Ứng dụng viễn thám đa thời gian nghiên cứu biến động đất nông nghiệp vùng đồng bằng sông hồng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - TẠ QUANG HIẾU ỨNG DỤNG VIỄN THÁM ĐA THỜI GIAN NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG ĐẤT NÔNG NGHIỆP VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG Chuyên ngành : Quản lý đất đai Mã số : 60.85.01.03 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NHỮ THỊ XUÂN Hà Nội, 2016 MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu 10 Nhiệm vụ nghiên cứu 10 Phạm vi đối tượng nghiên cứu 11 Các quan điểm nghiên cứu 11 Phương pháp nghiên cứu .12 Cấu trúc luận văn 14 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .15 1.1 Giới thiệu chung viễn thám hệ thông tin địa lý (GIS) 15 1.1.1 Tổng quan viễn thám 15 1.1.2 Tổng quan hệ thông tin địa lý (GIS) 16 1.2 Khái niệm đất đai, đất nơng nghiệp, vai trò đất nơng nghiệp vấn đề sử dụng đất nông nghiệp 17 1.2.1 Khái niệm đất đai .17 1.2.2 Đất nông nghiệp 18 1.2.3 Vai trò đất nơng nghiệp 18 1.2.4 Sử dụng đất nông nghiệp 20 1.3 Biến động sử dụng đất 23 1.4 Tổng quan tình hình ứng dụng viễn thám GIS việc nghiên cứu biến động sử dụng đất……………………………………………………………… …24 CHƢƠNG 2: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ XÃ HỘI VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG .28 2.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên tài nguyên thiên nhiên vùng đồng sông Hồng 28 2.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội vùng đồng sông Hồng 33 2.2.1 Tình hình dân số xã hội Đồng sông Hồng .33 2.2.2 Tình hình phát triển kinh tế vùng Đồng sông Hồng 34 2.3 Tình hình sản xuất lúa đặc điểm mùa vụ vùng đồng sông Hồng 37 2.4 Đánh giá chung điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội môi trường .39 CHƢƠNG 3: SỬ DỤNG DỮ LIỆU ẢNH MODIS NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG ĐẤT NÔNG NGHIỆP VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG GIAI ĐOẠN 2010 – 2014 40 3.1 Dữ liệu ảnh MODIS 41 3.2 Thành lập đồ trạng sử dụng đất vùng đồng sông Hồng năm 2010 năm 2014 44 3.2.1 Tiền xử lý ảnh tổ hợp MODIS 8-ngày .46 3.2.2 Tính tốn số thực vật NDVI 47 3.2.3 Tạo ảnh tổ hợp NDVI theo tháng 48 3.2.4 Phân loại ảnh MODIS thành lập đồ trạng sử dụng đất 52 3.2.5 Thành lập đồ trạng sử dụng đất vùng đồng sông Hồng năm 2010 năm 2014 .55 3.3 Phân tích trạng sử dụng đất vùng đồng sơng Hồng năm 2010 năm 2014 57 3.3.1 Phân tích trạng sử dụng đất vùng đồng sông Hồng năm 2010 .57 3.3.2 Phân tích trạng sử dụng đất vùng đồng sơng Hồng năm 2014 .61 3.4 Đánh giá biến động sử dụng đất nông nghiệp vùng đồng sông Hồng giai đoạn 2010 - 2014 .64 3.4.1 Đất trồng lúa 65 3.4.2 Đất trồng màu 66 3.4.3 Đất thổ cư chuyên dùng .67 3.4.4 Đất rừng 68 3.4.5 Đất mặt nước 68 3.4.6 Đất chưa sử dụng 69 3.5 Những tác động trình đất tới nông nghiệp nông dân 70 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH ẢNH VÀ PHỤ LỤC BẢN ĐỒ DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Dân số diện tích tỉnh Đồng sơng Hồng 30 Bảng 2.2 Tình hình sản xuất lúa vùng Đồng sông Hồng năm 2014 37 Bảng 3.1 Ma trận đánh giá độ xác phân loại năm 2010 56 Bảng 3.2 Ma trận đánh giá độ xác phân loại năm 2014 56 Bảng 3.3 Thống kê loại hình sử dụng đất vùng Đồng sơng Hồng năm 2010 57 Bảng 3.4 Thống kê diện tích đất trồng lúa đất trồng màu 10 tỉnh đồng sông Hồng năm 2010 59 Bảng 3.5 Thống kê loại hình sử dụng đất vùng Đồng sông Hồng năm 2014 61 Bảng 3.6 Thống kê diện tích đất trồng lúa đất trồng màu 10 tỉnh đồng sông Hồng năm 2014 62 Bảng 3.7 Thống kê biến động sử dụng đất vùng Đồng sông Hồng giai đoạn 2010 - 2014 .65 DANH MỤC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ Hình 2.1 Vị trí địa lý Đồng sơng Hồng 29 Hình 3.1 Ảnh vệ tinh MODIS 44 Hình 3.2 Quy trình thành lập đồ biến động đất trồng lúa đất trồng màu từ ảnh MODIS .45 Hình 3.3 Ảnh MODIS vùng Đồng sơng Hồng 46 Hình 3.4 Mơ số NDVI 48 Hình 3.5 Ảnh NDVI sau lọc mây 49 Hình 3.6 Ảnh NDVI tổ hợp 16-ngày 50 Hình 3.7 Ảnh NDVI tổ hợp tháng 51 Hình 3.8 Ảnh tổ hợp NDVI tháng năm 2014 51 Hình 3.9 Biến động số thực vật NDVI theo tháng năm 2014 loại hình sử dụng đất 54 Hình 3.10 Biểu đồ thống kê phân bố loại hình sử dụng đất vùng Đồng Sông Hồng năm 2010 58 Hình 3.11 Cơ cấu sử dụng đất 10 tỉnh vùng Đồng Sông Hồng năm 2010 61 Hình 3.12 Biểu đồ thống kê phân bố loại hình sử dụng đất vùng Đồng Sơng Hồng năm 2014 62 Hình 3.13 Cơ cấu sử dụng đất 10 tỉnh vùng Đồng Sông Hồng năm 2014 64 PHỤ LỤC BẢN ĐỒ Phụ lục 1: Danh mục ảnh MODIS tổ hợp ngày – năm 2010 Phụ lục 2: Danh mục ảnh MODIS tổ hợp ngày – năm 2014 Phụ lục 3: Bản đồ phân bố số thực vật NDVI Đồng sông Hồng tháng 01 – 2010 Phụ lục 4: Bản đồ phân bố số thực vật NDVI Đồng sông Hồng tháng 02 2010 Phụ lục 5: Bản đồ phân bố số thực vật NDVI Đồng sông Hồng tháng 03 2010 Phụ lục 6: Bản đồ phân bố số thực vật NDVI Đồng sông Hồng tháng 04 2010 Phụ lục 7: Bản đồ phân bố số thực vật NDVI Đồng sông Hồng tháng 05 2010 Phụ lục 8: Bản đồ phân bố số thực vật NDVI Đồng sông Hồng tháng 06 2010 Phụ lục 9: Bản đồ phân bố số thực vật NDVI Đồng sông Hồng tháng 07 2010 Phụ lục 10: Bản đồ phân bố số thực vật NDVI Đồng sông Hồng tháng 08 2010 Phụ lục 11: Bản đồ phân bố số thực vật NDVI Đồng sông Hồng tháng 09 2010 Phụ lục 12: Bản đồ phân bố số thực vật NDVI Đồng sông Hồng tháng 10 2010 Phụ lục 13: Bản đồ phân bố số thực vật NDVI Đồng sông Hồng tháng 11 2010 Phụ lục 14: Bản đồ phân bố số thực vật NDVI Đồng sông Hồng tháng 12 2010 Phụ lục 15: Bản đồ phân bố số thực vật NDVI Đồng sông Hồng tháng 01 2014 Phụ lục 16: Bản đồ phân bố số thực vật NDVI Đồng sông Hồng tháng 02 2014 Phụ lục 17: Bản đồ phân bố số thực vật NDVI Đồng sông Hồng tháng 03 2014 Phụ lục 18: Bản đồ phân bố số thực vật NDVI Đồng sông Hồng tháng 04 2014 Phụ lục 19: Bản đồ phân bố số thực vật NDVI Đồng sông Hồng tháng 05 2014 Phụ lục 20: Bản đồ phân bố số thực vật NDVI Đồng sông Hồng tháng 06 2014 Phụ lục 21: Bản đồ phân bố số thực vật NDVI Đồng sông Hồng tháng 07 2014 Phụ lục 22: Bản đồ phân bố số thực vật NDVI Đồng sông Hồng tháng 08 2014 Phụ lục 23: Bản đồ phân bố số thực vật NDVI Đồng sông Hồng tháng 09 2014 Phụ lục 24: Bản đồ phân bố số thực vật NDVI Đồng sông Hồng tháng 10 2014 Phụ lục 25: Bản đồ phân bố số thực vật NDVI Đồng sông Hồng tháng 11 2014 Phụ lục 26: Bản đồ phân bố số thực vật NDVI Đồng sông Hồng tháng 12 2014 Phụ lục 27: Bản đồ trạng sử dụng đất năm 2010 vùng đồng châu thổ sông Hồng Phụ lục 28: Bản đồ trạng sử dụng đất năm 2014 vùng đồng châu thổ sông Hồng Phụ lục 29: Bản đồ biến động đất trồng lúa đất trồng màu giai đoạn 2010 - 2014 vùng đồng châu thổ sơng Hồng PHẦN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Đất đai tài nguyên thiên nhiên vô quý thiên nhiên ban tặng cho người, đất đai tư liệu sản xuất khơng thay được, có vai trò quan trọng tồn phát triển đất nước Hiện q trình cơng nghiệp hóa, thị hóa mang lại tác động tích cực đẩy mạnh tăng trưởng kinh tế, góp phần nâng cao mức sống người dân, cấu lao động chuyển dịch theo hướng công nghiệp - dịch vụ, đầu tư xây dựng cơng trình văn hóa, xã hội Bên cạnh đó, kết q trình cơng nghiệp hóa, đại hóa lại làm cho đất nơng nghiệp bị thu hẹp để nhường chỗ cho loại hình khác khu dân cư, khu công nghiệp, cơng trình cơng cộng khác Do việc nghiên cứu biến động đất để đưa kế hoạch sử dụng đất cách hiệu hợp lý vấn đề quan trọng Để nghiên cứu biến động sử dụng đất có nhiều phương pháp khác với nhiều nguồn tài liệu khác như: từ số liệu thống kê hàng năm, số liệu kiểm kê, hay từ điều tra,… Các phương pháp thường tốn nhiều thời gian, kinh phí khơng thể thay đổi từ trạng thái sang trạng thái khác loại hình sử dụng đất, vị trí khơng gian thay đổi Phương pháp sử dụng tư liệu viễn thám khắc phục nhược điểm Việc ứng dụng tư liệu viễn thám độ phân giải cao LANDSAT, SPOT ứng dụng nhiều thực tế Tuy nhiên, tư liệu viễn thám độ trùm phủ không gian giới hạn, độ phân giải thời gian thấp có nhiều khó khăn việc phân loại đánh giá biến động lớp phủ cho cấp vùng quốc gia Những năm gần đây, loạt đầu thu hệ MODIS, MERIS đặt vệ tinh quan trắc mặt đất với phạm vi lớn, độ phân giải thời gian cao, cung cấp khối lượng lớn thông tin bề mặt trái đất, cho phép nghiên cứu biến động lớp phủ hai góc độ đa phổ đa thời gian Trong năm gần với chế thị trường kinh tế nước nói chung, vùng đồng sơng Hồng nói riêng có bước phát triển mạnh mẽ, dẫn đến nhu cầu sử dụng đất đai cho mục đích khác khơng ngừng thay đổi, nhiên vấn đề đặt đất đai có hạn Chính vậy, việc phân tích, đánh giá biến động sử dụng đất để từ đề xuất giải pháp sử dụng đất hợp lý, đặc biệt đất nông nghiệp (khoanh vùng bảo vệ đất nông nghiệp, hạn chế chuyển đổi từ đất nông nghiệp sang loại hình khác,…) đóng vai trò quan trọng việc đảm bảo an ninh lương thực, phát triển bền vững q trình cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước Từ thực tế trên, đề tài “Ứng dụng viễn thám đa thời gian nghiên cứu biến động sử dụng đất nông nghiệp vùng Đồng sông Hồng” lựa chọn để thực Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu đánh giá biến động sử dụng đất nông nghiệp (đất trồng lúa đất trồng màu) giai đoạn 2010 – 2014 vùng đồng sông Hồng công nghệ viễn thám GIS Nhiệm vụ nghiên cứu Để đạt mục tiêu trên, đề tài cần giải nhiệm vụ sau: - Nghiên cứu sở khoa học đánh giá biến động sử dụng đất nông nghiệp (đất trồng lúa đất trồng màu) công nghệ viễn thám GIS - Điều tra, thu thập tài liệu, số liệu, đồ liên quan đến khu vực nghiên cứu - Thành lập đồ trạng sử dụng đất vùng đồng sông Hồng năm 2010 năm 2014 - Thành lập đồ biến động sử dụng đất trồng lúa đất trồng màu vùng đồng sông Hồng giai đoạn 2010 – 2014 - Nghiên cứu thực trạng phân tích, đánh giá biến động sử dụng đất nông nghiệp giai đoạn 2010 – 2014 10 PHỤ LỤC 15 PHỤ LỤC 16 PHỤ LỤC 17 PHỤ LỤC 18 PHỤ LỤC 19 PHỤ LỤC 20 PHỤ LỤC 21 PHỤ LỤC 22 PHỤ LỤC 23 PHỤ LỤC 24 PHỤ LỤC 25 PHỤ LỤC 26 ... cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước Từ thực tế trên, đề tài Ứng dụng viễn thám đa thời gian nghiên cứu biến động sử dụng đất nông nghiệp vùng Đồng sông Hồng lựa chọn để thực Mục tiêu nghiên cứu Nghiên. .. tích trạng sử dụng đất vùng đồng sông Hồng năm 2010 .57 3.3.2 Phân tích trạng sử dụng đất vùng đồng sông Hồng năm 2014 .61 3.4 Đánh giá biến động sử dụng đất nông nghiệp vùng đồng sông Hồng giai... sử dụng đất, đồ biến động sử dụng đất khu vực nghiên cứu Với ưu đặc biệt đa tính chất, đa phổ đa thời gian, phương pháp đồ, viễn thám GIS cung cấp khả theo dõi kịp thời biến động sử dụng đất: