ỨNG DỤNG MACHINE LEARNING THEO DÕI BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT GIAI ĐOẠN 2010 - 2024 TẠI THÀNH PHỐ TÂN AN, TỈNH LONG AN

Abstract

In this study, land use cover changes in Tan An city, Long An province, between 2010 and 2024 are classified and tracked using the Random Forest machine learning algorithm. The input data consists of Sentinel-2 (2024), Landsat satellite images (2010, 2015, 2020), DEM terrain data and indices like NDVI, NDWI, NDBI, BSI, LSWI, MNDWI and AWEI. The training models are built including 6 main land use classes (vacant land, water surface, perennial trees, annual trees, residential areas and traffic). The classification results are highly accurate with a total accuracy (OA) of over 91% and a Kappa coefficient of over 0.89 for each year. The land use dynamics indicate a pronounced urbanization trend - residential and transportation areas expanded markedly, while agricultural land declined. In the period of 2010 - 2024, residential land will increase by more than 1.600 hectares, mainly converted from land for perennial trees and annual trees. Meanwhile, the water surface fluctuates slightly, while the vacant land decreases sharply over the years. Phased overlay maps, spatial variation maps and land-use conversion matrices built and edited on GIS software provided a visual view of the land-use transition process. The results show a clear trend of conversion from agricultural land to construction land, reflecting the strong urbanization rate of Tan An city over the past decade. The study contributes to providing a scientific basis for the assessment and orientation of land use planning in the locality.

Tóm tắt

Nghiên cứu này ứng dụng thuật toán học máy Random Forest để phân loại và theo dõi sự thay đổi lớp phủ sử dụng đất tại thành phố Tân An, tỉnh Long An trong giai đoạn 2010 - 2024. Dữ liệu đầu vào gồm: Ảnh vệ tinh Landsat (các năm 2010, 2015, 2020), Sentinel-2 (năm 2024), dữ liệu mô hình số độ cao DEM và các chỉ số như: NDVI, NDWI, NDBI, BSI, LSWI, MNDWI, AWEI. Các mẫu huấn luyện được xây dựng gồm 6 lớp sử dụng đất chính gồm: Đất trống, mặt nước, cây lâu năm, cây hàng năm, khu dân cư và giao thông. Kết quả phân loại đạt độ chính xác cao với tổng độ chính xác tổng thể (OA) trên 91% và hệ số Kappa trên 0,89 cho từng năm. Biến động sử dụng đất thể hiện xu hướng đô thị hóa rõ rệt, với diện tích đất dân cư và giao thông tăng mạnh trong khi đất nông nghiệp giảm. Giai đoạn 2010 - 2024, đất dân cư tăng hơn 1.600 ha, chủ yếu chuyển đổi từ đất cây lâu năm và cây hàng năm. Trong khi đó, mặt nước biến động nhẹ, còn đất trống giảm mạnh qua các năm. Các bản đồ lớp phủ theo từng giai đoạn, bản đồ biến động không gian và ma trận chuyển đổi sử dụng đất được xây dựng và biên tập trên phần mềm GIS đã cung cấp cái nhìn trực quan về quá trình chuyển đổi sử dụng đất. Kết quả cho thấy xu hướng chuyển đổi rõ rệt từ đất nông nghiệp sang đất xây dựng, phản ánh tốc độ đô thị hóa mạnh mẽ của thành phố Tân An trong hơn một thập kỷ qua. Nghiên cứu góp phần cung cấp cơ sở khoa học cho công tác đánh giá và định hướng quy hoạch sử dụng đất tại địa phương.