Tài liệu “ứng dụng công nghệ viễn thám trong thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất xã gia thịnh”

LỜI CẢM ƠN Để đánh giá kết quả học tập, đào tạo tại trường đồng thời giúp sinh viên cải thiện những kiến thức đã được trang bị và vận dụng những kiến thức đó vào thực tiễn sản xuất, được sự phân công của khoa Kinh tế và Quản trị kinh doanh, Ban giám hiệu Trường Đại học Lâm nghiệp, tôi thực hiện khóa luận: “Ứng dụng công nghệ viễn thám trong thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất xã Gia Thịnh” Nhân dịp này cho phép tôi bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới ban giám hiệu, các thầy cô giáo trong khoa Kinh tế & Quản trị kinh doanh, đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của Th.s Vũ Xuân Định đã giúp tôi hoàn thành bài khóa luận này. Qua đây tôi cũng xin bày tỏ lòng cảm ơn tới tập thể cán bộ Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Gia Viễn, các cán bộ thuộc UBND xã Gia Thịnh và người dân địa phương đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành công tác ngoại nghiệp. Mặc dù đã cố gắng hết sức nhưng do thời gian và năng lực còn hạn chế, bước đầu làm quen với công tác nghiên cứu khoa học. Vì vậy đề tài không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong được sự góp ý, bổ sung của các thầy cô giáo và bạn đọc để bài khóa luận được hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn! Xuân Mai, ngày tháng năm 2016 Sinh viên thực hiện Nguyễn Thị Hoài Thu DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt BDĐC BTNMT CSDL HTX TTCN UBND XDCB Giải thích Bản đồ địa chính Bộ tài nguyên môi trường Cơ sở dữ liệu Hợp tác xã Tiểu thủ công nghiệp Ủy ban nhân dân Xây dựng cơ bản ĐẶT VẤN ĐỀ Đất đai là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá, là tư liệu sản xuất đặc biệt, là thành phần quan trọng hàng đầu của môi trường sống, là địa bàn phân bố các khu dân cư, xây dựng, kinh tế, văn hóa xã hội, an ninh quốc phòng. Đất đai là nguồn tài nguyên không thể thiếu được của mỗi quốc gia. Với sự phát triển mạnh mẽ về kinh tế xã hội, đất đai được sử dụng để phát triển các ngành sản xuất. Hiện nay nhu cầu sử dụng đất ngày càng tăng mà như chúng ta đã biết đất đai thì có hạn chúng chỉ có thu hẹp đi chứ không thể tăng thêm, đồng thời đất đai biến động mỗi ngày do đó đòi hỏi quản lý chặt chẽ để tài nguyên đất được sử dụng đúng mục đích có hiệu quả và bảo vệ tốt môi trường thiên nhiên. Ngày nay, tốc độ phát triển công nghiệp hóa – đô thị hóa cùng với sự bùng nổ dân số dẫn đên nhu cầu sử dụng đất càng cao để phục vụ cho mục đích phát triển kinh tế xã hội. Điều này gây sức ép đến đất đai và làm cho diện tích đất sản xuất nông – lâm nghiệp ngày một thu hẹp lại, đất sử dụng với mục đích phi nông nghiệp ngày càng tăng. Vì vậy, vấn đề đặt ra là phải làm sao quản lý và sử dụng đất đai một cách hợp lý và có hiệu quả nhất. Ninh Bình là một tỉnh nằm ở cửa ngõ cực nam miền bắc Việt Nam, thuộc khu vực đồng bằng sông Hồng, là một tỉnh có vị trí quan trọng về kinh tế, văn hóa của khu vực và cả nước. Trong giai đoạn hiện nay khi nền kinh tế càng phát triển theo hướng công nghiệp hóa – hiện đại hóa, dân số ngày càng tăng lên kéo theo nhu cầu sử dụng đất cũng cao hơn. Việc bố trí sử dụng đất hợp lý đạt hiệu quả cao đang là vấn đề được đặt ra cần có những cách thức quản lý phù hợp để đất đai được sử dụng có hiệu quả cao nhất. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất là bản đồ chuyên đề đất đai được thành lập, hiện chỉnh trên nền bản đồ địa chính hoặc bản đồ địa hình, trên đó thể hiện đầy đủ và chính xác vị trí, diện tích các loại đất theo hiện trạng sử dụng phù hợp với kết quả thống kê, kiểm kê theo quy định. Hiện nay dưới sự tác động của khoa học công nghệ tin học, ngành đo đạc bản đồ đã có những sự chuyển biến và phát triển vượt bậc. Sự ra đời nhiều phương pháp thành lập bản đồ nói chung và bản đồ hiện trạng sử dụng đất nói riêng đã chứng minh sự phát triển hữu ích của ngành đo đạc bản đồ. Xuất phát từ khả năng đo vẽ, xử lý các tư liệu đa dạng và hiển thị trên các loại bản đồ, bản vẽ hiện trạng sử dụng đất qua thời gian và không gian, các tư liệu ảnh viễn thám trở thành công cụ hiệu quả phục vụ đắc lực cho việc thành lập các loại bản đồ mà đặc biệt là bản đồ hiện trạng. Tại xã Gia Thịnh, trong những năm gần đây có nhiều biến động trong việc chuyển đổi mục đích sử dụng giữa các loại đất mà công tác thành lập bản đồ còn nhiều vấn đề chưa hoàn thiện. Xuất phát từ thực tiễn đó tôi vận dụng các trang thiết bị máy tính kết hợp với các phần mềm như ENVI 4.8, MicroStation và Mapinfo với sự hướng dẫn của giảng viên – Th.S Vũ Xuân Định tôi thực hiện khóa luận tốt nghiệp với đề tài: “Ứng dụng công nghệ viễn thám trong thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất xã Gia Thịnh”. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tổng quan về bản đồ hiện trạng sử dụng đất 1.1.1. Khái niệm Bản đồ hiện trạng sử dụng đất là bản đồ chuyên đề đất đai được thành lập, hiện chỉnh trên nền bản đồ địa chính hoặc bản đồ địa hình, trên đó thể hiện đầy đủ và chính xác vị trí, diện tích các loại đất theo hiện trạng sử dụng phù hợp với kết quả thống kê, kiểm kê theo quy định. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất là loại bản đồ thể hiện trạng thái lớp phủ bề mặt đất bao gồm lớp phủ tự nhiên và nhân tạo, phản ánh trạng thái sử dụng quỹ đất bao gồm lớp phủ tự nhiên và nhân tạo, phản ánh trạng thái sử dụng quỹ đất thông qua các loại hình sử dụng đất tại thời điểm nghiên cứu. Hiên trạng sử dụng đất luôn thay đổi dưới tác động của các quy luật tự nhiên và những hoạt động kinh tế của con người. Sự thay đổi này đặc biệt lớn ở các nước chưa phổ cập hiểu biết về các quy luật tự nhiên, cân bằng sinh thái, con người thiếu tính toán, nghiên cứu khi khai thác tự nhiên, thiếu quan tâm bảo vệ môi trường. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất được lập trong các kỳ kiểm kê, thống kê đất đai, khi lập quy hoạch sử dụng đất, thực hiện điều chỉnh quy hoạch sử dụng đất, hoặc khi có một dự án đầu tư nào đó liên quan đến sử dụng đất. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất thể hiện toàn bộ các loại đất trong địa giới hành chính đã được xác định theo hồ sơ địa giới hành chính hoặc quyết định điều chỉnh địa giới hành chính của cơ quan nhà nước có thẩm quyền. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất được thành lập trên cơ sở thiết kế kỹ thuật – dự đoán công trình theo quy định của Bộ Tài nguyên và Môi trường. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất thường được xây dựng cho từng cấp hành chính: xã, huyện, tỉnh và toàn quốc. Trước hết phải xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất ở cấp cơ sở xã, phường. Sau đó dùng bản đồ các xã để tổng hợp thành bản đồ cấp huyện, tỉnh. Do đó tùy theo từng cấp mà bản đồ hiện trạng sử dụng đất có tỷ lệ khác nhau. 1.1.2. Mục đích thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất Bản đồ hiện trạng sử dụng đất thể hiện sự phân bố các loại đất tại một thời điểm xác định, được lập theo từng đơn vị hành chính và gắn liền với kỳ kiểm kê đất đai vì vậy mục đích của việc thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất là: - Thống kê, kiểm kê toàn bộ quỹ đất đã giao và chưa giao sử dụng theo định kỳ hàng năm và 5 năm được thể hiện đúng vị trí, đúng diện tích và đúng loại đất. - Xây dựng tài liệu cơ bản phục vụ các yêu cầu cấp bách của công tác quản lý đất đai. - Làm tài liệu phục vụ công tác quy hoạch sử dụng đất và kiểm tra việc thực hiện quy hoạch và kế hoạch hàng năm đã được phê duyệt của các địa phương và các ngành kinh tế, kỹ thuật khác đang sử dụng đất. - Làm tài liệu cơ bản, thống nhất để các ngành khác sử dụng các quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất và định hướng phát triển của ngành mình, đặc biệt những ngành sử dụng nhiều đất như nông nghiệp, lâm nghiệp,… Các ứng dụng trên đã cho thấy được vai trò của bản đồ hiện trạng sử dụng đất trong công tác quản lý nhà nước về tài nguyên nói chung và quản lý đất đai nói riêng. 1.1.3. Nội dung bản đồ hiện trạng sử dụng đất Việc xác định nội dung bản đồ hiện trạng sử dụng đất phải đảm bảo được các mục đích, yêu cầu, tỷ lệ bản đồ đặt ra. Bản đồ phải thể hiện được đầy đủ các tính chất sử dụng đất phù hợp với biểu mẫu thống kê nhằm cung cấp cho người sử dụng các thông tin về hiện trạng sử dụng đất được thể hiện lên bản đồ về các mặt như: vị trí, số lượng, nội dung,… của các loại đất. Nội dung bản đồ hiện trạng sử dụng đất cụ thể như sau:  Ranh giới các loại đất Khoanh đất là yếu tố chính của bản đồ HTSDĐ được biểu thị dạng đường viền khép kín. Khoanh đất là một hoặc nhiều thửa đất có cùng loại đất nằm liền kề nhau. Thể hiện khoanh đất phải đảm bảo đúng vị trí, hình dạng, kích thước theo tỷ lệ cụ thể như sau: - Bản đồ HTSDĐ cấp xã: các khoanh đất có diện tích ≥ 10 mm 2 theo tỷ lệ bản đồ phải thể hiện chính xác theo tỷ lệ. Nếu diện tích khoanh đất < 10 mm 2 nhưng có đặc tính đặc biệt thì có thể nới rộng, phóng đại lên nhưng không quá 1.5 lần và đảm bảo tính tương ứng về vị trí, hình dạng hoặc sử dụng ký hiệu để thể hiện. - Bản đồ HTSDĐ cấp huyện, tỉnh, cả nước: các khoanh đất có diện tích ≥ 4mm2 theo tỷ lệ bản đồ phải thể hiện chính xác theo tỷ lệ. Nếu diện tích khoanh đất < 4mm2 nhưng có đặc tính đặc biệt thì có thể nới rộng, phóng đại lên nhưng không quá 1.5 lần và đảm bảo tính tương ứng về vị trí, hình dạng hoặc sử dụng ký hiệu để thể hiện. Mỗi một khoanh đất cần thể hiện các yếu tố: diện tích (làm tròn số đến 0.01ha), loại đất (thể hiện bằng màu sắc, ký hiệu).  Ranh giới hành chính các cấp Thể hiện toàn bộ ranh giới hành chính các cấp: ranh giới quốc gia, ranh giới tỉnh, ranh giới huyện, ranh giới xã. Khi ranh giới các cấp trùng nhau, thì thể hiện ranh giới cấp cao nhất.  Ranh giới lãnh thổ sử dụng như : nông trường, lâm trường, nhà máy, xí nghiệp, doanh trại quân đội nhân dân,…  Đường bờ biển  Mạng lưới thủy văn Hệ thống sông ngòi, kênh mương tưới tiêu, hồ ao, trạm bơm,…(hướng dòng chảy và tên gọi).  Mạng lưới giao thông Giao thông và các đối tượng có liên quan thể hiện phạm vi chiếm đất của đường sắt, đường bộ và các công trình giao thông trên hệ thống đường đó theo yêu cầu sau: - Bản đồ hiện trạng sử dụng đất cấp xã thể hiện tất cả các loại đường giao thông các cấp, kể cả đường trục chính trong khu dân cư, đường nội đồng, đường mòn tại các xã miền núi, trung du; - Bản đồ hiện trạng sử dụng đất cấp huyện đường bộ biểu thị từ đường liên xã trở lên; khu vực miền núi phải biểu thị cả đường đất nhỏ; - Bản đồ hiện trạng sử dụng đất cấp tỉnh biểu thị từ đường liên huyện trở lên; - Trên bản đồ hiện trạng sử dụng đất vùng kinh tế - xã hội và cả nước biểu thị cả đường liên huyện.  Dáng đất - Thể hiện dáng đất trên bản đồ HTSDĐ bằng điểm độ cao đối với vùng đồng bằng và đường đồng mức đối với vùng đồi núi. - Dáng đất được thể hiện phù hợp với yếu tố khác (thủy hệ, đường sá, thực vật, …).  Ghi chú địa danh Ghi chú địa danh trên bản đồ gồm tên sông suối chính, tên đường quốc lộ, tên tỉnh, thành phố, tên huyện, thị xã, tên xã, thị trấn, tên các hồ lớn,…  Thể hiện vị trí trung tâm: thủ đô, tỉnh, huyện, UBND xã, phường, thị trấn. 1.1.4. Quy định tỷ lệ thành lập bản đồ hiện trạng các cấp Tỷ lệ bản đồ hiện trạng sử dụng đất được quy định cho các cấp như sau : Bảng 1.1: Tỷ lệ bản đồ hiện trạng sử dụng đất Đơn vị hành chính Cấp xã Cấp huyện Cấp tỉnh Cấp vùng Cả nước Diện tích tự nhiên Dưới 120 Từ 120 đến 500 Từ 500 đến 3.000 Trên 3.000 Dưới 3.000 Từ 3.000 đến 12.000 Trên 12.000 Dưới 100.000 Từ 100.000 đến 350.000 Trên 350.000 Tỷ lệ bản đồ 1 : 1.000 1 : 2.000 1 : 5.000 1 : 10.000 1 : 5.000 1 : 10.000 1 : 25.000 1 : 25.000 1 : 50.000 1 : 100.000 1 : 250.000 1 : 1.000.000 (Nguồn: Thông tư 28/2014/TT-BTNMT Quy định về thống kê, kiểm kê đất đai và thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất) 1.1.5. Cơ sở pháp lý thành lập bản đồ hiện trạng - Luật Đất đai năm 2013, được Quốc hội nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam khóa XIII, kỳ họp thứ 6 thông qua ngày 29 tháng 11 năm 2013; - Nghị định 43/2014/NĐ-CP ngày 15 tháng 5 năm 2014 của chính phủ quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật Đất đai; - Chỉ thị số 21/CT-TTg ngày 01 tháng 08 năm 2014 của Thủ tướng Chính phủ về việc kiểm kê đất đai, lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất; - Thông tư số 28/2014/TT-BTNMT ngày 02 tháng 06 năm 2014 của Bộ Tài nguyên và Môi trường quy định về thống kê, kiểm kê đất đai và lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất; - Kế hoạch số 02/KH-BTNMT ngày 16 tháng 09 năm 2014 của Bộ Tài nguyên và Môi trường về viêc kiểm kê đất đai và lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất theo Chỉ thị 21/CT-TTg; - Kế hoạch số 68/KH-UBND ngày 13 tháng 10 năm 2014 của Ủy ban nhân dân tỉnh Ninh Bình về việc thực hiện kiểm kê đất đai, lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2014. 1.1.6. Các phương pháp thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất 1. Phương pháp đo vẽ trực tiếp Đây là phương pháp đo toàn bộ khu vực và thường chỉ áp dụng cho việc thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất ở tỷ lệ lớn (thông thường là lớn hơn 1/10.000). Đó thường là những khu vực tương đối bằng phẳng, địa hình không quá phức tạp và chưa có bản đồ hoặc có tài liệu bản đồ đã đo vẽ trước đây nhưng đã cũ, không đảm bảo yêu cầu chất lượng khi xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất mới. Nội dung của bản đồ hiện trạng sử dụng đất được thực hiện trên cơ sở lưới đo vẽ chi tiết được chêm dày từ lưới đo vẽ khống chế trắc địa nhà nước và lưới địa chính các cấp theo hệ tọa độ giả định độc lập. Các yếu tố mà bản đồ hiện trạng sử dụng đất cần thể hiện có thể sử dụng công nghệ đo vẽ truyền thống: Toàn đạc, bàn đạc và chuyển kết quả đo lên giấy theo phương pháp thủ công. Tuy nhiên cũng có thể sử dụng công nghệ hiện đại với các thiết bị đo đạc điện tử tự động có bộ phận ghi và xử lý dữ liệu đo. Các số liệu đo được trút trực tiếp vào máy tính, bản vẽ được hoàn thành trên máy tính và xuất ra giấy qua các thiết bị máy in ở các tỷ lệ khác nhau. Khi đó, độ chính xác của bản đồ chỉ phụ thuộc vào độ chính xác đo ngắm trên thực địa, ít bị ảnh hưởng của sai số khi chuyển vẽ và can vẽ. Bản đồ hiện trạng được thành lập theo phương pháp này có độ chính xác cao. Song nó đòi hỏi phải có sự đầu tư về những máy móc trang thiết bị phục vụ công tác đo đạc, trút điểm và xây dựng bản đồ. Ngoài ra, phương pháp này tốn khá nhiều công sức, thời gian và kinh phí, yêu cầu trình độ chuyên môn của người thực hiện phải cao và có kỹ thuật. Chính vì vậy nên giá thành sản phẩm cao và do đó trong thực tế, phương pháp này ít được chọn khi xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất. 2. Phương pháp sử dụng ảnh hàng không và ảnh vệ tinh Phương pháp này thường được sử dụng khi thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất cho một quy mô lãnh thổ lớn và có tỉ lệ bản đồ nhỏ như cấp huyện, cấp tỉnh hay cả nước. Ta có thể sử dụng các tư liệu ảnh như ảnh đơn, ảnh nắn, bình đồ ảnh để điều vẽ trong phòng, đồng thời có thể đo vẽ bổ sung ngoài thực địa các yếu tố nội dung của bản đồ hiện trạng sử dụng đất. Ảnh sau khi nắn và qua điều vẽ được đưa vào máy tính thông qua máy quét (scan ảnh) hoặc bàn số hóa. Ta cũng có thể sử dụng máy đo vẽ lập thể, giải tích để đo vẽ từng mô hình trên ảnh và truyền số liệu trực tiếp vào máy tính, sau đó thông qua một số phần mềm tương ứng sẽ tạo ra các bản vẽ trên máy tính. Theo phương pháp này, chất lượng của bản đồ hiện trạng sử dụng đất chỉ phụ thuộc vào các yếu tố đầu vào, cụ thể là độ chính xác của các số liệu điều vẽ và chất lượng của ảnh. Phương pháp này cho thấy sự thể hiện khá đầy đủ, chính xác và chi tiết các nội dung của bản đồ. Đặc biệt là những vùng có địa hình, địa vật phức tạp, việc tận dụng triệt để các tư liệu ảnh hàng không và ảnh máy bay hiện có thể để phục vụ cho việc thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất sẽ đem lại hiệu quả cao đồng thời giảm thiểu được các chi phí và thời gian. Song phương pháp này lại đòi hỏi phải có công nghệ cao và đầu tư lớn trong việc xử lý ảnh. 3. Phương pháp đo vẽ chỉnh lý từ các loại bản đồ, tài liệu sẵn có Khi đã có bản đồ địa chính đo vẽ theo hệ tọa độ nhà nước, có bản đồ quy hoạch và bản đồ hiện trạng sử dụng đất giai đoạn trước thì đem bản đồ cũ ra thực địa đối soát từng thửa đất, chỉnh lý và xác định biến động đất đai, khoanh vùng các loại đất theo thực tế. Những vùng có biến động nhiều thì dùng phương pháp trắc địa thông thường để đo vẽ bổ sung. Cuối cùng thực hiện biên tập, tổng hợp nội dung bản đồ hiện trạng sử dụng đất. Trường hợp có bản đồ giải thửa 299/TTg thì dùng bản đồ này để điều tra thực địa, bổ sung địa vật và khoanh vẽ các lô đất theo phân loại sử dụng. Sau đó tiến hành thu phóng về tỷ lệ quy định và lồng ghép vào khung bản đồ sử dụng đất trên nền bản đồ địa hình đã chọn. Việc sử dụng các tài liệu bản đồ đã xây dựng trước đây là phương pháp mang lại hiệu quả cao và nhanh nhất. Nó cho phép kế thừa các thành quả đã có, tiết kiệm chi phí vật tư, không đòi hỏi nhiều về trang thiết bị đo đạc, đỡ tốn công sức. Tuy nhiên phương pháp này còn có nhược điểm là chất lượng bản đồ phụ thuộc vào những tài liệu bản đồ được lựa chọn sử dụng, phương pháp xử lý cũng như phương pháp tổng hợp tài liệu, số liệu. 1.2. Hiện trạng sử dụng đất ở khu vực nghiên cứu Tổng diện tích đất toàn xã là 536.51ha được phân theo các loại đất như sau: 1. Đất nông nghiệp Tổng diện tích đất nông nghiệp là 323.82 ha chiếm 60.36% so với tổng diện tích đất tự nhiên trong đó: - Đất sản xuất nông nghiệp bao gồm đất trồng cây hàng năm và đất trồng cây lâu năm là 318.09 ha chiếm 59.29% so với tổng diện tích tự nhiên. - Đất nuôi trồng thủy sản là 4.84 ha chiếm 0.90% tổng diện tích tự nhiên. - Đất nông nghiệp khác là 0.90 ha chiếm 0.17% tổng diện tích tự nhiên. 2. Đất phi nông nghiệp Tổng diện tích đất phi nông nghiệp của xã Gia Thịnh là 188.71 ha chiếm 35.17% tổng diện tích đất tự nhiên của xã trong đó:  Đất ở: Chỉ bao gồm đất ở tại nông thôn có diện tích 40.58 ha chiếm 7.56% tổng diện tích tự nhiên.  Đất chuyên dùng có diện tích 50.19 ha chiếm 9.36% tổng diện tích đất tự 3. nhiên. Trong đó bao gồm: Đất xây dựng trụ sở cơ quan là 0.32 ha. Đất xây dựng công trình sự nghiệp là 3.28 ha. Đất sản xuất, kinh doanh phi nông nghiệp là 3.28 ha. Đất có mục đích công cộng là 43.31 ha. Đất tôn giáo là 1.31 ha. Đất cơ sở tín ngưỡng là 0.27 ha. Đất làm nghĩa trang, nghĩa địa, nhà tang lễ là 8.45 ha. Đất sông, ngòi, kênh, rạch, suối là 86.25 ha. Đất có mặt nước chuyên dùng là 1.67 ha. Đất chưa sử dụng Tổng diện tích đất chưa sử dụng của xã Gia Thịnh là 23.98 ha chiếm 4.47% tổng diện tích đất tự nhiên của xã, trong đó: - Đất bằng chưa sử dụng là 0.15 ha - Núi đá không có rừng cây là 23.83 ha Bảng 1.2: Diện tích các nhóm đất tại xã Gia Thịnh ST Loại đất T 1 2 3 4 Tổng diện tích đất Đất nông nghiệp Đất phi nông nghiệp Đất chưa sử dụng Diện tích (ha) Tỷ lệ (%) 536.51 323.82 188.71 23.98 100.00 60.36 35.17 4.47 (Nguồn: UBND xã Gia Thịnh) Đấấ t nông nghi ệp Đấấ t phi nông nghi ệp Đấấ t chưa s ử dụng Hình 1.1: Biểu đồ thể hiện cơ cấu diện tích đất theo nhóm đất Nhìn chung tình hình sử dụng các loại đất của xã Gia Thịnh là phù hợp với quy hoạch và thể hiện đúng trên bản đồ hiện trạng sử dụng đất của xã. 1.3. Tổng quan về công nghệ viễn thám 1.3.1. Lịch sử phát triển công nghệ viễn thám 1. Trên thế giới Thuật ngữ viễn thám – remote sensing được xuất hiện và đưa vào năm 1960 bởi Evelyn Pruitt thuộc viện Hải quân Hoa Kỳ. Tuy nhiên, lịch sử hình thành nên viễn thám đã có từ rất lâu trước đó và quá trình phát triển của nó gắn liền với sự phát triển của kỹ thuật chụp ảnh. Bức ảnh đầu tiên đã được chụp vào năm 1839, tiếp sau đó Aime Laussedat đã khởi động một chương trình sử dụng ảnh chụp đen trắng cho mục đích thành lập bản đồ địa hình vào năm 1849. Năm 1858 người ta sử dụng khinh khí cầu để chụp các bức ảnh từ trên không, đầu tiên phải kể đến là bức ảnh chụp từ một khinh khí cầu gần Paris. Năm 1909 Wilbur Wright đã chụp bức ảnh đầu tiên từ máy bay khi bay qua vùng Cen tocalli – Italia. Những thành quả của các bức ảnh này đã giúp cho các nhà khoa học đặt nền móng cho khoa học quan trắc trái đất phát triển cũng như xác định được tiềm năng chụp ảnh trên không là công cụ hữu ích tạo ra bản đồ. Ảnh màu xuất hiện vào những năm 1930, trong khoảng thời gian đó đã có những nghiên cứu chế tạo phim bắt nhạy với bức xạ cận hồng ngoại. Trong thời kỳ chiến tranh thế giới thứ II, đặc tính phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên được quan tâm nghiên cứu cùng với chế tạo các chất cảm quang dùng cho việc chụp ảnh hồng ngoại bằng máy bay mà động lực chính là nhằm phát hiện nơi ngụy trang của đối phương. Năm 1956, người ta đã tiến hành một số cuộc bay nhằm thử nghiệm khả năng của máy bay trong việc phân loại và phát hiện các kiểu thực vật. Năm 1957 đánh dấu mốc phát triển rất lớn của viễn thám khi U.S.S.R (Liên Xô cũ) tung ra vệ tinh SPUTNIK – 1, đánh dấu sự bắt đầu của thời đại không gian. Năm 1959, vệ tinh EXPLORER – 6 của Mỹ đã truyền hình ảnh của trái đất được chụp từ vệ tinh. Vệ tinh khí tượng đầu tiên của thế giới TIROS – 1 được phóng vào năm 1960, nó là tiền thân của những vệ tinh thời tiết hiện nay. Với thành công trong lĩnh vực này việc sử dụng vệ tinh đã đánh dấu một tiến bộ lớn trong kỹ thuật viễn thám. Với đặc tính có khả năng thu nhận thông tin có tính toàn cầu về các hành tinh trong đó có cả trái đất và môi trường xung quanh cùng với tốc độ di chuyển nhanh, độ phủ trùm không gian lớn cho nên vệ tinh đã thể hiện được khả năng vượt trội của mình trong nghiên cứu viễn thám. Từ năm 1972 tới nay, Hoa Kỳ đã phóng 7 thế hệ vệ tinh tài nguyên Landsat. Hai vệ tinh đầu trang bị bộ cảm đa phổ 4 kênh MSS với độ phân giải 80m. Năm 1985, vệ tinh Landsat 3 đã được trang bị thêm một kênh hồng ngoại với độ phân giải 240m. Landsat 4 và 5 cung cấp thêm loại tư liệu là TM với 7 kênh phổ, trong đó có 6 kênh độ phân giải không gian 30m ở dải sóng nhìn thấy và hồng ngoại gần, một kênh độ phân giải không gian 120m cho giải sóng hồng ngoại nhiệt. Vệ tinh LANDSAT 7 được phóng vào quỹ đạo tháng 4/1999 với bộ cảm TM cải tiến gọi là ETM+ (Enhanced Thematic Mapper Plus). Hiện nay chỉ còn vệ tinh Landsat 5 TM và Landsat 7 ETM+ hoạt động trên quỹ đạo, tuy nhiên trong đó vệ tinh Landsat 7 ETM+ hệ thống quét hình ảnh hiện đang bị lỗi từ năm 2003 nên các hình ảnh nhận được của vệ tinh này thường có các hàng không có dữ liệu. Tháng 2 năm 2013 cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ (NASA) hợp tác với hội địa chất Mỹ ( USGS) đã phóng thành công vệ tinh Landsat 8 (Landsat Data Continuty Mission – LDCM), tiếp tục kỷ nguyên mới của việc sử dụng tư liệu vệ tinh Landsat trong nghiên cứu trái đất. Tháng 12 năm 1999 bộ cảm Modis đặt trên vệ tinh TERRA được phóng và quỹ đạo với mục đích quan sát, theo dõi các thông tin về mặt đất, đại dương, khí quyển trên phạm vi toàn cầu. Bộ cảm Modis có thể thu nhận tín hiệu ở 36 kênh từ nhìn thấy tới hồng ngoại. Trong đó có 7 kênh đầu dùng để nghiên cứu mặt đất: 2 kênh có độ phân giải 250m, 5 kênh có độ phân giải 500m, 29 kênh còn lại có độ phân giải 1000m. Năm 1985, Pháp cũng đã phóng vệ tinh SPOT 1,2, 3 với bộ cảm HRV (Hidht Resolution Visible) với 3 kênh phổ phân bố trong vùng sóng nhìn thấy ở các bước sóng xanh lục, đỏ và cận hồng ngoại. Năm 1998, Pháp đã phóng thành công vệ tinh SPOT 4 và sau đó là SPOT 5 (2002) với 2 bộ cảm HRVIR và thực vật. Đây là các tư liệu có độ phân giải cao từ 10m (kênh đa phổ) đến 20m (kênh hồng ngoại ngắn) và 2,5m cho kênh toàn sắc. Tháng 8 năm 1986 cơ quan phát triển vũ trụ Nhật Bản NASDA đã phóng vệ tinh ADEOS lên quỹ đạo với mục đích chủ yếu là giải quyết các vấn đề môi trường khí hậu thế giới. Năm 1988, Nhật Bản lại phóng vệ tinh quan sát biển MOS – 1, năm 1990 phóng tiếp vệ tinh MOS – 1b. Và gần đây trung tâm phân tích tư liệu viễn thám trái đất Tokyo Nhật Bản ( ERSDAC) đưa và sử dụng bộ cảm ASTER đặt trên vệ tinh TERRA có thể thu được hình ảnh từ các bước sóng khác nhau VNIR (0.52 – 0.86mm), SWIR (1.60 – 2.43mm), TIR (8.125 – 11.65mm). Độ phân giải phổ của các tư liệu vệ tinh này lên tới 15m. Bên cạnh viễn thám bị động là các bộ cảm quang học, trong vùng sóng dài của sóng điện từ, các hệ thống siêu cao tần chủ động rada đã được thiết kế và sử dụng từ đầu Thế kỷ XX. Ngày nay, sự ứng dụng của nó trong lĩnh vực thăm dò tài nguyên đã trở nên rất đa dạng và phong phú. Các hệ thống rada được sử dụng để nghiên cứu đại dương, khí quyển, các cấu trúc trên bề mặt và gần bề mặt của vỏ trái đất... các hệ thống rada rất đa dạng và phong phú từ các loại dùng để đo độ cao, nhiệt độ cho đến các loại tán xạ kế tạo ảnh nghiên cứu tài nguyên. Hiện nay, nhiều bộ cảm hiện đại đang được đầu tư nghiên cứu và phát triển trong số đó phải kể tới phổ kế tạo ảnh. Phổ kế tạo ảnh cho phép nâng số kênh phổ lên hàng trăm kênh khác nhau. 2. Tại Việt Nam Ảnh vệ tinh đầu tiên được sử dụng ở nước ta là tư liệu METEOR, NOAA vào đầu những năm 70 trong lĩnh vực khí tượng. Đến cuối những năm 70 tư liệu vệ tinh tài nguyên LANDSAT và sau này là tư liệu vệ tinh SPOT cũng được sử dụng trong lĩnh vực địa chất và lâm nghiệp. Gần đây các tư liệu vệ tinh ADEOS, MOS – 1, ASTER, MODIS cũng lần lượt được đưa vào Việt Nam để xây dựng bản đồ, nghiên cứu về môi trường và nghiên cứu theo dõi biến động. Việc ứng dụng viễn thám trong lâm nghiệp ở Việt Nam có thể nói bắt đầu từ năm 1958, khi đó đã sử dụng ảnh máy bay đen trắng toàn sắc tỷ lệ 1/30.000 để phục vụ điều tra rừng gỗ trụ mỏ khu Đông Bắc. Từ năm 1970 đến năm 1975, ảnh máy bay đã được dùng rộng rãi để xây dựng các bản đồ hiện trạng, bản đồ mạng lưới vận xuất, vận chuyển cho nhiều vùng thuộc miền Bắc. Sau năm 1975, kỹ thuật này được dùng phổ biến trong điều tra rừng cả nước. Về ứng dụng ảnh vệ tinh trong lâm nghiệp đã thử nghiệm từ năm 1976 với ảnh Landsat MSS và đến năm 1979 chính thức bắt tay vào xây dựng bản đồ thảm rừng từ ảnh vệ tinh cho cả nước ở tỷ lệ 1/1.000.000. Từ năm 1981 trở lại đây lần lượt các tư liệu ảnh máy bay đa phổ MKF – 6, ảnh Landsat TM, ETM, SPOT đã được đưa vào sử dụng để nghiên cứu diễn biến tài nguyên rừng và xây dựng các bản đồ rừng cho các địa phương. Ngày nay công nghệ tin học đang phát triển như vũ bão, nó thâm nhập vào hầu hết các ngành kinh tế quốc dân và các nghành khoa học có liên quan đến điều tra, xây dựng cơ bản và quản lý bảo vệ tài nguyên môi trường. Chính nhờ công nghệ thông tin phát triển mà kỹ thuật viễn thám cũng được nâng lên một mức cơ bản về chất. Bởi lẽ trước đây việc khai thác các thông tin trên ảnh viễn thám chủ yếu sử dụng phương pháp giải đoán bằng mắt, thì ngày nay việc xử lý này có thể được tiến hành tự động trên máy tính với tốc độ và độ chính xác cao hơn nhiều. Bằng các phần mềm xử lý ảnh chuyên dụng kết hợp với hệ thống thông tin địa lý có thể khai thác các tư liệu viễn thám một cách hữu hiệu hơn, có khả năng chồng xếp tạo ra các bản đồ thứ cấp mà bằng phương pháp truyền thống trước đây không thể làm được. 1.3.2. Nguyên lý chung của viễn thám Viễn thám (Remote sensing) đặc hiểu là một môn khoa học và nghệ thuật để thu nhận thông tin về một đối tượng, một khu vực hoặc một hiện tượng thông qua việc phân tích tài liệu thu nhận được bằng các phương tiện. Những phương tiện này không có sự tiếp xúc trực tiếp với đối tượng, khu vực hoặc với hiện tượng được nghiên cứu. Thực hiện được những công việc đó chính là thực hiện viễn thám – hay hiểu đơn giản: Viễn thám là thăm dò từ xa về một đối tượng hoặc một hiện tượng mà không có sự tiếp xúc trực tiếp với đối tượng hoặc hiện tượng đó. Mặc dù có rất nhiều định nghĩa khác nhau về viễn thám, nhưng mọi định nghĩa đều có nét chung, nhấn mạnh “viễn thám là khoa học thu nhận từ xa các thông tin về các đối tượng, hiện tượng trên trái đất”. Sóng điện từ được phản xạ hoặc bức xạ từ vật thể là nguồn cung cấp thông tin chủ yếu về đặc tính của đối tượng. Ảnh vễn thám cung cấp thông tin về các vật thể tương ứng với lượng bức xạ ứng với từng bước sóng đã xác định. Đo lường và phân tích năng lượng phản xạ phổ ghi nhận bởi ảnh viễn thám, cho phép tách thông tin hữu ích về từng lớp phủ mặt đất khác nhau do sự tương tác giữa bức xạ điện từ và vật thể. Thiết bị dùng để cảm nhận sóng điện từ phản xạ hay bức xạ từ vật thể được gọi là bộ cảm biến. Bộ cảm có thể là các máy chụp ảnh hoặc máy quét. Phương tiện mang các bộ cảm được gọi là vật mang (máy bay, khinh khí cầu, tàu con thoi hoặc vệ tinh...). Nguồn năng lượng chính thường sử dụng trong viễn thám là bức xạ mặt trời, năng lượng của sóng điện từ do các vật thể phản xạ hay bức xạ được các bộ cảm đặt trên vật mang thu nhận. Thông tin về năng lượng phản xạ của các vật thể được ảnh viễn thám thu nhận và xử lý tự động trên máy bay hoặc giải đoán trực tiếp từ ảnh dựa trên kinh nghiệm của chuyên gia. Cuối cùng, các dữ liệu hoặc thông tin liên quan đến các vật thể và hiện tượng khác nhau trên mặt đất sẽ được ứng dụng vào trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: nông lâm nghiệp, địa chất, khí tượng, môi trường... Toàn bộ quá trình thu nhận và xử lý ảnh viễn thám có thể chia thành 5 phần cơ bản như sau: - Nguồn cung cấp năng lượng - Sự tương tác của năng lượng với khí quyển - Sự tương tác với các vật thể trên bề mặt đất - Chuyển đổi năng lượng phản xạ từ vật thể thành dữ liệu ảnh - Hiển thị ảnh số cho việc giải đoán và xử lý Năng lượng của sóng điện từ khi lan truyền qua môi trường khí quyển sẽ bị phân tử khí hấp thụ dưới các hình thức khác nhau tùy thuộc vào từng bước sóng cụ thể. Trong viễn thám, người ta thường quan tâm đến khả năng truyền sóng điện từ trong khí quyển, vì các hiện tượng và cơ chế tương tác giữa sóng điện từ với khí quyển sẽ có tác động mạnh đến thông tin do bộ cảm thu nhận được. Khí quyển có đặc điểm quan trọng đó là tương tác khác nhau đối với bức xạ điện từ có bước sóng khác nhau. Đối với viễn thám quang học, nguồn năng lượng cung cấp chủ yếu là do mặt trời và sự có mặt cũng như thay đổi các phân tử nước và khí (theo không gian và thời gian) có trong lớp khí quyển là nguyên nhân chủ yếu gây nên sự biến đổi năng lượng phản xạ từ mặt đất đến bộ cảm. Khoảng 75% năng lượng mặt trời khi chạm đến lớp ngoài của khí quyển được truyền xuống mặt đất và trong quá trình lan truyền sóng điện từ luôn bị khí quyển hấp thụ, tán xạ và khúc xạ trước khi đến bộ cảm. Các loại khí như oxy, nitơ, cacbonic, hơi nước... và các phân tử lơ lửng trong khí quyển là tác nhân chính ảnh hưởng đến sự suy giảm năng lượng sóng điện từ trong quá trình lan truyền. Để hiểu rõ cơ chế tương tác giữa sóng điện từ và khí quyển và việc chọn phổ điện từ để sử dụng cho việc thu nhận ảnh viễn thám ta tìm hiểu về đặc điểm của dải phổ điện từ thường được sử dụng trong kỹ thuật viễn thám. Hình 1.2: Các kênh sóng được sử dụng trong viễn thám Bảng 1.3: Đặc điểm của dải phổ điện từ sử dụng trong kỹ thuật viễn thám Dải phổ điện từ Bước sóng Tia cực tím 0.3 ÷ 0.4μm Đặc điểm Hấp thụ mạnh bởi lớp khí quyển ở tầng cao (tầng ozon), không thể thu nhận năng lượng do dải sóng nàu cung cấp nhưng hiện tượng này lại bảo vệ con người tránh tác động của tia cực tím. Rất ít bị hấp thụ bởi oxy, hơi nước và năng Tia nhìn thấy Cận hồng ngoại Hồng ngoại trung Hồng ngoại nhiệt 0.4 ÷ 0.76μm lượng phản xạ cực đại ứng với bước sóng 0.5m trong khí quyển. Năng lượng do dải sóng này cung cấp giữ vai trò trong viễn thám. Năng lượng phản xạ mạnh ứng với các bước 0.77 ÷ 1.34μm sóng cận hồng ngoại từ 0.77 ÷ 0.9m. Sử dụng 1.55 ÷ 2.4μm trong chụp ảnh hồng ngoại theo dõi sự biến đổi thực vật từ 1.55 – 2.4m. Một số vùng bị hơi nước hấp thụ mạnh, dải 3 ÷ 22μm sóng này giữ vai trò trong phát hiện cháy rừng và hoạt động núi lửa. Bức xạ nhiệt của trái đất có năng lượng ca nhất tại bước sóng 10m. Khí quyển không hấp thụ mạnh năng lượng Vô tuyến (rada) 1mm ÷ 30cm các bước sóng lớn hơn 2cm, cho phép hấp thu nhận năng lượng cả ngày lẫn đêm, không bị ảnh hưởng của mây, sương mù hay mưa. 1.3.3. Phân loại viễn thám Viễn thám có thể phân làm 3 loại cơ bản theo bước sóng sử dụng: - Viễn thám trong giải sóng nhìn thấy và hồng ngoại - Viễn thám hồng ngoại nhiệt - Viễn thám siêu cao tần Nguồn năng lượng chủ yếu sử dụng trong viễn thám là trong dải sóng nhìn thấy và hồng ngoại là bức xạ mặt trời. Các thông tin về vật thể có thể được xác