộc vào công nghệ mới
ảnh hưởng như thế nào đến thị trường lao động và di cư, cây trồng bản địa
làm thế nào để có lợi nhuận khi đem đến khu vực khác, tùy thuộc vào cường
độ vốn và lao động của công nghệ mới.


24

- Vấn đề văn hóa: Các ký ức, lịch sử, niềm tin, và nhận thức cá nhân
của người quản lý đất đai thường ảnh hưởng đến các quyết định, đôi khi rất
sâu sắc. Những dự định, hay kết quả khó có thể lường trước được trong việc
quyết định sử dụng đất phụ thuộc vào kiến thức, thông tin, kỹ năng của

người quản lý đất đai. “Phơng” văn hóa của các nhà quản lý đất đai sẽ giúp
giải thích quản lý tài nguyên, các chiến lược thích ứng, phù hợp với chính
sách, và khả năng phục hồi về mặt xã hội khi có sự biến động.
- Vấn đề tồn cầu hóa: Q trình tồn cầu hóa có thể góp phần tích cực
hay tiêu cực vào sự biến động đất đai bằng cách dỡ bỏ rào cản ranh giới để
tạo ra thay đổi, làm suy yếu kết nối quốc gia, làm tăng sự phụ thuộc lẫn nhau
giữa con người và giữa các quốc gia. Mặc dù những tác động môi trường của
các chính sách kinh tế vĩ mơ và tự do thương mại hóa đặc biệt quan trọng ở
những nước có hệ sinh thái dễ bị tổn thương; các hình thức khác của tồn
cầu hóa cũng có thể cải thiện mơi trường thông qua các phương tiện truyền
thông gây ra áp lực quốc tế về suy giảm tài nguyên, môi trường, cung cấp
các cơ hội giáo dục và việc làm tốt hơn. Các tổ chức quốc tế xây dựng sự
đông thuận và thúc đẩy tài trợ các chương trình góp phần quản lý đất đai
bền vững.
1.2.3. Các phương pháp nghiên cứu biến động hiện trạng sử
dụng đất
Để nghiên cứu biến động, người ta có thể sử dụng nhiều phương pháp
khác nhau như: phương pháp thống kê (dựa vào các số liệu thống kê, các cuộc
điều tra), phương pháp dựa vào bản đồ hiện trạng có sẵn các thời kỳ, phương
pháp thành lập bản đồ biến động sử dụng tư liệu viễn thám và sử dụng
phương pháp kết hợp... Tuy nhiên, với sự phát triển khơng ngừng của cơng
nghệ viễn thám thì việc nghiên cứu biến động lớp phủ sử dụng tư liệu viễn


25

thám được thực hiện dễ dàng, mang lại hiệu quả cao và khắc phục được nhiều
hạn chế mà các phương pháp truyền thống không làm được.
a. Nghiên cứu biến động bằng phương pháp so sánh sau phân loại
Bản chất của phương pháp này là từ ảnh ở hai thời điểm khác nhau ta

thành lập được hiện trạng sử dụng đất tại hai thời điểm đó. Sau đó chồng ghép
hai hiện trạng để xây dựng bản đồ biến động. Quy trình thành lập bản đồ biến
động đất theo phương pháp này có thể tóm tắt như hình 1.1

Hình 1.1: Thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp sau
phân loại
Phương pháp so sánh sau phân loại được sử dụng rộng rãi nhất, đơn
giản, dễ hiểu và dễ thực hiện. Sau khi 2 ảnh vệ tinh được nắn chỉnh hình học
sẽ tiến hành phân loại độc lập để tạo thành hai hiện trạng. Hai hiện trạng này
được so sánh bằng cách so sánh pixel tạo thành ma trận biến động.
Theo J. Jensen, ưu điểm của phương pháp này cho biết sự thay đổi từ
loại đất gì sang loại đất gì và chúng ta cũng có thể sử dụng bản đồ hiện trạng
sử dụng đất đã được thành lập trước đó.
Nhược điểm của phương pháp này là phải phân loại độc lập các ảnh
viễn thám nên độ chính xác phụ thuộc vào độ chính xác của từng phép phân
loại và thường độ chính xác khơng cao vì các sai sót trong q trình phân loại
của từng ảnh vẫn được giữ nguyên trong bản đồ biến động.


26

b. Nghiên cứu biến động bằng phương pháp phân loại trực tiếp ảnh đa
thời gian
Phương pháp này thực chất là chồng xếp hai ảnh của hai thời kỳ với
nhau để tạo thành ảnh biến động. Sau đó dựa vào ảnh biến động ta tiến hành
phân loại và thành lập bản đồ biến động

Hình 1.2: Nghiên cứu biến động bằng phương pháp phân loại trực tiếp
ảnh đa thời gian
Ưu điểm của phương pháp này là chỉ phải phân loại một lần nhưng

nhược điểm lớn nhất của nó là rất phức tạp khi lấy mẫu vì phải lấy tất cả các
mẫu vùng biến động và vùng không biến động. Hơn nữa, ảnh hưởng của sự
thay đổi theo thời gian (các mùa trong năm) và ảnh hưởng của khí quyển của
các ảnh ở các thời điểm khác nhau cũng không dễ được loại trừ, do đó ảnh
hưởng đến độ chính xác của phương pháp.Thêm vào đó bản đồ biến động lớp
phủ nơng nghiệp được thành lập theo phương pháp này chỉ cho ta biết được
chỗ biến động và chỗ không biến động chứ không cho biết được biến động
như thế nào.