TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS)
2.1.1 Giới thiệu chung về GIS
Thông tin đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của xã hội loài người, đặc biệt là thông tin địa lý về vị trí và thuộc tính của các sự vật, sự kiện trong thế giới thực Tầm quan trọng của thông tin ngày càng được khẳng định trong nhiều lĩnh vực, và việc phân tích cũng như xử lý thông tin trở thành mối quan tâm lớn của toàn xã hội Kết quả từ quá trình này là cơ sở duy nhất để đưa ra quyết định hiệu quả.
Hệ thống thông tin địa lý (GIS) ra đời vào những năm 1960 và đã phát triển mạnh mẽ trong thời gian gần đây, trở thành công cụ quan trọng trong nhiều lĩnh vực kinh tế, xã hội và quốc phòng trên toàn cầu GIS hỗ trợ các cơ quan chính phủ, nhà quản lý, doanh nghiệp và cá nhân trong việc đánh giá hiện trạng các quá trình và thực thể tự nhiên, kinh tế - xã hội thông qua việc thu thập, quản lý, truy vấn, phân tích và tích hợp thông tin với nền tảng bản đồ nhất quán dựa trên tọa độ dữ liệu đầu vào.
Sự phát triển của các ứng dụng trong GIS đã thúc đẩy khoa học GIS (Geographic Information Science) trở thành một ngành độc lập Đồng thời, nhu cầu chia sẻ và sử dụng thông tin GIS đã dẫn đến sự hình thành dịch vụ GIS (Geographic Information Service).
Theo ESRI, GIS là một hệ thống tổ chức bao gồm năm thành phần chính: phần cứng, phần mềm, dữ liệu địa lý, con người và quy trình Hệ thống này được thiết kế để nắm bắt, lưu trữ, cập nhật, phân tích và hiển thị thông tin địa lý một cách hiệu quả.
Phần mềm là tập hợp các câu lệnh và chỉ thị điều khiển phần cứng máy tính thực hiện các nhiệm vụ cụ thể Trong lĩnh vực hệ thống thông tin địa lý (GIS), phần mềm có thể là một hoặc nhiều ứng dụng kết hợp Để đáp ứng yêu cầu kỹ thuật GIS, phần mềm cần có các tính năng cơ bản như nhập và kiểm tra dữ liệu, lưu trữ và quản lý cơ sở dữ liệu, xuất dữ liệu, biến đổi dữ liệu, cũng như thực hiện truy vấn và phân tích.
Hardware refers to a collection of compatible systems equipped with software designed to process and display data This includes computer systems such as servers and workstations, networking systems like LAN, WAN, and the internet, as well as peripheral devices such as GPS units, surveying instruments, scanners, printers, and plotters.
Chuyên viên trong công nghệ GIS đóng vai trò quan trọng, cần thiết cho việc hướng dẫn sử dụng hệ thống và thực hiện các chức năng phân tích dữ liệu Họ phải thành thạo trong việc lựa chọn công cụ GIS phù hợp, hiểu biết về các số liệu đang được sử dụng và nắm vững các quy trình hiện tại cũng như tương lai.
Số liệu địa lý (geographic data) trong GIS không chỉ bao gồm dữ liệu riêng lẻ mà còn được tổ chức trong một cơ sở dữ liệu (CSDL) Thông tin địa lý bao gồm dữ kiện về vị trí, thuộc tính của đối tượng, mối liên hệ không gian và yếu tố thời gian Trong kỹ thuật GIS, có hai dạng số liệu chính được sử dụng để phân tích và quản lý thông tin địa lý.
Dữ liệu không gian là các mô tả hình ảnh bản đồ được số hóa theo một định dạng mà máy tính có thể hiểu Hệ thống thông tin địa lý (GIS) sử dụng loại dữ liệu này để hiển thị các bản đồ trên màn hình hoặc xuất ra các thiết bị ngoại vi như máy in và máy vẽ.
Dữ liệu thuộc tính là các ký tự, số, hoặc ký hiệu dùng để mô tả các đặc điểm của thông tin địa lý.
Chính sách và quản lý là yếu tố then chốt đảm bảo hoạt động hiệu quả của hệ thống GIS, quyết định thành công trong phát triển công nghệ này Để hệ thống GIS hoạt động hiệu quả, cần có một bộ phận quản lý được tổ chức hợp lý, với các hướng dẫn rõ ràng cho việc quản lý, thu thập, lưu trữ và phân tích dữ liệu Hơn nữa, hệ thống cần có khả năng phát triển linh hoạt theo nhu cầu thực tế.
GIS là công cụ quan trọng trong việc tích hợp và quản lý thông tin đa ngành, phục vụ cho nhiều lĩnh vực như chính phủ điện tử, quản lý dịch vụ huyện hội, phòng chống dịch bệnh, bảo tồn đa dạng sinh học, sinh thái môi trường, ứng phó với biến đổi khí hậu, quản lý thảm họa, quản lý tài nguyên và môi trường, cũng như bảo vệ quốc phòng và an ninh biển đảo.
GIS có thể được sử dụng để đánh giá môi trường thông qua vị trí và thuộc tính, từ đó cung cấp cái nhìn tổng quan về tình hình môi trường Ứng dụng nâng cao của GIS cho phép mô hình hóa các quá trình xói mòn đất và ô nhiễm môi trường, nhờ vào khả năng phân tích mạnh mẽ của công nghệ này.
GIS đóng vai trò quan trọng trong khí tượng thủy văn, giúp nhanh chóng hỗ trợ dự báo thiên tai và lũ lụt, cũng như xác định vị trí bão và dòng chảy.
GIS trong nông nghiệp hỗ trợ quản lý sử dụng đất, hoạch định chính sách và nghiên cứu về đất trồng Nó cho phép kiểm tra nguồn nước, đánh giá đất để xác định cơ cấu cây trồng phù hợp và đánh giá mức độ sói mòn của đất.
CƠ SỞ PHÁP LÝ
- Nghị định 01/2017/NĐ-CP ngày 6/01/2017 của Chính phủ Sửa đổi, bổ sung một số nghị định quy định chi tiết thi hành luật đất đai
- Nghị định 43/2014/NĐ-CP ngày 15/05/2014 của chính phủ quy định chi tiết thi hành luật đất đai
- Thông tƣ 34/2014/TT-BTNMT quy định về xây dựng, quản lý, khai thác hệ thống thông tin đất đai
- Thông tƣ 08/2007/TT – BTNMT quy định về thống kê, kiểm kê đất đai, điều chỉnh và thẩm định quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất
- Thông tƣ số 04/2013/TT – BTNMT quy định về xây dựng cơ sở dữ liệu đất đai
- Thông tƣ 28/2014/TT – BTNMT quy định về thống kê, kiểm kê đất đai, điều chỉnh và thẩm định quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất
- Nghị định số 64/2007/NĐ-CP ngày 10 tháng 4 năm 2007 của Chính phủ về ứng dụng công nghệ thông tin trong hoạt động của cở quan nhà nước.
BIẾN ĐỘNG ĐẤT ĐAI
2.3.1 Khái niệm về biến động
Biến động là sự thay đổi liên tục của sự vật, hiện tượng theo thời gian, ví dụ như biến động dân số hay số lượng loài động thực vật Một trong những loại biến động quan trọng là biến động sử dụng đất, phản ánh sự thay đổi về loại hình sử dụng đất dưới tác động của yếu tố tự nhiên và hoạt động của con người Tự nhiên không bao giờ bất biến, mà luôn biến động do sự tương tác giữa các thành phần của nó Để khai thác hiệu quả tài nguyên đất đai và bảo vệ môi trường, việc nghiên cứu biến động đất đai là cần thiết Sự biến động do con người sử dụng đất cho mục đích kinh tế - xã hội cần được xem xét kỹ lưỡng để tránh tác động tiêu cực đến môi trường sinh thái.
2.3.2.Những đặc trƣng của biến động sử dụng đất
Biến động sử dụng đất có những đặc trƣng cơ bản nhƣ:
+ Biến động về diện tích sử dụng đất đai nói chung
+ Biến động về diện tích của từng loại hình sử dụng đất
+ Biến động về đặc điểm của những loại đất chính
Mức độ biến động của đất đai được thể hiện qua sự thay đổi diện tích của các loại hình sử dụng đất từ đầu đến cuối thời kỳ nghiên cứu.
Mức độ biến động được xác định bằng cách tính toán diện tích tăng, giảm và tỷ lệ phần trăm thay đổi của từng loại hình sử dụng đất trong khoảng thời gian đánh giá, từ đầu đến cuối.
2.3.3 Những nguyên nhân gây ra biến động sử dụng đất
Biến động sử dụng đất chủ yếu do hai nguyên nhân: yếu tố tự nhiên và nhu cầu con người Các hiện tượng tự nhiên như lở đất, thiên tai và bão lũ góp phần làm thay đổi diện tích và mục đích sử dụng đất Tuy nhiên, nhu cầu sử dụng đất cho các mục đích kinh tế - xã hội là nguyên nhân chính dẫn đến sự biến động này.
+ Nhu cầu phát triển kinh tế: dịch vụ, xây dựng, giao thông, các ngành kinh tế khác + Nhu cầu về nhà ở do gia tăng dân số
+ Nhu cầu về bảo vệ môi trường sinh thái
2.3.4 Ý nghĩa thực tiễn trong đánh giá tình hình biến động sử dụng đất Đánh giá tình hình biến động sử dụng đất có ý nghĩa rất lớn:
+ Là cơ sở khai thác tài nguyên đất đai phục vụ phát triển kinh tế - xã hội có hiệu quả và bảo vệ môi trường sinh thái
Đánh giá biến động sử dụng đất giúp xác định nhu cầu sử dụng đất của các ngành kinh tế - xã hội và an ninh quốc phòng Thông qua vị trí địa lý, diện tích tự nhiên và tài nguyên thiên nhiên của khu vực, ta có thể nắm bắt sự phân bố các ngành kinh tế, cũng như những thuận lợi và khó khăn đối với phát triển kinh tế xã hội Điều này cho phép đánh giá xu hướng biến động đất đai, từ đó đề xuất các phương hướng phát triển hợp lý và biện pháp sử dụng tài nguyên đất hiệu quả, đồng thời bảo vệ môi trường sinh thái.
Đánh giá biến động sử dụng đất là yếu tố quan trọng, là cơ sở để thu hút đầu tư từ bên ngoài, nhằm phát triển bền vững và ổn định trong các lĩnh vực kinh tế - xã hội, đồng thời sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên quý giá của quốc gia.
2.3.5 Vai trò ARCGIS trong đánh giá biến động sử dụng đất
Việc tự động hóa đánh giá biến động mang lại lợi ích lớn hơn so với phương pháp truyền thống Hệ thống GIS cung cấp cho người dùng nhiều chức năng hữu ích như hiển thị trực quan, tạo bản đồ, hỗ trợ ra quyết định, trình bày thông tin và khả năng tùy biến chương trình.
Việc đánh giá biến động bằng phần mềm ARCGIS cho phép chồng xếp hai lớp thông tin bản đồ, giúp tự động hiển thị các vùng biến động trong trường dữ liệu đã đăng ký giữa hai lớp Phần mềm này cũng tính toán diện tích biến động của các vùng đó, từ đó tạo ra bản đồ biến động một cách nhanh chóng và dễ dàng.
Thứ hai, việc đánh giá biến động thông qua phần mềm ARCGIS cho phép xuất ra một ma trận biến động, được xây dựng dựa trên các thông tin biến động đã được xử lý trước đó.
Ma trận biến động cung cấp thống kê diện tích cho các loại đối tượng và cho thấy sự phân bố biến động sang các đối tượng khác Đây là ưu điểm vượt trội của phương pháp này so với các phương pháp khác.
Sau khi phân tích biến động, ma trận biến động đóng vai trò quan trọng trong việc dự báo xu hướng sử dụng đất trong tương lai.
THỰC TIỄN BIẾN ĐỘNG ĐẤT ĐAI TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM
Trong những năm gần đây, sự gia tăng dân số và phát triển kinh tế xã hội đã dẫn đến biến động liên tục trong diện tích sử dụng đất toàn cầu Quá trình đô thị hóa đã tạo ra nhiều vấn đề, đặc biệt là sự thay đổi trong cách sử dụng đất trên thế giới.
Nhiều quốc gia như Trung Quốc, Indonesia, Thái Lan, Malaysia và Hy Lạp đang nghiên cứu sự thay đổi sử dụng đất Tại Malaysia, trung tâm viễn thám Kalaysiam đã sử dụng ảnh vệ tinh và bản đồ hiện trạng để tạo ra bản đồ biến động sử dụng đất ở huyện Rawang, tỉnh Selangor Ở Thái Lan, các nhà nghiên cứu kết hợp ảnh vệ tinh với GIS để lập bản đồ biến động sử dụng đất tại 5 vùng phía Bắc, nhằm phân tích tác động của hoạt động con người lên sự thay đổi này Tại Nepal, GIS cũng đã đóng góp quan trọng trong việc nghiên cứu sự thay đổi sử dụng đất và tình trạng phá rừng.
2.4.2 Tình hình nghiên cứu đánh giá biến động sử dụng đất trong nước
Việt Nam, mặc dù chưa hoàn toàn công nghiệp hóa và đang trải qua quá trình đô thị hóa nhanh chóng, nhưng đang có những bước chuyển mình đáng kể, dẫn đến sự biến động trong sử dụng đất có thể xảy ra bất ngờ Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện bởi các chuyên gia, trong đó có phương pháp điều tra nhanh nông thôn có sự tham gia của người dân (Participatory Rural Appraisal - PRA) Đây là một phương pháp hệ thống bán chính quy, được thực hiện bởi nhóm liên ngành tại một địa điểm cụ thể nhằm thu thập thông tin cần thiết cho phát triển nông thôn Trong dự án “Tác động của biến đổi khí hậu đến biến đổi sử dụng đất và thay đổi sinh kế cộng đồng ở đồng bằng sông Hồng” (DANIDA) do Trung tâm quốc tế nghiên cứu biến đổi toàn cầu và Đại học Quốc gia Hà Nội thực hiện, PRA được áp dụng trong giai đoạn đầu Quy trình thực hiện bao gồm việc chọn điểm và xin phép chính quyền địa phương, khảo sát, điều tra chọn mẫu để thu thập thông tin về không gian, thời gian (2005 – 2011) và đặc điểm kinh tế - xã hội, sau đó tổng hợp và phân tích dữ liệu để phục vụ cho mục tiêu nghiên cứu.
Có nhiều phương pháp thủ công để khảo sát thuộc địa, tổng hợp số liệu thống kê và kiểm kê đất đai Gần đây, công nghệ đã được áp dụng để thành lập bản đồ biến động sử dụng đất, trong đó có sự hỗ trợ của các công cụ như GIS Một ví dụ điển hình là đề tài “Ứng dụng GIS thành lập bản đồ biến động sử dụng đất huyện Sông”.
Tác giả Đoàn Đức Lâm và cộng sự (2010) đã tiến hành phân tích và đánh giá tình hình sử dụng đất tại mã tỉnh Sơn La trong giai đoạn 1995-2005 Họ đã xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất thông qua việc nghiên cứu và biên tập, sử dụng các ma trận biến động và áp dụng các công cụ như Microstation, Mapinfo và ArcGIS.
Việc kết hợp viễn thám và GIS trong đánh giá biến động đã cho thấy nhiều kết quả khả quan Chẳng hạn, trong nghiên cứu “Thành lập bản đồ thảm thực vật trên cơ sở phân tích, xử lý ảnh viễn thám tại khu vực Tủa Chùa – Lai Châu” (Hoàng Xuân Thành, 2006), tác giả đã áp dụng phương pháp phân loại có kiểm định với dữ liệu ảnh Landsat năm 2006, phân chia thành 7 lớp thực phủ khác nhau với chỉ số Kappa khoảng 0,7 Ngoài ra, trong đề tài “Ứng dụng Mô hình Markov và Cellular Automata trong nghiên cứu dự báo biến đổi lớp phủ bề mặt” (Trần Anh Tuấn, 2011), tác giả đã nghiên cứu sự biến đổi của đất đô thị tại Hà Nội, sử dụng mô hình phân tích chuỗi Markov kết hợp với thuật toán mạng tự động để dự báo biến đổi lớp phủ mặt đất từ năm 2014 đến 2021.
Nghiên cứu "Ứng dụng viễn thám và GIS đánh giá biến động và dự báo đất đô thị tại phường Hiệp Bình Phước, quận Thủ Đức" (Vũ Minh Tuấn và ctv, 2011) đã áp dụng công nghệ viễn thám và GIS để phân tích sự biến động đất đô thị tại phường Hiệp Bình Phước, quận Thủ Đức, TPHCM, đồng thời sử dụng chuỗi Markov để dự báo tốc độ phát triển đất đô thị đến năm 2026 Kết quả cho thấy đất đô thị tại khu vực này phát triển mạnh mẽ, đòi hỏi quy hoạch cụ thể nhằm tránh ảnh hưởng tiêu cực đến quy hoạch phát triển đô thị của quận Thủ Đức và TPHCM Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng khu vực Hiệp Bình Phước có nền đất yếu và nguy cơ sạt lở bờ sông cao, đe dọa đến đời sống người dân Tuy nhiên, hầu hết các khu vực biến động không phù hợp với quy hoạch chung của TPHCM, cho thấy độ chính xác của dự báo bằng chuỗi Markov không cao, nhất là khi có sự thay đổi về chính sách pháp luật trong năm dự báo Ngoài ra, còn nhiều nghiên cứu khác ứng dụng GIS và chuỗi Markov đạt được kết quả tích cực.
2.5 CHUỖI MARKOV TRONG DỰ BÁO XU HƯỚNG BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT TRONG GIAI ĐOẠN TIẾP THEO
Chuỗi Markov, được đặt theo tên nhà toán học Nga Andrei Andreyevich Markov, là một quá trình ngẫu nhiên theo thời gian có tính chất Markov Trong quá trình này, việc dự đoán tương lai không phụ thuộc vào quá khứ mà chỉ dựa vào thông tin hiện tại.
Hệ thống Markovian rất phổ biến trong vật lý, đặc biệt trong cơ học thống kê, khi xác suất được sử dụng để mô tả các yếu tố chưa được biết hoặc chưa được mô hình hóa của một hệ thống Điều này áp dụng khi giả định rằng thời gian là không thay đổi và không cần xem xét các mối liên hệ quá khứ mà không có sự mô tả về trạng thái.
PageRank của một trang web do Google xác định dựa trên một chuỗi Markov, thể hiện xác suất đến trang i trong phân bố ổn định Nếu N là số lượng trang web đã biết, một trang i có ki liên kết có xác suất chuyển tới là (1-q)/ki + q/N cho các trang có liên kết và q/N cho các trang không có liên kết Tham số q thường được chọn khoảng 0.15 Gần đây, chuỗi Markov cũng được áp dụng trong thống kê địa chất, cụ thể là trong mô phỏng 3 chiều giá trị có điều kiện riêng phần, được gọi là "chuỗi Markov thống kê địa chất", và phương pháp này vẫn đang trong quá trình phát triển.
Chuỗi Markov có nhiều ứng dụng trong các trò chơi, đặc biệt là các trò chơi dành cho trẻ em như Chutes and Ladders và Candy Land Trong mỗi lượt chơi, người tham gia bắt đầu từ một trạng thái cố định và cần có những lợi thế nhất định để vượt qua các thử thách trong trò chơi.
Trong lĩnh vực quản lý đất đai, việc ứng dụng GIS, RS và chuỗi Markov giúp phân tích sự thay đổi trong sử dụng đất, từ đó dự báo tình hình sử dụng đất trong giai đoạn tiếp theo.
2.5.3 Xác định xu hướng thay đổi kiểu sử dụng đất trên cơ sở của mô hình Markov chain
Mô hình chuỗi Markov được sử dụng để phân tích khả năng biến đổi các kiểu sử dụng đất cùng với các yếu tố ảnh hưởng đến sự thay đổi này Mô hình này được tổng quát hóa và minh họa một cách rõ ràng.
Mô hình Markov được tổng quát hóa để xác định xác suất thay đổi thông qua việc so sánh bản đồ sử dụng đất tại hai thời điểm khác nhau Để dự đoán phân bố các kiểu sử dụng đất vào các thời điểm khác nhau, mô hình chuỗi Markov có thể được áp dụng và biểu diễn dưới dạng ma trận tổng quát.
Dự báo về sự thay đổi các kiểu sử dụng đất theo thời gian theo phương trình toán học sau:
Vt2 = M * Vt1 Trong đó: M: Tỉ lệ thay đổi của các kiểu sử dụng đất trong khoảng thời gian thu thập số liệu
Vt1: Diện tích của kiểu sử dụng đất tại thời điểm thứ nhất
Vt2: Diện tích của kiểu sử dụng đất tại thời điểm thứ hai
Nghiên cứu dự báo cần xác định khoảng thời gian dự báo và đã đánh giá biến động sử dụng đất khu vực nghiên cứu từ 2010 đến 2015 Dựa trên kết quả này, mô hình phân tích chuỗi Markov được ứng dụng để dự báo biến động sử dụng đất đến năm 2020.
Trong đó: TDB: Thời điểm dự báo
TCT: Mốc thời gian cận trên của quá trình đánh giá TCD: Mốc thời gian cận dưới của quá trình đánh giá
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU
- Địa điểm tiến hành nghiên cứu: huyện Động Hƣng, tỉnh Thái Bình.
THỜI GIAN NGHIÊN CỨU
- Thời gian tiến hành đề tài: tháng 01/2017 – tháng 05/2018
ĐỐI TƢỢNG VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU
3.3.1 Đối tƣợng nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu biến động sử dụng đất các mục đích sử dụng đất trên địa bàn huyện Đông Hƣng - tỉnh Thái Bình
- Phần mềm MicroStation, ARC GIS
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
- Nghiên cứu về điều kiện tự nhiên kinh tế xã hội của huyện Đông Hƣng
- Nghiên cứu Biến động SDĐ huyện Đông Hƣng giai đoạn 2005 – 2010 tiến hành đánh giá
- Xây dựng cơ sở dữ liệu huyện Đông Hƣng, tỉnh Thái Bình
- Đánh giá biến động SDĐ của huyện giai đoạn 2010 – 2015
- Ứng dụng chuỗi MarKov dự báo xu hướng biến động sử dụng đất giai đoạn 2015 – 2020.
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.5.1 Phương pháp khảo sát thu thập tài liệu, số liệu
Bài viết thu thập tài liệu số liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội, tình hình sử dụng đất và bản đồ hiện trạng sử dụng đất của huyện Đông Hưng trong các năm 2010 và 2015.
- Tài liệu về vị trí địa lý, khí hậu, thủy văn
- Tài liệu về tình hình kinh tế xã hội
- Tài liệu về thống kê kiểm kê đất đai
- Thu thập bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2010 và năm 2015
Giai đoạn 2005 - 2010, huyện đã ghi nhận nhiều biến động về đất đai, kèm theo các số liệu và tài liệu bổ sung để phục vụ cho quá trình điều tra và nghiên cứu, nhằm so sánh và đối chiếu thông tin một cách chính xác.
3.5.2 Phương pháp xử lý số liệu
3.5.2.1 Xử lý dữ liệu đầu vào và xây dựng cơ sở dữ liệu
Sử dụng các bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2010 và 2015 dưới định dạng file *.dgn, chúng tôi thực hiện biên tập và chỉnh lý cơ sở dữ liệu không gian trong phần mềm Microstation.
- Sử dụng ArcCatalog để chuyển dữ liệu dạng vùng từ file *.dgn sang
- Sử dựng ArcMap xây dựng CSDL thuộc tính, hiển thị dữ liệu không gian
3.5.2.2 Sử dụng công cụ chồng xếp bản đồ trong GIS
Sử dụng công cụ Intersect trong phần mềm ArcGIS, chúng tôi đã xây dựng bản đồ biến động sử dụng đất huyện Đông Hưng giai đoạn 2010 – 2015, từ đó phân tích các thuộc tính liên quan.
3.5.2.3 Phân tích số liệu bằng phần mềm Excel
Các thuộc tính từ bản đồ chồng xếp sẽ được phân tích bằng Excel, cụ thể là từ bảng thuộc tính của bản đồ biến động sử dụng đất huyện Đông Hưng giai đoạn 2010 - 2015 Dữ liệu sẽ được xuất qua Excel và chuyển đổi thành ma trận cột dọc và hàng ngang, từ đó cho phép phân tích các biến động và thay đổi trong sử dụng đất.
3.5.2.4 Dự báo chiều hướng biến động sử dụng đất
Nghiên cứu đã áp dụng mô hình Markov Chain để phân tích khả năng thay đổi các kiểu sử dụng đất và xác định các yếu tố ảnh hưởng đến biến động sử dụng đất trong giai đoạn tiếp theo.
Tham khảo ý kiến từ các chuyên gia quản lý đất đai và cán bộ trực tiếp trong lĩnh vực này để xây dựng cơ sở dữ liệu và thành lập bản đồ biến động từ ứng dụng GIS là rất quan trọng Dựa trên những ý kiến này, các nhà khoa học có thể đưa ra các giải pháp phù hợp nhằm nâng cao hiệu quả quản lý đất đai.
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI HUYỆN ĐÔNG HƢNG
Cùng với thành phố Thái Bình, huyện Đông Hƣng nằm giữa trung tâm tỉnh Thái Bình
- Phía Bắc giáp huyện Quỳnh Phụ
- Phía Đông giáp huyện Thái Thụy
- Phía Tây giáp huyện Hƣng Hà
- Phía Nam giáp huyện Vũ Thư, huyện Kiến Xương và Thành phố Thái Bình
Vị trí huyện Đông Hƣng đƣợc thể hiện trong Hình 4.1
Hình 4.1 Sơ đồ vị trí huyện Đông Hƣng - Tỉnh Thái Bình
Tại thời điểm kiểm kê năm 2014 huyện Đông Hƣng có tất cả 01 thị trấn và
Huyện có 43 xã với tổng diện tích tự nhiên 19.929,9 ha Xã Đông Kinh nằm ở cực Đông, xã Đô Lương ở cực Bắc, và xã Bạch Đằng ở cực Tây Thị trấn Đông Hưng là trung tâm chính trị, kinh tế và văn hóa của huyện, cách thành phố Thái Bình 12 km, tạo điều kiện thuận lợi cho giao lưu phát triển kinh tế - xã hội và trao đổi khoa học kỹ thuật công nghệ.
4.1.1.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo Địa hình huyện Đông Hưng tương đối bằng phẳng, sông ngòi chảy theo nhiều hướng Cùng với sự khai thác tài nguyên đất đai và xây dựng hệ thống đê điều từ lâu đời đã phân chia thành nhiều ô lớn nhỏ, đê điều là ranh giới phân chia giữa các ô và sông Phần đất ngoài đê có địa hình cao thấp khác nhau, phần đất trong đê tương đối bằng phẳng
Huyện Đông Hưng có điều kiện địa hình thuận lợi cho việc khai thác quỹ đất, xây dựng cơ sở hạ tầng và phát triển sản xuất Khu vực này cũng tạo điều kiện cho việc chuyển đổi cơ cấu cây trồng, góp phần hình thành hệ sinh thái động, thực vật đa dạng, phong phú, hỗ trợ cho sự phát triển kinh tế bền vững.
Huyện Đông Hƣng nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, một năm có
4 mùa trong đó có 2 mùa rõ rệt: mùa hạ nóng ẩm, mƣa nhiều, mùa đông lạnh giá buốt
Nhiệt độ trung bình hàng năm ở khu vực này dao động từ 23 đến 24 độ C, với 8 đến 9 tháng có nhiệt độ trung bình vượt quá 20 độ C Trong mùa đông, nhiệt độ trung bình đạt 18,9 độ C, với tháng lạnh nhất là tháng 1 và tháng 2 Ngược lại, mùa hạ có nhiệt độ trung bình là 27 độ C, trong đó tháng nóng nhất rơi vào tháng 7 và tháng 8.
Lượng mưa trung bình hàng năm dao động từ 1.700 – 1.800 mm, phân bố không đều trong năm với hai mùa rõ rệt: mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10 chiếm gần 80% tổng lượng mưa, trong đó các tháng 7, 8 và 9 có lượng mưa cao nhất, gây ngập úng và thiệt hại cho nông nghiệp Ngược lại, mùa khô kéo dài từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, với chỉ khoảng 20% lượng mưa cả năm, và các tháng ít mưa nhất là tháng 12, 1 và 2, có thể có tháng không có mưa Ngoài ra, hiện tượng mưa muộn hoặc mưa sớm trong một số năm cũng ảnh hưởng đến việc gieo trồng cây vụ đông và thu hoạch vụ chiêm xuân.
Tổng số giờ nắng trung bình hàng năm dao động từ 1.400 đến 1.600 giờ, với khoảng 250 ngày nắng Tháng có số giờ nắng cao nhất thường là tháng 7, đạt khoảng 220 giờ, trong khi tháng có số giờ nắng thấp nhất thường rơi vào tháng 1, tháng 2 hoặc tháng 3.
30 giờ nắng, số giờ nắng thuộc loại khá cao thích hợp với sản xuất 2 đến 3 vụ trong năm
Độ ẩm không khí trung bình hàng năm ở khu vực này đạt 85%, với mức cao nhất vào các tháng 6, 7, 8 và 9, dao động từ 87 đến 90% Ngược lại, độ ẩm thấp nhất rơi vào tháng 12 và tháng 1 năm sau, chỉ khoảng 82 đến 84% Nhìn chung, sự chênh lệch độ ẩm không khí giữa các tháng trong năm là không đáng kể.
- Lượng bốc hơi: Lượng bốc hơi nước trung bình hàng năm khoảng
950mm, tháng thấp nhất 90 mm và cao nhất 110 mm
Chế độ gió ở khu vực này có sự thay đổi theo mùa, với tốc độ gió trung bình hàng năm dao động từ 2 – 2,3 m/s Vào mùa đông, gió thịnh hành chủ yếu từ hướng đông bắc, chiếm tần suất 60 – 70% và có tốc độ trung bình từ 2,4 – 2,6 m/s; trong những tháng cuối mùa đông, gió có xu hướng chuyển dần về phía đông Trong khi đó, mùa hè chứng kiến gió đông nam chiếm ưu thế với tần suất 50 – 70% và tốc độ trung bình từ 1,9 – 2,2 m/s, đặc biệt khi có bão, tốc độ gió có thể đạt tới 40 m/s Đầu mùa hè cũng thường xảy ra các đợt gió tây khô nóng, gây ảnh hưởng tiêu cực đến cây trồng.
- Do nằm trong vùng Vịnh Bắc Bộ, mùa bão tại huyện Đông Hƣng từ tháng
7 đến tháng 9, cực đại vào tháng 8, nên hàng năm thường chịu ảnh hưởng của các cơn bão, các đợt áp thấp nhiệt đới, bình quân từ 2 - 3 cơn/năm
Nhìn chung khí hậu Đông Hưng rất thuận lợi cho môi trường sống của con người, sự phát triển của hệ sinh thái động, thực vật
Huyện Đông Hƣng nằm trong đồng bằng châu thổ Sông Hồng với khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng ẩm, mang lại nguồn nước phong phú Tuy nhiên, mật độ hệ thống sông ngòi chưa đủ để tiêu thoát lượng nước dư thừa trong mùa mưa lũ, dẫn đến tình trạng úng ngập tạm thời ở một số khu vực Huyện có 4 con sông lớn: Trà Lý, Tiên Hƣng, Sa Lung và sông Thống, với tổng chiều dài khoảng 82,5 km và hệ thống đê dài 23,5 km Chế độ thủy văn của huyện phụ thuộc vào dòng chảy của sông, ảnh hưởng đến mực nước và giao thông, đồng thời tạo điều kiện cho việc tưới tiêu Hệ thống sông ngòi và kênh mương không chỉ bồi tụ phù sa màu mỡ mà còn đảm bảo nguồn nước tưới tiêu cho toàn bộ diện tích đất canh tác, cùng với các ao hồ lớn nhỏ hỗ trợ sản xuất nông nghiệp trong khu vực.
4.1.1.5 Các loại tài nguyên a Tài nguyên đất
Huyện Đông Hưng có diện tích 19.929,9 ha với khí hậu nhiệt đới ẩm, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phong hóa diễn ra mạnh mẽ Mưa theo mùa mang lại lượng phù sa lớn, bồi tụ cho đồng bằng huyện Điều kiện nóng ẩm, mưa nhiều và mực nước ngầm cao dẫn đến sự phân hủy mạnh mẽ của chất hữu cơ, hình thành đặc điểm đất đặc trưng của khu vực Đất huyện Đông Hưng chủ yếu là phù sa trẻ do hệ thống sông Hồng bồi tụ, với tầng đất nông nghiệp dày từ 60 - 80 cm, nằm trên lớp xác xú vẹt, vỏ sò, vỏ hến, và tầng canh tác dày từ 13 - 15 cm.
Theo nguồn gốc phát sinh, đất đai của huyện đƣợc chia làm 2 nhóm chính đất
- Phèn (S): Đất phèn của huyện thuộc loại đất phèn trung bình và ít, chiếm tỷ lệ diện tích nhỏ, tập trung ở các xã phía đông của huyện
Đất phù sa là loại đất được hình thành từ quá trình bồi tụ của các dòng sông, bao gồm đất ngoài đê được bồi tụ thường xuyên và đất trong đê không được bồi tụ, với sự biến đổi theo hướng glây hóa Đất phù sa có độ phì nhiêu cao, thể hiện qua khả năng thâm canh và khai thác Tùy thuộc vào địa hình, đất phù sa được chia thành nhiều loại, chủ yếu là 7 loại khác nhau, phản ánh sự đa dạng trong đặc điểm và tính chất của nó.
1 Đất phù sa bồi tụ, không glây hoặc glây yếu của sông Trà Lý (Ph);
2 Đất phù sa không bồi tụ, không glây hoặc glây yếu phủ trên bề mặt của sông Trà Lý, sông Tiên Hƣng (Pht);
3 Đất phù sa không bồi tụ, không glây hoặc glây yếu của sông Trà Lý, sông Tiên Hƣng (Pt);
4 Đất phù sa không bồi tụ, không glây phủ trên nền cát (Ptc);
5 Đất phù sa không bồi tụ, glây trung bình hoặc mạnh của sông Trà Lý (Phg);
6 Đất phù sa không bồi tụ, glây trung bình hoặc mạnh phủ trên nền phèn (Phgs);
7 Đất phù sa không bồi tụ, glây trung bình hoặc mạnh phủ trên nền phèn (Ptgs) Đất huyện Đông Hƣng do hệ thống sông Trà Lý bồi đắp nhƣng có tính chất và đặc điểm rất khác nhau Đất thường có màu nâu tươi, kết cấu tơi xốp, thành phần cơ giới phần lớn là thịt nhẹ đến thịt trung bình Địa hình nghiêng từ phía sông vào nội đồng, đất ít chua hơn đất phù sa sông Thái Bình, các yếu tố thường từ trung bình đến tốt
Cơ cấu diện tích các loại đất của huyện nhƣ sau:
- Theo phân tích địa hình: Cao chiếm 7,3%, vàn cao chiếm 26,5%, vàn chiếm 48%, vàn thấp chiếm 16% và thấp chiếm 2,2%
- Theo thành phần cơ giới: Đất cát 0,5%, đất cát pha 28,6%, đất thịt nhẹ 28,35%, đất thịt trung bình 37,2%, đất thịt nặng 31,09%
- Theo hàm lƣợng dinh dƣỡng trong đất
+ Theo hàm lƣợng dễ tiêu NH 4 + : Nghèo (< 2,5mg/100 gam đất) chiếm 79,3%, trung bình ( 2,5 - 7,5mg/100 gam đất) chiếm 20,25%, giàu (>7,5mg/100 gam đất) chiếm 0,45%;
+ Hàm lƣợng lân dễ tiêu P2O5: Nghèo (2 -10mg/100 gam đất) chiếm 79,3%, trung bình (10 -20mg/100 gam đất) chiếm 18,8%, giàu (>20mg/ 100 gam đất ) chiếm 1,75%;
+ Mức độ mặn Cl: Măn vừa (0,15 - 0,25%) chiếm 0,7%, ít mặn (0,01 - 0,15%) chiếm 37,2%, không mặn ( New -> File Geodatabase
Hình 4.10 Flie Geodatabase khi tạo xong
Sau khi hoàn tất việc tạo Geodatabase, bạn cần tạo feature Dataset từ Flie Geodatabase hiện có Để thực hiện điều này, hãy chọn New -> feature Dataset trong hộp thoại New feature Dataset Tiếp theo, chọn hệ tọa độ cho feature Dataset và nhấn Next hai lần, sau đó chọn Finish để hoàn tất quá trình.
Hình 4.11 Tạo feature Dataset và chọn hệ tọa độ feature Dataset
Hình 4.12 Feature Dataset sau khi đã tạo
Từ feature Dataset tạo Feature class phải chuột chọn New -> Feature class đặt tên và chú thích cho Feature class cần tạo -> Next -> Next -> Finish
Hình 4.13 Tạo Feature class và đặt tên cho tạo Feature class
Hình 4.14 Feature class sau khi đã tạo
Để tải bản đồ sau khi đã tạo lớp tính năng, bạn cần nhấp chuột phải và chọn Load Tiếp theo, chọn Load Data, sau đó nhấn Next Hãy chỉ định đường dẫn chứa bản đồ, nhấn Add và tiếp tục với Next cho đến khi hoàn tất với Finish.
Hình 4.15 Load bản đồ vào Feature class đã tạo
Hình 4.16 chọn đường dẫn nơi lưu bản đồ
Các Feature class đƣợc chuyển dữ liệu từ hai bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2010 và 2015 đã chuẩn hóa
Trong quá trình chuyển dữ liệu, bảng Query data cho phép lựa chọn đối tượng load là màu sắc Chúng ta sẽ lấy các màu tương ứng với các chỉ số từ 5 đến 98, dựa trên các quy định trong thông tư 08/2007/BTNMT và thông tư 28/2014/BTNMT.
Hình 4.17 Ảnh bảng Query Data và câu lệnh chọn màu
Hình 4.18 Bản đồ hiện trạng 2010 sau khi chuyển từ dgn -> shp
Hình 4.19 Bản đồ hiện trạng 2015 sau khi chuyển từ dgn -> shp c Gán mã loại đất và chuẩn hóa mã đất 2010 – 2015
Sau khi chuyển đổi bản đồ từ định dạng DGN sang SHP, chỉ có bản đồ được chuyển mà không có mã loại đất tương ứng với các màu hiện trạng Do đó, cần tiến hành gắn mã cho từng loại đất dựa trên số thứ tự màu đã xuất ra từ bản đồ.
Với bản đồ năm 2010 tiến hành gắn mã đất dựa vào Thông tƣ 08/2007/TT – BTNMT Với bản đồ 2015 thì gắn mã đất theo Thông tƣ 28/2014/TT – BTNMT
Hình 4.20 Ảnh mô tả thuộc tính trước và sau khi gán mã loại đất
* Chuẩn hóa mã đất 2010 sang mã đất 2015
Bản đồ đất đai năm 2010 và 2015 được xây dựng vào hai thời điểm khác nhau, dẫn đến sự khác biệt trong mã loại đất Cần tiến hành chuẩn hóa các mã này để có cái nhìn khách quan về sự biến động đất đai và đánh giá chính xác hơn về các thay đổi diễn ra.
Dựa trên tài liệu tập huấn thống kê kiểm kê của Bộ Tài nguyên và Môi trường, bài viết so sánh chỉ tiêu loại đất theo quy định của Thông tư số 28/2014/TT-BTNMT và Thông tư số 08/2007/TT-BTNMT Qua đó, tiến hành chuẩn hóa mã đất năm 2010 để phù hợp với mã đất năm 2015.
Hình 4.21 Hình mã đất chuyển đổi từ năm 2010 sang 2015
Sau khi hoàn tất việc chuyển đổi mã đất, cần gộp các mã đất về mã đất tổng để thuận tiện cho việc đánh giá biến động Để đáp ứng yêu cầu đánh giá biến động sử dụng đất của huyện Đông Hưng, chúng ta sẽ xây dựng và cập nhật cơ sở dữ liệu thuộc tính cho hai bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2010 và 2015, dựa trên báo cáo kiểm kê đất đai của huyện Đông Hưng trong các năm này cùng với bảng mã màu của bản đồ hiện trạng Từ hai tài liệu này, chúng ta sẽ xây dựng cơ sở dữ liệu thuộc tính cho các bản đồ Cuối cùng, khởi động Arc Map, mở bản đồ đã chuyển đổi từ định dạng dgn sang shp và tiến hành xây dựng các trường thuộc tính.
Hình 4.22 Ảnh giao diện Arc Map
Nội dung các trường thuộc tính:
Bảng 4 1 Các trường thuộc tính trên nền bản đồ hiện trạng SDĐ năm 2010 STT Tên Trường Kiểu trường Độ rộng Giải thích
2 Ma_dat2010 Text 10 Mã đất năm 2010
3 Dien_tich Float 10.(2) Diện tích năm 2010
Bảng 4.2 Các trường thuộc tính trên nền bản đồ hiện trạng SDĐ năm 2015 STT Tên Trường Kiểu trường Độ rộng Giải thích tên trường
2 Ma_dat2015 Text 10 Mã đất năm 2015
3 Dien_tich Float 10.(2) Diện tích năm 2015
Kết quả của quá trình chuyển đổi dữ liệu không gian và xây dựng cơ sở dữ liệu thuộc tính bao gồm hai bản đồ hiện trạng sử dụng đất của huyện Đông Hưng cho các năm 2010 và 2015, kèm theo bảng thuộc tính tương ứng, được trình bày trong hình 4.23 và 4.24.
Hình 4.23 Bản đồ hiện trạng SDĐ huyện Đông Hƣng 2010 và bảng thuộc tính
Hình 4.24 Bản đồ hiện trạng SDĐ huyện Đông Hƣng 2015 và bảng thuộc tính 4.3 ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG SDĐ CỦA HUYỆN ĐÔNG HƢNG GIAI ĐOẠN 2010 – 2015
4.3.1.Chồng xếp và xây dựng bản đồ biến động Để xác định diện tích biến động và quá trình biến động giữa các loại đất của huyện Đông Hƣng, ta dùng chức năng chồng xếp của GIS, chồng xếp hai bản đồ hiện trạng sử dụng đất tại hai thời điểm năm 2010 và năm 2015 Sự biến động đó đƣợc thể hiện ở bản đồ biến động sử dụng đất giai đoạn 2010 – 2015 huyện Đông Hƣng Các loại hình sử dụng đất đƣợc tách biệt bằng các mảng màu khác nhau và đƣợc thống kê diện tích Để thực hiện chồng xếp hai bản đồ trước tiên ta cần phải thực hiên sưa lỗi cho hai bản đồ này
