Nghiên cứu biến động sử dụng đất tỉnh bình dương trên cơ sở ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý (gis)

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

VŨ THỊ KIM

NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT TỈNH BÌNH DƯƠNG
TRÊN CƠ SỞ ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ HỆ
THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS)

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI – 2013


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

VŨ THỊ KIM

NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT TỈNH BÌNH DƯƠNG
TRÊN CƠ SỞ ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ HỆ
THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS)

Chuyên ngành : Kỹ thuật trắc địa
Mã số: 60.52.85

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS. TRẦN XUÂN TRƯỜNG

HÀ NỘI – 2013


LỜI CAM ĐOAN

Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Kết quả
trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ cơng
trình nào khác.

Tác giả luận văn

Vũ Thị Kim


1

MỤC LỤC
Trang

DANH MỤC VIẾT TẮT ....................................................................................4
DANH MỤC CÁC BẢNG .................................................................................5
DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ......................................................................6
MỞ ĐẦU.............................................................................................................8
Chương 1. CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG HIỆN
TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT.................................................................................12
1.1. Khái quát về hiện trạng sử dụng đất ................................................................... 12
1.1.1. Khái niệm về tài nguyên đất............................................................................. 12
1.1.2. Khái quát về hiện trạng sử dụng đất................................................................ 13

1.2. Các phương pháp nghiên cứu biến động hiện trạng sử dụng đất........................ 15
1.2.1. Biến động hiện trạng sử dụng đất .................................................................... 15
1.2.2. Các nguyên nhân gây ra biến động ................................................................. 16
1.2.3. Các phương pháp nghiên cứu biến động hiện trạng sử dụng đất.................... 18
1.3. Cơ sở phương pháp luận xác định biến động hiện trạng sử dụng đất ứng dụng
công nghệ viễn thám .................................................................................................. 22
1.4. Tổng quan các cơng trình ứng dụng viễn thám trong nghiên cứu biến động hiện
trạng sử dụng đất. ....................................................................................................... 23
1.4.1. Tình hình nghiên cứu hiện trạng sử dụng đất trên thế giới ............................. 23
1.4.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam .................................................................... 24

Chương 2. CƠ SỞ SỬ DỤNG TƯ LIỆU VIỄN THÁM VÀ GIS TRONG
NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT ....................27
2.1. Công nghệ viễn thám và ảnh vệ tinh độ phân giải cao ...................................... 27
2.1.1. Công nghệ viễn thám........................................................................................ 27
2.1.2. Ảnh vệ tinh độ phân giải cao ........................................................................... 29
2.2. Đặc trưng phản xạ phổ của các đơi tượng tự nhiên ............................................ 33
2.2.1. Đặc tính phản xạ phổ của thực vật .................................................................. 34


2

2.2.2. Đặc tính phản xạ phổ của nước ....................................................................... 35
2.2.3. Đặc tính phản xạ phổ của thổ nhưỡng............................................................. 35
2.3. Khả năng ứng dụng công nghệ viễn thám vào nghiên cứu biến động hiện trạng
sử dụng đất ................................................................................................................. 35
2.4. Hệ thống thông tin địa lý (GIS) .......................................................................... 40
2.4.1. Định nghĩa........................................................................................................ 40
2.4.2. Cấu trúc dữ liệu ............................................................................................... 40
2.4.3. Khả năng phân tích của GIS ............................................................................ 42

2.4.4. Sử dụng GIS trong nghiên cứu biến động hiện trạng sử dụng đất .................. 47

Chương 3. THỰC NGHIỆM - ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM
VÀ GIS VÀO NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT
KHU VỰC TỈNH BÌNH DƯƠNG ...................................................................49
3.1. Lựa chọn và khái quát về khu vực nghiên cứu ................................................... 49
3.1.1. Điều kiện tự nhiên ............................................................................................ 49
3.1.2. Điều kiện xã hội ............................................................................................... 50
3.2. Ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS nghiên cứu biến động hiện trạng sử
dụng đất giai đoạn 1996 - 2011.................................................................................. 51
3.2.1. Tư liệu sử dụng................................................................................................. 51
3.2.2. Chiết tách thông tin trên ảnh viễn thám........................................................... 51
3.2.3. Xây dựng quy trình thành lập bản đồ biến động hiện trạng sử dụng đất ........ 57
3.2.4. Thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất thành phố Thủ Dầu Một giai đoạn
1996 - 2011 ................................................................................................................ 59
3.3. Phân tích, thành lập bản đồ biến động hiện trạng sử dụng đất thành phố Thủ
Dầu Một giai đoạn 1996 - 2003 – 2011 ..................................................................... 80
3.4. Đánh giá biến động các loại đất .......................................................................... 86
3.4.1. Đất đô thị và đất chuyên dùng ......................................................................... 86
3.4.2. Đất ở nông thôn ............................................................................................... 88
3.4.3. Đất nông nghiệp............................................................................................... 89
3.4.4. Đất mặt nước.................................................................................................... 89


3

3.4.5. Đất chưa sử dụng ............................................................................................. 90
3.5. Nhận xét về vấn đề đơ thị hóa............................................................................. 91

KẾT LUẬN .......................................................................................................93

KIẾN NGHỊ ......................................................................................................94
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................95


4

DANH MỤC VIẾT TẮT
SPOT

Système Pour l’Observation de la Terre
(Hệ thống vệ tinh quan trắc Trái Đất của Pháp)

GIS

Geographic Information System
( Hệ thống thông tin địa lý)

GDP

Gross Domestic Product
(Thu nhập quốc dân trong nước)

ID

Index
(chỉ số)


5

DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật ảnh IKONOS ............................................................. 31
Bảng 2.2: Một số thông số của ảnh QuickBird ........................................................ 32
Bảng 2.3: Đặc điểm hệ thống SPOT ........................................................................ 33
Bảng 2.4: Các thông số kỹ thuật của một số loại ảnh vệ tinh quang học cơ bản..... 38
Bảng 3.1: Một số dấu hiệu giải đoán trên ảnh tổ hợp màu giả chuẩn...................... 52
Bảng 3.2. Danh sách mục đích sử dụng đất trong nghiên cứu................................ 60
Bảng 3.3: Hệ thống mẫu giải đoán ảnh vệ tinh khu vực nghiên cứu ....................... 63
Bảng 3.4: Các đối tượng cần phân loại .................................................................... 73
Bảng 3.5: Bảng ma trận biến động diện tích hiện trạng sử dụng đất ....................... 84
giai đoạn 1996 – 2003 .............................................................................................. 84
Bảng 3.6: Bảng ma trận biến động diện tích hiện trạng sử dụng đất ....................... 85
giai đoạn 2003- 2011................................................................................................ 85
Bảng 3.7: Bảng thống kê diện tích hiện trạng sử dụng đất các thời điểm ............... 85


6

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Trang
Hình 1.1: Phương pháp so sánh sau phân loại........................................................ 19
Hình 1.2: Phương pháp phân loại trực tiếp ảnh đa thời gian ................................. 20
Hình 1.3: Phương pháp phân tích vector thay đổi phổ ........................................... 21
Hình 2.1: Ảnh vệ tinh IKONOS................................................................................ 31
Hình 2.2: Đặc điểm phổ phản xạ của các đối tượng tự nhiên chính ....................... 34
Hình 2.3. Mối quan hệ giữa dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính .................... 42
Hình 2.4. Ngun lý khi chồng lắp các bản đồ ........................................................ 44
Hình 2.5. Việc chồng lắp các bản đồ theo phương pháp cộng. ............................... 44
Hình 2.6. Một ví dụ trong việc chồng xếp các bản đồ. ............................................ 44

Hình 2.7. Một thí dụ trong việc phân loại lại một bản đồ ....................................... 45
Hình 2.8.Các phép tốn logic .................................................................................. 45
Hình 2.9. Ứng dụng thuật tốn logic trong tìm kiếm khơng gian ............................ 46
Hình 3.1: Khu vực nghiên cứu ................................................................................. 49
Hình 3.2: Quy trình thành lập bản đồ biến động hiện trạng sử dụng đất ............... 58
Hình 3.3. Mối quan hệ giữa độ phân giải không gian và chi tiết phân loại............ 59
Hình 3.4: Ảnh SPOT thành phố Thủ Dầu Một năm 1996, 2003 và 2011................ 60
Hình 3.5: Mạng phân cấp đối tượng ảnh................................................................. 64
Hình 3.6: Nhóm chun đề của đối tượng ảnh (Image Object Domain) ................. 65
Hình 3.7: Giao diện phần mềm eCognition ............................................................. 66
Hình 3.8: Ảnh mở bằng cơng cụ Raster manager.................................................... 67
Hình 3.9: Cơng cụ tăng cường chất lượng ảnh ....................................................... 68
Hình 3.10: Cơng cụ phân mảnh ảnh ........................................................................ 68
Hình 3.11: Lựa chọn thuật tốn phân mảnh ............................................................ 69
Hình 3.12: Ảnh sau khi phân mảnh.......................................................................... 70


7

Hình 3.13: Cửa sổ lớp phân loại ............................................................................. 71
Hình 3.14: Cơng cụ chọn mẫu ................................................................................. 71
Hình 3.15: Sự khác biệt các mẫu chọn .................................................................... 73
Hình 3.16: Phương pháp phân loại ........................................................................ 74
Hình 3.17: Kết quả phân loại.................................................................................. 75
Hình 3.18: Các cơng cụ chỉnh sửa.......................................................................... 75
Hình 3.19: Bản đồ hiện trạng sử dụng đất thành phố Thủ Dầu Một năm 1996...... 76
Hình 3.20: Bản đồ hiện trạng sử dụng đất thành phố Thủ Dầu Một năm 2003...... 77
Hình 3.21: Bản đồ hiện trạng sử dụng đất thành phố Thủ Dầu Một năm 2011...... 78
Hình 3.22: Cơ cấu hiện trạng sử dụng đất năm 1995 ............................................. 79
Hình 3.23: Cơ cấu hiện trạng sử dụng đất năm 2003 ............................................. 79

Hình 3.24: Cơ cấu hiện trạng sử dụng đất năm 2011 ............................................. 79
Hình 3.25. Sơ đồ đánh giá biến động....................................................................... 80
Hình 3.26: Chồng xếp kết quả phân loại thời điểm 1996 và 2003 .......................... 81
Hình 3.27: Biểu tượng cho các đối tượng phục vụ biên tập các bản đồ biến động 81
Hình 3.28: Bản đồ biến động hiện trạng sử dụng đất giai đoạn 1996 – 2003 ........ 82
Hình 3.29: Bản đồ biến động hiện trạng sử dụng đất giai đoạn 2003 - 2011......... 83
Hình 3.30: Biểu đồ diện tích các loại đất các thời điểm ......................................... 86
Hình 3.31. Đồ thị thay đổi diện tích đất đơ thị(ha).................................................. 87
Hình 3.32. Đồ thị thay đổi diện tích đất chun dùng (ha) ..................................... 87
Hình 3.33. Đồ thị thay đổi diện tích đất ở nơng thơn (ha)....................................... 88
Hình 3.34. Đồ thị thay đổi diện tích đất nơng nghiệp (ha) ...................................... 89
Hình 3.35. Đồ thị thay đổi diện tích đất mặt nước (ha)........................................... 90
Hình 3.36. Đồ thị thay đổi diện tích đất chưa sử dụng (ha) .................................... 91


8

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Q trình đơ 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 trong đó
có thành phố Thủ Dầu Một tỉnh Bình Dương. Bình Dương thuộc miền Đơng Nam
Bộ, nằm trong vùng kinh tế trọng điểm phía Nam (gồm 8 tỉnh thành, thành phố Hồ
Chí Minh, Đồng Nai, Bình Dương, Bà Rịa - Vũng Tàu, Bình Phước, Tây Ninh,
Long An và tỉnh Tiền Giang), là một trong những tỉnh có tốc độ tăng trưởng kinh tế
cao, phát triển công nghiệp năng động của cả nước. Trong những năm gần đây, tốc
độ đơ thị hóa, phát triển kinh tế, cơng nghiệp diễn ra nhanh. Đất nơng nghiệp nhanh
chóng bị thu hẹp, nhường chỗ cho các loại hình khác như các khu dân cư, các khu
cơng nghiệp, các cơng trình cơng 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 tỉnh, với vị trí

địa lý là cửa ngõ giao thương của thành phố Hồ Chí Minh, nên thành phố Thủ Dầu
Một tỉnh Bình Dương rất thuận lợi cho việc phát triển kinh tế - xã hội toàn diện.
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 ảnh vệ tinh hiện đại, 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.
Công nghệ viễn thám cho phép chúng ta cập nhật thơng tin, tiến hành nghiên
cứu một cách nhanh chóng, hiệu quả, tiết kiệm được thời gian và công sức. Mặt
khác các tư liệu viễn thám hiện nay đi đôi với việc giảm giá thành là tăng độ phân
giải. Sự phát triển công nghệ viễn 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
hiện trạng sử dụng đất với sự biến đổi đa thời gian. Cơng nghệ hiện nay cịn 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 một
số mơ hình khác, càng tăng thêm tính xác thực của kết quả. Vì vậy, tư liệu viễn


9

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, cơng nghệ viễn thám cịn
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 động một số loại hình sử
dụng đất là hết sức cần thiết, đúng đắn và hữu ích. Các cơ quan hoạch định kế
hoạch và giám sát biến động sử dụng đất 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 thơng tin mới về loại hình và tốc độ biến động, thậm chí hạn chế cả
thơng tin về các cấu thành như nguyên nhân, phân bố, tốc độ biến động sử dụng
một số loại hình sử dụng đất.

Từ trước đến nay ở nước ta, đã có nhiều nghiên cứu ứng dụng của viễn thám
trong điều tra sự biến động 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.
Viễn thám (sử dụng tư liệu độ phân giải cao) kết hợp GIS tạo ra các bản đồ
hay quy trình thứ cấp và 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.
Ở 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


10

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 đơ thị hố chưa nhanh như hiện nay tại vùng
nghiên cứu thử nghiệm.
Chính vì các lý do trên, tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu biến động sử dụng đất
tỉnh Bình Dương trên cơ sở ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý
(GIS) ”
2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Tư liệu sử dụng: tư liệu viễn thám đa thời gian, đặc biệt là ảnh SPOT 5 để
đánh giá và dự báo xu thế biến động đất thành phố Thủ Dầu Một tỉnh Bình Dương.
- Phạm vi khu vực nghiên cứu: thành phố Thủ Dầu Một - Tỉnh Bình Dương
- Tập trung chủ yếu vào các đối tượng như: đất nông nghiệp, đất ở, đất
chuyên dùng, đất mặt nước, đất bằng chưa sử dụng, ..
3.Nội dung nghiên cứu
- Tìm hiểu tình hình ứng dụng cơng nghệ viễn thám trong nghiên cứu biến
động sử dụng đất ở Việt Nam và thành phố Thủ Dầu Một nói riêng.
- Xử lý ảnh vệ tinh của khu vực thành phố Thủ Dầu Một tỉnh Bình Dương
thu thập được.
- Thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất và bản đồ biến động hiện trạng sử
dụng đất.
- Đánh giá biến động hiện trạng sử dụng đất.
4. 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.
- 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 tỉnh Bình Dương,…
- Phân tích các nhân tố ảnh hưởng tới biến động hiện trạng sử dụng đất khu
vực nghiên cứu.
- Nghiên cứu khả năng ứng dụng phần mềm eCognition


11

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Về mặt khoa học, nghiên cứu góp phần giúp học viên hiểu biết thêm về các
ứng dụng của công nghệ viễn thám và hệ thơng tin địa lý (GIS) nói chung và làm
phong phú thêm về cơ sở khoa học ứng dụng trong công tác quản lý tài nguyên môi

trường. Các kết quả nghiên cứu góp phần khẳng định vị thế của cơng nghệ viễn
thám và GIS trong công tác quản lý đất đai.
6. Cấu trúc của luận văn
Luận văn gồm phần mở đầu, 3 chương, phần kết luận được trình bày trong 96
trang A4 với 7 bảng và 36 hình.
Để hồn thành luận văn này, tôi đã nhận được sự giúp đỡ quý báu của nhiều
cá nhân và tập thể.
Trước hết tôi xin chân thành cảm ơn tới toàn thể cán bộ phòng sau đại học,
cán bộ và giáo viên khoa Trắc địa, Trường Đại học Mỏ Địa chất đã tận tình giúp đỡ
giúp tôi thực hiện luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Trần Xuân Trường – Trường Đại học Mỏ Địa
chất đã tận tình hướng dẫn chỉ bảo tơi trong suốt q trình thực hiện luận văn.
Tơi xin chân thành cảm ơn tập thể cán bộ công nhân viên chức Trung tâm Thu
nhận và Xử lý ảnh viễn thám – Trung tâm Viễn thám quốc gia đã tạo mọi điều kiện
giúp đỡ tơi trong suốt q trình học tập và hồn thiện luận văn.
Tơi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã giúp đỡ tơi hồn
thành luận văn này.


12

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.
Tài nguyên đất được phân hạng khái quát theo loại sử dụng đất chủ yếu sau:


13

- 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, công 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
đơ thị. Thế nhưng Luật Đất đai năm 2003 lại phân chia thành 3 nhóm chính và mỗi
nhóm gồm nhiều loại đất. 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.
Bảng 1.1. Phân tích sự khác nhau của các hệ thống phân loại đất
Nội dung loại đất
STT

Loại đất

Theo hệ thống

Theo hệ thống phân

Theo hệ thống phân

phân loại đất của

loại đất sử dụng

loại đất của pháp

pháp luật về đất đai

trong quy hoạch sử

luật hiện hành về

trước năm 2003

dụng đất đến năm

đất đai

2010

1

Đất nông

Đất sản xuất nông

Đất sản xuất nông

Đất sản xuất nông


14

nghiệp

nghiệp

nghiệp; đất lâm

nghiệp; đất lâm

nghiệp; đất làm

nghiệp; đất nuôi trồng

muối; đất nông

thuỷ sản; đất làm

nghiệp khác

muối; đất nông
nghiệp khác

1.1

1.2

Đất sản xuất

Đất trồng cây hàng

Đất trồng cây hàng

Đất trồng cây hàng

nông nghiệp

năm (không gồm đất

năm (không gồm đất

năm (gồm cả đất

nương rẫy canh tác

nương rẫy canh tác

nương rẫy canh tác

không thường xuyên);

không thường xuyên);

không thường xuyên);

đất trồng cây lâu năm;

đất trồng cây lâu năm;

đất trồng cây lâu năm

đất nuôi trồng thuỷ

đất nuôi trồng thuỷ

sản

sản

Đất lâm

Đất rừng sản xuất;

Đất rừng sản xuất;

Đất rừng sản xuất;

nghiệp

đất rừng phòng hộ;

đất rừng phòng hộ;

đất rừng phòng hộ;

đất rừng đặc dụng;

đất rừng đặc dụng

đất rừng đặc dụng

đất ươm cây giống

(đất ươm cây giống

(không gồm đất ươm

được chia đều ra

cây giống vì đất này

từng loại rừng)

thuộc đất nông
nghiệp khác)

2

Đất phi

Không phân loại

Đất ở; đất chuyên

Đất ở; đất chuyên

nông nghiệp

mà đất không phải

dùng; đất sông

dùng; đất tôn giáo,

nông nghiệp được

suối

tín ngưỡng; đất

phân theo đất đơ

nghĩa trang, nghĩa

thị, đất khu dân cư

địa; đất sông suối

nông thôn, đất

và mặt nước

chuyên dùng, đất

chuyên dùng; đất

chưa sử dụng

phi nông nghiệp
khác

2.1

Đất ở

Đất ở tại đô thị

Đất ở gồm đất ở tại

Đất ở gồm đất ở tại

thuộc đất đô thị;

đô thị và đất ở tại

đô thị và đất ở tại

Đất ở tại nông thôn

nông thôn

nông thôn

thuộc đất khu dân
cư nông thôn

2.2

Đất chuyên

Đất trụ sở cơ quan,

Đất trụ sở cơ quan,

Đất trụ sở cơ quan,

dùng

công trình sự

cơng trình sự

cơng trình sự

nghiệp; đất sản

nghiệp; đất sản

nghiệp; đất quốc


15

xuất, kinh doanh;

xuất, kinh doanh;

phịng, an ninh; đất

đất cơng cộng; đất

đất cơng cộng; đất

sản xuất, kinh

tơn giáo, tín

tơn giáo, tín

doanh; đất công

ngưỡng; đất nghĩa

ngưỡng; đất nghĩa

cộng

trang, nghĩa địa;

trang, nghĩa địa; đất

đất mặt nước đang

mặt nước đang sử

sử dụng vào mục

dụng vào mục đích

đích chun dùng

chun dùng; đất
phi nơng nghiệp
khác

3

Đất chưa sử

Đất chưa đưa vào

Đất chưa đưa vào

Đất chưa đưa vào

dụng

sử dụng, núi đá

sử dụng, núi đá

sử dụng, núi đá

khơng có rừng cây,

khơng có rừng cây,

khơng có rừng cây

đất nương rẫy canh

đất nương rẫy canh

tác không thường

tác không thường

xuyên, đất sông

xuyên, đất mặt

suối, đất mặt nước

nước chưa sử dụng

chưa sử dụng

(Nguồn: “ Báo cáo của chính phủ về kế hoạch sử dụng đất năm 2005 và 2010”)
1.2. Các phương pháp nghiên cứu biến động hiện trạng sử dụng đất
1.2.1. Biến động hiện trạng 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.


16

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 không 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.
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 mòn, … 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 nguyên, như khô để phù hợp điều kiện
khí hậu ẩm ướt. Thơng 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 khô hơn
cũng là nguyên nhân gây ra suy thoái đất. Biến động sử dụng đất, chẳng hạn như


17

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 thối 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 khơng 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 sử dụng đất tại khu vực.
- 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
mơi 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


18

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.
- 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
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 hiện
trạng sử dụng đất tại hai thời điểm. Sau đó, chồng ghép bản đồ hiện trạng để tính
tốn, thành lập bản đồ biến động sử dụng công nghệ GIS.

19

Đây là phương pháp đơn giản, dễ thực hiện, dễ hiểu và được sử dụng rộng rãi.
Sau khi ảnh tại hai thời điểm sẽ được phân loại riêng rẽ, thành lập hai bản đồ hiện
trạng. Hai bản đồ này được so sánh bằng cách so sánh pixel tạo thành ma trận biến
động.
Ảnh thời điểm
1

Phân loại 1

Bản đồ hiện trạng
1

Bản đồ biến
động
Ảnh thời điểm
2

Phân loại 2

Bản đồ hiện trạng

2

Hình 1.1: Phương pháp so sánh sau phân loại
Ưu điểm của phương pháp này là cho biết sự thay đổi hình thái lớp phủ từ đối
tượng này sang đối tượng khác, hơn nữa chúng ta cũng có thể sử dụng các bản đồ

lớp phủ đã được thành lập trong quá trình thành lập bản đồ biến động.
Nhược điểm của phương pháp này là phải phân loại độc lập từng ảnh, nên
độ chính xác phụ thuộc vào phương pháp phân loại, thơng thường thì độ chính
xác khơng cao vì sai sót trong q trình phân loại vẫn được giữ trong kết quả bản
đồ biến động.
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.
Ưu điểm của phương pháp này là không phải phân loại ảnh của từng thời
điểm.


20

Thời điểm 1

Ảnh
biến động

Phân loại

Bản đồ
biến động

Thời điểm 2

Hình 1.2: Phương pháp phân loại trực tiếp ảnh đa thời gian
Nhược điểm của phương pháp này là phân loại ảnh biến động không đơn giản,
đặc biệt là đối với các vùng mẫu biến động và cách lựa chọn mẫu. Ảnh có được nếu

rơi vào các mùa khác nhau thì khó xác định biến động, và ảnh hưởng của khí quyển
vào các mùa khác nhau cũng khó loại trừ. Do đó, độ chính xác của phương pháp là
khơng cao. Bản đồ biến động được thành lập theo phương pháp này chỉ cho ta biết
vùng biến động, không cung cấp thông tin về xu hướng 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.


21

X

2

1

θ

Y

Hình 1.3: Phương pháp phân tích vector thay đổi phổ
Giả sử xác định được giá trị phổ trên 2 kênh X, Y tại hai thời điểm 1 và 2.
Vector 1-2 chính là vector thay đổi phổ, được biểu thị bởi giá trị tuyệt đối (khoảng
cách từ 1 đến 2) và góc thay đổi θ.
Thơng tin về sự thay đổi sẽ được thể hiện bằng màu sắc của các pixel tương
ứng với các mã đã quy định. Trên ảnh đa phổ, sự thay đổi này bao gồm cả hướng và
giá trị của vector thay đổi phổ. Sự thay đổi có hay không được quyết định bởi việc
quy định ngưỡng của vector thay đổi phổ. Giá trị ngưỡng được xác định từ kết quả
thực nghiệm dựa vào các mẫu biến động và khơng biến động[9].

Phương pháp phân tích vector thay đổi phổ được ứng dụng hiệu quả trong
nghiên cứu biến động rừng, nhất là đối với rừng ngập mặn. Tuy nhiên, nhược điểm
lớn nhất của phương pháp này là việc xác định ngưỡng của sự biến động.
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


22

trị pixel thay đổi trong khoảng từ -255 đến +255. Thơng thường để tránh kết quả giá
trị âm thì thường cộng thêm một hằng số không đổi.
Ảnh thay đổi được tạo ra bằng cách tổ hợp giá trị độ xám theo luật phân bố
chuẩn Gauss. Vị trí nào có pixel không thay đổi, độ xám biểu diễn xung quanh
giá trị trung bình, vị trí nào có pixel thay đổi được biểu diễn bên phần biên của
đường phân bố.
Tương tự như trên, nếu ảnh được tạo ra từ phép chia thì giá trị các pixel được
tạo ra trên ảnh mới là một tỷ số chứng tỏ sự thay đổi ở đó, nếu giá trị tỷ số là 1 thì
khơng có sự thay đổi.
Giá trị giới hạn thay đổi (đối với ảnh tạo bởi phép trừ) và ảnh tỷ số kênh sẽ
quyết định ngưỡng ranh giới giữa sự thay đổi và không đổi, và được biểu thị bằng
biểu đồ độ xám của ảnh biến động.
Thông thường độ lệch chuẩn được lựa chọn và kiểm tra theo kinh nghiệm.
Nhưng ngược lại, hầu hết các nhà phân tích đều sử dụng phương pháp thử nghiệm
nhiều hơn là phương pháp kinh nghiệm. Giá trị ngưỡng thay đổi sẽ được xác định

khi gặp giá trị thay đổi trên thực tế.
Vì vậy, để xác định được ta cần phải hiểu rõ về khu vực nghiên cứu, thậm chí
phải lựa chọn một số vùng biến động và ghi lại để hiển thị trên vùng nghiên cứu.
Tuy nhiên, phương pháp này có thể kết hợp với các phương pháp khác để nghiên
cứu biến động và thành lập bản đồ biến động có hiệu quả.
1.3. Cơ sở phương pháp luận xác định biến động hiện trạng sử dụng đất ứng
dụng công nghệ viễn thám
Thực tế cho thấy, sự biến động hiện trạng sử dụng đất tại các vùng ven biển
diễn ra khá phức tạp và không đồng nhất dọc theo dải ven biển Việt Nam bởi ảnh
hưởng của điều kiện tự nhiên, mơ hình khai thác sử dụng và quản lý của con người.
Chính vì vậy, phương thức hoạch định sử dụng và quản lý sử dụng đất cần phải có
kế hoạch dựa trên việc đánh giá các biến động đế đám bảo phát triển bền vững.
Việc ứng dụng công nghệ viễn thám nói chung và sử dụng tư liệu vệ tinh độ phân