Đánh giá biến động sử dụng đátlớp phủ trên địa bàn huyện hải hậu, tỉnh nam định giai đoạn 2010 2020

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG - - NGUYỄN VĂN THÁI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: “ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT/LỚP PHỦ TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN HẢI HẬU, TỈNH NAM ĐỊNH GIAI ĐOẠN 2010 – 2020” HÀ NỘI - 2022 HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG - - KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: “ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT/LỚP PHỦ TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN HẢI HẬU, TỈNH NAM ĐỊNH GIAI ĐOẠN 2010 – 2020” Người thực : NGUYỄN VĂN THÁI Lớp : K63 - QLDDA Khóa : 63 Chuyên ngành : QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI Giảng viên hướng dẫn : ThS VŨ THANH BIỂN HÀ NỘI - 2022 LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học tập, nghiên cứu hồn thành khóa luận tốt nghiệp trường Học viện Nông nghiệp Việt Nam, em nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ bảo tận tình thầy giáo giáo khoa Quản lý đất đai (nay Khoa Tài ngun Mơi trường) tồn thể thầy, giáo Học viện truyền đạt kiến thức cho em năm học qua Đặc biệt xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy ThS Vũ Thanh Biển người trực tiếp hướng dẫn, tận tình giúp đỡ tơi suốt thời gian thực Khóa luận tốt nghiệp vừa qua Tôi xin trân trọng cảm ơn Uỷ ban nhân dân huyện Hải Hậu, Phòng Tài nguyên Môi trường tạo điều kiện thuận lợi cung cấp đầy đủ thông tin số liệu, tư liệu q trình nghiên cứu vừa qua Khóa luận tốt nghiệp chắn không tránh khỏi sai sót, tơi mong nhận đóng góp, bảo thầy bạn để khóa luận hoàn thiện Đây kiến thức bổ ích cho cơng việc tơi sau Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình bạn bè giúp đỡ, động viên tơi suốt q trình học tập hồn thành khóa luận tốt nghiệp Xin kính chúc q thầy cơ, tồn thể chú, anh chị, bạn bè gia đình ln mạnh khỏe, hạnh phúc đạt nhiều thành công công việc sống Hà Nội, ngày tháng năm 2022 Sinh viên Nguyễn Văn Thái i MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC HÌNH vi MỞ ĐẦU .1 Tính cấp thiết đề tài .1 Mục đích nghiên cứu Yêu cầu đề tài CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .3 1.1 Đất đai 1.1.1 Đất (soil) 1.1.2 Đất đai (land) .4 1.2 Sử dụng quản lý đất đai 1.2.1 Sử dụng đất 1.2.2 Quản lý đất đai 1.3 Biến động sử dụng đất .14 1.3.1 Khái niệm 14 1.3.2 Phương pháp đánh giá biến động sử dụng đất 15 1.3.3 Động lực thay đổi sử dụng đất 16 CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 2.1 Đối tượng nghiên cứu .20 2.2 Phạm vi nghiên cứu 20 2.3 Nội dung nghiên cứu .20 2.3.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội huyện Hải Hậu 20 2.3.2 Hiện trạng sử dụng đất huyện Hải Hậu 20 2.4 Phương pháp nghiên cứu 21 2.4.1 Phương pháp chọn điểm nghiên cứu 21 ii 2.4.2 Phương pháp thu thập tài liệu 21 2.4.3 Sử dụng GEE .22 2.4.4 Phương pháp so sánh 25 2.4.5 Quy trình thực 26 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .27 3.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội huyện Hải Hậu .27 3.1.1 Điều kiện tự nhiên 27 3.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 36 3.2 Hiện trạng sử dụng đất huyện Hải Hậu tỉnh Nam Định năm 2020 39 3.3 Biến động lớp phủ nguyên nhân biến động 41 3.3.1 Kết xây dựng đồ trạng lớp phủ thống kê diện tích 41 3.3.2 Biến động lớp phủ giai đoạn 2010-2015 46 3.3.3 Biến động lớp phủ giai đoạn 2015-2020 47 3.3.4 Nguyên nhân dẫn tới biến động sử dụng đất/lớp phủ 48 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 57 Kết luận 57 Kiến nghị 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 PHỤ LỤC 61 iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BĐKH Biến đổi khí hậu GEE Google Earth Engine SDĐ Sử dụng đất UBND Ủy Ban Nhân Dân iv DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Các lớp phân loại sở giám sát phân loại 23 Bảng 3.1 Hiện trạng sử dụng đất huyện Hải Hậu năm 2020 39 Bảng 3.2 Thống kế diện tích lớp phủ huyện Hải Hậu từ 2010 - 2020 45 Bảng 3.3 Biến động diện tích lớp phủ huyện Hải Hậu từ 2010-2015 46 Bảng 3.4 Biến động diện tích lớp phủ huyện Hải Hậu từ 2015-2020 47 Bảng 3.5 Biến động đất khu dân cư, cơng trình nhân tạo mặt không thấm giai đoạn 2010 - 2015 48 Bảng 3.6 Biến động đất sản xuất nông nghiệp giai đoạn 2010 -2015 49 Bảng 3.7 Biến động đất sông, hồ giai đoạn 2010 - 2015 49 Bảng 3.8 Biến động đất nuôi trồng thủy sản làm muối giai đoạn 2010 - 2015 49 Bảng 3.9 Biến động đất rừng, bụi giai đoạn 2010 - 2015 50 Bảng 3.10 Biến động đất sản xuất nông nghiệp giai đoạn 2015 – 2020 50 Bảng 3.11 Biến động đất sản xuất nông nghiệp giai đoạn 2015 – 2020 51 Bảng 3.12 Biến động đất sông, hồ giai đoạn 2015 – 2020 51 Bảng 3.13 Biến động đất nuôi trồng thủy sản làm muối giai đoạn 2015 - 2020 52 Bảng 3.14 Biến động đất rừng, bụi giai đoạn 2015 - 2020 52 Bảng 3.15 Đối soát kết giải đoán thực trạng lớp phủ huyện Hải Hậu giai đoạn 2010 - 2020 53 Bảng 3.16 Thống kê kết điều tra vấn người dân 54 v DANH MỤC HÌNH Hình 2.1: Sơ đồ vị trí huyện Hải Hậu 21 Hình 3.1: Sơ đồ vị trí huyện Hải Hậu 27 Hình 3.2 Bản đồ trạng lớp phủ năm 2010 42 Hình 3.3 Bản đồ trạng sử dụng đất năm 2015 43 Hình 3.4 Bản đồ trạng sử dụng đất năm 2020 44 Hình 3.5 Biểu đồ tỷ lệ phần trăm số lượng phiếu ý kiến người dân 54 vi MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Đất đai nguồn tài nguyên quốc gia vô quý giá, tư liệu sản xuất đặc biệt, nguồn nội lực, nguồn vốn to lớn đất nước thành phần quan trọng hàng đầu môi trường sống, địa bàn phân bố khu dân cư, xây dựng sở kinh tế, văn hóa, an ninh quốc phòng Trong năm vừa qua với bùng nổ dân số, phát triển mặt xã hội làm cho nhu cầu sử dụng đất đai ngày tăng lên mà đất đai lại bị giới hạn diện tích, có vị trí cố định Điều tạo sức ép lớn lên đất đai, để đảm bảo phát triển xã hội cần phải có biện pháp hoạch định, định hướng, nhằm khai thác sử dụng đất đai hợp lý, hiệu quả, bền vững Huyện Hải Hậu – tỉnh Nam Định khu vực ven biển điển hình mạng lưới phía Nam Đồng Sông Hồng với khoảng 32 km đường bờ biển Nơi có biến động mạnh mẽ vài thập kỷ gần Sự thay đổi diễn khơng loại hình SDĐ mà cịn bao gồm gia tăng thâm canh vùng sản xuất tập trung Do việc quản lý đánh giá biến động sử dụng đất cách chặt chẽ, rõ ràng cẩn thận trở thành vấn đề lớn khơng cịn vấn đề riêng khu vực hay quốc gia Và thực tiễn cho thấy nhiều ứng dụng đại áp dụng để giúp đánh giá cách nhanh chóng, hiệu vấn đề có cơng nghệ viễn thám thành tựu khoa học đạt đến độ xác cao, kèm theo liệu ảnh thu thập ngày có độ phân giải chất lượng tốt, độ bao phủ lớn, chu kỳ lặp lại ngắn, với khả cung cấp thơng tin đa dạng, khả tích hợp, phân tích thơng tin có chiều sâu thuận lợi cho hoạt động nghiên cứu Chính mà nhiều cơng trình dự án nghiên cứu thực đạt kết cao xây dựng đồ trạng lớp phủ, giám sát lũ lụt thảm họa thiên tai, sử dụng ảnh vệ tinh để dự báo suất, ước tính sản lượng, theo dõi sinh trưởng phát triển trồng tình trạng khơ hạn ngập úng… Với thực tế nêu mục đích cung cấp thêm sở khoa học phục vụ cho công tác hoạch định sách quản lý đất đai địa phương hay tiến xa nghiên cứu mang lại tích cực triển khai áp dụng thành tựu khoa học vào công tác quản lý nhà nước đất đai nói riêng ngành khác nói chung, đề tài nghiên cứu áp dụng Google Earth Engine (GEE) để xây dựng đồ trạng lớp phủ cho huyện Hải Hậu giai đoạn 2010 2020 Thơng qua đánh giá biến động lớp phủ giúp đưa định hướng phát triển phù hợp với khu vực Từ yếu tố trên, đồng ý khoa Tài nguyên Môi trường giúp đỡ thầy ThS Vũ Thanh Biển em xin thực nghiên cứu đề tài: “Đánh giá biến động sử dụng đất/lớp phủ địa bàn huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định giai đoạn 2010 – 2020” Mục đích nghiên cứu - Ứng dụng Google Earth Engine (GEE) để xây dựng đồ trạng lớp phủ đất năm 2010, năm 2015 năm 2020 - Đánh giá biến động lớp phủ địa bàn huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định Yêu cầu đề tài - Nắm vững văn Nhà nước địa phương ban hành liên quan tới cơng tác quản lý, sử dụng đất đai - Tìm hiểu tham khảo tài liệu, liệu, văn bản, báo đồ có liên quan - Xây dựng đồ trạng lớp phủ đánh giá biến động sử dụng đất qua thời kỳ qua ứng dụng công nghệ GEE - Đối chiếu thực địa tham khảo ý kiến người dân kết nghiên cứu Textbox/Hộp văn bản: Khác với Label, Textbox thể đoạn văn người dùng nhập văn vào ô enter Sử dụng ui.Textbox() Hình 1.33 Chức thể Textbox Select/Chọn: Lựa chọn trường hợp hiểu chọn địa điểm mà người dùng muốn đến, cần nhập tọa độ địa điểm này, để đến địa điểm sử dụng ui.Select () Hình 1.34 Chức thể Select Chart/Biểu đồ, Đồ thị: GEE API hỗ trợ nhiều loại đồ thị, chẳng hạn như: cột, đường, hình tròn, miền Biểu đồ tương tác với kết tập lệnh chạy Biểu đồ mở rộng thành trang riêng biệt bạn xuất đồ họa định dạng PNG, CSV, SVG Sử dụng ui.Chart () Hình 1.35 Chức thể Chart 85 Thumbnail tiện ích thay đổi kích thước hình ảnh theo kích thước xem người dùng Sử dụng ui.Thambnail() Đầu tiên nhập tọa độ điểm vùng hiển thị, sau thiết lập kích thước (chiều dài, chiều rộng), độ phân giải, định dạng, kênh phổ Kết hiển thị Tab Console Hình 1.36 Chức thể Thumbnail Map/Bản đồ: Giống GEE Code Editor, đồ đại diện cho lớp Chỉ đồ giao diện người dùng tạo hiển thị Tabs Console GEE Code Editor Ngay người dùng di chuyển thu phóng đồ mặc định GEE phiên bản đồ giao diện người dùng thay đổi, định vị khu vực xác định Sử dụng ui.Map() Hình 1.37 Chức thể Map Để tạo hai hay nhiều đồ mặc định GEE Code Editor sử dụng ui.Map.Linker() Hình 1.38 Chức thể Map Linker 86 Khi thêm Widgets vào, cần thực bố trí Panel giao diện/layout điều cần ý, có cách bố trí: - Flow/Bố trí theo thứ tự: Là giao diện hiển thị Widgets theo hàng/horizontal theo cột/vertical Các Widgets xếp theo thứ tự thêm bảng điều khiển Hình 1.39 Bố trí thứ tự Absolute/Bố cục tuyệt đối: giao diện hiển thị vị trí tuyệt đối Widgets bảng điều khiển Ngược lại với bố cục có thứ tự, vị trí Widgets xác định theo kiểu định, ví dụ: phía bên trái - phía bên trái, phía bên phải - phía bên phải, phía - phía Hình 1.40 Bố trí tuyệt đối 87 Phụ lục 2: Hình ảnh đoạn mã code thiết lập GEE, thiết lập ma trận sai số tính tốn độ xác tổng thể, hệ số Kappa Hình 2.1.Code thu thập liệu ảnh ranh giới khu vực nghiên cứu năm 2020 Hình 2.2.Code thu thập liệu ảnh ranh giới khu vực nghiên cứu năm 2015 Hình 2.3.Code thu thập liệu ảnh ranh giới khu vực nghiên cứu năm 2010 88 Hình 2.4 Xác định lớp phủ gán giá trị cho pixel đại diện năm 2020 Hình 2.5 Xác định lớp phủ gán giá trị cho pixel đại diện năm 2015 Hình 2.6 Xác định lớp phủ gán giá trị cho pixel đại diện năm 2010 89 Hình 2.7 Code phân loại kết sau phân loại lớp phủ năm 2020 Hình 2.8 Code phân loại kết sau phân loại lớp phủ năm 2015 Hình 2.9 Code phân loại kết sau phân loại lớp phủ năm 2010 90 Hình 2.10 Code đánh giá độ xác sau phân loại năm 2020 Hình 2.11 Code tính tốn diện tích khu vực nghiên cứu lớp phủ 91 Từ kết sơ có sau chạy đoạn mã code trên, tiến hành lập ma trận sai số Bảng 2.1 Ma trận sai số sau phân loại năm 2020 Class Total Ground Truth (Elements) 3 0 195 27 1 202 28 0 13 Class Commission (Percent) 25.00% 2.01% 0.00% 12.90% 25.00% Class Prod Acc (Percent) 75.00% 97.98% 100.00% 87.09% 75.00% Omission (Percent) 30.77% 3.47% 14.29% 3.57% 16.67% Consum Acc (Percent) 69.23% 96.53% 85.71% 96.42% 83.33% 15 18 Commission elements 3/12 4/199 0/6 4/31 5/20 Prod Acc elements 9/12 195/199 6/6 27/31 15/20 Total 12 199 31 20 268 Omission Elements 4/13 7/202 1/7 1/28 3/18 Consum Acc Elements 9/13 195/202 6/7 27/28 15/18 Ở đây, độ xác tổng thể Overall Accuracy (p0) xác định theo công thức sau: p0 = tổng giá trị đường chéo tổng toàn đại lượng Như vậy, giá trị p0 = 0,940298 ~ 94,0298% giá trị pe = 0,5795 Từ có giá trị số thống kê Kappa: p0 - pe (0,940298 - 0,5795) = 0,8580 ~ 85,80% = - pe (1 - 0,5795) 92 Kết đánh giá độ xác sau phân loại có độ xác tổng thể 94,0298% hệ số Kappa 85,80% Thực phân tích tương tự năm 2010 2015 có kết sau 2010: độ xác tổng thể 74% hệ số Kappa 0,6586 2015: độ xác tổng thể 84,446% hệ số Kappa 0,77,92 - Kết ảnh trạng lớp phủ sau giải đốn Hình 2.12 Kết phân loại lớp phủ năm 2020 Hình 2.13 Kết phân loại lớp phủ năm 2015 93 Hình 2.14 Kết phân loại lớp phủ năm 2010 94 Phụ lục 3: Một số hình ảnh điều tra thực địa Hồ ni tơm ven biển xã Hải Lý Ruộng muối khu vực xã Hải Đơng Rừng phịng hộ ven biển thị trấn Thịnh Long 95 Mơ hình ni trồng thủy sản xã Hải Lý 96 Phụ lục 4: Phiếu điều tra thực địa 97 Hình ảnh vấn người dân làm muối xã Hải Đông 98 99