CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
I.3. CÁC NGHIÊN CỨU VỀ ỨNG DỤNG GIS TRONG ĐÁNH GIÁ ĐẤT ĐAI
I.3.1. Ứng dụng GIS trong đánh giá thích nghi đất đai trên thế giới
Hệ thống thông tin đia lý (GIS) đã bắt đầu xuất hiện vào cuối năm 1960 và đến nay đã phát triển hoàn chỉnh với khả năng thu nhận, lưu trữ, truy cập, xử lý, phân tích và cung cấp thông tin cần thiết để hỗ trợ quá trình lập quyết định trong nhiều lĩnh vực khác nhau, đặt biệt là trong lĩnh vực đánh giá đất đai phục vụ cho phát triển sản xuất nông lâm nghiệp, cụ thể nhƣ sau [2]:
- GIS đã được ứng dụng khá rộng rãi trong đánh giá đất đai ở trong các trường đại học cũng như các cơ quan nghiên cứu tài nguyên đất đai tại Mỹ, đặc biệt ở trường đại học Cornel.
- Hệ thống Thông tin Tài nguyên Úc Châu (ARIS): Hệ thống này đƣợc thực hiện từ năm 1970 nhằm hỗ trợ cho việc quyết định các vấn đề về sử dụng tài nguyên, trong đó có tài nguyên đất đai.
- Trên quy mô toàn thế giới, FAO (1983) đã ứng dụng GIS trong mô hình phân vùng sinh thái nông nghiệp (Agro-Ecological Zone - AEZ) để đánh giá đất đai cả thế giới ở tỷ lệ 1/5.000.000.
- Ở Hà Lan, trong dự án đánh giá thích nghi đất đai cho cây khoai tây (Van Lanen, 1992), đã ứng dụng GIS cùng với phương pháp đánh giá đất đai kết hợp giữa chất lƣợng và định lƣợng, kết quả 65% diện tích đất thích nghi cho trồng khoai tây.
- Tại Tanzania - Châu Phi, Boje (1998) đã ứng dụng GIS để đánh giá thích nghi đất đai cho 9 loại cây lương thực cho vùng đất trũng ở phía Đông Bắc Tazania, tìm ra những vùng đất thích hợp cho trồng cây lương thực và những vùng không thể trồng được do bị ảnh hưởng rất nặng về khí hậu.
- Ở Anh đã ứng dụng GIS và phương pháp đánh giá đất của FAO để đánh giá đất đai cho khoai tây ở khu vực Stour Catchment - Kent (Harian F. Cook et. al., 2000), đã xây dựng bản đồ đơn vị đất đai trên cơ sở các lớp thông tin chuyên đề: khí hậu, đất, độ dốc, pH,... và các thông tin về mùa vụ, đối chiếu với yêu cầu sử dụng đất của cây khoai tây để lập bản đồ thích nghi. Kết quả, toàn vùng có 10% diện tích thích nghi cao, 47,7% diện tích thích nghi trung bình, 36,9% diện tích ít thích nghi, 5,4%
diện tích không thích nghi.
- Tại Thai Lan, Đại học Yakohama - Nhật Bản và Viện kỹ thuật Á châu (AIT,1995) đã ứng dụng GIS và phương pháp đánh giá đất của FAO để đánh giá khả năng thích nghi đất đai cho 4 loại hình sử dụng đất: Bắp, Mỳ, Cây ăn quả và Đồng cỏ cho vùng Muaklek - cao nguyên trung bộ - Thailand. Trong đó, đã đưa vào đánh giá tương đối đầy đủ các khía cạnh: tự nhiên, kinh tế, xã hội, môi trường, trên cơ sở đó đề xuất sử dụng đất theo hướng bền vững. Năm 1997, Đại học Khon Kaen đã ứng
Nguyễn Minh Quân – K2010 – Quản lý Môi Trường 15 dụng GIS để xây dựng mô hình đánh giá khả năng thích nghi đất đai cho cây lúa vùng hạ lưu sông Namphong ở phía Bắc Thailand. Mô hình phân tích không gian trong GIS có khả năng đánh giá thích nghi với độ chính xác cao, trong đó có tham chiếu đến năng suất lúa trong quá trình phân cấp thích nghi. Bên cạnh đó, có nhiều dự án ứng dụng GIS trong đánh giá đất đai ở quy mô cấp huyện, tỉnh, vùng để làm cơ sở cho đề xuất sử dụng đất nông lâm nghiệp.
- Hệ thống sử dụng đất đai tổng hợp ILUS tại Singapore, đã cung cấp các thông tin về tình hình pháp lý, quy hoạch,… và có cả phân vùng thích nghi đất đai cho sản xuất nông lâm nghiệp.
- Hệ thống khảo sát đất đai (CALS) ở Malaysia đƣợc thành lập để phục vụ sản xuất nông nghiệp cho các bang (Price. S. 1995).
- Tại Philippines, nhiều nghiên cứu về ứng dụng GIS để đánh giá tiềm năng thích nghi đất đai cũng đã đƣợc thực hiện (Godilano, E. C, 1993), nhằm cung cấp thông tin đầy đủ và chính xác cho các nhà quản lý, quy hoạch, nhà đầu tƣ,...
- Hệ thống thông tin tài nguyên đất đai của các quốc gia Địa Trung Hải và Scotland (1988) nhằm xác định các khu vực phù hợp cho sản xuất nông nghiệpvà lâm nghiệp.
- GIS cũng đƣợc ứng dụng rất hiệu quả trong nghiên cứu tài nguyên đất đai của nhiều quốc gia: Nepal (Madan P.Pariyar và Gajendra Singh, 1994), Jordan (Madan P.Pariyar và Gajendra Singh, 1994), Tây Ban Nha (Navas A và Machin J., 1997), Phillipines (Badibas, 1998), …
Ngoài ra, còn có các nghiên cứu tích hợp GIS với Viễn thám, GPS và mạng Nơron nhân tạo (Artificial Neural Network-ANN) trong đánh giá đất đai theo phương pháp đánh giá đất của FAO.
Ứng dụng GIS và Viễn thám (RS) trong đánh giá đất đai:
- Ở Trung Quốc, đã tích hợp viễn thám (RS) và GIS xây dựng mô hình đánh giá khả năng thích nghi đất đai cho Trung Quốc (Bo-heng, 1990). Trong đó, đã dùng ảnh viễn thám Landsat để xây dựng các loại bản đồ: hiện trạng, thổ nhƣỡng, địa hình, thủy lợi,… dùng GIS để tiến hành đánh giá đất đai rên cơ sở các thông tin đã xây dựng từ viễn thám.
- Ở Thailand, nhiều nghiên cứu tích hợp GIS và RS trong đánh giá đất đai dựa theo phương pháp đánh giá đất đai của FAO: xây dựng bản đồ thích nghi từ ảnh Landsat và GIS cho tỉnh Udon Thani (C. Mongkolsawat et, al., 1991); đánh giá khả năng thích nghi đất đai cho cây trồng ở vùng cao nguyên phía Bắc Thailand (Liengsakul et. al., 1993); đánh giá đất nông nghiệp cho vùng lưu vực sông Sakon Nakhon (C.
Mongkolsawat và Kutawutinan, 1999). Các nghiên cứu trên đều dùng RS để xây dựng các lớp thông tin chuyên đề: hiện trạng sử dụng đất; thổ nhƣỡng; thủy văn,…
sau đó dùng GIS để chồng xếp các lớp thông tin chuyên đề tạo ra bản đồ tài nguyên
Nguyễn Minh Quân – K2010 – Quản lý Môi Trường 16 đất đai, đối chiếu yêu cầu sinh thái của từng loại cây trồng ở vùng nghiên cứu để xây dựng bản đồ khả năng thích nghi đất đai cho cây trồng.
- Nhiều nghiên cứu khác cũng đã tích hợp GIS và RS nhƣ là công cụ rất hữu ích trong quá trình đánh giá đất đai: ở Nepal đã ứng dụng GIS và viễn thám lập bản đồ xói mòn đất và đánh giá đất đai cho lưu vực Phewa thuộc huyện Kaski - Nepal (Krishna P. Pradhan, 1989). Tại Jordan đã ứng dụng GIS và viễm thám để xây dựng bản đồ hiện trạng và bản đồ đánh giá thích nghi cho vùng Cao nguyên phía Bắc Jordan (Hussein Harahshed, 1994),…
Ứng dụng GIS và hệ thống định vị toàn cầu (Global Positioning Systems - GPS) trong đánh giá đất đai:
Bộ Nông nghiệp Mỹ đã ứng dụng GIS và GPS để đánh giá tài nguyên đất đai cho vùng Đông Bắc Nevada. Trong đó, dùng GPS để kiểm tra và cập nhật các lớp thông tin đã xây dựng trong hệ GIS: lớp hiện trạng sử dụng đất, lớp thổ nhƣỡng, lớp thủy văn, lớp giao thông,… và các lớp thông tin về kinh tế xã hội, sau đó dùng GIS để tiến hành đánh giá khả năng thích nghi đất đai cho sản xuất nông nghiệptheo phương pháp của FAO (N. Chrystine Olsen, 1991).
Ứng dụng GIS và mạng nơron nhân tạo (Artificial Neural Network-ANN) trong đánh giá đất đai: Ở Phillippines, Đại học quốc gia Cavite đã nghiên cứu ứng dụng GIS và ANN trong đánh giá đất đai cho tỉnh Quirino (Joel C. Bandibas, 1998):
- Dùng GIS để xây dựng bản đồ đơn vị đất đai với 6 tính chất: (1).Khí hậu; (2).Địa hình;
(3).Độ ẩm ƣớt của đất; (4).Thành phần cơ giới đất; (5).Độ phì đất; (6).Mức độ mặn.
- Ứng dụng ANN để mô phỏng phân loại thích nghi đất đai theo phương pháp của FAO, xây dựng cơ sở dữ liệu chuyên gia (Database expert’s knowlegde base) về phân cấp thích nghi và yêu cầu sử dụng đất của các loại hình sử dụng đất (LUT) tham gia đánh giá.
- ANN có 3 lớp: lớp đầu vào (input layer), lớp ẩn (hidden layer) và lớp đầu ra (output layer). Trong lớp đầu vào có 6 nút (tương ứng với 6 tính chất đất đai chọn để xây dựng bản đồ đơn vị đất đai) và 4 nút ở lớp đầu ra (tương ứng với 4 cấp thích nghi: rất thích nghi (S1), thích nghi trung bình (S2), ít thích nghi (S3), không thích nghi (N).
- Khi LUT nào đó đƣa vào đánh giá, 6 tính chất đất đai đƣợc đƣa vào (input) 6 nút ở lớp đầu vào, sau đó mạng sẽ truy vấn với cơ sở dữ liệu trong mạng và đƣa ra kết quả ở lớp đầu ra với 4 cấp thích nghi (S1, S2, S3, N).
- GIS kết nối với dữ liệu đầu ra của ANN để thể hiện kết quả đánh giá thích nghi.
Hiện nay, hầu hết các nước trên thế giới đều đã ứng dụng GIS trong nghiên cứu, quản lý tài nguyên đất đai. Ứng dụng GIS trong lĩnh vực này đã đem lại hiệu quả vô
Nguyễn Minh Quân – K2010 – Quản lý Môi Trường 17 cùng to lớn, nó cung cấp thông tin kịp thời, đầy đủ và chính xác cho các nhà quản lý ra quyết định hợp lý phục vụ chiến lƣợc phát triển kinh tế xã hội bền vững.