3.3.1. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là: hiện trạng và biến động sử dụng đất.
3.3.2. Vật liệu nghiên cứu
Vật liệu nghiên cứu của đề tài là: Tư liệu ảnh vệ tinh SPOT 5 và Sentinel 2 khu vực nghiên cứu.
3.4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
3.4.1. Điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội của huyện Trực Ninh và Nam Trực, tỉnh Nam Định Trực, tỉnh Nam Định
- Điều kiện tự nhiên: Vị trí địa lý, địa hình khí hậu, thủy văn và các nguồn tài nguyên khác.
- Điều kiện kinh tế xã hội: Thực trạng phát triển kinh tế, dân số, lao động, việc làm, cơ sở hạ tầng.
- Đánh giá những thuận lợi và khó khăn của điều kiện kiện tự nhiên – kinh tế xã hội đối với phát triển sản xuất nông nghiệp và sử dụng đất.
3.4.2. Tình hình sử dụng đất huyện Trực Ninh và Nam Trực, tỉnh Nam Định
- Hiện trạng sử dụng đất tại khu vực huyện Trực Ninh và Nam Trực năm 2018.
- Biến động sử dụng đất khu vực nghiên cứu giai đoạn 2010 – 2018
3.4.3. Đánh giá biến động sử dụng đất khu vực nghiên cứu bằng công nghệ viễn thám và GIS. viễn thám và GIS.
- Thành lập bản đồ sử dụng đất huyện Trực Ninh và Nam Trực, tỉnh Nam Định.
- Đánh giá biến động sử dụng đất huyện Trực Ninh và Nam Trực, tỉnh Nam Định.
3.4.4. Đề xuất các giải pháp ứng dụng công nghệ viễn thám và Hệ thống thông tin địa lý trong đánh giá biến động sử dụng đất thông tin địa lý trong đánh giá biến động sử dụng đất
3.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.5.1. Phương pháp thu thập tài liệu, số liệu thứ cấp
- Thu thập các tài liệu, số liệu về điều kiện tự nhiên, tình hình phát triển kinh tế xã hội khu vực nghiên cứu.
- Thu thập các tài liệu, bản đồ, số liệu về tình hình sử dụng đất và biến động sử dụng đất tại khu vực nghiên cứu.
- Thu thập ảnh vệ tinh SPOT, Sentinel của khu vực nghiên cứu ở hai thời điểm năm 2010 và năm 2018.
3.5.2. Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp
- Thu thập dữ liệu về tình hình sử dụng đất của khu vực nghiên cứu bằng GPS cầm tay.
- Số liệu thu thập được sẽ phục vụ quá trình phân loại ảnh và đánh giá độ chính xác kết quả phân loại .
- Tiến hành thu thập 60 điểm mẫu trên mỗi loại hình sử dụng đất. Tổng số điểm mẫu là 300 điểm. Trong đó có 50% điểm để phân loại ảnh, 50% điểm để đánh giá độ chính xác.
3.5.3. Phương pháp xử lý dữ liệu viễn thám
3.5.3.1. Phân loại ảnh bằng phương pháp phân loại có kiểm định theo thuật toán xác suất cực đại ( Maximum likelihood )
Ứng dụng thuật toán Maximum likelihood để phân loại lớp ảnh dựa trên đặc trưng phổ của ảnh, quá trình phân loại được thực hiện theo các bước sau:
+ Bước 1: Định nghĩa các lớp, các mẫu lớp phủ ở trên mặt đất có sự khác biệt về phổ và cấu trúc tự nhiên. Vì vậy khi định nghĩa các lớp phải thỏa mãn với đặc trưng từng loại hình sử dụng đất.
Từ dữ liệu thu thập được bằng GPS cầm tay tiến hành chọn vùng mẫu trực tiếp trên tư liệu ảnh , số lượng vùng mẫu phải thỏa mãn yêu cầu là phân bố đều trên toàn bộ khu vực nghiên cứu và đặc trưng cho tính phổ của từng lớp.
+ Bước 3: Tiến hành phân loại bằng phương pháp có kiểm định theo thuật toán xác suất cực đại (Maximum likelihood).
3.5.3.2. Đánh giá độ chính xác phân loại
Dựa theo kết quả điều tra thực địa từ GPS cầm tay để đánh giá độ chính xác phân loại ảnh sử dụng hệ số kappa (κ) để đánh giá.
Do ảnh vệ tinh chụp tại thời điểm năm 2010 và 2018 và điều tra thực địa bằng GPS cầm tay tại thời điểm năm 2019, nên trước khi đi kiểm tra thực địa phải đánh dấu các vị trí cần kiểm tra ở những nơi không có biến động về sử dụng đất, nghi ngờ sai loại đất kết hợp với việc phỏng vấn cán bộ địa chính, hộ gia đình sử dụng đất để tìm hiểu tình hình sử dụng đất, thời vụ....phục vụ giải đoán ảnh tại 2 thời điểm ảnh năm 2010 và năm 2018.
Độ chính xác phân loại được đánh giá bằng 2 chỉ tiêu là độ chính xác tổng thể (overall accuracy) và chỉ số thống kê Kappa (κ). Đồng thời độ chính xác phân loại của từng lớp phân loại cũng được thể hiện chi tiết trên ma trận sai số.
Ma trận sai số là ma trận vuông với các giá trị ở trên hàng và cột biểu thị số lượng mẫu của từng lớp phân loại. Số liệu trên cột thể hiện dữ liệu kiểm chứng, số liệu trên hàng thể hiện kết quả phân loại của mẫu kiểm chứng. Các phần tử nằm trên đường chéo chính là số điểm phân loại đúng của các lớp đối tượng, các phần tử còn lại là số điểm bị phân loại nhầm sang lớp khác.
Độ chính xác sản xuất (Produce’s Accuracy) của từng lớp phân loại được tính bằng số điểm được phân loại đúng trên tổng số điểm kiểm chứng. Độ chính xác sử dụng (User’s Accuracy) của từng lớp bằng số điểm phân loại đúng trên tổng số điểm sau phân loại của lớp đó trong mẫu.
Độ chính xác tổng thể được tính bằng tỷ lệ phần trăm của số điểm được phân loại đúng trên tổng số điểm kiểm tra của mẫu kiểm chứng.
Để đánh giá độ tin cậy của kết quả phân loại, ta dùng chỉ số thống kê κ. Chỉ số κ được tính theo công thức của Jensen (1995):
r i i i r i r i i i ii x x N x x x N 1 2 1 1 ) . ( ) . ( Trong đó:
N: Tổng số điểm lấy mẫu r: Số lớp đối tượng phân loại xii: Số điểm đúng trong lớp thứ i xi+: Tổng số điểm lớp thứ i của mẫu
x+i: Tổng số điểm của lớp thứ i sau phân loại.
κ có giá trị từ 0 đến 1. Nếu κ lớn hơn hoặc bằng 0,8 cho thấy kết quả phân loại có độ tin cậy cao, nếu κ từ 0,4 đến dưới 0,8 kết quả phân loại có độ tin cậy trung bình, nếu κ nhỏ hơn 0,4 chứng tỏ kết quả phân loại có độ tin cậy thấp.
3.5.4. Phương pháp GIS
- Sử dụng phần mềm ArcGIS tiến hành biên tập bản đồ sử dụng đất từ kết quả phân loại .
- Sử dụng chức năng phân tích không gian để tạo bản đồ độ dốc, độ cao. - Sử dụng chức năng phân tích không gian trong phần mềm ArcMap để chồng xếp bản đồ và tính toán biến động.
3.5.5. Phương pháp thống kê tổng hợp số liệu
- Từ kết quả chồng xếp bản đồ và đánh giá biến động tiến hành phân tích so sánh tổng hợp để xác định được biến động sử dụng của từng loại đất. Từ đó xác định được nguyên nhân dẫn đến biến động sử dụng đất
- Phân tích kết quả nghiên cứu đạt được, ưu nhược điểm của việc ứng dụng công nghệ viễn thám và Hệ thống thông tin địa lý trong nghiên cứu đánh giá biến động sử dụng đất.
Quy trình đánh giá biến động sử dụng đất được thể hiện trong sơ đồ (hình 3.1).
Hình 3.1. Sơ đồ quy trình đánh giá biến động sử dụng đất
Ảnh vệ tinh năm 2010 Ảnh vệ tinh năm 2018
Xây dựng tệp mẫu Phân loại Đánh giá độ chính xác Bản đồ sử dụng đất năm 2010 Bản đồ sử dụng đất năm 2018 Chồng xếp Bản đồ biến động sử dụng đất Số liệu biến động
PHẦN 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
4.1. ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI HUYỆN TRỰC NINH VÀ NAM TRỰC TỈNH NAM ĐỊNH TRỰC NINH VÀ NAM TRỰC TỈNH NAM ĐỊNH
4.1.1. Điều kiện tự nhiên huyện Trực Ninh và Nam Trực tỉnh Nam Định
4.1.1.1. Vị trí địa lý
Trực Ninh và Nam Trực là cửa ngõ phía Nam của thành phố Nam Định có vị trí địa lý như sau:
Hình 4.1. Sơ đồ vị trí huyện Nam Trực và Trực Ninh, tỉnh Nam Định
- Phía Bắc giáp thành phố Nam Định;
- Phía Đông giáp huyện Vũ Thư tỉnh Thái Bình, huyện Xuân Trường; - Phía Tây giáp huyện Vụ Bản, huyện Nghĩa Hưng;
- Phía Nam giáp huyện Hải Hậu;
Trực Ninh và Nam Trực là 2 nơi có vị trí địa lý thuận cho phát triển kinh
tế - xã hội. Diện tích tự nhiên của khu vực 307,844 km2. Dân số trung bình toàn
khu vực theo số liệu thống kê năm 2017 là 186.170 người, mật độ dân số 1.211
người/km2 gồm 38 huyện và 3 thị trấn. Thị trấn Cổ Lễ, Thị trấn Nam Giang là
Quốc lộ 21 chạy qua địa bàn 2 huyện nối Nam Trực và Trực Ninh với các huyện phía Nam tỉnh như Hải Hậu, Giao Thủy, về phía Bắc nối Nam Trực với thành phố Nam Định.
Hai con sông lớn là Sông Hồng và Sông Ninh Cơ chảy qua hàng năm đem phù sa về bồi đắp, đất đai của khu vực màu mỡ thuận lợi cho phát triển nông nghiệp nên đây là một trong số những huyện trọng điểm lúa của cả tỉnh. Nằm trên dải đất phía Nam của tỉnh, án ngữ một phần con đường từ thành phố Nam Định ra biển Đông nên giữ một vị trí quan trọng về an ninh quốc phòng.
Với vị trí địa lý kinh tế như vậy, Nam Trực và Trực Ninh có những điều kiện thuận lợi cho phát triển một nền kinh tế đa dạng, năng động và hiệu quả.
4.1.1.2. Địa hình, địa mạo
Trực Ninh và Nam Trực là huyện nằm trong vùng châu thổ sông Hồng, được sông Hồng và sông Ninh Cơ bồi đắp phù sa, địa hình của huyện tương đối bằng phẳng, có độ nghiêng thấp dần từ Tây Bắc xuống Đông Nam theo hướng nghiêng của đồng bằng Bắc Bộ. Phía Bắc và phía Nam là vùng trũng thuận lợi cho việc trồng lúa nước, vùng giữa huyện từ tây sang đông, dọc theo đường Vàng thuận lợi cho việc phát triển rau màu và nghề trồng dâu nuôi tằm. Nhìn chung điều kiện địa hình của Nam Trực, Trực Ninh thuận lợi cho việc xây dựng cơ sở hạ tầng về giao thông, thủy lợi, xây dựng các công trình phục vụ phát triển kinh tế xã hội và tạo hệ sinh thái động, thực vật tự nhiên và cây trồng đa dạng.
4.1.1.3. Khí hậu, thủy văn
a. Khí hậu
Trực Ninh và Nam Trực mang đầy đủ những đặc điểm của tiểu khí hậu vùng đồng bằng sông Hồng là khu vực nhiệt đới, gió mùa, nóng ẩm, mưa nhiều, có 4 mùa rõ rệt (xuân, hạ, thu, đông).
- Nhiệt độ: Nhiệt độ trung bình hàng năm từ 23 - 25°C, số tháng có nhiệt độ trung bình lớn hơn 20°C từ tháng 8 đến tháng 9. Mùa đông, nhiệt độ trung bình là 19,2°C, tháng lạnh nhất là tháng 12 và tháng 1 năm sau. Mùa hạ,nhiệt độ trung bình là 29°C, tháng nóng nhất là tháng 6 và tháng 7.
- Độ ẩm: Độ ẩm không khí tương đối cao, trung bình trong năm từ 80 – 85%, giữa tháng có độ ẩm lớn nhất và nhỏ nhất không chênh lệch nhiều, tháng có độ ẩm cao nhất 90% là (tháng 4), tháng có độ ẩm thấp nhất 76% là (tháng 11).
- Chế độ mưa: Lượng mưa trung bình trong năm từ 1.700 – 1.800 mm, phân bố tương đối đồng đều trên toàn bộ lãnh thổ cuả huyện. Lượng mưa phân bố không đồng đều trong năm, mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10, lượng mưa chiếm gần 80% lượng mưa cả năm, các tháng mưa nhiều là tháng 7, 8, 9. Do lượng mưa nhiều, tập trung nên gây ngập úng, làm thiệt hại cho sản xuất nông nghiệp, nhất là khi mưa lớn kết hợp với triều cường, nước sông lên cao. Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, lượng mưa chiếm 20% lượng mưa cả năm. Các tháng ít mưa nhất là tháng 12 và tháng 1, 2 năm sau, có tháng hầu như không có mưa. Tuy nhiên, có những năm mưa muộn ảnh hưởng đến việc gieo trồng cây vụ đông và mưa sớm ảnh hưởng đến thu hoạch vụ chiêm xuân.
- Nắng: Hàng năm trung bình có tới 250 ngày nắng, tổng số giờ nắng từ 1.250 – 1.400 giờ. Mùa hè thu có số giờ nắng cao khoảng 1.000 – 1.100 giờ, chiếm 70% số giờ nắng trong năm.
- Gió: Hướng gió thịnh hành thay đổi theo mùa, tốc độ gió trung bình cả năm là 2 – 2,3 m/s. Mùa đông hướng gió thịnh hành là gió Đông Bắc với tần suất 60 -70% , tốc độ gió trung bình 2,4 – 2,6m/s, những tháng cuối mùa đông, gió có xu hướng chuyển dần về phía Đông. Mùa hè hướng gió thịnh hành là gió Đông Nam, với tần suất 50 – 70%, tốc độ gió trung bình 1,9 – 2,2m/s, tốc độ gió cực đại (khi có bão) là 40m/s, đầu mùa hạ thường xuất hiện các đợt gió tây khô nóng gây tác động xấu đến cây trồng.
- Bão: Do nằm trong vùng vịnh Bắc Bộ, nên hàng năm thường chịu ảnh hưởng của bão hoặc áp thấp nhiệt đới, bình quân từ 4 – 6 trận/năm, thường rơi vào các tháng 6,7, 8.
Nhìn chung khí hậu tại khu vực rất thuận lợi cho môi trường sống của con người, sự phát triển của hệ sinh thái động, thực vật và du lịch. Điều kiện khí hậu rất thuận lợi cho việc phát triển sản xuất nông nghiệp, việc gieo trồng có thể tiến hành quanh năm.
b. Thủy văn
Chế độ thuỷ văn của khu vực 2 huyện chịu ảnh hưởng chính của sông Hồng, sông Đào, sông Ninh Cơ và chế độ thuỷ triều. Nam Trực và Trực Ninh có hệ thống sông ngòi khá dầy đặc với mật độ mạng lưới sông ngòi vào khoảng 0,7-
Hồng, sông Ninh Cơ là nguồn cung cấp nước chính phục vụ cho sản xuất nông nghiệp và dân sinh trên địa bàn huyện.
- Sông Hồng chảy qua Trực Ninh dài khoảng 6,5 km, chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, là phần hạ lưu có độ rộng lớn khi có lũ kết hợp với triều cường nước tập trung về nhanh.
- Sông Ninh Cơ được tách ra từ sông Hồng, làm ranh giới giữa huyện Xuân Trường, huyện Hải Hậu và huyện Trực Ninh, dài khoảng 24 km (đoạn chảy qua Trực Ninh). Sông chảy quanh co uốn khúc có nhiều bãi bồi ven
sông. Hàng năm sông Ninh Cơ chuyển khoảng 7 tỷ m3 nước, 15 triệu tấn phù
sa từ sông Hồng.
- Thuỷ triều của huyện thuộc loại nhật triều, biên độ triều trung bình từ 1,5 - 1,7 m, lớn nhất là 3,3 m, nhỏ nhất là 0,1 m. Do gần biển nên nước ở sông Hồng, sông Ninh Cơ đều bị ảnh hưởng của thuỷ triều. Mỗi chu kỳ thuỷ triều 13 - 14 ngày, về mùa hanh nhất là từ tháng giêng đến tháng tư hàng năm thuỷ triều đã gây nhiễm mặn, ảnh hưởng tới đồng ruộng, đất bị nhiễm mặn tập trung ở các xã phía nam sông Ninh Cơ như: Trực Hùng, Trực Phú, Trực Thắng, Trực Thái, Trực Đại, Trực Cường. Thông qua hệ thống sông ngòi, kênh mương, chế độ nhật triều đã giúp quá trình thau chua, rửa mặn trên đồng ruộng.
Nhìn chung đặc điểm khí hậu, thuỷ văn của huyện Nam Trực và Trực Ninh tương đối thuận lợi cho sử dụng đất đai vào mục đích sản xuất nông nghiệp, có thể chuyển đổi cơ cấu được nhiều mùa vụ, nhiều hệ thống cây trồng khác nhau.
4.1.1.4. Các nguồn tài nguyên
- Tài nguyên đất
Tổng diện đất tự nhiên của huyện Nam Trực là 16.171 ha, chiếm 9,79% diện tích đất tự nhiên toàn tỉnh. Đất đai của huyện gồm 3 nhóm đất , diện tích lớn nhất là nhóm đất phù sa trẻ chiếm 62,5% diện tích đất tự nhiên, tiếp đến là nhóm đất cát chiếm 5% và đất phèn 2,5%. Huyện Nam Trực có tài nguyên đất nông nghiệp phong phú màu mỡ với diện tích 11.589 ha.
Trực Ninh có tổng diện tích đất tự nhiên là 14.395,40ha, về thổ nhưỡng đất đai chia thành 2 vùng. Vùng đất phía tả sông Ninh Cơ gồm 15 xã, vùng hữu