Luận án tiến sĩ kỹ thuật 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, nam định

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT 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 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội - 2016 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT 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 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS Phạm Văn Cự GS.TS Võ Chí Mỹ Hà Nội - 2016 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết luận án trung thực chƣa đƣợc công bố công trình khác Tác giả luận án Lê Thị Thu Hà Luận án tiến sĩ Kĩ thuật ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu, nhiệm vụ nghiên cứu Giới hạn phạm vi nghiên cứu 4 Các phƣơng pháp phần mềm nghiên cứu Các luận điểm bảo vệ Những điểm luận án Ý nghĩa khoa học thực tiễn Cơ sở tài liệu Cấu trúc luận án CHƢƠNG 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 yếu tố quan hệ 1.1.2 Các phương pháp nghiên cứu biến động sử dụng đất 16 1.1.3 Các phương pháp phân loại trạng sử dụng đất từ ảnh vệ tinh xu hướng Thế giới Việt Nam 18 1.2 Các vấn đề nghiên cứu nhân học luận án 22 1.2.1 Một số khái niệm hành nghiên cứu nhân học .22 1.2.2 Những học thuyết nghiên cứu mối quan hệ dân số phát triển 29 1.2.3 Sự biến động yếu tố nhân học ảnh hưởng đến tăng trưởng kinh tế xã hội, môi trường gây biến động mục đích sử dụng đất 32 1.3 Các phương pháp nghiên cứu mối quan hệ biến động sử dụng đất thay đổi yếu tố nhân học 31 1.3.1 Tích hợp liệu viễn thám GIS nghiên cứu biến động sử dụng đất tác động phát triển dân số 31 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật iii 1.3.2 Sử dụng phương pháp hồi quy dựa phân tích thống kê để xác định quan hệ sử dụng đất thay đổi dân số khu vực nghiên cứu giới Việt Nam 31 1.4 Tình hình nghiên cứu mối quan hệ biến động sử dụng đất yếu tố nhân học Việt Nam 34 Kết luận chương .40 CHƢƠNG ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT VÀ SỰ THAY ĐỔI CÁC YẾU TỐ NHÂN KHẨU HỌC KHU VỰC HUYỆN GIAO THỦY, TỈNH NAM ĐỊNH 42 2.1 Tổng quan khu vực nghiên cứu luận án 42 2.1.1 Điều kiện địa lý tự nhiên huyện Giao Thủy 42 2.1.2 Các nguồn tài nguyên 43 2.1.3 Điều kiện kinh tế - xã hội khu vực nghiên cứu 45 2.1.4 Đánh giá chung thuận lợi khó khăn điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội huyện Giao Thủy 48 2.2 Xác định đánh giá trình biến động sử dụng đất Giao Thủy từ liệu ảnh vệ tinh 50 2.2.1 Thành lập đồ trạng sử dụng đất khu vực Giao Thủy, Nam Định 50 2.2.2 Đánh giá trình biến động sử dụng đất khu vực ven biển Giao Thủy, Nam Định 87 2.3 Diễn biến phát triển nhân khu vực Giao Thủy, tỉnh Nam Định 94 2.3.1 Quy mô hộ quy mô dân số 94 2.3.2 Mật độ phân bố dân số 96 2.3.3 Cơ cấu dân số theo giới tính theo nhóm tuổi 97 2.3.4 Tỷ lệ sinh, tỷ lệ chết tỷ lệ tăng tự nhiên dân số 98 2.3.5 Lao động, việc làm 99 Kết luận chương 101 CHƢƠNG 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, NAM ĐỊNH 102 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật iv 3.1 Phương pháp phân tích thống kê xác định mối quan hệ biến động sử dụng đất với số yếu tố nhân học 102 3.1.1 Phương pháp tương quan tuyến tính 102 3.1.2 Phương pháp hồi quy tuyến tính 103 3.2 Xác định mối quan hệ biến động sử dụng đất với số yếu tố nhân học Giao Thủy, Nam Định dựa vào mơ hình hồi quy 106 3.2.1 Xác định mối quan hệ gia tăng diện tích đất xây dựng với yếu tố nhân học Giao Thủy 106 3.2.2 Mối quan hệ gia tăng diện tích đất ni trồng thủy sản với yếu tố nhân học Giao Thủy .113 3.2.3 Xác định mối quan hệ biến động sử dụng đất biến nhân học huyện Giao Thủy phương pháp hồi quy đa biến 118 3.3 Kết hợp mơ hình nhằm dự báo biến động SDĐ ảnh hưởng thay đổi yếu tố nhân học khu vực huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định 122 3.3.1 Mơ tả chi tiết biến tham gia q trình dự báo biến động sử dụng đất huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định 127 3.3.2 Đánh giá khả chuyển đổi sử dụng đất Giao Thủy mơ hình hồi quy đa biến logistic 130 3.3.3 Dự báo biến động sử dụng đất mơ hình chuỗi Markov 134 3.3.4 Tích hợp kết mơ hình hồi quy logistic kết dự báo mơ hình chuỗi Markov nhằm dự báo biến động sử dụng đất mơ hình Cellular Automata huyện Giao Thủy .137 3.3.5 Kiểm chứng độ xác kết mơ hình 138 3.4 Đánh giá vai trò dự báo biến động sử dụng đất mối quan hệ với yếu tố nhân học quy hoạch sử dụng đất huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định .144 3.4.1 Đánh giá tiềm đất đai cho mục đích ni trồng thủy sản phát triển đô thị, xây dựng khu dân cư nông thôn Giao Thủy, Nam Định 144 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật v 3.4.2 Định hướng dài hạn sử dụng đất cho giai đoạn 2020 - 2030 huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định 145 3.4.3 Đánh giá vai trò dự báo biến động sử dụng đất đề xuất lồng ghép yếu tố nhân học điều chỉnh định hướng quan điểm sử dụng đất cho giai đoạn 2020 - 2030 huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định 145 Kết luận chương 142 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 148 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 148 TÀI LIỆU THAM KHẢO 152 Phụ lục Ranh giới lớp đối tƣợng đƣợc vector hóa kết trạng sử dụng đất năm 2009; Phụ lục Kết phân loại dựa phƣơng pháp phân vùng thực địa; Phụ lục Số liệu thống kê yếu tố nhân học thuộc huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định; Phụ lục Định dạng liệu chạy mô hình Logistic – Markov – Cellular Automata; Phụ lục Các biến độc lập tham gia q trình mơ hình hóa biến động sử dụng đất; Phụ lục Kết khả chuyển đổi loại đất thành đất ni trồng thủy sản từ mơ hình MultiLogistic huyện Giao Thủy; Phụ lục Kết khả chuyển đổi loại đất thành đất xây dựng huyện Giao Thủy từ mơ hình MultiLogistic; Phụ lục Kết kiểm tra độ xác dự báo phân bố đất NTTS năm 2009 huyện Giao Thủy; Phụ lục Kết kiểm tra độ xác dự báo phân bố đất xây dựng năm 2009 huyện Giao Thủy Luận án tiến sĩ Kĩ thuật vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT SDĐ Sử dụng đất HTSDĐ Hiện trạng sử dụng đất NKH Nhân học GIS Hệ thống thông tin địa lý XD Xây dựng CSD Chƣa sử dụng MN Mặt nƣớc RNM Rừng ngập mặn NTTS Nuôi trồng thủy sản TM Thematic Mapper ETM Enhanced Thematic Mapper OLI Operational Land Imager TB Trung bình CA Cellular Automata K-NN K - Nearest Neighbors SAVI Soil - Adjusted Vegetation Index NDVI Normalized Difference Vegetative Index NDBI Normalized Difference Built-up Index SI Soil Index RISI Rural Impervious Surface Index NCS Nghiên cứu sinh Luận án tiến sĩ Kĩ thuật vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Các ảnh vệ tinh sử dụng nghiên cứu luận án 55 Bảng 2.2: Đặc trƣng cảm độ phân giải không gian ảnh Landsat TM 55 Bảng 2.3: Đặc trƣng cảm độ phân giải không gian ảnh Landsat OLI 55 Bảng 2.4: Bảng hệ thống lớp sử dụng đất huyện Giao Thủy, Nam Định 59 Bảng 2.4: Bảng khảo sát thực tế giá trị ngƣỡng số đƣợc dùng để phân loại đối tƣợng ảnh Landsat TM 2009 72 Bảng 2.5: Bảng mơ tả q trình xây dựng quy tắc (Rule set) cho ảnh Landsat 2009 khu vực Giao Thủy 73 Bảng 2.6: Bảng ma trận sai số năm 2009 79 Bảng 2.7: Diện tích lớp sử dụng đất từ năm 1989 đến 2013 khu vực huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định 90 Bảng 2.8: Bảng ma trận biến động sử dụng đất giai đoạn 1989-1995 91 Bảng 2.9: Biến động sử dụng đất giai đoạn 1995-1999 ……… 91 Bảng 2.10: Biến động sử dụng đất giai đoạn 1999-2005 …… 92 Bảng 2.11: Biến động sử dụng đất giai đoạn 2005-2013 92 Bảng 3.1: Bảng thống kê số liệu diện tích đất xây dựng với yếu tố nhân học 109 Bảng 3.2: Bảng thống kê số liệu diện tích đất ni trồng thủy sản với yếu tố nhân học 113 Bảng 3.3: Ma trận vùng chuyển đổi đất xây dựng giai đoạn 1989-1999 dự báo 2009 134 Bảng 3.4: Ma trận vùng chuyển đổi đất xây dựng giai đoạn 1999-2009 dự báo 2019 134 Bảng 3.5: Ma trận vùng chuyển đổi đất xây dựng giai đoạn 1989-2009 dự báo 2029 135 Bảng 3.6 : Ma trận vùng chuyển đổi đất NTTS giai đoạn 1989-1999 dự báo 2009 135 Bảng 3.7: Ma trận vùng chuyển đổi đất NTTS giai đoạn 1999-2009 dự báo 2019 136 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật viii Bảng 3.8: Ma trận vùng chuyển đổi đất NTTS giai đoạn 1989-2009 dự báo 2029 136 Bảng 3.9: Kết dự báo trạng sử dụng đất năm 2009, 2019 2029 từ mơ hình Markov 140 Bảng 3.10: Kết dự báo trạng sử dụng đất năm 2009, 2019 2029 từ mơ hình Markov 142 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật Hình 5.3: Lớp liệu khoảng cách đến đê biển Giao Thủy đƣợc chuẩn hóa IDRISI Hình 5.4: Lớp liệu biến động số hộ gia đình 1989-1999 1999-2009 huyện Giao Thủy đƣợc chuẩn hóa IDRISI Hình 5.5: Lớp liệu biến động tỷ trọng 1989-1999 1999-2009 huyện Giao Thủy đƣợc chuẩn hóa IDRISI Luận án tiến sĩ Kĩ thuật PHỤ LỤC Kết khả chuyển đổi loại đất thành đất NTTS từ mơ hình MultiLogistic Huyện Giao Thủy Hình 6.1: Khả chuyển đổi đất xây dựng sang đất NTTS huyện Giao Thủy - Nam Định giai đoạn 1989 - 1999 1999 - 2009 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật Hình 6.2: Khả chuyển đổi đất trồng lúa sang đất NTTS huyện Giao Thủy - Nam Định giai đoạn 1989 - 1999 1999 - 2009 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật Hình 6.3: Khả chuyển đổi đất mặt nƣớc sang đất NTTS huyện Giao Thủy - Nam Định giai đoạn 1989 - 1999 1999 - 2009 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật Hình 6.4: Khả chuyển đổi đất chƣa sử dụng sang đất NTTS huyện Giao Thủy - Nam Định giai đoạn 1989 - 1999 1999 - 2009 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật Hình 6.5: Khả chuyển đổi đất rừng ngập mặn sang đất NTTS huyện Giao Thủy - Nam Định giai đoạn 1989 - 1999 1999 - 2009 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật Hình 6.6: Khả chuyển đổi đất làm muối sang đất NTTS huyện Giao Thủy - Nam Định giai đoạn 1989 - 1999 1999 - 2009 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật Hình 6.7: Khả chuyển đổi đất vƣờn tạp sang đất NTTS huyện Giao Thủy - Nam Định giai đoạn 1989 - 1999 1999 - 2009 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật PHỤ LỤC Kết khả chuyển đổi loại đất thành đất xây dựng Huyện Giao Thủy từ mơ hình MultiLogistic Hình 7.1: Khả chuyển đổi đất trồng lúa sang đất xây dựng huyện Giao Thủy - Nam Định giai đoạn 1989 - 1999 1999 - 2009 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật Hình 7.2: Khả chuyển đổi đất vƣờn tạp sang đất xây dựng huyện Giao Thủy - Nam Định giai đoạn 1989 - 1999 1999 - 2009 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật Hình 7.3: Khả chuyển đổi đất làm muối sang đất xây dựng huyện Giao Thủy - Nam Định giai đoạn 1989 - 1999 1999 - 2009 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật Hình 7.4: Khả chuyển đổi đất khác sang đất xây dựng huyện Giao Thủy - Nam Định giai đoạn 1989 - 1999 1999 - 2009 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật Phụ Lục 8: Kết kiểm tra độ xác dự báo phân bố đất NTTS năm 2009 Huyện Giao Thủy Cross-tabulation of dbntts2009 (columns) against 2009nttsreclass (rows) Total 120678 63666 89866 120768 41184 2883 14528 6497 Total 60071 |120678 0 0 0 0 | 57383 5254 293 465 209 36 18 | 575 89145 146 0 0 | 0 114044 435 4906 1383 0 16 1807 431 37513 318 1099 | 0 1021 246 1275 341 0 | 10 2914 3997 949 6658 0 | 0 159 0 6337 | 0 0 0 0 | 10678 57985 96206 8591 7472 19 Chi Square df P-Level Cramer's V 118703 42961 7456 = 2259078.25000 = 64 = 0.0000 = 0.7834 Proportional Crosstabulation Total | | | | | | | | | | 0.2623 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.2623 0.00 0.1247 0.0012 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.1260 0.00 0.0114 0.1938 0.00 0.0039 0.00 0.00 0.00 0.00 0.2091 0.00 0.00 0.00 0.2479 0.00 0.0022 0.0063 0.00 0.00 0.2580 0.00 0.00 0.00 0.00 0.0815 0.0005 0.0087 0.00 0.00 0.0934 0.00 0.00 0.00 0.0107 0.00 0.0028 0.0021 0.00 0.00 0.0162 Kappa Index of Agreement (KIA) -Using 2009nttsreclass as the reference image Category KIA - 1.0000 0.6871 0.8899 0.8250 0.8017 0.7331 0.7480 0.8750 1.0000 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật 0.00 0.00 0.00 0.0030 0.00 0.00 0.0145 0.00 0.00 0.0187 0.00 0.00 0.00 0.00 0.0024 0.00 0.00 0.0138 0.00 0.0162 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 | | | | | | | | | | Total 0.2623 0.1384 0.1953 0.2625 0.0895 0.0063 0.0316 0.0141 0.00 1.0000 Using dbntts2009 as the reference image Category KIA - 1.0000 0.7880 0.8088 0.8468 0.8607 0.7658 0.7677 0.8459 0.0526 Overall Kappa 0.7262 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật Phụ lục 9: Kết kiểm tra độ xác dự báo phân bố đất xây dựng năm 2009 Huyện Giao Thủy Cross-tabulation of DBDXD2009 (columns) against 2013dxdnewreclass (rows) Total | | | | | | 120678 0 0 120678 Chi Square df P-Level Cramer's V 25212 5093 8953 2070 41328 1867 84543 3190 3592 93192 13424 230 10221 19 23894 284 515 180180 180979 | | | | | | Total 120678 40787 89866 22879 185861 460071 0.0000 0.0292 0.0005 0.0222 0.0000 0.0519 0.0000 0.0006 0.0000 0.0011 0.3916 0.3934 | | | | | | Total 0.2623 0.0887 0.1953 0.0497 0.4040 1.0000 = 1228647.00000 = 16 = 0.0000 = 0.8171 Proportional Crosstabulation Total | | | | | | 0.2623 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.2623 0.0000 0.0548 0.0111 0.0195 0.0045 0.0898 0.0000 0.0041 0.1838 0.0069 0.0078 0.2026 Kappa Index of Agreement (KIA) -Using 2013dxdnewreclass as the reference image Category KIA - 1.0000 0.5805 0.9257 0.4164 0.9496 Using DBDXD2009 as the reference image Category KIA - 1.0000 0.5721 0.8847 0.6978 0.8926 Overall Kappa 0.7819 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật