- XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỖ TRỢ BỐ TRÍ ĐẤT NÔNG NGHIỆP - TRƯỜNG HỢP NGHIÊN CỨU Ở HUYỆN MỸ XUYÊN, TỈNH SÓC TRĂNG. - Bố trí đất đai, bố trí không gian, Mỹ Xuyên, quy hoạch sử dụng đất, ST-LUAM. - Bố trí đất đai là một trong những bước quan trọng trong quy hoạch sử dụng đất. - Bài viết nhằm giới thiệu một mô hình bố trí đất đai mới trong quy hoạch sử dụng đất đai tên là mô hình ST-LUAM (Soc Trang Land Use Allocation Model - ST-LUAM). - Phương pháp xây dựng mô hình được thực hiện trên mô hình Cellular Automata kết hợp với phần mềm GAMA để thực hiện giải thuật bố trí đất đai. - Dữ liệu đầu vào của mô hình là bản đồ hiện trạng sử dụng đất (năm 2010) của địa phương và các dữ liệu này được chia thành các ô nhỏ.. - Mô hình ST-LUAM đã được thử nghiệm để bố trí đất nông nghiệp ở huyện Mỹ Xuyên, tỉnh Sóc Trăng (năm 2015) theo các phương án khác nhau, trong đó, phương án tổng hợp các chỉ số cho kết quả bố trí gần thực tế nhất (Kappa =0,97). - Kết quả này cho thấy mô hình ST-LUAM bước đầu cho kết quả khả quan và có thể mở rộng nghiên cứu ứng dụng trong việc bố trí đất nông nghiệp cho cả khu vực Đồng bằng sông Cửu Long.. - Xây dựng mô hình hỗ trợ bố trí đất nông nghiệp - Trường hợp nghiên cứu ở huyện Mỹ Xuyên, tỉnh Sóc Trăng. - Bố trí các kiểu sử dụng đất nông nghiệp là một trong những công đoạn quan trọng ảnh hưởng đến tính khả thi của quy hoạch ngành cũng như quy hoạch phát triển tổng thể kinh tế xã hội vùng lãnh thổ. - Phương pháp bố trí theo mô hình tế bào tự động (Cellular Automata-CA) được nhiều tác giả nghiên cứu, mỗi tế bào là một ô vuông có những đặc điểm thuộc tính riêng và liên hệ chặt chẽ với các tế bào xung quanh (Neumann,1966). - Nghiên cứu khác của Ma và Zhao (2015) sử dụng các giải thuật tin học như thử nghiệm vét cạn, giải thuật Di truyền (genetic algorithm) để lựa chọn tham số tối ưu hóa sự bố trí đất đai. - Ở Việt Nam, nghiên cứu của Castella et al có xét đến hành vi của người dân trong việc lựa chọn các LUT để đưa ra giải pháp bố trí phương án quy hoạch ở vùng núi phía Bắc Việt Nam và Lào. - Lê Cảnh Định (2011) đã ứng dụng mô hình CA trong xây dựng mô hình bố trí không gian các cell tế bào nhằm đảm bảo ít xáo trộn hiện trạng sử dụng đất cao ở tỉnh Lâm Đồng.. - Hầu hết các nghiên cứu trên đã hỗ trợ rất nhiều cho các nhà quy hoạch bố trí không gian các LUT nhằm đáp ứng mục tiêu đề ra. - Tuy nhiên, để áp dụng cho vùng đặc thù ở Đồng bằng sông Cửu Long, các phương pháp bố trí không gian trên chưa thấy xét đến yếu tố về xã hội như khả năng của nông hộ, tỷ lệ hộ nghèo, tập quán sinh sống và canh tác dọc theo sông rạch, đường xá cũng như những ảnh hưởng của. - hệ thống cơ sở hạ tầng đến bố trí đất đai. - Do đó, mục tiêu của nghiên cứu là xây dựng mô hình bố trí đất sản xuất nông nghiệp dựa trên những tác động của các yếu tố kinh tế, xã hội và môi trường có xét đến yếu tố cơ sở hạ tầng và sự ảnh hưởng của các LUT lân cận.. - Yêu cầu đặt ra trong nghiên cứu này là đưa ra được phương án bố trí đất nông nghiệp cho kỳ quy hoạch tiếp theo dựa trên dữ liệu đầu vào là bản đồ hiện trạng sử dụng đất đang xét, diện tích quy hoạch theo nhu cầu phát triển và các điều kiện kinh tế xã hội của địa phương. - Với mục tiêu bố trí các kiểu sử dụng đất nông nghiệp sao cho ít gây xáo trộn về hiện trạng SDĐ, phù hợp với đặc điểm thích nghi tự nhiên, kinh tế,. - (2) Điều tra thực địa về điều kiện kinh tế xã hội của địa bàn nghiên cứu để xác định các yếu tố ảnh hưởng đến việc bố trí các LUT nông nghiệp. - (3) Xây dựng dữ liệu đầu vào cho mô hình. - (4) Xây dựng mô hình bố trí đất nông nghiệp ST-LUAM, ứng dụng mô hình để bố trí đất đai và kiểm chứng với bản đồ hiện trạng SDĐ nông nghiệp của kỳ tiếp theo.. - 2.3.1 Xây dựng bản đồ đơn vị đất đai. - 2.4 Phương pháp xây dựng mô hình bố trí đất đai- ST_LUAM. - 2.4.1 Xây dựng dữ liệu cho mô hình. - Để có thể bố trí đất nông nghiệp cho địa phương, mô hình cần dữ liệu đầu vào được chia làm 2 nhóm:. - Dữ liệu nền để bố trí các LUT: Bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2010 được thu thập từ Sở Tài Nguyên Môi Trường tỉnh Sóc Trăng dùng làm dữ liệu nền cho mô hình bố trí các LUT yêu cầu. - Nguồn dữ liệu này phục vụ cho công tác tính toán các chỉ số xác định LUT nào được ưu tiên bố trí vào các cell.. - 2.4.2 Phương pháp xác định vị trí bố trí đất đai a. - Xác định điều kiện ràng buộc khi bố trí Để đảm bảo bố trí các kiếu SDĐ phù hợp với thực tế của địa phương như yêu cầu đã đặt ra cho bài toán bố trí đất nông nghiệp, các LUT khi được bố trí vào một cell phải thỏa mãn các điều kiện ràng buộc sau:. - Điều kiện đầu tiên cần xem xét bố trí LUT trên mỗi vị trí có mức thích nghi cao nhất.. - Đối với một số LUT có yêu cầu ưu tiên bố trí ở những vị trí gần đường giao thông để thuận tiện cung cấp nguồn điện, gần sông rạch để chủ động về nguồn nước cho sản xuất.. - Ưu tiên bố trí các LUT đòi hỏi chi phí đầu tư cao cho những nhóm xã có khả năng đầu tư cao.. - Xác định các chỉ số của mô hình-ST-LUAM Từ yêu cầu bố trí các kiểu sử dụng đất được đặt ra, việc xem xét LUT nào được bố trí vào các cell trên bản đồ nền đầu vào được xác định dựa vào các chỉ số đánh giá sau:. - Chỉ số thích nghi đất đai (I_LS LUT ) là điều kiện tiên quyết trong mô hình bố trí ST_LUAM, khi một LUT không thích nghi, chỉ số này bằng 0, mô hình sẽ không xét LUT đó cho cell:. - Chỉ số I cap_LUT của một LUT nào có giá trị cao nhất thì LUT đó được chọn để bố trí cho cell.. - Việc xác định LUT có khả năng bố trí cho cell được xây dựng dựa vào chỉ số I cap_LUT , trong đó bộ trọng số W R , W C , W DEN , W LS quy định mức độ quan trọng của các chỉ số hợp thành. - Giá trị trọng số khác nhau ảnh hưởng đến vị trí được ưu tiên bố trí của mỗi LUT. - Do đó, bộ trọng số này cần được xác định sao cho kết quả bố trí càng giống với thực tế càng tốt.. - Khi đó phần mềm sẽ lần lượt thử nghiệm mô hình bố trí với giá trị các trọng số của W R , W C , W DEN , W LS tăng dần từ 0 đến 1, giá trị mỗi bước tăng là 0,1 đơn vị. - 2.5 Đánh giá kết quả bố trí đất đai. - Để đánh giá độ chính xác của thuật toán bố trí đất đai của mô hình ST-LUAM, bản đồ bố trí đất đai. - Trường hợp nghiên cứu này là bản đồ bố trí đất đai ở năm 2015 so với bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2015 (Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Sóc Trăng, 2015) để đánh giá độ tin cậy của thuật toán bố trí. - Giá trị Kappa càng gần 1 thì 2 bản đồ có độ tương đồng cao, nghĩa là kết quả mô hình bố trí đất đai diễn ra giống với diễn biến tự nhiên trên thực tế.. - 3.1.1 Nguyên nhân chuyển đổi các mô hình canh tác. - Riêng LUT 4 cần được bố trí gần nguồn cung cấp điện cho sản xuất. - Đa số người dân đánh giá các LUT đều cần bố trí gần kênh rạch. - Tuy nhiên chỉ tiêu bố trí gần đường giao thông của LUT 2, LUT 3 và LUT 4 được đánh giá cao do tập quán canh tác các LUT này thường được bố trí gấn nhà và đường giao thông. - Đây là cơ sở để xây dựng dữ liệu đầu vào khi thiết lập các chỉ số I R , I C , I DEN_LUT của mô hình ST-LUAM trong bố trí đất đai.. - Trong nghiên cứu này, yếu tố khả năng kinh tế được thể hiện thông qua chỉ số Khả năng đầu tư (I Invest ) của cell ở từng nhóm xã khi xem xét bố trí LUT trong mô hình ST-LUAM. - Tương tự, các xã thuộc nhóm 1 có tỷ lệ cell được gán chỉ số I Invest = 0 là 4%, đối với xã thuộc nhóm 2 là 6% không được bố trí LUT 4.. - Việc đánh giá thích nghi của các LUT cho các ĐVĐĐ là cơ sở khoa học để lựa chọn bố trí các LUT cho từng cell trong mô hình ST-LUAM thông qua chỉ số thích nghi của các LUT (I_LS LUT. - Đây là điều kiện thích nghi về môi trường tự nhiên của các LUT và cũng là điều kiện đầu tiên của mô hình khi xét bố trí LUT với chỉ số I_LS LUT càng cao thì càng ưu tiên được bố trí.. - 3.2.1 Bản đồ đơn vị đất đai. - 3.2.2 Phân cấp thích nghi đất đai. - Đây là nguồn dữ liệu đầu vào của mô hình ST-LUAM. - 3.3 Thực nghiệm mô hình bố trí các kiểu sử dụng đất. - Với kết quả thu thập dữ liệu và đánh giá thích nghi đất đai làm đầu vào cho mô hình, mô hình ST- LUAM được hiệu chỉnh và thử nghiệm bố trí đất nông nghiệp của huyện Mỹ Xuyên. - Phần này trình bày kết quả xây dựng mô hình, duyệt tìm trọng số của mô hình và các thử nghiệm sử dụng mô hình để khảo sát sự ảnh hưởng của các yếu tố kinh tế, xã hội đến kết quả bố trí sử dụng đất nông nghiệp.. - 3.3.1 Yêu cầu bố trí đất nông nghiệp. - Trong yêu cầu bố trí đất nông nghiệp cho trường hợp thử nghiệm, bản đồ hiện trạng SDĐ năm 2010 với tỷ lệ 1:50.000 của huyện Mỹ Xuyên được dùng làm dữ liệu nền cho mô hình ST_LUAM để bố trí các LUT. - Yêu cầu bố trí đất đai được xác định bằng diện tích tăng giảm của từng LUT khi so sánh hiện trạng sử dụng các loại đất ở năm 2015 so với năm 2010. - Cụ thể ta có yêu cầu bố trí đất đai như sau:. - Diện tích thủy sản (LUT 4) cần bố trí tăng thêm diện tích là 1.079,45 ha. - 3.3.2 Xây dựng thuật toán bố trí các kiểu sử dụng đất. - Thuật toán bố bố trí không gian các LUT của mô hình ST-LUAM được xây dựng trên phần mềm GAMA 1.7 và được thực hiện theo tiến trình được trình bày trong lưu đồ ở Hình 6.. - Dựa trên chỉ các chỉ số liên quan, chỉ số khả năng bố trí các LUT vào cell I cap_LUT (i) được tính và xếp thứ tự giảm dần, nghĩa là LUT nào có chỉ số I cap_LUT cao sẽ được ưu tiên chọn bố trí cho cell.. - Ở các bước tiếp theo, mô hình kiểm tra yêu cầu bố trí đất đai của các LUT so với hiện trạng của các cell đang bố trí, nếu diện tích chưa đủ yêu cầu, các cell được xem xét chuyển đổi dựa vào chỉ số I cap_LUT . - Mô hình thực hiện lặp lại bước tính toán các chỉ số I DEN_LUT và I cap_LUT và thực hiện lựa chọn LUT cho các cell mới cho đến khi diện tích bố trí đủ yêu cầu. - Khi đó, ta thu được bản đồ bố trí các kiểu sử dụng đất theo diện tích yêu cầu.. - Hình 6: Lưu đồ bố trí các kiểu sử dụng đất nông nghiệp 3.3.3 Xác định trọng số cho mô hình. - 3.3.4 Thử nghiệm các yếu tố kinh tế xã hội và môi trường ảnh hưởng đến bố trí đất đai. - Với bộ trọng số tìm được, mô hình được áp dụng để khảo sát sự ảnh hưởng của các chỉ số I R , I C , I invest. - đến sự bố trí các LUT ở huyện Mỹ Xuyên, tỉnh Sóc Trăng trong các trường hợp sau: (1) Không xét yếu tố xã hội bằng cách cho các trọng số W R = W C = 0;. - Trong tất cả các trường hợp, khi xét bố trí đất đai mô hình ST-LUAM sẽ xét chỉ số thích nghi trước tiên, nếu I_LS LUT =0 sẽ không xét bố trí LUT, đây là điều kiện tiên quyết trong bố trí của các LUT. - Kết quả của mô hình bố trí đất đai ở từng trường hợp như sau:. - Nếu mô hình bố. - Kết quả như Hình 7b cho thấy các cell được bố trí lan từ các cell đang có LUT cần tăng diện tích ra các cell xung quanh mà không xét ưu tiên bố trí những LUT cần có điều kiện gần đường và kênh rạch. - Tiến trình bố trí theo điều kiện này không giống với kiểu canh tác tự nhiên đang diễn ra ở vùng nghiên cứu, thể hiện rõ nhất ở vùng giáp sông Mỹ Thanh của xã Tham Đôn, diện tích thủy sản (LUT4) không được bố trí ngay mà phải đợi các cell lan tỏa từ phía Thị trấn Mỹ Xuyên xuống các xã Tham Đôn (Hình 7b).. - Hình 8a cho thấy mô hình bố trí đất đai đã bố trí cả những vùng hạn chế về khả năng kinh tế (tỷ lệ hộ nghèo cao), mặc dù đất thủy sản (LUT4) ở xã Tham Đôn có cải thiện hơn so với trường hợp không xét chỉ số I R , I C . - Kết quả mô hình bố trí theo phương thức lan tỏa từ vùng có diện tích đang canh tác (LUT hiện trạng) kết hợp xét chỉ số I R , I C do đó các LUT sẽ lan tỏa tiếp từ đường và sông.. - Hình 7: Bản đồ đầu vào của mô hình (a) và bản đồ bố trí đất đai không xét chỉ số I R , I C (b). - Khi đó, các cell có chỉ số I Invest = 0 không được chọn để bố trí thủy sản ở các xã có tỷ lệ hộ nghèo cao như xã Tham Đôn, Thạnh Phú, Thạnh Quới. - Hình 8b cho thấy phần diện tích bố trí làm. - thủy sản ở xã Tham Đôn có những cell thuộc kiểu lúa-tôm xen kẽ với các cell thuộc kiểu Thủy sản do ràng buộc về điều kiện kinh tế khi điều kiện bố trí.. - Hệ số Kappa khi so sánh với bản đồ hiện trạng là 0,97 kết quả bố trí gần giống với hiện trạng đang có ở địa phương (Hình 8b).. - Hình 8: Kết quả bố trí đất đai không xét yếu tố kinh tế (a) và khi xét tổng hợp các yếu tố (b) 3.4 Đánh giá về khả năng ứng dụng của mô. - hình ST-LUAM trong bố trí đất nông nghiệp Kết quả thử nghiệm mô hình ST-LUAM trong bố trí đất nông nghiệp với các yếu tố kinh tế, xã hội và môi trường cho thấy các yếu tố này đều có liên quan mật thiết với nhau, đặc biệt là yếu tố thích nghi đất đai của các ĐVĐĐ của LUT. - Kết quả của phương án bố trí khi xét tổng hợp các yếu tố của mô hình ST-LUAM (Hình 8b) ở huyện Mỹ Xuyên cho kết quả gần với thực tế đang diễn ra ở địa phương hay nói cách khác là phù hợp mong muốn của người dân nhất. - (2017) về nguyên tắc bố trí đất đai sao cho càng gần với thực tế xã hội đang diễn ra, thì càng có sự đồng thuận của người dân và chính quyền địa phương, làm gia tăng tính khả thi của các phương án bố trí quy hoạch.. - Việc xác định được các yếu tố ảnh hưởng đến bố trí đất đai của từng địa phương đóng vai trò quan trọng đến giá trị của các trọng số và cách bố trí đất đai. - Từ kết quả nghiên cứu này, mô hình bố trí đất nông nghiệp ST-LUAM được xây dựng, trong đó việc xác định các kiểu sử dụng đất cần bố trí dựa trên các chỉ số thích nghi tự nhiên, khả năng đầu tư của địa phương, sự ảnh hưởng của hệ thống cơ sở hạ. - Các chỉ số được đánh giá tổng hợp nhằm đưa ra phương án bố trí gần với thực tế tự nhiên đang diễn ra ở địa phương.. - Mô hình được áp dụng thử nghiệm tình huống bố trí các kiểu sử dụng đất cho năm 2015 trên cơ sở hiện trạng sử dụng đất năm 2010 ở huyện Mỹ Xuyên, tỉnh Sóc Trăng. - Kết quả cho thấy các quy tắc bố trí được xây dựng trong mô hình đã cho độ tin cậy cao. - Bản đồ bố trí đất đai thu được từ mô hình khác biệt rất nhỏ so với bản đồ hiện trạng 2015 với hệ số Kappa đo mức độ chính xác về mặt không gian giữa hai bản đồ là 0,97.. - Kết quả thử nghiệm mối quan hệ giữa các yếu tố kinh tế xã hội và môi trường với việc bố trí sử dụng đất nông nghiệp cho thấy các yếu tố này có quan hệ mật thiết trong việc bố trí đất nông nghiệp. - Trường hợp xét tổng hợp các yếu tố, mô hình cho kết quả bố trí đất đai gần với thực tế nhất.. - Tuy nhiên, hiện trạng phân bố kiểu sử dụng khá tập trung nên mô hình không thể hiện rõ sự tranh chấp trong bố trí đất đai. - Do đó, mô hình ST-LUAM cần được áp dụng để kiểm thử thêm trong các trường hợp khác có các LUT bố trí đan xen lẫn nhau để mở rộng phạm vi ứng dụng của mô hình.