1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

LÊ XUÂN T

LÊ THỊ THU HÀ

NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT

TRONG MỐI QUAN HỆ VỚI MỘT SỐ YẾU TỐ NHÂN KHẨU HỌC

THUỘC KHU VỰC HUYỆN GIAO THỦY, TỈNH NAM ĐỊNH

Ngành: Kỹ thuật Trắc địa - Bản đồ

Mã số: 62.52.05.03

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội - Năm 2016

2

Công trình được hoàn thành tại: Bộ môn Trắc địa mỏ, Khoa Trắc địa -

Bản đồ và Quản lý đất đai, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, P. Đức Thắng,

Q. Bắc Từ Liêm, Hà Nội.

Người hướng dẫn khoa học:

1. PGS. TS Phạm Văn Cự

2. GS. TS Võ Chí Mỹ Anh Nghĩa

Phản biện 1: PGS. TS Trần Xuân Trƣờng

Trường đại học Mỏ - Địa chất

Phản biện 2 : GS. TS Trƣơng Quang Hải

Trường đại học Khoa học Tự nhiên

Phản biện 3: TS. Trần Đình Luật

Tổng công ty Tài nguyên và Môi trường

Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp Trường họp

tại Trường Đại học Mỏ - Địa chất, P. Đức Thắng, Q. Bắc Từ Liêm, Hà Nội

Vào hồi..............giờ, ngày..........tháng.........năm 2016

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: Thư viện Quốc Gia, Hà Nội hoặc

Thư viện Trường đại học Mỏ - Địa chất

1

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài

Tốc độ gia tăng dân số nhanh cùng với nhiều chính sách nhằm thúc

đẩy phát triển kinh tế - xã hội ở Việt Nam trong những năm gần đây đã

gây ra sự biến đổi tiêu cực nhiều mặt đối với tài nguyên - môi trường,

trong đó đất đai là thành phần tài nguyên chịu tác động và biến động sâu

sắc nhất.

Huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định là khu vực ven biển thuộc đồng bằng

sông Hồng, là nơi có diện tích canh tác trên mỗi đầu người chỉ đạt khoảng

1/2 con số trung bình của cả nước. Tuy nhiên, đây lại là nơi tập trung dân

cư đông nhất, gấp 5 lần so với mật độ trung bình cả nước. Đất canh tác ít,

dân số quá đông gây áp lực rất lớn cho việc phát triển kinh tế - xã hội của

khu vực. Do đó, nghiên cứu tổng thể mối quan hệ biến động sử dụng

đất/các yếu tố nhân khẩu học/phát triển kinh tế - xã hội là thực sự cần thiết.

2. Mục tiêu, nhiệm vụ nghiên cứu

a/ Mục tiêu:

Mục tiêu nghiên cứu của luận án này nhằm xác định và làm sáng tỏ mối

quan hệ giữa sự tăng trưởng của một số yếu tố nhân khẩu học và biến động sử

dụng đất tại huyện Giao Thủy trên cơ sở ứng dụng tư liệu viễn thám và các kỹ

thuật địa tin học.

b/ Nhiệm vụ:

- Tổng quan tài liệu liên quan đến luận án;

- Nghiên cứu và lựa chọn các phương pháp phân loại nhằm nâng cao độ

chính xác chiết tách thông tin sử dụng đất từ ảnh viễn thám;

- Nghiên cứu và lựa chọn phương pháp phù hợp nhằm xác định mối

quan hệ giữa biến động sử dụng đất và các yếu tố nhân khẩu học;

2

- Mô hình hóa và dự báo biến động sử dụng đất ở khu vực nghiên cứu.

3. Giới hạn và phạm vi nghiên cứu

a/ Đối tượng nghiên cứu

Xác định mối quan hệ giữa biến động sử dụng đất và một số yếu tố nhân

khẩu học.

b/ Phạm vi nghiên cứu

- Phạm vi không gian: huyện Giao Thủy, Nam Định.

- Phạm vi thời gian: luận án nghiên cứu từ sau thời kì “Đổi mới” đến nay.

4. Phƣơng pháp nghiên cứu

Phương pháp: phân tích, tổng hợp; tích hợp viễn thám và GIS; hồi quy

thống kê; mô hình hóa; thực nghiệm thực địa.

5. Các luận điểm bảo vệ

Luận điểm 1:

Biến động tăng diện tích đất nuôi trồng thủy sản và đất xây dựng tại

huyện Giao Thủy thời kỳ sau “Đổi mới” có mối quan hệ chặt chẽ với xu

thế tăng trưởng của hai yếu tố nhân khẩu học là số lượng hộ gia đình và tỷ

trọng dân số trong độ tuổi lao động.

Luận điểm 2:

Tích hợp mô hình hồi quy Logistic, chuỗi Markov với Cellular

Automata trên GIS cho phép dự báo về biến động sử dụng đất huyện Giao

Thủy trên không gian và thời gian đạt độ tin cậy cao.

6. Những điểm mới của luận án

1. Sự tích hợp phương pháp phân loại theo hướng đối tượng với

phương pháp phân loại theo vùng thực địa và thuật toán K - NN đã nâng

cao độ tin cậy trong việc đánh giá biến động sử dụng đất từ ảnh vệ tinh.

2. Xác định được mối quan hệ giữa gia tăng lực lượng lao động, gia

3

tăng số lượng gia đình với biến động sử dụng đất khu vực huyện Giao

Thủy, tỉnh Nam Định dựa trên công nghệ viễn thám và GIS.

3. Dự báo biến động sử dụng đất tại Giao Thủy dựa trên việc tích hợp

đa mô hình với sự tham gia của các biến nhân khẩu học.

7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Ý nghĩa khoa học:

- Xây dựng hướng tiếp cận liên ngành giữa khoa học Trái Đất và khoa

học Xã hội để xác định mối quan hệ giữa hai đối tượng sử dụng đất với các

yếu tố nhân khẩu học.

Ý nghĩa thực tiễn:

- Luận án đã làm sáng tỏ vai trò của các yếu tố lực lượng lao động, số

hộ gia đình trong việc sử dụng đất và biến động sử dụng đất. Điều này là

cần thiết cho việc điều chỉnh các quy hoạch sử dụng đất tại địa phương.

8. Cấu trúc luận án

Luận án bao gồm 03 chương cùng với phần mở đầu, kết luận, tài liệu

tham khảo và phụ lục.

NỘI DUNG CỦA LUẬN ÁN

Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ NGHIÊN

CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT VÀ CÁC

YẾU TỐ NHÂN KHẨU HỌC TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

1.1 Tình hình nghiên cứu biến động sử dụng đất

1.1.1 Xu hướng nghiên cứu biến động sử dụng đất với các yếu tố quan hệ

1.1.2 Các phương pháp nghiên cứu biến động sử dụng đất

Phát hiện biến động có thể được định nghĩa là quá trình xác định sự

khác biệt trạng thái của một đối tượng hoặc hiện tượng bằng cách quan sát

nó ở các thời điểm khác nhau [25].

4

Dưới đây là các phương pháp phổ biến nhất được sử dụng trong nghiên

cứu phát hiện biến động từ ảnh vệ tinh [25, 111]:

1.1.3 Các phương pháp phân loại hiện trạng sử dụng đất từ ảnh vệ tinh

và xu hướng mới trên thế giới và Việt Nam.

Hiện nay có rất nhiều phương pháp phân loại cho dữ liệu ảnh viễn thám,

nhưng nhìn chung, phương pháp tiếp cận phân loại ảnh viễn thám có thể

được nhóm lại bao gồm các nhóm chính sau: có giám sát và không giám sát,

hoặc phân loại có tham số và không tham số (mờ), hoặc cứng và mềm, hoặc

dựa trên điểm ảnh, sub-pixel và vùng đối tượng [43].

Các nghiên cứu gần đây đều chỉ ra rằng xu hướng tích hợp của hai hay

nhiều phương pháp phân loại đã cải thiện và nâng cao độ chính xác kết quả

phân loại hơn so với việc sử dụng một phương pháp phân loại đơn [8, 9, 10].

Rất quan trọng trong sự kết hợp này là phát triển các quy tắc phù hợp để kết

hợp các kết quả từ các phương pháp phân loại khác nhau sao cho phát huy

được tối đa các ưu điểm của từng phương pháp phân loại riêng rẽ.

1.2 Các vấn đề cơ bản về nghiên cứu nhân khẩu học trong luận án

1.2.1 Một số khái niệm hiện hành trong nghiên cứu nhân khẩu học

1.2.2 Các học thuyết cơ bản trong nghiên cứu mối quan hệ dân số và

phát triển

1.2.3 Sự biến động các yếu tố nhân khẩu học ảnh hưởng đến tăng

trưởng kinh tế - xã hội, môi trường và gây ra những biến động trong

mục đích sử dụng đất

1. Phân tích biến động trước phân loại

2. Phân tích biến động sau phân loại

3. Phương pháp phân loại ảnh trực tiếp đa thời gian

4. Phương pháp kết hợp

5

1.3 Các phƣơng pháp nghiên cứu mối quan hệ giữa biến động sử

dụng đất và sự thay đổi các yếu tố nhân khẩu học

1.3.1 Tích hợp dữ liệu viễn thám và GIS trong nghiên cứu biến động sử

dụng đất do tác động của phát triển dân số

Dữ liệu viễn thám và GIS là đặc biệt rất hữu ích cho các nghiên cứu

xác định mối quan hệ giữa biến động sử dụng đất/ các yếu tố thuộc

nhân khẩu học/ phát triển kinh tế - xã hội. Nghiên cứu biến động sử

dụng đất ở các nước đang phát triển đã chứng minh rằng, công việc

nghiên cứu các vấn đề xã hội không gian giúp tìm hiểu lịch sử phát

triển và nguyên nhân gốc rễ của các vấn đề kinh tế - xã hội đang diễn ra

[61, 99]. Các nghiên cứu chứng minh dữ liệu viễn thám và GIS như là

những loại dữ liệu và công cụ hiệu quả nhất để nghiên cứu thành lập

bản đồ theo dõi sự thay đổi dân số dựa trên các bản đồ biến động lớp

phủ/sử dụng đất nhằm xác định mối quan hệ giữa chúng [21, 28, 53].

1.3.2 Sử dụng phương pháp hồi quy dựa trên phân tích thống kê để xác

định quan hệ giữa biến động sử dụng đất và thay đổi dân số các khu vực

nghiên cứu trên Thế giới và Việt Nam

Phương pháp phân tích hồi quy thường được sử dụng khi xác định

quan hệ tương quan giữa các biến phụ thuộc và một số biến độc lập.

Rất nhiều tiến bộ đáng kể đã được thực hiện trong thập kỷ qua bằng

cách sử dụng kỹ thuật thống kê của phân tích hồi quy dựa trên tập dữ

liệu được tích hợp bởi dữ liệu khảo sát thực địa, dữ liệu vệ tinh và dữ

liệu điều tra dân số [27]. Ưu điểm của các mô hình hồi quy trong phân

tích thống kê cho phép chúng ta nhanh chóng nhận diện mối quan hệ giữa

các biến và cũng cho phép xác định mức độ quan hệ giữa các biến.

1.4 Tình hình nghiên cứu mối quan hệ giữa biến động sử dụng đất và

6

các yếu tố nhân khẩu học ở Việt Nam

Thực tế cho thấy vấn đề chuyển đổi nhân khẩu học của Việt Nam đang

diễn ra rất mạnh mẽ và có vai trò thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội cho

mỗi vùng miền. Tuy nhiên, hiện nay các nghiên cứu tập trung vào hướng

này còn rất hạn chế, thực sự chưa có nghiên cứu nào xem xét và đề cập đến

vấn đề cơ hội dân số vàng và sự gia tăng nhanh chóng số lượng hộ gia đình

hạt nhân có tác động như thế nào đến việc sử dụng các tài nguyên thiên

nhiên môi trường, trong đó có đất đai. Các báo cáo chủ yếu tồn tại dạng

nghiên cứu đơn lẻ (chủ yếu nghiên cứu ở dạng xã hội học thuần túy), kết

quả đưa ra mang tính định tính, thiếu định lượng, thiếu về mặt nghiên cứu

và xem xét mối quan hệ trên không gian và thời gian xảy ra như thế nào.

1.5. Quan điểm nghiên cứu của luận án

1.6. Phƣơng pháp nghiên cứu của luận án

Biến động

SDĐ

Gia tăng

số hộ gia đình

Gia tăng tỷ trọng dân số

trong độ tuổi lao động

Thay đổi mục đích SDĐ

theo hướng có thu nhập

kinh tế cao hơn

Tăng cơ sở hạ tầng, đất vui

chơi giải trí, bệnh viện,

trường học và đất ở

Hiện trạng

SDĐ Biến động

SDĐ

Xác định mối quan

hệ giữa biến động

SDĐ và NKH

Dự báo

biến động SDĐ

Viễn

thám GIS

Tích hợp mô hình hồi

quy Logistic + Markov

+ Cellular Automata

Mô hình

hóa

Phân tích

thống kê Phân vùng

đối tượng

K-NN Định hướng

đối tượng

Mô hình

hồi quy

7

Chƣơng 2. ĐÁNH GIÁ QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT

VÀ SỰ THAY ĐỔI CÁC YẾU TỐ NHÂN KHẨU HỌC KHU VỰC

HUYỆN GIAO THỦY, TỈNH NAM ĐỊNH

2.1 Tổng quan về khu vực nghiên cứu của luận án

2.2 Xác định và đánh giá quá trình biến động sử dụng đất tại Giao

Thủy từ dữ liệu ảnh vệ tinh

2.2.1 Thành lập hiện trạng sử dụng đất khu vực Giao Thủy, Nam Định

Các bước cơ bản của quá trình thành lập hiện trạng sử dụng đất từ dữ

liệu vệ tinh bao gồm các bước cơ bản [43]:

1. Lựa chọn loại dữ liệu ảnh viễn thám;

2. Xác định và lựa chọn các lớp sử dụng đất phù hợp;

3. Tiền xử lý hình ảnh;

4. Lựa chọn phương pháp phân loại phù hợp;

5. Lựa chọn phương pháp đánh giá độ chính xác kết quả phân loại.

Khi chiết xuất thông tin sử dụng đất từ chuỗi ảnh viễn thám đa thời gian,

vấn đề lẫn phổ của cùng một lớp đối tượng ở trên các thời điểm ảnh khác

nhau gây ảnh hưởng rất lớn đến độ chính xác của kết quả phân loại sẽ dẫn

đến việc xác định biến động sử dụng đất không chính xác do đó luận án đã

tìm hiểu và ứng dụng phương pháp phân loại dựa trên vùng thực địa (Per -

field classification) nhằm giải quyết vấn đề không đồng nhất về môi trường

và khắc phục sự lẫn phổ trong cùng một lớp trên các ảnh đa thời gian, tuy

nhiên phương pháp này cần phải có dữ liệu vector số chuẩn xác về ranh giới

của các đối tượng trên thực địa nên luận án đã kết hợp với phương pháp phân

loại định hướng đối tượng (Object - oriented classification) để tạo ra kết quả

vector số chuẩn, cuối cùng để chiết tách thành công đối tượng đất xây dựng ở

8

khu vực nông thôn luận án tiếp tục kết hợp với thuật toán K - Láng giềng

gần nhất (K - Nearest Neighbors).

a. Tổng quan phương pháp phân loại theo hướng đối tượng

Quá trình phân loại ảnh vệ tinh theo phương pháp theo hướng đối

tượng được tiến hành trên các bước cơ bản sau:

Bước 1: Hiển thị và quản lý dữ liệu

Bước 2: Trộn các kênh ảnh và tăng cường chất lượng ảnh

Bước 3: Phân mảnh ảnh và xem các đặc trưng của đối tượng ảnh

Bước 4: Thiết lập chú giải cho phân loại

Bước 5: Thiết lập quy tắc và tiến hành phân loại

Bước 6: Chỉnh sửa kết quả bằng tay

Bước 7: Đánh giá kết quả và xuất kết quả

b. Phương pháp phân loại theo vùng thực địa

Về bản chất, phương pháp phân loại theo vùng thực địa là sự tích hợp

dữ liệu phổ với dữ liệu vector. Trong đó, dữ liệu vector là ranh giới các đối

tượng trên thực địa, các ranh giới này được xác định từ các phương pháp

như: đo đạc trực tiếp ngoài thực địa; số hóa từ bản đồ; từ ảnh viễn thám.

Phương pháp này được thực hiện dựa trên hai bước chính:

Bước 1. Xác định ranh giới các đối tượng trên thực địa;

Bước 2. Tích hợp ranh giới các đối tượng trên thực địa với ảnh viễn thám

ở các thời điểm để chiết xuất thông tin về sử dụng đất.

Hệ thống thông tin địa lý (GIS) cung cấp các phương tiện và công cụ để

thực hiện phương pháp phân loại này thông qua việc tích hợp các dữ liệu

vector và raster [46, 69].

c. Lý thuyết phương pháp phân loại theo thuật toán K - NN

* Thuật toán K-NN:

9

- Xác định giá trị tham số K (số láng giềng gần nhất), tham số K càng lớn

thì kết quả phân nhóm đối tượng càng có độ tin cậy cao hơn.

- Tính khoảng cách giữa đối tượng cần phân lớp với tất cả các đối tượng

trong bộ mẫu (dữ liệu đã được chắc chắn xếp vào một nhóm lớp cụ thể).

- Thuật toán sẽ sắp xếp khoảng cách theo thứ tự tăng dần và ưu tiên xác

định K láng giềng gần nhất với đối tượng cần phân nhóm.

- Lấy tất cả các đặc trưng của K - láng giềng gần nhất đã xác định.

- Dựa vào phần lớn sự tương đồng với các đặc trưng của K - láng giềng

gần nhất để xác định nhóm cho đối tượng đang cần phân lớp.

d. Quy trình tích hợp phương pháp phân loại theo hướng đối tượng và

phương pháp phân vùng thực địa với thuật toán phân loại K - láng giềng

gần nhất nhằm giải đoán ảnh Landsat TM và OLI của khu vực nghiên cứu

K=1

X ϵ nhóm (-)

K=2

X không thuộc

nhóm nào

K=3

X ϵ nhóm (+)

Hình 2.1: Xác định nhóm cho đối tượng cần phân loại dựa trên thuật toán K-NN

10

Kết quả phân loại

HTSDDD năm 2009

Ảnh năm 2009

Cắt ảnh theo

ranh giới nghiên cứu

Xử lý số

(Phân loại định hướng

đối tượng)

Đánh giá độ chính xác

kết quả phân loại

Xây dựng bộ

quy tắc

Xây dựng

các chỉ số

Phân mảnh ảnh

Ảnh Ikonos 1m

Bản đồ HTSDĐ

Số liệu thống kê

Chỉnh sửa ranh giới các

đối tượng trên từng lớp

Vector hóa

các đối tượng SDĐ

Copy các đối tượng

không thay đổi

Hiện trạng sử dụng đất

1989, 1995, 1999, 2005, 2009, 2013

Chồng xếp lên trên

ảnh các năm khác

đạt

Ko đạt

Tách riêng ranh giới

đất dân cư

Cắt các ảnh vệ tinh gốc

theo ranh giới đất dân cư

Kết quả phân loại hiện trạng sử dụng đất

1989, 1995, 1999, 2005, 2009, 2013

Object

-

oriente

d

classifi

cation

Per -

field

classif

ication

K -

NN

Phân loại đất xây dựng và

vườn tạp bằng K-NN

Hình 2.2: Sơ đồ các bước xử lý ảnh

11

2.2.2 Đánh giá quá trình biến động sử dụng đất khu vực huyện Giao

Thủy, tỉnh Nam Định

2.2.2.1 Biến động sử dụng đất trên không gian giai đoạn 1989 - 2013

2.2.2.2 Biến động sử dụng đất huyện Giao Thủy theo thời gian trong giai

đoạn nghiên cứu

Đất cói

0%

Đất NTTS 88%

Đất MN

77% 13%

Đất RMN

20%

61%

Đất muối

85%

14%

Đất CSD

18%

22%

Đất lúa

91%

Đất XD

Vườn tạp

58%

6%

41%

3%

12

2.2.2.3 Xu hướng biến động sử dụng đất khu vực Giao Thủy, Nam Định

giai đoạn 1989 - 2013

2.3 Diễn biến phát triển nhân khẩu khu vực Giao Thủy, Nam Định

2.3.1 Quy mô hộ và quy mô dân số

Hình 2.3: a) Sự biến thiên của quy mô dân số; b) Sự gia tăng số hộ ở Giao Thủy

13

Hình 2.4: Sự biến động mật độ hộ gia đình trên không gian

các xã thuộc huyện Giao Thủy giai đoạn 1989 - 2009

Hình 2.5: Sự biến động mật độ dân

số trên không gian các xã thuộc

huyện Giao Thủy giai đoạn 1989 -

2009

2.3.2 Mật độ và sự phân bố dân số

14

Hình 2.6: Sự biến động tỷ trọng dân số trong độ tuổi lao động

trên không gian các xã thuộc huyện Giao Thủy giai đoạn 1989-2009

2.3.4 Tỷ lệ sinh, tỷ lệ chết và tỷ lệ tăng tự nhiên dân số

2.3.5 Lao động, việc làm

Chương 3. XÁC ĐỊNH MỐI QUAN HỆ GIỮA BIẾN ĐỘNG

SỬ DỤNG ĐẤT VÀ MỘT SỐ YẾU TỐ NHÂN KHẨU HỌC TẠI

KHU VỰC HUYỆN GIAO THỦY, TỈNH NAM ĐỊNH

3.1 Phƣơng pháp phân tích thống kê trong xác định mối quan hệ giữa

sự biến động sử dụng đất với một số yếu tố nhân khẩu học

3.1.1 Phương pháp tương quan tuyến tính

3.1.2 Phương pháp hồi quy tuyến tính

2.3.3 Cơ cấu dân số theo giới tính và theo nhóm tuổi

15

3.2 Xác định mối quan hệ giữa sự biến động sử dụng đất với một số yếu

tố nhân khẩu học tại Giao Thủy, Nam Định dựa vào mô hình hồi quy

3.2.1 Xác định mối quan hệ giữa sự gia tăng diện tích đất xây dựng với

các yếu tố nhân khẩu học tại Giao Thủy

Hình 3.1: Đường hồi quy biểu thị mối quan hệ giữa diện tích đất xây dựng với

từng biến: số lượng hộ gia đình; tỷ trọng dân số trong độ tuổi lao động;

mật độ dân số huyện Giao Thủy giai đoạn 1989 - 2013

Thông qua các kết quả thể hiện trên hình 3.4, 3.5 và 3.6, cho thấy có

một mối quan hệ tuyến tính rất chặt giữa quá trình gia tăng diện tích đất

xây dựng với sự tăng trưởng số lượng hộ gia đình và tỷ trọng dân số trong

độ tuổi lao động thể hiện qua giá trị R2 = 0.934 và R

2 = 0.699 tương ứng.

Diện

tích

đất

xây

dựng

(ha)

Số hộ gia đình (hộ)

Y =

-

2101

,781

+

0,09

6*X

Y = - 2775,731 + 92,626*X

Diện

tích

đất

xây

dựng

(ha)

Tỷ trọng dân số trong độ tuổi lao động (%)

Diện

tích

đất

xây

dựn

g

(ha)

Mật độ dân số (Người/km2)

R2 =

0.934

R2 = 0.699

Y = - 2007.041 + 5.75*X

R2 = 0.234

16

3.2.2 Mối quan hệ giữa sự gia tăng diện tích đất nuôi trồng thủy sản với

các yếu tố nhân khẩu học tại Giao Thủy

Hình 3.2: Đường hồi quy biểu thị mối quan hệ giữa diện tích đất NTTS với

từng biến: số lượng hộ gia đình; tỷ trọng dân số trong độ tuổi lao động;

mật độ dân số huyện Giao Thủy giai đoạn 1989 – 2013

Thông qua các kết quả thể hiện trên hình 3.4 cho thấy có một mối quan

hệ tuyến tính rất chặt giữa quá trình gia tăng diện tích đất NTTS với sự

tăng trưởng số lượng hộ gia đình và tỷ trọng dân số trong độ tuổi lao động

thể hiện qua giá trị R2 = 0.830 và R

2 = 0.814 tương ứng.

3.2.3 Xác định mối quan hệ giữa biến động sử dụng đất và các biến

nhân khẩu học huyện Giao Thủy bằng phƣơng pháp hồi quy đa biến

Mật độ dân số (Người/km2) Số hộ gia đình (hộ)

Tỷ trọng dân số trong độ tuổi lao động (%)

Diện

tích

đất

NTT

S

(ha)

Diện

tích

đất

NTT

S

(ha)

Diện

tích

đất

NTT

S

(ha)

R2 = 0.596

Y = - 9059.472 + 14.485 * X

R2 = 0.830

Y = -4866.305 + 0.152 * X

Y = -133370.406 + 4421.621 * X - 35.428 * X2

R2 = 0.814

17

1. Xác định mối quan hệ giữa diện tích đất xây dựng và các biến nhân

khẩu học (NKH)

Bước 1: Xem xét ma trận hệ số tương quan giữa diện tích đất xây dựng và

3 biến NKH

Bước 2: Ứng dụng mô hình hồi quy tuyến tính bội đánh giá mối quan hệ

giữa diện tích đất xây dựng và các biến nhân khẩu học huyện Giao Thủy

Hàm hồi quy diện tích đất xây dựng dự đoán theo tất cả các biến độc lập là:

Y = 1774.288 - 4.264 * Mật độ dân số + 6.178 * Số hộ gia đình

- 75.638 * Tỷ trọng dân số trong độ tuổi lao động

2. Xác định mối quan hệ giữa diện tích đất nuôi trồng thủy sản (NTTS) và

các biến nhân khẩu học

Bước 1: Xem xét ma trận hệ số tương quan giữa diện tích đất NTTS và 3

biến NKH

Bước 2: Ứng dụng mô hình hồi quy tuyến tính bội đánh giá mối quan hệ

giữa diện tích đất NTTS và các biến nhân khẩu học huyện Giao Thủy

Hàm hồi quy diện tích đất NTTS được dự đoán theo tất cả các biến độc lập là:

Y = -10853.679 + 9. 644* Mật độ dân số + 38.063 * Số hộ gia đình

+ 26.554 * Tỷ trọng dân số trong độ tuổi lao động

* Xác định tầm quan trọng của các biến trong mô hình hồi quy đa biến:

Trong mô hình hồi quy đa biến trên ta có 3 biến độc lập, chúng ta muốn

xác định biến nào có vai trò quan trọng hơn trong việc dự đoán giá trị lý

thuyết của biến phụ thuộc Y chúng ta có thể dựa vào độ lớn của giá trị

tuyệt đối của các hệ số tương quan, hệ số tương quan từng phần và hệ số

tương quan riêng chạy trong bảng kết quả hệ số.

Như vậy, biến số lượng hộ gia đình là biến có quan hệ chặt chẽ và tác

động nhiều nhất đến sự thay đổi sử dụng đất tại khu vực Giao thủy, cả về

18

sự gia tăng đất xây dựng và gia tăng đất nuôi trồng thủy sản với hệ số

tương quan r13 = 0.966, 0.911 và hệ số tương quan từng phần và hệ số

tương quan riêng 0.734 và 0.262, 0.984 và 0.643.

3.3 Kết hợp các mô hình nhằm dự báo biến động SDĐ dƣới ảnh hƣởng

của sự thay đổi các yếu tố nhân khẩu học tại khu vực huyện Giao

Thủy, tỉnh Nam Định

Các nghiên cứu sử dụng mô hình biến động sử dụng đất thường có ba

mục tiêu cơ bản:

(1) để hiểu rõ hơn về nguyên nhân và cơ chế chi phối những thay đổi

trong sử dụng đất /lớp phủ đất;

(2) đưa ra các dự báo những thay đổi trong tương lai sử dụng đất/ lớp

phủ đất bằng cách đưa các yếu tố tác động tham gia vào các mô hình nhằm

mục đích kiểm soát chúng;

(3) đóng góp vào việc thiết kế các chính sách ứng phó với những thay

đổi sử dụng đất.

Luận án này với mục tiêu nhằm thực hiện mô hình hóa những thay đổi

sử dụng đất là một phần của những nỗ lực để phát triển các phương pháp

khả thi cho việc ứng dụng các mô hình thay đổi sử dụng đất ở các vùng

đồng bằng ven biển bao gồm các khu vực đang phát triển như huyện Giao

Thủy.

Nhằm mục đích hạn chế từng kỹ thuật trong mô hình riêng lẻ, luận án

đã ứng dụng phương pháp tích hợp mô hình CA, hồi qui logistic và mô

hình Markov để mà xử lý tiếp các kết quả biến động theo thời gian tốt hơn

từ kết quả đầu ra của mô hình hồi quy logistic (hình 3.)

19

Hình 3.3: Tích hợp mô hình MultiLogistic – Markov - Cellular Automata

nhằm dự báo biến động đất xây dựng và đất NTTS huyện Giao Thủy

3.3.1 Mô tả chi tiết các biến tham gia quá trình dự báo biến động sử

dụng đất tại huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định

Bản đồ biến

động đất xây

dựng, NTTS

1989-1999

1989

Kiểm chứng mô hình BĐ HTSDĐ

2009

Chạy mô hình hồi quy

MultiLogistic

Khả năng chuyển đổi không gian

của Đất xây dựng, đất NTTS dưới

tác động các biến động lực

Chạy mô hình

Cellular Automata

Chạy mô hình

Markov

Ma trận xác suất chuyển đổi của mô hình Markov

Bản đồ dự báo

SDĐ 2019, 2029

Số liệu dự báo biến

động đất XD và NTTS

Các biến

nhân khẩu học Các biến

kinh tế-xã hội

Bản đồ 2009 tái

tạo từ mô hình

Bản đồ biến

động đất xây

dựng, NTTS

1999-2009

1989

Bản đồ biến

động đất xây

dựng, NTTS

1989-2009

1989

20

3.3.2 Đánh giá kết quả khả năng chuyển đổi sử dụng đất bằng mô hình

hồi quy MultiLogistic

3.3.3 Dự báo định lượng biến động sử dụng đất bằng mô hình chuỗi

Markov

1. Dự báo biến động diện tích đất xây dựng tại Giao Thủy từ mô hình Markov

Hình 3.4: Kết quả định lượng dự báo chuyển đổi các loại đất sang đất XD

tại Giao Thủy giai đoạn 1999 - 2009; 2009 - 2019 và 2009 - 2029.

Đất lúa

92%

Đất vườn

tạp 75%

Đất khác

99%

Đất xây

dựng 2009

5%

25%

0%

Đất lúa

84%

Đất vườn

tạp 48%

Đất khác

99%

Đất xây

dựng 2019

2%

52%

0,3%

Đất lúa

76%

Đất vườn

tạp 32%

Đất khác

97%

Đất xây

dựng 2029

9%

68%

3%

21

2. Dự báo biến động diện tích đất NTTS tại Giao Thủy từ mô hình Markov

Hình 3.5: Kết quả định lượng dự báo chuyển đổi các loại đất sang đất NTTS

tại Giao Thủy giai đoạn 1999 - 2009; 2009 - 2019 và 2009 - 2029.

3.3.4 Tích hợp kết quả mô hình hồi quy logistic và kết quả dự báo trong

mô hình chuỗi Markov nhằm dự báo biến động sử dụng đất trong mô

hình Cellular Automata tại huyện Giao Thủy

1. Kết quả dự báo phân bố đất xây dựng, đất nuôi trồng thủy sản trên không

gian tại huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định.

Đất cói

0%

Đất NTTS

2009

100%

Đất MN

94% 1%

Đất RMN

73%

Đất khác

100%

Đất CSD

13%

Đất lúa

94%

Đất muối

89%

11%

9%

10%

2%

Đất cói

0%

Đất NTTS

2019

100%

Đất MN

93% 0%

Đất RMN

83%

Đất khác

100%

Đất CSD

44%

Đất lúa

90%

Đất muối

47%

27%

8%

35%

8%

Đất cói

0%

Đất NTTS

2029

100%

Đất MN

72% 8%

Đất RMN

29%

Đất khác

100%

Đất CSD

26%

Đất lúa

83%

Đất muối

33%

33%

79%

53%

10%

22

Hình 3.6: Dự báo phân bố đất xây dựng, đất nuôi trồng thủy sản tại

Giao Thủy năm 2009, 2019, 2029

23

3.3.5 Kiểm chứng độ chính xác kết quả của mô hình

3.4 Đánh giá vai trò của dự báo biến động sử dụng đất trong mối quan

hệ với các yếu tố nhân khẩu học đối với quy hoạch sử dụng đất huyện

Giao Thủy, Nam Định

3.4.1 Đánh giá tiềm năng đất đai cho mục đích nuôi trồng thủy sản và phát

triển đô thị, xây dựng khu dân cư nông thôn tại Giao Thủy, Nam Định

3.4.2 Quan điểm sử dụng đất đến năm 2020 của huyện Giao Thủy,

Nam Định

3.4.3 Đề xuất lồng ghép các yếu tố nhân khẩu học trong định hướng và

quan điểm sử dụng đất cho giai đoạn 2020 - 2030 tại huyện Giao Thủy,

tỉnh Nam Định

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

A. KẾT LUẬN

Kết luận 1. Sự tích hợp phương pháp phân loại theo hướng đối tượng với

phân loại K - NN và phân loại theo vùng thực địa đã nâng cao độ tin cậy

trong việc đánh giá biến động sử dụng đất tại khu vực Giao Thủy từ dữ liệu

viễn thám.

Kết luận 2. Sử dụng đất tại huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định từ giai

đoạn sau “Đổi Mới” đến nay biến động phức tạp cả về diện tích cũng như

vị trí. Diễn biến chính của quá trình biến động sử dụng đất tại huyện Giao

Thủy, tỉnh Nam Định cho thấy sự mở rộng đất xây dựng và đất nuôi trồng

thủy sản xảy ra rất mạnh mẽ trong toàn bộ quá trình nghiên cứu.

Kết luận 3. Huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định là nơi điển hình cho sự

suy giảm quy mô và mật độ dân số trong 10 năm trở lại đây. Tuy nhiên, số

lượng hộ gia đình hạt nhân, tỷ trọng dân số trong độ tuổi lao động lại tăng

24

lên rõ rệt do xu hướng tách hộ đang gia tăng và dân số khu vực đang ở thời

điểm “cơ cấu dân số vàng”.

Kết luận 4. Mô hình hồi quy thống kê thực sự là một phương pháp có

thể nhận diện nhanh chóng mối quan hệ giữa các biến nhân khẩu học với

các biến sử dụng đất tại khu vực nghiên cứu. Số lượng hộ gia đình và tỷ

trọng dân số trong độ tuổi lao động là hai biến có mối quan hệ chặt chẽ với

biến diện tích đất xây dựng và diện tích đất nuôi trồng thủy sản.

Kết luận 5. Sự tích hợp mô hình Logistic, chuỗi Markov với Cellular

Automata trên GIS đã cho chúng ta thấy một diễn biến về biến động sử dụng

đất trong không gian bị tác động bởi yếu tố nhân khẩu học theo thời gian.

Kết luận 6. Luận án cho thấy cần thiết phải lồng ghép các biến nhân

khẩu học vào chính sách phát triển kinh tế - xã hội, đặc biệt trong công tác

quy hoạch đất đai.

B. KIẾN NGHỊ

Kiến nghị 1. Trong nghiên cứu này, các mô hình hồi quy đã được sử

dụng để nhận diện các mối quan hệ giữa biến động sử dụng đất với các yếu

tố nhân khẩu học. Tuy nhiên, các mối quan hệ này chỉ được xác định về

mặt thống kê và không xét đến tính không gian. Do đó, để có thể xác định

mối quan hệ giữa các cặp biến sử dụng đất và nhân khẩu học trên không

gian và thời gian, cần phải áp dụng các mô hình thống kê không gian.

Kiến nghị 2. Việc tích hợp các mô hình hồi quy logistic, chuỗi Markov

và Cellular Automata cho phép luận án đưa ra các dự báo về sử dụng đất

có độ tin cậy cao, tuy nhiên luận án nhận thấy nếu có thể đưa thêm một số

biến tự nhiên và chính sách của khu vực thì kết quả dự báo sẽ chính xác

hơn.

24

DANH MỤC CÁC CÔNG BỐ KHOA HỌC

CÓ LIÊN QUAN TỚI LUẬN ÁN

1. Lê Thị Thu Hà (2011), “Ứng dụng viễn thám và GIS nghiên cứu mối

tương quan giữa sự mở rộng không gian đô thị và sản lượng khai thác

bể than Quảng Ninh”, Hội nghị KHCN mỏ toàn quốc, 750-754.

2. Phạm Thị Làn, Lê Thị Thu Hà, Nguyễn Văn Dũng, Trịnh Thị Hoài Thu

(2011), “Nghiên cứu mối quan hệ giữa quá trình khai thác mỏ khu vực

Cẩm Phả và quy luật biến động đường bờ vịnh Bái Tử Long”, Hội nghị

KHCN mỏ toàn quốc, 726-730.

3. Lê Thị Thu Hà, Phạm Thị Làn, Trịnh Thị Hoài Thu (2011), “Ứng dụng

phương pháp phân loại định hướng đối tượng để phân tích các đối

tượng trên ảnh vệ tinh”, Tạp chí khoa học Mỏ địa chất, (số 34), 23-26.

4. Trịnh Thị Hoài Thu, Lê Thị Thu Hà, Phạm Thị Làn (2012), “So sánh

phương pháp phân loại dựa vào điểm ảnh và phương pháp phân loại

định hướng đối tượng chiết xuất thông tin lớp phủ bề mặt từ ảnh độ

phân giải cao”, Tạp chí khoa học Mỏ địa chất, (số 39), 59-64.

5. Phạm Thị Làn, Lê Thị Thu Hà, Nguyễn Văn Lợi, Đoàn Thị Dung, Đậu

Thanh Bình (2013), “Phân loại lớp phủ bằng phương pháp định hướng

đối tượng trên ảnh Alos khu vực Giao Thủy – Nam Định”, Tạp chí

công nghiệp mỏ, (số 2B), 89-92.

6. Lê Thị Thu Hà, Phạm Thị Làn, Nguyễn Tiến Quỳnh (2014), “Đánh giá

và dự báo biến động sử dụng đất khu vực cửa sông Ba Lạt dựa trên tư

liệu viễn thám đa thời gian và GIS”, Tạp chí khoa học Mỏ địa chất, (số

48), 13-19.

7. Phạm Thị Làn, Lê Thị Thu Hà, Võ Chí Mỹ, Phạm Văn Cự (2015),

“Phân tích biến động sử dụng đất trong mối quan hệ với yếu tố tự nhiên

khu vực huyện Thái Thụy, tỉnh Thái Bình”, Tạp chí khoa học đo đạc và

bản đồ, (số 24), 53-60.

24

8. Lê Thị Thu Hà, Phạm Thị Làn, Nguyễn Văn Trung, Võ Chí Mỹ, Phạm

Văn Cự (2015), “Ứng dụng tư liệu viễn thám xác định xu hướng gia

tăng bề mặt không thấm ở nông thôn”, Tạp chí khoa học đo đạc và bản

đồ, (số 26), 28-35.

9. Le Thi Thu Ha, Pham Thi Lan, Nguyen Van Trung (2015), “Integration

multi-temporal satellite imagery and GIS data to determine the

relationship between population growth and land use change in Balat

estuary river, Vietnam”, The Second International Conference on

Scientific Research Cooperation between Vietnam and Poland in Earth

Sciences (VIET-POL 2015), 251-259.

10. Le Thi Thu Ha, Pham Thi Lan, Nguyen Van Trung, Trinh Kim Thoa,

Nguyễn Văn Nam (2016), “Detection of the urban area expansion using

impervious sufaces extracted from Spot data: A case study in Tay ho

district – Hanoi”, International Symposium on Geo-spatial and Mobile

Mapping Technologies and Summer School for Mobile Mapping

Technologies, 135-140.

11. Le Thi Thu Ha, Pham Thi Lan, Nguyen Van Trung, Luu Bich Ngoc

(2016), “Determination the relationship between population growth and

land use change in Balat estuary based on remote sensing and GIS

data”, Conference International The Relation Between Population and

Development, 519-528.

12. Nguyen Van Trung, Nguyen Van Khanh, Pham Vong Thanh, Le Thi

Thu Ha (2016), “Monitoring Coastline changes using multi-temporal

sattelite data and GIS in the Cua Dai estuary, Thu Bon river delta”,

International Symposium on Geo-spatial and Mobile Mapping

Technologies and Summer School for Mobile Mapping Technologies,

155-159.

24