Tài liệu ứng dụng viễn thám đánh giá biến động lớp phủ bề mặt và ảnh hưởng đến tài nguyên đất khu nam cần thơ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐẠI HỌC BÁCH KHOA --------------oOo-------------- NGUYỄN VĂN TỊNH ỨNG DỤNG VIỄN THÁM ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ BỀ MẶT VÀ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TÀI NGUYÊN ĐẤT KHU NAM CẦN THƠ APPLICATION OF REMOTE SENSING TO ASSESS LAND COVER CHANGE AND ITS EFFECT TO LAND RESOURCES SOUTH CAN THO CITY Chuyên ngành: Quản lý Tài nguyên và Môi trường Mã số: 60850101 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 1 năm 2018 1 Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học: Hướng dẫn 1 :PGS.TS. LÊ VĂN TRUNG Hướng dẫn 2:TS. TRẦN THỊ VÂN Cán bộ chấm nhận xét 1: TS.LÂM ĐẠO NGUYÊN Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. PHẠM THỊ MAI THY Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM, ngày 31 tháng 01 năm 2018. Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1. Chủ tịch hội đồng: PGS.TS NGUYỄN PHƯỚC DÂN 2. Cán bộ nhận xét 1:TS.LÂM ĐẠO NGUYÊN 3. Cán bộ nhận xét 2: TS.PHẠM THỊ MAI THY 4. Ủy viên hội đồng: TS. HÀ DƯƠNG XUÂN BẢO 5. Thư ký hội đồng: TS. ĐẶNG VŨ BÍCH HẠNH Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có). CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN 2 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Ngày sinh: Chuyên ngành: NGUYỄN VĂN TỊNH MSHV: 1570473 01/01/1989 Nơi sinh: Tây Ninh Quản lý Tài Nguyên và Môi Trường Mã số: 60850101 I. TÊN ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG VIỄN THÁM ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ BỀ MẶT VÀ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TÀI NGUYÊN ĐẤT KHU NAM CẦN THƠ NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: 1. Nhiệm vụ: Đánh giá tình trạng biến động của lớp phủ bề mặt và xem xét tác động đến tài nguyên đất Nam Cần Thơ trong giai đoạn 2005-2015 trên cơ sở xử lý ảnh viễn thám, từ đó đưa ra dự báo biến động đất đai trong tương lai và đề xuất giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên đất cho Nam Cần Thơ 2. Nội dung nghiên cứu: (1) Tổng quan các tài liệu, cơ sở dữ liệu liên quan, tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về việc ứng dụng viễn thám đánh giá biến động lớp phủ mặt đất (2) Phân tích đánh giá hiện trạng lớp phủ bề mặt tại khu vực nghiên cứu giai đoạn 2005-2015 từ ảnh vệ tinh LANDSAT,khảo sát sự phát triển theo không gian và thời gian kết hợp định lượng giá trị (3) Phân tích đánh giá biến động lớp phủ bề mặt giai đoạn 2005-2015 (4) Dự báo biến động lớp phủ bề mặt trên cơ sở chuỗi Markov và mô hình Mạng tự động (Cellular automata) để thành lập bản đồ dự báo định lượng theo không gian (5) Phân tích nguyên nhân biến động và đề xuất giải pháp bảo vệ và sử dụng hiệu quả tài nguyên đất cho Nam thành phố Cần Thơ II. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: IV. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS. Lê Văn Trung - TS. Trần Thị Vân CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TP.HCM, ngày….tháng 01 năm 2018 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO PGS.TS. Lê Văn Trung - TS. Trần Thị Vân TRƯỞNG KHOA PGS.TS. Lê Văn Khoa 3 LỜI CẢM ƠN ____oOo____ Trong quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp, tôi đã nhận được sự giúp đỡ của rất nhiều người. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến: Đầu tiên tôi xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS. Lê Văn Trung và TS. Trần Thị Vân, đã tận tình hướng dẫn để tôi hoàn thành tốt bài luận văn này. Tôi cũng xin được gửi lời cảm ơn Thầy, Cô và các Bạn đã giúp đỡ tôi trong quá trình làm luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn tới ban giám hiệu trường Đại học Bách Khoa, cảm ơn sự tận tình dạy dỗ của thầy cô Khoa Môi trường và Tài nguyên đã truyền đạt cho tôi những kiến thức cơ bản, những chuyên môn cần thiết trong ngành. Học viên, Nguyễn Văn Tịnh i TÓM TẮT Đánh giá biến động lớp phủ bề mặt đất là xem xét quá trình biến động trên bề mặt đất dựa trên ảnh viễn thám phân tích sự biến đổi qua từng thời điểm. Trong luận văn sử dụng tư liệu viễn thám ảnh Lansat5, Lansat 8 để phân loại và đánh giá biến động lớp phủ trong vòng 10 từ năm 2005 đến 2015.Kết quả của phân loại biến động lớp phủ của 2 năm cho thấy, diện tích đất không thấm năm 2015 14.62% tăng hơn 6.19% so với năm 2005 tập trung ở các quận trung tâm của Nam Cần Thơ. Thứ 2 loại hình sử dụng đất cây lâu năm năm 2015 51.12% tăng 12.25% so với năm 2005 diện tích loại hình này tăng chủ yếu ở quận Cái Răng và Bình Thủy. Dựa vào chuỗi Markov và Cellullar Automata dự báo kết quả biến động năm 2025 diện tích đất không thấm tiếp tục tăng lên 3.81% so với năm 2015 và theo đó diện tích của loại hình trồng cây lâu năm giảm đi 2.77% so với năm 2015 do sự chuyển mục đích loại hình sử dụng đất. Từ kết quả nghiên cứu, luận văn đã trình bày các giải pháp để sử dụng đất cách hiệu quả hơn mang tính phát triển bền vững Nam Cần Thơ ii ABSTRACT Assessing Land Cover change is to look at the land surface movement based on the remote sensing image to analyze the change over time. In the thesis, Lansat5 and Lansat8 are used to classify and assess changes in coating in the period from 2005 to 2015. The results of the classification of the mantle fluctuations for 2 years show that the area of non-permeable soils in 2015 is 14.62%, an increase of 6.19% compared to 2005, concentrated in the central districts South Can Tho. Second, the type of land used for perennial crops in 2015 is 51.12%, an increase of 12.25% compared to 2005; this area increased mainly in Cai Rang and Binh Thuy districts. Based on the Markov chain and Cellullar Automata to forecasts a change in 2025 indicates that the area of non-permeable soils continues to increase to 3.81% compared to 2015, whereby the area of perennial crops fell to 2.77% in 2015 due to the change of purpose of land use. From the research results, the thesis presented the solutions for more sustainable land use for South Can Tho. iii LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là hoàn toàn trung thực và có nguồn gốc rõ ràng. Các thông tin, số liệu thống kê, hình ảnh và các thông tin thu thập đều được trích xuất rõ ràng trong phần tài liệu tham khảo. Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo hay gian trá, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm. Học viên, Nguyễn Văn Tịnh iv DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT CA: Cellular Automata CORINE: Coordination of Information on the enviroment ĐBSCL : Đồng bằng sông cửu long FAOLCC: Food and Agriculture Organization Land Cover Classification MLC : Maximum Likelihood Classification NDVI: Normalized Difference Vegetation Index TP HCM: Thành phố Hồ Chí Minh UBND : Ủy ban nhân dân v DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1: Khóa giải đoán 5 loại thực phủ khác nhau trên mặt đất ...........................49 Bảng 3.2: Vị trí quan sát lớp phủ 3 ...........................................................................50 Bảng 3.3 :Vị trí quan sát lớp phủ 6 ...........................................................................51 Bảng 3.4: Bảng độ chính xác phân loại ảnh năm 2005 ............................................54 Bảng 3.5: Độ chính xác phân loại ảnh năm 2015 .....................................................55 Bảng 3.6 : Thống kê lớp phủ năm 2005 và 2015 ......................................................58 Bảng 3.7: Cơ cấu phần trăm (%) lớp phủ theo quận/huyện năm 2005 và 2015 .......61 Bảng 3.8 : Thống kê biến động lớp phủ năm 2005 và 2015 .....................................62 Bảng 3.9: Tổng hợp quy hoạch sử dụng đất dự án khu đô thị nam Cần Thơ ...........63 Bảng 3.10 : Tổng hợp quy hoạch sử dụng đất dự án khu đô thị hai bên đường Võ Văn Kiệt ....................................................................................................................64 Bảng 3.11 : Ma trận chuyển dịch dựa vào chuỗi Markov 2005-2015 ......................66 Bảng 3.12 : Thống kê lớp phủ năm 2015 và 2025 ....................................................69 Bảng 3.13: Thống kê diện tích lớp phủ theo quận/huyện năm 2015 và 2025 ..........70 Bảng 3.14 : Ma trận chuyển dịch dựa vào chuỗi Markov 2015-2025 ......................72 Bảng 3.15 : Thống kê so sánh lớp phủ năm 2025 và 2035 .......................................74 Bảng 3.16: Thống kê diện tích lớp phủ theo quận/huyện năm 2025 và 2035 .........75 Bảng 3.15: So sánh kết quả dự báo với số liệu phân loại 2015 ................................ 77 Bảng 1: Vị trí quan sát lớp thực vật 1 .......................................................................89 Bảng 2: Vị trí quan sát lớp thực vật 2 .......................................................................90 Bảng 3: Vị trí quan sát lớp thực vật 3 .......................................................................91 Bảng 4:Vị trí quan sát lớp thực vật 4 ........................................................................92 Bảng 5:Vị trí quan sát lớp thực vật 5 ........................................................................93 Bảng 6 :Vị trí quan sát lớp thực vật 6 .......................................................................94 Bảng 7:Vị trí quan sát lớp thực vật 7 ........................................................................95 Bảng 8:Vị trí quan sát lớp thực vật 8 ........................................................................96 Bảng 9:Vị trí quan sát lớp thực vật 9 ........................................................................97 Bảng 10:Vị trí quan sát lớp thực vật 10 ....................................................................98 vi DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Vị trí thành phố Cần Thơ trong tổng thể Việt nam ...................................18 Hình 1.2: Vị trí khu nam thành phố Cần Thơ ..........................................................19 Hình 2.1 : Thu nhận dữ liệu ảnh viễn thám .............................................................. 26 Hình 2.2: Bức xạ sóng điện từ .................................................................................27 Hình 2. 3: Dãy tần số sử dụng trong ảnh viễn thám..................................................27 Hình 2.4: Phổ phản xạ của thực vật , đất và nước.....................................................28 Hình 2.5: Đặc trưng phổ phản xạ của một số đối tượng tự nhiên chính .................29 Hình 2.6 : Nguyên tắc hoạt động quy luật dịch chuyển đơn giản ............................38 Hình 2.7 : Sơ đồ mô phỏng các cell xung quanh trong mạng tự động 2 chiều .........38 Hình 2.8: Quy trình các bước đánh giá biến động lớp phủ bề mặt ...........................39 Hình 2.9 : Tổng quát hóa mô hình chuỗi Markov .....................................................40 Hình 2.10 : Quy trình thực hiện nghiên cứu .............................................................44 Hình 3.1: Sai số nắn chỉnh hình học ảnh theo bản đồ năm 2005 .............................. 46 Hình 3.2: Sai số nắn chỉnh hình học ảnh theo ảnh năm 2015 ...................................47 Hình 3.3: Kết quả cắt theo khu vực nghiên cứu năm 2005 .......................................47 Hình 3.4: Kết quả cắt theo khu vực nghiên cứu 2015 ...............................................47 Hình 3.5: Ảnh thực địa đô thị 1.................................................................................51 Hình 3.6.: Ảnh thực địa đất ruộng lúa 1 ....................................................................52 Hình 3.7: Kết quả phân loại lớp phủ năm 2005 ........................................................53 Hình 3.8: Ảnh phân loại lớp phủ năm 2015 .............................................................. 53 Hình 3.9 : Ảnh lọc nhiễu và loại bỏ đối tường nằm ngoài khu vực nghiên cứu năm 2005 ...........................................................................................................................55 Hình 3.10: Bản đồ phân bố lớp phủ năm 2005 .........................................................56 Hình 3.11: Bản đồ phân bố lớp phủ năm 2015 .........................................................57 Hình 3.12. : Biểu đồ cơ cấu phần trăm của lớp phủ năm 2005 và 2015 ...................58 Hình 3.13: Biểu đồ cơ cấu phần trăm lớp phủ theo quận/huyện năm 2005 ..............61 Hình 3.14: Biểu đồ cơ cấu phần trăm lớp phủ theo quận huyện năm 2015 ..............62 Hình 3.15: Quy trình dự báo biến động lớp phủ khu vực nghiên cứu ......................65 Hình 3.16 : Bản đồ dự báo biến động lớp phủ đến năm 2025 ..................................68 Hình 3.17 : Biểu đồ thống kê lớp phủ năm 2015 và 2025 ........................................69 Hình 3.18 : Biều đồ phân bố lớp phủ bề mặt quận, huyện năm 2025 .......................70 Hình 3.19 : Biều đồ phân bố lớp phủ theo quận/huyện năm 2015 ...........................71 Hình 3.20 : Bản đồ phân bố lớp phủ mặt đất 2035 ...................................................73 Hình 3.21 : Biểu đồ thống kế so sánh lớp phủ năm 2035 .........................................74 Hình 3.22 : Biều đồ phân bố lớp phủ theo quận/huyện năm 2025 ...........................75 Hình 3.23 : Biều đồ phân bố lớp phủ theo quận/huyện năm 2035 ...........................76 Hình 1: Ảnh thực địa sông 1 .....................................................................................89 Hình 2: Ảnh thực địa sông 2 .....................................................................................90 Hình 3: Ảnh thực địa đô thị 1....................................................................................91 Hình 4: Ảnh thực địa đô thị 2....................................................................................92 vii Hình 5: Ảnh thực địa cây lâu năm ............................................................................93 Hình 6: Ảnh thực địa đất ruộng lúa 1 ........................................................................94 Hình 7: Ảnh thực địa đất ruộng lúa 2 ........................................................................95 Hình 8: Ảnh thực địa cây ngắn ngày .........................................................................96 Hình 9 : Ảnh thực địa đất bỏ hoang 1 .......................................................................97 Hình 10: Ảnh thực địa đất bỏ hoang 2 ......................................................................98 Hình: Quá trình polygon hóa điểm quan sát thực địa ...............................................99 viii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ..............................................................................................................i TÓM TẮT .................................................................................................................. ii ABSTRACT .............................................................................................................. iii LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ ............................................................................iv DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ................................................................ v DANH MỤC BẢNG .................................................................................................vi MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1 1. Tính cấp thiết của đề tài ..........................................................................................1 2. Mục tiêu nghiên cứu ...............................................................................................2 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ..........................................................................2 4. Nội dung nghiên cứu...............................................................................................3 5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn ...................................................................3 Chương 1: ....................................................................................................................5 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ...................................................................5 1.1 KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI LỚP PHỦ MẶT ĐẤT .......................................5 1.1.1 Khái niệm ....................................................................................................5 1.1.2. Phân loại lớp phủ mặt đất ...........................................................................6 1.2 KHÁI NIỆM BIẾN ĐỘNG VÀ NGUYÊN NHÂN GÂY RA BIẾN ĐỘNG ......8 1.2.1 Khái niệm biến động lớp phủ bề mặt .................................................................8 1.2.2 Các nguyên nhân gây biến động ..................................................................8 1.2.3 Phương pháp đánh giá biến động lớp phủ bề mặt .....................................11 1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VIỄN THÁM VỀ BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ .......13 1.3. 1 Nghiên cứu trên thế giới ...........................................................................13 1.3.2. Nghiên cứu ở Việt Nam............................................................................15 1.4. TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU .......................................................18 1.4.1. Vị trí địa lý ................................................................................................ 18 1.4.2 Đặc điểm địa hình ......................................................................................20 1.4.3 Khí hậu ......................................................................................................20 ix 1.4.4 Thủy văn ...................................................................................................21 1.4.5 Đặc điểm Kinh tế xã hội ............................................................................22 1.4.6 Vai trò quan trọng của Thành Phố cần Thơ...............................................23 Chương 2: ..................................................................................................................24 CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................................25 2.1. CƠ SỞ KHOA HỌC VIỄN THÁM ...................................................................25 2.1.1 Cơ sở vật lý và nguyên lý thu nhận ảnh viễn thám ...................................25 2.1.2 Cơ sở ứng dụng viễn thám đánh giá biến động lớp phủ bề mặt ................29 2.1.3 Khả năng khai thác thông tin ảnh viễn thám nghiên cứu biến động lớp phủ bề mặt ..........................................................................................................33 2.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT THỐNG KÊ ....................................................................34 2.3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHUỖI MARKOV VÀ MẠNG TỰ ĐỘNG ..................36 2.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU......................................................................38 Chương 3: ..................................................................................................................45 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ..................................................................................45 3.1 TIỀN XỬ LÝ ẢNH VÀ PHÂN LOẠI THỰC PHỦ ..........................................45 3.1.1 Tiền xử lý ảnh ............................................................................................45 3.1.2 Hệ thống phân loại và mẫu huấn luyện ....................................................48 3.1.3 Quá trình lấy mẫu thực địa ........................................................................50 3.1.4 Kết quả phân loại có kiểm định và hậu phân loại các lớp `phủ.................52 3.2 HIỆN TRẠNG LỚP PHỦ BỀ MẶT ĐẤT NĂM 2005 VÀ 2015 ......................58 3.2.1. Hiện trạng lớp phủ toàn khu Nam Cần Thơ .............................................58 3.2.2. Hiện trạng lớp phủ theo từng Quận / huyện năm 2005 và 2015 ..............60 3.3 BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ NĂM 2005 VÀ 2015 ..................................................62 3.4 NGUYÊN NHÂN GÂY BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ BỀ MẶT KHU NAM CẦN THƠ ...........................................................................................................................63 3.5 DỰ BÁO BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ ĐẾN NĂM 2025, 2035 .............................. 64 3.5.1 Quy trình xây dựng dự báo biến động lớp phủ..........................................64 3.5.2 Xây dựng ma trận chuyển dịch dựa vào chuỗi Markov 2005-2015 và kết quả dự báo năm 2025 ..........................................................................................66 x 3.5.2 Xây dựng ma trận chuyển dịch dựa vào chuỗi Markov 2015-2025 và kết quả dự báo năm 2035 ..........................................................................................71 3.6. KIỂM CHỨNG MÔ HÌNH DỰ BÁO MARKOV – CA ..................................77 3.7 XU HƯỚNG SỬ DỤNG ĐẤT VÀ BIỆN PHÁP SỬ DỤNG TÀI NGUYÊN ĐẤT HIỆU QUẢ ......................................................................................................78 3.7.1 Đánh giá quá trình sử dụng đất theo không gian .......................................78 3.7.2. Đề xuất biện pháp sử dụng đất cách hiệu quả ..........................................78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................81 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................83 PHỤ LỤC .................................................................................................................87 xi MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Đất là một dạng tài nguyên vật liệu của con người. Đất có hai nghĩa: Đất đai là nơi ở, xây dựng cơ sở hạ tầng của con người và thổ nhưỡng là mặt bằng để sản xuất nông lâm nghiệp. Đất thổ nhưỡng là vật thể thiên nhiên có cấu tạo độc lập lâu đời, hình thành do kết quả của nhiều yếu tố: đá gốc, động thực vật, khí hậu, địa hình và thời gian. Tài nguyên đất là một tài nguyên vô cùng quý giá đối với một quốc gia. Ngày nay do sự gia tăng dân số và phát triển các khu đô thị, sự tăng trưởng kinh tế xã hội làm giảm diện tích đất nông nghiệp để xây dựng các khu dân cư, khu công nghiệp, các công trình công cộng khác. Cần Thơ là một thành phố trực thuộc trung ương, thuộc vùng đồng bằng sông Cửu Long. Đây là đô thị loại 1 của Việt Nam thuộc vùng kinh tế trọng điểm của vùng Đồng bằng sông Cửu Long và là vùng kinh tế trọng điểm thứ tư của Việt Nam. Với quá trình đô thị hóa và công nghiệp hóa nhanh như hiện nay, diện tích đất nông nghiệp ngày càng bị thu hẹp và chia cắt, các khu công nghiệp, khu đô thị mới từng bước hình thành. Sự biến động này có những thuận lợi song cũng có những khó khăn hết sức phức tạp vì nó tác động đến tất cả các lĩnh vực kinh tế - văn hoá, xã hội, tập quán của nhân dân. Ảnh hưởng do quá trình đô thị hoá mang lại như sự giảm dần của các hoạt động nông nghiệp và sự phát triển của các hoạt động phi nông nghiệp khác, sự gia tăng các vấn đề xã hội, môi trường và cả những vấn đề về cơ sở hạ tầng chưa kịp đáp ứng, các đòi hỏi mới sẽ xuất hiện. Do đó, cần phải có sự định hướng, theo dõi, đánh giá, kiểm kê, quản lý sự biến động lớp phủ bề mặt đất. Để giải quyết được vấn đề theo dõi sự biến động của lớp phủ mặt đất, nhằm sử dụng tài nguyên đất một cách hiệu quả hơn là quy hoạch xây dựng bản đồ sử dụng đất để phát triển thành phố một cách hoàn thiện hơn, công nghệ viễn thám là một giải pháp tiềm năng giúp con người giảm tải chi phí và sức lao động, 1 mang lại độ chính xác cao trên một vùng rộng lớn. Cùng với các phép xử lý ảnh có cơ sở vật lý, phương pháp viễn thám cho kết quả có tính khách quan cao. Đồng thời kết hợp với các phương pháp toán học trong mô phỏng, kỹ thuật viễn thám có nhiều tiềm năng trong phân tích không gian đánh giá hiện trạng, biến động và dự báo. Vì vậy học viên chọn đề tài “Ứng dụng viễn thám đánh giá biến động lớp phủ bề mặt và ảnh hưởng đến tài nguyên đất khu Nam Cần Thơ ” 2. Mục tiêu nghiên cứu Đánh giá tình trạng biến động của lớp phủ bề mặt và xem xét tác động đến tài nguyên đất tại khu nam thành phố Cần Thơ trong giai đoạn 2005-2015 trên cơ sở xử lý ảnh viễn thám, từ đó đưa ra dự báo biến động đất đai trong tương lai và đề xuất giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên đất cho thành phố 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu  Đối tượng nghiên cứu: là lớp phủ bề mặt, được trích xuất trực tiếp từ ảnh vệ tinh tài nguyên LANDSAT qua các thời kỳ khảo sát. Đồng thời yếu tố biến động các kiểu lớp phủ trong tương lai cũng được xem báo thông qua mô hình dự báo Markov – Mạng tự động (CA – Cellular Automata). Kết quả của luận văn không chỉ cho ra số liệu dự báo đơn thuần, với mô hình kết hợp Markov – CA, phương pháp còn cho ra kết quả dự báo về mặt phân bố không gian và cho biết được vị trí phân bố đối tượng trong tương lai. Kết quả này có thể tích hợp với nhiều lớp dữ liệu khác để xây dựng thành dữ liệu tổng hợp cho các định hướng phát triển về mặt không gian.  Phạm vi nghiên cứu: Khu Nam Cần Thơ gồm có 4 quận và 1 huyện : Ninh Kiều, Cái Răng, Bình Thủy, Ô Môn, huyện Phong Điền. Thành phố Cần Thơ là trung tâm động lực của vùng Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) đang thay đổi từng ngày. Theo quy hoạch Trung ương, nhiều công trình đầu tư cho 2 vùng ĐBSCL sẽ được đặt tại Cần Thơ, đây là nguồn lực rất quan trọng để đẩy nhanh tiến độ xây dựng cơ sở hạ tầng thành phố Cần Thơ trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước  Thời gian nghiên cứu: Khảo sát trong giai đoạn 2005-2015. 4. Nội dung nghiên cứu (1) Tổng quan các tài liệu, cơ sở dữ liệu liên quan, tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về việc ứng dụng viễn thám đánh giá biến động lớp phủ mặt đất (2) Phân tích đánh giá hiện trạng lớp phủ bề mặt tại khu vực nghiên cứu giai đoạn 2005-2015 từ ảnh vệ tinh LANDSAT, khảo sát sự phát triển theo không gian và thời gian kết hợp định lượng giá trị (3) Phân tích đánh giá biến động lớp phủ bề mặt giai đoạn 2005-2015 (4) Dự báo biến động lớp phủ bề mặt trên cơ sở chuỗi Markov và mô hình Mạng tự động CA để thành lập bản đồ dự báo định lượng theo không gian (5) Phân tích nguyên nhân biến động và đề xuất giải pháp bảo vệ và sử dụng hiệu quả tài nguyên đất khu Nam thành phố Cần Thơ 5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn Ý nghĩa khoa học Sự tích hợp các phương pháp trong phân loại ảnh vệ tinh đa phổ, đa thời gian trong nghiên cứu biến động lớp phủ thực vật tác động đến tài nguyên đất đã nâng cao vai trò của tư liệu ảnh vệ tinh Landsat từ công nghệ viễn thám. Các dự báo mang tính định lượng về biến động lớp phủ mặt đất tác động đến tài nguyên đất sử dụng đất trong nghiên cứu này đã khẳng định vai trò quan trọng của việc tích hợp của mô hình Markov - CA. Ý nghĩa thực tiễn Việc sử dụng tài nguyên đất ở khu vực ĐBSCL được cho là lãng phí tài nguyên đất do chưa có những quy hoạch đúng về sử dụng đất cho phát triển kinh tế 3 xã hội vùng.Với luận văn làm rõ được sự biến động sử dụng đất , giúp cho việc điều chỉnh quy hoạch sử dụng từng vùng. - Hiện trạng sử dụng đất Nam Cần Thơ năm 2005-2015 và đánh giá biến động sử đất trong từng giai đoạn góp phần công tác điều tra và quản lý tài nguyên đất đai tại khu vực. - Kết quả của đề tài cung cấp thêm tài liệu về đánh giá biến động của lớp phủ thực vật đến tài nguyên đất và góp phần định hướng, cơ cấu sử dụng đất cho việc quy hoạch sử dụng đất Nam Cần Thơ theo hướng sử dụng bền vững . 4 Chương 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI LỚP PHỦ MẶT ĐẤT 1.1.1 Khái niệm Lớp phủ mặt đất là lớp phủ vật chất quan sát được khi nhìn trên mặt đất hoặc thông qua ảnh vệ tinh viễn thám, bao gồm thảm thực vật và các cơ sở xây dựng của con người (nhà cửa, đường sá…) bao phủ bề mặt đất. Nước, băng, đá lộ hay cát dãy cát cũng được coi là lớp phủ mặt đất (The FAO AFRICOVER Progarmme, 1998). Lớp phủ mặt đất che phủ bề mặt phản ảnh hiện trạng tài nguyên thực vật và các nguồn tài nguyên sinh vật khác cùng tồn tại trong đó. Đặc điểm tự nhiên của một vùng có thể được thể hiện qua chính lớp thảm thực vật và chính lớp thảm thực vật phản ánh trở lại một phần nào đó tính chất, đặc điểm tự nhiên của vùng đó do các mối quan hệ và tương tác của các yếu tố tự nhiên với lớp thảm thực vật. Mỗi một khu vực khác nhau trên trái đất đều có loại hình lớp phủ đặc trưng và mỗi một đối tượng đều chịu sự tác động của tự nhiên và con người với mức độ mạnh, yếu khác nhau. Sự tác động này đã làm cho lớp phủ mặt đất luôn biến đổi. Sự biến đổi của lớp phủ mặt đất ngược lại có những ảnh hưởng không nhỏ đến cuộc sống của con người, như diện tích rừng suy giảm đã gây ra lũ lụt, sự gia tăng các khu công nhiệp, đô thị và các hoạt động nông nghiệp như tăng vụ lúa, nuôi trồng thủy sản không hợp lý là một trong những nguyên nhân gây biến đổi khí hậu. Như vậy có thể nói lớp phủ mặt đất có quan hệ mật thiết với các hoạt động kinh tế, xã hội, tài nguyên thiên nhiên và môi trường sống của con người. Do đó trái đất có thể phát triển bền vững là mục tiêu lớn đặt lên hàng đầu của mỗi quốc gia và mỗi châu lục. Trong những năm qua, trên thế giới đã xảy ra nhiều hiện tượng làm ảnh hưởng lớn đến tài nguyên thiên nhiên và môi trường như: - Sa mạc hóa diễn ra với tốc độ nhanh hơn 5 - Diện tích rừng ngày càng bị thu hẹp - Đất ngập nước đang bị mất dần - Quá trình đô thị hóa diễn ra với tốc độ cao - Thiên tai như hạn hán, lũ lụt, động đất, sóng thần thường xuyên xảy ra tại nhiều khu vực trên thế giới. Chính các thay đổi lớp phủ bề mặt Trái đất đã góp phần vào các biến đổi trong hệ thống khí hậu toàn cầu, và hệ quả là các quá trình trên đã diễn ra với tốc độ ngày càng gia tăng đe dọa đến con người. Các thông tin về lớp phủ mặt đất được thu thập bằng hai phương pháp cơ bản là khảo sát thực địa và phân tích tư liệu viễn thám. Khảo sát thực địa là phương pháp thu thập thông tin truyền thống thường tốn kém và mất nhiều thời gian. Phân tích tư liệu viễn thám là phương pháp hiện đại, cho phép chiết tách các thông tin lớp phủ mặt đất một cách nhanh chóng, hiệu quả và ít tốn kém. 1.1.2. Phân loại lớp phủ mặt đất Để tạo điều kiện thuận lợi cho việc khai thác và sử dụng các lớp thông tin lớp phủ mặt đất và đảm bảo tính thống nhât về nội dung thông tin, người ta xây dựng các hệ phân loại lớp phủ mặt đất. Nhìn chung các hệ phân loại lớp phủ mặt đất đã có đều dựa trên nguyên tắc sau: - Hệ phân loại dễ hiểu, dễ hình dung phân chia đối tượng bề mặt thành các nhóm chính theo trạng thái vật chất của đối tượng như mặt nước, đất, thực vật, và bề mặt nhân tạo. - Phù hợp với khả năng cung cấp thông tin tư liệu viễn thám bao gồm các loại ảnh vệ tinh như Spot, Lansat, ảnh hàng không… - Các đối tượng trong hệ phân loại đáp ứng được yêu cầu phân tách được đối tượng trên các tư liệu thu thập ở các thời gian khác nhau. - Hệ thống phân loại áp dụng cho nhiều vùng rộng lớn 6