Luận văn thạc sĩ Quản lý tài nguyên và môi trường: Ứng dụng GIS và đánh giá đa tiêu chuẩn (MCE) để hỗ trợ quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp Thành phố Phú Quốc, tỉnh Kiên Giang

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

BÙI NGỌC BẢO TRÂM

ỨNG DỤNG GIS VÀ ĐÁNH GIÁ ĐA TIÊU CHUẨN (MCE) ĐỂ HỖ TRỢ QUY HOẠCH SỬ DỤNG ĐẤT NÔNG NGHIỆP

THÀNH PHỐ PHÚ QUỐC, TỈNH KIÊN GIANG

Chuyên ngành: Quản lý Tài nguyên và Môi trường Mã số: 8.85.01.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2022

Cán bộ hướng dẫn khoa học 1: PGS TS LÊ VĂN TRUNG

Cán bộ hướng dẫn khoa học 2: TS LÊ CẢNH ĐỊNH

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS LÂM ĐẠO NGUYÊN

Cán bộ chấm nhận xét 2: GS.TS NGUYỄN KIM LỢI

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 29 tháng 07 năm 2022

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1 Chủ tịch hội đồng: PGS.TS LÊ VĂN KHOA 2 Cán bộ phản biện 1: TS LÂM ĐẠO NGUYÊN 3 Cán bộ phản biện 2: GS.TS NGUYỄN KIM LỢI 4 Ủy viên hội đồng: PGS.TS TRẦN THỊ VÂN 5 Thư ký hội đồng: TS VÕ THANH HẰNG

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

VÀ TÀI NGUYÊN

PGS.TS LÊ VĂN KHOA

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Ngày, tháng, năm sinh: 02/02/1996 Nơi sinh: Kiên Giang Chuyên ngành: Quản lý Tài nguyên và Môi trường Mã số: 8.85.01.01

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

Nhiệm vụ: Nghiên cứu ứng dụng Hệ thống thông tin địa lý (Geographical Information

System – GIS) kết hợp với phương pháp đánh giá đa tiêu chuẩn (MultiCriteria Evaluation – MCE) hỗ trợ bố trí sử dụng đất nông nghiệp bền vững, đáp ứng yêu cầu

(4) Định hướng sử dụng đất nông nghiệp tại Phú Quốc theo định hướng bền vững

II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 06/09/2021

III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 29/06/2022 IV CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:

LỜI CẢM ƠN

Để có thể hoàn thành được đề tài Luận văn Thạc sĩ, tôi đã nhận được hướng dẫn tận tình của Quý thầy cô khoa Môi trường và Tài nguyên, Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TPHCM trong quá trình học tập Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy PGS.TS Lê Văn Trung và TS Lê Cảnh Định, đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi ngay từ những ngày đầu lên ý tưởng thực hiện đề tài, giúp tôi hiểu rõ về những nội dung khoa học và vấn đề thực tiễn cần được triển khai một cách tốt nhất

Đồng thời tôi cũng xin chân thành gửi lời cảm ơn đến hai đơn vị:

 Phân viện Quy hoạch – Thiết kế Nông nghiệp đã cung cấp dữ liệu cũng như là hỗ trợ tôi trong quá trình thực hiện đề tài

 Trung tâm Công nghệ Thông tin Địa lý đã tạo điều kiện để tôi có thể hoàn thành chương trình học tập

Và cuối cùng, tôi xin cảm ơn đến gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã luôn đồng hành hỗ trợ tôi trong quá trình học tập, động viên và góp ý giúp tôi hoàn thành luận văn

Trong báo cáo kết quả nghiên cứu sẽ khó tránh khỏi những thiếu sót, tôi rất mong nhận được sự đóng góp của quý Thầy Cô để luận văn được hoàn thiện hơn

Tôi chân thành cảm ơn!

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 09 tháng 05 năm 2022

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Quy hoạch sử dụng đất hoàn chỉnh đã minh chứng việc giảm thiểu những tác động tiêu cực và mang lại hiệu quả để sử dụng đất nông nghiệp bền vững trong quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường Các công cụ đánh giá thích nghi đất nông nghiệp theo quan điểm bền vững như: Hệ thống thông tin địa lý (Geographical Information System – GIS), Hệ thống đánh giá đất đai tự động (Auto Land evaluation System - ALES) cùng với phương pháp đánh giá đa tiêu chuẩn (MultiCriteria Evaluation – MCE) thường được sử dụng trong quy trình của Tổ chức Lương Nông thế giới (FAO) để giải quyết vấn đề bố trí sử dụng đất nông nghiệp tối ưu có tính đến các yếu tố môi trường và ứng dụng công nghệ cao

Luận văn được thực hiện nhằm hệ thống hóa cơ sở khoa học trong ứng dụng GIS và đánh giá đa tiêu chuẩn (MCE) để hỗ trợ quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao, nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển Thành phố Phú Quốc, Tỉnh Kiên Giang

Hiện tại, Thành phố cần có giải pháp đánh giá thích nghi cho 12 đơn vị đất đai, nhằm xác định diện tích tối ưu cho từng loại hình sử dụng đất theo định hướng phát triển bền vững Kết quả thử nghiệm đã minh chứng tính khả thi và hiệu quả mang lại của giải pháp bố trí sử dụng đất nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao

Từ kết quả đạt được, nghiên cứu đã tạo cơ sở để nhân rộng giải pháp cho những khu vực còn thiếu và hạn chế về công cụ hỗ trợ ra quyết định trong đề xuất sử dụng đất nông nghiệp theo định hướng bền vững

ABSTRACT

Exhaustive land use planning has been found to reduce the negative impacts brought about by the effects of the sustainable utilization of agricultural land in natural resources and environmental management Tools added the suitability assessment for sustainable utilization of argicultural land Land such as: Geographical Information System (GIS), Auto Land Evaluation System (ALES) and MultiCriteria Evaluation (MCE) are often used in the framework of the Food and Agriculture Organization (FAO) that aim to propose land use orientation to solve the problem of using high-tech agricultural land and environmental factors

This study aims to provide a framework of land suitability assessment by integrating Geographic Information System (GIS) and Multi Criteria Analysis (MCA) methods for assess all aspects that aim to take a step by step toward high-tech agricultural planning and management to meet the development requirements of Phu Quoc City

At present, Phu Quoc city needs a good solution for the suitability assessment of 12 land units that match with the actual requirements of 05 land use types for taking a step by step toward sustainable agricultural planning and management The results show that the proposed support tools for identifying the high-tech agricultural land in this city has been proved in its feasibility and effectiveness

From the results achieved, this study has created a scientific basis to apply for other areas that have lacked and limited in the decision support tools for land evaluation based on a multiple criteria approach and GIS for sustainable utilization of agriculture land

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đề tài Luận văn Thạc sĩ về “Ứng dụng GIS và đánh giá đa tiêu chuẩn (MCE) để hỗ trợ quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp Thành Phố Phú Quốc, Tỉnh Kiên Giang” là công trình nghiên cứu của bản thân dưới sự hướng dẫn trực tiếp của PGS TS Lê Văn Trung và TS Lê Cảnh Định Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 27 tháng 06 năm 2022 Học viên

Bùi Ngọc Bảo Trâm

3 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu 3

4 Nội dung nghiên cứu 3

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN 5

1.1 Tổng quan về đất 5

1.1.1 Khái niệm 5

1.1.2 Phân loại đất đai 6

1.2 Đánh giá thích nghi đất đai 7

1.2.1 Tổng quan 7

1.2.2 Khả năng thích nghi 9

1.2.3 Các phương pháp chính đánh giá đất đai theo FAO 9

1.2.4 Các nghiên cứu đánh giá thích nghi đất đai 12

1.3 Quy hoạch sử dụng đất 15

1.3.1 Tổng quan 15

1.3.2 Quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp 16

1.3.3 Các nghiên cứu quy hoạch sử dụng đất 19

1.4 Hệ thống thông tin địa lý GIS 22

1.5 Giới thiệu thành phố Phú Quốc 24

1.5.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội Thành phố Phú Quốc 24

1.5.1.1 Điều kiện tự nhiên 24

1.5.1.2 Tài nguyên đất tại Thành phố Phú Quốc 24

1.5.1.3 Tình hình phát triển kinh tế - xã hội 28

1.5.2 Phát triển nông nghiệp 32

1.5.2.1 Phát triển nhóm ngành nông nghiệp 32

1.5.2.2 Tổ chức sản xuất nông nghiệp 34

1.5.2.3 Hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp 36

CHƯƠNG 2:DỮ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 38

2.1 Tiến trình thực hiện 38

2.2 Đánh giá thích nghi đất đai 40

2.2.1 Nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao 40

2.2.2 Mô hình GIS và ALES trong đánh giá đất đai 41

2.2.3 Mô hình GIS và AHP trong đánh giá đất đai theo quan điểm bền vững 42

2.3 Định hướng sử dụng đất 46

2.3.1 Bài toán tối ưu LP 46

2.3.2 Xác định diện tích tối ưu của LUTs trên từng LMU 47

2.4 Phương pháp thu thập tài liệu 48

2.5 Dữ liệu thực hiện nghiên cứu 49

2.5.1 Dữ liệu bản đồ 49

2.5.2 Dữ liệu về khảo sát 51

CHƯƠNG 3:KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 52

3.1 Xây dựng cơ sở dữ liệu đề tài 52

3.1.1 Bản đồ đơn vị đất đai 52

3.1.2 Loại hình sử dụng đất 55

3.2 Đánh giá thích nghi đất đai 58

3.2.1 Yêu cầu sử dụng đất của các loại hình sử dụng đất 58

3.2.2 Cây quyết định trong ALES 59

3.2.3 Kết quả đánh giá thích nghi đất đai 64

3.2.3.1 Thích nghi tự nhiên 64

3.2.3.2 Thích nghi kinh tế 68

3.3 Đánh giá thích nghi đất đai trên quan điểm bền vững 71

3.3.1 Nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao 71

3.3.2 Xác định tiêu chuẩn đánh giá thích nghi bền vững ứng dụng công nghệ cao và tính toán trọng số 72

3.3.2.1 Xác định các tiêu chuẩn 72

3.3.2.2 Xác định trọng số của từng tiêu chuẩn 75

3.3.3 Kết quả đánh giá thích nghi bền vững ứng dụng công nghệ cao 84

3.4 Định hướng sử dụng đất 90

3.4.1 Định hướng phát triển các loại hình sử dụng đất 90

3.4.2 Xác định diện tích đất nông nghiệp 91

3.4.3 Xây dựng mô hình trong phần mềm LINGO và kết quả đạt được 92

3.4.3.1 Mô hình toán LP 92

3.4.3.2 Kết quả đạt được 94

3.5 Giải pháp quản lý 95

3.5.1 Giải pháp về kỹ thuật 95

3.5.2 Giải pháp kinh tế - xã hội 96

3.5.3 Giải pháp về môi trường 97

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

AHP Analytic Hierarchy Process Phân tích thứ bậc

ALES Automated Land Evaluation System Phần mềm đánh giá đất đai FAO Food and Agriculture Organization of

the United Nations

Tổ chức Liên hiệp quốc về lương thực và nông nghiệp GIS Geographic Information System Hệ thống thông tin địa lý

MCE MultiCriteria Evaluation Đánh giá đa tiêu chuẩn MCDM MultiCriteria Decision Making Ra quyết định đa tiêu chuẩn MOP Multi – Object Programming Quy hoạch đa mục tiêu

UNEP United Nations Environment Programme

Chương trình môi trường Liên hiệp quốc

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Phân loại khả năng thích nghi đất đai [5] 9

Bảng 1.2 Diện tích các loại đất trên địa bàn Thành phố Phú Quốc 25

Bảng 1.3 Chuyển dịch cơ cấu kinh tế Thành phố Phú Quốc các ngành giai đoạn năm 2010 – 2020 32

Bảng 1.4 Chuyển dịch cơ cấu Giá trị sản xuất khu vực nông – lâm – thủy sản Thành phố Phú Quốc giai đoạn 2010 – 2020 34

Bảng 1.5 Hiện trạng sử dụng đất tính đến năm 2020 36

Bảng 2.1 Các yêu cầu chính cho phát triển vùng nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao 40

Bảng 2.2 Ma trận kết quả thích nghi các LUT 47

Bảng 2.3 Dữ liệu thu thập cho đề tài 49

Bảng 2.4 Cấu trúc dữ liệu chuyên đề 50

Bảng 3.1 Cấu trúc dữ liệu lớp đơn vị đất đai 52

Bảng 3.2 Tính chất của các đơn vị đất đai 53

Bảng 3.3 Giá trị các chỉ tiêu kinh tế 57

Bảng 3.4 Phân cấp các chỉ tiêu kinh tế 57

Bảng 3.5 Phân tích hiệu quả tài chính của các LUT được chọn 57

Bảng 3.6 Yêu cầu sử dụng đất của các LUT ở Thành phố Phú Quốc 59

Bảng 3.7 Tổng hợp cây quyết định trong phần mềm ALES 61

Bảng 3.8 Tổng hợp kết quả đánh giá thích nghi tự nhiên 64

Bảng 3.9 Diện tích phân theo cấp thích nghi tự nhiên (đơn vị ha) 65

Bảng 3.10 Phân cấp thích nghi kinh tế (tính cho 1ha/năm) 69

Bảng 3.11 Tổng hợp phân cấp các chỉ tiêu kinh tế 70

Bảng 3.12 Các tiêu chuẩn lựa chọn đánh giá thích nghi bền vững ứng dụng công nghệ cao 73

Bảng 3.13 Giá trị của các tiêu chuẩn phân cấp 75

Bảng 3.14 Giá trị so sánh cặp đối với tiêu chuẩn cấp 1 78

Bảng 3.15 Ma trận so sánh gặp tiêu chuẩn cấp 1 78

Bảng 3.16 Giá trị so sánh cặp của tiêu chuẩn cấp 2 thuộc tiêu chuẩn kinh tế 79

Bảng 3.17 Ma trận so sánh cặp của tiêu chuẩn cấp 2 thuộc tiêu chuẩn kinh tế 80

Bảng 3.18 Giá trị so sánh cặp của tiêu chuẩn cấp 2 thuộc tiêu chuẩn kỹ thuật 80

Bảng 3.19 Ma trận so sánh cặp của tiêu chuẩn cấp 2 thuộc tiêu chuẩn kỹ thuật 81

Bảng 3.20 Giá trị so sánh cặp của tiêu chuẩn cấp 2 thuộc tiêu chuẩn xã hội 82

Bảng 3.21 Ma trận so sánh cặp của tiêu chuẩn cấp 2 thuộc tiêu chuẩn xã hội 82

Bảng 3.22 Giá trị so sánh cặp của tiêu chuẩn cấp 2 thuộc tiêu chuẩn môi trường 83

Bảng 3.23 Ma trận so sánh cặp của tiêu chuẩn cấp 2 thuộc tiêu chuẩn môi trường 83

Bảng 3.24 Tổng hợp trọng số của các tiêu chuẩn 84

Bảng 3.25 Phân loại chỉ số thích hợp 85

Bảng 3.26 Tổng hợp giá trị các chỉ số thích hợp cho loại hình sử dụng đất Rau màu 86Bảng 3.27 Tổng hợp kết quả đánh giá thích nghi đất đai trên quan điểm bền vững Thành phố Phú Quốc 87

Bảng 3.28 Diện tích các LUT phân theo chỉ số thích hợp 87

Bảng 3.29 Diện tích phân định nông nghiệp 91

Bảng 3.30 Lãi thuần của các LUS thuộc quy hoạch nông nghiệp 92

Bảng 3.31 Quan hệ các biến Xij với khả năng về tài nguyên đất và nhu cầu sử dụng đất 93

Bảng 3.32 Tổng hợp kết quả chạy mô hình quy hoạch LP trong phần mềm LINGO 95

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Sơ đồ các bước tiến hành đánh giá đất đai [2] [6] 10

Hình 1.2 Công tác quy hoạch sử dụng đất [16] 18

Hình 2.1 Mô hình ứng dụng GIS và bài toán LP trong định hướng sử dụng đất 39

Hình 2.2 Mô hình ứng dụng GIS và ALES trong đánh giá thích nghi đất đai [5] 41

Hình 2.3 Mô hình ứng dụng GIS và AHP trong đánh giá thích nghi đất đai bền vững [5] 43

Hình 2.4 Tính toán trọng số trong AHP 45

Hình 3.1 Bản đồ đơn vị đất đai Thành phố Phú Quốc, Tỉnh Kiên Giang 55

Hình 3.2 Tạo mô hình đánh giá thích nghi tự nhiên Thành phố Phú Quốc, Kiên Giang 60

Hình 3.3 Khai báo tính chất đất đai LC 60

Hình 3.4 Khai báo yêu cầu sử dụng đất LUR 61

Hình 3.5 Chọn phương pháp hạn chế lớn nhất 63

Hình 3.6 Kết quả đánh giá thích nghi tự nhiên của các LUT trong phần mềm ALES 63Hình 3.7 Xuất kết quả đánh giá thích nghi từ ALES sang GIS 64

Hình 3.8 Bản đồ đánh giá thích nghi đất đai tự nhiên Thành phố Phú Quốc 67

Hình 3.9 Bản đồ đánh giá thích nghi đất đai theo quan điểm bền vững 88

Hình 3.10 Mô hình quy hoạch tuyến tích LP trong phần mềm LINGO 94

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong những năm qua, Phú Quốc phát triển không ngừng, đặc biệt là về ngành dịch vụ, cơ cấu giá trị sản xuất chuyển dịch theo hướng tăng tỷ trọng ngành dịch vụ, giảm dần tỷ trọng ngành nông nghiệp Cơ cấu kinh tế năm 2020 Thành phố Phú Quốc, dịch vụ chiếm 62,5%, xây dựng chiếm 29,1% và nông nghiệp là 8,4% Tuy chiếm tỷ trọng nhỏ trong cơ cấu kinh tế nhưng nông nghiệp lại có giá trị về sinh thái cao, đóng góp bảo vệ nguồn nước, chống xói mòn, cung cấp nguồn thuỷ sản, thực phẩm cho người dân địa phương và khách du lịch, bên cạnh đó là phát triển kết hợp với du lịch tạo thành các khu du lịch sinh thái (hồ tiêu, sim rừng… ), tăng cường mảng xanh cho Phú Quốc, và một điều không thể không kể đến đó là liên quan đến sinh kế của nhiều hộ dân trên đảo, ước tính lao động làm việc trong nhóm ngành nông – lâm – thuỷ sản vào khoảng 46% với tổng số hộ tham gia sản xuất nông nghiệp là 12.000 hộ, trong khi đó công nghiệp xây dựng chiếm khoảng 20% và dịch vụ khoảng 34% Do đó nông nghiệp Phú Quốc vẫn giữ vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế - xã hội

Về cơ cấu đất nông nghiệp ở Phú Quốc, phần lớn là đất rừng, đất sản xuất nông nghiệp chiếm tỷ lệ thấp Theo kết quả thực hiện kế hoạch sử dụng đất năm 2020 Thành phố Phú Quốc, tổng diện tích đất nông nghiệp là 49.231ha, trong đó 37.145ha là đất rừng, 12.063ha là đất sản xuất nông nghiệp (chiếm tỷ lệ lần lượt là 75,45% và 24,5% trong tổng diện tích đất nông nghiệp), so với năm 2019 thì tổng diện tích đất nông nghiệp ở Phú Quốc giảm 358ha, phần diện tích giảm này rơi vào đất sản xuất nông nghiệp Trong khi đó diện tích đất phi nông nghiệp tăng lên 358ha, từ 8.059ha năm 2019 lên 8.417ha vào năm 2020

Từ các minh chứng trên có thể thấy được vấn đề mà Phú Quốc đang gặp phải đó là quỹ đất cho phát triển sản xuất nông nghiệp ở Phú Quốc ngày càng bị thu hẹp để chuyển đổi sang đất phi nông nghiệp phục vụ cho yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội, mặc dù nông nghiệp vẫn giữ vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế - xã hội ở Phú Quốc Do đó cần phải đánh giá thích nghi đất nông nghiệp, phục vụ bố trí sản xuất nông nghiệp sao cho thoả mãn các yêu cầu về kinh tế, xã hội, hạn chế tác động xấu đến môi trường, và phải có định hướng sử dụng đất một cách tối ưu, phát triển theo hướng ứng dụng công nghệ cao Vì nông nghiệp Phú Quốc ngoài giá trị truyền thống là cung cấp thực

phẩm, còn tạo không gian xanh, chống ngập lụt đô thị Mặt khác sản xuất nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao tạo sản phẩm nông nghiệp sạch, cung cấp lượng thực phẩm tươi cho người dân nội thị và khách du lịch

Để giải quyết vấn đề nêu trên thì phương pháp ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) kết hợp với đánh giá đa tiêu chuẩn (MCE) đang được áp dụng một cách rộng rãi Công nghệ GIS có khả năng phân tích dữ liệu không gian và thuộc tính, tích hợp các thông tin được gắn với một nền bản đồ nhất quán, do đó công nghệ GIS sẽ hỗ trợ việc tạo lập bản đồ, truy vấn và phân tích dữ liệu Đánh giá đa tiêu chuẩn là phương pháp dùng để chọn một phương án thoả mãn các tiêu chí cho trước, vì vậy phân tích thứ bậc AHP hỗ trợ phân loại thích nghi và lựa chọn phương án phát triển, bài toán tối ưu hỗ trợ trong việc đề xuất sử dụng đất theo một hàm mục tiêu Việc kết hợp GIS và MCE nhằm mục đích phân loại thích nghi, biểu diễn không gian các vùng thích nghi và hỗ trợ đề xuất sử dụng đất thông qua bài toán tối ưu

Với các luận cứ nêu trên, đề tài “Ứng dụng GIS và đánh giá đa tiêu chuẩn (MCE) để hỗ trợ quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp Thành phố Phú Quốc, Tỉnh Kiên Giang” được thực hiện, nhằm đề xuất sử dụng đất nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao

tại Phú Quốc dựa trên hai công cụ chính đó là Hệ thống thông tin địa lý GIS và Đánh giá đa tiêu chuẩn MCE

2 Mục tiêu đề tài

a Mục tiêu tổng quát

Nghiên cứu ứng dụng Hệ thống thông tin địa lý (GIS) và phương pháp đánh giá đa tiêu chuẩn (MCE) hỗ trợ bố trí sử dụng đất nông nghiệp bền vững, đáp ứng yêu cầu phát triển của Thành phố Phú Quốc

b Mục tiêu cụ thể

‒ Ứng dụng công nghệ GIS và phương pháp đánh giá đa tiêu chuẩn (MCE) trong đánh giá thích nghi và đề xuất sử dụng đất nông nghiệp theo hướng bền vững và ứng dụng công nghệ cao

‒ Xác định các yêu cầu về sản xuất nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao Từ đó, xây dựng cơ sở dữ liệu GIS về các loại hình sử dụng đất (LUT) và yêu cầu sử dụng đất (LUR) phục vụ định hướng sử dụng đất nông nghiệp tại Phú Quốc ‒ Đề xuất vùng đất nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao và giải pháp quản lý

3 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu

‒ Đối tượng nghiên cứu: hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp, quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp cấp thành phố Phú Quốc, tỷ lệ 1:25000, đối tượng là các loại cây nông nghiệp

‒ Phạm vi nghiên cứu: đánh giá khả năng thích nghi các loại hình đất trên địa bàn thành phố Phú Quốc (theo số liệu từ năm 2010 – 2020)

4 Nội dung nghiên cứu

Đề tài nghiên cứu bao gồm các nội dung sau:

‒ Nội dung 1: Đề xuất tiêu chí về sản xuất nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao ‒ Nội dung 2: Đánh giá thích nghi đất đai

+ Xây dựng bản đồ đơn vị đất đai

+ Ứng dụng GIS và ALES trong đánh giá thích nghi đất đai tự nhiên

+ Ứng dụng GIS và AHP trong đánh giá thích nghi đất đai theo quan điểm bền vững

‒ Nội dung 3: Định hướng sử dụng đất nông nghiệp tại Phú Quốc bằng bài toán tối ưu LP (tối đa về lãi thuần) và phần mềm LINGO

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Đề xuất quy trình thành lập bản đồ bản đồ thích nghi đất đai ứng dụng công nghệ GIS và phương pháp đánh giá đa tiêu chuẩn (MCE)

b Ý nghĩa thực tiễn

Kết quả thể nghiệm quy trình ứng dụng công nghệ GIS và phương pháp đánh giá đa tiêu chuẩn (MCE) đã mang hiệu quả trong thành lập bản đồ thích nghi đất đai và đề xuất sử dụng đất nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao cho Tp Phú Quốc

Các giải pháp đề xuất ứng dụng công cụ GIS kết hợp bài toán tối ưu (LP) để tối đa về lãi thuần và kết hợp phần mềm LINGO có thể mở rộng và áp dụng cho các khu vực

có điều kiện tương tự trong quy hoạch sử dụng đất và bố trí sử dụng đất đánh thích nghi về tự nhiên và đạt hiệu quả về kinh tế tối đa ứng với các loại hình sử dụng đất

Ứng dụng dữ liệu GIS về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội sẽ góp phần cung cấp đầy đủ thông tin phục vụ công tác quản lý sử dụng đất nông nghiệp bền vững cho Tp Phú Quốc

Giải pháp đề xuất cho phép các nhà quản lý xác định nhanh những khu vực cần thiết phải chuyển đổi loại hình sử dụng đất phù hợp để ứng dụng công nghệ cao, cũng như hỗ trợ người ra quyết định lựa chọn phương án sử dụng đất tối ưu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về đất 1.1.1 Khái niệm

 Đất (Soil)

Đất là lớp phủ trên lớp vỏ rắn chắc của khối đất trên trái đất Đất được tạo thành từ vật liệu đá bị chia nhỏ có độ mịn khác nhau và thay đổi ở các mức độ khác nhau so với đá mẹ do tác động của các cơ quan khác nhau, do đó có thể tạo ra sự phát triển của thảm thực vật [1]

 Đất đai (Land)

Theo FAO 1976, đất đai được định nghĩa như sau “Đất đai bao gồm môi trường vật chất, bao gồm khí hậu, đất đai, thủy văn và thảm thực vật, ở mức độ ảnh hưởng đến tiềm năng sử dụng đất Nó bao gồm các kết quả của hoạt động trong quá khứ và hiện tại của con người, ví dụ như cải tạo từ biển, phát quang thảm thực vật, và cả các kết quả bất lợi, ví dụ như nhiễm mặn đất Tuy nhiên, các đặc điểm thuần túy về kinh tế và xã hội không được bao hàm trong khái niệm đất đai, những điều này tạo thành một phần của bối cảnh kinh tế và xã hội” [2]

Theo thông tư số 14/2014/TT-BTNMT ngày 26/11/2012 về Ban hành quy định kỹ thuật điều tra thoái hóa đất thì đất đai được định nghĩa là một vùng đất có ranh giới, vị trí, diện tích cụ thể và có các thuộc tính tương đối ổn định hoặc thay đổi nhưng có tính chu kỳ, có thể dự đoán được, có ảnh hưởng tới việc sử dụng đất trong hiện tại và tương lai của các yếu tố tự nhiên, kinh tế - xã hội như: thổ nhưỡng, khí hậu, địa hình, địa mạo, địa chất, thuỷ văn, thực vật, động vật cư trú và hoạt động sản xuất của con người

 Đánh giá đất đai

Đánh giá đất đai là một hệ thống phân loại được áp dụng nhằm đánh giá khả năng sử dụng của đất Có nhiều phương pháp đánh giá được sử dụng với các kỹ thuật đa dạng, một số phương pháp đánh giá mức độ phù hợp của các đặc tính, trong khi những phương pháp khác lại chú trọng nhiều hơn đến các yếu tố hạn chế có thể có đối với việc sử dụng đất, một số phương pháp sử dụng tiêu chí định tính trong khi những phương pháp khác sử dụng định lượng

 Quy hoạch sử dụng đất

Căn cứ quy định tại Khoản 2, Khoản 3 Điều 3, Luật đất đai số 45/2013/QH13 ban hành ngày 29/11/2013 quy định về khái niệm quy hoạch sử dụng đất như sau: quy hoạch sử dụng đất là việc phân bổ và khoanh vùng đất đai theo không gian sử dụng cho các mục tiêu phát triển kinh tế - xã hội, quốc phòng, an ninh, bảo vệ môi trường và thích ứng biến đổi khí hậu trên cơ sở tiềm năng đất đai và nhu cầu sử dụng đất của các ngành, lĩnh vực đối với từng vùng kinh tế - xã hội và đơn vị hành chính trong một khoảng thời gian xác định

1.1.2 Phân loại đất đai

Theo Luật Đất đai 2013, căn cứ vào mục đích sử dụng đất mà phân chia thành 3 nhóm lớn:

(1) Nhóm đất nông nghiệp (2) Nhóm đất phi nông nghiệp (3) Nhóm đất chưa sử dụng

Các nhóm này được phân chia thành các loại đất theo mục đích sử dụng cụ thể, trong đó nhóm đất nông nghiệp bao gồm các loại đất sau đây:

‒ Đất trồng cây hàng năm gồm đất trồng lúa và đất trồng cây hàng năm khác ‒ Đất trồng cây lâu năm

‒ Đất rừng sản xuất ‒ Đất rừng phòng hộ ‒ Đất rừng đặc dụng ‒ Đất nuôi trồng thủy sản ‒ Đất làm muối

‒ Đất nông nghiệp khác gồm đất sử dụng để xây dựng nhà kính và các loại nhà khác phục vụ mục đích trồng trọt, kể cả các hình thức trồng trọt không trực tiếp trên đất; xây dựng chuồng trại chăn nuôi gia súc, gia cầm và các loại động vật khác được pháp luật cho phép; đất trồng trọt, chăn nuôi, nuôi trồng thủy sản cho mục đích học tập, nghiên cứu thí nghiệm; đất ươm tạo cây giống, con giống và đất trồng hoa, cây cảnh

1.2 Đánh giá thích nghi đất đai 1.2.1 Tổng quan

Nhiều hệ thống đã được sử dụng để đánh giá chất lượng đất nông nghiệp, đáng chú ý là các hệ thống sau:

‒ Phân loại khả năng sử dụng đất do cơ quan Bảo tồn đất của Hoa Kỳ đề xuất vào năm 1961 và được sử dụng rộng rãi trên thế giới Đây là hệ thống phân loại sử dụng các tiêu chí định tính, không phân tích trực tiếp khả năng của đất mà sử dụng mức độ giới hạn của đất đối với một thông số tùy theo mục đích sử dụng cụ thể Một số yếu tố hạn chế việc sử dụng đất: độ sâu của đất, kết cấu, cấu trúc, độ thấm, đá, độ mặn, nhiệt độ và lượng mưa, độ dốc của địa hình và mức độ xói mòn… [3] Phương pháp này phân chia đất thành tám lớp với yếu tố hạn chế tăng dần (lớp I có yếu tố hạn chế ít nhất và lớp VIII có yếu tố hạn chế nhiều nhất), trong đó mục đích sử dụng đất giảm dần từ có khả năng nông lâm nghiệp đến không thích hợp để trồng trọt [4]

‒ Phương pháp đánh giá phân hạng đất ở Liên Xô cũ và các nước Đông Âu: từ thập niên 60, việc phân hạng và đánh giá đai được thực hiện, quá trình này bao gồm ba bước: đánh giá lớp phủ thổ nhưỡng, đánh giá khả năng sản xuất và đánh giá đất đai dựa vào kinh tế [5]

Đa phần các hệ thống, phương pháp đánh giá đất đai những năm 60 – 80 chủ yếu tập trung vào yếu tố tự nhiên, không xem xét đến khía cạnh kinh tế, xã hội và môi trường, nếu có thì cũng chưa đầy đủ

Từ năm 1970, nhận ra nhiều quốc gia đã phát triển hệ thống đánh giá đất đai của riêng mình Điều này làm cho việc trao đổi thông tin trở nên khó khăn, và rõ ràng cần có thảo luận quốc tế để đạt được một số tiêu chuẩn đồng nhất Do đó năm 1976 FAO đã cho ra ấn phẩm đầu tiên Khung đánh giá đất đai (A framework for land evaluation) nhằm thống nhất các hệ thống phân loại đất trên toàn thế giới Từ ấn phẩm năm 1976, FAO tiếp tục cho ra đời các ấn phầm tiếp theo xây dựng phương pháp điều tra đánh giá tài nguyên đất và khả năng sử dụng đất đai toàn cầu và trên cơ sở đó áp dụng cho các khu vực, các nước, có xem xét đến khía cạnh kinh tế, xã hội và môi trường

‒ Đánh giá đất đai cho nông nghiệp nhờ mưa – 1983 ‒ Đánh giá đất đai cho vùng đất rừng – 1984

‒ Đánh giá đất đai cho nông nghiệp được tưới – 1985

FAO đã đưa ra các tài liệu hướng dẫn về phân loại đất và đánh giá đất đai (1993b, 2007) Các tài liệu hướng dẫn của FAO được các nước quan tâm thử nghiệm, vận dụng và chấp nhận là phương pháp tốt nhất để đánh giá tiềm năng đất đai làm cơ sở cho quy hoạch sử dụng đất Theo phương pháp đánh giá đất đai của FAO, các yếu tố tự nhiên (địa hình, đất đai, sông ngòi, khí hậu, thảm thực vật…), kinh tế – xã hội, nhu cầu dinh dưỡng cây trồng, khả năng đầu tư thâm canh, hiệu quả kinh tế các loại hình sử dụng đất, mức độ ảnh hưởng của môi trường,… được xem xét dựa trên những luận cứ khoa học và được tiến hành theo từng bước

Bên cạnh đó, với kỹ thuật tin học tiên tiến nên Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS) đã được FAO ứng dụng trong đánh giá đất đai để xử lý thông tin, đưa ra được các thông số cần thiết và chính xác nhằm xây dựng các loại bản đồ về đất

Một số khái niệm cơ bản liên quan đến đánh giá đất đai như sau:

‒ Đơn vị đất đai, bản đồ đơn vị đất đai (Land Mapping Unit – LMU): là những vùng đất ứng với một tập hợp nhiều yếu tố tự nhiên (thổ nhưỡng, địa chất, địa hình, thuỷ văn…) tương đối đồng nhất và có ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng sử dụng đất

‒ Tính chất đất đai (Land Characteristic – LC): là những thuộc tính của đất đai có thể đo đạc được hoặc ước lượng được, thường sử dụng làm phương tiện để mô tả chất lượng đất đai hoặc để phân biệt giữa các đơn vị đất đai có khả năng thích hợp cho sử dụng khác nhau

‒ Chất lượng đất đai (Land Quality – LQ): là những thuộc tính phức hợp phản ánh mối quan hệ và tương tác của nhiều đặc tính đất đai Chất lượng đất đai thường được chia thành ba nhóm: nhóm theo yêu cầu sinh thái cây trồng, nhóm theo yêu cầu quản trị và nhóm theo yêu cầu bảo tồn

‒ Loại hình sử dụng đất (Land Use Type – LUT): là loại hình sử dụng đất được mô tả hoặc xác định chi tiết, một loại hình sử dụng đất có thể là một loại cây trồng hoặc một số loại cây trồng trong một điều kiện kỹ thuật và kinh tế - xã hội nhất định Các thuộc tính của loại hình sử dụng đất bao gồm thông tin về sản xuất, thị trường tiêu thụ sản phẩm, đầu tư, lao động, mức thu nhập …

‒ Yêu cầu sử dụng đất (Land Use Requirement – LUR): là một tập hợp chất lượng đất dùng để xác định điều kiện sản xuất và quản trị đất của loại hình sử dụng đất Như vậy, yêu cầu sử dụng đất là yêu cầu về đất đai của các loại hình sử dụng đất

1.2.2 Khả năng thích nghi

Đánh giá thích nghi tự nhiên chỉ ra mức độ thích hợp của từng loại hình sử dụng đất đối với các điều kiện tự nhiên nhưng không tính đến kinh tế Bộ thích nghi được chia thành các loại, cụ thể như Bảng 1.1

Bảng 1.1 Phân loại khả năng thích nghi đất đai [5]

S2

Thích nghi trung bình: đất đai có những hạn chế mà cộng chung lại ở mức trung bình đối với việc thực hiện một loại hình sử dụng đất được đưa ra, các giới hạn sẽ làm giảm năng suất hoặc lợi nhuận và làm gia tăng mức đầu tư

S3

Thích nghi kém: đất đai có những giới hạn mà cộng chung lại là nghiêm trọng đối với một loại hình sử dụng đất được đưa ra, tuy nhiên vẫn không làm ta phải loại bỏ loại sử dụng đã định Phí sản xuất cao nhưng vẫn có lãi

Không thích nghi

N1

Không thích nghi hiện tại: đất đai không thích nghi với loại hình sử dụng đất nào đó trong thời điểm hiện tại Những giới hạn đó được khắc phục trong tương lai

N2

Không thích nghi vĩnh viễn: đất không thích nghi với loại hình sử dụng đất nào ở hiện tại và trong tương lai, vì những giới hạn là rất nghiêm trọng, con người không có khả năng thay đổi

 Trong đề tài sẽ đánh giá dựa trên 4 loại S1, S2, S3 (thích nghi) và N (không thích nghi) Đất đai thích nghi tự nhiên (S1, S2, S3) thì sẽ tiếp tục tiến hành đánh giá thích nghi kinh tế, xã hội, môi trường

1.2.3 Các phương pháp chính đánh giá đất đai theo FAO

a Phương pháp FAO (1976)

‒ Ứng dụng phương pháp đất giá các loại đất theo phương pháp hạn chế lớn nhất, kết hợp hai công cụ là ALES và GIS để xác định các yếu tố tự nhiên và xem xét không đồng thời đến các yếu tố khác như: kinh tế, xã hội, môi trường…

‒ Ưu điểm của phương pháp này là đơn giản và hướng vào việc đánh giá tổng thể một cách thận trọng bởi có sự dự đoán chính xác hoặc đánh giá thấp một vài khía cạnh nào đó tính thích hợp tổng thể Tính thích hợp đất đai của mỗi LUT khác nhau nên các yếu tố hạn chế cũng hoặc rất khác nhau hoặc ở mức độ khác nhau đối với cùng một đặc tính đất đai

‒ Nhược điểm của phương pháp là không thể tính toán cách khác khi các đặc tính đất đai riêng biệt tác động lẫn nhau

‒ Quy trình thực hiện như Hình 1.1 sau:

(1) Thảo luận ban đầua Xác định mục tiêub Lập kế hoạch nghiên cứu

(2) Môi trường tự nhiênĐất, địa hình, khí hậu, thuỷ văn

(3) Môi trường kinh tế - xã hội Kinh tế - xã hội

 Sản xuất nông nghiệp

(4) Đất đai (Land) Bản đồ đơn vị đất đai Mô tả các đơn vị đất đai

(5) Sử dụng đất (Land use) Các loại hình sử dụng đất Đánh giá hiệu quả kinh tế

Chất lượng hoặc tính chất đất đai (LQ/LC)

Yêu cầu sử dụng đất LUR Yêu cầu sử dụng đất Các hạn chế(6) So sánh giữ Land và Land

Đối chiếu LQ/LC và LUR

Phân loại khả năng thích nghi đất đai

(7) Đề xuất sử dụng

Kết quả Bản đồ Báo cáo

(2) Thu thập và kế thừa các tài liệu chuyên ngành có liên quan đến đất và sử dụng đất như: khí hậu, địa chất, địa hình địa mạo, thổ nhưỡng và các số liệu thống kê về hiện trạng sử dụng đất

(3) Điều tra thực địa hiện trạng sử dụng đất và hiệu quả sản xuất của các loại hình sử dụng đất nhằm mục đích lựa chọn loại hình sử dung đất có triển vọng, phù hợp với mục tiêu phát triển, điều kiện sinh thái và bối cảnh kinh tế-xã hội của vùng nghiên cứu

(4) Trên cơ sở nghiên cứu các yếu tố môi trường tự nhiên liên quan đến sản xuất nông nghiệp để phân lập và xác định chất lượng hoặc tính chất đất đai (LQ/LC) có ảnh hưởng mạnh mẽ đến sử dụng đất Tiến hành khoanh định các đơn vị đất đai trên bản đồ (Land Mapping Units)

(5) Căn cứ trên yêu cầu sinh thái của cây trồng và đặc điểm của môi trường tự nhiên để xác định các yêu cầu về đất đai (LUR) của các loại hình sử dụng đất được đánh giá

(6) So sánh giữa sử dụng đất (land use) và tài nguyên đất đai (land resources), trong đó đối chiếu giữa LQ/LC và LUR của các loại hình sử dụng đất để xác định các mức thích hợp đất đai cho các loại hình sử dụng đất được chọn

(7) Dựa trên kết quả đánh giá thích hợp đất đai để đề xuất bố trí sử dụng đất

b Phương pháp FAO (1993b):

‒ Có tính đến việc đánh giá xem xét đến các yếu tố bền vững là KT-XH-MT và dùng các công cụ tích hợp là MCE/MCA (AHP) + GIS Riêng các yếu tố tự nhiên vẫn sử dụng phương pháp của FAO 1976 là dùng phương pháp hạn chế lớn nhất ‒ Sau khi có thích nghi tự nhiên, sẽ loại các N và lựa chọn S1, S2 và S3 để đánh

giá bền vững tiếp theo

‒ Trong FAO 1993b đề xuất mô hình FESLM (Framework for the Evaluation of Sustainable Land Management – Khung đánh giá quản lý đất đai bền vững) [7] Mô hình này xác định 5 tính chất bền vững:

+ Duy trì hoặc tăng cường sản xuất/dịch vụ (Năng suất) + Giảm mức độ rủi ro trong sản xuất (An ninh)

+ Bảo vệ tiềm năng tài nguyên thiên nhiên và ngăn chặn sự suy thoái chất lượng đất và nước (Bảo vệ)

+ Có hiệu quả kinh tế (Khả năng tồn tại)

+ Được xã hội chấp nhận (Khả năng chấp nhận)

‒ Mô hình DIPSR: phân tích các quan hệ theo Nguyên nhân – Hệ quả giữa các thành phần tương tác phức tạp của các hệ thống xã hội – kinh tế và môi trường Việc kết hợp FESLM và DIPSR sẽ là tốt nhất trong quá trình lựa chọn mô hình đánh giá các yếu tố bền vững

‒ Tiến trình thực hiện tương tự như FAO 1976, tuy nhiên sau khi đánh giá thích nghi đất đai, chúng ta tiến hành xác định các yếu tố liên quan đến tính bền vững thuộc các lĩnh vực kinh tế, xã hội, môi trường và tính trọng số cho chúng Qua đó đánh giá tổng hợp các yếu tố kinh tế, xã hội, môi trường

‒ Như vậy quy trình đánh giá thích nghi đất đai dựa trên các yếu tố bền vững có thể tổng quan như sau:

+ Bước 1: Đánh giá thích nghi đất đai tự nhiên theo mô hình tích hợp GIS và ALES, những LUS thích nghi (S1, S2, S3) được chọn để đánh giá bền vững + Bước 2: Đánh giá thích nghi đất đai bền vững: Ứng dụng AHP-GDM trong xác định trọng số các yếu tố bền vững Ứng dụng GIS để xây dựng các lớp thông tin chuyên đề Từ đó tính chỉ số thích hợp, phân loại chỉ số để xác định các khu vực thích nghi bền vững

1.2.4 Các nghiên cứu đánh giá thích nghi đất đai

Có khá nhiều các nghiên cứu đánh giá thích nghi đất đai trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng Nhìn chung các nghiên cứu này đều tiếp cận phương pháp đánh giá của FAO và hệ thống thông tin địa lý GIS để đánh giá đất đai

 Trên thế giới

a Công trình đánh giá sự phù hợp đất đai để đa dạng hóa cây trồng và tiềm năng năng suất bằng GIS tại Tanzania năm 1998

Tại Tanzania – Châu Phi, Boje đã ứng dụng GIS để đánh giá thích nghi đất đai cho 9 loại cây lương thực cho vùng đất phía Đông Bắc Tanzania vào năm 1998, tìm ra những vùng đất thích hợp cho cây trồng lương thực và những vùng không thể trồng được do khí hậu ảnh hưởng nặng nề [8]

b Công trình về ứng dụng đánh giá sự phù hợp của đất đai bằng cách kết hợp hệ thống chuyên gia và GIS tại Anh năm 2002

Tại Anh, Kalogirou đã kết hợp hệ thống chuyên gia và công nghệ hệ thống thông tin địa lý để giúp thực hiện một mô hình đánh giá tính phù hợp của đất đai vào năm 2002 Mô hình được sử dụng dựa trên phân loại đất đai của FAO cho các loại cây trồng và dữ liệu mô tả một khu vực nông nghiệp về cơ học đất và môi trường Các chức năng GIS giúp quản lý dữ liệu không gian và hiển thị kết quả Phần mềm được phát triển cho phép đánh giá và trình bày bất kỳ tập dữ liệu không gian tương đương nào và không yêu cầu kỹ năng máy tính đặc biệt Hệ thống chuyên gia đã được thiết kế để giúp đánh giá đất đai và cho phép thay đổi các quy tắc của nó dựa trên kết quả hoạt động khác nhau được quan sát thấy ở các khu vực địa phương [9]

c Công trình đánh giá sự phù hợp của đất đai để canh tác cây trồng bằng cách sử dụng viễn thám và GIS tại Ấn Độ

Tại Ấn Độ, Jadab Chandra Halder ứng dụng GIS và viễn thám để đánh giá sự phù hợp cho khu đất nghiên cứu khi trồng lúa và lúa mì vào năm 2013 Cách tiếp cận định tính do FAO (1976) đưa ra cũng đã được sử dụng để phân loại đất trên cơ sở các loại được xếp hạng phù hợp (cấp thích nghi và không thích nghi) Nghiên cứu này đề xuất một phương pháp luận để phân tích và lập bản đồ về sự phù hợp của đất đai bằng cách sử dụng các kỹ thuật Viễn thám và GIS [10]

d Công trình đánh giá đất cho sản xuất cây trồng bằng GIS và ALES tại Ai Cập năm 2020

Ở Ai Cập, nhóm tác giả Hoda Mahmoud và cộng sự đã ứng dụng GIS và ALES nhằm mục đích đánh giá tính phù hợp của các loại đất khác nhau để sản xuất các loại cây trồng khác nhau (cây trồng trên ruộng, rau, cây thức ăn gia súc và cây ăn quả) Phương pháp định lượng do (FAO, 1976) đưa ra cũng đã được sử dụng để phân loại các khu vực dựa trên khả năng của chúng Các chỉ số thích hợp đất khác nhau cho một số loại cây trồng đã được dự đoán dựa trên sự phù hợp giữa chất lượng và đặc điểm của đất và các yêu

cầu tiêu chuẩn của cây trồng bằng cách sử dụng chương trình ALES Cuối cùng, tất cả dữ liệu thu được được đưa vào phần mềm ArcGIS để lập bản đồ phân bố không gian của các lớp phù hợp khác nhau [11]

b Công trình đánh giá thích nghi đất đai bằng tích hợp GIS và phân tích quyết định nhóm đa tiêu chuẩn tại Lâm Đồng năm 2011

Tại tỉnh Lâm Đồng, Lê Cảnh Định đã thực hiện đề tài tích hợp GIS và phân tích quyết định nhóm đa tiêu chuẩn trong đánh giá thích nghi đất đai vào năm 2011 Đề tài xác định được các yếu tố bền vững theo phương pháp FAO (1993b, 2007), tính trọng số các yếu tố bền vững dựa trên AHP – GDM, từ đó xây dựng các lớp thông tin chuyên đề trong hệ thống GIS, tính chỉ số thích hợp Si và xác định được vùng thích nghi [13]

c Công trình đánh giá và phân loại mức độ phù hợp đối với cây trồng cao su và macadamia năm 2015

Tỉnh Hà Giang năm 2015, nhóm tác giả Le Van Thien, Ngo Thi Tuong Chau và Pham Anh Hung đã thực hiện đề tài ứng dụng khung đánh giá đất của FAO và công nghệ GIS để đánh giá và phân loại mức độ phù hợp đối với cây trồng cao su và macadamia Kết quả cho thấy có 7 bản đồ chủ đề được xây dựng để lập bản đồ đơn vị đất và xác định được 162 đơn vị đất Diện tích đất thích hợp trồng cao su và macadamia lần lượt là 11.710,29 ha và 14.951,87 Những kết quả này có ý nghĩa quan trọng đối với công tác quy hoạch sử dụng đất và phát triển cây trồng cao su và macadamia trên địa bàn tỉnh Hà Giang [14]

d Công trình đánh giá thích nghi đất đai cho các mô hình canh tác lúa tại tỉnh Hậu Giang năm 2020 [15]

Được thực hiện bởi nhóm tác giả Trần Văn Dũng và cộng sự tại thành phố Vị Thành, tỉnh Hậu Giang năm 2020 với mục tiêu đánh giá tiềm năng đất đai và phân vùng thích nghi của các mô hình canh tác lúa

Đề tài ứng dụng phương pháp theo FAO (1976) để đánh giá thích nghi tự nhiên và phân hạng thích nghi cho từng kiểu sử dụng đất (S1, S2, S3 và N)

Sau khi thành lập bản đồ đơn vị đất đai, ứng dụng phương pháp đánh giá đất đai theo FAO (1976) để đánh giá thích nghi tự nhiên và đề xuất các kiểu sử dụng đất đai dựa trên cơ sở các đặc tính đất đai có trong bản đồ đơn vị đất đai, kết quả phỏng vấn nông hộ, yêu cầu sinh lý của cây trồng và điều kiện tự nhiên kết hợp với yêu cầu kinh tế, xã hội, môi trường Dựa vào các kiểu sử dụng đất đai đã được chọn lựa, ba yêu cầu về chất lượng đất đai được xác định để tiến hành đánh giá thích nghi đất đai bao gồm: nguy hại do phèn, nguy hại do hạn và khả năng giữ nước mặt Phân tích dữ liệu kinh tế xã hội của các kiểu sử dụng đất đai thông qua hiệu quả kinh tế và hiệu quả đồng vốn (B/C)

Kết quả nghiên cứu cho thấy thành phố Vị Thanh có 4 mô hình canh tác phù hợp với thích nghi trung bình đến cao Trong đó, mô hình luân canh cây màu trên nền đất lúa hoặc nuôi cá trong mô hình canh tác lúa 2 vụ giúp tăng hiệu quả kinh tế cho người dân, thích ứng với điều kiện bất lợi do phèn và thiếu hụt nguồn nước tưới trong mùa khô

 Từ các nghiên cứu trên, có thể thấy việc ứng dụng GIS và khung đánh giá thích nghi của FAO ngày càng được áp dụng rộng rãi trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng, từ những năm 1990 đến nay Các nghiên cứu đã ứng dụng khá thành công khung đánh giá của FAO để xác định các cấp thích nghi của từng loại hình sử dụng đất và ứng dụng GIS để thành lập bản đồ thích nghi

1.3 Quy hoạch sử dụng đất 1.3.1 Tổng quan

Trước FAO 1993 có nhiều phương pháp quy hoạch sử dụng đất, nhìn chung các phương pháp này chưa xem xét toàn diện các yếu tố ảnh hưởng đến quy hoạch sử dụng đất mà chỉ nhấn mạnh một số lĩnh vực như: bảo vệ tài nguyên đất đai, hoặc dựa vào cân

bằng nước hoặc dựa vào đánh giá thích nghi đất đai để đề xuất sử dụng đất Dưới đây là một vài sổ tay và sách hướng dẫn lập quy hoạch sử dụng đất của nhiều quốc gia: [5]

‒ Ở Mỹ giai đoạn 1929 – 1943, bang Washington đã quy hoạch sử dụng đất cho khu vực nông thôn và phân vùng sử dụng đất cho khu vực đô thị, ngoài ra còn xác định khu vực đất cho phát triển nông lâm nghiệp Việc bố trí phương án sử dụng đất nông nghiệp chủ yếu dựa vào thích nghi đất đai nhưng chỉ xét hai yếu tố chính là thổ nhưỡng và khả năng tưới

‒ Quy hoạch sử dụng và quản lý đất đai (1978)

‒ Đất và quy hoạch sử dụng đất, tác giả Davidson (1980) ‒ Tài nguyên nước và quy hoạch sử dụng đất (1985)

Đến FAO 1993 thì nội dung nổi bật là xây dựng và lựa chọn phương án sư dụng đất trên cơ sở đánh giá thích nghi đất đai, tuy nhiên phương pháp này chưa xem xét đến tính bền vững Sau FAO 1993, có nhiều ấn phẩm được xây dựng để hỗ trợ quy hoạch sử dụng đất rõ ràng hơn, phải kể đến là FAO/UNEP 1999a, đây là ấn phẩm hướng dẫn quy hoạch toàn diện quản lý bền vững tài nguyên đất đai Phương pháp được đề cập trong FAO/UNEP 1999a giải quyết được các hạn chế của các phương pháp trước đó là chưa phù hợp với cấp dưới và chưa mang tính bền vững, do đó ưu điểm của phương pháp này là phù hợp với chính sách và điều kiện địa phương, cũng như xem xét đến tính bền vững So với ấn phẩm đầu tiên là FAO 19993, hiện nay FAO đã có nhiều cải tiến trong phương pháp tiếp cận: tiếp cận từ trên xuống, từ dưới lên, phù hợp với chính sách của địa phương và tiếp cận đa mục tiêu theo hướng bền vững, xem xét đồng thời các yếu tố kinh tế, xã hội và môi trường

1.3.2 Quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp

Theo FAO 1993a, phương án sử dụng đất nông nghiệp bị chi phối bởi các yếu tố

chính: đất đai và kinh tế, xã hội Do đó trong quá trình lập quy hoạch sử dụng đất cần phải chú trọng đánh giá đất đai và kinh tế - xã hội Nhân tố kinh tế - xã hội thường có ý nghĩa quyết định đến việc bố trí sử dụng đất [5]

Công tác quy hoạch sử dụng đất như Hình 1.2, được tiến hành qua 10 bước [16]:

‒ Bước 1: Xây dựng mục tiêu và đề cương: Xác định vùng quy hoạch, khảo sát, thu

thập tài liệu, thảo luận với người sử dụng đất và chính quyền địa phương, xác

định các vấn đề cần thực hiện và kết quả đạt được của công tác quy hoạch, lựa

chọn cơ quan phối hợp, thời gian và kinh phí thực hiện

‒ Bước 2: Tổ chức công việc: Quyết định những việc cần làm; xác định các hoạt

động cần thực hiện và chọn lọc ra đội quy hoạch; xây dựng kế hoạch bảng và các hoạt động biểu diễn và kết quả cần đạt được; bảo đảm có sự thảo luận chung cho các thành viên trong đội tham gia phù hợp với khả năng và chuyên môn của mình

hoặc sự đóng góp của họ trong quy hoạch

‒ Bước 3: Phân tích vấn đề: Thu thập số liệu, tài liệu và bản đồ dân số, tài nguyên đất đai, thu nhập và việc làm, hiện trạng sử dụng đất, cơ sở hạ tầng … Xác định

hệ số sử dụng đất, các vấn đề khó khăn trong sử dụng đất và phân tích nguyên

nhân tồn tại

‒ Bước 4: Xác định các cơ hội cho sự thay đổi: Xác định và xuất bản sơ đồ ra các

loại đất sử dụng mà có thể đạt được các tiêu đề trong quy hoạch; trình bày các bộ

lọc lựa chọn trong sử dụng và thảo luận các vấn đề trong quần chúng trải rộng ‒ Bước 5: Đánh giá thích nghi đất đai: Trong mỗi loại sử dụng đất đai triển vọng,

cần xây dựng yêu cầu sử dụng đất đai và đối chiếu yêu cầu sử dụng loại đai đất với những đặc tính của đất đai để cho phép bạn có thể thích nghi với đất đai trong

điều kiện tự nhiên cho các loại sử dụng có triển vọng đó

‒ Bước 6: Đánh giá các khả năng lựa chọn: môi trường phân tích, kinh tế và xã hội: Cho mỗi kết hợp thích hợp giữa sử dụng đất đai và cho cả cộng đồng trong vùng đó Liệt kê các kết quả lợi ích và không lợi ích của các lựa chọn hoạt động ‒ Bước 7: Lọc ra các phương án tối ưu: Thảo luận tổ chức trong toàn cộng đồng

xã hội một cách công khai những lựa chọn khác nhau và kết quả của nó Dựa trên cơ sở của các thảo luận và đánh giá của các phần trên mà quyết định những thay

đổi trong việc sử dụng đai đất và các công việc cần làm trong thời gian tới ‒ Bước 8: Chuẩn bị quy hoạch sử dụng đất đai: Xây dựng bản đồ quy hoạch sử

dụng đất theo phương án chọn Viết báo cáo quy hoạch, xây dựng giải pháp để

thực hiện thành công quy hoạch sử dụng đất

‒ Bước 9: Thực hiện quy hoạch: Triển khai quy hoạch vào thực tiễn, thảo luận với

những cơ quan và đề nghị sửa đổi Khuyến khích sự tham gia của các đối tượng

sử dụng đất

‒ Bước 10: Theo dõi và xem xét chỉnh sửa quy hoạch: Theo dõi thực hiện tiến độ

và phát triển quy hoạch theo mục tiêu; cải biên hay xem sửa lại quy hoạch theo

những sai sót nhỏ trong kinh nghiệm

Hình 1.2 Công tác quy hoạch sử dụng đất [16]

Sau FAO 1993a, FAO tiếp tục đưa ra các quan điểm sử dụng đất bền vững, hướng đến cách tiếp cận mới là quy hoạch toàn diện Qua nhiều cuộc hội thảo, quan điểm về quy hoạch toàn diện được phát triển thành phương pháp quy hoạch sử dụng đất toàn

diện FAO/UNEP 1999a [5] Trong đó nêu cao vai trò của các đối tượng tham gia quá

trình lựa chọn phương án sử dụng đất tối ưu, quan tâm đến các yếu tố bền vững

 Ứng dụng mô hình toán và GIS trong quy hoạch sử dụng đất

Trong bài toán lựa chọn phương án sử dụng đất tối ưu, bố trí sử dụng đất, cần xem xét đồng thời đến yếu tố kinh tế, môi trường và xã hội, vì vậy sẽ có nhiều mục tiêu, các mục tiêu có tầm quan trọng khác nhau và đôi khi mẫu thuẫn với nhau, lúc này vấn đề đặt ra là phải tối ưu hoá (cực đại hoá hoặc cực tiểu hoá tuỳ theo tình huống thực tế) đồng thời tất cả các mục tiêu

Việc ứng dụng mô hình quy hoạch toán học là một phương pháp rất hữu ích hỗ trợ giải quyết bài toán sử dụng đất, đặc biệt khi các biến quyết định, các ràng buộc, các thông số được cân nhắc cùng lúc Hiện nay có ba dạng quy hoạch toán học:

‒ Quy hoạch tuyến tính (Linear Programming – LP) là mô hình tối ưu một mục tiêu [5]

‒ Quy hoạch mục tiêu (Goal Programming – GP) và Quy hoạch đa mục tiêu (Multi – Object Programming – MOP) là mô hình tối ưu đa mục tiêu [5]

Mô hình LP gồm hàm mục tiêu tuyến tính (một mục tiêu) và hệ ràng buộc, có dạng: ‐ Hàm mục tiêu Max/Min: f(x)

x ∈ Φ1

Trong đó x là biến quyết định thuộc tập Φ1, g(x) là hệ ràng buộc thuộc tập Φ2 Hiện nay có nhiều chương trình máy tính để giải bài toán quy hoạch tuyến tính LP như QBS+, LINGO, LINDO, SOLVER

1.3.3 Các nghiên cứu quy hoạch sử dụng đất

 Trên thế giới

a Tích hợp quy hoạch tuyến tính và GIS trong mô hình sử dụng đất [17]

Bài viết này trình bày quy hoạch tuyến tính (LP) kết hợp với GIS trong quy hoạch sử dụng đất LP được sử dụng để tối ưu hóa bộ phân phối không gian hướng dẫn các biến tích hợp Một ví dụ về việc sử dụng LP trong quy hoạch sử dụng đất được mô tả, với mục tiêu chính là giảm thiểu thất nghiệp ở nông thôn Các hạn chế về kỹ thuật, tài chính và sinh thái được thiết lập để cho thấy ảnh hưởng của một số hạn chế đối với việc đạt được giải pháp tối ưu LP cũng có thể được sử dụng để mô phỏng các tình huống lập kế hoạch khác nhau, bằng cách sửa đổi cả hệ số hàm mục tiêu và các ràng buộc

Khu vực nghiên cứu là bờ biển Địa Trung Hải của Tây Ban Nha, 10 km về phía bắc của thành phố Castellon Nội dung nghiên cứu: tích hợp LP và GIS được trình bày trong hai giai đoạn: (i) thu thập dữ liệu thuộc tính cho mô hình LP, và (ii) lập mô hình và ánh xạ kết quả

Giải pháp tối ưu cho biết giá trị lớn nhất của mục tiêu có thể đạt được sau khi thỏa mãn tất cả các ràng buộc Trong trường hợp này, có tối đa 1267 công việc mới mà vẫn

đảm bảo môi trường sinh thái, kỹ thuật và những hạn chế về tài chính Những lợi nhuận về lao động này sẽ được tạo ra từ những phương án sử dụng đất mới

 Theo giải pháp tối ưu, không có đất rừng nên chuyển sang đất thuỷ lợi hoặc đất đô thị và không có đất thuỷ lợi nên chuyển sang đất đô thị Sau cùng là phân bố địa lý của các kết quả, hình thành bản đổ sử dụng đất mới thông qua ứng dụng GIS

b Tối ưu hóa việc sử dụng đất của các trang trại nông nghiệp ở tỉnh Sumedang bằng cách sử dụng các mô hình quy hoạch tuyến tính [18]

Đất đai là một trong những tài sản quan trọng nhất đối với nông dân ở Sumedang Regency Vì vậy, đất nông nghiệp cần được sử dụng một cách tối ưu Nghiên cứu này nhằm mục đích tối ưu sử dụng đất để có thu nhập tối đa Phương pháp tối ưu hóa được sử dụng trong nghiên cứu này là mô hình quy hoạch tuyến tính

Từ những thông tin, dữ liệu thu thập được, kết hợp với lý thuyết mô hình quy hoạch tuyến tính, mô hình tối ưu hoá được đề xuất như sau:

Bài toán tối ưu được giải quyết bằng phần mềm LINDO, thu được kết quả tối ưu về diện tích lúa 135.314 ha, diện tích ngô 11.798 ha, đậu tương 2.290 ha, lạc 2.818 ha Thu nhập tối ưu thu được từ mẫu diện tích đất là 2.682.020.000.000 IDR, - / năm

 Việt Nam

a Đánh giá thích nghi đất đai kết hợp ứng dụng phương pháp toán tối ưu làm cơ sở cho quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp tại Huyện Cờ Đỏ, Thành phố Cần Thơ năm 2014 [19]

Đề tài được thực hiện bởi nhóm tác giả Nguyễn Hữu Kiệt và cộng sự tại Huyện Cờ Đỏ, Thành phố Cần Thơ năm 2014

Đề tài ứng dụng khung đánh giá FAO 1976 để đánh giá thích nghi tự nhiên bằng phần mềm ALES Kết quả đánh giá thích nghi đất đai bằng phần mềm ALES cho từng loại hình sử dụng đất được truy xuất bằng 8 bản đồ theo 10 đơn vị đất đai của huyện Cờ Đỏ

Tiếp theo là xác định diện tích của từng loại hình sử dụng để tối ưu hóa về mặt hiệu quả kinh tế trong các điều kiện ràng buộc về tự nhiên, kinh tế và xã hội của vùng thông qua ứng dụng bài toán quy hoạch tuyến tính LP (linear programming), với hàm mục tiêu là tối ưu về lợi nhuận của các loại hình sử dụng đất, các ràng buộc là diện tích đất nông nghiệp khả dụng sau khi đánh giá thích nghi, điều kiện đảm bảo về lao động và điều

kiện về các yếu tố thuận lợi, khó khăn như kỹ thuật canh tác, thị trường, tổ chức xã hội… Kết quả chạy bài toán tối ưu về tổng lợi nhuận cho thấy trên địa bàn huyện thích hợp cho phát triển tất cả các kiểu sử dụng đất theo từng quy mô khác nhau

Việc ứng dụng mô hình bài toán quy hoạch tuyến tính trên các loại hình sử dụng đất chính đã cho được lời giải tối ưu, từ đó là cơ sở đề xuất phương án sử dụng đất theo hướng hiệu quả, tiết kiệm, đáp ứng cho yêu cầu phát triển chung của huyện

b Tối ưu hóa không gian sử dụng đất để sử dụng gỗ bền vững ở cấp khu vực: Nghiên cứu điển hình từ Việt Nam năm 2021 [20]

Đề tài được thực hiện bởi Nguyễn Đăng Cường, Köhl Michael và Mues Volker Mục tiêu đặt ra tối đa hóa sản lượng và lợi nhuận từ rừng trồng của hộ gia đình trong điều kiện nhu cầu gỗ luôn biến động Mô hình được ứng dụng cho một nghiên cứu điển hình tại tỉnh Thái Nguyên, Việt Nam Nghiên cứu trình bày mô hình tối ưu hóa sử dụng đất theo không gian và sử dụng thuật toán quy hoạch tuyến tính tích hợp chuỗi sản xuất gỗ và chế biến gỗ để đáp ứng nhu cầu gỗ và nguồn cung gỗ Dữ liệu được thu thập từ các cuộc điều tra thực địa về sự phát triển của cây, cũng như từ các bảng câu hỏi để thu thập thông tin kinh tế - xã hội và xác định nhu cầu gỗ của các nhà máy chế biến gỗ địa phương

Từ vô số phương pháp tiếp cận MCDM, nhóm tác giả đã chọn sử dụng quy hoạch tuyến tính (LP) LP là một công cụ đơn giản và linh hoạt thường được sử dụng trong phân tích sử dụng đất vì nó có thể được kết hợp với GIS để tối ưu hóa việc phân bổ sử dụng đất theo không gian

Nghiên cứu đề cập có hai cách tiếp cận được coi là để tối đa hóa lợi nhuận hộ gia đình:

(1) Cách tiếp cận cảnh quan (LA) không phân biệt diện tích rừng trồng và rừng chưa trồng Cả diện tích rừng trồng và rừng chưa trồng đều được ưu tiên phân bổ cho nhu cầu gỗ của các nhà máy riêng lẻ

(2) Phương pháp tiếp cận rừng hiện tại (FO) coi các khu vực rừng trồng là khu vực ưu tiên để đáp ứng nhu cầu gỗ Nếu diện tích rừng trồng không cung cấp đủ gỗ cho nhu cầu thì diện tích rừng chưa trồng sẽ được trồng rừng cho đến khi nhu cầu bão hòa

Kết quả cho thấy phương pháp tiếp cận cảnh quan cần ít đất hơn và ít kinh phí hơn để sản xuất cùng một lượng gỗ so với phương pháp rừng hiện tại (7053 ha năm-1/12.03 triệu USD năm-1 so với 7217 ha năm-1/13.43 triệu USD năm-1) Ngược lại, lợi nhuận của phương pháp tiếp cận cảnh quan cao hơn (38.13 triệu USD năm-1 so với 36.68 triệu USD năm-1)

Mô hình tối ưu hóa không gian sử dụng đất được phát triển như một cách tiếp cận kinh tế tổng hợp, thể hiện sự kết hợp giữa năng suất của địa điểm và các yếu tố kinh tế, để tạo ra giá trị và tích hợp chuỗi sản xuất gỗ và chế biến gỗ

 Thông qua các nghiên cứu trong và ngoài nước, các nghiên cứu ứng dụng khá thành công mô hình GIS và phương pháp tối ưu để hỗ trợ trong công tác quy hoạch sử dụng đất Mô hình này mang lại hiệu quả thiết thực, giúp người dùng có cái nhìn trực quan hơn về hệ thống sử dụng đất đạt hiệu quả về kinh tế, từ đó đưa ra các giải pháp phù hợp với tình hình phát triển kinh tế của địa phương

1.4 Hệ thống thông tin địa lý GIS

Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một hệ thống tạo, quản lý, phân tích và lập bản đồ các loại dữ liệu GIS kết nối dữ liệu với bản đồ, tích hợp dữ liệu vị trí (mọi thứ ở đâu) với tất cả các loại thông tin mô tả (mọi thứ ở đó như thế nào) Điều này cung cấp nền tảng để lập bản đồ và phân tích được sử dụng trong khoa học và hầu hết mọi ngành [21] GIS được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, như ứng dụng để xây dựng đồ án quy hoạch trên phạm vi cả nước (quy hoạch xây dựng vùng, quy hoạch chung đô thị, quy hoạch phân khu, quy hoạch chi tiết, quy hoạch nông thôn mới,…), xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu về nhà ở, công trình cao tầng tại các địa phương, xây dựng cơ sở dữ liệu hiện trạng về địa hình, địa chính, sử dụng đất, hạ tầng xã hội, hạ tầng kỹ thuật, môi trường, mô hình số độ cao …

Các chức năng quan trọng của GIS như sau:

‒ Xác định vị trí: mọi điểm, đường thẳng, khu vực hoặc ô raster trong cơ sở dữ liệu GIS đều có một vị trí được liên kết, do đó có thể xác định khoảng cách giữa hai vị trí hoặc đặt các vị trí chính xác trên bản đồ Nhưng quan trọng hơn, nó cũng có thể xác định tất cả thông tin có sẵn về một vị trí hoặc liên kết hai tập dữ liệu với nhau thông qua vị trí chung GIS bao gồm các chức năng để xác định mức độ

chồng chéo tồn tại giữa hai khu vực hoặc liệu một điểm nhất định có nằm bên trong một khu vực nhất định hay không [22]

‒ Lập bản đồ: dữ liệu tổng hợp được liên kết với polygon thường được hiển thị dưới dạng bản đồ choropleth (một loại bản đồ chuyên đề thống kê sử dụng màu giả , tức là màu tương ứng với một đặc điểm địa lý trong không gian, sử dụng tô bóng và các dạng tô polygon khác để phân biệt các giá trị của biến quan tâm), với dữ liệu điểm thường được hiển thị dưới dạng ký hiệu, thiết lập màu sắc hoặc kích thước ký hiệu được sử dụng để phân biệt các giá trị thuộc tính [23]

‒ Truy vấn dữ liệu: hiển thị tương tác cho phép người dùng xác định câu trả lời cho các truy vấn đơn giản, chẳng hạn như “các thuộc tính của đối tượng này là gì?” hoặc “các đối tượng có giá trị thuộc tính này ở đâu?” Một số truy vấn được trả lời bằng cách tương tác với bản đồ xem (trỏ đến các đối tượng quan tâm) Các truy vấn khác được trả lời bằng cách tương tác với dạng bảng, bằng cách tìm kiếm trong bảng các đối tượng có thuộc tính đáp ứng các yêu cầu cụ thể [23] Ngoài ra có các chức năng khác như nội suy không gian (quá trình dự báo các giá trị chưa biết từ các điểm lân cận), đo lường, chồng lớp dữ liệu…

 Đánh giá chung

Từ kết quả tổng quan cho thấy tính hiệu quả trong việc ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) và phương pháp đánh giá đa tiêu chuẩn (MCE) nhằm hỗ trợ quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp bền vững

Hiện nay, Thành phố Phú Quốc, tỉnh Kiên Giang đang cần có giải pháp đánh giá thích nghi đất đai theo FAO 2007 (GIS, ALES và AHP) và bố trí sử dụng đất (bài toán tối ưu LP, vì mô hình LP yêu cầu ít thông tin, chỉ liên quan một mục tiêu và hệ ràng buộc cứng) nhằm xác định diện tích tối ưu cho từng loại hình sử dụng đất theo định hướng phát triển bền vững Luận văn được triển khai, nhằm thử nghiệm giải pháp ứng dụng GIS và MCE nhằm giải quyết vấn đề bố trí sử dụng đất nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao đáp ứng yêu cầu phát triển Thành phố Phú Quốc

1.5 Giới thiệu thành phố Phú Quốc

1.5.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội Thành phố Phú Quốc

1.5.1.1 Điều kiện tự nhiên

Vị trí địa lý: Phú Quốc là hòn đảo du lịch lớn nhất Việt Nam, thuộc thành phố Phú

Quốc, tỉnh Kiên Giang, có diện tích 567 km² (56.700 ha), dài 49 km Địa hình thiên nhiên thoai thoải chạy từ bắc xuống nam với 99 ngọn núi đồi Tuy nhiên, cụm đảo nhỏ của cảng An Thới bị ngăn cách hẳn với phần mũi phía nam của đảo Phú Quốc bởi một eo biển có độ sâu tới hơn 60 m (Cổng thông tin điện tử Thành phố Phú Quốc, 2019)

Địa hình địa mạo: tất cả các đảo của thành phố Phú Quốc có dạng địa hình chủ yếu

là đồi núi (Phòng Tài nguyên và Môi trường Thành phố Phú Quốc, 2021)

‒ Vùng Bắc Đảo có quy mô diện tích khoảng 40.000ha, trong đó 70% diện tích là đồi núi (độ dốc bình quân 25-30°), 30% diện tích là đồi thấp và các dải đất tương đối bằng hoặc lượn sóng

‒ Vùng Nam Đảo có diện tích khoảng 16.700ha, bao gồm nhiều núi thấp xen kẽ các dải đất tương đối bằng và thấp dần theo hướng Đông – Bắc xuống Tây – Nam với độ dốc dưới 15%

Khí hậu: Phú Quốc nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa mang tính chất xích

đạo, nhưng bị chi phối mạnh bởi các quy luật khí hậu của biển nên ôn hòa hơn so với các huyện trong đất liền Mưa là nguồn cung cấp nước mặt chính nên có ý nghĩa cực kỳ quan trọng đối với sản xuất và đời sống của đảo Lượng mưa bình quân năm lớn (3.037 mm) và phân bố theo mùa rõ rệt (Phòng Tài nguyên và Môi trường Thành phố Phú Quốc, 2021)

Tài nguyên đất: toàn bộ lớp phủ thổ nhưỡng trong phạm vi Thành phố được hình

thành trên 3 loại mẫu chất, đá mẹ chính là: đá cát, trầm tích biển gió và phù sa sông suối Theo đó, tài nguyên đất thành phố Phú Quốc được chia thành 4 nhóm đất: Nhóm đất cát, nhóm đất phù sa, nhóm đất xám và nhóm đất đỏ vàng (Phòng Tài nguyên và Môi trường Thành phố Phú Quốc, 2021)

1.5.1.2 Tài nguyên đất tại Thành phố Phú Quốc

Toàn bộ lớp phủ thổ nhưỡng trong phạm vi Thành phố được hình thành trên 3 loại mẫu chất, đá mẹ chính là: đá cát, trầm tích biển gió và phù sa sông suối Theo đó, tài nguyên đất Thành phố Phú Quốc được chia ra 7 đơn vị chú giải bản đồ, thuộc 4 nhóm

đất: Nhóm đất cát, nhóm đất phù sa, nhóm đất xám và nhóm đất đỏ vàng Diện tích các nhóm đất cũng như là chi tiết các nhóm được thể hiện trong Bảng 1.2

Bảng 1.2 Diện tích các loại đất trên địa bàn Thành phố Phú Quốc

(Nguồn: Phòng Tài nguyên và Môi trường Thành phố Phú Quốc, 2020)

a) Nhóm đất cát: Diện tích 11.044 ha, chiếm 18,74% tổng diện tích tự nhiên, được

chia ra 3 đơn vị chú dẫn bản đồ như sau:

(1) Đất cát biển trắng vàng (C):

‒ Diện tích 5.640 ha, chiếm 9,57% tổng diện tích tự nhiên, phân bố thành các dải kéo dài song song với đường bờ biển, tập trung nhiều ở các xã Gành Dầu, Hàm Ninh, Cửa Dương, Bãi Thơm, Cửa Cạn và thị trấn Dương Đông

‒ Đất có thành phần cơ giới thô, thay đổi từ cát đến cát pha Hàm lượng dinh dưỡng trong đất thấp, NPK tổng số và dễ tiêu đều ở mức nghèo (0,14%N, 0,04%P, 0,02%K) Dung lượng trao đổi Cation (CEC) thấp, chỉ đạt 5 – 6me/100gđ Đất chua, độ chua hoạt tính (pHH2O) và trao đổi (pHKCL) theo thứ tự đạt 6,5 và 5,2, Cation kiềm trao đổi thấp (2,5me/100gđ) và độ no bazơ (BS) chỉ đạt 43% ‒ Tuy lượng dinh dưỡng thấp song độc tố trong đất cát hầu như không có Mặt

khác, đất được phân bố ở địa hình tương đối cao, khá bằng phẳng, thành phần cơ

giới nhẹ, độ xốp cao, khả năng thoát nước nhanh, dễ cải tạo Vì vậy, đất cát, đặc biệt là những diện tích có thành phần cơ giới mịn hơn (đất cát pha) nằm sâu bên trong các dải đất ven bờ biển và sẽ được sử dụng cho phát triển du lịch, có thể trồng một số loại cây trồng cạn như: rau, và cây công nghiệp hàng năm

(2) Đất cát có tầng mặt giàu mùn (Ch):

‒ Diện tích 5.033 ha, chiếm 8,54% tổng diện tích tự nhiên, phân bố ở các khu vực có địa hình thấp, tập trung nhiều ở các xã Dương Tơ, Hàm Ninh, Bãi Thơm, Cửa Cạn, Cửa Dương và An Thới

‒ Đất có thành phần cơ giới mịn hơn và một số yếu tố dinh dưỡng như mùn, đạm và kali cao hơn (3 – 5% OM, 0,2 – 0,25%N, 0,03 – 0,06%K) so với đất cát trắng Tuy nhiên, lại bị hạn chế bởi độ chua cao hơn (pHH2O = 5,0 – 5,5) và thường bị ngập nước trong một số thời kỳ trong năm Do đó, loại đất này chủ yếu thích hợp với trồng rừng, ngoài ra có thể thích hợp cho bố trí cây trồng cạn vào mùa khô nhờ nước tưới

(3) Đất cồn cát trắng vàng (Cc):

‒ Diện tích 371 ha, chiếm 0,63% tổng diện tích tự nhiên, phân bố thành các dải hẹp kéo dài, có địa hình cao dốc thuộc các xã Dương Tơ, Cửa Dương và Cửa Cạn ‒ Đất cồn cát trắng vàng vừa phân bố trên địa hình khá dốc, nhấp nhô, vừa có thành

phần cơ giới thô, nghèo dinh dưỡng (CEC = 4 – 5me/100gđ, 0,10%N, 0,04%P, 0,02%K) Vì vậy, chủ yếu thích nghi cho lâm nghiệp Tuy nhiên, ở một số khu vực chân cồn, thường có thành phần cơ giới mịn hơn, ít dốc hơn có thể sử dụng để trồng một số cây lâu năm như dừa, điều

b) Nhóm đất phù sa:

‒ Nhóm đất phù sa chỉ có một đơn vị chú dẫn bản đồ: Đất phù sa Gley (Pg) có diện tích 1.177 ha, chiếm 2% tổng diện tích tự nhiên Phân bố ở địa hình thấp trũng, thuộc các xã Dương Tơ, Hàm Ninh, An Thới và Cửa Cạn

‒ Thực chất đây là một đơn vị đất có nguồn gốc hỗn hợp từ những trầm tích biển, phù sa sông suối và có cả sản phẩm dốc tụ Đặc điểm chung của chúng là có thành phần cơ giới mịn, từ thịt nhẹ đến thịt trung bình

‒ Do phân bố ở địa hình thấp trũng nên loại đất này giàu mùn (4 – 5%OM), giàu đạm (0,2 – 0,26%N), kali khá (0,4% K2O và CEC khá cao (16me/100gđ) Tuy