Ứng dụng mô hình hồi quy trong mô hình hóa sử dụng đất đai xây dựng bài toán cho một địa phương

Vì vậy đất đai cần phải được sử dụng một cách hợp lý, tiết kiệm, đầy đủ, sử dụng triệt để mang lại hiệu quả cao.Và với sự bùng nổ về dân số hiện nay cùng với sự phát triển mọi mặt của xã

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TP HỒ CHÍ MINH KHOA QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI

TI!U LUÂ#N MÔN MÔ HÌNH HÓA TRONG QUY HOẠCH SỬ DỤNG ĐẤT ĐAI

ỨNG DỤNG MÔ HÌNH HỒI QUY TRONG MÔ HÌNH HÓA SỬ DỤNG ĐẤT ĐAI XÂY DỰNG BÀI TOÁN CHO MỘT ĐỊA

PHƯƠNG CỤ TH!.

GVHD: ThS Lê Minh Chiến SVTH: Nguyễn Thị Thanh Nhi Mssv: 0750040076

Lớp: 07_ĐHQH1 Niên khóa: 2020 – 2021

Tp Hồ Chí Minh, Tháng 10 năm 2021

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TP HỒ CHÍ MINH KHOA QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI

TI!U LUÂ#N MÔN MÔ HÌNH HÓA TRONG QUY HOẠCH SỬ DỤNG ĐẤT ĐAI

ỨNG DỤNG MÔ HÌNH HỒI QUY TRONG MÔ HÌNH HÓA SỬ DỤNG ĐẤT ĐAI XÂY DỰNG BÀI TOÁN CHO MỘT ĐỊA

PHƯƠNG CỤ TH!.

GVHD: ThS Lê Minh Chiến SVTH: Nguyễn Thị Thanh Nhi Mssv: 0750040076

Lớp: 07_ĐHQH1 Niên khóa: 2020 – 2021

Tp Hồ Chí Minh, Tháng 10 năm 2021

NHÂ#N XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Giáo viên ghi nhận xét của mình, bằng tay, vào phần này)

[ ] Được bảo vệ có chỉnh sửa bổ sung; [ ] Không được bảo vệ

TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2021 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

(Ghi rõ họ, tên)

DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Đăc trưng cơ bản của mô hình Hình 2: Ba phần cơ bản của mô hình Hình 3: Sơ đồ vận hành của mô hình Hình 4: Các dạng quan hệ của mô hình hồi quy

DANH MỤC BẢN BI!U

Bảng1: Diện tích đất ở và dân số tỉnh Bình Bương từ năm 2013 – 2020 Bảng 2: Mối quan hệ giữa diện tích đất và dân số của tỉnh bình dương

2.3 Mô hình hồi quy đơn – đa biến 5

2.3.1 Hồi quy tuyến tính 5

2.3.1.1 Hồi quy đơn 5

2.3.1.2 Hồi quy bội (đa biến - mô hình nhân tố) 6

2.3.2.Hồi quy phi tuyến tính: 7

PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1 Lý lo chọn đề tài

Đất đai là sản phẩm của tự nhiên, là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá mà thiên nhiên đã ban tặng cho con người Đất đai là tư liệu sản xuất đặc biệt , là thành phần quan trọng hàng đầu của môi trường sống, là địa bàn phân bố dân cư xây dựng các công trình kinh tế xã hội, an ninh, quốc phòng Mỗi chúng ta từ lúc sinh ra đến khi nhắm mắt xuôi tay đều luôn gắn liền với đất và sống nhờ vào đất Thật ra, còn hơn thế nữa, đất hay thổ nhưỡng là nguồn tài nguyên quan trọng bậc nhất trong việc duy trì sự sống cho cả hành tinh chúng ta Vì vậy đất đai cần phải được sử dụng một cách hợp lý, tiết kiệm, đầy đủ, sử dụng triệt để mang lại hiệu quả cao.

Và với sự bùng nổ về dân số hiện nay cùng với sự phát triển mọi mặt của xã hội, dẫn đến quỹ đất ngày càng bị thu hẹp.Vì vậy để đảm bảo đáp ứng đủ nhu cầu lương thực cho người dân nước ta, đồng thời vẫn bảo vệ được quỹ đất đang dần khan hiếm, nhà nước cần phải có các biện pháp hoạch định, định hướng, chiến lược nhằm khai thác và sử dụng đất đai hợp lý, hiệu quả, bền vững Mô hình hồi quy là một trong số các mô hình đưa ra số liệu dự báo đúng nhất Áp dụng mô hình hồi quy đóng vai trò quan trọng giúp ta ước lượng, dự đoán số lượng và mật độ dân số và sản lượng lương thực một cách tương đối chính xác nhất nhằm đưa ra những giải pháp và phương án, kế hoạch tốt nhất cho hiện tại và tương lai.

Đất đai là nguồn tài nguyên quốc gia vô cùng quý giá, là tư liệu sản xuất đặc biệt, là nguồn nội lực, nguồn vốn to lớn của đất nước là thành phần quan trọng hàng đầu của môi trường sống, là địa bàn phân bố các khu dân cư, xây dựng cơ sở kinh tế, văn hóa, an ninh và quốc phòng Đất đai có ý nghĩa kinh tế, chính trị xã hội, sâu sắc trong sự nghiệp xây dựng và bảo vệ tổ quốc Điều khác biệt khiến đất đai không giống bất kì một tư liệu sản xuất nào, nó vừa là đối tượng lao động vừa là tư liệu lao động Đất đai là nền tảng, là nơi tàng trữ và cung cấp nguồn nước, nguyên vật liệu, khoáng sản, là không gian của sự sống, bảo tồn sự sống, do vậy đất đai đóng vai trò rất quan trọng trong mọi ngành sản xuất Cùng với sự bùng nổ về dân số, sự phát triển mọi mặt của xã hội làm cho nhu cầu sử dụng đất đai ngày càng tăng lên mà đất đai lại bị giới hạn về diện tích, có vị trí cố định Vì vậy để đảm bảo được sự phát triển của xã hội chúng ta cần phải có các biện pháp hoạch định, định hướng, chiến lược nhằm khai thác và sử dụng đất đai hợp lý, hiệu quả, bền vững.

2 Mục đích

- Tìm hiểu về mô hình hồi quy;

- Ứng dụng mô hình hồi quy trong mô hình hóa sử dụng đất;

- Xây dựng bài toán mối liên hệ diện tích đất ở và dân số từ năm 2013 đến 2020 tại tỉnh Bình Dương để đưa ra kế hoạch sử dụng đất phù hợp.

PHẦN II NỘI DUNG CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN 1.Những vấn đề cơ bản

1.1.Khái niệm Mô hình và mô hình hóa

- Mô hình là một cấu trúc mô tả hình ảnh đã được tối giản hóa theo đặc điểm hoặc diễn biến của một đối tượng, một hiện tượng, một khái niệm hoặc một hệ thống.

- Mô hình có thể là một hình ảnh hoặc một vật thể được thu nhỏ hoặc phóng đại, hoặc chỉ làm gọn bằng một phương trình toán học, một công thức vật lý, một phần mềm tin học để mô tả một hiện trạng thực tế mang tính điển hình.

- Mô phỏng là việc nghiên cứu trạng thái của mô hình để qua đó hiểu được hệ thống thực; mô phỏng là tiến hành thử nghiệm trên mô hình.

- Mô phỏng là quá trình tiến hành nghiên cứu trên vật thật nhân tạo, tái tạo hiện tượng mà người nghiên cứu cần để quan sát và làm thực nghiệm, từ đó rút ra kết luận tương tự vật thật.

- Mô hình hoá là một khoa học về cách mô phỏng, giản lược các thông số thực tế nhưng vẫn diễn tả được tính chất của từng thành phần trong mô hình.

- Mô hình hóa trong sử dụng đất đai là ngành khoa học mô phỏng, dự báo hiện tượng chuyển đổi mục đích sử dụng đất không gian và thời gian.

1.2.Vai trò thành lập mô hình - Tạo cơ sở lý luận

+ Mô hình giúp ta dễ diễn tả hình ảnh sự kiện hoặc hệ thống; + Mô hình mang tính đại diện các đặc điểm cơ bản nhất của sự thể; + Mô hình tạo cơ sở đánh giá tính biến động một cách logic khi có tác động bên ngoài vào hoặc từ trong ra.

- Tiết kiệm chi phí và nhân lực + Mô hình giúp ta thêm số liệu cần thiết; + Mô hình giúp giảm chi phí lấy mẫu;

+ Mô hình có thể được thử nghiệm với các thay đổi theo ý muốn.

- Mô hình tạo mẫu cho việc sản xuất hàng loạt

Việc áp dụng mô hình toán học giúp giải quyết các khó khăn trong thực tế như:

+ Sự kiện xảy ra quá nhanh + Sự kiện xảy ra quá chậm

+ Các thực nghiệm đắt tiền khi làm ở phòng thí nghiệm + Các thực nghiệm rất nguy hiểm

1.3 Đặc trưng cơ bản của mô hình

Hình 1: Đặc trưng cơ bản của mô hình

+ Thông tin vào: bao gồm các dạng cơ sở dữ liệu đưa vào để mô hình xử lý + Tiến trình xử lý thông tin: bao gồm quá trình tiếp nhận dữ liệu vào, tính toán, phân tích, đánh giá và xuất dữ liệu.

+ Thông tin ra: thể hiện ở dạng đồ thị, biểu bảng, báo cáo đánh giá kết quả Một mô hình cần thể hiện các đặc trưng sau:

• Mô hình cần được tối giản với một số giả định đặt ra; • Điều kiện biên hoặc điều kiện ban đầu cần định danh; • Mức độ khả năng ứng dụng của mô hình có thể xác lập được Ba phần cơ bản của mô hình:

Hình 2: Ba phần cơ bản của mô hình

• Ứng dụng mô hình (Application of a model): Mục tiêu của việc sử dụng mô hình là chỉ ra việc ứng dụng của nó Xác định phạm vi ứng dụng nói lên tầm quan trọng của mô hình trong thực tiễn.

Tiến trình xử lý

Thông tin vào

• Thuật toán mô hình (Algorithm of a model): Thuật toán mô hình cho ta biết cách tiếp cận kỹ thuật tính toán hay phương pháp tính, liên quan đến các phương trình, các thông số mà chúng ta muốn đưa vào chương trình máy tính.

• Kiến trúc mô hình (Architecture of a model): Kiến trúc hay cấu trúc mô hình xác định kiểu hình nào mà mô hình sẽ sử dụng, loại máy tính nào, chương trình nào sẽ được sử dụng các thông tin để xử lý.

+ Theo cấu trúc mô hình

• Mô hình “hộp trắng” (white box): là mô hình mà người sử dụng có thể thấy – hiểu tất cả các tiến trình tính toán xảy ra, quá trình trữ dữ liệu, thông tin phản hồi/phản tiến.

• Mô hình “hộp đen” (black box): là mô hình mà người sử dụng chỉ biết đầu vào (inputs) và đầu ra (outputs) mà hoàn toàn không biết những gì xảy ra bên trong quá trình chuyển hoá trong mô hình.

• Mô hình “hộp xám” (grey box): là mô hình mà người sử dụng hiểu được

Hồi quy là đi ngược lại về quá khứ (regression) để nghiên cứu những dữ liệu (data) đã diễn ra theo thời gian (dữ liệu chuỗi thời gian - time series) hoặc diễn ra tại cùng một thời điểm (dữ liệu thời điểm hoặc dữ liệu chéo - cross section) nhằm tìm đến một quy luật về mối quan hệ giữa chúng.

Định nghĩa theo ngôn ngữ toán học

Phân tích hồi quy là sự nghiên cứu mức độ ảnh hưởng của một hay nhiều biến số (biến giải thích hay biến độc lập - independent variable), đến một biến số (biến kết quả hay biến phụ thuộc - dependent variable), nhằm dự báo biến kết quả dựa vào các giá trị được biết trước của các biến giải thích.

2.2 Hồi quy theo thời gian 2.2.1 Xu thế

Khái niệm: Xu thế Xt là một bộ phận xác định của chuỗi thời gian thể hiện khuynh hướng phát triển dài hạn của chuỗi thời gian đó.

Yt = f(Xt , Wt , Ct , Ut ) 2.2.2 Cách phát hiện hàm xu thế

- Phương pháp biểu diễn trên hệ trục tọa độ - Phương pháp phân tích số liệu thống kê

- Phương pháp xây dựng hàm: sau đó sử dụng tiêu chuẩn cực tiểu sai số bình phương trung bình để lựa chọn

Z= => Min

Phương pháp bình phương nhỏ nhất được sử dụng để ước lượng các tham số trong mô hình hồi quy

Tổng quát, xu thế có dạng đa thức: ŷt = +

Việc ước lượng các tham số ai (i = 1, 2, …, p) theo nguyên tắc và quy về giải hệ phương trình chuẩn.

2.3 Mô hình hồi quy đơn – đa biến 2.3.1 Hồi quy tuyến tính 2.3.1.1 Hồi quy đơn

Phương trình hồi quy đơn biến (đường thẳng) có dạng tổng quát: Y = a + bX

Trong đó:

Y: biến số phụ thuộc (dependent variable);

X: biến số độc lập (independent variable); ra a: tung độ gốc hay nút chặn (intercept); | r |: 0,4 – 0,69 => Tương quan trung bình | r |:0,7 – 0,89 => Tương quan cao | r | : 0,9 – 1 => Tương quan rất cao 2.3.1.2 Hồi quy bội (đa biến - mô hình nhân tố) Phương trình hồi quy đa biến dưới dạng tuyến tính:

Y = 1 + 2X2 + 3X3 + … + kXk + e Trong đó:

Y: biến số phụ thuộc (kết quả phân tích); 1 : tung độ gốc;

2 k : các độ dốc của phương trình theo các biến (hệ số hồi quy riêng) X1 Xk :các biến số (các nhân tố ảnh hưởng);

e: các sai số.

- Cách xác định các hệ số :ᵢ

2.3.2.Hồi quy phi tuyến tính:

Phân tích dự đoán tức là dự báo các cơ hội và rủi ro trong tương lai là ứng dụng nổi bật nhất của phân tích hồi quy Ví dụ, phân tích nhu sử dụng đất của người dân Tuy nhiên, nhu cầu không phải là biến số phụ thuộc duy nhất khi nói đến hoạt động quy hoạch sử dụng đất.

+Tăng hiệu quả hoạt động:

Mô hình hồi quy cũng có thể được sử dụng để tối ưu hóa các quy trình ra quyết định lựa chọn các phương án quy hoạch sử dụng đất.

+Quyết định hỗ trợ:

Dựa vào phân tích dữ liệu để đưa ra các quyết định sáng suốt có ý nghĩa thống kê, do đó loại bỏ trực giác và cảm giác Phân tích có thể mang lại một góc nhìn khoa học cho việc quản lý sử dụng đất và làm quy hoạch Bằng cách giảm lượng dữ liệu thô khổng lỗ thành thông tin có thể hành động, phân tích hồi dẫn đến quy các quyết định thông minh hơn và chính xác và hiệu quả hơn trong công tác quy hoạch sử dụng đất Điều này không có nghĩa là phân tích hồi quy là dấu chấm hế cho tư duy sáng tạo của các nhà quản lý, các nhà quy hoạch Kỹ thuật này hoạt động như một công cụ hoàn hảo để kiểm tra một giả thuyết trước khi đi sâu vào thực thi.

+Sửa lỗi:

Hồi quy không chỉ tuyệt vời để hỗ trợ thực nghiệm cho các quyết định quản lý mà còn để xác định các sai sót trong phán đoán Phân tích hồi quy có thể cung cấp hỗ trợ định lượng cho các quyết định và ngăn ngừa những sai lầm do trực giác của người quản lý.

+Thông tin chi tiết mới:

Theo thời gian, có thể thu thập một lượng lớn dữ liệu không được tổ chức có tiềm năng mang lại những thông tin chi tiết có giá trị Tuy nhiên, dữ liệu này là vô ích nếu không có phân tích thích hợp Các kỹ thuật phân tích hồi quy có thể tìm ra mối quan hệ giữa các biến khác nhau bằng cách phát hiện ra các mẫu mà trước đây chưa được chú ý.

CHƯƠNG II THỰC HÀNH 1.Địa phương điều tra

1.1 Vị trí địa lý

Tỉnh Bình Dương thuộc miền Đông Nam Bộ, nằm trong vùng kinh tế trọng điểm phía Nam, với diện tích 2694,4 km , xếp thứ 4 trong vùn2 g Đông Nam Bộ Có tọa độ địa lý là 10 51'46"B – 11 30'B, 106 20' Đ – 106oooo58'Đ.

Phía Bắc giáp tỉnh Bình Phước

Phía Nam giáp Thành phố Hồ Chí Minh

Phía Đông giáp tỉnh Đồng Nai

Phía Tây giáp tỉnh Tây Ninh và Thành phố Hồ Chí Minh.

1.2 Điều kiện tự nhiên 1.2.1 Địa hình

Bình Dương là một tỉnh nằm ở vị trí chuyển tiếp giữa sườn phía nam của dãy Trường Sơn, nối nam Trường Sơn với các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long, là tỉnh bình nguyên có địa hình lượn sóng từ cao xuống thấp dần từ 10m đến 15m so với mặt biển Địa hình tương đối bằng phẳng, thấp dần từ bắc xuống nam Nhìn tổng quát, Bình Dương có nhiều vùng địa hình khác nhau như:

+ Vùng thung lũng bãi bồi: phân bố dọc theo các sông Đồng Nai sông Sài,

Gòn và sông Bé Đây là vùng đất thấp, phù sa mới, khá phì nhiêu, bằng phẳng, cao trung bình 6 – 10m.

+ Vùng địa hình bằng phẳng: nằm kế tiếp sau các vùng thung lũng bãi bồi, địa hình tương đối bằng phẳng, có độ dốc 3 – 120, cao trung bình từ 10 – 30m.

+ Vùng địa hình đồi thấp có lượn sóng yếu: nằm trên các nền phù sa cổ, chủ yếu là các đồi thấp với đỉnh bằng phẳng, liên tiếp nhau, có độ dốc 5 – 120, độ cao phổ biến từ 30 – 60m.

2.Đánh giá tình hình dân số và diện tích tỉnh Bình dương

Bảng1: Diện tích đất ở và dân số tỉnh Bình Bương từ năm 2013 – 2020

- Xử lí số liệu: r = == 0,8

r >0 => x,y có mối tương quan cùng chiều.

|r| =0,8 =0,8 => Diện tích đất và dân số của tỉnh Bình Dương năm 2013 – 2020 có mối quan hệ tương quan trung bình

Giải bài toán:

PHẦN 3: KẾT LUẬN

Xã hội phát triển, dân số tăng nhanh kéo theo những đòi hỏi ngày càng tăng về lương thực thực phẩm, chỗ ở cũng như các nhu cầu về văn hóa, xã hội Con người đã tìm mọi cách để khai thác đất đai nhằm thỏa mãn những nhu cầu ngày càng tăng đó Như vậy đất đai, đặc biệt là đất sử dụng cho công nghiệp và đất đô thị có hạn chế về diện tích cùng với nguy cơ bị suy thoái dưới tác động của thiên nhiên và sự thiếu ý thức của con người trong quá trình sản xuất và sử dụng Là đất nước có ngành nông nghiệp chiếm vị trí quan trọng trong nền kinh tế thì việc sử dụng đất nông nghiệp sao cho có hiệu quả là một trong những vấn đề được quan tâm hơn cả Cùng với việc khai hoang mở rộng diện tích đó là sự ngày càng trở nên khan hiếm do tốc độ của việc đô thị hóa, công nghiệp hóa hiện đại Đất đai trồng trọt ngày càng giảm trong khi dân số ngày càng gia tăng, đây chính là nguyên nhân gây ra sức ép cho việc đáp ứng nhu cầu lương thực, thực phẩm cho người dân trong nước cũng như xuất khẩu để mang đến nguồn kinh tế cho đất nước.

Ứng dụng các mô hình tính toán vào sẽ giúp ta đưa ra số liệu dự tính chính xác hơn Mô hình hồi quy giúp ta dự đoán số liệu một cách dễ dàng hơn nhưng vẫn mang lại kết quả chính xác Dự đoán được phần nào kết quả sẽ mang lại những kế hoạch quy hoạch, dự kiến sản lượng sản xuất tốt nhất cho người dân nước ta.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

- Bài giảng”Mô hình hóa trong quy hoạch sử dụng đất đai”, Giảng viên ThS Lê Minh Chiến.

- Số liệu diện tích và dân số tỉnh Bình Dương, tổng Cục thống kê - Điều kiện tự nhiên, Cổng thông tin điện tử Bộ kế hoạch và đầu tư - Giới thiệu khái quát tỉnh Bình Bương