BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT TRỊNH THỊ HOÀI THU NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG CỦA QUÁ TRÌNH ĐÔ THỊ HÓA ĐẾN CƠ CẤU SỬ DỤNG ĐẤT NÔNG NGHIỆP KHU VỰC ĐÔNG ANH - HÀ NỘI Ngành: Kỹ thuật Trắc địa - Bản đồ Mã số : 62520503 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2015 Công trình hoàn thành môn Trắc địa Mỏ, khoa Trắc địa, trường Đại học Mỏ - Địa chất Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Võ Chí Mỹ Hội Trắc địa, Bản đồ, Viễn thám Việt Nam PGS.TS Phạm Văn Cự Trường Đại học Khoa học tự nhiên - ĐH Quốc gia Hà Nội Phản biện 1: GS TS Trương Quang Hải Trường Đại học Khoa học tự nhiên - ĐH Quốc gia Hà Nội Phản biện 2: TS Trần Đình Luật Tổng Công ty Tài nguyên Môi trường Việt Nam Phản biện 3: TS Vũ Kim Chi Viện Việt Nam học khoa học phát triển - ĐH Quốc gia Hà Nội Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Trường họp Trường Đại học Mỏ - Địa chất , Hà Nội Vào hồi …… giờ, ngày … tháng … năm ……… Có thể tìm hiểu luận án tại: Thư viện Trường Đại học Mỏ - Địa chất Thư viện Quốc gia Việt Nam MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Quá trình đô thị hóa khu vực ven đô Việt Nam nguyên nhân gây biến đổi tiêu cực nhiều mặt thành phần tài nguyên-môi trường mà đất đai tài nguyên chịu tác động trực tiếp, đối tượng bị biến động sâu sắc mạnh mẽ Là huyện ngoại thành Hà Nội, Đông Anh khu vực tiêu biểu chịu biến động cấu sử dụng đất nông nghiệp rõ nét trình đô thị hóa Định lượng hóa mối quan hệ đô thị hóa biến động cấu sử dụng đất theo không gian thời gian nhu cầu cấp thiết góp phần phục vụ quy hoạch đất đai bền vững, điều chỉnh hợp lý sách sử dụng đất nông nghiệp trạng đô thị hóa Mục tiêu nhiệm vụ a/ Mục tiêu: Xác định mối quan hệ trình đô thị hóa biến động cấu sử dụng đất thông qua mô hình hóa không gian, tích hợp thông tin viễn thám thông tin thống kê b/ Nhiệm vụ: Để đạt mục tiêu đề tài, trình nghiên cứu thực nhiệm vụ sau đây: - Tổng quan tài liệu công trình nghiên cứu giới Việt Nam tác động trình đô thị hóa đến cấu sử dụng đất nông nghiệp; - Nghiên cứu phương pháp phân loại mờ tiếp cận đối tượng nhằm nâng cao độ xác chiết tách thông tin sử dụng đất từ ảnh viễn thám; - Nghiên cứu phương pháp thống kê mô hình hóa không gian để đánh giá mức độ đô thị hóa tác động đô thị hóa đến cấu sử dụng đất nông nghiệp; - Thực nghiệm ứng dụng đánh giá tác động trình đô thị hóa đến cấu sử dụng đất nông nghiệp khu vực Đông Anh Hà Nội Giới hạn phạm vi nghiên cứu a/ Đối tượng nghiên cứu Phương pháp xác định mối quan hệ đô thị hóa, biến động cấu sử dụng đất ảnh hưởng đô thị hóa đến biến động cấu sử dụng đất b/ Phạm vi nghiên cứu - Đề tài giới hạn phạm vi không gian huyện Đông Anh, Hà Nội - Giới hạn phạm vi nghiên cứu cho số loại hình sử dụng đất đó, đất nông nghiệp trọng tâm chiết tách từ tư liệu ảnh vệ tinh Landsat Phương pháp nghiên cứu Kết hợp phương pháp bao gồm: phân tích, tổng hợp, thống kê, quy nạp thực tiễn, mô hình hóa phương pháp thực nghiệm Các luận điểm bảo vệ Luận điểm 1: Trong phân loại mờ tiếp cận đối tượng khu vực đô thị hóa sử dụng đất phức tạp, việc so sánh hàm liên thuộc tập mẫu để lựa chọn số phù hợp cho kết phân loại đạt độ tin cậy cao Luận điểm 2: Phân tích hồi quy không gian kết hợp với mô hình mạng nơ-ron cho phép đánh giá cách định lượng tác động đô thị hóa đến biến động cấu sử dụng đất nông nghiệp khu vực nghiên cứu Luận điểm 3: Các yếu tố đặc trưng đô thị hóa khu vực ven đô bao gồm tự nhiên xã hội có liên quan đến biến động cấu sử dụng đất nông nghiệp khu vực huyện Đông Anh, Hà Nội Các điểm luận án - Thông qua so sánh hàm liên thuộc tập mẫu xác định số phù hợp cho chiết tách thông tin sử dụng đất - Xây dựng phương pháp đánh giá mức độ đô thi hóa cho khu vực ven đô thông qua việc áp dụng phương pháp phân tích thành phần (PCA) - Xây dựng cách tiếp cận liên ngành việc tích hợp liệu kinh tế - xã hội liệu viễn thám phục vụ nghiên cứu đánh giá tác động đô thị hóa đến cấu sử dụng đất Ý nghĩa khoa học thực tiễn a/ Ý nghĩa khoa học: - Khẳng định tính ưu việt phương pháp phân loại mờ tiếp cận đối tượng cho kết đạt độ xác cao; - Tiếp cận liên ngành nghiên cứu thông qua phân tích thành phần để đánh giá mức đô đô thị hóa; phân tích hồi quy mô hình hóa không gian đánh giá tác động yếu tố đô thị hóa đến sử dụng đất b/ Ý nghĩa thực tiễn: Kết nghiên cứu tư liệu cung cấp thông tin hỗ trợ cho quan quy hoạch, quan quản lý điều chỉnh, bổ sung xây dựng chế sách định hướng quy hoạch Cấu trúc luận án Nội dung luận án trình bày ba chương với phần mở đầu, kết luận kiến nghị, tài liệu tham khảo phụ lục Chương CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA QUÁ TRÌNH ĐÔ THỊ HÓA ĐẾN CƠ CẤU SỬ DỤNG ĐẤT NÔNG NGHIỆP 1.1 Tổng quan nghiên cứu đánh giá tác động trình đô thị hóa đến thay đổi sử dụng đất nông nghiệp 1.1.1 Các quan điểm đô thị hóa, đô thị khu vực ven đô Đô thị hóa tượng nhiều tầm đa diện kinh tế, xã hội, môi trường biểu phát triển thủ công nghiệp, công nghiệp, sản xuất hàng hóa, phân công lao động, chuyển đổi nơi làm việc,…[9] Quá trình đô thị hóa không xảy khu vực coi đô thị, mà khu vực nông thôn ven đô [118, 152, 170] Đô thị hóa khu vực ven đô nhấn mạnh hình thành, lan tỏa phát triển đặc tính đô thị thay cho đặc tính nông nghiệp, nông thôn vốn trội trước bị đô thị hóa [7] 1.1.2 Các yếu tố đô thị hóa ảnh hưởng đến thay đổi sử dụng đất nông nghiệp Thay đổi sử dụng đất kết hoạt động kinh tế - xã hội điều kiện tự nhiên trình khai thác, sử dụng người (hình1.2) [28, 69, 94] đó, kinh tế - xã hội coi tác nhân chủ yếu [105, 167] SỬ DỤNG ĐẤT DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA SỬ DỤNG ĐẤT DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA KINH TẾ - XÃ HỘI MÔI TRƯỜNG TỰ NHIÊN QUYẾT ĐỊNH SỬ DỤNG CỦA CON NGƯỜI SỬ DỤNG ĐẤT Hình Thực trạng sử dụng đất [48] 1.1.3 Các phương pháp đánh giá tác động yếu tố đến biến động sử dụng đất Đô thị hóa - tác nhân làm thay đổi sử dụng đất - đối tượng nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu Có nghiên cứu phân tích dựa vào liệu không gian, đó, viễn thám GIS công cụ sử dụng để xác định xâm lấn đô thị làm đất nông nghiệp thông qua việc đánh giá thay đổi loại hình sử dụng đất nghiên cứu Đỗ Đình Duẩn, Nguyễn Đình Dương, Phạm Minh Hải, Hualou Long, Qingshui Lu, Somporn Sangawonge, Trần Thị Vân , Xiao, S Liu Y [45, 47, 62, 104, 110, 137, 160, 175, 178] Cũng có nghiên cứu dựa vào thay đổi cấu trúc không gian, thông qua đo đạc cảnh quan để định lượng đặc tính phát triển đô thị theo thời gian không gian tiêu biểu nghiên cứu Xian đánh giá trình đô thị hóa đất nông nghiệp thành phố Yixing Trung Quốc [124], nghiên cứu Xiuhong, Phạm Minh Hải, Phạm Văn Cự [28, 35, 63, 167] Có nghiên cứu đánh giá tác động đô thị hóa đến đất nông nghiệp dựa vào liệu thống kê liệu điều tra xã hội, phân tích tác động đô thị hóa đến sử dụng đất nghiên cứu Van den berg [158], Trần Đức Viên [165], Brody Lee [92] đô thị Hà Nội với thay đổi đất nông nghiệp Các nghiên cứu tập trung đánh giá mối quan hệ đô thị hóa sử dụng đất theo hai hướng: đánh giá theo quan điểm địa lý; hai đánh giá theo quan điểm xã hội Hai hướng tiếp cận độc lập, riêng rẽ bộc lộ số hạn chế Các nhà nghiên cứu xã hội liên kết vấn đề đô thị hóa sử dụng đất theo phương pháp quy nạp thực tiễn [7, 158, 165], phân tích xem xét đô thị hóa mức độ tổng hợp bao gồm hai hợp phần: kinh tế xã hội Hạn chế tác giả dựa vào số liệu thống kê đánh không định lượng không gian mối quan hệ đô thị hóa sử dụng đất Trong đó, nhà địa lý ứng dụng viễn thám hệ thông tin địa lý (GIS) xem xét đô thị hóa tương đồng với phát triển không gian, mở rộng không gian khu vực dân cư, khu công nghiệp khu đô thị để định lượng thay đổi sử dụng đất theo không gian đô thị hóa [35, 45, 47, 110] Tuy nhiên, yếu tố đô thị hóa tác động đến sử dụng đất cho thấy biến đổi sử dụng đất vấn đề phức tạp, phức tạp không nằm nội hàm yếu tố sử dụng đất mà liên quan đến tác nhân khác ảnh hưởng tới thay đổi chúng Do đó, ngành hay phương pháp không đủ để phân tích, đánh giá chúng cách toàn diện, sâu sắc [26, 164] Khi nghiên cứu vấn đề sử dụng đất cần thiết phải có kết hợp nhiều phương pháp theo hướng tiếp cận liên ngành [24, 26, 89, 105, 131, 154, 162] thông qua tích hợp liệu đa chiều bao gồm liệu kinh tế - xã hội liệu không gian mà viễn thám tư liệu tiêu biểu Nghiên cứu liên kết khoa học viễn thám khoa học xã hội xu hướng đại, xu hướng nhà khoa học đề cập tác phẩm “Xã hội không gian: liên kết khoa học viễn thám khoa học xã hội”, tác giả sách đưa số ứng dụng tiềm ưu việc kết nối liệu nghiên cứu vấn đề liên quan đến khoa học xã hội khoa học tự nhiên [73] Kiểu phân tích Phân tích Mục tiêu Rút gọn liệu PCA Phát cấu trúc Phân tích nhân tố Phát mối quan hệ Phân tích tắc Phân loại Phân tích cụm khảo sát liệu Phụ thuộc vào kiểu biến số Hồi quy tuyến tính Liên tục Hồi quy đồng thời Phân tích DỮ LIỆU hồi quy Phân tích Bayes Phân tích đào tạo Liên tục có kiểm soát Phân tích Tobit Rời rạc hai chiều Hồi quy logistic Biến rời rạc nhiều chiều Hồi quy đa thức Bậc rời rạc Logistic bậc Cấu trúc phân cấp Thông kê phân cấp Thống kê Bayes Mạng nơ-ron Hình 1.3 Phân loại phương pháp phân tích biến động lớp phủ sử dụng đất dựa đối tượng cấu trúc liệu [96] Việc tích hợp tư liệu viễn thám liệu kinh tế - xã hội để phân tích tạo bước đột phá cho nghiên cứu vấn đề sử dụng đất liên quan đến vấn đề xã hội cách chặt chẽ toàn diện [24, 59, 104] Các phương pháp thống kê mô hình hóa không gian đa chiều sử dụng cho phân tích liệu liên kết nghiên cứu mối quan hệ biến đổi sử dụng đất với yếu tố tác động Các phương pháp thống kê mô hình hóa không gian đa chiều cho phép phân tích liệu liên kết nghiên cứu mối quan hệ biến đổi sử dụng đất với yếu tố tác động cách toàn diện hiệu hơn, đặc biệt giải đầy đủ vấn đề tương quan không gian, mà phân tích dựa số liệu thống kê truyền thống đạt [28] Ở Việt Nam có nghiên cứu theo hướng này: Müller [122], Vũ Kim Chi [30], Phạm Thị Thanh Hiền [67] Tuy nhiên, nghiên cứu tập trung cho đánh giá mối quan hệ sử dụng đất với điều kiện tự nhiên chính, điều kiện kinh tế - xã hội bỏ ngỏ Phân tích thống kê không gian có hai cách thức tiếp cận: phân tích không gian theo vùng lãnh thổ, phân tích không gian theo điểm [73] Phân tích thống kê không gian chia thành bốn nhóm: phân tích khảo sát liệu, phân tích hồi quy, thống kê Bayes mạng nơ-ron nhân tạo (hình 1.3) Đối với khu vực nghiên cứu, cần phải dựa vào cấu trúc liệu, yêu cầu điều kiện cụ thể để lựa chọn phương pháp phù hợp với độ xác cao hiệu 1.2 Tổng quan nghiên cứu lớp phủ sử dụng đất 1.2.1 Khái niệm lớp phủ sử dụng đất Lớp phủ bề mặt trạng thái lý sinh bề mặt Trái đất phần sát bề mặt [154] Trong đó, sử dụng đất liên quan đến chức mục đích sử dụng người [49] Lớp phủ bề mặt sử dụng đất có quan hệ chặt chẽ với phụ thuộc phần lớn vào đặc tính đất (lớp thực phủ, vị trí,…) Trong thực tế nghiên cứu, lớp phủ bề mặt đứng sử dụng đất nhìn chung không liên quan đến lớp phủ bề mặt [108, 131] 1.2.2 Các phương pháp phân loại quy mô chiết tách thông tin sử dụng đất từ tư liệu viễn thám Khi nói đến phân loại ảnh có hai vấn đề cần quan tâm phương pháp phân loại quy mô tiếp cận Có nhiều phương pháp phân loại phân chia theo phương pháp phân loại có kiểm định không kiểm định theo phương pháp thống kê phi thống kê Có ba quy mô tiếp cận bao gồm: tiếp cận theo điểm ảnh (pixel), tiếp cận điểm ảnh (subpixel) tiếp cận theo đối tượng tập hợp pixel tạo thành thực thể giống thực địa (object) Hiện nay, xu hướng tiếp cận đối tượng phương pháp phân loại phi thống kê sử dụng lý thuyết mờ để chiết tách thông tin lớp phủ sử dụng đất cho kết phân loại có độ xác cao Phương pháp phân loại mờ chiết tách thông tin sử dụng đất cho loại tư liệu ảnh từ ảnh có độ phân giải cao Quickbird, IKONOS đến ảnh có độ phân giải trung bình Landsat [10, 98, 112, 136, 180] Khi áp dụng lý thuyết mờ để phân loại ảnh Landsat nhà khoa học khẳng định phương pháp phân loại cho độ xác tốt phương pháp phân loại thống kê truyền thống [10, 13, 21, 27, 82, 98, 111, 112, 136, 168, 180] 1.2.3 Các phương pháp nghiên cứu biến động lớp phủ sử dụng đất Kỹ thuật đánh giá biến động sử dụng tư liệu viễn thám chia thành hai nhóm phương pháp chính: đánh giá trước phân loại đánh giá sau phân loại [133] Các phương pháp đánh giá biến động tổng hợp từ tác giả Ashbinhdu Singh (1989), David A Mouat (1993), Ross S Lunetta (1993), Vittorio Castelli cộng (1993), D Lu cộng (2004) Gong Jiannya (2008) [39, 78, 109, 133, 141] thể hình 1.4 Ảnh hai thời điểm Trước phân loại Đại số Chuyển đổi Sau phân loại Mô hình Phương pháp số Giải đoán mắt Kết hợp Hình 1.4 Các phương pháp xác định biến động 1.3 Quan điểm phương pháp nghiên cứu luận án 1.3.1 Quan điểm nghiên cứu Quan điểm đô thị hóa Đô thị hóa khu vực ven đô đồng nghĩa với lan truyền tính đô thị vào khu vực nông thôn thể thông qua nhóm tiêu chí sau: - cấu kinh tế, - tăng mật độ dân số, mức sống, - cấu lao động - sử dụng đất Các yếu tố đô thị hóa ảnh hưởng đến sử dụng đất 11 (phổ yếu tố đặc trưng đối tượng) thành không gian mờ từ tạo quy tắc cho không gian mờ riêng biệt Suy luận mờ: Suy luận mờ tổ hợp quy tắc mờ sử dụng phối hợp tập mờ khác Bộ quy tắc mờ đơn giản phụ thuộc vào tập mờ quy tắc I – Then ( I hàm điều kiện, then hàm kết quả) Hàm điều kiện áp dụng đầy đủ Nếu mức độ liên thuộc 1, mệnh đề then áp dụng đầy đủ: Nếu x A C Hàm điều kiện áp dụng có trọng số Nếu hàm điều kiện thỏa mãn phần, mệnh đề then áp dụng có trọng số : Nếu x A C với mức độ Khử mờ: Để có thông tin chuyên đề từ kết phân loại sử dụng logic mờ kết phải chuyển sang giá trị tường minh Các phương pháp khử mờ bao gồm: trọng tâm (center-o - gravity) trung bình tối đa (mean-o -maximum) theo hai công thức sau [153]: n center  of  gravity   s   ( s) s 1 n   (s) (2 9) s 1 m s s 1 m mean  of  max imum   (2 10) 12 2.4.2 Quy trình phân loại DỮ LIỆU ĐẦU VÀO PHÂN LOẠI QUY TẮC MỜ Ảnh Tiền xử lý KHỬ MỜ MỜ HÓA Xác định ngưỡng Mẫu thu thập Phân mảnh ảnh ảnh DỮ LIỆU ĐẦU RA Xác định yếu tố đặc trưng Gán lớp Kết SUY LUẬN MỜ Đánh giá độ xác Xây dựng quy tắc Hình 2.7 Sơ đồ bước xử lý ảnh 13 Chương ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA ĐÔ THỊ HÓA ĐẾN BIẾN ĐỘNG CƠ CẤU SỬ DỤNG ĐẤT NÔNG NGHIỆP KHU VỰC ĐÔNG ANH, HÀ NỘI 3.1 Đánh giá mức độ đô thị hóa khu vực Đông Anh, Hà Nội 3.1.1 Các tiêu đánh giá mức độ đô thị hóa cho khu vực Đông Anh, Hà Nội Các nhóm tiêu bao gồm: sử dụng đất, dân số điều kiện sở vật chất nhóm lao động cấu kinh tế Bảng 3.1 Nhóm tỉ trọng mục đích sử dụng đất Tiêu chí Sử dụng đất - Chỉ tiêu Tỉ trọng đất xây dựng Tỉ trọng đất lúa Tỉ trọng đất hoa màu Tỉ trọng đất xen canh hoa màu lúa Mã XD Lua Mau Mlua Bảng Nhóm lao động cấu kinh tế Tiêu chí Chỉ tiêu Lao động cấu - Tỉ lệ thất nghiệp ngành lao động - Tỉ lệ người độ tuổi lao động làm việc ngành nông nghiệp - Tỉ lệ người độ tuổi lao động làm việc ngành công nghiệp, xây dựng - Tỉ lệ người độ tuổi lao động làm việc ngành thương mại dịch vụ Cơ cấu nguồn thu nhập - Tỉ lệ số hộ gia đình có thu nhập từ nông lâm thủy sản - Tỉ lệ số hộ gia đình có nguồn thu nhập từ công nghiệp, xây dựng - Tỉ lệ số hộ gia đình có nguồn thu nhập từ thương mại dịch vụ Mã P_umploy P_NLTS P_CNXD P_TNDV I_NLTS I_CNXD I_TNDV Bảng 3.3 Nhóm dân số điều kiện sở vật chất Tiêu chí Chỉ tiêu Dân số Mật độ dân số Điều kiện sở - Tỉ lệ hộ có máy tính vật chất - Tỉ lệ hộ gia đình sử dụng nước máy - Tỉ lệ hộ gia đình sử dụng bếp Gas Mã PP PC W G 14 3.1.2 Phương pháp đánh giá mức độ đô thị hóa Phương pháp phân tích thành phần (PCA) sử dụng đánh giá mức độ đô thị hóa PCA làm giảm số chiều liệu nghĩa thay trục tọa độ không gian cũ, PCA xây dựng không gian chiều hơn, khả biểu diễn liệu tương đương không gian cũ Các trục tọa độ không xây dựng cho trục độ biến thiên liệu lớn 3.1.3 Mức độ đô thị hóa Đông Anh, Hà Nội Kết phân tích PCA cho năm 2001, 2006, 2011 hình 3.2 đến 3.4 Năm 2001: F1 F2: 70.10 % Scree plot 100 Cumulative variability (%) 80 Eigenvalue I_NLTS Mlua 0.75 0.25 60 40 Lua Mau -0.25 XD PP I_TNDV P_umplo I_CN XD y P_CNXD P_TNDV -0.5 20 P_NLTS 0.5 -0.75 -1 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 F12 F13 -1 -0.75-0.5-0.25 0.25 0.5 0.75 axis Hình 3.2 Các trục thành phần F phân bố tiêu hai trục thành phần F1 F2 năm 2001 Scree plot 12 100 10 Cumulative variability (%) 80 Eigenvalue 60 40 20 Năm 2006: F1 F2: 77.32 % 0.75 P_NLTSI_NLTS Mlua 0.5 0.25 Mau -0.25 Lua G XD PP P_TND P_CNX V I_TNDV PC D I_CNXD W P_umpl oy -0.5 -0.75 0 F1 F3 F5 F7 F9 axis F11 F13 F15 F17 -1 -1 -0.75-0.5-0.25 0.25 0.5 0.75 Hình 3.3 Các trục thành phần F phân bố tiêu hai trục thành phần F1 F2 năm 2006 15 Năm 2011: F1 F2: 73.10 %) Scree plot 12 100 0.75 10 Cumulative variability (%) 80 Eigenvalue 60 40 20 0 F1 F3 F5 F7 F9 F11 F13 F15 F17 axis 0.5 0.25 P_NLTS I_NLTS Mlua Lua Mau -0.25 -0.5 P_umpl PP oy XD I_TN_D G I_CN_X PC VP_CNX DW P_TNDD V -0.75 -1 -1 -0.75-0.5-0.25 0.25 0.5 0.75 Hình 3.4 Các trục thành phần F phân bố tiêu hai trục thành phần F1 F2 năm 2011 Hình 3.6 Hình 3.5 Hình 3.7 16 Trục thành phần thứ (F1): Tập trung tiêu lĩnh vực công nghiệp, xây dựng, dịch vụ, tiêu mức sống cao tiêu tỉ trọng đất xây dựng lớn Do vậy, gọi trục F1 trục thể cho mức độ đô thị hóa tiêu đại diện cho tập hợp tiêu  Trục thành phần thứ hai (F2): Tập trung tiêu I_NLTS, P_NLTS Mlua – tiêu thể cho thu nhập lao động từ lĩnh vực nông lâm nghiệp, thủy sản Trục F2 thể cho mức độ hoạt động nông nghiệp Hình 3.5; 3.6 3.7 thể mức độ đô thị hóa không gian huyện Đông Anh, Hà Nội thông qua tiêu chí trục F1 phân chia thành cấp độ biến đổi mức độ đô thị hóa tăng theo nên màu từ gam màu lạnh đến gam màu nóng 3.2 Đánh giá biến động sử dụng đất nông nghiệp Đông Anh, Hà Nội 3.2.1 Đánh giá biến động sử dụng đất theo thời gian  Giai đoạn 2001- 2006 Hình 3.8  Giai đoạn 2006 – 2013 Hình 3.10 17 Hình 3.8 hình 3.10 Chuyển đổi cấu loại hình sử dụng đất giai đoạn 2001-2006 giai đoạn 2006-2013  Giai đoạn 2001 - 2013 Bảng 3.8 Biến động sử dụng đất giai đoạn 2001- 2013 Loại hình sử dụng đất Xây dựng Lúa Hoa màu Màu lúa Ao, hồ Đất trống Sông Năm 2001 Năm 2013 (ha) (ha) 2620.09 7721.27 1373.77 4780.93 1206.00 80.00 716.24 5081.08 5911.00 1169.36 3807.58 1671.99 179.38 677.92 Biến động sử dụng đất Diện tích (ha) Phần trăm (%) 2460.99 -1810.27 -204.41 -973.35 465.99 99.38 -38.32 13.3 -9.8 -1.1 -5.3 2.5 0.5 -0.2 3.2.2 Đánh giá diện tích biến động sử dụng đất theo không gian 3.3 Xác định yếu tố ảnh hưởng đến biến động sử dụng đất nông nghiệp Đông Anh, Hà Nội 3.3.1 Hồi quy logistic Mô hình hồi quy đa thức mô hình hồi quy mở rộng mô hình hồi đơn thức [70] Mô hình đơn thức với biến phụ thuộc biến nhị phân với hai trạng thái có phương trình sau: [ Xác suất để ] (3 1) = nghĩa xác suất kiện xảy xác định theo công thức: (3 2) Mô hình hồi quy đa thức tương tự mô hình hồi quy đơn thức biến phụ thuộc biến có nhiều hai trạng thái Giả sử rằng, có k trạng thái biến độc lập 0, 1, 2, ,k, có k-1 phương trình hồi 18 quy Mỗi phương trình hồi quy trạng thái so với trạng thái tham chiếu Số điểm mẫu lấy 4984 điểm ngẫu nhiên trải khu vực nghiên cứu Yếu tố địa lý, tự nhiên Mức độ đô thị hóa Biến động sử dụng đất Phân tích hồi quy nông nghiệp Mức độ hoạt động nông nghiệp Điều kiện kinh tế - xã hội Các yếu tố tác động đến biến động sử dụng đất nông nghiệp Hình 3.15 Xác định yếu tố ảnh hưởng đến biến động sử dụng đất nông nghiệp 3.3.2 Cơ sở liệu GIS mô hình Bảng 3.13 Biến phụ thuộc biến độc lập Loại biến Biến phụ thuộc Không chuyển đổi Chuyển đổi từ đất chuyên lúa thành đất xây dựng Chuyển đổi từ đất chuyên lúa thành đất màu lúa Chuyển đổi từ đất chuyên lúa thành đất ao hồ Chuyển đổi từ đất màu lúa thành đất xây dựng Chuyển đổi từ đất màu lúa thành đất lúa Biến độc lập Mức độ đô thị hóa (F1) Mức độ hoạt động lĩnh vực nông nghiệp (F2) Điều Khoảng cách đến Hà Nội (HN) Kiểu kiện tự Khoảng cách đến đường giao thông (GT) nhiên Khoảng cách đến khu dân cư (DC) Liên tục Điều kiện Cơ cấu ngành lao động kinh tế Cơ cấu nguồn thu nhập xã hội Mật độ dân số Rời rạc Rời rạc Rời rạc Liên tục Liên tục Rời rạc Rời rạc 19 3.3.3 Các yếu tố tác động chuyển đổi sử dụng đất nông nghiệp Đông Anh, Hà Nội Năm 2001 Lúa Năm 2001 Lúa Năm 2001 Lúa Năm 2001 Màu lúa Năm 2006 +F1 -DC; - HN +F1; +I_CN -F2; -P_CN; -DC; - HN Xây dựng Năm 2006 +F2; +DPP +F1;+F2;+DPP;+I_DV;+I_CN;+P_NN -DC -P_DV; -DC Năm 2013 Năm 2006 +DC, +HN Năm 2013 Năm 2006 +F1; +HN -GT; -DC Năm 2001 Màu lúa Năm 2013 +P_DV; +P_NN; +DC Ao, hồ Năm 2013 +F1; +DPP; +HN - GT; -DC Năm 2006 +HN Màu lúa Xây dựng Năm 2013 +I_DV; +I_CN; -DPP; -P_CN, -GT Lúa Kết phân tích hồi quy cho thấy yếu tố tự nhiên kinh tế - xã hội có liên quan đến chuyển đổi sử dụng đất khu vực nghiên cứu vòng 10 năm qua ếu tố khoảng cách tới khu vực dân cư (DC) yếu tố tự nhiên quan trọng, liên quan đến hầu hết loại hình chuyển đổi sử dụng đất huyện Trong đó, hai yếu tố mức độ đô thị hóa (F1) thay đổi mật độ dân số (DPP) lại hai yếu tố kinh tế xã hội đóng vai trò quan trọng chuyển đổi sử dụng đất ếu tố mức độ đô thị hóa (F1) liên quan theo chiều tương tác thuận đến chuyển đổi từ đất 20 nông nghiệp sang đất phi nông nghiệp Yếu tố thay đổi mật độ dân số (DPP) hầu hết liên quan theo chiều tương quan thuận đến loại hình chuyển đổi sử dụng đất khu vực, có loại chuyển đổi từ đất màu lúa sang đất chuyên lúa có tương tác nghịch 3.4 Mô hình hóa biến động sử dụng đất nông nghiệp Bản đồ yếu tố tác động Các đồ Chuẩn hóa liệu Mô hình hóa kiểm chứng MLP Bản đồ Bản SDĐ T2đồ sử dụng đất T2 ROC Khả chuyển đổi Bản đồ sử dụng đất T3 Kappa Bản đồ sử dụng đất mô T3 Hình 3.18 Mô hình hóa biến động sử dụng đất nông nghiệp 3.4.1 Chuẩn hóa liệu đầu vào cho mô hình giai đoạn 2001-2006 2006-2013 3.4.2 Không gian thích nghi cho loại hình chuyển đổi sử dụng đất Không gian thích nghi cho chuyển đổi sử dụng đất tạo theo mô hình mạng nơ-ron nhân tạo (MLP) MLP mô hình gồm nhiều lớp có cấu trúc truyền thẳng dựa thuật toán lan truyền ngược có giám sát Mỗi loại hình chuyển đổi sử dụng đất tương ứng với mô hình MPL riêng 21 Khả chuyển đổi từ đất chuyên lúa sang ao hồ Khả chuyển đổi từ đất màu lúa sang xây dựng Khả chuyển đổi từ đất chuyên lúa sang đất xây dựng Khả chuyển đổi từ đất màu lúa sang chuyên lúa Khả chuyển đổi từ đất chuyên lúa sang màu lúa Hình 20 Khả chuyển đổi sử dụng đất sau năm 2001 22 Khả chuyển đổi từ đất màu lúa sang chuyên lúa Khả chuyển đổi từ đất chuyên lúa sang xây dựng Khả chuyển đổi từ đất màu lúa sang đất xây dựng Khả chuyển đổi từ đất chuyên lúa sang màu lúa Khả chuyển đổi từ đất chuyên lúa sang ao hồ Hình 3.21 Khả chuyển đổi sử dụng đất sau năm 2006 23 3.4.3 Kiểm chứng mô hình Hai kỹ thuật sử dụng kiểm chứng mô hình biến động sử dụng đất bao gồm kiểm chứng theo hệ số Kappa [134] kiểm chứng theo ROC [56] Đối với loại hình chuyển đổi sử dụng đất có đường cong ROC tương ứng Trong giai đoạn 2001 – 2006, diện tích phía dường cong khoảng 0.506 đến 0.737 Đối với giai đoạn 2006-2013, diện tích phía dường cong khoảng 0.529 đến 0.730 Hệ số Kappa xác định 0.727 cho thấy mô hình đạt độ xác tốt KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Dựa kết nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm, luận án chứng minh tính đắn luận điểm với kết luận kiến nghị sau đây: A Kết luận Sử dụng phương pháp phân loại mờ tiếp cận đối tượng thông qua việc so sánh hàm liên thuộc tập mẫu lựa chọn số đặc trưng cho lớp sử dụng đất với mức độ chồng phủ cho độ xác độ tin cậy cao Mức độ đô thị hóa chi tiết cho khu vực theo ba thời điểm 2001, 2006 2011đã xác định dựa phân tích PCA đa tiêu chí bao gồm nhóm tiêu chí kinh tế, xã hội sử dụng đất Trong giai đoạn 2001-2013, xác định loại hình chuyển đổi huyện Đông Anh, bao gồm: đất chuyên lúa sang đất xây dựng, chuyên lúa sang màu lúa, chuyên lúa sang ao hồ, màu lúa sang chuyên lúa màu lúa sang đất xây dựng Các phương pháp thống kê mô hình hóa không gian định lượng tác động đô thị hóa đến sử dụng đất Các yếu tố tự nhiên 24 kinh tế xã hội liên quan đến đô thị hóa vừa tác nhân thúc đẩy vừa nguyên nhân kìm hãm chuyển đổi sử dụng đất nông nghiệp khu vực nghiên cứu Kiến nghị Ngoài trình tương tác thuận nghiên cứu luận án đây, kiến nghị nghiên cứu tương tác nghịch ảnh hưởng trình biến động sử dụng đất đến đô thị hóa Kiến nghị sử dụng phương pháp phân loại mờ tiếp cận đối tượng chiết tách thông tin sử dụng đất khu vực ven đô tích hợp phân tích thống kê với mô hình hóa không gian đánh giá mối tương tác điều kiện tự nhiên kinh tế - xã hội với biến động sử dụng đất DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI LUẬN ÁN Trinh Thi Hoai Thu (2009), “Monitoring changes in land use”, 7th FIG Regional Conference, Hanoi Vietnam Võ Chí Mỹ, Trịnh Thị Hoài Thu, Phạm Thị Làn, Lê Thị Thu Hà (2010), “Using vegetation index in monitoring exploited land cover”, Proceedings of International Mining Con erence on “Advanced Mining or Sustainable Development” Halong Vietnam, pp 250 – 246 Trịnh Thị Hoài Thu, Lê Thi Thu Hà, Phạm Thị Làn (2012), So sánh phương pháp phân loại dựa vào điểm ảnh phương pháp phân loại định hướng đối tượng chiết xuất thông tin lớp phủ bề mặt từ ảnh độ phân giải cao, Tạp chí Khoa học Mỏ - Địa chất, 39, tr 59-65 Trịnh Thị Hoài Thu (2013), “Nghiên cứu phân loại mờ tiếp cận đối tượng chiết tách thông tin sử dụng đất khu vực Đông Anh, Hà Nội ”, Tạp chí Khoa học Đo đạc Bản đồ, 30 (4) PC, tr 545 -554 Trinh Thi Hoai Thu, Pham Thi Lan, Tong Huyen Ai (2013), “Rule set of object-oriented classification using Landsat imagery in Donganh, Hanoi, Vietnam”, Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography, Vol 31, No 6-2, pp 521-527 Trịnh Thị Hoài Thu, Lê Thị Thanh Hương (2014), “Dự báo xu hướng biến động sử dụng đất khu vực Đông Anh, Hà Nội”, Tạp chí Khoa học Đo đạc Bản đồ, 21, tr 60-64 [...]... tích PCA Mức độ đô thị hóa Phân tích hồi quy logistic Sử dụng đất Phân tích không gian GIS Biến động sử dụng đất Yếu tố của đô thị hóa tác động tới biến động sử dụng đất Mô hình hóa Không gian thay đổi sử dụng đất Hình 1.8 Các bước nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu 10 Chương 2 PHƯƠNG PHÁP PHÂN LOẠI MỜ TIẾP CẬN ĐỐI TƯỢNG CHIẾT TÁCH THÔNG TIN SỬ DỤNG ĐẤT KHU VỰC ĐÔNG ANH, HÀ NỘI 2.1 Khái quát về đặc điểm... Đánh giá mức độ đô thị hóa khu vực Đông Anh, Hà Nội 3.1.1 Các chỉ tiêu đánh giá mức độ đô thị hóa cho khu vực Đông Anh, Hà Nội Các nhóm chỉ tiêu bao gồm: sử dụng đất, dân số và điều kiện cơ sở vật chất và nhóm lao động và cơ cấu kinh tế Bảng 3.1 Nhóm tỉ trọng mục đích sử dụng đất Tiêu chí Sử dụng đất - Chỉ tiêu Tỉ trọng đất xây dựng Tỉ trọng đất lúa Tỉ trọng đất hoa màu Tỉ trọng đất xen canh hoa màu và... sang đất xây dựng 4 Các phương pháp thống kê và mô hình hóa không gian đã định lượng được tác động của đô thị hóa đến sử dụng đất Các yếu tố tự nhiên và 24 kinh tế xã hội liên quan đến đô thị hóa vừa là tác nhân thúc đẩy vừa là nguyên nhân kìm hãm chuyển đổi sử dụng đất nông nghiệp trong khu vực nghiên cứu Kiến nghị 1 Ngoài quá trình tương tác thuận như đã nghiên cứu trong luận án trên đây, kiến nghị nghiên. .. nghiên cứu tương tác nghịch ảnh hưởng của quá trình biến động sử dụng đất đến đô thị hóa 2 Kiến nghị sử dụng phương pháp phân loại mờ tiếp cận đối tượng trong chiết tách thông tin sử dụng đất ở các khu vực ven đô và tích hợp phân tích thống kê với mô hình hóa không gian trong đánh giá mối tương tác giữa điều kiện tự nhiên và kinh tế - xã hội với biến động sử dụng đất DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC... qua mối quan chặt chẽ giữa lớp phủ bề mặt và loại hình sử dụng đất 4 Về cách tiếp cận trong nghiên cứu đánh giá tác động của đô thị hóa đến đất nông nghiệp Luận án sử dụng cách tiếp cận liên ngành để đánh giá tác động của đô thị hóa đến sử dụng đất Tiếp cận liên ngành thông qua phân tích thống kê và mô hình hóa không gian 1.3.2 Phương pháp nghiên cứu Điều kiện tự nhiên Điều kiện kinh tế - xã hội Tư liệu... Các yếu tố tác động đến biến động sử dụng đất nông nghiệp Hình 3.15 Xác định các yếu tố của ảnh hưởng đến biến động sử dụng đất nông nghiệp 3.3.2 Cơ sở dữ liệu GIS của mô hình Bảng 3.13 Biến phụ thuộc và biến độc lập Loại biến Biến phụ thuộc Không chuyển đổi Chuyển đổi từ đất chuyên lúa thành đất xây dựng Chuyển đổi từ đất chuyên lúa thành đất màu lúa Chuyển đổi từ đất chuyên lúa thành đất ao hồ Chuyển... tố mức độ đô thị hóa (F1) liên quan theo chiều tương tác thuận đến chuyển đổi từ đất 20 nông nghiệp sang đất phi nông nghiệp Yếu tố thay đổi mật độ dân số (DPP) hầu hết liên quan theo chiều tương quan thuận đến sự các loại hình chuyển đổi sử dụng đất trong khu vực, chỉ có loại chuyển đổi từ đất màu lúa sang đất chuyên lúa có sự tương tác nghịch 3.4 Mô hình hóa biến động sử dụng đất nông nghiệp Bản... gam màu lạnh đến gam màu nóng 3.2 Đánh giá biến động sử dụng đất nông nghiệp tại Đông Anh, Hà Nội 3.2.1 Đánh giá biến động sử dụng đất theo thời gian  Giai đoạn 2001- 2006 Hình 3.8  Giai đoạn 2006 – 2013 Hình 3.10 17 Hình 3.8 và hình 3.10 Chuyển đổi cơ cấu giữa các loại hình sử dụng đất chính giai đoạn 2001-2006 và giai đoạn 2006-2013  Giai đoạn 2001 - 2013 Bảng 3.8 Biến động sử dụng đất giai đoạn... các yếu tố tác động Các bản đồ Chuẩn hóa dữ liệu Mô hình hóa kiểm chứng MLP Bản đồ Bản SDĐ T2đồ sử dụng đất T2 ROC Khả năng chuyển đổi Bản đồ sử dụng đất T3 Kappa Bản đồ sử dụng đất mô phỏng T3 Hình 3.18 Mô hình hóa biến động sử dụng đất nông nghiệp 3.4.1 Chuẩn hóa dữ liệu đầu vào cho mô hình giai đoạn 2001-2006 và 2006-2013 3.4.2 Không gian thích nghi cho các loại hình chuyển đổi sử dụng đất Không... lúa thành đất ao hồ Chuyển đổi từ đất màu lúa thành đất xây dựng Chuyển đổi từ đất màu lúa thành đất lúa Biến độc lập Mức độ đô thị hóa (F1) Mức độ hoạt động trong lĩnh vực nông nghiệp (F2) Điều Khoảng cách đến Hà Nội (HN) Kiểu kiện tự Khoảng cách đến đường giao thông chính (GT) nhiên Khoảng cách đến khu dân cư (DC) Liên tục Điều kiện Cơ cấu ngành lao động kinh tế Cơ cấu nguồn thu nhập xã hội Mật độ