Đặt vấn đề Đối với công tác quản lý đất đai thì công nghệ viễn thám và GIS là một trong những công cụ đắc lực hỗ trợ rất lớn cho các cán bộ địa chính trong việc nắm bắt tình hình sử dụng đất của khu vực mình quản lý. Trong giai đoạn hiện nay quá trình sử dụng đất luôn có những biến động phức tạp và khó kiểm soát, gây khó khăn trong thống kê, kiểm kê hiện trạng sử dụng đất. Đặc biệt đất trồng lúa là một trong những loại đất có sự biến động nhiều nhất về hiện trạng sử dụng, theo kết quả thực hiện kế hoạch sử dụng đất 5 năm kỳ đầu giai đoạn 2011 – 2015 của Đồng Bằng Sông Cửu Long diện tích đất trồng lúa của ĐBSCL thay đổi qua các năm cụ thể: Năm 2010 tổng diện tích là 4.120,18 (nghìn ha), giai đoạn cuối năm 2014, đầu năm 2015 diện tích giảm còn 3.951,00 (nghìn ha), năm 2015 diện tích là 4.030,75 (nghìn ha) do nhiều nguyên nhân khác nhau nhưng chủ yếu là chuyển mục đích sử dụng đất, làm cho diện tích đất trồng lúa ngày càng bị suy giảm đặc biệt là khu vực ĐBSCL. Trong thời đại công nghệ thông tin phát triển như hiện nay thì việc áp dụng những tiến bộ trong lĩnh vực này đem lại hiệu quả rất cao trong việc theo dõi sự biến động của hiện trạng sử dụng đất.
Công nghệ viễn thám và GIS giúp cho cán bộ chuyên môn có thể dễ dàng nắm bắt được tình hình biến động sử dụng đất trong khu vực mình quản lý, vừa cho kết quả chính xác, vừ tiết kiệm được thời gian, chi phí. Hiện nay vấn đề sử dụng ảnh vệ tinh kết hợp với công nghệ tin học đặc biệt là công nghệ viễn thám và GIS trong công tác thành lập bản đồ đã hạn chế được rất nhiều những khó khăn về kinh phí cũng như thời gian thành lập bản đồ. Mặt khác, do tính chất đa thời gian của viễn thám mà thông tin được tách chiết, từ tư liệu viễn thám có khả năng phản ánh khách quan và đảm bảo tính thời sự, rất thuận lợi cho việc nghiên cứu biến động. Xuất phát từ thực tế trên, đề tài: Ứng dụng GIS và viễn thám đánh giá biến động đất trồng lúa giai đoạn 2010 – 2015 trên địa bàn tỉnh Hậu Giang cần được nghiên cứu.2 Mục tiêu của đề tài Đề tài thực hiện nhằm mục đích: Theo dõi và đánh giá được hiện trạng đất trồng lúa trên địa bàn tỉnh Hậu Giang trong giai đoạn 2010 – 2015.
Thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất trồng lúa qua các năm từ đó so sánh với số liệu kiểm kê qua năm 2010 và năm 2015 xem độ chính xác khoảng bao nhiêu phần trăm, trên cơ sở đó cho thấy được khả năng áp dụng công nghệ viễn thám và GIS trong theo dõi sự thay đổi hiện trạng đất trồng lúa trong giai đoạn 2010 – 2015 trên địa bàn tỉnh Hậu Giang. Các mục tiêu cụ thể gồm: 1 - Thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất trồng lúa giai đoạn 2010 – 2015 trên địa bàn tỉnh Hậu Giang; - Đánh giá sự biến động về diện tích trồng lúa trên địa bàn tỉnh Hậu Giang trong giai đoạn 2010 – 2015; - Đánh giá khả năng ứng dụng của ảnh viễn thám MODIS và công nghệ GIS trong việc theo dõi biến động diện tích đất trồng lúa giai đoạn 2010 – 2015 của tỉnh Hậu Giang.3 Nội dung của đề tài Tiến hành các bước trong quy trình xử lý ảnh viễn thám MODIS thu thập được từ phần mềm ENVI 4.8 và kết hợp với phần mềm MapInfo để thành lập bảng đồ hiện trạng sử dụng đất trồng lúa của tỉnh Hậu Giang trong giai đoạn 2010 – 2015. Đánh giá tình hình biến động diện tích đất trồng lúa của tỉnh Hậu Giang giai đoạn 2010 – 2015 dựa trên dữ liệu ảnh giải đoán và diện tích tính được từ bản đồ hiện trạng sử dụng đất trồng lúa trên địa bàn tỉnh Hậu Giang năm 2010 và năm 2015. So sánh kết quả diện tích tính được từ việc giải đoán ảnh viễn thám với số liệu kiểm kê đất đai từ Sở TN&MT đánh giá được khả năng ứng dụng của ảnh viễn thám MODIS và công nghệ GIS trong thực tiễn.4 Ý nghĩa của đề tài Đề tài “Ứng dụng GIS và viễn thám đánh giá biến động đất trồng lúa giai đoạn 2010 – 2015 trên địa bàn tỉnh Hậu Giang” nhằm đánh giá được tình hình biến động diện tích đất trồng lúa của tỉnh Hậu Giang trong giai đoạn 2010 – 2015, đồng thời đề tài còn cho thấy khả năng ứng dụng của viễn thám và công nghệ GIS trong công tác đánh giá hiện trạng sử dụng đất thông qua ảnh MODIS và bản đồ hiện trạng sử dụng đất.
2 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Cơ sở khoa học về sử dụng đất 2.1 Khái niệm và vai trò của đất đai * Khái niệm đất đai Đất đai về mặt thuật ngữ khoa học được hiểu theo nghĩa rộng như sau: "đất đai là một diện tích cụ thể của bề mặt trái đất, bao gồm tất cả các cấu thành của môi trường sinh thái ngay trên vỏ dưới bề mặt đó bao gồm: khí hậu, bề mặt, thổ nhưỡng, dáng địa hình, mặt nước (hồ, sông, suối, đầm lầy). Các lớp trầm tích sát bề mặt cùng với nước ngầm và khoáng sản trong lòng đất, tập đoàn thực vật và động vật, trạng thái định cư của con người, những kết quả của con người trong quá khứ và hiện tại để lại (san nền, hồ chứa nước hay hệ thống tiêu thoát nước, đường xá, nhà cửa)". Về quan điểm sinh thái và môi trường của (Lê Văn Khoa, 2000) đất là một vật thể sống, một vật mang của các hệ sinh thái tồn tại trên trái đất, con người tác động vào đất cũng chính là tác động vào hệ sinh thái mà đất mang trên mình nó. Đất đai là tài nguyên không tái tạo, là vật mang của hệ sinh thái.
Đất là thành phần của môi trường thiên nhiên, của sinh quyển và có mối quan hệ mật thiết với các tài nguyên thiên nhiên khác (như nước, thực vật. Đất đai được định nghĩa là một khu vực cụ thể của bề mặt trái đất bao gồm tất cả các thuộc tính ngay ở trên và dưới bề mặt bao gồm khí hậu, thổ nhưỡng, địa hình, hệ thống thủy văn bề mặt, lớp trầm tích gần bề mặt, nước ngầm, quần thể động thực vật và mọi hoạt động của con người trong quá khứ và hiện tại, hệ thống thủy lợi, đường giao thông, các tòa nhà. * Vai trò của đất Đất đai đóng vai trò quyết định đến sự tồn tại và phát triển của loài người, là cơ sở tự nhiên, là tiền đề cho mọi quá trình sản xuất. Vai trò cơ bản của đất đai trong việc hỗ trợ con người và các hệ sinh thái trên cạn khác được FAO (1995a) tổng hợp bao gồm: - Đất là nơi lưu trữ tài sản cho cá nhân, gia đình và xã hội, cung cấp không gian cho con người để ở, xây dựng và vui chơi giải trí; - Đất là nơi sản xuất, cung cấp thức ăn, gỗ, củi và các vật liệu sinh học khác; - Đất là môi trường sống của mọi sinh vật: Con người, động thực vật và vi sinh vật; - Đất là yếu tố quyết định sự cân bằng năng lượng và chu trình thủy văn toàn cầu, vừa là nguồn phát vừa là bể chứa để giảm thiểu khí nhà kính; - Đất là nơi lưu giữ và vận chuyển nguồn tài nguyên nước mặt, nước ngầm, lưu trữ các nguồn tài nguyên và khoáng sản cho con người; - Đất là bộ đệm, bộ lọc và bến đổi hóa học các chất ô nhiễm.
3 Đất đai là một yếu tố cơ bản của sản xuất, vừa là đối tượng lao động vừa là tư liệu lao động. Đất đai là đối tượng lao động vì đó là nơi để con người thực hiện các hoạt động của mình để tác động vào cây trồng, vật nuôi để tạo ra sản phẩm. Đất đai còn là tư liệu lao động trong quá trình sản xuất thông qua việc con người đã biết lợi dụng một cách ý thức các đặc tính tự nhiên của đất như lý học, hóa học, sinh vật học và các tính chất khác để tạo tác động và giúp cây trồng tạo nên sản phẩm.2 Khái niệm và phân loại đất nông nghiệp * Khái niệm nhóm đất nông nghiệp Nhóm đất nông nghiệp (ký hiệu là NNP) là đất sử dụng vào mục đích sản xuất, nghiên cứu, thí nghiệm về nông nghiệp, lâm nghiệp, nuôi trồng thuỷ sản, làm muối và mục đích bảo vệ, phát triển rừng. Đất nông nghiệp bao gồm đất sản xuất nông nghiệp, đất lâm nghiệp, đất nuôi trồng thuỷ sản, đất làm muối và đất nông nghiệp khác.
* Phân loại đất nông nghiệp a) Đất sản xuất nông nghiệp (SXN) bao gồm đất trồng cây hằng năm và đất trồng cây lâu năm. - Đất trồng cây hằng năm (CHN): Là đất sử dụng vào mục đích trồng các loại cây có thời gian sinh trưởng từ khi gieo trồng cho đến khi thu hoạch không quá một năm, kể cả đất đất sửdụng theo chế độ canh tác không thường xuyên theo chu kỳ. Đất trồng cây hằng năm bao gồm đất trồng lúa và đất trồng cây hằng năm khác. + Đất trồng lúa (LUA) là ruộng và nương rẫy trồng lúa từ một vụ trở lên hoặc trồng lúa kết hợp với các mục đích sử dụng đất khác được pháp luật cho phép nhưng trồng lúa là chính.
Đất trồng lúa bao gồm đất chuyên trồng lúa nước, đất trồng lúa nước còn lại và đất trồng lúa nương. Đất chuyên trồng lúa nước (LUC): Là ruộng trồng lúa nước (bao gồm cả ruộng bậc thang), hàng năm cấy trồng từ hai vụ trở lên, kể cả có luân canh, xen canh với cây hàng năm khác hoặc có khó khăn đột xuất mà chỉ trồng cấy được một vụ hoặc không sử dụng trong thơi gian không quá một năm. Đất trồng lúa nước còn lại (LUK): Là ruộng trồng lúa nước (bao gồm cả ruộng bậc thang), hàng năm cấy trồng từ một vụ trở lên, kể cả trường hợp trong năm có thuận lợi mà chỉ trồng thêm một vụ lúa hoặc trông thêm cây hàng năm khác hoặc do khó khăn đột xuất mà không sử dụng trong thời gian không quá một năm. Đất trồng lúa nương (LUN): Là đất chuyên trồng lúa trên sườn đồi, núi dốc từ một vụ trở lên, kể cả trường hợp trồng lúa không thường xuyên theo chu kỳ và trường hợp có luân canh, xen canh với cây hàng năm khác.