Laboratory Exercise No. 4 GIS & LP & GP Model
Chuyên đ 4ề
NG D NG GIS & QUI HO CH TUY N TÍNH & QUI H ACH M CỨ Ụ Ạ Ế Ọ Ụ
TIÊU (LP & GP) TRONG QUI H ACH S D NG Đ T Ọ Ử Ụ Ấ
M c tiêu:ụ
Đ thi t l p k ho ch qu n lý m t khu v c (l u v c ho c t nh), m c đíchể ế ậ ế ạ ả ộ ự ư ự ặ ỉ ụ
chính c a bài t p này là B ng cách nào ng d ng thu t toán tuy n tính (LP) vàủ ậ ằ ứ ụ ậ ế
thu t tóan qui h ach m c tiêu (GP) & công ngh thông tin đ a lý (GIS) đ t i uậ ọ ụ ệ ị ể ố ư
hóa s d ng đ t và quy ho ch s d ng đ t trong t ng lai. M c tiêu chi ti t c aử ụ ấ ạ ử ụ ấ ươ ụ ế ủ
bài t p này nh sau:ậ ư
1) Đánh giá s thay đ i các ki u s d ng đ t trong m t l u v c trong m tự ổ ể ử ụ ấ ộ ư ự ộ
kh ang th i gian; ỏ ờ
2) Xác đ nh h s c a các bi n nh h ng t i nh ng quy t đ nh b ngị ệ ố ủ ế ả ưở ớ ữ ế ị ằ
thu t toán tuy n tính (LP) nh m h tr các nhà quy ho ch và ho chậ ế ằ ỗ ợ ạ ạ
đ nh chính sách trong vi c qu n lý và phát tri n kinh t vùng; ị ệ ả ể ế
3) ng d ng k thu t t i u hóa và công ngh thông tin đ a lý (GIS) đỨ ụ ỹ ậ ố ư ệ ị ể
t i u vi c s d ng đ t.ố ư ệ ử ụ ấ
Tài li u tham kh o:ệ ả
Huggett.R.J. 1993. Modelling the Human Impact on Natural: System Analysis of
Environmental Problems. Oxford Univ. Press. Oxford.
Kim Loi. N. 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.
Kim Loi. N., 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.
Kim Loi. N. 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.
Kim Loi. N., 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.
Designed by Dr. Nguyen Kim Loi, July 2005
126
Laboratory Exercise No. 4 GIS & LP & GP Model
Kim Loi. N. 2005. Decision support system (DSS) for sustainable watershed
management in Dong Nai Watershed - Vietnam. Ph.D Thesis, Graduate
School, Kasetsart University, Bangkok, Thailand.
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) B n đ đ a hình ả ồ ị
3) L ng m a c a khu v c c n nghiên c uượ ư ủ ự ầ ứ
4) B n đ đ tả ồ ấ
5) S li u th ng kê v kinh t xã h i trong l u v c, máy vi tính, các ph n m m vố ệ ố ề ế ộ ư ự ầ ề ề
GIS nh Arcview GIS, ArcInfo, Stagraphics Plus 5.0, LINDO 6.0 s đ c s d ngư ẽ ượ ử ụ
trong bài t p này.ậ
Các ki n th c căn b nế ứ ả
S thay đ i các ki u s d ng đ t nó có ý nghĩa r t l n nh h ng đ nự ổ ể ử ụ ấ ấ ớ ả ưở ế
xói mòn đ t, đ n vi c chuy n bi n khí h u, nh trong m t báo cáo g n đâyấ ế ệ ể ế ậ ư ộ ầ
v s thay đ i l p ph th c v t toàn c u c a hai ch ng trình nghiên c uề ự ổ ớ ủ ự ậ ầ ủ ươ ứ
mang tên “Ch ng trình đ a quy n và sinh quy n qu c t ” (Internationalươ ị ể ể ố ế
Geosphere-Biosphere Programme, IGBP) và “Ch ng trình v tác đ ng c aươ ề ộ ủ
con ng i trong s bi n đ i môi tr ng toàn c u” (Human Dimensions ofườ ự ế ổ ườ ầ
Global Environmental Change Programme, HDP) (1993). Các đ ng l c c a sộ ự ủ ự
bi n đ i trong các h th ng s d ng đ t đ c phân lo i thành các nhóm bi nế ổ ệ ố ử ụ ấ ượ ạ ế
s nh sau: (1) nhóm bi n s nh h ng lên nhu c u và tác đ ng lên đ tố ư ế ố ả ưở ầ ộ ấ
đai, nghĩa là dân s và s gia tăng dân s , (2) nhóm bi n s ki m soát c ngố ự ố ế ố ể ườ
đ khai thác tài nguyên đ t đai thông qua k thu t và công ngh , (3) nhómộ ấ ỹ ậ ệ
bi n s liên quan đ n vi c ti p c n và ki m soát tài nguyên đ t (các chínhế ố ế ệ ế ậ ể ấ
sách), (4) các bi n s chi ph i đ n đ ng l c c a nh ng quy t đ nh cá nhânế ố ố ế ộ ự ủ ữ ế ị
(thái đ , hành vi) (Huggett., 1993).ộ
S suy thoái l u v c hi n đang là m t hi n t ng đã và đang di n raự ư ự ệ ộ ệ ượ ễ
trên toàn th gi i. Có r t nhi u nguyên nhân làm cho l u v c suy thoái, nh ngế ớ ấ ề ư ự ư
quan tr ng nh t là vi c s d ng không h p lý tài nguyên trong l u v c, trongọ ấ ệ ử ụ ợ ư ự
s các tài nguyên thì vi c s d ng đ t đ c xem là quan tr ng nh t. H u quố ệ ử ụ ấ ượ ọ ấ ậ ả
c a vi c suy thoái l u v c là nh ng tr n lũ l t và h n hán, r t nguy hi m đ iủ ệ ư ự ữ ậ ụ ạ ấ ể ố
v i con ng i và tài nguyên thiên nhiên. Ch ng h n nh : 2 tr n l t năm 1999ớ ườ ẳ ạ ư ậ ụ
t i vùng duyên h i Nam B đã c p đi hàng trăm sinh m ng và thi t h i kinhạ ả ộ ướ ạ ệ ạ
t đ n hàng trăm t đ ng. Ngoài ra hàng tri u t n đ t t các đ i núi đã b cu nế ế ỉ ồ ệ ấ ấ ừ ồ ị ố
trôi v các dòng sông và các lòng h .ề ồ
Tr c th c tr ng trên, tôi xin đ c đ ngh th c hi n bài t p “ướ ự ạ ượ ề ị ự ệ ậ NG D NGỨ Ụ
GIS & QUI HO CH TUY N TÍNH & QUI H ACH M C TIÊU (LP &Ạ Ế Ọ Ụ
GP) TRONG QUI H ACH S D NG Đ TỌ Ử Ụ Ấ ”.
A. T NG QUAN Ổ
Designed by Dr. Nguyen Kim Loi, July 2005
127
T nhiênự
Xã h iộ
….
Cá c h ệ t h ống m á y tính kh á c
C s d li uơ ở ữ ệ
(DBM)
Mô hình
(MBM)
Cơ s ở k iến t h ức
(KBM)
Quản lý kết nối (DM)
Hoạch định/lập kế hoạch (PDM)
Laboratory Exercise No. 4 GIS & LP & GP Model
1. Qu n lý l u v cả ư ự
Cách ti p c n c đi n trong qu n lý tài nguyên là ch t p trung qu n lýế ậ ổ ể ả ỉ ậ ả
t ng tài nguyên riêng l , nh th y s n, r ng và đ i s ng hoang dã, hay qu nừ ẽ ư ủ ả ừ ờ ố ả
lý riêng l t ng thành ph n c a môi tr ng, nh n c, không khí ho c đ tẽ ừ ầ ủ ườ ư ướ ặ ấ
đai. Vi c qu n lý các h sinh thái còn b phân cách h n n a tùy vào ng i sệ ả ệ ị ơ ữ ườ ử
d ng. Qu n lý l u v c đ c xem là cách ti p c n h p lý h n đ khai thác vàụ ả ư ự ượ ế ậ ợ ơ ể
b o v tài nguyên. Brooks et.al (1992) đ nh nghĩa “Qu n lý l u v c” nh làả ệ ị ả ư ự ư
m t ti n trình h ng d n, t ch c s d ng đ t và nh ng tài nguyên khác độ ế ướ ẫ ổ ứ ử ụ ấ ữ ể
cung c p t t nh ng yêu c u và ph c v mà không nh h ng đ n tài nguyênấ ố ữ ầ ụ ụ ả ưở ế
đ t và n c. Qu n lý l u v c cũng đ c đ nh nghĩa nh là quá trình t i uấ ướ ả ư ự ượ ị ư ố ư
hóa s d ng tài nguyên trong l u v c, ch ng h n nh t i đa s cung c pử ụ ư ự ẳ ạ ư ố ự ấ
n c, h n ch t i đa các v n đ xói mòn và b i l ng, lũ l t và h n hán.ướ ạ ế ố ấ ề ồ ắ ụ ạ
2. H th ng thông tin h tr các quy t quy t đ nh (DSS)ệ ố ỗ ợ ế ế ị
Little (1970) đ nh nghĩa DSS là m t mô hình d a trên s phân tích sị ộ ự ự ố
li u nh m h tr các nhà qu n lý trong vi c ra các quy t đ nh. M t h th ngệ ằ ỗ ợ ả ệ ế ị ộ ệ ố
DSS đ c xem là thành công thì h th ng đó ph i đ n gi n, d đi u khi n,ượ ệ ố ả ơ ả ễ ề ể
d s d ng. ễ ử ụ
Bonczek et al. (1980) đ nh nghĩa DSS nh là m t h th ng máy tính baoị ư ộ ệ ố
g m 3 thành ph n c b n: H th ng ngôn ng (LS) (nh m k t n i gi aồ ầ ơ ả ệ ố ữ ằ ế ố ữ
nh ng ng i s d ng và các c u ph n khác trong h th ng DSS); H th ngữ ườ ử ụ ấ ầ ệ ố ệ ố
nh n bi t (KS) (n i ch a nh ng v n đ c a DSS, c s d li u c a DSS; vàậ ế ơ ứ ữ ấ ề ủ ơ ở ữ ệ ủ
h th ng ti n trình gi i quy t v n đ (PPS) (liên k t gi a 2 c u ph n trên,ệ ố ế ả ế ấ ề ế ữ ấ ầ
nh m đ a ra nh ng đ ngh cho nh ng ng i ra quy t đ nh). ằ ư ữ ề ị ữ ườ ế ị
Chúng ta có r t nhi u đ nh nghĩa v DSS, nh ng chung quy l i theoấ ề ị ề ư ạ
nghĩa r ng hay h p. Theo nghĩa h p DSS là m t ch ng trình máy tính sộ ẹ ẹ ộ ươ ử
d ng các ph ng pháp phân tích, và nh ng mô hình nh m giúp nh ng nhàụ ươ ữ ằ ữ
ho ch đ nh, quy ho ch phân tích nh ng nh h ng và ch n l a cách gi iạ ị ạ ữ ả ưở ọ ự ả
quy t thích h p cho t ng v n đ . (Watkins and Mckinney, 1995). Còn theoế ợ ừ ấ ề
nghĩa r ng thì bao g m c nghĩa h p trên, DSS còn bao g m nh ng k thu tộ ồ ả ẹ ồ ữ ỹ ậ
khác nh m h tr cho nh ng nhà quy ho ch ra nh ng quy t đ nh phù h p,ằ ỗ ợ ữ ạ ữ ế ị ợ
ch ng h n nh : H th ng qu n lý th ng tin, c s d li u, công ngh thôngẳ ạ ư ệ ố ả ố ở ở ữ ệ ệ
tin đ a lý (GIS). (Power, 1997). ị
Designed by Dr. Nguyen Kim Loi, July 2005
128
Laboratory Exercise No. 4 GIS & LP & GP Model
Hình 1. Các thành ph n c b n c a DSSầ ơ ả ủ
3. T ng quan v v n đ thay đ i s d ng đ tổ ề ấ ề ổ ử ụ ấ
Theo các s li u do c quan L ng Nông c a Liên h p qu c công bố ệ ơ ươ ủ ợ ố ố
g n đây (FAO, 1993), nh p đ m t r ng trong vùng nhi t đ i c a toàn thầ ị ộ ấ ừ ệ ớ ủ ế
gi i trong th i kỳ 1981-1990 đã lên t i 15,5 tri u ha m i năm và t l m tớ ờ ớ ệ ỗ ỷ ệ ấ
r ng và t l m t r ng là 0,8%/năm. Tính riêng cho r ng m a nhi t đ i, conừ ỷ ệ ấ ừ ừ ư ệ ớ
s này là 0,6%/năm. Tuy nhiên khi xét c p đ chi ti t h n, nhi u tác gi đãố ở ấ ộ ế ơ ề ả
đ a ra nh ng c tính khác bi t nhau (Monastersky, 1993). S khác bi t nàyư ữ ướ ệ ự ệ
có liên quan đ n nh ng tiêu chí dùng đ đ nh nghĩa th nào là r ng và th nàoế ữ ể ị ế ừ ế
là m t r ng. ấ ừ
4. T i u hóa s d ng đ t trong l u v c b ng LP (Linear Programming)ố ư ử ụ ấ ư ự ằ
& GIS
LP (Linear Programming) là h th ng c a các đ ng và b t đ ng th cệ ố ủ ẳ ấ ẳ ứ
th ng đ c s d ng trong lĩnh v c kinh t th ng m i đ gi i quy t t i uườ ượ ử ụ ự ế ươ ạ ể ả ế ố ư
nh ng v n đ . “T i u hóa” cũng có nghĩa là tìm ra giá tr l n nh t ho c giáữ ấ ề ố ư ị ớ ấ ặ
tr nh nh t. Nh ng bài toán t i u hóa có th đ c gi i quy t b ng s d ngị ỏ ấ ữ ố ư ể ượ ả ế ằ ử ụ
k thu t g i là “Linear Programming”. Linear Programming g m có 2 ph n cỹ ậ ọ ồ ầ ơ
b n là “m c tiêu h ng t i” b ng đ nh l ng là l n nh t (hay nh nh t” vàả ụ ướ ớ ằ ị ượ ớ ấ ỏ ấ
h th ng các b t đ ng th c đi u ki n, đ i di n cho nh ng v n đ c n gi iệ ố ấ ẳ ứ ề ệ ạ ệ ữ ấ ề ầ ả
quy t.ế
K thu t LP có th đ c vi t 1 cách t ng quát nh sau:ỹ ậ ể ượ ế ổ ư
∑
=
=n
j
cjXjMinimizeZ
1
Subject to
biijXja
n
j
≥
∑
=1
i = 1,2,3,…,n
Xj >= 0 j = 1,2,3,….,n
∑
=
=
n
j
cjXjMaximizeZ
1
Subject to
biijXja
n
j
≤
∑
=1
i = 1,2,3,…,n
Xj >= 0 j = 1,2,3,….,n
Designed by Dr. Nguyen Kim Loi, July 2005
129
Laboratory Exercise No. 4 GIS & LP & GP Model
Trong đó:
Z = T ng giá tr ho c l i t c t các ho c đ ng “ổ ị ặ ợ ứ ừ ặ ộ j”trong l u v c c aư ự ủ
m c tiêu xác đ nh ụ ị
Xj = C p đ ho c đ n v c a ho t đ ng s n xu t “ấ ộ ặ ơ ị ủ ạ ộ ả ấ j”
cj = Giá tr ho c l i t c đ n t nh ng đ n v ho t đ ng s n xu t thị ặ ợ ứ ế ừ ữ ơ ị ạ ộ ả ậ ứ
“j”
aj = T ng s đ u vào “ổ ố ầ i” s d ng ho t đ ng s n xu t “ử ụ ạ ộ ả ấ j”
bi = T ng các gi i h n đi u ki n đ u vào s n xu t t “ổ ớ ạ ề ệ ầ ả ấ ứ i”
N i dung yêu c u th c hi n:ộ ầ ự ệ
1) Đánh giá tình hình s d ng đ t t i m t vùng (s li u s đ c cung c p);ử ụ ấ ạ ộ ố ệ ẽ ượ ấ
2) Xác đ nh h s c a các bi n nh h ng t i nh ng quy t đ nh b ng thu tị ệ ố ủ ế ả ưở ớ ữ ế ị ằ ậ
toán tuy n tính (LP) nh m h tr các nhà quy ho ch và ho ch đ nh chính sách;ế ằ ỗ ợ ạ ạ ị
3) S d ng LP & GP & GIS t i u hóa qui h ach s d ng đ t. ử ụ ố ư ọ ử ụ ấ
4) Nh ng thu n l i & khó khăn c a ph ng pháp này.ư ậ ợ ủ ươ
5) Các ki n ngh và đ xu tế ị ề ấ
Designed by Dr. Nguyen Kim Loi, July 2005
130