Tài liệu ứng dụng mô hình dự báo thay đổi sử dụng đất clumondo trong đánh giá điều chỉnh quy hoạch sử dụng đất tỉnh phú yên giai đoạn 2010 2020

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÊ MINH LỢI ỨNG DỤNG MÔ HÌNH DỰ BÁO THAY ĐỔI SỬ DỤNG ĐẤT CLUMONDO TRONG ĐÁNH GIÁ ĐIỀU CHỈNH QUY HOẠCH SỬ DỤNG ĐẤT TỈNH PHÚ YÊN GIAI ĐOẠN 2010 -2020 APPLY THE CLUMONDO - LAND USE CHANGE PREDICTION MODEL ON ASSESSMENT AND ADJUSTMENT OF LAND USE MASTER PLAN ADJUSTMENT FOR PHU YEN PROVINCE IN 2010 -2020 Chuyên ngành : Quản lý Tài nguyên và Môi trƣờng Mã số : 60850101 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2018 Công trình đƣợc hoàn thành tại: Trƣờng Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM Cán bộ hƣớng dẫn khoa học : PGS.TS NGUYỄN THỊ VÂN HÀ (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 1 : TS. PHẠM THỊ MAI THY (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 2 : TS. LÂM ĐẠO NGUYÊN (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Luận văn thạc sĩ đƣợc bảo vệ tại Trƣờng Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP. HCM ngày 31 tháng 01 năm 2018 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) 1. PGS.TS NGUYỄN PHƢỚC DÂN 2. PGS.TS LÊ VĂN TRUNG 3. TS. PHẠM THỊ MAI THY 4. TS. LÂM ĐẠO NGUYÊN 5. TS. ĐẶNG VŨ BÍCH HẠNH Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trƣởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã đƣợc sửa chữa (nếu có). CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƢỞNG KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Lê Minh Lợi MSHV: 1570462 Ngày, tháng, năm sinh: 10/06/1990 Nơi sinh: TP. HCM Chuyên ngành: Quản lý Tài nguyên và Môi trƣờng Mã số : 60850101 I. TÊN ĐỀ TÀI: Tiếng Việt: Ứng dụng mô hình dự báo thay đổi sử dụng đất CLUMondo trong đánh giá điều chỉnh quy hoạch sử dụng đất Tỉnh Phú Yên giai đoạn 2010 -2020. Tên tiếng anh: Apply the CLUMondo - Land Use Change Prediction Model on Assessment and Adjustment of Land Use Master Plan Adjustment for Phu Yen Province in 2010 -2020. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:  Nhiệm vụ: Ứng dụng mô hình dự báo thay đổi sử dụng đất CLUMondo trong đánh giá điều chỉnh quy hoạch sử dụng đất Tỉnh Phú Yên giai đoạn 2010 -2020.  Nội dung: Tiến hành mô phỏng và dự báo kịch bản chuyển đổi mục đích sử dụng đất cho tỉnh Phú Yên đến năm 2020 theo các kịch bản phát triển kinh tế xã hội và thích ứng biến đổi khí hậu. II. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 17/02/2017 III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 03/12/2018 IV. CÁN BỘ HƢỚNG DẪN : PGS.TS. Nguyễn Thị Vân Hà Tp.HCM, ngày……tháng……năm 2018 CÁN BỘ HƢỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký) PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà PGS.TS Lê Văn Khoa TRƢỞNG KHOA MÔI TRƢỜNG VÀ TÀI NGUYÊN (Họ tên và chữ ký) LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập và hoàn thiện luận văn, tôi đã hoàn thành Luận văn Thạc sĩ chuyên ngành Quản lý Tài nguyên và Môi trƣờng. Bên cạnh sự nỗ lực của bản thân, tôi đã nhận đƣợc rất nhiều sự quan tâm, động viên và giúp đỡ từ Thầy Cô, gia đình và bạn bè. Đầu tiên tôi xin gởi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà, cô đã luôn đồng hành, tận tình hƣớng dẫn, tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Tôi rất trân trọng kiến thức mà Cô đã truyền đạt trong quá trình thực hiện luận văn này. Tôi cũng xin cảm ơn sự góp ý chân thành của các thầy cô khoa Môi trƣờng và Tài nguyên, phòng Quản lý Đào tạo Sau Đại học - Trƣờng Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện đề tài. Cuối cùng Tôi gửi lời cảm ơn tới bạn bè, gia đình và ngƣời thân đã không ngừng động viên và tạo điều kiện giúp đỡ Tôi trong suốt thời gian trên. Trân trọng cảm ơn. TP.Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 01năm 2018 LÊ MINH LỢI TÓM TẮT LUẬN VĂN Việc dự báo các kịch bản chuyển đổi sử dụng đất cho Tỉnh Phú Yên để đáp ứng đƣợc những nhu cầu về phát triển Kinh tế Xã hội cũng nhƣ thích ứng và giảm thiểu tác động của BĐKH là rất cần thiết. Việc xác định đƣợc các khu vực có tiềm năng chuyển đổi sử dụng đất giúp cho các nhà quản lý và lập kế hoạch có đƣợc cơ sở để đánh giá và điều chỉnh QHSDĐ hợp lý; Đề tài hƣớng tới việc xây dựng kịch bản chuyển đổi mục đích sử dụng đất cho tỉnh Phú Yên vào năm 2020 và qua đó khoanh vùng xác định các khu vực có tiềm năng lớn về chuyển đổi sử dụng đất. Mô hình CLUMondo đƣợc lựa chọn vì những khả năng mạnh mẽ trong việc xử lý và phân tích các yếu tố không gian và phi không gian kết hợp; Các dữ liệu về sử dụng đất, sau khi thu thập sẽ đƣợc phân tích, xử lý và chuẩn hóa định dạng về khớp với yêu cầu dữ liệu của mô hình bằng phần mềm ArcGIS. Sau đó dữ liệu đƣợc nạp vào mô hình, phân tích hồi quy, hiệu chỉnh và chạy mô phỏng cho năm 2020 theo kịch bản về quy hoạch sử dụng đất đã đƣợc công bố trƣớc đó. Kết quả cuối cùng cho thấy sự chuyển đổi sử dụng đất tƣơng đối phù hợp với phƣơng án Quy hoạch sử dụng đất của tỉnh Phú Yên đã đề ra. Nhƣng trƣớc các yếu tố phức tạp mà biến đổi khí hậu đang tác động thì việc ứng dụng mô hình CLUMondo cần thiết phải có sự mở rộng phạm vi nghiên cứu sang các yếu tố kinh tế – xã hội khác để kết quả mô phỏng có thể đạt đƣợc độ chính xác cao hơn trong dự báo. ABSTRACT The forecast of land use change scenarios for Phu Yen Province to meet the needs of socio-economic development as well as to adapt and mitigate the impacts of climate change is very necessary. Identification of potential land use change areas enables managers and planners to have a reasonable basis for assessing and adjusting land use planning; This research aimed to build scenarios of land use changes to adapt to climate change in Phu Yen province by 2020 and thereby, identify potential land use change areas. CLUMondo model has been chosen due to their powerful ability in analyze spatial and non-spatial driving factor of land use changes; Collected land use data will be analyzed, processed and standardized to match the requirements format of CLUMondo model by using ArcGIS software. Data, then, be loaded into the model, regression analysis, calibration and simulate for scenarios of 2020 according to Land Use Master Plan Adjustment scenarios that were issued before; The final result showed that the land use change is relatively consistent with the the proposed Land Use Master Plan Adjustment of Phu Yen Province. With the complex factors that climate change is impacting, CLUMondo application need to expand the scope of research to socioeconomic factors so that, the simulation results can achieve more accuracy in forecasting. LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn “Ứng dụng mô hình dự báo thay đổi sử dụng đất CLUMondo trong đánh giá điều chỉnh quy hoạch sử dụng đất Tỉnh Phú Yên giai đoạn 2010 -2020” là sản phẩm nghiên cứu của cá nhân tôi, không sao chép của bất kỳ ai. Số liệu trong luận văn đƣợc thực hiện trung thực. Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình. Tp.Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 01 năm 2018 Ngƣời cam đoan MỤC LỤC CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG --------------------------------------------------------------------- 6 1. Tính cấp thiết của đề tài ----------------------------------------------------------------------------------- 6 2. Mục tiêu nghiên cứu --------------------------------------------------------------------------------------- 7 2.1.1. Mục tiêu tổng quát --------------------------------------------------------------------------- 7 2.1.2. Mục tiêu cụ thể ------------------------------------------------------------------------------- 7 3. Đối tƣợng và phạm vi đề tài ------------------------------------------------------------------------------ 7 4. Nội dung nghiên cứu -------------------------------------------------------------------------------------- 7 5. Phƣơng pháp luận và phƣơng pháp nghiên cứu------------------------------------------------------- 7 5.1.1. Phƣơng pháp luận ---------------------------------------------------------------------------- 7 5.1.2. Phƣơng pháp nghiên cứu -------------------------------------------------------------------- 8 6. Tính khoa học và tính thực tiễn đề tài------------------------------------------------------------------- 9 6.1.1. Tính khoa học --------------------------------------------------------------------------------- 9 6.1.2. Tính thực tiễn --------------------------------------------------------------------------------- 9 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC---------------------------------------------------------------------- 10 2.1. Cơ sở lý thuyết – khái niệm -------------------------------------------------------------------------- 10 2.1.1. Sử dụng đất và các nhân tố ảnh hƣởng đến sử dụng đất -------------------------------------- 10 2.1.2. Khái niệm về mô hình dự báo chuyển đổi sử dụng đất --------------------------------------- 14 2.1.3. Mô hình CLUMondo ------------------------------------------------------------------------------- 17 2.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu--------------------------------------------------------------------- 23 2.2.1. Trên thế giới ------------------------------------------------------------------------------------------ 23 2.2.2. Tại Việt Nam ----------------------------------------------------------------------------------------- 25 2.3. Đặc điểm tự nhiên – kinh tế xã hội tỉnh Phú Yên ------------------------------------------------ 27 2.3.1. Điều kiện tự nhiên ----------------------------------------------------------------------------------- 27 2.3.2. Điều kiện kinh tế - xã hội--------------------------------------------------------------------------- 29 2.4. Hiện trạng SDĐ và phƣơng án QHSDĐ tỉnh Phú Yên giai đoạn 2010-2020 --------------- 32 2.4.1. Hiện trạng sử dụng đất tỉnh Phú Yên năm 2010 ----------------------------------------------- 32 2.4.2. Phƣơng án quy hoạch sử dụng đất Tỉnh Phú Yên đến năm 2020 --------------------------- 37 2.5. Một số yếu tố chính gây tác động đến chuyển đổi sử dụng đất của Tỉnh -------------------- 43 2.5.1. Biến đổi khí hậu-------------------------------------------------------------------------------------- 43 2.5.2. Gia tăng dân số đô thị ------------------------------------------------------------------------------- 49 2.5.3. Chính sách phát triển kinh tế----------------------------------------------------------------------- 49 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ---------------------------------------------------------- 50 3.1. Kết quả thu thập và xử lý dữ liệu ------------------------------------------------------------ 50 3.1.1. Thu thập tổng hợp dữ liệu ------------------------------------------------------------------ 50 3.1.2. Xử lý và chuẩn hóa dữ liệu ---------------------------------------------------------------- 51 3.2. Kết quả phân tích và tùy chỉnh mô hình ---------------------------------------------------- 61 3.2.1. Kết quả xây dựng kịch bản ----------------------------------------------------------------- 61 3.2.2. Kết quả phân tích hồi quy logistic -------------------------------------------------------- 65 3.2.3. Kết quả xây dựng Ma trận chuyển đổi --------------------------------------------------- 67 3.3. Kết quả chạy mô hình ------------------------------------------------------------------------- 69 3.3.1. Các bƣớc chạy mô phỏng ------------------------------------------------------------------ 69 3.3.2.Hiển thị và so sánh kết quả mô phỏng ---------------------------------------------------- 75 3.4. Thảo luận --------------------------------------------------------------------------------------- 92 3.4.1. Đánh giá kết quả mô hình ------------------------------------------------------------------ 92 3.4.2. Đề xuất ứng dụng mô hình CLUMondo ------------------------------------------------- 93 CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ---------------------------------------------------------- 94 4.1. Kết luận -------------------------------------------------------------------------------------------------- 94 4.2. Kiến nghị --------------------------------------------------------------------------------------- 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO--------------------------------------------------------------------------------- 96 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT NĐ CP KHSDĐ QHSDĐ BĐKH KTXH OECD ĐMC CEP GMS ADB : Nghị định : Chính phủ : Kế hoạch sử dụng đất : Quy hoạch sử dụng đất : Biến đổi khí hậu : Kinh tế xã hội : Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế : Quy hoạch môi trƣờng chiến lƣợc : Chƣơng trình Môi trƣờng Trọng điểm : Các nƣớc tiểu vùng Sông Mekong : Ngân hàng phát triển Châu Á DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Phƣơng pháp luận đề tài. ................................................................................. 8 Hình 2.1 Tổng quan về mô hình CLUMondo. .............................................................. 18 Hình 2.2 Cấu trúc của module phân bổ loại hình sử dụng đất ...................................... 19 Hình 2.3 Mô tả sự chuyển loại hình sử dụng đất dạng chuỗi và dạng ma trận ............. 20 Hình 2.4 Cấu trúc lặp của mô hình. ............................................................................... 21 Hình 2.5 Bản đồ hành chính tỉnh Phú Yên. ................................................................... 27 Hình 2.6 Biểu đồ phân bố hiện trạng SDĐ khu vực tỉnh Phú Yên 2010. ..................... 33 Hình 2.7 Bản đồ hiện trạng sử dụng đất tỉnh Phú Yên năm 2010 ................................. 34 Hình 2.8 Diện tích ngập các huyện kịch bản thấp B1 (ha). ........................................... 45 Hình 2.9 Diện tích ngập các huyện kịch bản trung bình B2 và cao A1F1 (ha). ........... 45 Hình 2.10 Vùng ngập các huyện ven biển tỉnh Phú Yên theo KB cao năm 2020. ....... 46 Hình 2.11 Biểu đồ tỉ lệ % nguy cơ xảy ra lũ quét theo kịch bản cao A1F1 từ năm 2020 – 2070. ........................................................................................................................... 47 Hình 2.12 Bản đồ nguy cơ lũ quét theo kịch bản cao (A1FI) về lƣợng mƣa giai đoạn 2020. .............................................................................................................................. 48 Hình 3.1 Các bƣớc xử lý dữ liệu đầu vào cho mô hình. ................................................ 51 Hình 3.2 Bản đồ xác định ranh giới khu vực nghiên cứu. ............................................. 54 Hình 3.3 Bản đồ Hiện trạng SDĐ sau khi đƣợc xử lý trong ArcGIS. ........................... 55 Hình 3.4 Bản đồ khu vực hạn chế . .............................................................................. 56 Hình 3.5 Bản đồ phân bố độ cao. .................................................................................. 57 Hình 3.6 Bản đồ phân bố độ dóc. .................................................................................. 57 Hình 3.7 Bản đồ phân bố nhiệt độ. ................................................................................ 58 Hình 3.8 Bản đồ phân bố lƣợng mƣa. ........................................................................... 58 Hình 3.9 Bản đồ phân bố khoảng cách tiếp cận giao thông. ......................................... 59 Hình 3.10 Bản đồ phân bố khoảng cách tiếp cận vùng nƣớc mặt ................................. 59 Hình 3.11 Bản đồ vùng đất thích hợp trồng cây hàng năm. ......................................... 60 Hình 3.12 Bản đồ vùng đất thích hợp trồng cây lâu năm.. ............................................ 60 Hình 3.13 Bản đồ vùng đất thích hợp trồng cây lâm nghiệp.. ....................................... 60 Hình 3.14 Phân tích và tùy chỉnh mô hình. ................................................................... 61 Hình 3.15 Bản đồ phân loại SDĐ dùng cho kịch bản 1. ............................................... 64 Hình 3.16 Bản đồ phân loại SDĐ dùng cho kịch bản 2 ................................................ 64 Hình 3.17 Tạo một mô phỏng mới. ............................................................................... 69 Hình 3.18 Xác định tập tin dữ liệu hiện trạng và ranh giới khu vực nghiên cứu. ......... 70 Hình 3.19 Xác định năm bắt đầu mô phỏng và nhập các nhu cầu về sử dụng đất trong tƣơng lai. ........................................................................................................................ 70 Hình 3.20 Ví dụ về các lớp yếu tố thích nghi. ............................................................... 71 Hình 3.21 Hộp thoại Legend editor cho dữ liệu đã đƣợc phân lớp.. ............................. 71 Hình 3.22 Ma trận yêu cầu sử dụng đất......................................................................... 72 Hình 3.23 Tính toán các hệ số hồi quy .......................................................................... 73 Hình 3.24 Giá trị yêu cầu sử dụng đất. .......................................................................... 74 Hình 3.25 Giá trị hạn chế sự chuyển đổi ....................................................................... 74 Hình 3.26 Ma trận chuyển đổi. ...................................................................................... 75 Hình 3.27 Kịch bản chuyển đổi ..................................................................................... 75 Hình 3.28 Chỉnh sửa tập tin log trong phần mềm MCK ............................................... 76 Hình 3.29 Chỉnh sửa hiển thị đồ họa của bản đồ sử dụng đất trong MCK ................... 77 Hình 3.30 Hiển thị bản đồ sử dụng đất trong MCK ..................................................... 77 Hình 3.31 So sánh theo từng loại (per category) trong MCK ....................................... 78 Hình 3.32 So sánh hai bản đồ trong MCK sử dụng thuật toán Kappa .......................... 79 Hình 3.33 Bảng kiểm tra mỗi loại (per category) .......................................................... 80 Hình 3.34 Bản đồ phân loại HTSDĐ Phú Yên năm 2010 ............................................. 81 Hình 3.35 Bản đồ phân bố các loại SDĐ Phú Yên theo dự báo năm2020 .................... 81 Hình 3.36 Biểu đồ biến động SDĐ giữa năm 2010 và 2020 theo kịch bản 1 (ha). ...... 83 Hình 3.37 Bản đồ phân bố các vùng biến động đất cây Hàng năm giữa năm 2010 và 2020. .............................................................................................................................. 84 Hình 3.38 Bản đồ phân bố các vùng biến động đất cây Lâu năm giữa năm 2010 và 2020. .............................................................................................................................. 84 Hình 3.39 Bản đồ phân bố các vùng biến động đất Lâm nghiệp giữa năm 2010 và 2020. .............................................................................................................................. 85 Hình 3.40 Bản đồ phân bố các vùng biến động đất Chƣa sử dụng giữa năm 2010 và 2020. .............................................................................................................................. 85 Hình 3.41 Bản đồ phân bố các vùng biến động của đất Xây dựng giữa năm 2010 và 2020. .............................................................................................................................. 86 Hình 3.42 Bản đồ phân bố các vùng biến động của đất Khoáng sản giữa năm 2010 và 2020.. ............................................................................................................................. 86 Hình 3.43 Biểu đồ biến động SDĐ giữa năm 2010 và 2020 theo kịch bản 2. .............. 87 Hình 3.44 Biểu đồ so sánh kết quả sử dụng đất giữa phƣơng án quy hoạch và kết quả dự báo của mô hình (ha).. .............................................................................................. 89 Hình 3.45 Bản đồ so sánh sự khác biệt trong phân bố các loại SDĐ Phú Yên năm 2020 của KB1 và KB2.. .......................................................................................................... 90 Hình 3.46 Bản đồ so sánh sự khác biệt trong phân bố các loại SDĐ Phú Yên năm 2020 của KB1 và KB2. ........................................................................................................... 91 Hình 3.47 Bản đồ phân bố các vùng biến động chuyển đổi sử dụng đất giữa năm 2010 và 2020. ......................................................................................................................... 92 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Hiện trạng sử dụng đất Tỉnh Phú Yên năm 2010 ..........................................32 Bảng 2.2: Diện tích các loại đất quy hoạch đến năm 2020 ............................................42 Bảng 2. 3: Dự báo mực nƣớc biển dâng (cm) so với thời kỳ 1980-1999....................... 44 Bảng 2. 4: Diện tích bị ảnh hƣởng bởi nƣớc biển dâng theo các kịch bản BĐKH ........44 Bảng 3.1:Thông tin dữ liệu............................................................................................. 50 Bảng 3.2: Dữ liệu dùng cho mô hình .............................................................................50 Bảng 3.3: Kịch bản nhu cầu SDĐ đƣa vào mô hình ...................................................... 62 Bảng 3.4 :Thống kê diện tích các loại hình SDĐ năm 2010 có khả năng bị ảnh hƣởng bởi lũ quét và nƣớc biển dâng theo kịch bản A1F1 năm 2020.......................................63 Bảng 3.5: Diện tích sử dụng cho mô hình và nhu cầu về sử dụng đất của tỉnh Phú Yên cho năm 2020 cho kịch bản 2 ......................................................................................... 63 Bảng 3.6: Kết quả phân tích hồi quy từ mô hình cho từng loại SDĐ ............................ 63 Bảng 3.7 :Phân tích hồi quy các loại hình SDĐ và các yếu tố phụ thuộc ...................... 65 Bảng 3.8 : Ma trận chuyển đổi sử dụng đất cho kịch bản 1 ...........................................67 Bảng 3.9: Ma trận chuyển đổi sử dụng đất cho kịch bản 2 ............................................68 Bảng 3.10 : Các thành phần chuyển đổi SDĐ của giai đoạn 2010 – 2020 theo KB 1 ...84 Bảng 3.11: Biến động sử dụng đất giữa năm 2010 và 2020 theo Kịch bản 1(ha)………………………………………………………………………………....... 84 Bảng 3.12: Biến động sử dụng đất giữa năm 2010 và 2020 theo KB 2 ......................... 87 Bảng 3.13: Các thành phần chuyển đổi SDĐ của giai đoạn 2010 – 2020 theo kịch bản 2(ha) ................................................................................................................................ 88 Bảng 3.14: So sánh giữa kết quả giữa nhu cầu SDĐ và kết quả chuyển đổi của Mô hình từ các kịch bản ................................................................................................................89 Ứng dụng mô hình dự báo thay đổi sử dụng đất CLUMondo trong đánh giá điều chỉnh quy hoạch sử dụng đất Tỉnh Phú Yên giai đoạn 2010 -2020 CHƢƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG 1. Tính cấp thiết của đề tài Đất đai là tiềm năng của quá trình phát triển do đất là tƣ liệu sản xuất đặc biệt và việc tổ chức sử dụng đất gắn chặt với sự phát triển của nền kinh tế - xã hội. Do vậy, quy hoạch sử dụng đất sẽ là một hiện tƣợng kinh tế - xã hội. Đây là một hoạt động vừa mang tính khoa học, vừa mang tính pháp lý của một hệ thống các biện pháp kỹ thuật, kinh tế và xã hội đƣợc xử lý bằng các phƣơng pháp phân tích tổng hợp về sự phân bố địa lý của các điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội để tổ chức lại việc sử dụng đất theo pháp luật nhà nƣớc nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng đất hiện tại và tƣơng lai của xã hội một cách tiết kiệm khoa học và có hiệu quả cao nhất. Việc chuyển đổi sử dụng đất là vấn đề mà các nhà nghiên cứu cũng nhƣ các nhà quản lý đều rất quan tâm. Hệ thống sử dụng đất rất phức tạp và có mối quan hệ chặt chẽ với hệ thống xã hội và hệ sinh thái, bao hàm cả mục đích khai thác mặt đất của con ngƣời vì thế việc thay đổi sử dụng đất diễn ra nhƣ thế nào thì ngƣời lập kế hoạch rất khó dự báo đƣợc vì thế việc lập KHSD đất và quản lý QHSD đất ở các cấp đa phần còn mang tính chủ quan và chƣa có cơ sở khoa học rõ ràng. Việc đánh giá một cách chính xác kết quả thực hiện phƣơng án quy hoạch và điều chỉnh QHSD đất, đánh giá những kết quả đã đạt đƣợc và những tồn tại trong quá trình thực hiện quy hoạch, từ đó lập QHSD đất và KHSD đất hợp lý là hết sức cần thiết. Phú Yên là tỉnh thuộc vùng Duyên hải Nam Trung bộ. Phú Yên có điều kiện thuận lợi để phát triển kinh tế tổng hợp: Công nghiệp, xây dựng, dịch vụ, du lịch, nông, lâm nghiệp, thuỷ sản. Những năm gần đây, môi trƣờng thiên nhiên của Phú Yên đang ngày càng khắc nghiệt, đe dọa trực tiếp tới đời sống của ngƣời dân, trƣớc những ảnh hƣởng do BĐKH nhƣ hạn hán kéo dài trên toàn tỉnh, bão lũ, mƣa lớn gây sạt lở đất các khu vực vùng núi và ven sông… Tình trạng đất nông nghiệp trên toàn Tỉnh đang ngày càng suy giảm trong khi sự gia tăng do công nghiệp hóa, đô thị hóa vẫn diễn ra mạnh mẽ sẽ gây ra những sức ép rất lớn đến tình hình KTXH của tỉnh nếu không có một kế hoạch ứng phó phù hợp... Và lĩnh vực quy hoạch, chuyển đổi mục đích sử dụng đất cần có những điều chỉnh phân phối lại để đáp ứng các nhu cầu về phát triển KTXH cũng nhƣ thích ứng và giảm thiểu các tác động xấu của BĐKH. Trƣớc những vấn đề cấp bách trên thì xuất hiện nhu cầu về việc dự báo trƣớc các kịch bản chuyển đổi mục đích sử dụng đất có thể sẽ xảy ra cho tỉnh Phú Yên. Việc áp dụng mô hình dự báo để mô phỏng và dự báo quá trình sử dụng đất là một công cụ hỗ trợ đặc biệt, giúp ích cho các nhà lập chính sách và lập KHSD đất để có thể xác định ra các khu vực phù hợp đối với các nhu cầu về chuyển đổi sử dụng đất mà qua đó có thể đƣa ra các kế hoạch chuẩn bị sẵn sàng cho sự chuyển đổi đó. Các thông tin khoa học đƣa ra từ mô hình có thể đƣợc xem nhƣ là công cụ để đánh giá các chính sách đã đề ra, từ đó có hƣớng điều chỉnh quy hoạch hợp lý, đáp ứng đƣợc yêu cầu đòi hỏi của thực tế. Với khả năng mạnh mẽ trong việc xử lý và phân tích các yếu tố không gian và phi không gian kết hợp, mô hình CLUMondo đã đƣợc chọn làm công cụ tƣ vấn, hỗ trợ HVTH: Lê Minh Lợi – 1570462 GVHD:PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà 6 Ứng dụng mô hình dự báo thay đổi sử dụng đất CLUMondo trong đánh giá điều chỉnh quy hoạch sử dụng đất Tỉnh Phú Yên giai đoạn 2010 -2020 chính trong dự án Đánh giá môi trƣờng chiến lƣợc cho việc điều chỉnh quy hoạch sử dụng đất toàn quốc của Việt Nam giai đoạn 2015-2020 do ADB tài trợ (thuộc Chƣơng trình Môi trƣờng Trọng điểm của nhóm các nƣớc tiểu vùng sông Mê Kông mở rộng). Với kết quả khả quan mà mô hình mang lại, đề tài “Ứng dụng mô hình dự báo thay đổi sử dụng đất CLUMondo trong đánh giá điều chỉnh quy hoạch sử dụng đất Tỉnh Phú Yên giai đoạn 2010 -2020” đƣợc thực hiện phần nào có thể đáp ứng đƣợc các yêu cầu về chuyển đổi sử dụng đất đặt ra cho Tỉnh Phú Yên. 2. Mục tiêu nghiên cứu 2.1. Mục tiêu tổng quát Đánh giá phƣơng án quy hoạch và điều chỉnh QHSD đất tỉnh Phú Yên giai đoạn 2010-2020 trên cơ sở ứng dụng mô hình chuyển đổi sử dụng đất CLUMondo, từ đó đƣa ra dự báo về các kịch bản chuyển đổi sử dụng đất trong tƣơng lai và đề xuất giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên đất cho Tỉnh Phú Yên. 2.2. Mục tiêu cụ thể – Xây dựng kịch bản chuyển đổi mục đích sử dụng đất cho tỉnh Phú Yên nhằm đáp ứng các điều kiện về phát triển KTXH và thích ứng BĐKH. – Thông qua kết quả từ mô hình, xác định đƣợc các khu vực có tiềm năng biến động cao về chuyển đổi sử dụng đất từ đó có thể đánh giá đƣợc phƣơng án quy hoạch và điều chỉnh QHSD đất và đƣa ra các các kế hoạch thay đổi phù hợp. 3. Đối tƣợng và phạm vi đề tài – Đối tƣợng nghiên cứu chính là hiện trạng sử dụng đất của Tỉnh Phú Yên. Dữ liệu đƣợc thu thập sẽ đƣợc xử lý bằng phần mềm ArcGIS để nạp và chạy trong mô hình CLUMondo. Kết quả cuối cùng đƣợc hiển thị và so sánh bởi phần mềm Map Comparison Kit. – Quá trình mô phỏng sẽ bắt đầu từ năm tổng hợp dữ liệu, năm 2010 và chạy mô phỏng cho tới năm 2020. 4. Nội dung nghiên cứu – Tổng quan các nghiên cứu trong và ngoài nƣớc liên quan đến mô hình CLUMondo. – Thu thập tài liệu, bản đồ và cơ sở dữ liệu để đánh giá diễn biến quy hoạch sử dụng đất Tỉnh Phú Yên giai đoạn từ năm 2010 – 2020. – Sử dụng số liệu sử dụng đất qua các năm 2010 -2015 để tính toán hệ số tiềm năng chuyển đổi sử dụng đất. – Ứng dụng mô hình CLUMondo và các hệ số tính toán đƣợc để dự báo quy hoạch đến 2020 theo các kịch bản phát triển KTXH và thích ứng BĐKH. – So sánh, đánh giá phƣơng án quy hoạch và đề xuất hiệu chỉnh quy hoạch sử dụng đất Tỉnh Phú Yên năm 2020 hợp lý hơn. 5. Phƣơng pháp luận và phƣơng pháp nghiên cứu 5.1.1. Phƣơng pháp luận – Phƣơng pháp nghiên cứu là những nguyên tắc và cách thức hoạt động khoa học nhằm đạt tới chân lý khách quan dựa trên cơ sở của sự chứng minh khoa học. Điều này HVTH: Lê Minh Lợi – 1570462 GVHD:PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà 7 Ứng dụng mô hình dự báo thay đổi sử dụng đất CLUMondo trong đánh giá điều chỉnh quy hoạch sử dụng đất Tỉnh Phú Yên giai đoạn 2010 -2020 có nghĩa rằng, các nghiên cứu khoa học cần phải có những nguyên tắc và phƣơng pháp cụ thể, mà dựa theo đó các vấn đề sẽ đƣợc giải quyết. Xác định mục tiêu đề tài Tìm hiểu đánh giá hiện trạng và diễn biến quy hoạch sử dụng đất Tỉnh Phú Yên giai đoạn từ năm 2010 – 2020 Tìm hiểu về mô hình dự báo thay đổi sử dụng đất CLUMondo Xây dựng kịch bản chuyển đổi sử dụng đất cho tỉnh Phú Yên Thu thập, tổng hợp, xử lý dữ liệu đầu vào cho mô hình Chạy mô phỏng theo các kịch bản Hiển thị và so sánh kết quả mô hình Đánh giá và đề xuất điều chỉnh QHSD đất hợp lý cho tỉnh giai đoạn 2010 -2020 Hình 1.1: Phƣơng pháp luận đề tài Nghiên cứu về mô hình dự báo thay đổi sử dụng đất trong đánh giá và đề xuất hiệu chỉnh quy hoạch sử dụng đất hợp lý cho Tỉnh Phú Yên đến năm 2020 là nghiên cứu dựa trên định lƣợng thực tế các mối quan hệ giữa hiện trạng sử dụng đất và các nhân tố liên quan đến sự thay đổi sử dụng đất hay là các nhân tố để đánh giá phù hợp đối với việc phân bố một loại hình sử dụng đất cụ thể (bao gồm cả các nhân tố tự nhiên và nhân tác). – 5.1.2. Phƣơng pháp nghiên cứu a. Phƣơng pháp tổng quan tài liệu. – Dựa trên cơ sở tổng hợp, phân tích các nghiên cứu có liên quan trƣớc đây về hiện trạng quy hoạch, chuyển đổi mục đích sử dụng đất cũng nhƣ về ảnh hƣởng của các điều kiện KTXH và biến đổi khí hậu tác động tới hiện trạng sử dụng đất Tỉnh Phú Yên. b. Phƣơng pháp thống kê, phân tích, xử lý số liệu – Dựa trên các số liệu điều tra thu thập đƣợc, sử dụng phƣơng pháp thống kê để xác định các yếu tố tác động tới sự chuyển đổi mục đích sử dụng đất, tính toán hệ số tiềm năng chuyển đổi sử dụng đất. HVTH: Lê Minh Lợi – 1570462 GVHD:PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà 8 Ứng dụng mô hình dự báo thay đổi sử dụng đất CLUMondo trong đánh giá điều chỉnh quy hoạch sử dụng đất Tỉnh Phú Yên giai đoạn 2010 -2020 c. Phƣơng pháp chuyên gia – Phƣơng pháp tham khảo ý kiến đánh giá của các chuyên gia có trình độ chuyên môn để xem xét, nhận định về vấn đề nhằm tìm ra giải pháp tối ƣu cho đề tài. d. Phƣơng pháp mô hình hóa – Phƣơng pháp mô phỏng sự chuyển đổi mục đích sử dụng đất dựa trên các yếu tố tác động khác nhau của môi trƣờng, chính sách, kinh tế xã hội dựa trên mô hình CLUMondo; – Phƣơng pháp bản đồ GIS; – Phƣơng pháp ảnh vệ tinh; 6. Tính khoa học và tính thực tiễn đề tài 6.1.1. Tính khoa học – Mô hình thực hiện việc phân bố đất đai phù hợp dựa trên các kịch bản nhu cầu quy hoạch và mức độ tƣơng quan của từng loại hình sử dụng đất qua việc sử dụng phƣơng pháp phân tích hồi quy để cho kết quả về mối tƣơng quan giữa phân bố từng loại hình sử dụng đất với các yếu tố phù hợp. 6.1.2. Tính thực tiễn – Việc dự báo các kịch bản chuyển đổi sử dụng đất cho Tỉnh Phú Yên để đáp ứng đƣợc những nhu cầu về phát triển KTXH cũng nhƣ thích ứng và giảm thiểu tác động của BĐKH là hết sức cần thiết. Việc xác định đƣợc các khu vực có tiềm năng chuyển đổi sử dụng đất giúp cho các nhà quản lý và lập kế hoạch có đƣợc cơ sở để đánh giá việc điều chỉnh QHSD đất hợp lý; – Kết quả của đề tài cung cấp thêm tài liệu về việc ứng dụng mô hình dự báo chuyển đổi sử dụng đất, góp phần định hƣớng, cơ cấu sử dụng đất cho việc quy hoạch sử dụng đất tại tỉnh Phú Yên theo hƣớng sử dụng bền vững. HVTH: Lê Minh Lợi – 1570462 GVHD:PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà 9 Ứng dụng mô hình dự báo thay đổi sử dụng đất CLUMondo trong đánh giá điều chỉnh quy hoạch sử dụng đất Tỉnh Phú Yên giai đoạn 2010 -2020 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC 2.1. Cơ sở lý thuyết – khái niệm 2.1.1. Sử dụng đất và các nhân tố ảnh hƣởng đến sử dụng đất a. Khái niệm về sử dụng đất, quy hoạch, chuyển đổi sử dụng đất Trong phạm vi nghiên cứu về sử dụng đất, đất đai đƣợc nhìn nhận là một nhân tố sinh thái (FAO, 1976), với khái niệm này, đất đai bao gồm tất cả các thuộc tính sinh học và tự nhiên của bề mặt trái đất có ảnh hƣởng đến tiềm năng và hiện trạng sử dụng đất. Theo nghĩa đất đai bao gồm: khí hậu, dáng đất, địa hình, thủy văn, thảm thực vật tự nhiên, những biến đổi của đất do hoạt động của con ngƣời…. Sử dụng đất: là tác động vào đất đai nhằm đạt đƣợc hiệu quả mong muốn. Sử dụng đất là các hoạt động sản xuất nông lâm nghiệp tạo ra các loại hình (Land Use Type – LUT) trên mỗi đơn vị bản đồ đất đai – LMU. Cụ thể:  Sử dụng đất trên cơ sở sản xuất trực tiếp: cây trồng, đồng cỏ, gỗ rừng,…  Sử dụng đất trên cơ sở sản xuất gián tiếp: chăn nuôi, chế biến,…  Sử dụng cho mục đích bảo vệ: chống suy thoái đất, bảo tồn đa dạng hóa các loài, chống xói mòn, nhiễm mặn,…  Sử dụng đất theo các chức năng đặc biệt: du lịch sinh thái, công viên, xây dựng,… Theo Điều 10 Luật đất đai 2013 thì đất đai đƣợc phân loại dựa theo mục đích sử dụng gồm 19 loại sử dụng đất, trong đó thì 8 loại thuộc nhóm đất nông nghiệp, 10 loại thuộc nhóm đất phi nông nghiệp và nhóm còn lại là đất chƣa sử dụng, chủ yếu là đất rừng nguyên sinh. Việc xác định các loại sử dụng đất đất hầu hết dựa trên phân loại theo công năng sử dụng của đất. Theo quy định tại khoản 2, khoản 3 Điều 3 Luật đất đai 2013: “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 trƣờng 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. Kế hoạch sử dụng đất là việc phân chia quy hoạch sử dụng đất theo thời gian để thực hiện trong kỳ quy hoạch sử dụng đất”. Việc lập quy hoạch sử dụng đất có ý nghĩa đặc biệt quan trọng không chỉ cho trƣớc mắt mà cả lâu dài. Căn cứ vào đặc điểm tự nhiên, phƣơng hƣớng, nhiệm vụ và mục tiêu phát triển kinh tế xã hội của mỗi vùng, quy hoạch sử dụng đất đƣợc tiến hành nhằm định hƣớng cho các cấp, các ngành trên địa bàn lập quy hoạch và kế hoạch sử dụng đất chi tiết của mình, từ đó xác lập sự ổn định về mặt pháp lý cho công tác quản lý nhà nƣớc về đất đai, làm cơ sở để giao đất và đầu tƣ để phát triển sản xuất, đảm bảo an ninh lƣơng thực và phục vụ các nhu cầu dân sinh, nhu cầu văn hóa xã hội. Đất đai có tính cố định vị trí, không thể di chuyển đƣợc, tính cố định vị trí quyết định tính giới hạn về quy mô theo không gian và chịu sự chi phối của các yếu tố môi trƣờng. Tất cả các yếu tố trên sẽ quyết định giá trị của đất đai và giá trị này luôn có xu hƣớng tăng lên theo thời gian do tác động của quy luật cung – cầu. HVTH: Lê Minh Lợi – 1570462 GVHD:PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà 10 Ứng dụng mô hình dự báo thay đổi sử dụng đất CLUMondo trong đánh giá điều chỉnh quy hoạch sử dụng đất Tỉnh Phú Yên giai đoạn 2010 -2020 Bên cạnh đó thì đất đai cũng còn là một tƣ liệu sản xuất gắn liền với hoạt động của con ngƣời. Con ngƣời tác động vào đất đai nhằm thu đƣợc sản phẩm để phục vụ cho các nhu cầu của cuộc sống. Tác động này có thể trực tiếp hoặc gián tiếp làm thay đổi tính chất của đất đai. Có những tác động có thể chuyển đất hoang hóa thành đất sử dụng đƣợc nhƣng cũng có những tác động có thể làm một vùng đất trù phú, đa dạng trở thành những vùng đất „chết‟. Việc chuyển đổi mục đích sử dụng đất trƣớc đây chủ yếu là quá trình xảy ra do tác động của con ngƣời dựa trên nhu cầu sử dụng đất và rất ít khi hoặc chƣa tính đến sự phù hợp cũng nhƣ ảnh hƣởng do sự thay đổi của thiên nhiên. Ngày nay, trƣớc hiện trạng quỹ đất chƣa sử dụng có thể chuyển đổi ngày càng thu hẹp dần, cùng với sự cấp bách trong nhiệm vụ phải bảo tồn sự sống còn cho thiên nhiên hoang dã cũng nhƣ các hệ sinh thái tự nhiên thì việc chuyển đổi mục đích sử dụng đất của con ngƣời sẽ cần có những sự tính toán và đánh đổi hợp lý hơn. b.Các nhân tố ảnh hƣởng tới việc sử dụng đất đai Đất đai là một vật thể tự nhiên nhƣng cũng là một vật thể mang tính lịch sử luôn tham gia vào các mối quan hệ xã hội. Do vậy, quá trình sử dụng đất bao gồm phạm vi sử dụng đất, cơ cấu và phƣơng thức sử dụng... luôn luôn chịu sự chi phối bởi các điều kiện và quy luật sinh thái tự nhiên cũng nhƣ chịu sự ảnh hƣởng của các điều kiện, quy luật kinh tế - xã hội và các yếu tố kỹ thuật. Những điều kiện và nhân tố ảnh hƣởng đến việc sử dụng đất bao gồm:  Nhân tố điều kiện tự nhiên Việc sử dụng đất đai luôn chịu sự ảnh hƣởng của nhân tố tự nhiên, do vậy khi sử dụng đất đai ngoài bề mặt không gian cần chú ý đến việc thích ứng với điều kiện tự nhiên và quy luật sinh thái tự nhiên của đất cũng nhƣ các yếu tố bao quanh mặt đất nhƣ nhiệt độ, ánh sáng, lƣợng mƣa, không khí... Trong điều kiện tự nhiên, khí hậu là nhân tố hạn chế hàng đầu của việc sử dụng đất đai, sau đó là điều kiện đất đai (chủ yếu là địa hình, thổ nhƣỡng) và các nhân tố khác.  Điều kiện khí hậu: Các yếu tố khí hậu ảnh hƣởng rất lớn, trực tiếp đến sản xuất nông nghiệp và điều kiện sinh hoạt của con ngƣời. Nhiệt độ bình quân cao hay thấp, sự sai khác nhiệt độ về thời gian và không gian, sự sai khác giữa nhiệt độ tối cao và tối thấp, thời gian có sƣơng dài hoặc ngắn... trực tiếp ảnh hƣởng đến sự phân bố, sinh trƣởng và phát triển của cây trồng, cây rừng và thực vật thủy sinh... Cƣờng độ ánh sáng mạnh hay yếu, thời gian chiếu sáng dài hay ngắn cũng có tác dụng ức chế đối với sinh trƣởng, phát dục và quá trình quang hợp của cây trồng. Chế độ nƣớc vừa là điều kiện quan trọng để cây trồng vận chuyển chất dinh dƣỡng vừa là vật chất giúp cho sinh vật sinh trƣởng và phát triển. Lƣợng mƣa nhiều hay ít, bốc hơi mạnh hay yếu có ý nghĩa quan trọng trong việc giữ nhiệt độ và độ ẩm của đất cùng khả năng đảm bảo cung cấp nƣớc cho sự sinh trƣởng của động thực vật. Tuy nhiên, cần lƣu ý rằng các yếu tố khí hậu có các đặc trƣng rất khác biệt giữa các mùa trong năm cũng nhƣ các vùng lãnh thổ khác nhau.  Yếu tố địa hình: Địa hình là yếu tố có ảnh hƣởng rất lớn đến việc sử dụng đất của các ngành nông nghiệp và phi nông nghiệp. Đối với sản xuất nông nghiệp, sự sai khác giữa địa hình, địa mạo, độ cao so với mặt nƣớc biển, độ dốc và hƣớng dốc, sự bào mòn mặt đất và mức độ xói mòn ... thƣờng dẫn đến sự khác nhau về đất đai và khí HVTH: Lê Minh Lợi – 1570462 GVHD:PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà 11