Ứng dụng GIS đánh giá thích nghi đất đai Biên soạn: Nguyễn Duy Liêm Copyright © 2013 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn GIS Ứng dụng Nội dung Đánh giá thích nghi đất đai Giới thiệu chung Tiến trình đánh giá thích nghi đất đai Phương pháp đánh giá thích nghi đất đai Ứng dụng GIS đánh giá thích nghi đất đai Xây dựng sở liệu Thành lập đồ đơn vị đất đai Thể kết đánh giá (bản đồ) Tiến trình phân tích thứ bậc (AHP) Lợi ích Nguyên tắc Phương pháp tính trọng số Xác định tỉ số quán Tiến trình thực Copyright © 2013 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn GIS Ứng dụng Giới thiệu chung Đánh giá thích nghi đất đai gì? Đánh giá khả thích nghi đất đai (Land Evaluation) định nghĩa sau: “Quá trình dự đoán tiềm đất đai sử dụng cho mục đích cụ thể” Đánh giá thích nghi đất đai nhằm mục tiêu cung cấp thông tin thuận lợi khó khăn cho việc sử dụng đất đai, làm cho việc đưa định việc sử dụng quản lý đất đai cách hợp lý (Quy hoạch sử dụng đất đai) Thuận lợi Khó khăn Copyright © 2013 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn GIS Ứng dụng Giới thiệu chung Các dạng đánh giá đất đai Chia theo mức độ chi tiết: Đánh giá đất đai định tính Là đánh giá đất đai mức khái quát, tiêu dùng cho đánh giá chưa đo đếm cụ thể chưa lượng hóa Đánh giá đất đai định lượng Là đánh giá đất đai mức độ chi tiết, tiêu dùng cho đánh giá đo đếm chi tiết lượng hóa Đánh giá đất đai bán định lượng Là mức độ trung gian đánh giá định tính đánh giá định lượng Một số tiêu dùng cho đánh giá lượng hóa Copyright © 2013 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn GIS Ứng dụng Giới thiệu chung Các dạng đánh giá đất đai Chia theo thời gian: Đánh giá đất đai tại: Là đánh giá khả thích nghi đất đai điều kiện tại, không kể tới tác động xảy tương lai làm thay đổi chất lượng đất đai dẫn đến thay đổi khả sử dụng đất đai Đánh giá đất đai tương lai: Là đánh giá khả thích nghi có tính tới tác động tương lai xảy làm thay đổi chất lượng đất đai khả sử dụng đất đai Copyright © 2013 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn GIS Ứng dụng Giới thiệu chung Đánh giá đất đai để làm gì? Đánh giá đất đai cho phép phát tiềm đất đai tài nguyên thiên nhiên chưa sử dụng hết sử dụng chưa hợp lý, để đưa vào sản xuất nâng cao hiệu kinh tế Cũng trình đánh giá đất chọn cho vùng đất hệ thống sử dụng đất hợp lý bền vững Đánh giá đất đai có ý nghĩa quan trọng đưa phương án khắc phục xây dựng biện pháp kỹ thuật sử dụng đất cho vùng đất, phù hợp với chất lượng đất đai Đánh giá đất đai sở khoa học quan trọng cho công tác lập quy hoạch sử dụng đất Copyright © 2013 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn GIS Ứng dụng Copyright © 2013 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn GIS Ứng dụng Giới thiệu chung Một số khái niệm Đất (Thổ nhưỡng, Soil): lớp vỏ trái đất diễn hoạt động sinh vật Về độ dày, thường quy định từ 120150cm Copyright © 2013 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn GIS Ứng dụng Giới thiệu chung Một số khái niệm Đất đai (Land): bao gồm điều kiện tự nhiên khí hậu, địa hình, đất, thủy văn thảm thực vật có ảnh hưởng đến tiềm sử dụng đất Copyright © 2013 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn GIS Ứng dụng Giới thiệu chung Một số khái niệm Đơn vị đất đai hay gọi Đơn vị đồ đất đai (Land Mapping Unit-LMU): Là vùng đất ứng với tập hợp nhiều yếu tố tự nhiên (đất, khí hậu, nước,…) tương đối đồng có ảnh hưởng trực tiếp đến khả sử dụng đất đai chất đất đai (Land Characteristic-LC): Là thuộc tính đất đai đo đạc ước lượng được, thường dùng làm phương tiện mô tả chất lượng đất đai để phân biệt LMU có khả thích hợp cho sử dụng khác Tính Độ dốc, lượng mưa, độ ẩm đất, sinh khối,… Chất lượng đất đai (Land Quality-LQ): Là thuộc tính phức hợp phản ánh mối quan hệ tương tác nhiều đặc tính đất đai (LC) Chế độ nhiệt độ, nguy lũ lụt,… Copyright © 2013 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn GIS Ứng dụng 10 Phương pháp tính trọng số Để tính toán trọng số tiêu chí, có hai phương pháp thường sử dụng: Phương pháp vector riêng, Phương pháp chuẩn hóa ma trận Copyright © 2013 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn GIS Ứng dụng 35 Phương pháp tính trọng số Phương pháp vector riêng Bình phương ma trận so sánh cặp, Tính tổng hàng ma trận bình phương, tổng hàng cho tổng tất hàng trọng số tương ứng cho tiêu chí, Chia trình tính toán kết thúc trọng số hai lần tính toán liên tiếp nhỏ giá trị cho trước Quá Copyright © 2013 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn GIS Ứng dụng 36 Phương pháp tính trọng số Phương pháp vector riêng Ma trận so sánh tiêu chí A, B, C A B C Bước Bình phương ma trận so sánh M1 (M1 x M1 = M2) A B C Bước Tính tổng hàng Bước Tính trọng số A B C Chia hàng cho tổng hàng Tổng hàng Copyright © 2013 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn GIS Ứng dụng 37 Phương pháp tính trọng số Phương pháp vector riêng Ma trận M2 So sánh lần tính Lặp lại bước Bình phương ma trận M2 (M2 x M2 = M3) Lặp lại bước Tính trọng số Lặp lại bước Tính tổng hàng Nếu chấp nhận, dừng tính toán Không có chênh lệch Bộ trọng số A, B, C Copyright © 2013 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn GIS Ứng dụng 38 lấy số thập phân 0,3196; 0,5584; 0,1220 Phương pháp tính trọng số Phương pháp chuẩn hóa ma trận Tính tổng giá trị cột ma trận so sánh cặp, thành phần ma trận so sánh cặp với tổng cột tương ứng (kết ma trận so sánh cặp chuẩn hóa), Chia Tính tổng hàng ma trận chuẩn hóa, tổng hàng cho tổng tất hàng trọng số tương ứng cho tiêu chí Chia Copyright © 2013 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn GIS Ứng dụng 39 Phương pháp tính trọng số Phương pháp chuẩn hóa ma trận Ma trận so sánh tiêu chí A, B, C A B C A Bước Tính ma trận chuẩn hóa Chia giá trị cho tổng cột tương ứng 0,30 0,29 0,38 B 0,60 0,57 0,50 C 0,10 0,14 0,13 3,33 1,75 8,00 Bước Tính trọng số A Tổng cột Chia giá trị cho tổng hàng Bước Tính tổng hàng 0,96 0,30 0,29 0,38 1,67 0,60 0,57 0,50 0,37 0,10 0,14 0,13 0,32 B 0,56 C 0,12 3,00 Bộ trọng số A, B, C 2013 |0,56; nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn lầnCopyright lượt là©0,32; 0,12 Tổng hàng GIS Ứng dụng 40 Xác định tỉ số quán Trong toán thực tế, lúc xây dựng quan hệ bắc cầu so sánh cặp dụ, phương án A tốt B, B tốt C lúc A tốt C Ví Hiện tượng gọi không quán Sự không quán điều thực tế mức độ không quán không nên nhiều thể đánh giá không xác Copyright © 2013 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn GIS Ứng dụng 41 Xác định tỉ số quán AHP cung cấp cách đo lường toán học để xác định mức độ không quán nhận định thông qua tỉ số quán (CR) Nếu giá trị CR nhỏ 10%, nghĩa chấp nhận được, Ngược lại giá trị lớn 10%, cần phải thẩm định lại bước trước Copyright © 2013 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn GIS Ứng dụng 42 Xác định tỉ số quán Quá trình ước lượng tỉ số quán bao gồm bước sau: định vector tổng trọng số cách nhân ma trận so sánh cặp ban đầu với ma trận trọng số tiêu chí, Xác định vector quán cách chia vector tổng trọng số cho trọng số tiêu chí xác định trước đó, Xác giá trị riêng lớn (λmax) cách lấy giá trị trung bình vector quán, Tính Copyright © 2013 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn GIS Ứng dụng 43 Xác định tỉ số quán Quá trình ước lượng tỉ số quán bao gồm bước sau: số quán (CI), số đo lường mức độ chệch hướng quán, xác định theo công thức: λ𝐦𝐚𝐱 − 𝐧 𝐂𝐈 = 𝐧− 𝟏 Tính Trong đó, λmax giá trị trung bình vector quán, n số tiêu chí ma trận nghịch đảo, giá trị riêng lớn (λmax) luôn lớn số hàng hay cột (n) Trong Nhận định quán, giá trị tính toán λmax gần n Nếu ma trận so sánh cặp không quán nào, λmax = n Copyright © 2013 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn GIS Ứng dụng 44 Xác định tỉ số quán Quá trình ước lượng tỉ số quán bao gồm bước sau: Cuối cùng, tỉ số quán (CR) tính theo công thức: 𝐂𝐈 𝐂𝐑 = 𝐑𝐈 Trong đó, RI số ngẫu nhiên, hay giá trị trung bình CI nhận định so sánh ngẫu nhiên, phụ thuộc vào số tiêu chí so sánh Bảng tra giá trị RI theo số lượng tiêu chí khác sau (Saaty, 2008) n RI 0 0,52 0,89 1,11 1,25 1,35 1,40 n 10 11 12 13 14 15 RI 1,45 1,49 1,52 1,54 1,56 1,58 1,59 Copyright © 2013 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn GIS Ứng dụng 45 Xác định tỉ số quán Ma trận so sánh A B Bộ trọng số Bước Tính vector tổng trọng số C A 0,32 0,97 B 0,56 1,69 C 0,12 0,37 𝐂𝐈 = λ𝐦𝐚𝐱 − 𝐧 𝐧 − 𝟏 Bước Tính CI Bước Tính vector quán 3,02 (3,02 – 3)/(3 – 1) = 0,009 Bước Tính λmax (3,02 + 3,03 + 3,01)/3 = 3,02 𝐂𝐑 = 𝐂𝐈 𝐑𝐈 Bước Tính CR (RI = 0,52) (0,009 / 0,52) = 0,02 3,03 3,01 Do CR < 0,1 nên ma trận so sánh cặp quán Chấp nhận trọng số Copyright © 2013 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn GIS Ứng dụng 46 Tiến trình thực AHP Phát triển cấu trúc thứ bậc cho toán Tính toán trọng số tiêu chí Xây dựng ma trận so sánh cặp cho tiêu chí, Tính trọng số tiêu chí, Kiểm tra tỷ số quán Tính toán độ ưu tiên phương án Chọn phương án có độ ưu tiên cao Copyright © 2013 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn GIS Ứng dụng 47 Câu hỏi ôn tập Nắm vững khái niệm liên quan đến đánh giá thích nghi đất đai So sánh hai phương pháp đánh giá thích nghi đất đai (hạn chế lớn AHP) Trình bày ứng dụng GIS đánh giá thích nghi đất đai Tiến trình phân tích thứ bậc (AHP) Mô tả nguyên tắc hoạt động Trình bày phương pháp tính trọng số, xác định tỉ số quán Copyright © 2013 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn GIS Ứng dụng 48 Bài tập Cho ma trận so sánh yếu tố sau: Tính trọng số (làm tròn số thập phân)? Cho biết ma trận so sánh cặp có quán không? Các nhân tố liên 2.Thành Loại Cao Độ sâu pH 5.Xâm Độ sâu quan đất cho nuôi phần hình sử trình đất tầng phèn đất nhập mặn ngập lũ tôm sú giới đất dụng đất Cao trình đất 1 1/2 1/2 1/3 1/3 2.Thành phần 1 1/2 1/2 1/2 giới đất 3.Độ sâu tầng phèn 1 1/4 1/3 1/2 pH đất 2 1 1/2 5.Xâm nhập mặn 1 1/4 1/5 Độ sâu ngập lũ 3 1/2 1 Loại hình sử 1 2 1 dụng đất Copyright © 2013 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn GIS Ứng dụng 49