Lập bản đồ lớp phủ đất liên quan đến việc lập kế hoạch, sử dụng và quản lý tài nguyên thiên nhiên hợp lý. Lớp phủ đất là một tham số phức tạp vì nó thể hiện mối quan hệ giữa các hoạt động kinh tế xã hội và những thay đổi về môi trường khu vực, đó là lý do tại sao cần thường xuyên cập nhật về tham số. Thông số lớp phủ đất có ảnh hưởng trong nghiên cứu địa lý, từ các quan sát địa lý vật lý đến khoa học môi trường và các kỹ thuật quy hoạch không gian.
Các phương pháp tiếp cận truyền thống bao gồm thu thập dữ liệu nhân khẩu học, điều tra dân số và khảo sát đặc điểm lớp phủ đất thường không phù hợp trong các lĩnh vực nghiên cứu môi trường phức tạp. Có nhiều vấn đề phát sinh và khó khăn trong quá trình nghiên cứu. Việc quản lý tập dữ liệu đa ngành bằng các công nghệ mới như công nghệ viễn thám và Hệ thống thông tin địa lý (GIS) thường được sử dụng để khắc phục các vấn đề này.
Bản đồ lớp phủ đất là gì?
Trong hầu hết các nghiên cứu bản đồ lớp phủ đất, các nhà nghiên cứu kết hợp cả hai thuật ngữ bao phủ đất và sử dụng đất. Bao phủ đất liên quan đến những thứ được tìm thấy trên bề mặt trái đất, ví dụ: rừng, nước, nhựa đường, trong khi sử dụng đất “liên quan đến hoạt động của con người hoặc hoạt động phục vụ kinh doanh, ví dụ: lâm nghiệp hoặc khu dân cư.
Sự mơ hồ và nhầm lẫn giữa hai khái niệm này dẫn đến một số vấn đề khi nghiên cứu, đặc biệt là khi cần làm rõ, so sánh và/hoặc kết hợp các thông tin này để tạo bản đồ lớp phủ đất. Bản đồ lớp phủ đất là các hình thức sử dụng đất và bao phủ đất đặc trưng cho bề mặt trái đất ở bất kỳ quy mô nào. Thông thường, khái niệm bản đồ lớp phủ đất là sự kết hợp của cả bao phủ đất và sử dụng đất.
Tầm quan trọng của bản đồ lớp phủ đất
Lớp phủ bề mặt đất được định nghĩa như một lớp phủ gồm các đối tượng trên bề mặt trái đất, biến động lớp phủ bề mặt phản ánh sự tương tác giữa các hoạt động kinh tế – xã hội với môi trường tự nhiên. Do đó lớp phủ mặt đất là yếu tố quan trọng trong công tác giám sát tài nguyên môi trường và biến đổi khí hậu, là tài liệu quan trọng trong công tác quản lý đất đai, thiết kế, quy hoạch sử dụng đất, giúp các nhà quy hoạch, nhà hoạch định chính sách có cái nhìn tổng quan về hiện trạng lớp phủ mặt đất qua từng giai đoạn.
Cơ bản về lập bản đồ lớp phủ đất
- Các vật thể trên mặt đất phản xạ bức xạ điện từ khác nhau ở các bước sóng khác nhau.
- Đó được gọi là quang phổ của vật thể.
- Ví dụ: Thảm thực vật xanh hấp thụ bước sóng đỏ nhưng phản xạ bước sóng NIR
Công nghệ viễn thám
Viễn thám là quá trình phát hiện và giám sát các đặc điểm vật lý của một khu vực bằng cách đo bức xạ phản xạ và phát ra từ xa (thường là từ vệ tinh hoặc máy bay). Công nghệ viễn thám được chia làm hai loại: viễn thám thụ động và viễn thám chủ động.
- Viễn thám chủ động: nguồn tia tới là tia sáng phát ra từ các thiết bị nhân tạo, thường là các máy phát đặt trên các thiết bị bay.
- Viễn thám bị động: nguồn phát bức xạ là mặt trời hoặc từ các vật chất tự nhiên.
Hiện nay dữ liệu viễn thám đang được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực quản lý tài nguyên và môi trường ở nhiều nước trên thế giới. Công nghệ viễn thám đã đem lại khả năng mới cho công tác quản lý đất đai nói chung cũng như trong việc phân loại lớp phủ mặt đất nói riêng, nhiều nghiên cứu đã đánh giá viễn thám là bộ công cụ quan trọng để có được thông tin chính xác và nhanh nhất về hiện trạng sử dụng đất và lớp phủ bề mặt.
Lập bản đồ lớp phủ đất bằng phương pháp truyền thống so với sử dụng công nghệ viễn thám
Phương pháp truyền thống
Khảo sát thực địa là phương pháp thông thường được sử dụng để lập bản đồ lớp phủ đất. Về mặt lý thuyết, đây được coi là phương pháp tiếp cận tối ưu để có thông tin về lớp phủ đất chính xác trên một đơn vị diện tích khảo sát. Tuy nhiên, cách làm này tốn kém, đòi hỏi nhiều lực lượng tham gia, tốn nhiều công sức, đôi khi không thể thực hiện do khả năng tiếp cận kém và khó thực thi ở một số khu vực.
Ứng dụng công nghệ viễn thám
Bằng cách phân tích dữ liệu viễn thám dựa trên các thành phần mô tả như màu sắc, kết cấu, hình dạng và chi tiết liên kết,.. có thể thu được thông tin chi tiết về lớp phủ mặt đất. Công nghệ này cho phép thu thập thông tin từ các khu vực khó tiếp cận, giúp theo dõi sự thay đổi lớp phủ đất một cách hiệu quả theo thời gian. Các cảm biến viễn thám, bao gồm quang học, đa phổ và radar, cung cấp dữ liệu phong phú về các loại lớp phủ đất như rừng, đất nông nghiệp và khu vực đô thị.
Khi kết hợp với hệ thống thông tin địa lý (GIS), viễn thám giúp phân tích không gian và lập bản đồ lớp phủ đất một cách chính xác. Công nghệ này còn hỗ trợ phát hiện biến đổi lớp phủ do tác động của thiên tai hay con người, như chặt phá rừng hoặc đô thị hóa. Việc sử dụng viễn thám không chỉ tiết kiệm thời gian và chi phí so với khảo sát thực địa mà còn giúp giám sát môi trường một cách bền vững.
Các dữ liệu viễn thám cũng cung cấp cơ sở khoa học quan trọng để ra quyết định về quản lý tài nguyên thiên nhiên và quy hoạch phát triển. Nhờ đó, viễn thám trở thành công cụ không thể thiếu trong nghiên cứu lớp phủ đất.
Các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác của bản đồ lớp phủ đất
Tính không đồng nhất của khu vực nghiên cứu
Mỗi khu vực quan sát có tỷ lệ không đồng nhất khác nhau do đó ảnh hưởng đến độ chính xác của việc thu thập dữ liệu và cuối cùng ảnh hưởng đến độ chính xác của bản đồ lớp phủ đất.
Kiểu dữ liệu viễn thám
Việc lựa chọn dữ liệu viễn thám phù hợp cho một mục đích cụ thể là bước thiết yếu chính để có một bản đồ lớp phủ đất hữu ích. Vì hiện nay có thể dễ dàng truy cập vào nhiều nguồn thông tin viễn thám, nên điều quan trọng là phải hiểu được những ưu điểm và hạn chế của các loại dữ liệu viễn thám để lựa chọn thông tin phù hợp.
Ví dụ, hình ảnh Landsat TM (Landsat bands) có số lượng băng tần phổ hạn chế với bước sóng rộng, có thể khó phân biệt được lớp phủ đất cụ thể trên bề mặt Trái đất. Mặt khác, hình ảnh siêu phổ với số lượng băng tần đáng kể và bước sóng hẹp sẽ phân loại tốt hơn.
Một yếu tố quan trọng khác ảnh hưởng đến việc phân loại dữ liệu viễn thám là tình hình khí quyển. Trong điều kiện thời tiết ở các vùng nhiệt đới ẩm thường xuyên nhiều mây có thể cản trở việc thu thập dữ liệu viễn thám quang học chất lượng cao. Lúc này, dữ liệu radar sẽ là nguồn thông tin bổ sung hữu ích.
Kích thước và tỷ lệ điểm ảnh dữ liệu
Nhiều nghiên cứu cho thấy độ chính xác của bản đồ lớp phủ đất giảm khi độ phân giải không gian tăng. Dữ liệu viễn thám có độ phân giải không gian cao hơn có thể cung cấp nhiều chi tiết theo chủ đề hơn, nhưng dẫn đến một dự án lập bản đồ lớp phủ đất phức tạp và tốn kém hơn.
Tiền xử lý dữ liệu
Khí quyển, góc chiếu sáng mặt trời, địa hình và góc quan sát là những yếu tố có thể làm giảm độ chính xác khi phân loại lớp phủ đất. Các quy trình tiền xử lý như chỉnh lưu hình học, hiệu chuẩn bức xạ, hiệu chỉnh khí quyển, hiệu chỉnh địa hình, phát hiện và khôi phục, cải thiện hình ảnh có thể bị thay đổi do tác động của khí quyển và bức xạ. Do đó, việc tiền xử lý dữ liệu viễn thám trước khi lập bản đồ lớp phủ đất là rất quan trọng.
Đặc điểm của lớp phủ đất
Mỗi lớp phủ đất có những đặc điểm riêng biệt và không có nhà nghiên cứu nào có thể tạo ra độ chính xác phân loại lý tưởng phù hợp với tất cả các loại đất khác nhau.
Thuật toán phân loại và tham số do người dùng xác định
Các thuật toán phân loại riêng biệt tạo ra các kết quả khác nhau ngay cả khi sử dụng cùng một tập dữ liệu. Do đó, mỗi phương pháp phân loại đều có ưu điểm riêng, hiệu suất của bất kỳ thuật toán phân loại nào đều phụ thuộc vào một số tham số do người dùng xác định có thể ảnh hưởng đến độ chính xác phân loại cuối cùng.
Kế hoạch lấy mẫu
Có một kế hoạch lấy mẫu chính xác là điều cần thiết vì việc lựa chọn kế hoạch lấy mẫu không tốt có thể tạo ra sai lệch trong phương pháp phân loại và dẫn đến một loạt nhầm lẫn, cuối cùng ảnh hưởng đến tính chính xác của bản đồ lớp phủ đất.
Bản đồ lớp phủ mặt đất là tài liệu quan trọng trong công tác quản lý tài nguyên và môi trường. Với khả năng thu thập, xử lý thông tin nhanh, có thể thành lập trên khu vực rộng lớn, đặc biệt ở vùng sâu, vùng xa, điều kiện đi lại khó khăn phức tạp nhưng vẫn đảm bảo độ chính xác, công nghệ viễn thám là một giải pháp hữu hiệu trong lập bản đồ lớp phủ đất.
