Tổng quan nghiên cứu

Quy hoạch sử dụng đất là một nội dung quản lý Nhà nước quan trọng, trong đó bản đồ quy hoạch thể hiện phân bố không gian các loại hình sử dụng đất (LUT) tại thời điểm định hướng của kỳ quy hoạch. Theo báo cáo ngành, việc lập bản đồ quy hoạch sử dụng đất thường trải qua hai công đoạn chính: đánh giá thích nghi đất đai và bố trí sử dụng đất. Mục tiêu của luận văn là tích hợp mô hình CLUE-S và hệ thống thông tin địa lý (GIS) để hỗ trợ đánh giá thích nghi và bố trí sử dụng đất nông nghiệp, nhằm nâng cao hiệu quả lập quy hoạch sử dụng đất tại huyện Cát Tiên, tỉnh Lâm Đồng trong giai đoạn 2010-2020.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào ba loại hình sử dụng đất nông nghiệp chính gồm lúa, điều và rau-màu, với dữ liệu khảo sát chi tiết về 17 lớp thuộc tính tính chất đất đai. Mô hình CLUE-S sử dụng phương pháp hồi quy logistic để đánh giá thích nghi đất đai, kết hợp với luật ra quyết định và phân tích Markov để bố trí sử dụng đất. GIS đóng vai trò xử lý dữ liệu đầu vào, phân tích không gian và thể hiện bản đồ đầu ra. Kết quả mô hình được đánh giá bằng diện tích dưới đường cong ROC (AUC), với các tham số β có ý nghĩa thống kê ở mức độ tin cậy 95%.

Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện qua việc cung cấp một công cụ hỗ trợ lập quy hoạch sử dụng đất có độ chính xác cao, giúp nhà hoạch định chính sách và nhà quy hoạch lựa chọn không gian sử dụng đất phù hợp, góp phần phát triển nông nghiệp bền vững và quản lý tài nguyên đất hiệu quả.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai lý thuyết chính: lý thuyết quy hoạch sử dụng đất non-FAO của GTZ và mô hình chuyển đổi sử dụng đất CLUE-S. Lý thuyết quy hoạch sử dụng đất nhấn mạnh sự tham gia của người dân trong quá trình đánh giá thích nghi đất đai và bố trí sử dụng đất, nhằm nâng cao tính khả thi và hiệu quả của quy hoạch. Các khái niệm chuyên ngành được sử dụng bao gồm:

  • Loại hình sử dụng đất (LUT): Mô tả chi tiết các loại cây trồng hoặc nhóm cây trồng trong điều kiện kỹ thuật và kinh tế xã hội nhất định.
  • Tính chất đất đai (LC): Các thuộc tính đo đạc hoặc ước lượng được dùng để mô tả chất lượng đất.
  • Đánh giá thích nghi đất đai: Phân tích mối quan hệ không gian giữa các LUT và các tính chất đất đai để xác định khả năng thích nghi.
  • Bố trí sử dụng đất: Phân bổ không gian các LUT dựa trên kết quả đánh giá thích nghi, nhu cầu sử dụng đất và các ràng buộc không gian.

Mô hình CLUE-S tích hợp phương pháp hồi quy logistic để đánh giá thích nghi đất đai, sử dụng các tham số thống kê phối hợp với luật ra quyết định và phân tích Markov để mô phỏng bố trí sử dụng đất. GIS được ứng dụng để xử lý dữ liệu không gian dạng raster, thực hiện phân tích đại số bản đồ và thể hiện kết quả mô hình dưới dạng bản đồ.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm: bản đồ hiện trạng sử dụng đất, dữ liệu thổ nhưỡng, địa hình từ ảnh SRTM, và các tài liệu quy hoạch ngành thu thập từ Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Cát Tiên và Phân viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp. Cỡ mẫu được chọn ngẫu nhiên trên toàn vùng nghiên cứu nhằm đảm bảo tính khách quan và độ tin cậy của mô hình.

Phương pháp phân tích chính là xây dựng mô hình hồi quy logistic (LRM) trong ngôn ngữ lập trình R, với 17 biến tính chất đất đai làm biến độc lập và từng loại hình sử dụng đất làm biến phụ thuộc nhị phân. Độ phù hợp của mô hình được đánh giá bằng diện tích dưới đường cong ROC (AUC), với ngưỡng AUC ≥ 0,7 được xem là mô hình có độ tin cậy tốt.

Quá trình bố trí sử dụng đất được thực hiện bằng mô hình CLUE-S, sử dụng kết quả hồi quy logistic làm cơ sở xác định vùng thích nghi, kết hợp với bảng nhu cầu sử dụng đất và ma trận chuyển đổi được cài đặt dựa trên phân tích Markov. Toàn bộ quy trình được thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 8 đến tháng 12 năm 2014.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Mô hình hồi quy logistic xây dựng cho ba loại hình sử dụng đất (lúa, điều, rau-màu) với 17 lớp tính chất đất đai đạt độ tin cậy cao. Diện tích dưới đường cong ROC (AUC) lần lượt đạt khoảng 0,82 cho lúa, 0,79 cho điều và 0,75 cho rau-màu, cho thấy mô hình có khả năng phân biệt tốt các vùng thích nghi.

  2. Bản đồ thích nghi đất đai thể hiện rõ sự phân bố không gian phù hợp với từng loại cây trồng. Ví dụ, vùng thích nghi cao (S1) cho cây lúa tập trung chủ yếu ở các khu vực đồng bằng thấp, trong khi cây điều thích nghi cao tập trung ở vùng đồi núi với đất bazan.

  3. Mô hình CLUE-S tích hợp GIS mô phỏng bố trí sử dụng đất trong kỳ quy hoạch 2010-2020 với độ chính xác cao. So sánh với dữ liệu thực tế năm 2010, mô hình đạt độ chính xác khoảng 85%, thể hiện qua bản đồ mô phỏng sử dụng đất hàng năm.

  4. Phân tích Markov cho thấy tần suất chuyển đổi sử dụng đất giữa các loại hình có xu hướng ổn định, hỗ trợ việc dự báo chính xác trong mô hình bố trí. Ví dụ, tỷ lệ chuyển đổi đất trồng lúa sang đất trồng điều dưới 5% trong giai đoạn nghiên cứu.

Thảo luận kết quả

Kết quả mô hình hồi quy logistic cho thấy phương pháp thống kê là công cụ hiệu quả để đánh giá thích nghi đất đai, vượt trội so với các phương pháp hạn chế lớn nhất hay đa tiêu chuẩn truyền thống nhờ khả năng phân tích mối tương quan không gian giữa các biến. Diện tích dưới đường cong ROC (AUC) trên 0,7 khẳng định độ tin cậy của mô hình trong việc dự báo khả năng thích nghi.

Việc tích hợp CLUE-S với GIS khắc phục được nhược điểm của mô hình CLUE-S truyền thống khi dữ liệu đầu vào và đầu ra ở dạng ASCII khó sử dụng. GIS giúp xử lý dữ liệu không gian, phân tích và thể hiện bản đồ trực quan, hỗ trợ nhà quy hoạch dễ dàng đánh giá và ra quyết định.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế tại Philippines, Malaysia, Hà Lan và Trung Quốc, mô hình tích hợp CLUE-S và GIS tại huyện Cát Tiên có độ chính xác tương đương, đồng thời phù hợp với điều kiện đặc thù của Việt Nam về dữ liệu đất đai và yêu cầu quy hoạch chi tiết đến từng loại cây trồng.

Kết quả mô hình cũng cho thấy sự phù hợp với phương pháp quy hoạch sử dụng đất non-FAO của GTZ, nhấn mạnh vai trò của sự tham gia của người dân trong việc cung cấp dữ liệu lịch sử canh tác và góp ý cho quy hoạch, từ đó nâng cao tính khả thi và bền vững của kế hoạch sử dụng đất.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Triển khai áp dụng mô hình tích hợp CLUE-S và GIS trong quy hoạch sử dụng đất cấp huyện và tỉnh. Động từ hành động: triển khai; Target metric: tỷ lệ bản đồ quy hoạch chính xác; Timeline: trong 2 năm tới; Chủ thể thực hiện: Sở Tài nguyên và Môi trường, Phòng Quy hoạch huyện.

  2. Đào tạo chuyên sâu cho cán bộ quy hoạch về kỹ thuật xây dựng và vận hành mô hình CLUE-S kết hợp GIS. Động từ hành động: đào tạo; Target metric: số lượng cán bộ được đào tạo; Timeline: 12 tháng; Chủ thể thực hiện: Trường Đại học Bách Khoa, Viện Quy hoạch Nông nghiệp.

  3. Xây dựng cơ sở dữ liệu đất đai chi tiết và cập nhật thường xuyên, bao gồm các lớp tính chất đất đai và hiện trạng sử dụng đất. Động từ hành động: xây dựng và cập nhật; Target metric: độ chi tiết và tần suất cập nhật dữ liệu; Timeline: liên tục hàng năm; Chủ thể thực hiện: Trung tâm Thông tin Địa lý, Phòng Tài nguyên huyện.

  4. Khuyến khích sự tham gia của cộng đồng dân cư trong quá trình thu thập dữ liệu và phản hồi quy hoạch sử dụng đất. Động từ hành động: khuyến khích; Target metric: mức độ tham gia của người dân; Timeline: trong suốt quá trình lập quy hoạch; Chủ thể thực hiện: UBND huyện, các tổ chức xã hội.

  5. Phát triển phần mềm tích hợp thân thiện, hỗ trợ trực quan hóa kết quả mô hình để phục vụ công tác ra quyết định. Động từ hành động: phát triển; Target metric: số lượng phần mềm được sử dụng; Timeline: 18 tháng; Chủ thể thực hiện: Viện Công nghệ Thông tin, các đơn vị phần mềm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nhà quy hoạch sử dụng đất và cán bộ quản lý tài nguyên đất: Luận văn cung cấp phương pháp luận và công cụ hỗ trợ đánh giá thích nghi và bố trí sử dụng đất chính xác, giúp nâng cao chất lượng bản đồ quy hoạch.

  2. Các nhà hoạch định chính sách nông nghiệp và phát triển vùng: Kết quả mô hình giúp dự báo biến động sử dụng đất, từ đó xây dựng chính sách phát triển bền vững phù hợp với điều kiện sinh thái và kinh tế xã hội.

  3. Chuyên gia GIS và mô hình hóa không gian: Luận văn trình bày chi tiết cách tích hợp mô hình CLUE-S với GIS, cung cấp ví dụ thực tiễn về xử lý dữ liệu raster và phân tích không gian trong quy hoạch sử dụng đất.

  4. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành bản đồ, viễn thám và hệ thống thông tin địa lý: Tài liệu là nguồn tham khảo quý giá về ứng dụng mô hình hồi quy logistic, phân tích Markov và luật ra quyết định trong lĩnh vực quy hoạch sử dụng đất.

Câu hỏi thường gặp

  1. Mô hình CLUE-S là gì và tại sao lại được tích hợp với GIS?
    CLUE-S là mô hình chuyển đổi sử dụng đất ở quy mô nhỏ, sử dụng hồi quy logistic và luật ra quyết định để mô phỏng biến động sử dụng đất. GIS giúp xử lý dữ liệu không gian đầu vào và thể hiện bản đồ đầu ra, khắc phục hạn chế của CLUE-S về định dạng dữ liệu ASCII, từ đó nâng cao hiệu quả và tính trực quan của mô hình.

  2. Phương pháp hồi quy logistic được áp dụng như thế nào trong đánh giá thích nghi đất đai?
    Hồi quy logistic phân tích mối quan hệ giữa các biến tính chất đất đai và sự xuất hiện của từng loại hình sử dụng đất (biến nhị phân). Kết quả là xác suất thích nghi đất đai cho từng vị trí, được thể hiện qua bản đồ xác suất, giúp xác định vùng phù hợp cho từng loại cây trồng.

  3. Diện tích dưới đường cong ROC (AUC) có ý nghĩa gì trong đánh giá mô hình?
    AUC đo lường độ chính xác của mô hình phân loại nhị phân. Giá trị AUC càng gần 1 cho thấy mô hình dự báo càng chính xác. Trong nghiên cứu này, AUC ≥ 0,7 được xem là mô hình có độ tin cậy tốt để xây dựng bản đồ thích nghi đất đai.

  4. Tại sao cần sự tham gia của người dân trong quy hoạch sử dụng đất?
    Sự tham gia của người dân giúp nâng cao chất lượng quy hoạch thông qua cung cấp thông tin thực tiễn, tránh tranh chấp, đảm bảo tính khả thi và bền vững của kế hoạch, đồng thời tăng cường niềm tin của cộng đồng vào chính sách và nhà nước.

  5. Mô hình tích hợp CLUE-S và GIS có thể áp dụng ở những vùng nào khác?
    Mô hình có thể tùy biến và áp dụng cho nhiều vùng miền với đặc điểm sinh thái và kinh tế xã hội khác nhau, từ đồng bằng đến đồi núi, phù hợp cho quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp, lâm nghiệp và đô thị hóa, đã được chứng minh qua các nghiên cứu ở nhiều quốc gia.

Kết luận

  • Luận văn đã xây dựng thành công mô hình tích hợp CLUE-S và GIS hỗ trợ đánh giá thích nghi và bố trí sử dụng đất nông nghiệp tại huyện Cát Tiên, tỉnh Lâm Đồng.
  • Mô hình hồi quy logistic với 17 lớp tính chất đất đai cho kết quả đánh giá thích nghi có độ tin cậy cao với AUC trên 0,75 cho các loại cây trồng chính.
  • GIS đóng vai trò quan trọng trong xử lý dữ liệu không gian và thể hiện bản đồ, giúp mô hình trở nên trực quan và dễ sử dụng.
  • Kết quả mô hình hỗ trợ hiệu quả cho nhà quy hoạch và hoạch định chính sách trong việc lựa chọn không gian sử dụng đất phù hợp, góp phần phát triển nông nghiệp bền vững.
  • Đề xuất triển khai áp dụng mô hình rộng rãi, đào tạo cán bộ chuyên môn và xây dựng cơ sở dữ liệu đất đai chi tiết để nâng cao hiệu quả quy hoạch sử dụng đất trong tương lai.

Hành động tiếp theo: Các cơ quan quản lý và nhà nghiên cứu nên phối hợp triển khai áp dụng mô hình, đồng thời tiếp tục cập nhật và hoàn thiện dữ liệu để nâng cao độ chính xác và tính ứng dụng của mô hình trong quy hoạch sử dụng đất.