Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ địa lý của nghiên cứu sinh Nguyễn Thị Thúy Hằng, với đề tài "Nghiên cứu cấu trúc cảnh quan phục vụ tổ chức không gian sử dụng hợp lý tài nguyên và bảo vệ môi trường tỉnh Ninh Bình với sự trợ giúp của công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý", được thực hiện tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội năm 2012 dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Trương Quang Hải và TS. Phạm Văn Cự. Luận án thuộc chuyên ngành Sử dụng và bảo vệ tài nguyên môi trường (mã số 62 85 15 01).

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Tổ chức không gian sử dụng hợp lý tài nguyên và bảo vệ môi trường là vấn đề khoa học liên ngành mà cảnh quan học giữ vai trò nền tảng. Quá trình phát triển kinh tế – xã hội làm phát sinh những biến đổi sâu sắc đối với cảnh quan, dẫn đến nguy cơ suy thoái môi trường và cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên.

Tỉnh Ninh Bình nằm ở rìa phía nam đồng bằng sông Hồng, có diện tích tự nhiên tương đối nhỏ (khoảng 1.400 km²) nhưng sở hữu điều kiện địa lý đa dạng từ vùng núi đá vôi karst đến đồng bằng châu thổ và vùng ven biển. Trong giai đoạn 2006–2009, tỉnh đạt tốc độ tăng trưởng kinh tế bình quân 17%/năm, đứng thứ hai toàn vùng đồng bằng sông Hồng (sau Hà Nội). Cơ cấu kinh tế chuyển dịch nhanh: tỷ trọng nhóm ngành nông – lâm – thủy sản giảm từ 22,43% xuống 17,93%, nhường chỗ cho công nghiệp và dịch vụ. Sự phát triển này làm gia tăng áp lực mâu thuẫn giữa khai thác tài nguyên và bảo vệ môi trường bền vững.

Khoảng trống nghiên cứu được tác giả xác định:

  • Các nghiên cứu cảnh quan trước đây tại Việt Nam chủ yếu tiếp cận theo hướng mô tả địa lý truyền thống hoặc đánh giá kinh tế sinh thái đơn lẻ.
  • Công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý (GIS) thường chỉ được áp dụng rời rạc cho từng hợp phần tự nhiên riêng biệt (địa mạo, lớp phủ thực vật, sử dụng đất) mà chưa được thiết kế thành một quy trình tích hợp xuyên suốt các bước nghiên cứu cấu trúc cảnh quan ở quy mô cấp tỉnh.
  • Thiếu các nghiên cứu định lượng hóa cấu trúc ngang của cảnh quan và kết hợp đánh giá đa thời gian để làm cơ sở khoa học hoạch định tổ chức không gian lãnh thổ cấp tỉnh.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

Mục tiêu nghiên cứu: Xây dựng luận cứ khoa học phục vụ tổ chức không gian sử dụng hợp lý tài nguyên phát triển nông lâm ngư nghiệp, du lịch và bảo vệ môi trường tỉnh Ninh Bình trên cơ sở nghiên cứu cấu trúc cảnh quan với sự trợ giúp của công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý.

Nhiệm vụ nghiên cứu (gồm 6 nhiệm vụ):

  1. Tổng quan tài liệu về lý luận và phương pháp nghiên cứu, đánh giá cảnh quan phục vụ tổ chức không gian sử dụng hợp lý tài nguyên và bảo vệ môi trường;
  2. Xây dựng hướng tiếp cận nghiên cứu cảnh quan trên cơ sở ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý;
  3. Nghiên cứu đặc điểm và sự phân hóa các hợp phần thành tạo cấu trúc cảnh quan, làm rõ tính đặc thù trong phân hóa cảnh quan lãnh thổ nghiên cứu;
  4. Phân loại, phân vùng và đánh giá tiềm năng sinh thái của cảnh quan cho tổ chức lãnh thổ;
  5. Nghiên cứu sự biến đổi của cảnh quan để xác định động lực cảnh quan của lãnh thổ Ninh Bình;
  6. Đề xuất định hướng tổ chức không gian sử dụng hợp lý tài nguyên và bảo vệ môi trường tỉnh Ninh Bình.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Cấu trúc cảnh quan (cấu trúc đứng, cấu trúc ngang và biến đổi theo thời gian) và định hướng tổ chức không gian sử dụng hợp lý tài nguyên, bảo vệ môi trường.
  • Phạm vi không gian: Toàn bộ ranh giới hành chính tỉnh Ninh Bình, tọa độ địa lý từ 105°32' đến 106°10' kinh độ Đông và từ 19°56'27" đến 20°26'49" vĩ độ Bắc.
  • Phạm vi thời gian: Hiện trạng cảnh quan xác lập tại thời điểm năm 2009; phân tích chuỗi biến đổi cảnh quan giai đoạn 1992–2009; cập nhật số liệu kinh tế – xã hội năm 2011; định hướng không gian phát triển đến năm 2020.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Các hướng nghiên cứu cảnh quan trên thế giới

Tác giả hệ thống hóa lịch sử phát triển khoa học cảnh quan qua hai trường phái chính:

  1. Trường phái Đông Âu và Liên Xô (cũ): Khởi nguồn từ học thuyết thổ nhưỡng và quy luật thống nhất địa lý của V. V. Dokuchaev (1897), L. S. Berg (1913 - đới cảnh quan), S. V. Kalesnik (1940), V. N. Sukachev (1942 - sinh địa quần lạc), N. A. Solntsev, A. A. Grigoriev, A. G. Isachenko (1971), D. L. Armand, V. S. Preobrazhensky. Hướng tiếp cận này coi cảnh quan là một thể tổng hợp địa lý tự nhiên khách quan, chú trọng nghiên cứu mối liên hệ phát sinh giữa các hợp phần cơ bản và xây dựng hệ thống phân vị phân loại cảnh quan phục vụ khai thác tài nguyên lãnh thổ.
  2. Trường phái Tây Âu và Bắc Mỹ: Bắt đầu từ Carl Troll (1939) với việc kết hợp ảnh hàng không vào phân tích sinh thái học và địa lý, hình thành thuật ngữ sinh thái học cảnh quan (Landscape Ecology). Tại Hoa Kỳ, Carl Sauer (1963) đề xuất khái niệm cảnh quan văn hóa; sau đó Richard T. T. Forman và Michel Godron (1986) chuẩn hóa lý thuyết cấu trúc không gian theo mô hình khoanh vi – hành lang – nền (patch – corridor – matrix). Zonneveld (1975) phát triển khái niệm đơn vị đất đai; Zev Naveh (1995, 2001) và Marc Antrop (1997, 2000) thúc đẩy hướng tiếp cận liên ngành sinh thái – nhân văn.
Giai đoạn Sự kiện, khái niệm và tác giả tiêu biểu Bối cảnh khoa học và thực tiễn
Trước thế kỷ 20 Thuyết tính toàn vẹn địa lý (Dokuchaev, 1897); Khái niệm cảnh quan tự nhiên (Humboldt, 1807/1814). Các cuộc khảo sát, thám hiểm địa lý thế giới.
Đầu thế kỷ 20 – Thế chiến II Đới cảnh quan (Berg, 1913); Sinh thái cảnh quan qua ảnh hàng không (Troll, 1939); Hệ sinh thái (Tansley, 1935). Khảo sát thực địa, điều tra tài nguyên lãnh thổ.
1950 – 1970 Hệ thống phân vị cảnh quan (Solntsev, Isachenko); Thể tổng hợp địa lý (Neef, 1967; Haase, 1977); Địa sinh thái (Troll, 1968). Khai thác lãnh thổ quy mô lớn sau chiến tranh; xuất hiện khủng hoảng môi trường.
1980 – nay Thành lập IALE (1982); Lý thuyết khảm cảnh quan (Forman & Godron, 1986); Ứng dụng GIS, viễn thám, trắc lượng cảnh quan (Fragstats). Phát triển công nghệ vũ trụ, máy tính; ưu tiên phát triển bền vững và liên ngành.

Tình hình nghiên cứu cảnh quan tại Việt Nam và khu vực Ninh Bình

  • Tại Việt Nam: Nghiên cứu cảnh quan ban đầu tiếp thu hệ thống lý luận Đông Âu thông qua công trình của Vũ Tự Lập (1976), tiếp đó là Trương Quang Hải (1991), Viện Địa lý (1993), Nguyễn Cao Huần (1992, 2001, 2005), Phạm Hoàng Hải và cộng sự (1997, 2006, 2008), Nguyễn Thế Thôn (1993), Nguyễn Văn Vinh (1995, 1996), Nguyễn An Thịnh (2007, 2008). Các tác giả đã mở rộng hướng tiếp cận kinh tế sinh thái và sinh thái học cảnh quan trong phân hạng đất đai, quy hoạch du lịch và sử dụng hợp lý tài nguyên.
  • Ứng dụng viễn thám và GIS: Các công trình tiêu biểu gồm Phạm Trung Lương (1990) về hiện trạng sử dụng đất, Nguyễn Ngọc Thạch (1993) về địa thủy hình thái, Lại Huy Phương (1995) và Trương Thị Hòa Bình (2002) về rừng, Phạm Văn Cự (1996) về địa mạo, Đinh Thị Bảo Hoa (2000) về sử dụng đất. Hầu hết các ứng dụng này dừng lại ở việc chiết xuất thông tin cho từng hợp phần đơn lẻ.
  • Tại địa bàn Ninh Bình:
    • Nền rắn (địa chất, địa mạo, thổ nhưỡng): Công trình của Fridland (1964), Lê Bá Thảo (1977); bản đồ địa chất 1:200.000 của Nguyễn Đức Tam (1975), Đinh Minh Mộng (1977), Hoàng Ngọc Kỷ (1999); bản đồ địa mạo 1:200.000 của Đỗ Tuyết (1975); bản đồ thổ nhưỡng theo FAO/UNESCO năm 2000 phân chia 7 nhóm đất.
    • Nền nhiệt ẩm và sinh vật: Số liệu chuẩn hóa của Tổng cục Khí tượng Thủy văn (1989); các nghiên cứu thực vật Vườn quốc gia Cúc Phương, đất ngập nước Vân Long, karst Tràng An và công trình bao quát của Nguyễn Hữu Tứ và cộng sự.
    • Nghiên cứu ứng dụng và quy hoạch: Các khảo sát nông nghiệp từ Pierre Gourou (1936), quy hoạch phát triển tài nguyên núi đá vôi của Trương Quang Hải (2008), quy hoạch du lịch của Trần Đức Thanh (1999), nghiên cứu địa mạo đô thị của Vũ Quang Lân (2001).

Khoảng trống luận án giải quyết

Luận án định vị việc tích hợp công nghệ viễn thám và GIS không chỉ như công cụ trợ giúp vẽ bản đồ, mà xây dựng thành một quy trình phân tích không gian xuyên suốt: từ số hóa, phân loại ảnh viễn thám đa thời gian để nhận diện lớp phủ, phân tích cấu trúc đứng và cấu trúc ngang, tính toán các chỉ số trắc lượng hình thái cảnh quan (Fragstats), đến chồng xếp mô hình hóa phục vụ tổ chức không gian tài nguyên và môi trường cấp tỉnh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và khái niệm cốt lõi

  1. Cấu trúc cảnh quan: Được phân tích theo ba chiều:
    • Cấu trúc đứng: Mối liên kết và tác động tương hỗ giữa các hợp phần thuộc 5 quyển (thạch quyển, thổ quyển, thủy quyển, khí quyển, sinh quyển), cụ thể gồm: địa chất – địa hình – thổ nhưỡng – thủy văn – khí hậu – sinh vật.
    • Cấu trúc ngang: Quy luật phân bố không gian và mối liên hệ tương hỗ giữa các đơn vị cảnh quan, thể hiện qua hệ thống phân loại cảnh quan, lát cắt cảnh quan và các chỉ số trắc lượng hình thái.
    • Biến đổi theo thời gian: Động lực chuyển hóa của các khoanh vi cảnh quan dưới tác động kết hợp của quy luật tự nhiên và hoạt động nhân sinh trong giai đoạn 1992–2009.
  2. Khái niệm chức năng và đánh giá thích nghi sinh thái cảnh quan:
    • Dựa trên quan điểm của R. S. De Groot (1992) và Forman & Godron (1986), chức năng cảnh quan được hiểu là tiềm năng cung cấp dịch vụ, sản phẩm đáp ứng nhu cầu con người trong bối cảnh sinh thái cụ thể.
    • Đánh giá cảnh quan nhằm xác định tính thích nghi sinh thái đối với các loại hình sử dụng đất (cây trồng nông nghiệp, lâm nghiệp). Quy trình đánh giá gồm 4 bước: (1) Xác định đối tượng và mục tiêu đánh giá $\rightarrow$ (2) Đánh giá riêng $\rightarrow$ (3) Đánh giá tổng hợp $\rightarrow$ (4) Phân hạng thích nghi sinh thái. Phương pháp đánh giá là nhân điểm các chỉ tiêu thành phần.
  3. Lý thuyết tổ chức không gian lãnh thổ:
    • Tổ chức lãnh thổ là sự sắp xếp, phối hợp các đối tượng kinh tế – xã hội trong mối liên hệ đa ngành, đa lãnh thổ nhằm khai thác hợp lý tiềm năng tự nhiên, lao động và cơ sở vật chất.
    • Không gian tổ chức cấp tỉnh bao gồm hệ thống khung lãnh thổ (các đô thị, trung tâm huyện lỵ, khu công nghiệp, trục giao thông huyết mạch) lồng ghép với các tiểu vùng chức năng ưu tiên (nông nghiệp, du lịch, bảo tồn, khai thác khoáng sản).

Phương pháp nghiên cứu

  • Phương pháp khảo sát thực địa: Tiến hành 12 chuyến khảo sát với 35 điểm đo vẽ thực địa dọc theo 3 tuyến hành lang chính:
    1. Tuyến Quốc lộ 1A: từ cầu Khuất qua thành phố Ninh Bình đến thị xã Tam Điệp;
    2. Tuyến Quốc lộ 10 và Tỉnh lộ 481, 480: qua Yên Khánh, Kim Sơn ra cửa Đáy và Yên Mô;
    3. Tuyến Quốc lộ 12B và Tỉnh lộ 477: bao quanh karst Hoa Lư, ranh giới karst Tam Điệp, Gia Viễn và vùng trũng Nho Quan.
  • Phương pháp lát cắt cảnh quan: Xây dựng 2 lát cắt tổng hợp thể hiện mối quan hệ phát sinh giữa địa chất, địa hình, thổ nhưỡng và thảm thực vật:
    1. Lát cắt Cúc Phương – Vân Long;
    2. Lát cắt Cúc Phương – Hoa Lư – Kim Sơn (cửa Đáy).
  • Phương pháp phân tích nhân tố trội và phân tích liên hợp: Nhận diện các yếu tố đóng vai trò chi phối đối với sự phân dị cảnh quan (địa chất đá vôi/trầm tích, chế độ ngập lũ, độ mặn ven biển, sinh khí hậu).
  • Phương pháp phân vùng cảnh quan: Áp dụng nguyên tắc "từ dưới lên" (bottom-up), tích hợp và gộp các đơn vị loại cảnh quan cơ sở thành các đơn vị phân vùng lớn hơn.
  • Phương pháp viễn thám:
    • Tư liệu ảnh: Landsat TM (1992), Landsat ETM+ (2000), SPOT, ASTER và mô hình số độ cao (DEM).
    • Kỹ thuật xử lý: Phân loại có kiểm định trên phần mềm Erdas Imagine; phân loại định hướng đối tượng (object-oriented) trên phần mềm eCognition nhằm phân tách các quần xã thực vật vùng đồi núi phức tạp và các đối tượng sử dụng đất manh mún ở đồng bằng.
  • Phương pháp GIS và trắc lượng cảnh quan:
    • Chuẩn hóa trên hệ quy chiếu bản đồ VN2000 (múi chiếu 48) từ 7 tờ bản đồ địa hình tỷ lệ 1:50.000.
    • Sử dụng phần mềm ArcGIS thực hiện các phép phân tích không gian: nội suy bề mặt độ cao, tạo vùng đệm (buffer), phân tích mật độ mạng lưới thủy văn (line density), phân tích hướng dốc và chồng xếp (overlay) các lớp bản đồ chuyên đề theo thứ tự phát sinh tự nhiên (nền đá $\rightarrow$ địa mạo $\rightarrow$ thổ nhưỡng $\rightarrow$ sinh khí hậu $\rightarrow$ lớp phủ thực vật).
    • Ứng dụng phần mềm Fragstats tính toán các chỉ số cấu trúc cảnh quan ở cấp khoanh vi (patch), cấp lớp (class) và cấp cảnh quan (landscape): chỉ số phân tách (Split), khoảng cách lân cận gần nhất (Enn_mn), độ kết nối (Connect).
Nhóm phép phân tích GIS Các chức năng cụ thể áp dụng trong luận án Mục đích thực hiện
Tìm kiếm và chuẩn hóa Nội suy không gian, truy vấn thuộc tính, truy vấn không gian, phân loại lại (reclassify). Xây dựng mô hình DEM; chuẩn hóa thuộc tính thổ nhưỡng, địa chất.
Phân tích vị trí Tạo vùng đệm (buffer), tạo hành lang, chồng xếp bản đồ (overlay). Xác lập vùng đệm ven sông; kết hợp các lớp chuyên đề tạo bản đồ cảnh quan.
Phân tích địa hình và mạng lưới Hướng dốc, bóng địa hình, lát cắt địa hình, mật độ đường (line density). Xây dựng lát cắt cảnh quan; tính toán mật độ sông ngòi tự nhiên.
Đo đạc hình thái và liên kết Đo đạc diện tích, chu vi, khoảng cách lân cận, độ liên kết, độ chia cắt. Phân tích trắc lượng hình thái cảnh quan qua Fragstats (Split, Enn_mn, Connect).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Cơ sở lý luận và phương pháp nghiên cứu cấu trúc cảnh quan phục vụ tổ chức không gian sử dụng hợp lý tài nguyên và bảo vệ môi trường

Chương 1 thiết lập khung phương pháp luận cho toàn bộ đề tài:

  • Hệ thống hóa các giai đoạn phát triển của cảnh quan học thế giới và Việt Nam; phân tích sự tương đồng và dị biệt giữa hai trường phái Xô viết (địa tổng thể) và Bắc Mỹ (sinh thái học cảnh quan không gian).
  • Khái quát hóa khái niệm cấu trúc cảnh quan thành một chỉnh thể ba chiều: cấu trúc đứng (tương tác 5 quyển địa lý), cấu trúc ngang (sắp xếp không gian của các khoanh vi) và biến đổi thời gian (động lực cảnh quan dưới tác động nhân sinh).
  • Xây dựng sơ đồ quy trình công nghệ tích hợp viễn thám và GIS trong nghiên cứu cảnh quan: chuẩn hóa dữ liệu bản đồ nền VN2000 tỷ lệ 1:100.000, phân loại ảnh Landsat và SPOT, chiết xuất các lớp chuyên đề, tiến hành chồng xếp theo nguyên tắc nguồn gốc phát sinh để lập bản đồ cảnh quan, tính toán trắc lượng cảnh quan trên Fragstats và tích hợp với quy hoạch kinh tế – xã hội để xác lập không gian tổ chức lãnh thổ.

Chương 2. Phân tích cấu trúc cảnh quan tỉnh Ninh Bình

Chương 2 tập trung phân tích thực chứng cấu trúc cảnh quan tỉnh Ninh Bình:

  • Phân tích cấu trúc đứng: Khảo sát chi tiết 5 hợp phần thành tạo tự nhiên và nhân văn trên địa bàn tỉnh:
    • Địa chất và địa mạo: Phân hóa rõ rệt thành hai khu vực cấu trúc: vùng núi đá vôi karst cổ (Trias) thuộc cánh cung Tây Bắc kéo dài xuống Tam Điệp, Hoa Lư và vùng đồng bằng tích tụ phù sa Đệ Tứ ven sông Đáy, sông Đào ra biển.
    • Khí hậu và thủy văn: Khí hậu nhiệt đới gió mùa có mùa đông lạnh; mạng lưới sông ngòi phân bố không đều (sông Đáy, sông Hoàng Long, sông Vân), có sự phân hóa chế độ ngập lụt giữa vùng trũng Gia Viễn – Nho Quan và chế độ bán nhật triều ven biển Kim Sơn.
    • Thổ nhưỡng: 7 nhóm đất chính (đất cát ven biển, đất mặn, đất phù sa sông Đáy, đất glay úng trũng, đất than bùn, đất đen và đất đỏ vàng Feralit đồi núi).
    • Lớp phủ thực vật và sử dụng đất: Rừng nguyên sinh trên núi đá vôi Cúc Phương, rừng ngập mặn Kim Sơn, thảm thực vật thủy sinh đất ngập nước Vân Long xen kẽ hệ sinh thái nông nghiệp lúa nước và hoa màu.
  • Phân tích cấu trúc ngang:
    • Luận án xác lập hệ thống phân loại cảnh quan tỉnh Ninh Bình gồm 5 cấp phân vị: 2 phụ lớp cảnh quan (phụ lớp cảnh quan núi thấp và phụ lớp cảnh quan đồng bằng thấp), 2 kiểu cảnh quan, 3 phụ kiểu cảnh quan, 6 hạng cảnh quan và 48 loại cảnh quan.
    • Xây dựng 2 tuyến lát cắt cảnh quan trực giao qua các miền tự nhiên (Cúc Phương – Vân Long; Cúc Phương – Hoa Lư – Kim Sơn).
    • Ứng dụng các chỉ số trắc lượng hình thái cảnh quan (Fragstats) để định lượng kích thước, chu vi, độ bất đồng nhất và độ chia cắt của các khoanh vi cảnh quan.
  • Phân vùng cảnh quan: Áp dụng phương pháp phân tích liên hợp từ dưới lên để xác định các vùng cảnh quan đặc trưng của tỉnh Ninh Bình, tạo cơ sở tự nhiên cho việc định vị chức năng kinh tế.

Chương 3. Phân tích sự biến đổi và đánh giá cảnh quan phục vụ tổ chức không gian sử dụng hợp lý tài nguyên và bảo vệ môi trường lãnh thổ tỉnh Ninh Bình

Chương 3 giải quyết bài toán ứng dụng thực tiễn của luận án:

  • Phân tích biến đổi cảnh quan giai đoạn 1992–2009: Sử dụng ảnh Landsat đa thời gian thành lập bản đồ biến đổi cảnh quan tỷ lệ 1:100.000. Kết quả phản ánh xu hướng suy giảm diện tích thảm thực vật tự nhiên và đất nông nghiệp trũng do quá trình đô thị hóa, khai thác đá vôi sản xuất xi măng và chuyển đổi nuôi trồng thủy sản ven biển.
  • Đánh giá thích nghi cảnh quan: Thực hiện đánh giá thích nghi sinh thái của 48 loại cảnh quan đối với các nhóm cây trồng nông nghiệp và lâm nghiệp theo phương pháp nhân điểm các chỉ tiêu sinh thái thành phần; thành lập bản đồ phân hạng thích nghi sinh thái tỷ lệ 1:100.000.
  • Quan hệ giữa chỉ số trắc lượng cảnh quan và định hướng sử dụng: Tính toán và phân tích các chỉ số trắc lượng hình thái (chỉ số chia tách Split, khoảng cách lân cận Enn_mn, độ kết nối Connect) đối với từng loại hình định hướng không gian, làm cơ sở tối ưu hóa ranh giới quy hoạch.
  • Phân tích hiện trạng môi trường và tai biến thiên nhiên: Đánh giá dữ liệu quan trắc môi trường không khí (bụi từ sản xuất xi măng), chất lượng nước sông Đáy, sông hồ nội địa và vùng biển ven bờ; xây dựng bản đồ cảnh báo nguy cơ tai biến thiên nhiên (lũ quét, sạt lở karst, úng ngập, nhiễm mặn).
  • Định hướng tổ chức không gian lãnh thổ: Tác giả đề xuất khung tổ chức không gian sử dụng hợp lý tài nguyên và bảo vệ môi trường gồm 6 hợp phần không gian chức năng:
    1. Không gian ưu tiên phát triển nông nghiệp: Bố trí tại vùng đồng bằng phù sa ngọt Yên Khánh, Yên Mô và các ô trũng Nho Quan, Gia Viễn (chuyển đổi mô hình lúa – cá, nông nghiệp sinh thái thích ứng úng lụt).
    2. Không gian ưu tiên phát triển du lịch: Tập trung vào tam giác du lịch sinh thái – văn hóa – tâm linh: Cúc Phương – Tràng An – Bái Đính – Tam Cốc Bích Động và vùng đất ngập nước Vân Long.
    3. Không gian khai thác và chế biến khoáng sản: Giới hạn nghiêm ngặt các dải đá vôi Tam Điệp, Gia Viễn nhằm phục vụ công nghiệp vật liệu xây dựng gắn liền với đánh giá tác động môi trường.
    4. Không gian mạng lưới đô thị, khu công nghiệp và trục kinh tế: Trục động lực Quốc lộ 1A kết nối chuỗi đô thị TP Ninh Bình – TX Tam Điệp và các cụm công nghiệp Gián Khẩu, Khánh Phú.
    5. Không gian ưu tiên phòng hộ và bảo tồn: Bảo tồn nghiêm ngặt Vườn quốc gia Cúc Phương, Khu bảo tồn thiên nhiên đất ngập nước Vân Long và dải rừng phòng hộ ven biển Kim Sơn.
    6. Không gian ưu tiên bảo vệ và quản lý môi trường: Các hành lang thoát lũ sông Hoàng Long, lưu vực sông Đáy và vùng đệm xử lý nước thải công nghiệp.

Kết quả và những đóng góp mới

Những đóng góp mới của luận án

Văn bản luận án xác định 4 điểm mới khoa học và thực tiễn:

  1. Phân tích các hợp phần thành tạo cảnh quan, phân loại và xây dựng thành công bản đồ cảnh quan tỉnh Ninh Bình tỷ lệ 1:100.000 ở hai thời điểm năm 1992 và năm 2009; phân tích và thành lập bản đồ biến đổi cảnh quan tỉnh Ninh Bình giai đoạn 1992–2009 ở tỷ lệ 1:100.000.
  2. Đánh giá định lượng trắc lượng cấu trúc ngang của cảnh quan lãnh thổ Ninh Bình thông qua việc tính toán hệ thống chỉ số cảnh quan chuyên biệt.
  3. Hoàn thiện hướng tiếp cận nghiên cứu cảnh quan quy mô cấp tỉnh thông qua sự tích hợp công nghệ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS).
  4. Xác lập hệ thống luận cứ khoa học và xây dựng bản đồ định hướng tổ chức không gian sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường theo cấu trúc cảnh quan dựa trên các hàm phân tích không gian.

Các luận điểm bảo vệ

  • Luận điểm 1: Nằm ở phía đông nam châu thổ sông Hồng, lãnh thổ Ninh Bình có cấu trúc cảnh quan phân hóa phức tạp gồm 2 phụ lớp cảnh quan (núi thấp và đồng bằng thấp), 2 kiểu cảnh quan, 3 phụ kiểu cảnh quan, 6 hạng cảnh quan và 48 loại cảnh quan. Sự biến đổi cảnh quan khu vực nghiên cứu là hệ quả tác động kết hợp của các nhân tố tự nhiên và nhân sinh, trong đó tương tác sông – biển tạo ra địa hình đồng bằng ven biển và hoạt động nhân sinh làm biến đổi lớp phủ thực vật là những nhân tố chủ yếu.
  • Luận điểm 2: Phân tích không gian cho phép đánh giá cảnh quan dựa trên quan hệ cấu trúc đứng / cấu trúc ngang với sự biến đổi không – thời gian của cảnh quan là cơ sở khoa học cho tổ chức không gian lãnh thổ Ninh Bình, bao gồm 6 không gian chức năng: không gian ưu tiên phát triển nông nghiệp, du lịch, khai thác khoáng sản, phòng hộ và bảo tồn, bảo vệ và quản lý môi trường cùng mạng lưới đô thị – công nghiệp và tuyến trục kinh tế.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Từ nội dung văn bản luận án, các giới hạn khoa học được ghi nhận gồm:

  • Giới hạn quy mô phân tích sinh thái: Mặc dù tiếp cận lý thuyết sinh thái cảnh quan hiện đại, do mục tiêu phục vụ tổ chức không gian cấp tỉnh (bản đồ tỷ lệ 1:100.000), nghiên cứu dừng lại ở cấp loại cảnh quan và khoanh vi cảnh quan chứ không đi sâu vào cấp quần thể, quần xã thực vật hay từng loài sinh vật cụ thể.
  • Độ phân giải dữ liệu viễn thám: Nghiên cứu sử dụng tư liệu ảnh Landsat (độ phân giải 30m) và SPOT. Do đặc thù đồng bằng sông Hồng có cấu trúc sử dụng đất manh mún và biến động nhanh, việc bóc tách một số tiểu loại cảnh quan nhân sinh vi mô gặp khó khăn kỹ thuật nhất định, đòi hỏi phải bổ sung mẫu kiểm định thực địa.
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Mở rộng nghiên cứu chi tiết ở tỷ lệ lớn hơn (1:25.000 hoặc 1:10.000) đối với các tiểu vùng cảnh quan nhạy cảm môi trường như khu vực karst ngập nước Tràng An – Vân Long hoặc dải ven biển bồi tụ Kim Sơn; tiếp tục cập nhật chuỗi ảnh viễn thám có độ phân giải không gian và thời gian cao hơn.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo khoa học có giá trị ứng dụng cụ thể:

  • Đối với nghiên cứu sinh và giảng viên chuyên ngành Địa lý, Quản lý tài nguyên và Khoa học môi trường: Luận án cung cấp khung phương pháp luận hoàn chỉnh về việc tích hợp viễn thám và GIS trong nghiên cứu cảnh quan; quy trình xử lý dữ liệu từ ảnh vệ tinh, phân loại lớp phủ định hướng đối tượng đến các thuật toán tính toán chỉ số hình thái cảnh quan (Fragstats).
  • Đối với cơ quan quản lý và quy hoạch tỉnh Ninh Bình (Sở Kế hoạch và Đầu tư, Sở Tài nguyên và Môi trường, Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn): Hệ thống bản đồ cảnh quan 1992, 2009, bản đồ biến đổi cảnh quan và bản đồ định hướng tổ chức không gian là cơ sở khoa học trực tiếp hỗ trợ rà soát quy hoạch sử dụng đất, phân vùng xả thải, quy hoạch vùng cây trồng và bảo tồn di sản sinh thái cảnh quan.

Câu hỏi thường gặp

1. Hệ thống phân loại cảnh quan tỉnh Ninh Bình được xác lập gồm những cấp phân vị nào?

Hệ thống phân loại cảnh quan tỉnh Ninh Bình được xây dựng gồm 5 cấp phân vị: 2 phụ lớp cảnh quan (núi thấp và đồng bằng thấp), 2 kiểu cảnh quan, 3 phụ kiểu cảnh quan, 6 hạng cảnh quan và 48 loại cảnh quan. Đơn vị cơ sở được lựa chọn để phân tích và đánh giá là loại cảnh quan.

2. Giai đoạn phân tích biến đổi cảnh quan của luận án diễn ra trong khung thời gian nào và dựa trên dữ liệu gì?

Giai đoạn nghiên cứu biến đổi cảnh quan là 1992–2009 (17 năm). Việc phân tích dựa trên sự so sánh đồng bộ dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat TM năm 1992 và tư liệu ảnh vệ tinh SPOT, Landsat ETM+, ASTER cùng khảo sát thực địa năm 2009.

3. Phương pháp đánh giá cảnh quan cho phát triển nông lâm nghiệp được tác giả thực hiện như thế nào?

Luận án áp dụng phương pháp nhân điểm các chỉ tiêu sinh thái thành phần theo quy trình 4 bước: (1) Xác định đối tượng và mục tiêu đánh giá; (2) Đánh giá riêng cho từng chỉ tiêu phân hóa; (3) Đánh giá tổng hợp; (4) Phân hạng thích nghi sinh thái cho từng loại cảnh quan ở tỷ lệ 1:100.000.

4. Các chỉ số trắc lượng hình thái cảnh quan nào được tính toán qua phần mềm Fragstats?

Luận án sử dụng phần mềm Fragstats để tính toán các chỉ số hình thái ở 3 cấp độ (khoanh vi, lớp, cảnh quan), nổi bật là: chỉ số phân tách khoanh vi (Split), khoảng cách lân cận gần nhất trung bình (Enn_mn) và chỉ số kết nối không gian (Connect).

5. Khung tổ chức không gian sử dụng hợp lý tài nguyên và bảo vệ môi trường Ninh Bình gồm các hợp phần nào?

Khung tổ chức không gian gồm 6 hợp phần chức năng: không gian ưu tiên phát triển nông nghiệp; không gian ưu tiên phát triển du lịch; không gian khai thác và chế biến khoáng sản; không gian mạng lưới đô thị, khu công nghiệp và trục kinh tế; không gian ưu tiên phòng hộ và bảo tồn; không gian ưu tiên bảo vệ và quản lý môi trường.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của Nguyễn Thị Thúy Hằng đã giải quyết trọn vẹn bài toán ứng dụng khoa học cảnh quan vào quy hoạch tổ chức lãnh thổ cấp tỉnh thông qua công nghệ viễn thám và GIS. Nghiên cứu đã làm rõ quy luật cấu trúc đứng, cấu trúc ngang và động lực biến đổi cảnh quan Ninh Bình qua chuỗi thời gian 1992–2009 với hệ thống 48 loại cảnh quan cơ sở. Kết quả phân tích trắc lượng hình thái và đánh giá thích nghi sinh thái đã cung cấp luận cứ khoa học thực tiễn để định hướng 6 không gian chức năng phát triển kinh tế – xã hội gắn với bảo vệ môi trường tỉnh Ninh Bình đến năm 2020.