ứng dụng dữ liệu modis và dữ liệu thống kê xã hội trong phân tích không gian phục vụ đánh giá sinh kế khu vực đồng bằng sông hồng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN HÀ NỘI  ĐINH THỊ DIỆU ỨNG DỤNG DỮ LIỆU MODIS VÀ DỮ LIỆU THỐNG KÊ XÃ HỘI TRONG PHÂN TÍCH KHÔNG GIAN PHỤC VỤ ĐÁNH GIÁ SINH KẾ KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC HÀ NỘI – 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN HÀ NỘI  ĐINH THỊ DIỆU ỨNG DỤNG DỮ LIỆU MODIS VÀ DỮ LIỆU THỐNG KÊ XÃ HỘI TRONG PHÂN TÍCH KHÔNG GIAN PHỤC VỤ ĐÁNH GIÁ SINH KẾ KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Chuyên ngành: Bản đồ, Viễn thám và hệ thông tin địa lý Mã số: 60 44 76 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS. TS. PHẠM VĂN CỰ HÀ NỘI -2012 i MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC BẢNG iii DANH MỤC CÁC HÌNH iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi MỞ ĐẦU 1 1. Tính cấp thiết 1 2. Mục tiêu nghiên cứu 3 3. Nhiệm vụ nghiên cứu 4 4. Phạm vi nghiên cứu 4 5. Ý nghĩa khoa học 4 6. Phương pháp nghiên cứu 5 7. Cơ sở dữ liệu 5 8. Cấu trúc luận văn 5 Chương 1: TỔNG QUAN ĐẶC ĐIỂM SINH KẾ VÀ CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SINH KẾ ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG 7 1.1. Bối cảnh nghiên cứu Sinh kế 7 1.2. Đất ruộng và Sinh kế nông nghiệp bền vững 9 1.3. Các nguồn lực sinh kế và các nhân tố tác động đế n Sinh kế ĐBSH 12 1.3.1. Các nguồn lực tự nhiên 12 1.3.1.1. Vị trí địa lý 12 1.3.1.2. Địa hình, địa mạo 13 1.3.1.3. Khí hậu 14 1.3.1.3. Thuỷ văn 16 1.3.2. Nguồn lực con người 17 1.3.3. Phân bố dân cư 19 1.3.4. Tác động của các chính sách nhà nước 22 1.3.4.1. Tổng quan về chính sách đổi mới của Việt Nam trong nông nghiệp từ năm 1986 đến nay 23 ii 1.3.4.2. Tác động của những chính sách đổi mới trong nông nghiệp này đến nền kinh tế Đồng bằng Sông Hồng (ĐBSH) 26 Chương 2: ỨNG DỤNG DỮ LIỆU MODIS CHIẾT XUẤT LÚA VÀ ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG LÚA KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG GIAI ĐOẠN 2005- 2010 29 2.1. Tổng quan nghiên cứu ứng dụng dữ liệu Modis chiết xuất lúa và trong đánh giá biến động lớp phủ lúa 29 2.2. Chiết xuất lúa từ ảnh Modis 34 2.3. Dữ liệu và phương pháp tiến hành 37 2.3.1. Dữ liệu 37 2.3.2. Các bước tiến hành 39 2.3.3 Kiểm chứng đánh giá kết quả 45 2.4. Kết quả 46 2.4.1 Sự phân bố không gian của vùng trồng lúa trên đồng bằng sông Hồng 46 Chương 3: ĐÁNH GIÁ TƯƠNG QUAN CÁC CHỈ SỐ VÀ PHÂN NHÓM CÁC VÙNG SINH KẾ CỦA ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG 50 3.1. Phương pháp tiến hành 50 3.2. Lựa chọn các biến phân tích và kết quả phân tích 53 3.2.1. Phân nhóm các kiểu hình sinh kế ĐBSH năm 2005 53 3.2.3. Đánh giá hoạt động Nông nghiệp năm 2010 59 KẾT LUẬN 62 1. Kết luận về phương pháp luận 62 2. Kết luận về kết quả đạt được ở Đồng bằng sông Hồng 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 PH Ụ LỤC 67 iii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Đặc trưng của các band phổ ảnh MODIS và ứng dụng 31 Bảng 2.2 : Tiêu chuẩn sử dụng để phân loại sử dụng đất 34 Bảng 2.3: 7 bands phổ với đầu thu MODIS được sử dụng trong đề tài 37 Bảng 2.4 Ma trận biến động giữa các loại hình lớp phủ giai đoạn 2005-2010 48 Bảng 3.1: Giá trị eigenvalue của các nhóm nhân tố 54 Bảng 3.2: Trọng số của các biến trên các trục nhân tố 56 Bảng 3.3: Giá trị Eigenvalue của các nhân tố 60 iv DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Khung sinh kế bền vững của DFID (2001) 8 Hình 1.2: Khung phân tích sinh kế nông thôn bền vững 10 Hình 1.3: Vị trí các tỉnh đồng bằng sông Hồng trong Việt Nam 13 Hình 1.4: Nhiệt độ và lượng mưa trung bình tháng tại các trạm quan trắc thời kỳ 1970-2011 đồng bằng sông Hồng 16 Hình 1.5: Mật độ dân số cấp huyện Đồng bằng sông Hồng, năm 2010 17 Hình 1.6: Phân bố lao động trên 15 tuổi các tỉnh Đồng bằng sông Hồng 18 Hình 1.7 : Phân bố nghèo các tỉnh Đồng bằng sông Hồng 19 Hình 1.8: Phân bố dân cư nông thôn ở Đồng bằng sông Hồng 20 Hình 1.9: Kênh tác động của thay đổi chính sách đến thay đổi sử dụng đất nông nghiệp 22 Hình 1.10: Thay đổi tỷ lệ đất Nông nghiệp theo đầu người ở ĐBSH 28 Hình 2.1: Chu kì phát triển của cây lúa 35 Hình 2.2: Ba chỉ số được Xiao sử dụng để dò tìm năng suất của mùa vụ lúa 36 Hình 2.3: Ảnh vệ tinh Landsat khu vực ven bi ển 2001, 2005, 2009 38 Hình 2.4 : Bản đồ sử dụng đất ĐBSH năm 2005 38 Hình 2.5: Sơ đồ các bước tiến hành thành lập bản đồ phân bố lúa và bản đồ biến đổi phân bố lúa 39 Hình 2.6: Các ảnh Modis trước và sau khi chuyển đổi hệ tọa độ 40 Hình 2.7: Ảnh đồng bằng Sông Hồng sau khi cắt 40 Hình 2.8: Ảnh tổ hợp màu và ảnh chỉ số mây 41 Hình 2.9: Ảnh chỉ s ố mây và ảnh mặt nạ mây 41 Hình 2.10: Gộp các kênh ảnh 42 Hình 2.11: Tính toán các chỉ số LSWI, NDVI, EVI 43 Hình 2.12: Đồ thị phổ theo mùa của các giá trị LSWI, NDVI, EVI theo mùa của khu vực Đồng bằng sông Hồng 44 Hình 2.13: Đồ thị tương quan giữa diện tích lúa thu từ ảnh Modis và diện tích lúa theo số liệu thống kê 45 v Hình 2.14: Sơ đồ tuyến thực địa kiểm chứng trên Đồng bằng sông Hồng 46 Hình 2.15: Bản đồ phân bố lúa Đồng bằng sông Hồng năm 2005 và năm 2010 47 Hình 2.16: Bản đồ biến động lớp phủ lúa đồng bằng Sông Hồng 48 giai đoạn 2005-2010 48 Hình 2.17: Diện tích lúa các tỉnh đồng bằng sông Hồng qua 2 năm 2005, 2010 49 Hình 3.1: Sơ đồ nghiên cứu sinh kế nông thôn Đồng bằng sông Hồng 51 Hình 3.2: Đồ thị phân bố các đo lường trong các phép phân tích thống kê 52 Hình 3.3: Phân tích thành phần chính cấp huyện năm 2005 53 Hình 3.4: Giá trị Eigenvalue của các nhóm nhân tố 54 Hình 3.5: Sự phân bố của các biến trên hai trục thành phần F1 và F2 55 Hình 3.6: Phân bố không gian của các kiểu vùng sinh kế nông thôn ĐBSH 58 Hình 3.7: Giá trị Eigenvalue của các nhân tố 59 Hình 3.8: Sự phân bố của các biến trên hai trục thành phần F1 và F2 60 Hình 3.9: Phân bố không gian của các vùng hoạt động trồng trọt và chăn nuôi năm 2010 các tỉnh Đồng bằng Sông Hồng 61 vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ĐBSH Đồng bằng sông Hồng GIS Hệ thống thông tin địa lý NDVI Normalized Difference Vegetation Index LSWI Land surface water index EVI Environmental vegetion index MNDWI GOS Modification of Normalition Difference Water Index Tổng cục thống kê 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết Hiện nay sinh kế bền vững đã và đang là mối quan tâm hàng đầu của các nhà nghiên cứu cũng như hoạch định chính sách phát triển của nhiều quốc gia trên thế giới. Khung sinh kế bền vững được tổ chức phát triển toàn cầu của vương quốc Anh (DFID, 2001) đưa ra vào năm 1999 nhằm xem xét những yếu tố khác nhau ảnh hưởng tới sinh kế con người, tìm hiểu xem các yếu tố này liên quan t ới nhau như thế nào trong từng bối cảnh cụ thể . Mục tiêu cao nhất của quá trình phát triển kinh tế là cải thiện được sinh kế và nâng cao phúc lợi xã hội cho cộng đồng dân cư, đồng thời luôn phải đặt nó trong khung cảnh biến động mạnh mẽ của các hình thức sử dụng đất cũng như các nguồn lực tự nhiên. Biến đổi sinh kế được hiểu là biến đổi các ho ạt động kiếm sống, đó chính là các hoạt động sản xuất của các hộ gia đình. Trong bối cảnh đa tương tác, biến đổi các nguồn lực và biến đổi các hoạt động kiếm sống có quan hệ tương hỗ với nhau song yếu tố nào ảnh hưởng hay bị ảnh hưởng bởi yếu tố nào lại phụ thuộc vào bối cảnh kinh tế - xã hội của các địa ph ương trong những thời kỳ khác nhau. Ở Việt Nam, đồng bằng sông Hồng – nơi vẫn được nhắc đến như cái nôi của nền văn minh lúa nước Sông Hồng, được đặc trưng bởi sự đa dạng về cảnh quan với dải địa hình đồi núi ở thượng lưu đồng bằng, địa hình bằng phẳng ở trung tâm và dải thực vật ngập mặn ở ven bi ển với nhiều đặc điểm nhân sinh. Các chính sách đổi mới trong nông nghiệp từ sau năm 1986, sự tăng trưởng nhanh chóng về dân số (Năm 1999: 16.833.837 người; đến năm 2009, dân số là 19.584.287 người – (theo GOS), và tốc độ đô thị hóa cao nhất cả nước (Năm 2009 tỉ suất tăng dân số thành thị bình quân 4,2% - (theo GOS), đồng bằng sông Hồng trở thành một khu vực có chuyển đổi sử dụng đất nông thôn m ạnh mẽ và đạt thành tựu to lớn về xóa đói giảm nghèo. Rất nhiều diện tích đất nông nghiệp đang chuyển thành đất đô thị của các dự án đô thị hóa, tạo ra rất nhiều bước chuyển đổi nghề nghiệp và cơ cấu kinh tế trong khu vực nông thôn của đồng bằng sông Hồng (Năm 1999: dân số làm nông lâm 2 nghiệp, thủy hải sản là 5.945.526 người, đến năm 2009 là 869.719 người (theo GOS) đồng thời cũng đã tạo ra các vấn đề về môi trường và xã hội. GIS và Viễn thám ngày nay đang được ứng dụng rộng rãi trong việc theo dõi những biến đổi bề mặt Trái Đất, quản lí tài nguyên và môi trường trong đó nghiên cứu hiện trạng lớp phủ thổ nhưỡng và hiện trạng sử dụng đất là những ứng d ụng phổ biến nhất. Vệ tinh MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) đã và đang được ứng dụng vào rất nhiều lãnh vực như ngành Khí tượng-Thủy văn dùng để dự báo thời tiết, dự báo thiên tai liên quan đến biến đổi khí hậu ; ngành Nông –Lâm nghiệp ứng dụng để theo dõi mức độ biến đổi thảm phủ thực vật, độ che phủ rừng hoặc phòng cháy. Ngành môi trường cũng sử dụng các dữ liệu MODIS vào công tác quản lý, điều hành. Nhờ khả năng phân tích không gian, thời gian và mô hình hóa, GIS lại cho phép tạo ra những thông tin có giá trị gia tăng cho các thông tin được triết xuất từ dữ liệu vệ tinh đó. Các phương pháp toán thống kê ngày nay cũng đang được sử dụng rất hiệu quả trong các phân tích địa lý. Cụ thể với các phương pháp phân tích đa biến như phân tích thành phần chính, phân tích hồi quy, phân tích nhân tố giúp cho việc giải thích mối tương quan của dữ li ệu, khẳng định hay phủ định các giả thiết đặt ra ban đầu và tạo ra một ý nghĩa địa lý rất quan trọng. Từ những hiểu biết trên về Đồng bằng sông Hồng, học viên đã đặt ra câu hỏi nghiên cứu: - Đồng bằng sông Hồng đã có những thay đổi gì về hệ thống nông nghiệp nhất là hệ thống canh tác lúa nước trong vòng gần một thập kỉ qua? - Gi ữa những thay đổi hệ thống canh tác lúa nước ở Đồng bằng sông Hồng và các chỉ số kinh tế xã hội có những mối quan hệ như thế nào? Các quan hệ này có thể làm chỉ báo về Sinh kế cho khu vực Đồng bằng Sông Hồng như thế nào? [...]... ảnh hưởng đến Sinh kế đồng bằng sông Hồng Chương 2: Ứng dụng dữ liệu Modis chiết xuất lúa và đánh giá biến động lúa khu vực đồng bằng sông Hồng trong giai đoạn 2005-2010 Chương 3: Đánh giá tương quan các chỉ số và phân nhóm các vùng sinh kế của đồng bằng sông Hồng Kết luận Tài liệu tham khảo Phụ lục 6 Chương 1: TỔNG QUAN ĐẶC ĐIỂM SINH KẾ VÀ CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SINH KẾ ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG 1.1 Bối... qua giai đoạn 2005-2010 - Ứng dụng các phương pháp phân tích thống kê đánh giá biến động lúa trong mối tương quan với các chỉ số kinh tế xã hội, nghề nghiệp, nông nghiệp đặc trưng cấp huyện của toàn khu vực đồng bằng sông Hồng Từ đó rút ra chỉ báo về sinh kế và biến đổi sinh kế, phân nhóm các kiểu vùng sinh kế khu vực đồng bằng sông Hồng trong giai đoạn nghiên cứu - Đánh giá kết quả 4 Phạm vi nghiên... lí và phân tích các tư liệu ảnh Modis giai đoạn 2005 – 2010 - Phương pháp tích hợp GIS: phân tích không gian và đánh giá biến động đa thời gian - Phương pháp phân tích thống kê : sử dung phương pháp phân tích hồi quy và phân tích nhân tố tìm các chỉ số quan hệ giữa biến động lớp phủ và chỉ tiêu kinh tế xã hội 7 Cơ sở dữ liệu - Dữ liệu bản đồ: Bản đồ sử dụng đất tỉ lệ 1:50 000 toàn Đồng bằng sông Hồng. .. Tổng quan về sinh kế và phân tích những nhân tố ảnh hưởng đến Sinh kế Đồng bằng sông Hồng giai đoạn 2005-2010 - Sử dụng dữ liệu Modis chiết xuất lúa và đánh giá những biến đổi hệ thống sản xuất Nông nghiệp lúa nước khu vực Đồng bằng sông Hồng giai đoạn 2005-2010 - Đánh giá tương quan giữa biến đổi lớp phủ lúa và biến đổi về kinh tế xã hội cũng như hệ thống sản xuất nông nghiệp Đồng bằng sông Hồng giai... dùng dữ liệu Modis để chiết tách lúa và đánh giá biến động lớp phủ từ cấp khu vực tới Đồng bằng sông Hồng hay không? Việc mở rộng nghiên cứu đa tỉ lệ là có thể khả thi hay không? Nguồn dữ liệu Cấp độ Hoạt động Ảnh vệ tinh, bản đồ sử dụng đất Toàn đồng bằng Chiết xuất lúa Số liệu thống kê cấp tỉnh, huyện Huyện Phân tích tương quan các chỉ số Đánh giá biến đổi của Hệ thống sản xuất Nông nghiệp và Sinh kế. .. chiến lược sinh kế (sản xuất nông nghiệp, đa dạng hóa các loại hình sinh kế, di dân) nhằm đạt được các sinh kế nhất định Mối quan tâm chính trong khung phân tích này là các quy trình thể chế và chính sách – được coi là nhân tố trung gian giúp thực hiện những chiến lược sinh kế này và đạt được các kết quả sinh kế mong muốn Trong các yếu tố cấu thành khung sinh kế bền vững, 5 nguồn lực sinh kế đóng vai... điểm hiện tại và trong tương lai trong khi không làm xói mòn nền tảng nguồn lực tự nhiên (Tim Hanstad, et al., 2004) Về cơ bản, các khung sinh kế bền vững đều phân tích sự tác động qua lại của 5 nhóm yếu tố ảnh hưởng đến sinh kế là: 1) nguồn lực sinh kế, 2) chiến lược sinh kế, 3) kết quả sinh kế, 4) các qui trình về thể chế và chính sách, và 5) bối cảnh bên ngoài Hình 1.1: Khung sinh kế bền vững của... hàng không, tỏa đi khắp các miền, các vùng lãnh thổ trong cả nước, với các nước trong khu vực và trên thế giới.Vùng Đồng bằng sông Hồng nằm trong khu vực kinh tế- xã hội phát triển nhanh và năng động của cả nước, do đó có điều kiện tiếp thu, thừa hưởng lợi thế này trong quá trình xây dựng và phát triển 12 Hình 1.3: Vị trí các tỉnh đồng bằng sông Hồng trong Việt Nam 1.3.1.2 Địa hình, địa mạo Địa hình... giải 1.2.6 Đặc điểm phát triển khu dân cư nông thôn (Nguồn số liệu: Tổng cục thống kê) Hình 1.7 : Phân bố nghèo các tỉnh Đồng bằng sông Hồng 1.3.3 Phân bố dân cư Trên địa bàn vùng Đồng bằng sông Hồng có 1.863 xã; dân cư nông thôn vùng Đồng bằng sông Hồng sống theo làng xã từ lâu đời Trong những năm gần đây cùng với quá trình chuyển dịch mạnh cơ cấu kinh tế nông thôn và quá trình đô thị hoá diễn ra... việc hiểu biết về xã hội nông thôn và các mối tương tác của nó với xã hội đô thị ngày càng có ý nghĩa Scoones là người đầu tiên đưa ra khung phân tích về sinh kế nông thôn bền vững Câu hỏi then chốt được đặt ra trong khung phân tích này là: trong một bối 9 cảnh cụ thể (về môi trường, chính sách, chính trị, lịch sử, sinh thái, các điều kiện kinh tế -xã hội) , sự kết hợp nguồn lực sinh kế nào sẽ tạo ra . ĐINH THỊ DIỆU ỨNG DỤNG DỮ LIỆU MODIS VÀ DỮ LIỆU THỐNG KÊ XÃ HỘI TRONG PHÂN TÍCH KHÔNG GIAN PHỤC VỤ ĐÁNH GIÁ SINH KẾ KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA.  ĐINH THỊ DIỆU ỨNG DỤNG DỮ LIỆU MODIS VÀ DỮ LIỆU THỐNG KÊ XÃ HỘI TRONG PHÂN TÍCH KHÔNG GIAN PHỤC VỤ ĐÁNH GIÁ SINH KẾ KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC. 2: Ứng dụng dữ liệu Modis chiết xuất lúa và đánh giá biến động lúa khu vực đồng bằng sông Hồng trong giai đoạn 2005-2010. Chương 3: Đánh giá tương quan các chỉ số và phân nhóm các vùng sinh kế