Laboratory Exercise No. 1 GIS & Makov Chain Model
PH N CHUYÊN ĐẦ Ề
NG D NG GIS TRONG QU N LÝ Ứ Ụ Ả
TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN
Designed by Dr. Nguyen Kim Loi, July 2005
106
Laboratory Exercise No. 1 GIS & Makov Chain Model
Chuyên đ 1ề
NG D NG GIS & CHU I MAKOV TRONG VI CỨ Ụ Ổ Ệ
ĐÁNH GIÁ DI N BI N S D NG Đ TỄ Ế Ử Ụ Ấ
M c tiêu:ụ
1) ng d ng GIS trong vi c xây d ng b n đ s d ng đ t, tài nguyên r ng;Ứ ụ ệ ự ả ồ ử ụ ấ ừ
2) ng d ng chu i Makov & GIS trong vi c xác đ nh Ma tr n chuy n đ i sỨ ụ ổ ệ ị ậ ể ổ ử
d ng đ t, tài nguyên r ng;ụ ấ ừ
3) D báo thay đ i s d ng đ t và tài nguyên r ng thông qua các mô hình tóanự ổ ử ụ ấ ừ
h c.ọ
Tài li u tham kh oệ ả
(1) Nguyen Kim Loi, and N.Tangtham. . 2001. Effects of Land Cover and Large
Reservoir Operation on Water Balance of the Chao Pharaya River Basin, Bangkok,
Thailand. Kasetsart J. Nat. Sci. 32. p.234-244.
(2) Nguyen Kim Loi. 2002. Effect of Land Use/ Land Cover Changes and Practices on
Sediment Contribution to the Tri An Reservoir of Dong Nai Watershed, Vietnam.
M.Sc. Thesis, Graduate School, Kasetsart University, Bangkok, Thailand. 113p.
(3) Nguy n Kim L i .2002. Ti p c n mô hình hóa trong nghiên c u thay đ i s d ngễ ợ ế ậ ứ ổ ư ụ
đ t t i l u v c sông Đ ng Nai. T p san K thu t Nông Lâm nghi p, s 1/2002.ấ ạ ư ự ồ ậ ỹ ậ ệ ố
Đ i h c Nông Lâm TPHCM. p.34-40.ạ ọ
(4) Nguy n Kim L i .2004. Anh h ng c a s thay đ i các ki u s d ng đ t đ nễ ợ ưở ủ ự ổ ể ử ụ ấ ế
b i l ng lòng h Tr An c a l u v c sông Đ ng Nai.T p chí Khoa h c đ t, Sồ ắ ồ ị ủ ư ự ồ ạ ọ ấ ố
đ c bi t 20/2004, Hà N i.ặ ệ ộ
(5) Nguyen Kim Loi. 2002. Integration of Linear Programming and GIS Land
Allocation for Quality of Life: A Case Study in Dong Nai Watershed, Vietnam.
Seminar, Kasetsart J. (Nat.Sci.) 35. Bangkok, Thailand. P.511-519.
(6) Nguyen Kim Loi., and N. Tangtham. 2004. Decision support system for
sustainable watershed management in Dong Nai watershed – Vietnam: Conceptual
framework a proposed research techniques. Paper presented in Forest and Water
in Warm Humid Asia, IUFRO Workshop, July 10-12, 2004 Kota Kinabalu,
Malaysia.
(7)Nguyen Kim Loi. and N. Tangtham. 2004. Decision support system for sustainable
watershed management in Dong Nai watershed – Vietnam: Applying Linear
Programming Technique for Land Allocation. Paper presented in International
Environmental Modelling and Software Society iEMSs 2004 International
Conference . Complexity and Integrated Resources Management Session. 14-17
June 2004 University of Osnabrck, Germany.
Designed by Dr. Nguyen Kim Loi, July 2005
107
Laboratory Exercise No. 1 GIS & Makov Chain Model
(8)Nguyen Kim Loi., and N. Tangtham. 2005. Decision support system for sustainable
watershed management in Dong Nai watershed – Vietnam. Paper presented in
International Seminar on “Synergistic Approach to Appropriate Forestry
Technology for Sustaining Rainforest Ecosystem”, March 7 - 9, 2005, Bintulu
Kinabalu, Malaysia.
V t li u c n chu n b :ậ ệ ầ ẩ ị
1) B n đ s d ng đ tả ồ ử ụ ấ
2) Máy tính v i các ph n m m h tr : Arc View, Arc GIS,…ớ ầ ề ỗ ợ
Các ki n th c căn b nế ứ ả
1. Chu i Makovổ
1.1 Xác đ nh s thay đ i các ki u s d ng đ t d a trên c s c a mô hìnhị ự ổ ể ử ụ ấ ự ơ ở ủ
Markov Chain.
Mô hình Markov Chain đã đ c ng d ng đ xác đ nh kh năng thay đ i các ki uượ ứ ụ ể ị ả ổ ể
s d ng đ t d a trên s ti n tri n các ki u s d ng đ t và các nhân t nh h ngử ụ ấ ự ự ế ể ể ử ụ ấ ố ả ưở
đ n s thay đ i. T ng quát hóa c a mô hình đ c minh h a nh sau:ế ự ổ ổ ủ ượ ọ ư
Designed by Dr. Nguyen Kim Loi, July 2005
108
= [V1, V2, . . . , V5]
2
Laboratory Exercise No. 1 GIS & Makov Chain Model
Các ki u s d ng đ t th i đi m tể ự ụ ấ ở ờ ể o Các ki u s d ng đ t th iể ự ụ ấ ở ờ
đi m tể1
V i ớγij : là xác su t thay đ i đ c xác đ nh t vi c “Overlay” b n đấ ổ ượ ị ừ ệ ả ồ
s d ng đ t t i 2 th i đi m khác nhau. Đ d đoán phân b các ki u s d ng đ tử ụ ấ ạ ờ ể ể ự ố ể ử ụ ấ
khác nhau vào các th i đi m ti p theo có th ng mô hình Markov Chain nh sau:ờ ể ế ể ứ ư
Đây có th đ c vi t l i d i d ng t ng quát hóa c a ma tr n nh sau:ể ượ ế ạ ướ ạ ổ ủ ậ ư
[V1, V2, . . . , V5] *
1
1.2. ng d ng mô hình toán h c đ d báo s thay đ i các ki u s d ng đ tỨ ụ ọ ể ự ự ổ ể ử ụ ấ
trong t ng laiươ
Designed by Dr. Nguyen Kim Loi, July 2005
109
γ11, γ12, γ13, . . . γ15
γ21, γ22, γ23, . . . γ25
.
.
.
γ51, γ52, γ53, . . . γ55
γ51
γ55
γ53 γ54
γ52
(1)Lâm
nghiệp
(2)Nông nghiệp
(3)Đô thị
(4)Đất trống
(5)Đất chuyên
dùng
(1)Lâm nghiệp
(2)Nông nghiệp
(3)Đô thị
(4)Đất trống
(5)Đất chuyên
dùng
γ12
γ11
γ13
γ14
Tỉ lệ các kiểu sử dụng
đất ở thời điểm thứ
nhất
Ma trận về
xác suất của
sự thay đổi
các kiểu sử
dụng đất
Tỉ lệ các kiểu
sử dụng đất
ở thời điểm
thứ hai
* =
Laboratory Exercise No. 1 GIS & Makov Chain Model
D báo v s thay đ i các ki u s s đ t theo th i gian theo ph ng trình toánự ề ự ổ ể ử ự ấ ờ ươ
h c sau:ọ
dA/dt = A* r
dA/A = r * dt
At = Ao * (1+r)t (1)
r : T l thay đ i c a các ki u s d ng đ t trong kho ng th i gian thuỉ ệ ổ ủ ể ử ụ ấ ả ờ
th p s li u.ậ ố ệ
Ao: Di n tích c a ki u s d ng đ t t i th i đi m th nh tệ ủ ể ử ụ ấ ạ ờ ể ứ ấ
At: Di n tích c a ki u s d ng đ t t i th i đi m t.ệ ủ ể ử ụ ấ ạ ờ ể
1.3. Mô hình hóa v s thay đ i các ki u s d ng đ t t i l u v c sông Đ ng Naiề ự ổ ể ử ụ ấ ạ ư ự ồ
Nh đã đ c p trên, m c đích c a nghiên c u nh m phát tri n mô hình v sư ề ậ ở ụ ủ ứ ằ ể ề ự
thay đ i các ki u s d ng đ t (LUCC) t i l u v c sông Đ ng Nai nh m ng d ngổ ể ử ụ ấ ạ ư ự ồ ằ ứ ụ
mô hình này đ d báo h ng LUCC trong t ng lai.ể ự ướ ươ
S thay đ i các ki u s d ng đ t đ c xem nh là m t hàm s do b i nh ngự ổ ể ử ụ ấ ượ ư ộ ố ở ữ
ho t đ ng c a con ng i trong l u v c. Hàm s đó đ c xác đ nh b i s thay đ iạ ộ ủ ườ ư ự ố ượ ị ở ự ổ
các ki u s d ng đ t và có th đ c mô hình hóa b i m t ph ng trình tóan h cể ử ụ ấ ể ượ ở ộ ươ ọ
nh sau:ư
LUCC = f(s bi n đ ng v dân s , s ti n b c a khoa h c k thu t, kinh t xã h iự ế ộ ề ố ự ế ộ ủ ọ ỹ ậ ế ộ
trong l u v c, s nh n th c c a ng i dân, chính sách xã h i) (2)ư ự ự ậ ứ ủ ườ ộ
Thu t ng “Patch” (P) đ c s d ng nh m đ i di n cho s xu t hi n c a cácậ ữ ượ ử ụ ằ ạ ệ ự ấ ệ ủ
ki u s d ng đ t, đ c mô t nh sau:ể ử ụ ấ ượ ả ư
P1 = Đ t lâm nghi pấ ệ
P2 = Đ t nông nghi pấ ệ
P3 = Khu v c dân cự ư
P4 = Đ t tr ngấ ố
P5 = Đ t chuyên dùng.ấ
S thay đ i v s d ng đ t c a m i “Patch” theo th i gian d a trên c s sự ổ ề ử ụ ấ ủ ỗ ờ ự ơ ở ự
tác đ ng gi a s bi n đ ng v dân s , s ti n b c a khoa h c k thu t, kinh t xãộ ữ ự ế ộ ề ố ự ế ộ ủ ọ ỹ ậ ế
h i trong l u v c, s nh n th c c a ng i dân trong l u v c và chính sách xã h i.ộ ư ự ự ậ ứ ủ ườ ư ự ộ
Trong nghiên c u này, t i th i đi m tứ ạ ờ ể 1, di n tích c a m i m t “Patch” là m tệ ủ ỗ ộ ộ
hàm s v i bi n là di n tích c a m i “Pacth” v i h s cố ớ ế ệ ủ ỗ ớ ệ ố i, có th đ c vi t nh sau:ể ượ ế ư
(AP1) t1 = c1 AP1(to) (3)
(AP2) t1 = c2 AP2(to) (4)
(AP3) t1 = c3 AP3(to) (5)
( AP4) t1 = c4 AP4(to) (6)
(AP5) t1 = c5 AP5(to) (7)
Trong đó:
c1, c2, . . . c5 : h s LUCC;ệ ố
t = th i gian;ờ
AP1, … AP5: di n tích c a Pệ ủ 1, . . . P5
Designed by Dr. Nguyen Kim Loi, July 2005
110