Luận án tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu biến động sử dụng đất trong mối quan hệ với một số yếu tố nhân khẩu học thuộc khu vực huyện Giao Thủy, Nam Định

Chia sẻ: Trần Văn Gan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:204

Thêm vào BST

Báo xấu

30
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án này được nghiên cứu nhằm đạt được các mục tiêu: Nâng cao chất lượng và hiệu quả của các quy hoạch sử dụng đất góp phần phát triển kinh tế - xã hội bền vững của các đơn vị cấp huyện.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu biến động sử dụng đất trong mối quan hệ với một số yếu tố nhân khẩu học thuộc khu vực huyện Giao Thủy, Nam Định

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT LÊ THỊ THU HÀ NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT TRONG MỐI QUAN HỆ VỚI MỘT SỐ YẾU TỐ NHÂN KHẨU HỌC THUỘC KHU VỰC HUYỆN GIAO THỦY, TỈNH NAM ĐỊNH LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội - 2016
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT LÊ THỊ THU HÀ NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT TRONG MỐI QUAN HỆ VỚI MỘT SỐ YẾU TỐ NHÂN KHẨU HỌC THUỘC KHU VỰC HUYỆN GIAO THỦY, TỈNH NAM ĐỊNH Ngành : Kỹ thuật Trắc địa - Bản đồ Mã số : 62.52.05.03 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC : 1. PGS.TS Phạm Văn Cự 2. GS.TS Võ Chí Mỹ Hà Nội - 2016
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả trong luận án là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận án Lê Thị Thu Hà
ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU.................................................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của đề tài .......................................................................................... 1 2. Mục tiêu, nhiệm vụ nghiên cứu .............................................................................. 2 3. Giới hạn và phạm vi nghiên cứu ............................................................................. 4 4. Các phƣơng pháp và phần mềm nghiên cứu..........................................................4 5. Các luận điểm bảo vệ .............................................................................................. 5 6. Những điểm mới của luận án .................................................................................. 5 7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ................................................................................ 5 8. Cơ sở tài liệu ........................................................................................................... 6 9. Cấu trúc luận án ...................................................................................................... 7 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT VÀ CÁC YẾU TỐ NHÂN KHẨU HỌC TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM ................................................................. 8 1.1 Tình hình nghiên cứu biến động sử dụng đất ................................................. 8 1.1.1 Xu hướng nghiên cứu biến động sử dụng đất với các yếu tố quan hệ ............. 8 1.1.2 Các phương pháp nghiên cứu biến động sử dụng đất ...................................16 1.1.3 Các phương pháp phân loại hiện trạng sử dụng đất từ ảnh vệ tinh và xu hướng mới trên Thế giới và Việt Nam .... ..................................................................18 1.2 Các vấn đề cơ bản về nghiên cứu nhân khẩu học trong luận án 22 1.2.1 Một số khái niệm hiện hành trong nghiên cứu nhân khẩu học .....................22 1.2.2 Những học thuyết cơ bản trong nghiên cứu mối quan hệ giữa dân số và phát triển ...........................................................................................................................29 1.2.3 Sự biến động các yếu tố nhân khẩu học ảnh hưởng đến tăng trưởng kinh tế - xã hội, môi trường và gây ra những biến động trong mục đích sử dụng đất .........32 1.3 Các phương pháp nghiên cứu mối quan hệ giữa biến động sử dụng đất và sự thay đổi các yếu tố nhân khẩu học .................................................................... 31 1.3.1 Tích hợp dữ liệu viễn thám và GIS trong nghiên cứu biến động sử dụng đất do tác động của phát triển dân số ............................................................................31
iii 1.3.2 Sử dụng phương pháp hồi quy dựa trên phân tích thống kê để xác định quan hệ giữa sử dụng đất và thay đổi dân số các khu vực nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam....................................................................................................................31 1.4 Tình hình nghiên cứu mối quan hệ giữa biến động sử dụng đất và các yếu tố nhân khẩu học ở Việt Nam................................................................................. 34 Kết luận chương 1 .................................................................................................. .40 CHƢƠNG 2. ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT VÀ SỰ THAY ĐỔI CÁC YẾU TỐ NHÂN KHẨU HỌC KHU VỰC HUYỆN GIAO THỦY, TỈNH NAM ĐỊNH ............................................................................................................................ 42 2.1 Tổng quan về khu vực nghiên cứu của luận án ............................................ 42 2.1.1 Điều kiện địa lý tự nhiên huyện Giao Thủy ...................................................42 2.1.2. Các nguồn tài nguyên. ....................................................................................43 2.1.3 Điều kiện kinh tế - xã hội khu vực nghiên cứu ..............................................45 2.1.4 Đánh giá chung về những thuận lợi và khó khăn trong điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội huyện Giao Thủy .............................................................................. 48 2.2 Xác định và đánh giá quá trình biến động sử dụng đất tại Giao Thủy từ dữ liệu ảnh vệ tinh ........................................................................................................ 50 2.2.1 Thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất khu vực Giao Thủy, Nam Định ...50 2.2.2 Đánh giá quá trình biến động sử dụng đất khu vực ven biển Giao Thủy, Nam Định 87 2.3 Diễn biến phát triển nhân khẩu khu vực Giao Thủy, tỉnh Nam Định ......... 94 2.3.1 Quy mô hộ và quy mô dân số .........................................................................94 2.3.2 Mật độ và sự phân bố dân số .........................................................................96 2.3.3 Cơ cấu dân số theo giới tính và theo nhóm tuổi ............................................97 2.3.4 Tỷ lệ sinh, tỷ lệ chết và tỷ lệ tăng tự nhiên dân số ........................................98 2.3.5 Lao động, việc làm .........................................................................................99 Kết luận chương 2 ................................................................................................. 101 CHƢƠNG 3. XÁC ĐỊNH MỐI QUAN HỆ GIỮA BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT VÀ MỘT SỐ YẾU TỐ NHÂN KHẨU HỌC TẠI KHU VỰC HUYỆN GIAO THỦY, NAM ĐỊNH ........................................................................................................................... 102
iv 3.1 Phương pháp phân tích thống kê trong xác định mối quan hệ giữa sự biến động sử dụng đất với một số yếu tố nhân khẩu học ........................................... 102 3.1.1 Phương pháp tương quan tuyến tính ...........................................................102 3.1.2 Phương pháp hồi quy tuyến tính ...................................................................103 3.2 Xác định mối quan hệ giữa sự biến động sử dụng đất với một số yếu tố nhân khẩu học tại Giao Thủy, Nam Định dựa vào mô hình hồi quy ............... 106 3.2.1 Xác định mối quan hệ giữa sự gia tăng diện tích đất xây dựng với các yếu tố nhân khẩu học tại Giao Thủy .................................................................................106 3.2.2 Mối quan hệ giữa sự gia tăng diện tích đất nuôi trồng thủy sản với các yếu tố nhân khẩu học tại Giao Thủy .............................................................................113 3.2.3 Xác định mối quan hệ giữa biến động sử dụng đất và các biến nhân khẩu học huyện Giao Thủy bằng phương pháp hồi quy đa biến....................................118 3.3 Kết hợp các mô hình nhằm dự báo biến động SDĐ dưới ảnh hưởng của sự thay đổi các yếu tố nhân khẩu học tại khu vực huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định ...................................................................................................................... 122 3.3.1 Mô tả chi tiết các biến tham gia quá trình dự báo biến động sử dụng đất tại huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định ..........................................................................127 3.3.2 Đánh giá khả năng chuyển đổi sử dụng đất tại Giao Thủy bằng mô hình hồi quy đa biến logistic .................................................................................................130 3.3.3 Dự báo biến động sử dụng đất bằng mô hình chuỗi Markov......................134 3.3.4 Tích hợp kết quả mô hình hồi quy logistic và kết quả dự báo trong mô hình chuỗi Markov nhằm dự báo biến động sử dụng đất trong mô hình Cellular Automata tại huyện Giao Thủy...............................................................................137 3.3.5 Kiểm chứng độ chính xác kết quả của mô hình ............................................138 3.4 Đánh giá vai trò của dự báo biến động sử dụng đất trong mối quan hệ với các yếu tố nhân khẩu học đối với quy hoạch sử dụng đất huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định .......................................................................................................144 3.4.1 Đánh giá tiềm năng đất đai cho mục đích nuôi trồng thủy sản và phát triển đô thị, xây dựng khu dân cư nông thôn tại Giao Thủy, Nam Định. ............................144
v 3.4.2 Định hướng dài hạn sử dụng đất cho giai đoạn 2020 - 2030 tại huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định ..............................................................................................145 3.4.3 Đánh giá vai trò của dự báo biến động sử dụng đất và đề xuất lồng ghép các yếu tố nhân khẩu học trong điều chỉnh định hướng và quan điểm sử dụng đất cho giai đoạn 2020 - 2030 tại huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định ................................145 Kết luận chương 3 ................................................................................................ 142 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................................... 148 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN . 148 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................... 152 Phụ lục 1. Ranh giới từng lớp đối tƣợng đƣợc vector hóa trên kết quả hiện trạng sử dụng đất năm 2009; Phụ lục 2. Kết quả phân loại dựa trên phƣơng pháp phân vùng thực địa; Phụ lục 3. Số liệu thống kê các yếu tố nhân khẩu học thuộc huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định; Phụ lục 4. Định dạng dữ liệu chạy mô hình Logistic – Markov – Cellular Automata; Phụ lục 5. Các biến độc lập tham gia quá trình mô hình hóa biến động sử dụng đất; Phụ lục 6. Kết quả khả năng chuyển đổi các loại đất thành đất nuôi trồng thủy sản từ mô hình MultiLogistic huyện Giao Thủy; Phụ lục 7. Kết quả khả năng chuyển đổi các loại đất thành đất xây dựng huyện Giao Thủy từ mô hình MultiLogistic; Phụ lục 8. Kết quả kiểm tra độ chính xác dự báo phân bố đất NTTS năm 2009 huyện Giao Thủy; Phụ lục 9. Kết quả kiểm tra độ chính xác dự báo phân bố đất xây dựng năm 2009 huyện Giao Thủy.
vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT SDĐ Sử dụng đất HTSDĐ Hiện trạng sử dụng đất NKH Nhân khẩu học GIS Hệ thống thông tin địa lý XD Xây dựng CSD Chƣa sử dụng MN Mặt nƣớc RNM Rừng ngập mặn NTTS Nuôi trồng thủy sản TM Thematic Mapper ETM Enhanced Thematic Mapper OLI Operational Land Imager TB Trung bình CA Cellular Automata K-NN K - Nearest Neighbors SAVI Soil - Adjusted Vegetation Index NDVI Normalized Difference Vegetative Index NDBI Normalized Difference Built-up Index SI Soil Index RISI Rural Impervious Surface Index NCS Nghiên cứu sinh
vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Các ảnh vệ tinh sử dụng trong nghiên cứu của luận án...................................... 55 Bảng 2.2: Đặc trƣng chính của bộ cảm và độ phân giải không gian ảnh Landsat TM .... 55 Bảng 2.3: Đặc trƣng chính của bộ cảm và độ phân giải không gian ảnh Landsat OLI .... 55 Bảng 2.4: Bảng hệ thống các lớp sử dụng đất của huyện Giao Thủy, Nam Định ............ 59 Bảng 2.4: Bảng khảo sát thực tế các giá trị ngƣỡng của các chỉ số đƣợc dùng để phân loại các đối tƣợng trên ảnh Landsat TM 2009 ............................................................................. 72 Bảng 2.5: Bảng mô tả quá trình xây dựng bộ quy tắc (Rule set) cho ảnh Landsat 2009 khu vực Giao Thủy.................................................................................................................. 73 Bảng 2.6: Bảng ma trận sai số năm 2009 .............................................................................. 79 Bảng 2.7: Diện tích các lớp sử dụng đất từ năm 1989 đến 2013 khu vực huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định .............................................................................................................. 90 Bảng 2.8: Bảng ma trận biến động sử dụng đất giai đoạn 1989-1995 .............................. 91 Bảng 2.9: Biến động sử dụng đất giai đoạn 1995-1999 ……… ........................................ 91 Bảng 2.10: Biến động sử dụng đất giai đoạn 1999-2005 …… .......................................... 92 Bảng 2.11: Biến động sử dụng đất giai đoạn 2005-2013 .................................................. 92 Bảng 3.1: Bảng thống kê số liệu diện tích đất xây dựng với các yếu tố nhân khẩu học ................................................................................................................................................. 109 Bảng 3.2: Bảng thống kê số liệu diện tích đất nuôi trồng thủy sản với các yếu tố nhân khẩu học ............................................................................................................................... 113 Bảng 3.3: Ma trận vùng chuyển đổi đất xây dựng giai đoạn 1989-1999 và dự báo 2009 ................................................................................................................................................. 134 Bảng 3.4: Ma trận vùng chuyển đổi đất xây dựng giai đoạn 1999-2009 và dự báo 2019 ................................................................................................................................................. 134 Bảng 3.5: Ma trận vùng chuyển đổi đất xây dựng giai đoạn 1989-2009 và dự báo 2029 ................................................................................................................................................. 135 Bảng 3.6 : Ma trận vùng chuyển đổi đất NTTS giai đoạn 1989-1999 dự báo 2009 ...... 135 Bảng 3.7: Ma trận vùng chuyển đổi đất NTTS giai đoạn 1999-2009 dự báo 2019........ 136
viii Bảng 3.8: Ma trận vùng chuyển đổi đất NTTS giai đoạn 1989-2009 dự báo 2029........ 136 Bảng 3.9: Kết quả dự báo hiện trạng sử dụng đất năm 2009, 2019 và 2029 từ mô hình Markov .......................................................................................................................... 140 Bảng 3.10: Kết quả dự báo hiện trạng sử dụng đất năm 2009, 2019 và 2029 từ mô hình Markov ................................................................................................................................. 142
ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Mô hình Malthus ................................................................................................... 29 Hình 1.2: Mô hình Boserup ................................................................................................... 30 Hình 1.3: Mô hình quá độ dân số.......................................................................................... 31 Hình 1.4: Quan điểm nghiên cứu của luận án ...................................................................... 44 Hình 1.5: Các phƣơng pháp chính đƣợc sử dụng trong luận án ......................................... 44 Hình 2.1: Khu vực nghiên cứu ............................................................................................... 45 Hình 2.2: Đƣờng cong phản xạ phổ của các đối tƣợng tự nhiên ........................................ 56 Hình 2.3: Đƣờng cong phản xạ phổ của các đối tƣợng chính trong đô thị........................ 57 Hình 2.4: Ảnh Landsat TM năm 2009 khu vực nghiên cứu ............................................... 68 Hình 2.5: Ảnh landsat TM năm 2009 đƣợc cắt theo ranh giới huyện Giao Thủy ............ 69 Hình 2.6: Kết quả phân mảnh ảnh Landsat TM với các thông số đã lựa chọn ................. 70 Hình 2.8: Lớp ranh giới của đối tƣợng đất nuôi trồng thủy sản năm 2009........................ 80 Hình 2.9: Quy trình chiết tách đất xây dựng huyện Giao Thủy dựa trên thuật toán K-NN ................................................................................................................................................... 82 Hình 2.10: Sự phân bố của tập mẫu trong quá trình phân loại theo thuật toán K-NN tại khu vực huyện Giao Thủy ...................................................................................................... 84 Hình 2.11: Quy trình đánh giá biến động sau phân loại trong ArcMap ............................. 90 Hình 2.12: Sự tổng hợp biến động chính giữa các loại hình sử dụng đất tại Giao Thủy giai đoạn 1989-2013 tại khu vực huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định ................................. 95 Hình 2.13: a) Sự biến thiên của quy mô dân số; b) Sự gia tăng số hộ ở Giao Thủy......... 98 Hình 2.14: Sự biến động mật độ hộ gia đình trên không gian các xã thuộc huyện Giao Thủy giai đoạn 1989-2009...................................................................................................... 98 Hình 2.15: Biểu đồ gia tăng số lƣợng ngƣời lao động trong ngành thủy sản .................. 102 Hình 3.1. Đồ hình biểu thị quan hệ tƣơng quan giữa các dãy số ...................................... 105 Hình 3.2: Biểu đồ thể hiện dạng quan hệ hồi quy tuyến tính giữa hai biến..................... 107 Hình 3.3: Đƣờng xu hƣớng gia tăng diện tích đất xây dựng đƣợc chiết xuất từ kết quả phân loại ảnh vệ tinh ............................................................................................................. 109
x Hình 3.4: Đƣờng hồi quy biểu thị mối quan hệ giữa diện tích đất xây dựng và số lƣợng hộ gia đình Giao Thủy giai đoạn 1989-2013 ...................................................................... 110 Hình 3.5: Đƣờng hồi quy biểu thị mối quan hệ giữa diện tích đất xây dựng vàtỷ trọng dân số trong độ tuổi lao động huyện Giao Thủy giai đoạn 1989-2013 ................................... 111 Hình 3.6: Đƣờng hồi quy biểu thị mối quan hệ giữa diện tích đất xây dựng và mật độ dân số Giao Thủy giai đoạn 1989-2013 ..................................................................................... 112 Hình 3.7: Đƣờng xu hƣớng gia tăng diện tích đất nuôi trồng thủy sản........................... 113 Hình 3.8: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa mật độ dân số và diện tích NTTS tại Giao Thủy giai đoạn 1989-2013.................................................................................................... 114 Hình 3.9: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa số hộ gia đình và diện tích NTTS tại Giao Thủy từ năm 1989 đến 2013 ................................................................................................ 115 Hình 3.10: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa tỷ trọng ngƣời trong độ tuổi lao động và diện tích NTTS tại Giao Thủy giai đoạn 1989 - 2013 ....................................................... 116 Hình 3.11: Tích hợp mô hình MultiLogistic – Markov - Cellular Automata nhằm dự báo biến động đất xây dựng và NTTS huyện Giao Thủy......................................................... 126 Hình 3.12: Hiện trạng phân bố đất xây dựng huyện Giao Thủy năm 1989, 1999, 2009127 Hình 3.13: Hiện trạng phân bố đất NTTS huyện Giao Thủy năm 1989, 1999, 2009 .... 127 Hình 3.14: Biến động diện tích đất xây dựng huyện Giao Thủy giai đoạn 1989 - 1999,1999 - 2009, 1989 - 2009 ............................................................................................ 128 Hình 3.15: Biến động diện tích đất NTTS huyện Giao Thủy giai đoạn 1989-1999, 1999- 2009, 1989-2009 .................................................................................................................... 128 Hình 3.16: Kết quả dự báo chuyển đổi các loại đất sang đất xây dựng giai đoạn 1999- 2009 ........................................................................................................................................ 134 Hình 3.17: Kết quả dự báo chuyển đổi các loại đất sang đất xây dựng giai đoạn 2009- 2019 ........................................................................................................................................ 134 Hình 3.18: Kết quả dự báo chuyển đổi các loại đất sang đất xây dựng giai đoạn 2009- 2029 ........................................................................................................................................ 135 Hình 3.19: Kết quả dự báo chuyển đổi các loại đất sang đất NTTS giai đoạn 1999-2009 ................................................................................................................................................. 135
xi Hình 3.20: Kết quả dự báo chuyển đổi các loại đất sang đất NTTS giai đoạn 2009 - 2019 ................................................................................................................................................. 136 Hình 3.21: Kết quả dự báo chuyển đổi các loại đất sang đất NTTS giai đoạn 2009 - 2029 ................................................................................................................................................. 136 Hình 3.22: Dự báo phân bố đất xây dựng tại Giao Thủy năm 2009 ................................ 137 Hình 3.23: Dự báo phân bố đất nuôi trồng thủy sản tại Giao Thủy năm 2009 ............... 137 Hình 3.24: Dự báo phân bố đất xây dựng tại Giao Thủy năm 2019, 2029...................... 139 Hình 3.25: Kết quả dự báo biến động các loại hình sử dụng đất giai đoạn 2009-2029.. 140 Hình 3.26: Dự báo biến động cơ cấu các loại hình sử dụng đất các năm 2009, 2019, 2029 ................................................................................................................................................. 140 Hình 3.27: Dự báo phân bố đất xây dựng tại Giao Thủy năm 2019, 2029...................... 141 Hình 3.28: Kết quả dự báo biến động các loại hình sử dụng đất giai đoạn 2009-2029.. 142 Hình 3.29: Dự báo biến động cơ cấu các loại hình sử dụng đất các năm 2009, 2019, 2029 ................................................................................................................................................. 142 .
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Đất đai giữ vai trò quan trọng và có ý nghĩa to lớn đối với hoạt động sản xuất cũng nhƣ cuộc sống của xã hội loài ngƣời. Thực tế cho thấy rằng: trong quá trình phát triển của xã hội loài ngƣời, sự hình thành và phát triển của mọi nền văn minh vật chất, văn minh tinh thần, các thành tựu kỹ thuật, văn hoá và khoa học đều đƣợc xây dựng trên nền tảng cơ bản - sử dụng đất [10]. Sự phát triển kinh tế - xã hội diễn ra mạnh mẽ cùng với sự gia tăng dân số nhanh đã làm cho mối quan hệ giữa con ngƣời và đất đai ngày càng căng thẳng. Trong quá trình sử dụng đất, con ngƣời đã có những hành động dẫn đến huỷ hoại môi trƣờng đất, làm cho một số công năng của đất đai bị yếu đi, gây ra những biến động trong sử dụng đất từ quy mô địa phƣơng đến toàn cầu [10]. Do đó, việc tiến hành các nghiên cứu nhằm trả lời các câu hỏi liên quan đến quá trình biến động sử dụng đất và mối quan hệ với con ngƣời là rất cần thiết. Bắt đầu từ giữa những năm 1970 đến nay, nhiều nghiên cứu đã xác định rằng [36]: sự biến đổi khí hậu khu vực và toàn cầu có mối quan hệ hữu cơ với quá trình biến động của sử dụng đất/lớp phủ mặt đất. Hoạt động kinh tế - xã hội trên các đơn vị đất là một trong các nguyên nhân chính phát thải khí nhà kính vào khí quyển [143], gây suy thoái đa dạng sinh học trên toàn thế giới [125], làm suy giảm khả năng của các hệ sinh thái [149]. Tuy nhiên, sử dụng đất cũng mang lại những lợi ích tối ƣu cho cuộc sống vật chất và tinh thần, là nhu cầu chính đáng và cấp thiết của con ngƣời. Tùy thuộc vào bối cảnh phát triển của xã hội, việc lựa chọn thay đổi mục đích sử dụng đất là hiện thực tất yếu đáp ứng nhu cầu nâng cao chất lƣợng cuộc sống và phát triển bền vững cho cuộc sống con ngƣời [79]. Biến động sử dụng đất có thể là hệ quả của nhiều loại nguyên nhân khác nhau, bao gồm: chủ quan và khách quan, trực tiếp và gián tiếp, ngắn hạn và lâu dài v.v… [85]. Các nguyên nhân gây ra sự biến động sử dụng đất rất đa dạng và phức tạp [30, 103, 135, 140], tuy vậy, có thể khái quát chúng trong hai nhóm chính: (i) Những biến đổi có nguyên nhân tự nhiên và (ii). Những biến đổi có nguyên nhân từ các hoạt động phát triển
2 kinh tế - xã hội của con người. Trong đó, nhân khẩu học đã đƣợc các nhà nghiên cứu xác định là một trong những nguyên nhân chủ đạo gây ra biến động sử dụng đất trên toàn cầu. Đồng bằng sông Hồng là một trong hai nguồn cung cấp lúa gạo chủ yếu của Việt Nam và đóng vai trò quan trọng trong việc thực thi chính sách an ninh lƣơng thực quốc gia. Khu vực này rất thuận lợi cho việc phát triển nông nghiệp và trồng cây lƣơng thực. Tuy nhiên, đây lại là nơi tập trung dân cƣ đông nhất, có tới 19.577.944 ngƣời với mật độ dân cƣ dày đặc nhất khoảng 1.238 ngƣời/km2, gấp 5 lần so với mật độ trung bình cả nƣớc. Những đặc điểm trên tạo đƣợc những mặt tác động tích cực, là nguồn nhân lực dồi dào để phát triển kinh tế - xã hội, là thị trƣờng tiêu thụ rộng lớn, là thế mạnh để thu hút nguồn đầu tƣ từ nƣớc ngoài... nhƣng mặt khác đã gây ra những tác động tiêu cực không nhỏ. Khi dân số đông mà kinh tế chậm phát triển thì sẽ hạn chế trong việc giải quyết công ăn việc làm, giảm các nhu cầu phúc lợi xã hội, môi trƣờng bị gia tăng tác động, gây ô nhiễm, dịch bệnh, suy giảm các nguồn tài nguyên thiên nhiên, đặc biệt sẽ gây ra áp lực rất lớn đến tài nguyên đất đai của khu vực. Trong khi đó, đồng bằng sông Hồng bình quân có diện tích canh tác trên mỗi đầu ngƣời chỉ đạt khoảng 1/2 con số trung bình của cả nƣớc (bình quân cả nƣớc 892m2 /ngƣời). Đất canh tác ít, dân số quá đông gây áp lực rất lớn cho việc phát triển kinh tế - xã hội của khu vực. Do đó, nghiên cứu tổng thể mối quan hệ biến động sử dụng đất/các yếu tố nhân khẩu học/phát triển kinh tế - xã hội là thực sự cần thiết. Cho đến nay, công nghệ viễn thám đã đƣợc chứng minh là công cụ hiệu quả trong nghiên cứu giám sát các thành phần địa lý tự nhiên trên bề mặt Trái đất. Trong thực tế, sự biến động các thành phần tự nhiên có mối quan hệ chặt chẽ với các vấn đề xã hội. Ứng dụng viễn thám để trực tiếp hoặc gián tiếp nghiên cứu các vấn đề xã hội là xu thế mới trong lĩnh vực viễn thám ứng dụng. Việc ứng dụng viễn thám để nghiên cứu mối quan hệ giữa biến động sử dụng đất và các yếu tố nhân khẩu học nói chung và thử nghiệm cho khu vực huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định nói riêng là định hƣớng đúng, phù hợp với yêu cầu của thực tế hiện nay.
3 Từ các luận giải trên đây, tác giả đã lựa chọn đề tài ―Nghiên cứu biến động sử dụng đất trong mối quan hệ với một số yếu tố nhân khẩu học thuộc khu vực huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định‖. 2. Mục tiêu, nhiệm vụ nghiên cứu Luận án này đƣợc nghiên cứu nhằm đạt đƣợc các mục tiêu sau đây: a/ Mục tiêu tổng quát: Nâng cao chất lƣợng và hiệu quả của các quy hoạch sử dụng đất góp phần phát triển kinh tế - xã hội bền vững của các đơn vị cấp huyện. b/ Mục tiêu cụ thể: 1. Thông qua kết quả nghiên cứu để minh chứng tính hiệu quả của công nghệ viễn thám và GIS trong việc đánh giá, xác định quan hệ giữa biến động sử dụng đất với các yếu tố nhân khẩu học nói riêng và các nhân tố xã hội học nói chung. 2. Xác định mối quan hệ giữa biến động sử dụng đất và quá trình phát triển nhân khẩu học của huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định theo không gian và thời gian bằng công nghệ viễn thám và GIS. 2.2 Nội dung nghiên cứu của luận án Để đạt mục tiêu của đề tài, quá trình nghiên cứu đã thực hiện năm nội dung chính sau đây: 1. Tổng quan tài liệu về tình hình nghiên cứu mối quan hệ giữa biến động sử dụng đất với các yếu tố nhân khẩu học trên thế giới và Việt Nam nhằm xác định các yếu tố nhân khẩu học gây biến động sử dụng đất và lựa chọn phƣơng pháp phù hợp cho khu vực nghiên cứu; 2. Xác định hiện trạng sử dụng đất, diễn biến biến động sử dụng đất ở quy mô cấp huyện thuộc đồng bằng Sông Hồng từ sau thời kỳ ―Đổi mới‖ đến nay dựa trên dữ liệu viễn thám đa thời gian; 3. Xác định sự thay đổi các yếu tố nhân khẩu học (đã đƣợc các nghiên cứu chứng minh có liên quan đến những thay đổi sử dụng đất) từ sau thời kỳ ―Đổi mới‖ đến nay tại huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định;
4 4. Nghiên cứu ứng dụng mô hình hồi quy trong phân tích thống kê nhằm xác định mối quan hệ giữa các yếu tố nhân khẩu học với các biến động sử dụng đất; 5. Nghiên cứu và tích hợp đa mô hình nhằm dự báo biến động sử dụng đất có sự tham gia của các biến nhân khẩu học. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu a/ Đối tượng nghiên cứu Xuất phát từ yêu cầu của đề tài, đối tƣợng nghiên cứu của luận án giới hạn trong các vấn đề về ứng dụng kỹ thuật địa tin học để xác định mối quan hệ giữa biến động sử dụng đất và quá trình phát triển nhân khẩu học. b/ Phạm vi nghiên cứu Luận án đƣợc giới hạn trong các phạm vi sau đây: Phạm vi lãnh thổ: Giới hạn trong lãnh thổ hành chính huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định. Phạm vi thời gian: Luận án nghiên cứu sử dụng đất huyện Giao Thủy ở thời điểm năm 1989, 1995, 1999, 2005, 2009 và 2013; phân tích biến động sử dụng đất giai đoạn 1989 - 1999, 1999 - 2009, 2009 - 2013 có tính đến các số liệu hiện trạng kinh tế - xã hội của năm 2015 và định hƣớng tới 2019 và 2029. Phạm vi khoa học: Luận án nghiên cứu mối quan hệ giữa biến động sử dụng đất và các biến nhân khẩu học bao gồm: mật độ dân số, số lƣợng hộ gia đình, tỷ trọng dân số trong độ tuổi lao động. Mối quan hệ này chỉ nghiên cứu theo chiều các biến nhân khẩu học tác động và làm thay đổi biến sử dụng đất tại khu vực huyện Giao Thủy. 4. Các phương pháp và phần mềm nghiên cứu 4.1 Các phương pháp nghiên cứu 1. Phƣơng pháp phân tích và tổng hợp: Phục vụ cho phần tổng quan luận án; 2. Phƣơng pháp viễn thám: Xử lý và phân loại ảnh vệ tinh; 3. Phƣơng pháp phân tích không gian: Xác định biến động sử dụng đất tại Giao Thủy;
5 4. Phƣơng pháp thống kê: Thống kê các số liệu dân số và sử dụng đất; 5. Phƣơng pháp hồi quy thống kê: Xác định các mối quan hệ giữa các biến sử dụng đất và các yếu tố nhân khẩu học; 6. Phƣơng pháp mô hình hóa: Mô phỏng và dự báo biến động sử dụng đất; 7. Phƣơng pháp tích hợp: Tích hợp các công nghệ viễn thám và GIS, tích hợp đa mô hình; 8. Phƣơng pháp thực nghiệm thực địa: Thu thập và xác định các mẫu đối tƣợng trên thực địa nhằm kiểm chứng độ chính xác phân loại ảnh vệ tinh. 4.2 Các phần mềm được luận án sử dụng 1. Envi 4.8: Xử lý ảnh vệ tinh; 2. eCognition Developer: Phân loại ảnh vệ tinh; 3. Mapinfo 10.0: Tạo dữ liệu thuộc tính trên không gian xã cho dữ liệu dân số; 4. Arc Map 10.0: Phân loại ảnh vệ tinh và Phân tích biến động không gian; 5. IBM SPSS Statistics 20: Phân tích thống kê xác định quan hệ giữa các biến; 6. IDRISI Selva: Phân tích và dự báo biến động sử dụng đất; 7. Excell 10.0: Tạo bảng biểu, biểu đồ thống kê. 5. Các luận điểm bảo vệ Luận điểm 1: Biến động tăng diện tích đất nuôi trồng thủy sản và đất xây dựng tại huyện Giao Thủy thời kỳ sau ―Đổi mới‖ có mối quan hệ chặt chẽ với xu thế tăng trƣởng của hai yếu tố nhân khẩu học là số lƣợng hộ gia đình và tỷ trọng dân số trong độ tuổi lao động. Luận điểm 2: Tích hợp mô hình hồi quy Logistic, chuỗi Markov với Cellular Automata trên GIS cho phép dự báo về biến động sử dụng đất huyện Giao Thủy trên không gian và thời gian đạt độ tin cậy cao. 6. Những điểm mới của luận án 1. Sự kết hợp phƣơng pháp phân loại theo hƣớng đối tƣợng với phƣơng pháp phân loại theo vùng thực địa và thuật toán K - NN đã nâng cao độ tin cậy
6 trong việc đánh giá biến động sử dụng đất từ ảnh vệ tinh. 2. Xác định mối quan hệ giữa gia tăng lực lƣợng lao động, gia tăng số lƣợng gia đình với biến động sử dụng đất khu vực huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định dựa trên công nghệ viễn thám và GIS. 3. Dự báo biến động sử dụng đất tại Giao Thủy dựa trên việc tích hợp đa mô hình với sự tham gia của các biến nhân khẩu học. 7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Ý nghĩa khoa học: - Xây dựng hƣớng tiếp cận liên ngành giữa khoa học Trái đất và khoa học xã hội nhằm đánh giá mối quan hệ giữa hai đối tƣợng sử dụng đất với các yếu tố nhân khẩu học. - Sự tích hợp các phƣơng pháp trong phân loại ảnh vệ tinh đa phổ, đa thời gian trong nghiên cứu biến động sử dụng đất ở khu vực nông thôn đã nâng cao vai trò của tƣ liệu ảnh vệ tinh Landsat. - Các dự báo mang tính định lƣợng về biến động sử dụng đất và phân tích không gian ảnh hƣởng của các yếu tố nhân khẩu học đến biến động sử dụng đất trong nghiên cứu này đã khẳng định vai trò quan trọng của việc tích hợp của mô hình hồi quy Logistic - Markov - Cellular Automata. Ý nghĩa thực tiễn: - Luận án đã làm sáng tỏ vai trò của các yếu tố lực lƣợng lao động, số hộ gia đình trong việc sử dụng đất và biến động sử dụng đất. Điều này là cần thiết cho việc điều chỉnh các quy hoạch sử dụng đất tại địa phƣơng; - Hiện trạng sử dụng đất huyện Giao Thủy năm 1989, 1995, 1999, 2005, 2009, 2013 và đánh giá biến động sử dụng đất trong từng giai đoạn sẽ góp phần cho công tác điều tra và quản lý tài nguyên đất đai của khu vực; - Các kết quả nghiên cứu của luận án sẽ góp phần định hƣớng chức năng và cơ cấu sử dụng đất cho việc quy hoạch sử dụng đất huyện Giao Thủy theo hƣớng sử dụng đất bền vững.
7 8. Cơ sở tài liệu Luận án đƣợc thực hiện trên cơ sở các nguồn tài liệu phong phú đƣợc nghiên cứu sinh thu thập trong suốt thời gian thực hiện luận án. Luận án đã thu thập khối lƣợng cơ sở dữ liệu, bao gồm: bản đồ sử dụng đất tỷ lệ 1:50.000 năm 2005 và 2010 tại Sở Tài nguyên và Môi trƣờng huyện Giao Thủy, ảnh vệ tinh Landsat TM, OLI trên trang web http://glcf.umiacs.umd.edu/data , ảnh vệ tinh Ikonos năm 2009 trên trang web Google Earth, các số liệu thống kê của huyện Giao Thủy từ năm 1990 đến 2015 tại Phòng Thống kê huyện Giao Thủy. Bên cạnh đó, luận án cũng đã tham khảo nhiều đề tài, dự án, báo cáo khoa học về điều tra điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội, tài nguyên và môi trƣờng huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định. Các số liệu thống kê kinh tế - xã hội, môi trƣờng, báo cáo quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội của huyện đƣợc trực tiếp thu thập tại Phòng Thống kê huyện Giao Thủy, Trung tâm dân số và kế hoạch hóa gia đình huyện Giao Thủy, Sở Tài nguyên và Môi trƣờng tỉnh Nam Định, Chi cục dân số và kế hoạch hóa gia đình tỉnh Nam Định. 9. Cấu trúc luận án Luận án bao gồm 3 chƣơng cùng với phần mở đầu và kết luận, tài liệu tham khảo đƣợc trình bày trong 160 trang đánh máy; có sử dụng 20 bảng; 55 hình, biểu đồ và bản đồ; phần phụ lục. Dƣới đây là tiêu đề các chƣơng: Chƣơng 1: Tổng quan tài liệu và cơ sở lí luận về nghiên cứu mối quan hệ giữa biến động sử dụng đất và các yếu tố nhân khẩu học trên Thế giới và Việt Nam. Chƣơng 2: Đánh giá quá trình biến động sử dụng đất và sự thay đổi các yếu tố nhân khẩu học khu vực huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định. Chƣơng 3: Xác định mối quan hệ giữa biến động sử dụng đất và một số yếu tố nhân khẩu học tại khu vực huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định. Kết luận Kiến nghị Tài liệu tham khảo