Trường Đại học Mỏ - Địa chất nghiệp Đồ án tốt LỜI CẢM ƠN Được phân công Khoa Trắc địa Trường đại học Mỏ - Địa chất, đồng ý Giáo viên ThS Lê Thị Thu Hà sinh viên thực đề tài “Ứng dụng viễn thám nghiên cứu trình đô thị hóa quận Tây Hồ, Hà Nội từ bề mặt không thấm” Trong suốt trình thự đề tài sinh viên xin chân thành cảm ơn giúp đỡ cán thuộc phòng Công nghệ Viễn thám, GIS & GPS thuộc viện Công nghệ vũ trụ Việt Nam Xin chân thành cảm ơn Giáo viên hướng dẫn ThS Lê Thị Thu Hà, thầy cô Bộ môn trắc địa Mỏ giúp đỡ tận tình suốt trình học tập thời gian thực đồ án Mặc dù sinh viên cố gắng thực đồ án cách hoàn chỉnh thời gian thực có hạn, hạn chế việc tiếp cận với thực tế sản xuất hạn chế kiến thức kinh nghiệm chuyên môn nên tránh khỏi thiếu sót định Sinh viên mong nhận đóng góp quý Thầy, Cô giáo bạn sinh viên để đồ án hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 10 tháng năm 2015 Sinh viên Trịnh Thị Kim Thoa SV: Trịnh Thị Kim Thoa i Lớp: Trắc Địa Mỏ-Công Trình K55 Trường Đại học Mỏ - Địa chất nghiệp Đồ án tốt MỤC LỤC SV: Trịnh Thị Kim Thoa K55 ii Trắc địa Mỏ-Công trình Trường Đại học Mỏ - Địa chất nghiệp Đồ án tốt DANH MỤC HÌNH VẼ SV: Trịnh Thị Kim Thoa K55 iii Trắc địa Mỏ-Công trình Trường Đại học Mỏ - Địa chất nghiệp Đồ án tốt DANH MỤC BẢNG BIỂU SV: Trịnh Thị Kim Thoa K55 iv Trắc địa Mỏ-Công trình Trường Đại học Mỏ - Địa chất nghiệp Đồ án tốt MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Cùng với phát triển lên xã hội, tốc độ đô thị hóa ngày mạnh mẽ tiêu biểu thành phố lớn Việt Nam như: Hà Nội, Hồ Chí Minh…Thúc đẩy phát triển kinh tế, xã hội nâng cao đời sống người dân Nhưng đồng thời tác động đô thị hóa, môi trường đô thị phải chịu nhiều áp lực mặt thay đổi sinh thái cảnh quan gia tăng vấn đề ô nhiễm Tình trạng bê tông hóa bề mặt tạo nên mặt không thấm dẫn đến việc giảm ngăn cản tốc độ thấm nước lớp bề mặt, làm cạn nguồn bổ xung nước đất, tăng dòng chảy tràn khiến ngập lụt thường xuyên xảy thành phố sau mưa lớn bề mặt hấp thụ nhiệt tốt khiến cho thành phố trở nên oi ngột ngạt ảnh hưởng đến sức khỏe người dân Việc theo dõi quản lý phát triển đô thị vấn đề đặt cho nhà quản lý quy hoạch cho đô thị phát triển theo hướng bền vững đảm bảo an sinh cho dân cư đô thị Vấn đề đô thị đô thị hóa nghiên cứu từ lâu nghiên cứu giới, riêng Việt Nam tập trung nghiên cứu từ thập niên 90 Việc theo dõi yếu tố biến động theo thời gian không gian đô thị hữu ích cho nhà quản lý quy hoạch để vạch chiến lược phát triển đô thị thích hợp Phương pháp truyền thống dựa vào số liệu thống kê tài liệu lưu trữ giấy cung cấp cách đầy đủ kịp thời để người dùng phân tích bình diện rộng trực quan Trong liệu viễn thám với tính chất đa thời gian, phủ trùm diện tích rộng, cho phép người cập nhật thông tin, tiến hành nghiên cứu cách nhanh chóng, hiệu quả, tiết kiệm thời gian công sức Hiện nay, phương pháp viễn thám ngày tỏ ưu khả cập nhật thông tin phân tích biến động cách nhanh chóng việc sử dụng phần mềm hỗ trợ chuyên dùng dựa phương pháp phân loại đối tượng Đặc biệt việc đo đạc trắc lượng đối tượng lớp phủ giúp xác định thay đổi mặt cấu trúc hình thái đối tượng (sự thay đổi không gian, thời gian cấu trúc không gian) Hiện nhiều nhà nghiên cứu dùng số để nghiên cứu trình đô thị hóa nhiều thành phố Trong năm gần đây, mặt không thấm biết đến chất thị môi trường, chìa khóa để nhận dạng trình đô thị hóa cường độ phát triển đô SV: Trịnh Thị Kim Thoa K55 Trắc địa Mỏ-Công trình Trường Đại học Mỏ - Địa chất nghiệp Đồ án tốt thị ứng dụng cho phát triển đô thị bền vững quy hoạch nguồn tài nguyên thiên nhiên Khái niệm đặc tính không thấm bổ xung cho hiểu biết đô thị hóa truyền thống Chúng xem biến sở để phân tích đánh giá vấn đề phát triển đô thị Từ lý sinh viên lựa chọn đề tài: “Ứng dụng viễn thám nghiên cứu trình đô thị hóa quận Tây Hồ, Hà Nội từ bề mặt không thấm” Mục tiêu đề tài Phân tích trình đô thị hóa quận Tây Hồ, Hà Nội dựa sở chiết tách thông tin đặc tính bề mặt không thấm, xác định trạng biến động bề mặt từ ảnh vệ tinh phương pháp phân loại, đo đạc trắc lượng hình thái đối tượng ảnh viễn thám Nhiệm vụ đề tài - Thu thập liệu khu vực quận Tây Hồ (vị trí địa lý, tình hình kinh tế xã hội, dân cư…) - Thu thập tài liệu đồ nền, ảnh viễn thám khu vực quận Tây Hồ - Tổng quan vấn đề chung bề mặt không thấm tác động bề mặt không thấm tới môi trường đô thị - Tổng quan phương pháp phân loại ảnh viễn thám (đặc điểm, ưu nhược điểm phương pháp …) - Thực nghiệm phương pháp phân loại kiểm chứng kết phân loại - Xây dựng đồ trạng bề mặt không thấm giai đoạn 1999 – 2010 - Phân tích trắc lượng hình thái nguyên nhân làm thay đổi trắc lượng hình thái bề mặt không thấm - Đánh giá, phân tích trình đô thị hóa từ việc xác định biến động bề mặt không thấm khu vực quận Tây Hồ, Hà Nội giai đoạn 1999-2010 Giới hạn đề tài Phạm vi không gian: Giới hạn khu vực nghiên cứu lãnh thổ hành quận Tây Hồ, Hà Nội Phạm vi thời gian: Từ năm 1999 đến năm 2010 Phương pháp nghiên cứu Phân loại ảnh viễn thám hai phương pháp: phân loại dựa pixel (sử dụng phần mềm Envi 4.8), phân loại định hướng đối tượng (sử dụng phần mềm eCognition 8.7) Tích hợp liệu đồ, liệu thống kê thu thập giúp thành lập đồ trạng, biến động bề mặt không thấm giai đoạn 1999-2010 Phân tích trắc lượng hình thái, cấu trúc lớp phủ bề mặt Patch Analysis (sử dụng phần mềm ArcGis 10) SV: Trịnh Thị Kim Thoa K55 Trắc địa Mỏ-Công trình Trường Đại học Mỏ - Địa chất nghiệp Đồ án tốt Kiểm tra thực địa, đối chiếu với liệu ảnh có độ xác cao thời điểm để kết thành lập đồ đạt độ xác cao Ý nghĩa khoa học thực tiễn Ý nghĩa khoa học: Việc thực đề tài nhằm kiểm chứng khả ưu việt phương pháp phân loại định hướng đối tượng nghiên cứu đối tượng bề mặt không thấm không gian đô thị Chỉ vai trò việc đo đạc trắc lượng lớp phủ từ ảnh viễn thám nghiên cứu trình đô thị hóa Ý nghĩa thực tiễn: Kết đồ án cho số liệu trạng bề mặt không thấm, đồ số liệu biến động bề mặt không thấm khu vực quận Tây Hồ Đây tài liệu hữu ích việc đánh giá trình đô thị hóa công nghiệp hóa cường độ phát triển đô thị giúp nhà quản lý quy hoạch có biện pháp phù hợp cho phát triển đô thị bền vững quy hoạch nguồn tài nguyên thiên nhiên cách hợp lý Bố cục đồ án Đồ án bao gồm phần: Mở đầu Chương 1: Các vấn đề chung bề mặt không thấm không gian đô thị Hà Nội Chương 2: Tổng quan viễn thám phương pháp xác định bề mặt không thấm Chương 3: Đánh giá trình đô thị hóa quận Tây Hồ, Hà Nội từ bề mặt không thấm Kết luận, kiến nghị SV: Trịnh Thị Kim Thoa K55 Trắc địa Mỏ-Công trình Trường Đại học Mỏ - Địa chất nghiệp Đồ án tốt CHƯƠNG CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ BỀ MẶT KHÔNG THẤM TRONG KHÔNG GIAN ĐÔ THỊ HÀ NỘI 1.1 Những vấn đề chung bề mặt không thấm 1.1.1 Khái niệm, đặc điểm Tính không thấm nước (gọi tắt tính không thấm) đơn vị vật lý đặc trưng đóng kín bề mặt từ vật liệu xây dựng ngăn cản thẩm thấu nước vào lòng đất (Barnes, Morgan Roberge et al., 2001) Đây yếu tố thị hữu ích dùng để tính tác động phát triển đất đai lên cảnh quan, tính chất thường thể dạng bề mặt không thấm Trong năm gần đây, bề mặt không thấm biết đến số để nhận dạng trình đô thị hóa cường độ phát triển đô thị phát triển đô thị bền vững quy hoạch nguồn tài nguyên thiên nhiên Dưới số khái niệm định nghĩa bề mặt không thấm Theo Dougherty et al.,2004 : “Bề mặt không thấm nước bao gồm mái tòa nhà, đường phố đường cao tốc, vỉa hè, bãi đỗ xe mà nước xâm nhập, trực tiếp ảnh hưởng đến lượng dòng chảy làm cho suối, hồ, ao điểm bắt đầu ô nhiễm thẩm mỹ cảnh quan.” “Bề mặt không thấm bề mặt mà nước xâm nhập vào đất, chẳng hạn đường giao thông, đường lái xe vào, vỉa hè, bãi đậu xe, mái nhà Trong năm gần đây, bề mặt không thấm nước lên không số mức độ đô thị hóa , mà số chất lượng môi trường” theo Arnold Gibbons, 1996 “Là bề mặt không cho nước xâm nhập vào đất, bề mặt không thấm chủ yếu loại hình phục vụ cho giao thông (đường phố, đường cao tốc, bãi đỗ xe, vỉa hè) Và mái tòa nhà đại diện cho phát triển cảnh quan.” theo civco et 2002 Như từ định nghĩa ta thấy bề mặt không thấm bề mặt cứng ngăn cản làm hạn chế xâm nhập nước vào đất khiến cho nước chảy tràn bề mặt với lượng lớn với tỷ lệ dòng chảy cao Các mặt không thấm mặt xây dựng mái nhà, lối bộ, đường giao thông, bãi đỗ, kho chứa phủ vật liệu không thấm nhựa đường, bê tông đá SV: Trịnh Thị Kim Thoa K55 Trắc địa Mỏ-Công trình Trường Đại học Mỏ - Địa chất nghiệp Đồ án tốt Quá trình đô thị hóa thành phố thường liên quan đến mặt không thấm, chúng liên quan đến trình bê tông hóa bề mặt Các mặt không thấm đại diện cho trình phát triển cảnh quan Nó bao gồm thành phần là: bề mặt xây dựng hạ tầng mái nhà, nơi sống, công trình công cộng, cửa hàng, văn phòng làm việc hệ thống giao thông (đường bộ, vỉa hè, bãi đỗ xe) Hiện diện tích bề mặt không thấm từ thành phần giao thông cao hẳn so với diện tích bề mặt không thấm từ mái nhà Ví dụ: bề mặt không thấm liên quan đến giao thông bao gồm 63-70% tổng diện tích không thấm khảo sát 11 khu dân cư, thương mại sinh sống nhiều hộ gia đình (City of Olympia,1994) Thực trạng thấy rõ khu vực ngoại thành thể sức mạnh nhu cầu lại người dân Trong hai thập kỷ qua thành phần vận tải ngày mở rộng Xét góc độ sử dụng đất, chúng liên quan với kiểu thực phủ đô thị biến động thực phủ Do đó, mặt không thấm tham số thích hợp cho việc xem xét trình đô thị hóa khu vực Nhiều nghiên cứu chứng minh ngưỡng giới hạn ổn định đô thị thuộc lưu vực sông chất lượng môi trường sống khoảng 10% – 15% đặc tính không thấm toàn lưu vực đề nghị sơ đồ phân loại ngưỡng cấp cho tiềm chất lượng đô thị thuộc lưu vực dựa mức độ đặc tính không thấm sau (Arnold, Gibbons, 1996 Schueler, 1994): - Căng thẳng: diện tích mặt không thấm chiếm – 10% tổng diện tích toàn lưu vực - Tác động: diện tích mặt không thấm chiếm 11 – 25% tổng diện tích toàn lưu vực - Suy thoái: diện tích mặt không thấm chiếm > 26% tổng diện tích toàn lưu vực 1.1.2 Các nguyên nhân ảnh hưởng trình biến động bề mặt không thấm tới môi trường - Các nguyên nhân gây gia tăng bề mặt không thấm Mặt không thấm mặt nhân tạo, xem yếu tố thị môi trường có liên quan đến việc xây dựng lên chúng Quá trình đô thị hóa mở rộng không gian đô thị Hà Nội nói riêng nước nói chung dẫn đến gia tăng bề mặt không thấm Dưới số nguyên nhân tiêu biểu dẫn đến gia tăng bề mặt không thấm SV: Trịnh Thị Kim Thoa K55 Trắc địa Mỏ-Công trình Trường Đại học Mỏ - Địa chất nghiệp Đồ án tốt Công nghiệp hóahiện đại hóa Gia tăng dân số Gia tăng bề mặt không thấm Gia tăng công trình công cộng Phát triển giao thông Đô thị hóa, nông thôn Hình1.1: Sơ đồ nguyên nhân làm biến động bề mặt không thấm Sự gia tăng dân số dẫn đến nhu cầu nhà người dân tăng cao Để đáp ứng nhu cầu đòi hỏi việc phải xây dựng nhà ở, mở rộng khu dân cư, khu đô thị Việc xây dựng khu dân cư, nhà cho người dân làm gia tăng bề mặt không thấm bê tông, nhựa, sỏi, đá… Cùng với trình công nghiệp hóa đại hóa góp phần không nhỏ việc gia tăng bề mặt không thấm Quá trình công nghiệp hóa làm chuyển dịch cấu kinh tế từ nông nghiệp sang công nghiệp dịch vụ đòi hỏi việc xây dựng sở hạ tầng đáp ứng cho chuyển dịch cấu kinh tế Làm cho diện tích đất nông nghiệp trồng lúa, rau màu, ao hồ… chuyển thành đất phi nông nghiệp như: nhà máy, khu công nghiệp, công trình công cộng Khi trình công nghiệp hóa diễn với gia tăng dân số dẫn đến yêu cầu mở rộng, phát triển công trình giao thông đáp ứng nhu cầu lại người dân nhu cầu vận chuyển hàng hóa phục vụ sản xuất kinh doanh Các công trình giao thông đường xá, cầu cống hay công trình phụ trợ bãi đỗ xe góp phần gia tăng bề mặt bê tông, nhựa đường Tất điều dẫn đến chuyển dịch từ bề mặt lớp phủ thấm nước tự nhiên thành bề mặt không thấm nước - Ảnh hưởng trình biến động bề mặt không thấm đến môi trường đô thị Liên quan đến môi trường đô thị, tác động mặt không thấm đa dạng liên kết với Rất quan trọng cần thiết xem xét tác động dự án tăng trưởng dân số kiểm soát phát triển bành trướng đô thị, bảo vệ đất đai nông nghiệp dự án môi trường tương tự khác Sự gia tăng lên diện tích bề mặt không thấm gây nên nhiều ảnh hưởng đến nhiều khía cạnh môi trường cảnh quan, khí hậu đô thị nguồn tài nguyên nước ảnh hưởng trực tiếp đến sống Chúng thể điểm sau: SV: Trịnh Thị Kim Thoa K55 Trắc địa Mỏ-Công trình Trường Đại học Mỏ - Địa chất nghiệp Đồ án tốt (c) (d) Hình 3.17 : Kết phân loại ảnh : (a) Năm 1999; (b)Năm 2003; (c) Năm 2007; (d) Năm 2010 Tương tự, việc kiểm tra đối chiếu kết với 35 ô mẫu thực địa ta thu kết đánh giá độ xác kết phân loại qua năm sau: Bảng 3.6: Bảng kết đánh giá độ xác kết phân loại STT Kết phân loại Năm 1999 Năm 2003 Năm 2007 Năm 2010 Độ xác 85.31% 92.405% 87.503% 90.315% Xây dựng đồ trạng bề mặt không thấm Năm 1999: SV: Trịnh Thị Kim Thoa K55 63 Trắc địa Mỏ-Công trình Trường Đại học Mỏ - Địa chất nghiệp 582000 Đồ án tốt 584000 586000 588000 590000 ± Chú giải 2332000 bề mặt không thấm mặt nước 2332000 đất trống 2328000 2328000 2330000 2330000 thực vật 582000 584000 586000 625 1,250 2,500 Meters 588000 590000 Hình 3.18 : Bản đồ trạng bề mặt không thấm năm 1999 Bảng 3.7: Diện tích loại lớp phủ chiết xuất từ kết phân loại ảnh vệ tinh năm 1999 1999 Lớp phủ % Bề mặt không thấm 529.43 22.45 Mặt nước 884.50 37.51 Thực vật 735.06 31.17 Đất trống 209.34 8.88 Tổng 2358.32 100.00 Năm 2003: SV: Trịnh Thị Kim Thoa K55 64 Trắc địa Mỏ-Công trình 582000 584000 Đồ án tốt 586000 588000 590000 Chú giải ± 2332000 bề mặt không thấm mặt nước 2332000 Trường Đại học Mỏ - Địa chất nghiệp đất trống 2330000 2328000 2328000 2330000 thực vật 582000 584000 586000 625 1,250 2,500 Meters 588000 590000 Hình 3.19 : Bản đồ trạng bề mặt không thấm năm 2003 Bảng 3.8: Diện tích loại lớp phủ chiết xuất từ kết phân loại ảnh vệ tinh năm 2003 2003 Lớp phủ Bề mặt không thấm Mặt nước Thực vật Đất trống Tổng SV: Trịnh Thị Kim Thoa K55 65 % 654.58 836.51 815.50 51.67 2358.26 27.76 35.47 34.58 2.19 100 Trắc địa Mỏ-Công trình Trường Đại học Mỏ - Địa chất nghiệp Đồ án tốt Năm 2007: 582000 584000 586000 588000 590000 Chú giải ± bề mặt không thấm 2332000 2332000 đất trống mặt nước 2330000 2328000 2328000 2330000 thực vật 582000 584000 586000 625 1,250 2,500 Meters 588000 590000 Hình 3.20 : Bản đồ trạng bề mặt không thấm năm 2007 Bảng 3.9: Diện tích loại lớp phủ chiết xuất từ kết phân loại ảnh vệ tinh năm 2007 2007 Lớp phủ % Bề mặt không thấm 696.43 29.53 Mặt nước 769.38 32.62 Thực vật 781.33 33.13 Đất trống 111.13 4.71 Tổng 2358.26 100 Năm 2010: SV: Trịnh Thị Kim Thoa K55 66 Trắc địa Mỏ-Công trình 582000 584000 Đồ án tốt 586000 588000 590000 Chú giải ± 2332000 đất trống bề mặt không thấm 2332000 Trường Đại học Mỏ - Địa chất nghiệp mặt nước 2328000 2328000 2330000 2330000 thực vật 582000 584000 586000 625 1,250 2,500 Meters 588000 590000 Hình 3.21 : Bản đồ trạng bề mặt không thấm năm 2010 Bảng 3.10: Diện tích loại lớp phủ chiết xuất từ kết phân loại ảnh vệ tinh năm 2010 2010 Lớp phủ % Bề mặt không thấm 892.09 37.83 Mặt nước 786.59 33.35 Thực vật 621.73 26.36 Đất trống 57.91 2.46 2358.32 100 Tổng 3.5 Tính toán đặc điểm trắc lượng bề mặt không thấm quận Tây Hồ Tính toán đặc điểm trắc lượng hình thái bề mặt không thấm gộp thành nhóm theo đặc điểm cấu trúc để mô tả tính toán đặc điểm không gian mảnh Bề mặt không thấm tách từ kết phân loại ảnh năm 1999, 2003, 2007, 2010 Được phân tích Patch Analysis phần mềm ArcGis 10 Sau chạy có 28 số gộp thành nhóm chính: số diện tích mảnh, số mật độ kích thước mảnh, số cạnh, số hình dạng, số đa dạng tách biệt, số vùng lõi Mỗi nhóm số có mối quan hệ chặt chẽ với SV: Trịnh Thị Kim Thoa K55 67 Trắc địa Mỏ-Công trình Trường Đại học Mỏ - Địa chất nghiệp Đồ án tốt Đối với đối tượng bề mặt không thấm sinh viên sử dụng công cụ phân tích thành phần PCA Kết chạy PCA đưa số có mối tương quan cao nhất, bao gồm số diện tích (CA), hình dạng (AWMSI) mật độ kích thước (MPS), đa dạng (MPI, MNN), lõi (TCA) Các số dùng để tính toán cho thay đổi bề mặt không thấm từ năm 1999-2010 Bảng 3.11: Các số không gian dùng đồ án Chỉ số không gian Class area Area wieghted mean shape index Mean patch size Mean proximity in dex Mean nearest neighbor Total core area Miêu tả Tổng diện tích tất mảnh bề mặt không thấm, miêu tả diện tích tăng trưởng đô thị Đo đạc mức độ phức tạp hình dạng mảnh, AWMSI tăng hình dạng mảnh phức tạp Đo đạc kích thước mảnh bề mặt không thấm trung bình Đo đạc mức độ liền kề mảnh bề mặt không thấm cho thấy phân mảnh tách biệt mảnh Tính khoảng cách gần hai mảnh riêng lẻ ( đo đạc mức độ bị cô lập mảnh) Tính tổng diện tích vùng lõi mảnh bề mặt không thấm Đơn vị Giới hạn Ha CA không AWMSI≥1 Ha MPS ≥ không MPI ≥ m MNN > Ha TCA ≥ Dữ liệu trạng 3.6 Thành lậpDữ bảnliệu đồhiện biếntrạng động bề mặt không thấm Sau thu đồ trạng bề mặt không thấm từ năm 1999 đến năm 2010 sinh viên tiến hành xác định biến động phần mềm Arcgis Bằng Phủ chồnghóa mặt hệ quy chiếu cách chồng xếp thông tin chuẩn (Overlay) thống nội dung đối tượng phản ánh đến đối tượng nghiên cứu mà cho phép biết mức biến động giai đoạn năm 1999 đến năm 2010 Bảng biểu đối tượng biến động SV: Trịnh Thị Kim Thoa K55 Bản đồ biến động 68 Đánh giá biến động Trắc địa Mỏ-Công trình Trường Đại học Mỏ - Địa chất nghiệp Đồ án tốt Hình 3.22 Sơ đồ đánh giá biến động 582000 584000 586000 588000 590000 Chú giải KT1-TV ± 2330000 DT1-DT MN1-MN DT1-KT MN1-TV DT1-MN TV1-DT DT1-TV TV1-KT KT1-DT TV1-MN KT1-KT TV1-TV 2332000 MN1-KT 2330000 2332000 MN1-DT 2328000 2328000 KT1-MN 582000 584000 586000 625 588000 1,250 2,500 Meters 590000 Hình 3.23 : Bản đồ biến động bề mặt không thấm giai đoạn 1999-2010 SV: Trịnh Thị Kim Thoa K55 69 Trắc địa Mỏ-Công trình Trường Đại học Mỏ - Địa chất nghiệp Đồ án tốt 3.7 Xu hướng biến động bề mặt không thấm trình đô thị hóa quận Tây Hồ giai đoạn 1999-2010 3.7.1 Đánh giá biến động bề mặt không thấm giai đoạn 1999-2010 Ma trận biến động Bảng 3.12: Ma trận biến động Đơn vị: (ha) 1999 Mặt nước Đất trống Thực vật Bề mặt Tổng 787.36 57.08 632.96 2375.68 2010 Mặt nước Đất trống Thực vật Bề mặt không thấm 699.32 45.28 120.64 25.08 38.08 7.28 157.08 10.72 46.88 3.16 354.72 336.80 không thấm 3.08 1.36 0.48 525.72 Tổng 890.32 213.16 741.56 530.64 Thực vật 47.83% 45.42% Bề mặt không thấm 2.82% 898.32 Đất mặt nước 78.55% 5.03% % Đất trống 3.42% Hình 3.24 : Sơ đồ biến động bề mặt không thấm giai đoạn 1999-2010 Phân tích đánh giá biến động bề mặt không thấm: Từ đồ, số liệu biểu đồ thu thể thay đổi diện tích lớp phủ khu vực nghiên cứu giai đoạn 1999- 2010 Đối với bề mặt không thấm, số liệu phân tích cho thấy rõ thời gian từ năm 1999 đến năm 2010 diện tích bề mặt không thấm tăng cách rõ rệt từ 530.64 lên thành 898.32 Cùng với giảm lớp phủ bề mặt thấm như: diện tích mặt nước giảm từ 890.32 xuống 787.36 ha; diện tích lớp phủ thực vật giảm từ 741.56 xuống 632.96 ha; diện tích đất trống giảm từ 213.16 xuống 57.08 SV: Trịnh Thị Kim Thoa K55 70 Trắc địa Mỏ-Công trình Trường Đại học Mỏ - Địa chất nghiệp Đồ án tốt Ta thấy diện tích bề mặt không thấm tăng lên chuyển đổi từ lớp phủ thực vật, mặt nước đất trống Cụ thể 25.08 mặt nước, 10.72 đất trống 336.80 từ thực vật chuyển thành bề mặt không thấm Chủ yếu từ lớp phủ thực vật chuyển sang tác động trình đô thị hóa, công nghiệp hóa gây 3.7.2 Xu hướng biến động bề mặt không thấm trình đô thị hóa quận Tây Hồ Thống kê loại lớp phủ từ kết ảnh phân loại quận Tây Hồ giai đoạn 1999-2010 cho thấy xu hướng biến động cách chung Trong đó, diện tích bề mặt không thấm tăng nhanh qua năm với giảm mạnh lớp bề mặt thấm : mặt nước, thực vật đất trống giai đoạn Bảng 3.13: Biến động diện tích qua năm Đơn vị: (ha) Lớp phủ bề mặt không thấm mặt nước thực vật đất trống năm 1999 529.4256 884.4988 735.0595 209.3369 năm 2003 654.5782 836.5083 815.5 51.6737 năm 2007 696.4324 769.3775 781.325 111.1254 năm 2010 892.09 786.59 621.73 57.91 Hình 3.25 : Biểu đồ biến động bề mặt không thấm qua năm Từ bảng 3.13 hình 3.25 cho thấy diện tích bề mặt không thấm có biến động diện tích tương đối lớn, diện tích tăng 362.66 từ năm 1999 529.4256 tăng lên 892.09 năm 2010 Tốc độ trung bình tăng qua năm 33 ha/ năm Trong giai đoạn từ năm 1999- 2010 diện tích bề mặt không thấm tăng nhiều giai SV: Trịnh Thị Kim Thoa K55 71 Trắc địa Mỏ-Công trình Trường Đại học Mỏ - Địa chất nghiệp Đồ án tốt đoạn từ năm 1999- 2003 2007- 2010 chủ yếu phía Tây quận dọc theo tuyến đường Diện tích bề mặt không thấm giai đoạn chủ yếu diện tích lớp phủ thực vật chuyển sang đồng thời lớp phủ bề mặt khác có xu hướng giảm xuống Tuy nhiên giai đoạn 1999-2003 diện tích lớp phủ thực vật tăng lên phần lớn diện tích đất trống chuyển sang Giai đoạn 2003-2007 đất trống có xu hướng tăng lên thời kỳ nước sông Hồng giảm thay bãi bồi cát Giai đoạn 2007-2010 ngược lại diện tích mặt nước tăng lên diện tích bãi bồi giảm Diện tích bề mặt không thấm định nghĩa diện tích bề mặt đường xá, cầu cống, nhà khu dân cư hay bãi đỗ xe, công trình công nghiệp… Trong giai đoạn từ năm 1999-2010 có tăng lên rã rệt diện tích bề mặt không thấm nhu cầu nhà cho người dân ngày tăng dẫn đến xuất khu đô thị như: Khu đô thị Nam Thăng Long… Cùng với mở rộng khu dân cư từ đơn lẻ thành cụm dân cư đông đúc mở rộng theo chiều ngang dọc theo tuyến đường như: Âu Cơ, An Dương Vương, Yên Phụ, Lạc Long quân Quá trình đô thị hóa với việc phát triển mở rộng đường giao thông, xây dựng nhiều bãi đỗ xe nhằm đáp ứng nhu cầu lại người dân Hay xuất ngày nhiều công trình công cộng trường học, bệnh viện, công viên nhằm đáp ứng nhu cầu đời sống người dân Những điều dẫn đến gia tăng bề mặt không thấm nước Phần lớn diện tích bề mặt không thấm chuyển từ diện tích lớp phủ thực vật định thu hồi đất nông nghiệp để thực dự án đầu tư xây dựng khu đô thị, giao thông, công trình công cộng Như ta khẳng định việc gia tăng bề mặt không thấm đồng thời khẳng định tốc độ đô thị hóa khu vực quận Tây Hồ giai đoạn từ năm 1999 đến năm 2010 Tốc độ đô thị hóa diễn nhanh giai đoạn từ năm 19992003 2007-2010 Diễn chủ yếu khu vực phía Tây quận Tây Hồ Tuy nhiên ta thấy thay đổi mặt diện tích bề mặt không thấm, để có nhận định xác biến động bề mặt trình đô thị hóa ta phân tích sâu thay đổi hình thái, cấu trúc cảnh quan bề mặt không thấm thông qua việc phân tích trắc lượng hình thái đối tượng bề mặt không thấm khu vực quận Tây Hồ SV: Trịnh Thị Kim Thoa K55 72 Trắc địa Mỏ-Công trình Trường Đại học Mỏ - Địa chất nghiệp Đồ án tốt 3.7.3 Xu hướng biến đổi hình thái bề mặt không thấm quận Tây Hồ Sự thay đổi hình thái không gian mảnh bề mặt không thấm quận Tây Hồ tính toán qua giai đoạn 1999-2003, 2003-2007, 2007-2010 so sánh hình 3.26 Sinh viên chia nhóm số theo nhóm: 1)- nhóm miêu tả diện tích-kích thước: TCA, CA, MPS, 2)-nhóm số cho thấy mức độ phân mảnh: MNN, MPI 3)- nhóm thể phức tạp mảnh bề mặt không thấm: AWMSI MPI Hình 3.26 : Biến thiên số hình thái bề mặt không thấm quận Tây Hồ SV: Trịnh Thị Kim Thoa K55 73 Trắc địa Mỏ-Công trình Trường Đại học Mỏ - Địa chất nghiệp Đồ án tốt Nhóm số miêu tả diện tích, kích thước mảnh bề mặt không thấm cho thấy tiến trình thay đổi bề mặt không thấm quận Tây Hồ.Trong giai đoạn 1999-2010 số CA (Total class area) tăng với xu hướng số TCA (Total core area) tăng từ 368.78 Ha năm 1999 lên 712.19 năm 2010 Chứng tỏ diện tích bề mặt không thấm ngày tăng Tương tự số MPS (mean patch size) số đo đạc kích thước mảnh trung bình tăng liên tục giai đoạn 1999-2010 Nhóm số thể mức độ phân mảnh bị tách bề mặt không thấm giai đoạn 1999-2010 MPI (mean proximity index) tăng liên tục qua năm mức độ liền kề mảnh bề mặt không thấm năm 2010 lớn lơn mức độ liền kề năm 1999 Như ta thấy mảnh bề mặt không thấm ngày gộp lại với Do quy hoạch xây dựng khu đô thị Ciputra, mở rộng khu dân cư theo tuyến đường giao thông Trong giai đoạn năm 2007-2010 mức độ liền kề tăng Với xu hướng ngược lại MNN (mean nearest neighbor) cho biết khoảng cách gần hai mảnh Giai đoạn từ năm 1999-2007 MNN giảm giảm nhanh đến giai đoạn 2007-2010 MNN lại có xu hướng tăng trở lại Cả hai số diễn tả phân mảnh tách biệt mảnh bề mặt không thấm ngày giảm giai đoạn 1999-2007 Và giai đoạn 2007-2010 bề mặt không thấm có tách biệt so với giai đoạn trước khoảnh cách mảnh tăng Chỉ số AWMSI tăng từ năm 1999-2007 cho thấy hình dạng mảnh bề mặt không thấm ngày phứ tạp Nhưng đến giai đoạn 2007-2010 mức độ phức tạp lại giảm xuống Như ta thấy thay đổi số cho thấy mảnh bề mặt không thấm có xu hướng bị gộp lại với nhau, có hình dạng phức tạp Như từ năm 19992010 diện tích kích thước mảnh không thấm có xu hướng tăng Cũng mở rộng khu đô thị, công trình giao thông đáp ứng yêu cầu gia tăng dân số tốc độ đô thị hóa khu vực quận Tây Hồ Sự phân mảnh độ tách biệt giảm, phức tạp hình dạng bề mặt không thấm tăng giai đoạn 1999-2007 đến giai đoạn 2007-2010 lại giảm xuống SV: Trịnh Thị Kim Thoa K55 74 Trắc địa Mỏ-Công trình Trường Đại học Mỏ - Địa chất nghiệp Đồ án tốt KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Trong đồ án cho ta thấy việc lựa chọn liệu ảnh vệ tinh đa phổ đa thời gian giúp cho việc phân loại đối tượng cách dễ dàng xác định xu hướng biến đổi lớp phủ bề mặt không thấm qua năm Kết phân loại chứng tỏ khả ưu việt phương pháp phân loại định hướng đối tượng phần mềm eCognition nghiên cứu đối tượng bề mặt không thấm không gian đô thị so với phương pháp phân loại dựa pixel Thêm vào đó, việc lựa chọn ngưỡng cho số Brightness, Maxdiff, SAVI, NDVI trình tách chiết đối tượng từ ảnh viễn thám cần thiết, nhằm nâng cao độ xác kết phân loại Bằng việc kiểm chứng thực địa so sánh với ảnh có độ phân giải cao sinh viên kiểm chứng độ xác kết phân loại đảm bảo cho việc tách chiết đối tượng bề mặt không thấm để nghiên cứu biến động Với trợ giúp Patch analyst phần mềm ArcGIS ta xác định thay đổi số hình thái lớp phủ từ phân tích thay đổi bề mặt không thấm diện tích, hình dạng, kích thước, độ phân mảnh…trên địa phận quận Tây Hồ Từ kết trạng, biến động diện tích bề mặt không thấm đo đạc trắc lượng bề mặt không thấm khu vực quận Tây Hồ ta thấy trình đô thị hóa, phát triển kinh tế dẫn đến thay đổi cách mạnh mẽ bề mặt không thấm Các bề mặt không thấm giai đoạn 1999-2010 tăng diện tích hình thái cấu trúc cảnh quan Các mảnh bề mặt không thấm có xu hướng bị gộp lại với nhau, có hình dạng phức tạp Như từ năm 1999-2010 diện tích kích thước mảnh không thấm có xu hướng tăng Cũng mở sộng khu đô thị, công trình giao thông đáp ứng yêu cầu gia tăng dân số tốc độ đô thị hóa khu vực quận Tây Hồ Sự phân mảnh độ tách biệt giảm, phức tạp hình dạng bề mặt không thấm tăng giai đoạn 1999-2007 đến giai đoạn 2007-2010 lại giảm xuống Từ kết ta thấy việc theo dõi yếu tố biến động theo thời gian không gian, cấu trúc hình thái bề mặt không thấm hữu ích giúp nhà quản lý quy hoạch có biện pháp phù hợp cho phát triển đô thị bền vững quy hoạch nguồn tài nguyên thiên nhiên cách hợp lý SV: Trịnh Thị Kim Thoa K55 75 Trắc địa Mỏ-Công trình Trường Đại học Mỏ - Địa chất nghiệp Đồ án tốt Kiến nghị Việc nghiên cứu biến đổi hình thái bề mặt không thấm cần kết hợp với nghiên cứu thay đổi dân số trình phát triển kinh tế để thể đánh phân tích trình đô thị hóa cách xác Với tốc độ phát triển kinh tế thị trường, tốc độ đô thị hóa xu bề mặt không thấm ngày thay dần cho loại lớp phủ khác không khu vực quận Tây Hồ mà tất khu vực khác địa bàn Hà Nội khu đô thị Việt Nam Vì nhà nước ta cần có biện pháp quản lý chặt chẽ, theo dõi liên lục để quản lý cách có hiệu nguồn tài nguyên đất đai Góp phần thúc đẩy kinh tế văn hóa xã hội đất nước SV: Trịnh Thị Kim Thoa K55 76 Trắc địa Mỏ-Công trình Trường Đại học Mỏ - Địa chất nghiệp Đồ án tốt TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Vân Anh, giảng sở viễn thám, Trường Đại học Mỏ địa chất Hà Nội [2] Hai Pham Minh and Yasushi Yamaguchi , A case study on the relation between urban growth and city planning using remote sensing and spatial metrics, Nagoya university, Japan [3] Nguyễn Ngọc Thạch (chủ biên), (1997), Viễn thám GIS nghiên cứu tài nguyên môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc Gia, Hà Nội [4] Nguyễn Trường Xuân, Giáo trình Hệ thông tin địa lý, Trường Đại học Mỏ địa chất Hà Nội [5] Impervious surfaces and the quality of natural and built environonments by Kent B Barnes, John M Morgan III, and Martin C Roberge Department of Geography and Environmental Planning Towson University 8000 York Road Baltimore, Maryland 21252-0001 [6] Quy phạm thành lập đồ trạng sử dụng đất, (2007), NXB Bản đồ Một số trang wed: [7].http://www.hids.hochiminhcity.gov.vn [8].http://ashui.com/mag/tuongtac/phanbien/6483-vai-tro-cua-quy-hoach-do-thi-trong-viecgiai-quyet-ngap-lut-tai- tphcm.html?tmpl=component&print=1&page [9].http://123doc.org/document/2604537-nghien-cuu-qua-trinh-do-thi-hoa-phuc-vucho-quan-ly-dat-do-thi-o-quan-tay-ho-ha-noi.htm [10] http://luanan.nlv.gov.vn/luanan SV: Trịnh Thị Kim Thoa K55 77 Trắc địa Mỏ-Công trình ... triển đô thị Từ lý sinh viên lựa chọn đề tài: Ứng dụng viễn thám nghiên cứu trình đô thị hóa quận Tây Hồ, Hà Nội từ bề mặt không thấm Mục tiêu đề tài Phân tích trình đô thị hóa quận Tây Hồ, Hà Nội. .. viễn thám phương pháp xác định bề mặt không thấm Chương 3: Đánh giá trình đô thị hóa quận Tây Hồ, Hà Nội từ bề mặt không thấm Kết luận, kiến nghị SV: Trịnh Thị Kim Thoa K55 Trắc địa Mỏ-Công trình. .. tích trình đô thị hóa từ việc xác định biến động bề mặt không thấm khu vực quận Tây Hồ, Hà Nội giai đoạn 1999-2010 Giới hạn đề tài Phạm vi không gian: Giới hạn khu vực nghiên cứu lãnh thổ hành quận