Tổng quan luận án

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Đất đai là nguồn tài nguyên giữ vai trò nền tảng trong các hoạt động phát triển kinh tế - xã hội. Những biến động về lớp phủ mặt đất (Land cover) và thay đổi loại hình sử dụng đất (Land use) chịu sự tác động đồng thời từ các quy luật tự nhiên, các hiện tượng cực đoan do biến đổi khí hậu (BĐKH) và các hoạt động nhân sinh. Bến Tre là một trong những tỉnh thuộc khu vực Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) chịu tác động mạnh từ BĐKH và nước biển dâng. Các hiện tượng như hạn hán, xâm nhập mặn, ngập lụt do triều cường và xói mòn bờ sông đã làm biến đổi nhanh chóng các loại hình sử dụng đất, đặc biệt tại các huyện vùng duyên hải.

Phương thức quản lý đất đai truyền thống tại địa phương chủ yếu dựa vào công tác thống kê, kiểm kê định kỳ 5 năm một lần theo đơn vị hành chính. Cách tiếp cận này chưa đáp ứng được yêu cầu theo dõi các biến động nhanh, đột ngột và chưa định lượng được mức độ tác động của từng yếu tố khí hậu đến sự chuyển đổi đất đai. Các nghiên cứu trước đây phần lớn dừng lại ở việc liệt kê định tính các tác nhân ảnh hưởng mà thiếu các công cụ mô hình hóa không gian để lượng hóa cụ thể mối tương quan này. Do đó, việc xây dựng cơ sở khoa học và ứng dụng công nghệ tích hợp Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS), Viễn thám (RS) cùng các mô hình toán học nhằm giám sát và mô phỏng thay đổi sử dụng đất là yêu cầu cấp thiết phục vụ công tác quy hoạch và quản lý đất đai bền vững tại tỉnh Bến Tre.

Mục tiêu nghiên cứu

  1. Mục tiêu tổng quát: Giám sát thay đổi sử dụng đất trong bối cảnh biến đổi khí hậu tỉnh Bến Tre nhằm hỗ trợ công tác quản lý quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất.
  2. Mục tiêu cụ thể:
    • Đánh giá thay đổi sử dụng đất thông qua chu chuyển đất đai và các yếu tố tác động trong bối cảnh biến đổi khí hậu nhằm cung cấp thông tin thay đổi sử dụng đất trong quá khứ.
    • Mô phỏng thay đổi sử dụng đất dựa trên biến động và các yếu tố tác động trong bối cảnh biến đổi khí hậu nhằm cung cấp thông tin thay đổi sử dụng đất trong tương lai.
    • Đề xuất các giải pháp giám sát thay đổi sử dụng đất trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Các loại hình sử dụng đất qua các thời kỳ (năm 2009, 2019) và các yếu tố tự nhiên là biểu hiện của biến đổi khí hậu tác động đến sự thay đổi sử dụng đất.
  • Phạm vi không gian: 3 huyện ven biển thuộc tỉnh Bến Tre gồm huyện Ba Tri, huyện Bình Đại và huyện Thạnh Phú.
  • Phạm vi thời gian: Giai đoạn đánh giá thực trạng và lịch sử biến động từ năm 2009 đến năm 2019; giai đoạn mô phỏng dự báo đến các mốc thời gian năm 2029, 2039, 2049 và định hướng đến năm 2050.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Các hướng nghiên cứu trước đây

Tổng quan tài liệu trong luận án được tác giả hệ thống hóa qua ba nhóm nghiên cứu chính:

Hướng nghiên cứu Tác giả, công trình, năm Nội dung và kết quả chính được trích dẫn
Khái niệm và phương pháp LULC quốc tế FAO (1976), Ellis (2007), Jokar Arsanzani (2012), Foley và ctv (2005), Suming và ctv (2013), Valbuena và ctv (2010), Turner và ctv (2007), Muller Phân định ranh giới học thuật giữa lớp phủ mặt đất (Land cover) và mục đích sử dụng đất (Land use); phân tích các động lực tự nhiên, kinh tế - xã hội và chính sách tác động đến biến động sử dụng đất.
Ứng dụng mô hình toán dự báo trên thế giới Pontius và ctv (2004), Varun N.M và ctv (2014), Verburg, Fresco (1996), Parker (2012), Taillandier (2014), Treuil và ctv, Banos, Qihao Weng (2001), Noortje (2013), Yu và ctv (2011), Mohanty (2007), Suzanchi và Kaur (2011), Sandy (2008), Lambin và Strahler (1994), Fung và Le Drew (1987), Pouliot và ctv (2009), Gong và ctv (2008) Phát triển và ứng dụng các mô hình: Mô hình thay đổi đất đai (LCM), mô hình CLUE-S, CLUMondo, mô hình đa tác tử (ABM trên nền GAMA), chuỗi Markov kết hợp Tế bào tự động (Markov-CA), và mô hình MOLUSCE. Áp dụng kỹ thuật phân loại sau xử lý ảnh và phân tích thành phần chính (PCA) trong giám sát đô thị hóa và nông nghiệp.
Nghiên cứu sử dụng đất và BĐKH tại Việt Nam Nguyễn Đình Dương (2006), Lê Đức Hạnh và ctv (2013), Lê Ngọc Lãm (2008, 2016), Trịnh Lê Hùng và ctv (2017), Nguyễn Thị Thu Hiền (2015), Nguyễn Thị Thúy Hạnh, Huỳnh Văn Chương và ctv (2017), Nguyễn Thái Nam (2016), Phạm T. Lợi và Đào N. Khôi (2021), Phạm Vũ Chung (2017), Thái Thành Dư và ctv (2016), Đặng Thị Bé Thơ (2013), Trương Chí Quang và ctv (2014), MFF (2014), các dự án của Bộ Tài nguyên và Môi trường (2013, 2015, 2019) Ứng dụng ảnh viễn thám MODIS, Landsat, SPOT5 kết hợp GIS và hồi quy logistic để giải đoán biến động lớp phủ rừng, đất nông nghiệp, đất đô thị. Tại Bến Tre, các nghiên cứu tập trung vào phân tích tác động của xâm nhập mặn, ngập lụt, mô phỏng GAMA và đánh giá phục hồi rừng ngập mặn.

Khoảng trống nghiên cứu luận án giải quyết

Mặc dù các nghiên cứu trong và ngoài nước đã chứng minh tính hiệu quả của công nghệ viễn thám và GIS, phần lớn các công trình tại khu vực ĐBSCL nói chung và Bến Tre nói riêng mới dừng lại ở việc kiểm kê hiện trạng, so sánh biến động giữa hai thời điểm hoặc xây dựng các mô hình định tính. Luận án lựa chọn giải quyết khoảng trống về việc lượng hóa mức độ tác động của các yếu tố khí hậu cực đoan (nhiệt độ bề mặt, lượng mưa, độ mặn đất, ngập lụt triều cường, chỉ số khô hạn) đến từng loại hình sử dụng đất; đồng thời thiết lập quy trình tích hợp mô hình LCM, MOLUSCE, chuỗi Markov-CA và mạng nơ-ron nhân tạo (ANN) để mô phỏng không gian sử dụng đất theo các kịch bản BĐKH tại vùng ven biển Bến Tre.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và khung phân tích

  • Lý thuyết về đất đai và phân loại sử dụng đất: Tiếp cận theo định nghĩa của Luật Đất đai năm 2013 và FAO (1976), phân biệt bản chất giữa đặc tính vật lý tự nhiên của bề mặt (Land cover) và mục đích khai thác kinh tế - xã hội của con người (Land use).
  • Lý thuyết biến đổi khí hậu và nước biển dâng: Dựa trên các báo cáo đánh giá của Ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC: FAR, SAR, TAR, AR4), kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng của Bộ Tài nguyên và Môi trường (kịch bản nồng độ khí nhà kính trung bình RCP 4.5).
  • Khung phân tích mô hình toán: Khung tích hợp giữa mô hình Markov (xác định ma trận xác suất chuyển đổi trạng thái), mô hình Tế bào tự động (Cellular Automata - phân bổ không gian dựa trên quy tắc lân cận), mô hình Land Change Modeler (LCM), mô-đun MOLUSCE và cấu trúc Mạng nơ-ron nhiều lớp (MultiLayer Perceptron - MLP/ANN).

Phương pháp nghiên cứu

Luận án kết hợp các phương pháp nghiên cứu định lượng và định tính:

  1. Phương pháp phân tích - tổng hợp tài liệu: Thu thập, hệ thống hóa các báo cáo hiện trạng sử dụng đất, tài liệu quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội và các công trình khoa học chuyên ngành.
  2. Phương pháp điều tra khảo sát và lấy mẫu thực địa: Thu thập tọa độ điểm mẫu kiểm chứng (Region of Interest - ROI), khảo sát độ dẫn điện của đất (EC) và ghi nhận thực tế các biểu hiện thiên tai phục vụ kiểm định phân loại ảnh.
  3. Phương pháp xử lý ảnh viễn thám:
    • Sử dụng tư liệu ảnh vệ tinh Landsat đa thời kỳ (Landsat 5 TM và Landsat 8 OLI/TIRS).
    • Áp dụng các thuật toán phân loại có kiểm định như Phân loại cực đại gần nhất (Maximum Likelihood Classification - MLC) và Mạng nơ-ron nhân tạo (ANN).
    • Chiết xuất các chỉ số phổ: Chỉ số khác biệt thực vật chuẩn hóa (NDVI), Chỉ số thực vật tăng cường (EVI), Chỉ số thực vật có hiệu chỉnh đất (SAVI), Chỉ số khác biệt lượng nước (NDWI), Chỉ số nhiệt độ bề mặt đất (LST).
    • Tính toán chỉ số khô hạn theo quan hệ nhiệt độ - thực vật (Temperature Vegetation Dryness Index - TVDI) và các chỉ số độ mặn: Chỉ số khác biệt độ mặn (NDSI), Chỉ số độ mặn (SI), Chỉ số mặn thực vật (VSSI), Chỉ số độ sáng (BI).
  4. Phương pháp phân tích thống kê và thống kê không gian:
    • Phân tích tương quan tuyến tính Pearson nhằm đánh giá mối liên hệ giữa các kênh phổ ảnh viễn thám, các chỉ số độ mặn với giá trị độ dẫn điện thực địa (EC).
    • Đánh giá hiện tượng đa cộng tuyến giữa các biến giải thích độc lập.
    • Sử dụng chỉ số tiềm năng chuyển đổi Cramer’s V và mô hình Hồi quy Logistic nhị phân đa biến (Binary Logistic Regression) để xác định trọng số ảnh hưởng của từng biến khí hậu đến xác suất chuyển đổi mục đích sử dụng đất.
  5. Phương pháp mô phỏng không gian: Kết hợp công cụ LCM và mô-đun MOLUSCE trên hệ nền GIS mã nguồn mở QGIS và ArcGIS/IDRISI nhằm chạy mô phỏng dự báo phân bố không gian các loại đất.
  6. Phương pháp tham vấn chuyên gia: Lấy ý kiến các chuyên gia đa ngành trong lĩnh vực quản lý đất đai, tài nguyên môi trường và BĐKH để hoàn thiện các nhóm giải pháp giám sát.

Nguồn dữ liệu sử dụng

  • Dữ liệu viễn thám: Cảnh ảnh vệ tinh Landsat các năm 2009 và 2019.
  • Dữ liệu bản đồ: Bản đồ nền địa hình, bản đồ địa chính, bản đồ hiện trạng sử dụng đất các năm 1999, 2009, 2019 của tỉnh Bến Tre.
  • Dữ liệu khí tượng thủy văn: Chuỗi số liệu quan trắc nhiệt độ trung bình năm/tháng, lượng mưa, mực nước triều tại Trạm khí tượng thủy văn Ba Tri; dữ liệu kịch bản BĐKH tỉnh Bến Tre.
  • Dữ liệu kinh tế - xã hội và mẫu khảo sát độ mặn đất thực tế.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Tổng quan

Chương 1 trình bày cơ sở lý luận về đất đai, phân loại đất theo Luật Đất đai 2013, các khái niệm thay đổi và biến động sử dụng đất. Tác giả phân tích các nhóm nguyên nhân dẫn đến thay đổi đất đai gồm yếu tố tự nhiên (địa hình, khí hậu, thổ nhưỡng), yếu tố kinh tế - xã hội (dân số, lao động, kỹ thuật canh tác) và yếu tố chính sách quy hoạch. Chương này tổng thuật chi tiết các mô hình mô phỏng biến động đất đai phổ biến trên thế giới: LCM, CLUE-S, CLUMondo, ABM (trên phần mềm GAMA), Markov-CA và MOLUSCE.

Phần tổng quan tình hình nghiên cứu làm rõ các bước tiến của kỹ thuật viễn thám kết hợp GIS trong việc giám sát lớp phủ tại Việt Nam và tỉnh Bến Tre. Tác giả khái quát đặc điểm tự nhiên, kinh tế - xã hội của vùng nghiên cứu gồm 3 huyện ven biển Ba Tri, Bình Đại và Thạnh Phú – khu vực có địa hình trũng thấp, hệ thống sông rạch chằng chịt, tiếp giáp biển Đông và chịu tác động trực tiếp của xâm nhập mặn, triều cường và khô hạn.

Chương 2. Dữ liệu và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 mô tả chi tiết nguồn gốc dữ liệu đầu vào, các thông số kỹ thuật của các cảnh ảnh Landsat sử dụng và quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu GIS trên phần mềm QGIS. Tác giả thiết lập quy trình tiền xử lý ảnh (hiệu chỉnh bức xạ, hiệu chỉnh khí quyển), phân loại ảnh và xây dựng ma trận sai số để đánh giá độ chính xác (Overall Accuracy và hệ số Kappa).

Nội dung trọng tâm của chương là thiết lập phương pháp tính toán các chỉ số chuyên đề:

  • Quy trình tính toán chỉ số độ mặn (NDSI, SI, VSSI, BI) và thiết lập mô hình tương quan với độ dẫn điện của đất (EC đo bằng dS/m).
  • Quy trình xác định chỉ số khô hạn TVDI dựa trên không gian phân bố giữa nhiệt độ bề mặt đất (LST) và chỉ số thực vật NDVI.
  • Phương pháp phân cấp các biến độc lập khí hậu (nhiệt độ, lượng mưa, mức độ ngập lụt, độ mặn, khô hạn).
  • Khung phương pháp luận kết hợp mô hình Hồi quy Logistic, hệ số Cramer's V và mạng nơ-ron nhân tạo (ANN) trong mô-đun MOLUSCE để xác định tiềm năng chuyển đổi đất đai.

Chương 3. Kết quả và thảo luận

Chương 3 trình bày các kết quả phân tích thực nghiệm và thảo luận khoa học:

  1. Hiện trạng sử dụng đất năm 2019 và biến động giai đoạn 2009 – 2019:
    • Phân tích chi tiết hiện trạng đất nông nghiệp (đất trồng lúa, đất trồng cây lâu năm, đất nuôi trồng thủy sản, đất rừng) và đất phi nông nghiệp (đất dân cư - xây dựng, đất thủy hệ, đất trống).
    • Đánh giá chu chuyển đất đai: Giai đoạn 2009 – 2019 ghi nhận sự chuyển dịch mạnh mẽ từ đất trồng lúa sang đất nuôi trồng thủy sản và đất trồng cây lâu năm tại huyện Ba Tri, Bình Đại và Thạnh Phú.
Nhóm loại đất chính Xu hướng biến động giai đoạn 2009 – 2019 tại 3 huyện ven biển
Đất trồng lúa Diện tích giảm do ảnh hưởng của xâm nhập mặn và chuyển đổi cơ cấu kinh tế sang thủy sản, cây ăn trái.
Đất nuôi trồng thủy sản Diện tích tăng nhanh, tập trung chuyển đổi tại các vùng ven biển và vùng trũng nhiễm mặn.
Đất trồng cây lâu năm Tăng diện tích ở các vùng có đê bao ngọt hóa, chuyển đổi từ đất lúa kém hiệu quả.
Đất dân cư – xây dựng Tăng liên tục theo quá trình phát triển kinh tế và mở rộng hạ tầng địa phương.
Đất rừng ngập mặn Biến động cục bộ do sạt lở bờ biển xen kẽ các nỗ lực trồng rừng phòng hộ.

  1. Đánh giá các yếu tố tác động và mối tương quan:

    • Phân tích chuỗi số liệu Trạm Ba Tri cho thấy xu thế nhiệt độ trung bình năm có chiều hướng gia tăng; lượng mưa phân bố không đều giữa mùa mưa và mùa khô.
    • Bản đồ phân bố độ mặn đất (EC) và bản đồ khô hạn TVDI giai đoạn 2009 và 2019 thể hiện rõ ranh giới mặn hóa và hạn hán mở rộng sâu vào nội đồng.
    • Kết quả kiểm tra đa cộng tuyến và phân tích hồi quy Logistic nhị phân xác định mức độ tác động có ý nghĩa thống kê của các biến độc lập: nhiệt độ, lượng mưa, mức độ ngập lụt và độ mặn đến xác suất chuyển đổi từ đất lúa sang đất thủy sản và các loại đất khác.
    • Tính toán chỉ số Cramer’s V cho từng loại đất nhằm lượng hóa tiềm năng chuyển đổi không gian.

  2. Mô phỏng sử dụng đất đến năm 2029, 2039 và 2049:

    • Kiểm định mô hình mô phỏng năm 2019 so với hiện trạng thực tế đạt độ chính xác cao qua hệ số kiểm định Kappa.
    • Chạy mô phỏng không gian và diện tích các loại đất đến các mốc năm 2029, 2039 và 2049 kết hợp kịch bản ngập do triều cường và xâm nhập mặn cao nhất theo kịch bản RCP 4.5 đến năm 2050.

  3. Đề xuất các giải pháp giám sát sử dụng đất:

    • Giải pháp 1: Giám sát thay đổi sử dụng đất theo phương án quy hoạch đã được phê duyệt.
    • Giải pháp 2: Xây dựng công cụ WebGIS trên nền tảng mã nguồn mở nhằm công khai và cung cấp kịp thời thông tin biến động đất đai.
    • Giải pháp 3: Ứng dụng công nghệ tích hợp GIS và viễn thám định kỳ giám sát hạn hán và xâm nhập mặn.
    • Giải pháp 4: Chuyển đổi cơ cấu cây trồng thích ứng với biến đổi khí hậu tại các vùng chịu ảnh hưởng mặn - hạn.

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp mới về mặt lý luận và khoa học

  • Xây dựng quy trình tích hợp các mô hình toán học (LCM, Markov-CA, MOLUSCE) kết hợp Mạng nơ-ron nhân tạo (ANN) và GIS mã nguồn mở để phân tích và mô phỏng thay đổi sử dụng đất trong bối cảnh BĐKH tại khu vực đồng bằng ven biển.
  • Lượng hóa thành công mức độ tác động của các yếu tố khí hậu cực đoan (nhiệt độ bề mặt, lượng mưa, chỉ số khô hạn TVDI, ngập lụt, xâm nhập mặn) đến sự chuyển đổi từng loại hình sử dụng đất thông qua các công cụ thống kê không gian và mô hình hồi quy logistic nhị phân đa biến.
  • Thiết lập quy trình công nghệ kết hợp dữ liệu viễn thám Landsat và số liệu thực địa để thành lập bản đồ lan truyền mặn (chỉ số độ mặn đất tương quan với EC) và bản đồ khô hạn (TVDI) phục vụ giám sát tài nguyên đất.

Đóng góp mới về mặt thực tiễn

  • Cung cấp bộ cơ sở dữ liệu không gian chi tiết về hiện trạng, lịch sử chu chuyển đất đai (2009 – 2019) và bản đồ mô phỏng dự báo sử dụng đất các giai đoạn 2029, 2039, 2049 cho 3 huyện ven biển Ba Tri, Bình Đại và Thạnh Phú.
  • Cung cấp công cụ hỗ trợ các nhà quản lý địa phương nhận diện sớm các vùng đất có nguy cơ bị tác động mạnh bởi hạn mặn và triều cường để kịp thời điều chỉnh quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất cấp huyện và cấp tỉnh thích ứng với kịch bản BĐKH đến năm 2050.

Kiến nghị và giải pháp đề xuất

  • Thiết lập hệ thống cơ sở dữ liệu WebGIS mã nguồn mở cấp tỉnh nhằm cập nhật định kỳ biến động đất đai từ ảnh vệ tinh thay thế dần phương thức điều tra thủ công chu kỳ dài.
  • Triển khai phân vùng chuyển đổi cơ cấu cây trồng, mùa vụ tại các huyện ven biển: duy trì vùng ngọt hóa an toàn cho lúa và cây ăn trái; chuyển đổi linh hoạt vùng thường xuyên nhiễm mặn sang mô hình lúa - tôm hoặc chuyên canh thủy sản nước lợ, mặn.
  • Tiếp tục củng cố mạng lưới quan trắc tự động kết hợp ảnh viễn thám để cảnh báo sớm ranh mặn và cấp độ khô hạn theo mùa.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế:
    • Phạm vi nghiên cứu mới tập trung tại 3 huyện ven biển (Ba Tri, Bình Đại, Thạnh Phú) của tỉnh Bến Tre mà chưa bao phủ toàn bộ các huyện nội đồng.
    • Chuỗi số liệu khí tượng thủy văn được khai thác chủ yếu từ Trạm Ba Tri, do đó mật độ trạm đo chưa đồng đều trên toàn bộ không gian nghiên cứu.
    • Nguồn dữ liệu ảnh vệ tinh sử dụng chính là Landsat với độ phân giải không gian trung bình (30m), có thể dẫn đến hiện tượng pixel hỗn hợp tại các thửa đất manh mún.
    • Các biến giải thích trong mô hình hồi quy tập trung chủ yếu vào các yếu tố tự nhiên biểu hiện của BĐKH, các biến kinh tế - xã hội vi mô chưa được đưa đầy đủ vào mô hình toán.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Mở rộng phạm vi áp dụng quy trình nghiên cứu cho toàn bộ tỉnh Bến Tre và các tỉnh ven biển khác trong vùng Đồng bằng sông Cửu Long.
    • Khai thác các nguồn ảnh vệ tinh có độ phân giải không gian và thời gian cao hơn (như Sentinel-2, PlanetScope hoặc ảnh vệ tinh viễn thám Việt Nam VNREDSat-1).
    • Tích hợp thêm các biến số kinh tế - xã hội chi tiết (thu nhập, chi phí sản xuất, chính sách chuyển dịch cơ cấu cây trồng) vào cấu trúc mạng nơ-ron để nâng cao độ chính xác mô phỏng.

Giá trị tham khảo

  • Đối với nghiên cứu sinh, học viên cao học và giảng viên: Luận án là tài liệu tham khảo chuyên sâu về phương pháp luận nghiên cứu kết hợp GIS, Viễn thám và các mô hình toán học (LCM, MOLUSCE, hồi quy Logistic, ANN) trong phân tích biến động sử dụng đất và tai biến môi trường. Các chương phương pháp và quy trình tính toán chỉ số TVDI, chỉ số độ mặn EC có giá trị học thuật cao cho các chuyên ngành Quản lý Tài nguyên và Môi trường, Quản lý Đất đai, Địa lý tài nguyên và Biến đổi khí hậu.
  • Đối với nhà quản lý và cơ quan hoạch định chính sách: Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học trực tiếp cho Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bến Tre, Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn cùng Ủy ban nhân dân các huyện Ba Tri, Bình Đại, Thạnh Phú trong việc rà soát, lập quy hoạch sử dụng đất giai đoạn 2021 – 2030, định hướng 2050 và xây dựng các đề án chuyển đổi sinh kế thích ứng với biến đổi khí hậu.

Câu hỏi thường gặp

Câu hỏi 1: Phạm vi không gian và thời gian nghiên cứu của luận án được xác định như thế nào?

Trả lời: Luận án thực hiện nghiên cứu trên phạm vi không gian gồm 3 huyện ven biển của tỉnh Bến Tre là huyện Ba Tri, huyện Bình Đại và huyện Thạnh Phú – nơi chịu tác động nặng nề nhất của biến đổi khí hậu. Phạm vi thời gian nghiên cứu gồm giai đoạn đánh giá hiện trạng và lịch sử biến động từ năm 2009 đến năm 2019, và giai đoạn mô phỏng dự báo sử dụng đất qua các mốc năm 2029, 2039, 2049, định hướng đến năm 2050.

Câu hỏi 2: Luận án sử dụng những mô hình toán và phần mềm nào để phân tích, mô phỏng thay đổi sử dụng đất?

Trả lời: Tác giả sử dụng các phần mềm và mô hình toán chuyên dụng gồm: QGIS (xây dựng CSDL không gian mã nguồn mở), ArcGIS, IDRISI Selva/LCM (Land Change Modeler), mô-đun MOLUSCE (Modules for Land Use Change Evaluation), chuỗi Markov kết hợp Tế bào tự động (Markov-CA), Mạng nơ-ron nhiều lớp (MLP/ANN) và mô hình Hồi quy Logistic nhị phân đa biến.

Câu hỏi 3: Những yếu tố tự nhiên nào biểu hiện của biến đổi khí hậu được lượng hóa tác động trong luận án?

Trả lời: Các yếu tố tự nhiên được đưa vào phân tích và lượng hóa tác động gồm: nhiệt độ bề mặt đất/nhiệt độ không khí trung bình, lượng mưa trung bình, mức độ ngập lụt do triều cường, mức độ xâm nhập mặn (độ mặn đất EC) và chỉ số khô hạn theo quan hệ nhiệt độ - thực vật (TVDI).

Câu hỏi 4: Các chỉ số viễn thám nào được trích xuất từ ảnh vệ tinh Landsat để phục vụ nghiên cứu?

Trả lời: Luận án trích xuất và tính toán các chỉ số phổ: NDVI, EVI, SAVI (chỉ số thực vật), NDWI (chỉ số nước), LST (nhiệt độ bề mặt đất), TVDI (chỉ số khô hạn) và các chỉ số độ mặn gồm NDSI, SI, VSSI, BI để tương quan với độ dẫn điện của đất (EC).

Câu hỏi 5: Luận án đề xuất những nhóm giải pháp cụ thể nào nhằm giám sát thay đổi sử dụng đất tại Bến Tre?

Trả lời: Tác giả đề xuất 4 giải pháp chính:

  1. Giám sát thay đổi sử dụng đất theo phương án quy hoạch đã được phê duyệt.
  2. Cung cấp thông tin thay đổi sử dụng đất thông qua công cụ WebGIS trên nền tảng mã nguồn mở.
  3. Giám sát hạn hán và xâm nhập mặn bằng công nghệ tích hợp GIS và viễn thám.
  4. Chuyển đổi cơ cấu cây trồng thích ứng với biến đổi khí hậu.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Lê Ngọc Lãm đã hoàn thiện quy trình khoa học tích hợp công nghệ GIS, Viễn thám và các mô hình toán học (LCM, MOLUSCE, Markov-CA, ANN, Hồi quy Logistic) trong việc giám sát và mô phỏng thay đổi sử dụng đất tại 3 huyện ven biển tỉnh Bến Tre. Công trình đã lượng hóa được mối quan hệ tương quan giữa các yếu tố khí hậu cực đoan với sự biến động cơ cấu đất đai trong giai đoạn 2009 – 2019, đồng thời xây dựng bản đồ dự báo không gian sử dụng đất đến năm 2049. Các kết quả nghiên cứu và 4 nhóm giải pháp đề xuất cung cấp cơ sở dữ liệu tin cậy phục vụ công tác điều chỉnh quy hoạch sử dụng đất và phát triển nông nghiệp bền vững thích ứng với biến đổi khí hậu tại tỉnh Bến Tre và khu vực Đồng bằng sông Cửu Long.