Assessing land use/land cover change and its impact on food security（2010-2025) : a case study of Kamonyi district, Rwanda

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study assessed the impact of land use and land cover （LULC） change on food security in Kamonyi District, Rwanda, from 2010 to 2025. The analysis was based on Landsat satellite imagery, agricultural production data, and food security indicators. LULC classification and change detection were carried out using GIS and remote sensing techniques, while food security was evaluated using production （P）, crop productivity （CPI）, cropping intensity （CI）, and related indicators. Correlation and two-way ANOVA analyses were applied to examine the relationships and statistical significance of LULC effects on food production. The results showed significant land use changes, including a decline in agricultural land from 176.0 km² to 134.0 km² （2010–2020）, an increase in residential areas, and continuous forest reduction. Despite reduced land availability, total production increased from 316,130 MT to 547,834 MT due to improved productivity （4.69 to 7.61 t/ha） and cropping intensity （50% to 75%）. Correlation analysis indicated a strong relationship between production and productivity （r = 0.987）, while ANOVA results confirmed that CPI and CI significantly affect production, whereas agricultural land area alone is not statistically significant. These findings demonstrate that agricultural intensification is the main driver of food production. However, declining NDVI values indicate environmental degradation, which may threaten long-term sustainability. Overall, the study concludes that LULC change affects food security indirectly through intensification rather than land expansion, highlighting the need to balance productivity with environmental conservation. Keywords: Land Use/Land Cover Change; Urbanization; Agricultural Expansion; Food security, Crop productivity, Cropping intensity, NDVI, Agriculture production,Forest Degradation; Change Detection; Remote Sensing; GIS; Kamonyi District; Rwanda

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 2010년부터 2025년까지 르완다 카모니（Kamonyi） 지역의 토지이용 및 토지피복 변화（LULC）가 식량안보에 미치는 영향을 분석하였다. 연구에는 Landsat 위성영상, 농업 생산 자료 및 식량안보 지표가 활용되었으며, GIS와 원격탐사 기법을 이용하여 LULC 변화 분석을 수행하였다. 또한 생산량（P）, 작물 생산성（CPI）, 경작강도（CI） 등의 지표를 활용하여 식량안보를 평가하였다.
연구 결과, 농업지역은 2010년 176.0 km²에서 2020년 134.0 km²로 감소하였으며, 주거지역의 확대와 산림 감소가 지속적으로 나타났다. 그러나 농업 생산성 및 경작강도의 증가로 총 생산량은 316,130 MT에서 547,834 MT로 증가하였다. 상관분석 결과 생산량과 생산성 간에 강한 양의 상관관계（r = 0.987）가 나타났으며, 분산분석 결과 CPI와 CI는 생산량에 유의한 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 반면, 농업 면적 자체는 통계적으로 유의하지 않았다. 또한 NDVI 감소는 환경 악화가 진행되고 있음을 보여주었다. 따라서 본 연구는 식량 생산 증가가 토지 확장보다 농업 집약화에 의해 이루어졌음을 확인하였으며, 지속가능한 식량안보를 위해 생산성 향상과 환경보전의 균형이 필요함을 제시한다.

목차 (Table of Contents)

• 1. Introduction 1
• 2. Literature review 5
• 3. Materials and methods 11
• 4. Results 19
• 5. Discussions 45
• 6. Conclusion 47
• 7. References 48
• 8. Appendix 50