Tài liệu Phân tích mối quan hệ giữa các yếu tố kinh tế xã hội môi trường làm cơ sở xây dựng mô hình tích hợp hỗ trợ quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp. trường hợp nghiên cứu tại tỉnh sóc trăng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ NGUYỄN HỒNG THẢO PHÂN TÍCH MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC YẾU TỐ KINH TẾ - XÃ HỘI - MÔI TRƯỜNG LÀM CƠ SỞ XÂY DỰNG MÔ HÌNH TÍCH HỢP HỖ TRỢ QUY HOẠCH SỬ DỤNG ĐẤT NÔNG NGHIỆP. TRƯỜNG HỢP NGHIÊN CỨU TẠI TỈNH SÓC TRĂNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ CHUYÊN NGÀNH QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ NGUYỄN HỒNG THẢO PHÂN TÍCH MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC YẾU TỐ KINH TẾ - XÃ HỘI - MÔI TRƯỜNG LÀM CƠ SỞ XÂY DỰNG MÔ HÌNH TÍCH HỢP HỖ TRỢ QUY HOẠCH SỬ DỤNG ĐẤT NÔNG NGHIỆP. TRƯỜNG HỢP NGHIÊN CỨU TẠI TỈNH SÓC TRĂNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ CHUYÊN NGÀNH: QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI Mã số ngành: 62 85 01 03 Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. NGUYỄN HIẾU TRUNG 2021 TÓM TẮT Trong quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp để tìm ra phương án tốt cần thực hiện nhiều đánh giá bố sung về kinh tế, xã hội và môi trường (KT-XHMT). Tuy nhiên, hiện nay còn thiếu các công cụ tổng hợp để hỗ trợ công tác này. Luận án được thực hiện với mục tiêu phân tích các yếu tố KT-XH-MT ảnh hưởng đến quyết định sử dụng đất đai làm cơ sở xây dựng mô hình tích hợp cho xây dựng các phương án tối ưu hóa và bố trí đất nông nghiệp. Phương pháp thực hiện được dựa trên phân tích điều tra các yếu tố KT-XH-MT được chọn lọc trên 315 hộ dân với 7 kiểu sử dụng chính ở địa phương nghiên cứu gồm Ba vụ lúa, Hai vụ lúa, Hai vụ lúa - Màu, Lúa –Tôm, Chuyên màu, Câu ăn quả, Chuyên Tôm. Mô hình tích hợp được xây dựng dựa trên nhiều phương pháp trong đó công cụ tối ưu hóa dựa trên phương pháp tối ưu hóa tuyến tính một mục tiêu hay nhiều mục tiêu; Giá trị ràng buộc trong phương trình tối ưu hóa được dự tính bằng phương pháp Monte Carlo; Kết quả dự tính được bố trí trên bản đồ nhờ phương pháp bố trí Cellula Automata và đánh giá đa tiêu chí. Kết quả thống kê các yếu tố KT-XH-MT đã tìm ra các nhóm yếu tố phù hợp cho tối ưu hóa diện tích các KSD gồm thích nghi tự nhiên, lợi nhuận, lao động, mức rủi ro, tác động tốt cho môi trường; Các nhóm yếu tố dùng cho bố trí không gian các KSD gồm khả năng đầu tư, hạ tầng giao thông, kênh rạch, yêu cầu được bố trí lân cận nhau. Trên cơ sở các yếu tố KT-XH-MT đã xác định được cho từng công đoạn, luận án đã xây dựng mô hình tích hợp ST-IALUP gồm có 3 công cụ: (i) Công cụ dự tính diện tích các kiểu sử dụng trong tương lai làm điều kiện biên cho tối ưu hóa diện tích. (ii) Xây dựng mới được phần mềm đặt tên LandOptimizer chuyên dùng để hỗ trợ giải bài toán tối ưu hóa sử dụng đất nông nghiệp. Trong tối ưu hóa đa mục tiêu, phần mềm cho phép người dùng duyệt tự động các bộ trọng số mục tiêu giúp đánh giá tổng thể các phương án phù hợp; (iii) Xây dựng mô hình bố trí đất nông nghiệp lên bản đồ có xét đến yếu tố ưu tiên về KT-XH-MT. Kết quả ứng dụng mô hình tích hợp ST-IALUP cho trường hợp nghiên cứu tại 3 huyện Long Phú, Mỹ Xuyên và Trần Đề thuộc tỉnh Sóc Trăng với hai kịch bản và 3 phương án cho mỗi kịch bản. Kết quả cho thấy trong hai kịch bản phương án tối ưu lợi nhuận đều đạt giá trị lợi nhuận cao nhất. Tuy nhiên giá trị lợi nhuận cao hơn này không đáng kể so với khả năng rủi ro khi tối ưu i hóa lợi nhuận. Do đó, phương án tối ưu hóa đa mục tiêu là phương án được lựa chọn để thực hiện bố trí đất sản xuất nông nghiệp lên bản đồ. Kết quả bố trí đất sản xuất nông nghiệp được thực hiện có xét ưu tiên đến các yếu tố về năng lực kinh tế nông hộ, ảnh hưởng của kiểu sản xuất lân cận, hệ thống giao thông và kênh rạch, từ đó đề xuất kết quả bố trí đất sản xuất nông nghiệp phù hợp nhất với tình hình thực tế. Ngoài ra luận án cũng đề xuất quy trình ứng dụng mô hình tích hợp trong xây dựng các phương án quy hoạch sử dụng đất có xét đến các yêu tố KT-XH-MT. Với kết quả đạt được của luận án, các yếu tố KT-XH-MT và mô hình tích hợp đã xây dựng là công cụ hỗ trợ cần thiết cho lập quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp, giúp nhà quy hoạch có được công cụ hỗ trợ ra quyết dịnh và nâng cao chất lượng các phương án quy hoạch nông nghiệp. Từ khóa: bố trí đất nông nghiệp, LandOptimizer, ST-IALUP, STLUAM, tối ưu hóa sử dụng đất nông nghiệp, yếu tố ảnh hưởng sử dụng đất. ii SUMMARY In agricultural land use the planning, it is necessary to carry out many additional assessments on socio-economic – environment factors to find a good plan. However, there is a lack of integrated tools to support this work. The thesis was conducted with the objective for analyzing the socio-economicenvironmental factors affecting land use. Then these factors were used for building an integrated model for developing obtimized agricultural land use plans. For analyzing the socio-economic and environmental factors, 315 households had been surveyed on selected factors for 7 land use types in the study area including Three rice crops, Two rice crops, Two rice crops vegetable, Rice - Shrimp, Vegetable, Fruit, Shrimp. The surveyed data was anylized using descriptive statistic method. The integrated model was built with different methods in which the optimization tool was based on the linear optimization method for one or many objectives optimization; The constraint values in optimization equation was estimated by using Monte Carlo method; Optimized area for each land use type was arranged on the map by Cellula Automata method and Multi-criteria evaluation on GAMA modeling platform. The first results of the thesis showed that there are 2 group of factors affecting land use decision and land use arrangement. The first group of factors influencing to land use optimazation including land suitability, profit, labor, risk level, impact level for the environment. The second group impacting spatial arrangement of land use composed investment capacity, local transportation, canal systems and requirements to be arranged adjacent to each other. Based on the identified socio-economic factors, an integrated model so call ST-IALUP has been built including 3 tools: (i) The tool for estimating area of different types for the future that will be used to estimate the contraint boundary for optimization. (ii) A new application software named LandOptimizer has been built that can be exclusively used to support solving problems of optimizing agricultural land use. In multi-objective optimization, the software allows users to automatically explore objective weights to exhaustively assess appropriate options. (iii) A model of agricultural land use allocation for land use plan mapping based on input data from the LandOptimizer taking into account socio-econimic and environment factors. The integrated model ST-IALUP was applied for land use solutions mapping in districts of Long Phu, My Xuyen and Tran De of Soc Trang iii province. In this case study, two scenarios of land use for 2030 in normal condition and under climate change condition. In each scenario, 3 options of optimazation have been tested such as land suitability, profit and multiobjective (profit, labor, environmental level, risk level). The optimal results show that scenario 2 with the total profit is lower than scenario 1 is 203.81 billion VND , while the total profit of profit-maximizing and multi-objective optimization of the scenario 2 is lower scenario 1 accordingly is 105 billion VND and 107.77 billion VND. In two scenarios, the profit-maximizing plan has the highest profit value and the lowest is the land adaptation option. However, the value of this higher profit is negligible compared to the risk of running after profit. Therefore, multi-objective optimization was the considered option to implement land use plan. The land allocation was carried out taking into account factors of household economic capacity, the influence of adjacent production types, local transportation and canal systems so that the results of agricultural land allocation are suitable. Consolidated with the actual situation. Based on the case os study, the thesis proposed a process to apply the integrated model in developing land use planning plans taking into account socio-economic factors. With the achieved results showed in the thesis, the socio-economic, environmental factors and the integrated model could be used as a decision supporting tool for land use planning process that can help planners to improve quality of agricultural land use plans. Keywords: agricultural land use allocation, factors affecting land use, LandOptimizer, land use optimization, ST-IALUP, ST-LUAM,. iv LỜI CẢM TẠ Tôi xin trân trọng và biết ơn sâu sắc đến PGS.TS. Nguyễn Hiếu Trung và toàn thể Quý Thầy Cô Bộ môn Quản lý Tài nguyên Đất đai, Khoa Môi trường và Tài nguyên thiên nhiên, trường Đại học Cần Thơ đã tận tâm giúp đỡ và hướng dẫn khoa học cũng như tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành luận án này. Tôi xin chân thành cảm ơn đến GS.TS Lê Quang Trí, GS.TS Võ Quang Minh, và Quý Thầy đã tham gia đóng góp ý kiến trong Hội đồng bảo vệ đề cương và Hội đồng đánh giá chuyên đề đã có những góp ý sâu sắc cho luận án. Tôi xin chân thành biết ơn Giám Hiệu trường Cao đẳng Kinh tế Kỹ thuật Cần Thơ và đồng nghiệp đã tạo điều kiện cho tôi được tham dự và hoàn thành khoá học. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Giám Hiệu, Lãnh đạo Khoa, Quý Thầy Cô trong Văn phòng Khoa Môi trường và tài nguyên thiên nhiên và Khoa Sau Đại học trường Đại học Cần thơ cùng các anh chị Nghiên cứu sinh ngành Quản lý Đất đai đã nhiệt tình giúp đỡ và động viên tôi trong suốt quá trình học và hoàn thành thủ tục để bảo vệ Luận án. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám đốc Sở Tài Nguyên Môi Trường, Cục Quản lý Thủy lợi, Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn và các phòng Nông nghiệp huyện, UBND xã và nông dân ở tỉnh Sóc Trăng đã nhiệt tình hỗ trợ cung cấp những dữ liệu thiết thực cho tôi hoàn thành luận án. Xin chân thành cảm ơn Chủ nhiệm Đề tài nhà nước “Thực trạng, định hướng và giải pháp phát triển nông nghiệp và thủy sản bền vững vùng Tây Nam Bộ” thuộc chương trình Tây Nam Bộ mã số KHCN-TN/14-19/X12 do Viện Chính sách và Chiến lược phát triển nông nghiệp nông thôn chủ trì đã hỗ trợ kinh phí cho tôi nghiên cứu. Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Ba, Mẹ, ông xã, những người thân trong gia đình và bạn bè đồng nghiệp đã luôn hỗ trợ và động viên để tôi hoàn thành luận án này. v THÔNG TIN TỔNG QUÁT Họ tên Nghiên cứu sinh: NGUYỄN HỒNG THẢO. Giới tính: Nữ Ngày tháng năm sinh: 15-04-1978. Nơi sinh: Cần Thơ. Điện thoại: 0939.783.015 Đơn vị công tác: Bộ môn Tài nguyên Môi trường, Khoa Nông Nghiêp SHUD, Trường Cao Đẳng Kinh tế Kỹ thuật Cần Thơ. Địa chỉ hiện nay: 15 Khu vực Yên Hạ, Phường Lê Bình, Quận Cái Răng, TP. Cần Thơ Tốt nghiệp Đại học ngành: Quản lý Đất đai. Năm: 2001. Tại: trường Đại học Cần Thơ Tốt nghiệp Thạc sĩ ngành: Khoa học Đất. Năm: 2007. Tại: trường Đại học Cần Thơ. Hình thức đào tạo tiến sĩ: Chính quy. Thời gian đào tạo: 4 năm Tên luận án tiến sĩ: Phân tích mối quan hệ giữa các yếu tố kinh tế - xã hội môi trường làm cơ sở xây dựng mô hình tích hợp hỗ trợ quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp. Trường hợp nghiên cứu tại tỉnh Sóc Trăng. Chuyên ngành: Quản lý đất đai. Mã ngành: 62850103. Người hướng dẫn chính: PGS. TS. Nguyễn Hiếu Trung. Địa chỉ: Trường Đại học Cần Thơ vi LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án này được hoàn thành dựa trên các kết quả nghiên cứu của tôi. Các kết quả của nghiên cứu trong luận án này chưa được dùng cho bất cứ luận án cùng cấp nào khác. Cần Thơ, ngày Người hướng dẫn tháng năm 2021 Tác giả luận án PGS. TS. Nguyễn Hiếu Trung Nguyễn Hồng Thảo vii MỤC LỤC TÓM TẮT.........................................................................................................i SUMMARY....................................................................................................iii LỜI CẢM TẠ................................................................................................... v THÔNG TIN TỔNG QUÁT........................................................................... vi LỜI CAM ĐOAN..........................................................................................vii MỤC LỤC.................................................................................................... viii DANH SÁCH HÌNH..................................................................................... xiv DANH SÁCH BẢNG.................................................................................xviii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT......................................................................... xx CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU.......................................................................... 1 1.1 Tính cấp thiết của đề tài............................................................................ 1 1.2 Mục tiêu của đề tài.................................................................................... 3 1.3 Nội dung nghiên cứu................................................................................. 3 1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu............................................................. 4 1.4.1 Đối tượng nghiên cứu của luận án........................................................... 4 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu.................................................................................. 5 1.5 Ý nghĩa của luận án................................................................................... 5 1.5.1 Về mặt khoa học và thực tiễn................................................................... 5 1.5.2 Về mặt giáo dục đào tạo và nghiên cứu khoa học....................................6 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU...................................................... 7 2.1 Tổng quan về quy hoạch sử dụng đất đai.................................................. 7 2.1.1 Khái niệm về quy hoạch sử dụng đất đai................................................. 7 2.1.2 Quy hoạch sử dụng đất sản xuất nông nghiệp.......................................... 7 2.1.3 Các tiến trình trong quy hoạch sử dụng đất đai........................................ 8 2.1.4 Những khó khăn hiện nay trong QHSDĐ nông nghiệp............................ 9 viii 2.2 Tổng quan về các yếu tố tác động đến sử dụng đất sản xuất nông nghiệp . 10 2.2.1 Yếu tố tự nhiên...................................................................................... 11 2.2.2 Yếu tố kinh tế......................................................................................... 12 2.2.3 Yếu tố xã hội.......................................................................................... 13 2.2.4 Yếu tố môi trường.................................................................................. 14 2.2.5 Những yếu tố khác................................................................................. 15 2.2.6 Nhận xét về các nghiên cứu về KT-XH-MT ảnh hưởng SDĐ NN.........15 2.3 Tổng quan về các phương pháp luận mô hình tối ưu hóa trong quy hoạch sử dụng đất sản xuất nông nghiệp........................................................... 16 2.3.1 Khái quát về mô hình và tối ưu hóa....................................................... 16 2.3.2 Các phương pháp tối ưu hóa.................................................................. 17 2.3.3 Các phần mềm tối ưu hóa...................................................................... 24 2.3.4 Các nghiên cứu về mô hình hóa trong sử dụng đất trong và ngoài nước về quản lý và quy hoạch đất nông nghiệp.................................................... 27 2.3.5 Đánh giá và lựa chọn công cụ tối ưu hóa tuyến tính..............................29 2.4 Các nghiên cứu liên quan đến dự báo nông sản...................................... 31 2.4.1 Dự báo dựa vào mô hình toán................................................................ 31 2.4.2 Dự báo, dự tính theo phương pháp mô phỏng Monte Carlo...................32 2.4.3 Đánh giá chung về dự báo trong sản xuất nông sản............................... 33 2.5 Tổng quan về các phương pháp bố trí đất nông nghiệp trong quy hoạch sử dụng đất............................................................................................. 34 2.5.1 Bố trí đất đai dựa vào đánh giá thích nghi đất đai..................................34 2.5.2 Bố trí đất đai theo đánh giá đa tiêu chí................................................... 36 2.5.3 Bố trí đất đai theo phương pháp Cellular Automata............................... 36 2.5.4 Đánh giá chung về các phương pháp bố trí đất đai................................39 2.6 Định vị nghiên cứu................................................................................. 39 ix 2.6.1 Nghiên cứu sự ảnh hưởng của các yếu tố KT-XH-MT trong sử dụng đất nông nghiệp............................................................................................ 39 2.6.2 Nghiên cứu về tối ưu hóa sử dụng đất nông nghiệp............................... 40 2.6.3 Nghiên cứu về bố trí đất nông nghiệp.................................................... 40 2.7 Kết chương 2.......................................................................................... 41 CHƯƠNG 3 CƠ SỞ KHOA HỌC............................................................ 42 3.1 Tiến trình thực hiện các nội dung của luận án......................................... 42 3.2 Phương pháp phân tích mối quan hệ các yếu tố KT-XH-MT ảnh hưởng sử dụng đất nông nghiệp......................................................................... 43 3.2.1 Xác định các yếu tố KT-XH-MT........................................................... 43 3.2.2 Phương pháp thu thập dữ liệu................................................................ 45 3.2.3 Phân tích sự tác động của các yếu tố KT-XH-MT đến quy hoạch SDĐ . 47 3.3 Phương pháp xây dựng mô hình tích hợp............................................... 48 3.3.1 Dự tính diện tích canh tác nông nghiệp.................................................. 48 3.3.2 Phương pháp xây dựng phần mềm tối ưu hóa SDĐ NN........................50 3.3.3 Phương pháp xây dựng mô hình bố trí không gian................................ 60 3.4 Kết chương 3.......................................................................................... 66 CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ THẢO LUẬN.................................................... 68 4.1 Giới thiệu vùng nghiên cứu..................................................................... 68 4.1.1 Lựa chọn vùng nghiên cứu..................................................................... 68 4.1.2 Điều kiện tự nhiên tỉnh Sóc Trăng......................................................... 69 4.1.3 Điều kiện kinh tế xã hội của vùng nghiên cứu.......................................74 4.1.4 Đặc điểm sử dụng đất sản xuất nông nghiệp của 3 huyện......................74 4.2 Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến sử dụng đất sản xuất nông nghiệp . 80 4.2.1 Lựa chọn các kiểu sử dụng đất sản xuất nông nghiệp............................80 4.2.2 Phân tích các yếu tố kinh tế ảnh hưởng đến SDĐ NN...........................81 4.2.3 Các yếu tố xã hội ảnh hưởng đến SDĐ NN........................................... 85 4.2.4 Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến SDĐ NN................................... 90 x 4.2.5 Tổng hợp mối quan hệ của các yếu tố chính ảnh hưởng đến sử dụng đất sản xuất nông nghiệp.............................................................................. 92 4.3 Xây dựng mô hình tích hợp ST-IALUP.................................................. 93 4.3.1 Mô hình dự báo diện tích sản xuất nông nghiệp..................................... 94 4.3.2 Xây dựng phần mềm tối ưu hóa LandOptimizer.................................... 96 4.3.3 Xây dựng mô hình bố trí đất sản xuất nông nghiệp ST-LUAM...........106 4.4 Ứng dụng mô hình tích hợp tại tỉnh Sóc Trăng.....................................110 4.4.1 Đề xuất quy trình ứng dụng mô hình tích hợp.....................................110 4.4.2 Xây dựng dữ liệu đầu vào....................................................................111 4.4.3 Thiết lập phương án tối ưu hóa............................................................119 4.4.4 Tối ưu hóa diện tích sử dụng đất sản xuất nông nghiệp theo đa mục tiêu .. 121 4.4.5 Tối ưu hóa diện tích sử dụng đất sản xuất nông nghiệp theo 1 mục tiêu .... 126 4.4.6 Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến bố trí đất sản xuất nông nghiệp...136 4.5 Kết chương 4........................................................................................139 CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................ 141 5.1 Kết luận................................................................................................141 5.2 Kiến nghị..............................................................................................142 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................ 143 PHỤ LỤC......................................................................................................... 1 PHỤ LỤC 1. Phiếu điều tra.............................................................................. 1 PHỤ LỤC 2. Kết quả thống kê....................................................................... 12 PHỤ LỤC 3. Kết quả tối ưu hóa thích nghi đất đai năm 2030 theo kịch bản 1 15 PHỤ LỤC 4. Kết quả tối ưu hóa lợi nhuận năm 2030 theo kịch bản 1...........17 PHỤ LỤC 5. Kết quả tối ưu hóa đa mục tiêu năm 2030 theo kịch bản 1.......19 xi PHỤ LỤC 6. Kết quả tối ưu hóa thích nghi đất đai năm 2030 theo kịch bản 2 21 PHỤ LỤC 7. Kết quả tối ưu hóa lợi nhuận năm 2030 theo kịch bản 2...........23 PHỤ LỤC 8. Kết quả tối ưu hóa đa mục tiêu năm 2030 theo kịch bản 2.......25 PHỤ LỤC 9. Mô hình dự tính diện tích sản xuất theo Monte Carlo...............27 PHỤ LỤC 10. Mô hình bố trí đất sản xuất nông nghiệp ST-LUAM..............31 PHỤ LỤC 11. Mã lệnh chương trình chính của LandOptimizer....................40 PHỤ LỤC 12. Lớp thực thi hệ phương trình bằng thư viện LPSOLVE.........51 PHỤ LỤC 13. Hướng dẫn sử dụng LandOptimizer........................................ 53 13.1 Giới thiệu................................................................................................ 53 13.2 Giao diện của ứng dụng.......................................................................... 53 13.3 Tạo dự án mới......................................................................................... 54 13.4 Nhập dữ liệu........................................................................................... 55 13.4.1 Nhập đơn vị đất đai.............................................................................. 55 13.4.2 Nhập kiểu sử dụng............................................................................... 55 13.4.3 Nhập dữ liệu thích nghi đất đai............................................................ 56 13.4.4 Nhập rủi ro........................................................................................... 57 13.4.5 Nhập lợi nhuận kiểu sử dụng............................................................... 58 13.4.6 Nhập ngày công lao động các kiểu sử dụng......................................... 59 13.4.7 Nhập chỉ số môi tường của các kiểu sử dụng....................................... 59 13.4.8 Nhập số vụ của các kiểu sử dụng......................................................... 60 13.4.9 Nhập dữ liệu năng suất........................................................................ 60 13.4.10 Nhập yêu cầu sản lượng..................................................................... 61 13.4.11 Nhập yêu cầu diện tích....................................................................... 61 13.5 Chạy tối ưu hóa....................................................................................... 62 13.5.1 Lựa chọn phương án tối ưu.................................................................. 62 13.5.2 Chọn các phương trình ràng buộc........................................................ 63 xii 13.5.3 Chọn các tùy chọn đọc dữ liệu............................................................. 64 13.5.4 Lập mô hình và chạy tối ưu hóa........................................................... 64 13.6 Xuất dữ liệu bản đồ................................................................................. 65 13.6.1 Xuất kết quả tối ưu hóa........................................................................ 65 13.6.2 Xuất kết quả tối ưu hóa ra mô hình bố trí đất sản xuất nông nghiệp STLUAM.................................................................................................... 67 PHỤ LỤC 14. Danh sách các bài báo đã công bố.......................................... 69 xiii DANH SÁCH HÌNH Hình 2.1 Tiến trình quy hoạch sử dụng đất của FAO........................................ 8 Hình 2.2 Quy trình ứng dụng của mô hình hóa............................................... 16 Hình 2.3 Lời giải bài toán quy hoạch tuyến tính 2 biến qua biểu đồ...............23 Hình 2.4 Giải thuật cho bài toán quy hoạch tuyến tính...................................24 Hình 2.5 Phương pháp Monte Carlo trong ước tính diện tích.........................33 Hình 2.6 Lưới tế bào lân cận trên lưới hai chiều............................................. 37 Hình 3.1 Tiến trình thực hiện các nội dung của luận án..................................42 Hình 3.2 Bản đồ vị trí các điểm khảo sát........................................................ 47 Hình 3.3 Mô hình tích hợp ST-IALUP........................................................... 48 Hình 3.4 Dự tính diện tích canh tác bằng phương pháp Monte Carlo.............49 Hình 3.5 Các bước xây dựng phần mềm LandOptimizer................................ 51 Hình 3.6 Phương pháp xây dựng bản đồ ĐVĐĐ và đánh giá thích nghi.......51 Hình 3.7 Thuật toán lập và giải mô hình tối ưu hóa của phần mềm LandOptimizer................................................................................................ 59 Hình 3.8 Sơ đồ lớp UML của mô hình ST_LUAM........................................ 62 Hình 3.9 Sơ đồ giải thuật điều khiển các Cell bố bố trí đất sản xuất nông nghiệp............................................................................................................. 63 Hình 3.10 Các chỉ số đánh giá của một cell liên quan đến vị trí cell..............65 Hình 4.1 Bản đồ vùng nghiên cứu, tỉnh Sóc Trăng........................................ 69 Hình 4.2 Lớp bản đồ nhóm đất của ba huyện Long Phú, Trần Đề, Mỹ Xuyên, tỉnh Sóc Trăng................................................................................................ 70 Hình 4.3 Lớp bản đồ đặc tính phèn thuộc vùng nghiên cứu............................71 Hình 4.4 Vùng thủy lợi thuộc tỉnh Sóc Trăng................................................. 72 Hình 4.5 Bản đồ mặn và thời gian mặn tỉnh Sóc Trăng năm 2030..................73 Hình 4.6 Diện tích canh tác lúa của 3 huyện từ 2010 – 2018.........................77 Hình 4.7 Sản lượng lúa của 3 huyện từ 2010 – 2018..................................... 78 xiv Hình 4.8 Diện tích trồng màu, cây ăn quả, và NTTS của 3 huyện từ năm 2010-2018 ........................................................................................................ 79 Hình 4.9 Lợi nhuận của các kiểu sử dụng ...................................................... 81 Hình 4.10 Tỷ lệ nguồn vốn ............................................................................. 82 Hình 4.11 Tỷ lệ sử dụng các nguồn vốn của các KSD. .................................. 83 Hình 4.12 Số ngày công của các kiểu sử dụng đất trong năm ......................... 86 Hình 4.13 Trình độ học vấn của nông hộ được khảo sát ................................ 87 Hình 4.14 Trình độ thâm canh của chủ sử dụng ............................................. 87 Hình 4.15 Diện tích trung bình các kiểu sử dụng ........................................... 88 Hình 4.16 Yêu cầu hạ tầng với các kiểu sử dụng ........................................... 89 Hình 4.17 Rủi ro của các kiểu sử dụng ........................................................... 90 Hình 4.18 Sự đánh giá tác động môi trường của các kiểu sử dụng. ............... 91 Hình 4.19 Thiết kế của mô hình tích hợp ........................................................ 94 Hình 4.20. Dự tính diện tích rau màu, cây ăn quả và thủy sản đến năm 2030 95 Hình 4.21 Sơ đồ tổng thể hoạt động của phần mềm LandOptimizer ............. 97 Hình 4.22 Tổ chức cơ sở dữ liệu đầu vào của LandOptimizer ........................ 98 Hình 4.23 Chức năng tạo file dự án mới ........................................................ 99 Hình 4.24 Giao diện nhập liệu từ bản đồ đơn vị đất đai. ............................... 100 Hình 4.25 Chức năng nhập dữ liệu thích nghi đất đai .................................. 101 Hình 4.26 Chuẩn hóa dữ liệu lợi nhuận trên LandOptimizer ........................ 102 Hình 4.27 Giao diện lựa chọn phương án tối ưu trên LandOpimizer ........... 103 Hình 4.28 Mô hình ST-LUAM trên GAMA ................................................. 107 Hình 4.29 Kết quả cân chỉnh tự động các trọng số ........................................ 108 Hình 4.30 Kết quả cân chỉnh mô hình bố trí đất sản xuất nông nghiệp so với bản đồ hiện trạng năm 2010 ........................................................................... 109 Hình 4.31 Thực thi mô hình ST-LUAM ........................................................ 110 Hnh 4.32 Đề xuất quy trình ứng dụng mô hình tích hợp ............................... 111 Hình 4.33 Lớp bản đồ độ mặn ở 3 huyện ...................................................... 112 xv Hình 4.34 Bản đồ thời gian mặn ở 3 huyện..................................................113 Hình 4.35 Lớp phân vùng khả năng tưới......................................................114 Hình 4.36 Bản đồ đơn vị đất đai huyện Trần Đề, Long Phú, Mỹ Xuyên......115 Hình 4.37 Lựa chọn khảo sát trọng số mục tiêu............................................122 Hình 4.38 Bản đồ bố trí các kiểu sử dụng của phương án tối ưu hóa đa mục tiêu theo kịch bản 1.......................................................................................125 Hình 4.39 Bản đồ bố trí các kiểu sử dụng của phương án tối ưu hóa đa mục tiêu theo kịch bản 2.......................................................................................126 Hình 4.40 Diện tích các kiểu sử dụng của các phương án theo kịch bản 1.. .127 Hình 4.41 Bản đồ bố trí các kiểu sử dụng của phương án tối ưu hóa thích nghi theo kịch bản 1..............................................................................................129 Hình 4.42 Bản đồ bố trí các kiểu sử dụng của các phương án tối ưu hóa lợi nhuận theo kịch bản 1...................................................................................130 Hình 4.43 Diện tích các KSD theo các phương án tối ưu hóa ở kịch bản 2 .. 131 Hình 4.44 Bản đồ bố trí các kiểu sử dụng của phương án tối ưu hóa thích nghi theo kịch bản 2..............................................................................................132 Hình 4.45 Bản đồ bố trí các kiểu sử dụng của phương án tối ưu hóa lợi nhuận theo kịch bản 2..............................................................................................133 Hình 4.46 So sánh tổng lợi nhuận của hai kịch bản năm 2030....................134 Hình 4.47 Diện tích các KSD phương án ĐMT kịch bản 1 theo huyện........135 Hình 4.48 So sánh phương án đa mục tiêu theo Kịch bản 1 và hiện trạng....136 Hình 4.49 Bố trí đất sản xuất nông nghiệp không xét yếu tố khả năng đầu tư của xã............................................................................................................137 Hình 4.50 Bố trí đất sản xuất nông nghiệp khi không xét đến tính lân cận...138 Hình 4.51 Bố trí đất sản xuất nông nghiệp khi không xét yếu tố hạ tầng......139 Hình 0.1 Các thực đơn lệnh của phần mềm................................................... 53 Hình 0.2 Thanh công cụ của phần mềm LandOptimizer................................ 54 Hình 0.3 Nhập đơn vị đất đai từ file.............................................................. 54 Hình 0.4 Trang nhập thông tin đơn vị đất đai................................................ 55 xvi Hình 0.5 Nhập các kiểu sử dụng.................................................................... 56 Hình 0.6 Nhập thích nghi đất đai của các KSD.............................................. 57 Hình 0.7 Nhập rủi ro các kiểu sử dụng.......................................................... 58 Hình 0.8 Nhập và chuẩn hóa lợi nhuận kiểu sử dụng..................................... 58 Hình 0.9 Nhập và chuẩn hóa số ngày công các kiểu sử dụng........................ 59 Hình 0.10 Nhập chỉ số tốt cho môi trường của kiểu sử dụng.........................60 Hình 0.11 Nhập số vụ của các kiểu sử dụng.................................................. 60 Hình 0.12 Nhập năng suất sản phẩm của các kiểu sử dụng............................61 Hình 0.13 Nhập yêu cầu sản lượng tối thiểu và tối đa của các sản phẩm.......61 Hình 0.14 Nhập yêu cầu diện tích tối thiểu và tối đa của các kiểu sử dụng.. .62 Hình 0.15 Lựa chọn phương án tối ưu hóa..................................................... 63 Hình 0.16 Đọc kết quả tối ưu hóa.................................................................. 65 Hình 0.17 Chọn xuất dữ kết quả tối ưu hóa................................................... 65 Hình 0.18 Chọn tập tin kết quả cần xuất........................................................ 66 Hình 0.19 Kết quả tối ưu hóa xem dạng file Excel........................................ 67 Hình 0.20 Chọn xuất dữ kết quả tối ưu hóa cho bố trí đất sản xuất nông nghiệp............................................................................................................. 68 Hình 0.21 Kết quả tối ưu hóa xuất cho mô hình tối ưu hóa...........................68 xvii DANH SÁCH BẢNG Bảng 2.1: Một số đặc điểm của các phần mềm tối ưu..................................... 26 Bảng 2.2 So sánh các phần mềm tối ưu hóa tuyến tính thương mại và miễn phí 30 Bảng 2.3 Tổng hợp các phần mềm đánh giá thích nghi đất nông nghiệp.......35 Bảng 3.1 Các yếu tố KT-XH-MT cần khảo sát............................................... 44 Bảng 3.2 Phân bố số lượng mẫu khảo sát...................................................... 46 Bảng 3.3 Các đối tượng của mô hình bố trí đất sản xuất nông nghiệp............60 Bảng 4.1. Sự thay đổi diện tích đất sản xuất nông nghiệp tỉnh Sóc Trăng giai đoạn 2005-2015 (ĐVT: ha)............................................................................. 75 Bảng 4.2 Diện tích đất nông nghiệp của 3 huyện............................................ 76 Bảng 4.3 Các kiểu sử dụng đất sản xuất nông nghiệp có triển vọng ở vùng nghiên cúu...................................................................................................... 80 Bảng 4.4 Phân nhóm xã theo khả năng kinh tế............................................... 84 Bảng 4.5 Dân số và lao động năm 2018 (ĐVT: người)................................... 85 Bảng 4.6 Tổng hợp sự ảnh hưởng của các yếu tố đến SDĐ nông nghiệp.......92 Bảng 4.7 Dữ liệu tối ưu hóa diện tích từng ĐVĐĐ được xuất từ LandOptimizer..............................................................................................102 Bảng 4.8. So sánh kết quả tối ưu diện tích các kiểu sử dụng đất bằng phần mềm LandOptimizer và mô hình toán GAMS (ĐVT: ha)............................104 Bảng 4.9 Đặc tính đất đai của các đơn vị đất đai của huyện Long Phú, Trần Đề, Mỹ Xuyên tỉnh Sóc Trăng......................................................................115 Bảng 4.10 Lợi nhuận và số ngày công lao động các kiểu sử dụng đất sản xuất nông nghiệp có triển vọng............................................................................116 Bảng 4.11 Yêu cầu chất lượng đất đai cho từng KSD có triển vọng.............117 Bảng 4.12 Phân tích thích nghi của các LUT................................................118 Bảng 4.13 Cập nhật bảng phân cấp thích nghi cho kịch bản 2......................120 Bảng 4.14 Hàm mục tiêu và phương trình ràng buộc của các phương án.....120 Bảng 4.15 Ràng buộc diện tích biên của các KSD của 2 kịch bản................121 xviii