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

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 rằ ng: 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 diễ n ra mạ nh 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 quyể n [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 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 chí nh 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 nƣ ớc. 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 nƣ ớc 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 bằ ng sông Hồng bình quân có diện tích canh tác trên mỗi đầu ngƣời chỉ đạt khoảng 1/2 con số trung bình của cả nƣ ớc (bình quân cả nƣ ớc 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 huyệ n Giao Thủy, tỉnh Nam Định nói riêng là định hƣớng đúng, phù hợp với yêu cầu của thực tế hiện nay. 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 biế n 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.

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

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 phương 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

CHƯƠNG 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

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

CHƯƠNG 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

CHƯƠNG 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

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

3.4.2 Định hướng dài hạn sử dụng đất cho giai đoạn 2020 - 2030 tại huyện Giao

dụng đất năm 2009;

Phụ lục 2 Kết quả phân loại dựa trên phương 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

ETM Enhanced Thematic Mapper

OLI Operational Land Imager

CA Cellular Automata

K-NN K - Nearest Neighbors

SAVI Soil - Adjusted Vegetation Index

NDVI Normalized Difference Vegetative Index NDBI Normalized Difference Built-up Index

RISI Rural Impervious Surface Index

NCS Nghiên cứu sinh

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

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

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 phương pháp chính được sử dụng trong luận án 44

Hình 2.1: Khu vực nghiên cứu 45

Hình 2.2: Đường cong phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên 56

Hình 2.3: Đường cong phản xạ phổ của các đối tượng 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 được 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 tượng đất nuôi trồng thủy sản năm 2009 80

Hình 2.9: Quy trình chiết tách đất xây dựng huyện Giao Thủydựa trên thuật toán K-NN 82

Hình 2.10: Sự phân bố của tập mẫu trong quá trình phân loạitheo 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 1989-2013tại 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 lượng người lao động trong ngành thủy sản 102

Hình 3.1 Đồ hình biểu thị quan hệ tương 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: Đường xu hướng gia tăng diện tích đất xây dựng được chiết xuất từ kết quả phân loại ảnh vệ tinh 109

Hình 3.4: Đường hồi quy biểu thị mối quan hệ giữa diện tích đất xây dựng và số lượng

hộ gia đình Giao Thủy giai đoạn 1989-2013 110 Hình 3.5: Đường 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: Đường 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: Đường xu hướng 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 người 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 Automatanhằm 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

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

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 như cuộc sống của xã hội loài người Thực tế cho thấy rằng: trong quá trình

phát triển của xã hội loài người, 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 được 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 người và đất đai ngày càng căng thẳng Trong quá trình sử dụng đất, con người đã

có những hành động dẫn đến huỷ hoại môi trường 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 phương 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 người

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 ưu cho cuộc sống vật chất và tinh thần, là nhu cầu chính đáng và cấp thiết của con người 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 lượng cuộc sống và phát triển bền vững cho cuộc sống con người [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

kinh tế - xã hội của con người Trong đó, nhân khẩu học đã được 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 lương thực quốc gia Khu vực này rất thuận lợi cho việc phát triển nông nghiệp và trồng cây lương thực Tuy nhiên, đây lại là nơi tập trung dân cư đông nhất, có tới 19.577.944 người với mật độ dân cư dày đặc nhất khoảng 1.238 người/km2, gấp 5 lần so với mật độ trung bình cả nước Những đặc điểm trên tạo được những mặt tác động tích cực, là nguồn nhân lực dồi dào để phát triển kinh tế - xã hội, là thị trường tiêu thụ rộng lớn, là thế mạnh để thu hút nguồn đầu tư từ nước ngoài nhưng 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 trường 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 người chỉ đạt khoảng 1/2 con số trung bình của cả nước (bình quân cả nước 892m2 /người) 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 được 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 hướng đúng, phù hợp với yêu cầu của thực tế hiện nay

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 được nghiên cứu nhằm đạt được các mục tiêu sau đây:

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 phương 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 được 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 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 tượng 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

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 hướng tới 2019 và 2029

4 Các phương pháp và phần mềm nghiên cứu

4.1 Các phương pháp nghiên cứu

1 Phương pháp phân tích và tổng hợp: Phục vụ cho phần tổng quan luận án;

2 Phương pháp viễn thám: Xử lý và phân loại ảnh vệ tinh;

3 Phương pháp phân tích không gian: Xác định biến động sử dụng đất tại Giao Thủy;

4 Phương pháp thống kê: Thống kê các số liệu dân số và sử dụng đất;

5 Phương 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 Phương pháp mô hình hóa: Mô phỏng và dự báo biến động sử dụng đất;

7 Phương pháp tích hợp: Tích hợp các công nghệ viễn thám và GIS, tích hợp đa

mô hình;

8 Phương pháp thực nghiệm thực địa: Thu thập và xác định các mẫu đối tượng 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 trưởng của hai yếu tố nhân khẩu học là số lượng 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 phương pháp phân loại theo hướng đối tượng với phương pháp phân loại theo vùng thực địa và thuật toán K - NN đã nâng cao độ tin cậy

trong việc đánh giá biến động sử dụng đất từ ảnh vệ tinh

2 Xác định mối quan hệ giữa gia tăng lực lượng lao động, gia tăng số lượng 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 hướng tiếp cận liên ngành giữa khoa học Trái đất và khoa học xã

hội nhằm đánh giá mối quan hệ giữa hai đối tượng sử dụng đất với các yếu

tố nhân khẩu học

- Sự tích hợp các phương 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 tư liệu ảnh vệ tinh Landsat

- Các dự báo mang tính định lượng về biến động sử dụng đất và phân tích không gian ảnh hưởng 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 lượng 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 phương;

- 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 hướng chức năng và cơ cấu sử dụng đất cho việc quy hoạch sử dụng đất huyện Giao Thủy theo hướng

sử dụng đất bền vững

8 Cơ sở tài liệu

Luận án được thực hiện trên cơ sở các nguồn tài liệu phong phú được nghiên cứu sinh thu thập trong suốt thời gian thực hiện luận án

Luận án đã thu thập khối lượng 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 trường 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 trường huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định Các số liệu thống kê kinh tế - xã hội, môi trường, báo cáo quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội của huyện được 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 trường 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 chương cùng với phần mở đầu và kết luận, tài liệu tham khảo được trình bày trong 160 trang đánh máy; có sử dụng 20 bảng; 55 hình, biểu

đồ và bản đồ; phần phụ lục Dưới đây là tiêu đề các chương:

Chương 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

Chương 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 Chương 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

10 Lời cảm ơn

Lời đầu tiên cho phép tôi được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới hai thầy hướng dẫn: PGS TS Phạm Văn Cự và GS TS Võ Chí Mỹ, là người trực tiếp hướng dẫn, nhiệt tình chỉ bảo về khoa học và luôn động viên, khuyến khích tôi hoàn thành luận

Xin chân thành cảm ơn dự án: ―Đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến biến đổi sử dụng đất và sinh kế cộng đồng trên đồng bằng sông Hồng‖ do Danida tài trợ

đã giúp tôi được đi thực địa và cung cấp nguồn dữ liệu để tôi thực hiện được luận

án này

Tôi xin cảm ơn sự động viên, ủng hộ về tinh thần của bố mẹ tôi, các anh chị và các em của tôi Xin cảm ơn tất cả bạn bè, đồng nghiệp vì những trao đổi kinh nghiệm và hỗ trợ để tôi hoàn thành bản luận văn này.

Lời cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến chồng và hai cô con gái đáng yêu của tôi Những người luôn bên cạnh động viên và hỗ trợ cho tôi về cả vật chất lẫn tinh thần để tôi có thể hoàn thành được luận án của mình

Xin trân trọng cảm ơn!

CHƯƠNG 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

1.1 Tình hình nghiên cứu biến động sử dụng đất

1.1.1 Xu hướng nghiên cứu biến động sử dụng đất với các yếu tố quan hệ

1 Định nghĩa lớp phủ đất/sử dụng đất và biến động lớp phủ đất/sử dụng đất hiện nay

Mặc dù thuật ngữ lớp phủ đất và sử dụng đất thường được sử dụng cùng nhau hoặc thay thế cho nhau, tuy nhiên ý nghĩa thực sự của hai từ này là khác biệt Do

đó, cần thiết phải phân biệt sự khác biệt giữa hai thuật ngữ này đặc biệt với các nghiên cứu liên quan đến dữ liệu viễn thám Hiện nay, trên thế giới có rất nhiều tổ chức và các nhà khoa học đưa ra các định nghĩa khác nhau về lớp phủ đất và sử dụng đất Sau đây là một số định nghĩa về lớp phủ đất/sử dụng đất cơ bản nhất và được nhiều nhà nghiên cứu trên thế giới tham khảo nhằm phục vụ cho từng mục đích nghiên cứu của mình

Tổ chức Nông Lương thế giới [57] cho rằng lớp phủ đất được hiểu là lớp phủ vật chất quan sát được, nhìn thấy được trên bề mặt đất hay bằng tư liệu viễn thám

Kể cả thực vật (tự nhiên hay canh tác), các công trình nhân tạo như nhà cửa, đường

xá bao trùm lên bề mặt đất, nước, băng đá đều được tính là lớp phủ đất

Jansen và Di Gregorio [47] lại cho rằng lớp phủ đất tương ứng với việc mô tả vật lý của không gian, độ che phủ vật lý (sinh học) được quan sát ngay trên bề mặt trái đất Đó là những lớp hiển thị ngay khi quan sát trên mặt đất Mô tả này cho phép phân biệt sự khác nhau cơ bản, khu vực thảm thực vật (cây, bụi cây, thảm cỏ, khu vực trồng trọt), đất trống, bề mặt cứng (đá, các tòa nhà) và khu vực ẩm ướt và

các đường bao của nước (vùng ngập nước và kênh rạch, vùng đất ngập nước)

Mặc dù có những cách định nghĩa về lớp phủ đất không giống nhau theo từng lĩnh vực nghiên cứu, tuy nhiên chúng đều thống nhất ở những điểm cơ bản sau đây:

- Là sự biểu thị khách quan của các đối tượng trên bề mặt trái đất;

nghiệp, lâm nghiệp, cho các mục đích giải trí hoặc bảo tồn [57]

Như vậy, lớp phủ đất là đối tượng bị tác động của các hoạt động sử dụng đất, trong quá trình sử dụng đất đó, con người tác động trực tiếp và đôi khi tạo nên cấu trúc lớp phủ đất mới (biến động lớp phủ đất) Sử dụng đất là biểu hiện thực trạng canh tác đất của con người, nghiên cứu sử dụng đất để đánh giá hiệu quả sử dụng đất và theo dõi diễn biến quá trình chuyển đổi đất đai vào các mục đích sử dụng khác nhau

Biến động lớp phủ đất/sử dụng đất là không chỉ bao gồm các thay đổi về diện tích, hình dạng mà còn bao gồm cả những thay đổi về đa dạng sinh học, chất lượng đất, dòng chảy và tốc độ bồi tụ cùng các thuộc tính khác trên mặt đất của trái đất Biến động sử dụng đất hiện nay xảy ra chủ yếu do bởi các hoạt động của con người, hoạt động hướng vào thao tác bề mặt của Trái đất đối với một số cá nhân hay xã hội cần hoặc muốn, chẳng hạn như nông nghiệp [140] Tunner [152] cho rằng biến động lớp phủ/sử dụng đất bao gồm hai dạng: (1) sự chuyển đổi từ một loại hình sử dụng đất này sang hẳn một loại hình sử dụng đất khác, ví dụ như chuyển đổi từ đất nông nghiệp sang đất ở; (2) sự chuyển đổi nội tại bên trong chính loại hình sử dụng đất đó, ví dụ như sự chuyển đổi từ rừng tự nhiên sang rừng trồng, hay sự thâm canh tăng vụ trên đất nông nghiệp cũng được coi là một sự chuyển đổi sử dụng đất

2 Xu hướng nghiên cứu biến động sử dụng đất với các yếu tố tự nhiên

Những thay đổi về khí hậu hoặc thời tiết thường gây biến động sử dụng đất ở một phạm vi rộng lớn nhưng theo xu hướng từ từ và có tính chu kỳ, đặc biệt ở khu vực chịu ảnh hưởng nhiều của việc biến đổi khí hậu toàn cầu [37] Trong khi đó, những tai biến thiên nhiên như bão, lốc, lũ lụt, trượt lở, cháy rừng tự nhiên, băng giá, sâu bệnh…là những nguyên nhân gây biến động sử dụng đất mang tính cục bộ, không có chu kỳ cụ thể và khó dự báo, làm biến đổi sâu sắc và toàn bộ hiện trạng sử dụng đất trong khu vực chịu ảnh hưởng, một vài trường hợp không thể khôi phục trạng thái lớp phủ ban đầu [120]

Thay đổi môi trường tự nhiên tương tác với các quá trình ra quyết định của con người gây ra sự thay đổi sử dụng đất Thay đổi sử dụng đất, chẳng hạn như mở rộng diện tích đất trồng ở vùng đất khô hạn, cũng có thể gây ra suy thoái đất

Trong nghiên cứu của Fu và Ye [61], họ cho rằng biến đổi khí hậu và các hoạt động của con người là những nguyên nhân chính gây ra biến động sử dụng đất trên toàn cầu Xói mòn đất lại là yếu tố chủ đạo gây ra vấn đề đất nông nghiệp bị bỏ hoang tại đảo Lesvos thuộc Hy Lạp [93], trong kết quả nghiên cứu của Ye cho thấy rằng có một mối quan hệ chặt chẽ giữa độ cao và độ dốc với sự thay đổi sử dụng đất tại khu vực nghiên cứu [157] Trong khi đó yếu tố địa hình mới thực sự là yếu tố chính gây chuyển đổi các loại hình sử dụng đất sang đất nông nghiệp hay mở rộng diện tích rừng trồng trong nghiên cứu của Kim [71]

3 Xu hướng nghiên cứu biến động sử dụng đất với các yếu tố kinh tế thị trường, các chủ trương chính sách của chính phủ

Những tập quán canh tác, các nhận thức của tập thể và từng cá nhân của người quản lý đất đai ảnh hưởng trực tiếp đến quyết định sử dụng đất, đôi khi rất sâu sắc Tất cả những quyết định sử dụng đất được ra đời đều phụ thuộc vào kiến thức, thông tin và các kỹ năng quản lý đất đai sẵn có [53] Những thay đổi trong mục đích

sử dụng phủ đất cũng chịu ảnh hưởng chủ yếu bởi các yếu tố kinh tế thị trường, trong đó có yếu tố giá trị kinh tế của từng loại cây công nghiệp, giá trị kinh tế của

nuôi trồng thủy hải sản Khi giá cả của các loại cây này biến động trên thị trường thường gây ra những sự chuyển đổi rất lớn trong mục đích sử dụng đất [105]

Trong khi đó yếu tố chính sách và các chủ trương của chính phủ cũng là một trong những nguyên nhân gây ra các biến động sử dụng đất một cách nhanh chóng, mạnh mẽ và quá trình biến động sử dụng đất xảy ra trên quy mô rộng Khi nghiên cứu về sự chuyển đổi sử dụng đất lại Lào [48], nhóm tác giả đã khẳng định có một

sự tác động rất lớn đến quá trình chuyển đổi sử dụng đất tại Bắc Lào do các chính sách từ chính phủ Quá trình chuyển đổi đất nông nghiệp nơi đây diễn ra nhanh chóng do chính sách của chính phủ Lào như ban bố các quy định mới trong các hoạt động nông nghiệp, tạo ra các cơ hội cho người nông dân chuyển đổi mục đích sử dụng trên đất nông nghiệp Trong nghiên cứu về biến động sử dụng đất tại Uganda [139], nhóm tác giả khẳng định các chính sách được chính phủ ban hành từ năm

1975 cho đến nay đã tác động rất lớn đến quá trình chuyển đổi đất đai của khu vực nghiên cứu, đặc biệt là chính sách tái cơ cấu thửa đất của chính phủ ban hành năm

1993 nhằm thực hiện chính sách đưa cơ giới hóa và hiện đại hóa vào sản xuất nông nghiệp, dẫn đến sự dồn các mảnh đất nhỏ lẻ thành mảnh đất lớn hơn với mục đích đưa các máy móc nhằm hiện đại hóa nông nghiệp cho nước này

4 Xu hướng nghiên cứu biến động sử dụng đất với các yếu tố nhân khẩu học

Cả sự tăng và giảm nhân khẩu trong các quần thể địa phương đều có tác động rất lớn đến sử dụng đất đai Thay đổi các yếu tố nhân khẩu học không chỉ bao gồm những thay đổi trong khả năng sinh sản và tử vong (ví dụ như việc chuyển đổi nhân khẩu học), mà còn là những thay đổi trong cấu trúc hộ gia đình, bao gồm cả lao động sẵn có, di cư, đô thị hóa và sự tan vỡ của gia đình mở rộng thành nhiều gia đình hạt nhân Trong đó, di cư là yếu tố nhân khẩu học quan trọng nhất gây ra những thay đổi sử dụng đất nhanh chóng và tương tác với các chính sách của chính phủ, những thay đổi trong mô hình tiêu thụ, hội nhập kinh tế và toàn cầu hóa Sự phát triển của đô thị, phân bố dân cư đô thị - nông thôn và mở rộng đô thị nhanh chóng là những yếu tố ngày càng quan trọng trong việc thay đổi sử dụng đất trong khu vực, trong các trung tâm đô thị lớn, ở các khu vực ven đô Nhiều cư dân đô thị

mới ở các nước đang phát triển vẫn còn sở hữu nhiều đất nông thôn, tăng trưởng của khu vực đô thị không chỉ tạo ra các thị trường địa phương và khu vực mới cho gia súc, gỗ và các sản phẩm nông nghiệp, nó cũng làm tăng lượng tiền chảy từ thành thị đến nông thôn

Khi nghiên cứu các nguyên nhân gây biến động lớp phủ và sử dụng đất các khu vực trên thế giới đặc biệt khu vực nhiệt đới và cận nhiệt đới, các nhà nghiên cứu đều chỉ ra rằng sự gia tăng dân số là một trong những nguyên nhân chủ đạo gây ra biến động sử dụng đất [53, 103] Tăng dân số được xem như đã vượt quá năng lực

của sinh quyển cũng như quản lý xã hội để duy trì nó [51] Trong hơn 300 năm qua,

nhưng đặc biệt là nửa cuối của thế kỷ 20, đã chứng kiến một mức độ chưa từng có của thay đổi môi trường do con người gây ra, bao gồm cả lớp phủ đất và sử dụng

đất [140] Một nghiên cứu thí điểm [158] (sử dụng các loại và các dữ liệu của

FAO) tiết lộ có một mối tương quan chặt chẽ giữa tăng trưởng dân số và những thay đổi hàng năm về sử dụng đất ở quy mô toàn cầu (đất rừng, đất trồng trọt và đất đồng cỏ)

Sự tương quan đáng kể giữa gia tăng dân số và biến động sử dụng đất đã được tìm thấy khi điều tra ở những khu vực được giới hạn bởi những đặc tính tương tự về điều kiện môi trường - xã hội [96, 135] Một số nghiên cứu cung cấp các bằng chứng thống kê hỗ trợ cho tuyên bố rằng gia tăng dân số chính là động lực chính góp phần gây phá rừng mạnh mẽ [110, 122] Trong số các nghiên cứu trên, họ chỉ nghiên cứu với một phần hoặc tất cả các vùng nhiệt đới ở các nước đang phát triển

và kết quả có thể sẽ không áp dụng ở những nơi khác [153] Các nghiên cứu trong trường hợp này ở khu vực các nước nhiệt đới đang phát triển đã xảy ra các tranh luận về tính ưu việt của tăng trưởng dân số như một động lực thúc đẩy giải phóng mặt bằng và nó cũng làm gia tăng nạn phá rừng nhiệt đới xảy ra liên tục là do nguyên nhân bùng nổ dân số [20] đồng thời cũng nhấn mạnh các yếu tố như phân phối đất đai không đồng đều và sự phức tạp của các chính sách, thể chế và sự phát triển các lực lượng kinh tế khác nhau cũng thúc đẩy sự gia tăng phá rừng của những khu vực này [53, 132]

Nhìn chung, những nghiên cứu về môi trường, sử dụng đất với các yếu tố nhân khẩu học nói chung đều nhấn mạnh đến yếu tố quy mô dân số làm ảnh hưởng đến tổng khối lượng tiêu thụ, như là một yếu tố quan trọng và quyết định các điều kiện môi trường [32, 40, 59]

Thay đổi quy mô dân số hoặc thay đổi mật độ dân số đã nhận được sự quan tâm lớn nhất trong các nghiên cứu trước đây [31, 33, 101] Hầu hết các nghiên cứu này tập trung vào nghiên cứu sự gia tăng tổng số dân và mật độ dân số trong bất kỳ một khu vực cố định sẽ làm giảm phần đất dành cho việc sử dụng nông nghiệp trong khu vực đó bằng chuyển sang đất xây dựng Tất nhiên quy mô dân số tăng cũng có khả năng thúc đẩy việc mở rộng và tăng cường sản xuất trên đất nông nghiệp, thông qua việc chuyển đổi các loại hình sử dụng đất khác vào đất nông nghiệp và tăng số vụ trên năm đối với cùng một thửa đất [80, 136] Tuy nhiên, có một số nghiên cứu khẳng định rằng trong một khu vực được cố định về tổng diện tích đất, tổng số người ngày càng tăng được dự đoán là đất dành cho khu vực trồng trọt sẽ ngày cảng giảm Trong khi đó, số lượng người dân tăng lên sẽ dẫn đến việc tăng tiêu thụ về lương thực, thực phẩm và cũng sẽ tăng cường xây dựng các tòa nhà và cơ sở hạ tầng [154]

Những nghiên cứu gần đây về sự kết nối giữa biến động dân số và sử dụng đất đều chỉ ra những phát hiện thú vị, những nghiên cứu này chỉ ra rằng số lượng các hộ gia đình mới là một yếu tố dự báo quan trọng của mô hình sử dụng đất hơn là tổng

số người trong một khu vực cụ thể, thậm chí sự chuyển đổi đất đai xảy ra ngay cả trong những khu vực có quy mô dân số giảm, nhưng số hộ gia đình là vẫn gia tăng đáng kể [98] Các nghiên cứu gần đây trên cả Thái Lan, Trung Quốc và Ấn Độ đều chỉ ra rằng, yếu tố số lượng hộ gia đình trong nhân khẩu học là một yếu tố quan trọng quyết định đến mô hình sử dụng đất hơn tổng số lượng người [150, 154]

Cơ cấu tuổi cũng là một yếu tố quan trọng quyết định của những thay đổi trong

sử dụng đất vì cơ cấu tập trung ở độ tuổi lao động trẻ sẽ năng động hơn trong sử dụng đất [154] Rindfuss và cộng sự [118] mô tả hầu hết các giai đoạn "nhân khẩu học dày đặc" của con người, ông cho rằng con người ở giai đoạn khoảng 15-30 tuổi

là một thời kỳ có mức độ tiêu thụ cao nhất Vì vậy, một cơ cấu tuổi mở rộng, đặc biệt với tỷ lệ tăng trưởng dân số ở nhóm độ tuổi lao động sẽ kích thích sự thay đổi đối với sử dụng đất, đặc biệt việc dành đất cho mục đích sử dụng trồng trọt sẽ bị ít

đi rất nhiều trong bất kỳ khu vực địa phương cụ thể [154]

Khung lý thuyết này phù hợp với những phát hiện từ những nghiên cứu gần đây tại khu vực Amazon của Brazil Moran và các đồng nghiệp [99] đã tìm thấy một sự tương quan mạnh mẽ giữa thay đổi cơ cấu độ tuổi trong chu kỳ sống của con người

và sự chuyển đổi đất rừng thành đất nông nghiệp Mặc dù trường hợp nghiên cứu tại khu vực Amazon có sự khác nhau trong quá trình chuyển đổi sử dụng đất, đất được chuyển từ đất rừng sang đất nông nghiệp chứ không phải từ đất nông nghiệp sang đất xây dựng, tuy nhiên đây là những phát hiện quan trọng về khía cạnh các tác động tiềm tàng của những thay đổi trong cơ cấu tuổi lên mô hình sử dụng đất [154]

* Nhận định:

Như vậy, có thể thấy rằng yếu tố nhân khẩu học đã được các nghiên cứu trên thế giới chứng minh là một trong những nguyên nhân chủ đạo gây ra biến động sử dụng đất trên toàn cầu Tuy nhiên, cũng còn tùy thuộc vào các vùng địa lý khác nhau mà từng yếu tố thuộc nhân khẩu học như là quy mô dân số, mật độ dân số, cơ cấu tuổi, số hộ gia đình v.v…lại có những tác động đến sử dụng đất tại các khu vực trên thế giới là khác nhau Nhìn chung, tất cả các nghiên cứu về xác định mối quan

hệ của các yếu tố nhân khẩu học với sử dụng đất đều được nghiên cứu trên các khu vực các nước đang phát triển như Châu Mỹ la tinh, Châu Phi và Châu Á, đặc biệt các nghiên cứu tập trung nhiều ở khu vực Đông Nam Á Trong khi ở Châu Phi yếu

tố quy mô dân số, mật độ dân số được các nghiên cứu xác định là những yếu tố quan trọng gây ảnh hưởng lớn nhất đến biến động sử dụng đất, ngược lại tại những khu vực như Trung Quốc, Thái Lan, Ấn Độ, khu vực Amazon các nghiên cứu lại có những kết luận yếu tố số lượng hộ gia đình, cơ cấu tuổi trong nhân khẩu học mới là những yếu tố quan trọng quyết định đến mô hình sử dụng đất hơn tổng số lượng người Qua đó, chúng ta thấy rằng mỗi vùng nghiên cứu khác nhau thì yếu tố nhân

khẩu học quyết định đến sự thay đổi sử dụng đất tại chính khu vực đó là khác nhau

1.1.2 Các phương pháp nghiên cứu biến động sử dụng đất

Phát hiện biến động có thể được định nghĩa là quá trình xác định sự khác biệt trạng thái của một đối tượng hoặc hiện tượng bằng cách quan sát nó ở các thời điểm khác nhau [25] Quá trình này thường được áp dụng với những thay đổi bề mặt trái đất tại hai hay nhiều thời điểm Các nguồn dữ liệu chính của địa lý thường là ở định dạng số (ảnh máy bay, ảnh vệ tinh) hoặc định dạng vector (các loại bản đồ) Các dữ liệu phụ trợ khác (lịch sử, kinh tế, ) cũng có thể được sử dụng trong đánh giá biến

đồ ở các thời điểm khác nhau Ưu điểm nổi bật của phương pháp này đó là xác định được các thay đổi một cách chính xác cả về vị trí không gian và mục đích sử dụng của từng đối tượng đất cụ thể Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này đó là sự

tốn kém cả về thời gian, công sức lao động lẫn tốn kém chi phí

2 Các phương pháp nghiên cứu biến động sử dụng đất dựa trên tư liệu viễn thám Phát hiện biến động trên không gian thực sự được bắt đầu từ năm 1972 với sự

ra đời của vệ tinh Landsat-1 (vệ tinh đầu tiên chuyên nghiên cứu về tài nguyên trái đất) Việc chụp lặp thường xuyên của các dữ liệu dạng số về bề mặt trái đất trong các kênh đa phổ lần đầu tiên cho phép các nhà khoa học để có được dữ liệu tương đối phù hợp theo thời gian và mô tả những thay đổi trong khu vực tương đối lớn Dưới đây là các phương pháp phổ biến nhất được sử dụng trong nghiên cứu phát hiện biến động [25, 109] và hầu hết các phương pháp này đều sử dụng các phương pháp xử lý số áp dụng cho những ảnh vệ tinh đa thời gian

a Sự khác biệt trên ảnh

Phương pháp đơn giản này được sử dụng tương đối rộng rãi và bản chất của phương pháp này là quá trình trừ hình ảnh được chụp trên cùng một khu vực nhưng

ở hai thời điểm khác nhau (pixel- pixel và ban phổ-ban phổ)

thay đổi và không thay đổi trong kết quả các hình ảnh Phương pháp khác biệt hình

ảnh thường được áp dụng để tính cho các kênh ảnh duy nhất [25]

b Phân tích trực tiếp ảnh đa thời gian

Phương pháp này thực chất là ghép hai ảnh vào nhau tạo thành ảnh đa thời gian trước khi phân loại Hai ảnh có N kênh được chồng phủ lên nhau tạo ra ảnh có số lượng kênh phổ gấp đôi 2N Kết quả phân loại của ảnh chồng phủ này là một tập hợp các lớp không thay đổi và các lớp có sự thay đổi Ưu điểm lớn nhất của phương pháp này là chỉ cần tiến hành phân loại một lần trên một ảnh đa thời gian, tuy nhiên nhược điểm lớn nhất của phương pháp thể hiện trong quá trình phân loại rất phức tạp do khâu lấy mẫu Thêm vào đó phương pháp này dễ bị các ảnh hưởng bất lợi tại thời điểm ghi nhận ảnh như thời tiết, khí quyển sẽ gây ảnh hưởng đến độ chính xác kết quả phân loại Do đó phương pháp này rất ít được các nhà nghiên cứu sử dụng do tính phức tạp của nó [25]

c Phân tích vector biến động (CVA)

Phương pháp này được đề xuất bởi Malila vào năm 1980 [92] Véc tơ biến động với hai thành phần gồm: chỉ số khác biệt thực vật và chỉ số đất trống là véc tơ biểu thị sự khác biệt của đối tượng lớp phủ đất giữa hai thời điểm Độ dài của vectơ biến động thể hiện cường độ của biến động, hướng biến động biểu thị bản chất của sự thay đổi [54] Trong phương pháp này hai ảnh đơn kênh sẽ được tạo cùng nhau, ảnh thứ nhất chứa độ lớn của vector thay đổi, ảnh thứ hai chỉ hướng của vector thay đổi Để có thể nhận biết được các pixel có thay đổi hay không, một ngưỡng được xác định và áp dụng cho ảnh thứ nhất và

  t 2 x   t 1 x

Dxijk  ijk  kij

khi pixel được coi là thay đổi thì hướng thay đổi của nó sẽ được nhận trên ảnh thứ hai Nhược điểm lớn nhất của phương pháp này là việc chọn ngưỡng thay đổi hết sức khó khăn, đòi hỏi người xử lý phải có trình độ hiểu biết sao cho việc xác định thay đổi là chính xác nhất

d Phân tích sau phân loại

Đây là phương pháp thể hiện sự thay đổi rõ ràng nhất, nó đòi hỏi phải có sự so sánh các hình ảnh đã được phân loại độc lập [25, 41] Dựa vào các kết quả phân loại cho các thời điểm t1 và t2, các nhà phân tích có thể tạo ra các bản đồ biến động và một ma trận biến động giữa các lớp với nhau Tuy nhiên, nếu xem xét việc phân loại

sử dụng đất tạo ra từ một dữ liệu ảnh vệ tinh trong một thời điểm thu nhận, nó không phải là khó để thấy rằng sự thay đổi sản phẩm bản đồ của hai ảnh phân loại

có khả năng thể hiện độ chính xác tương tự như chính xác của sản phẩm trong mỗi phân loại riêng biệt [133] Như vậy, việc tiến hành phân loại độc lập các ảnh viễn thám làm cho phương pháp này phụ thuộc chặt chẽ vào độ chính xác của từng kết quả phân loại, do đó kết quả thường có độ chính xác là không cao Ví dụ, Singh [129] đã chứng minh rằng hai hình ảnh phân loại cùng với độ chính xác đạt được là

80 %, độ chính xác của kết quả biến động chỉ có thể đạt được (0.80 x 0.80) x 100%

= 64 %

Do vậy, khi sử dụng phương pháp này thì hết sức chú ý và thận trọng trong các kết quả phân loại riêng rẽ Việc lựa chọn phương pháp phân loại ảnh phù hợp là điều kiện quyết định độ chính xác của kết quả phân tích biến động theo phương pháp này [25]

 Nhận định:

Đã có rất nhiều công trình nghiên cứu đã tìm cách so sánh các phương pháp phát hiện biến động từ ảnh vệ tinh nhằm tìm ra phương pháp tối ưu nhất, trong đó phải kể đến công trình nghiên cứu của Jean f Mas ông đã nghiên cứu lý thuyết và tiến hành thực nghiệm trên cả sáu phương pháp, khu vực thử nghiệm của ông là khu vực ven biển thuộc phía Nam của Mexico, có cùng điều kiện thời tiết như ở Việt Nam Kết quả nghiên cứu của ông chỉ ra rằng, phương pháp phát hiện biến động sau phân loại cho độ chính xác tốt nhất so với các phương pháp còn lại, thêm vào đó

phương pháp này cho phép trình bày rõ ràng nhất về sự thay đổi của các đối tượng

tự nhiên cũng như nhân tạo [75] Ngoài ra, một số nghiên cứu khác chỉ ra rằng phương pháp này còn tránh được các vấn đề phát sinh do sự sai khác giữa các bộ cảm biến, hiệu ứng khí quyển, góc chiếu sáng của mặt trời giữa các thời điểm khác nhau vì mỗi hình ảnh được phân loại một cách độc lập [66, 78] Tuy nhiên, các tác giả cũng lưu ý rằng phương pháp này có độ chính xác phụ thuộc chặt chẽ vào độ chính xác của từng phép phân loại riêng rẽ [17, 109]

Dựa trên những phân tích ưu nhược điểm của từng phương pháp trên, luận án

đã lựa chọn và áp dụng phương pháp phân tích biến động sau phân loại để có được kết quả thay đổi của từng loại hình sử dụng đất rõ ràng và chính xác nhất Đối với phương pháp phân tích biến động sau phân loại thì yếu tố quyết định cho độ chính xác xác định biến động đó chính là lựa chọn phương pháp phân loại ảnh vệ tinh phù hợp Do đó, luận án tiếp tục nghiên cứu, phân tích và xác định phương pháp phân loại thích hợp nhất cho bài toán nghiên cứu của luận án nhằm làm tăng độ chính xác hiện trạng sử dụng đất được chiết tách từ ảnh vệ tinh

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

1.1.3.1 Tổng quan các phương pháp phân loại trên ảnh vệ tinh

Nhóm phương

pháp

Phương pháp cụ

thể

Dựa vào việc lấy

mẫu phân loại

Phương pháp phân loại có kiểm định

Là phương pháp phân loại có chọn tập mẫu Bộ mẫu được chọn dựa trên các tiêu chuẩn về phổ dữ liệu tham khảo đầy đủ là điều kiện tiên quyết và được sử dụng như là mẫu huấn luyện các mẫu huấn luyện này sau đó được sử dụng để phân loại dựa trên các dữ liệu phổ thành một bản đồ chuyên

Phương pháp phân loại không kiểm định

Thuật toán Clustering được sử dụng để phân vùng quang phổ hình thành một số các lớp phổ dựa trên thống kê thông tin vốn có trong các hình ảnh

Không có định nghĩa trước của các lớp được sử dụng Các nhà phân tích có trách nhiệm ghi nhãn

và sáp nhập các lớp phổ vào thành các lớp có ý nghĩa chuyên đề

Phân loại thống kê Các thông số như vector trung bình, ma trận hiệp

phương sai được tính toán thống kê từ các tập mẫu được sử dụng là tham số đầu vào

- Xác suất cực đại,

- Khả năng tách biệt tuyến tính

Phân loại phi thống Không sử dụng các thông số thống kê, sử dụng các - Mạng thần kinh nhân

kê ngưỡng phân loại phổ được xác định theo kiến thức

Phân loại dưới pixel

Giá trị quang phổ của mỗi điểm ảnh được giả định

là một đường thẳng hoặc kết hợp phi tuyến của các pixel tinh khiết gọi là endmember Dựa vào việc xác định các đối tượng, các endmember với phản

xạ phổ chuẩn (các pixel mà các đối tượng chiếm 100%), các pixel trên ảnh sẽ được xác định có bao nhiêu phần trăm phản xạ của từng endmember

- Phân loại mờ,

- Phân loại subpixel,

- Phân loại hỗn hợp quang phổ

Phân loại theo hướng đối tượng

Ảnh được phân chia làm nhiều mảnh, mỗi mảnh là một đối tượng và phân loại được tiến hành dựa trên

- K- láng giềng gần nhất

- Gán nhãn cho từng lớp

các đối tượng, thay vì dựa trên từng pixel Không

sử dụng dữ liệu vector GIS

Phân loại phân vùng thực địa

GIS đóng một vai trò quan trọng trong việc phân loại theo vùng thực địa, Phương pháp này đòi hỏi

sự tích hợp dữ liệu raster và vector trong một phân loại Các dữ liệu vector thường được sử dụng để chia một bức ảnh thành nhiều vùng, và phân loại dựa trên các vùng này Phương pháp phân loại này được đưa ra nhằm giải quyết vấn đề không đồng nhất về môi trường và khắc phục lẫn phổ trong cùng một lớp trên các ảnh đa thời gian

- Phân loại hoàn toàn dựa trên GIS

Dựa trên dữ liệu đầu

ra của mỗi yếu tố

không gian

Phân loại cứng Đưa ra quyết định dứt khoát về lớp che phủ đất mà

mỗi điểm ảnh được phân bổ cho một lớp duy nhất

Phân loại mềm Cung cấp cho mỗi điểm ảnh một thước đo của mức

độ tương tự cho mỗi lớp Phân loại mềm cung cấp

- Phân loại mờ,

- Phân loại subpixel,

thêm thông tin và có khả năng cho một kết quả chính xác hơn, đặc biệt là cho phân loại dữ liệu không gian thô

- Phân loại hỗn hợp quang phổ

Dựa vào thông tin

Phân loại theo ngữ cảnh

Các thông tin về không gian của các điểm ảnh lân cận được sử dụng trong phương pháp phân loại này

- Điều chỉnh point theo ngữ cảnh

point-to Phân loại theo ngữ cảnh

Phân loại phối hợp

cả quan phổ và ngữ cảnh

Thông tin quang phổ và không gian được sử dụng trong phân loại Phân loại có tham số hoặc phi tham số được sử dụng để tạo ra hình ảnh phân loại ban đầu và sau đó phân loại theo ngữ cảnh tiếp tục thực hiện trong những hình ảnh đã được phân loại

- ECHO,

- sự kết hợp của các tham số hoặc không tham số

- Các thuật toán theo ngữ cảnh

1.1.3.2 Xu hướng mới về phân loại ảnh vệ tinh trên thế giới và Việt Nam

Hiện nay có rất nhiều phương pháp phân loại cho dữ liệu ảnh viễn thám, nhưng nhìn chung, phương pháp tiếp cận phân loại ảnh viễn thám có thể được nhóm lại bao gồm các nhóm chính sau: có giám sát và không giám sát, hoặc phân loại có tham số và không tham số (mờ), hoặc cứng và mềm, hoặc dựa trên điểm ảnh, sub-pixel và vùng đối tượng [41] Tuy nhiên, phương pháp phân loại dựa trên điểm ảnh vẫn là phương pháp được các nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam sử dụng phổ biến nhất [8, 41, 126, 155] Nhưng độ chính xác kết quả phân loại của phương pháp này thường không đáp ứng yêu cầu của nhiều nghiên cứu đặt ra do tác động của vấn đề lẫn của các điểm ảnh hỗn hợp [41]

Các nghiên cứu gần đây đều chỉ ra rằng xu hướng tích hợp của hai hay nhiều phương pháp phân loại đã cải thiện và nâng cao độ chính xác kết quả phân loại hơn so với việc sử dụng một phương pháp phân loại đơn [8, 9, 10] Một bước quan trọng trong

sự kết hợp này là phát triển các quy tắc phù hợp để kết hợp các kết quả từ các phương pháp phân loại khác nhau sao cho phát huy được tối đa các ưu điểm của từng phương pháp phân loại riêng rẽ

1.1.3.3 Lựa chọn phương pháp phân loại phù hợp cho chuỗi ảnh vệ tinh đa thời gian

của luận án

Như phần tổng quan các phương pháp đánh giá biến động dựa vào ảnh vệ tinh, luận án đã phân tích và lựa chọn phương pháp đánh giá biến động sau phân loại và độ chính xác của số liệu biến động sau phân loại phụ thuộc chặt chẽ vào độ chính xác của từng phép phân loại riêng rẽ, do đó mục tiêu luận án đặt ra làm thế nào để tăng độ chính xác của từng kết quả phân loại từ ảnh vệ tinh

Trong khi đó, khi chiết xuất thông tin sử dụng đất từ chuỗi ảnh viễn thám đa thời gian Landsat TM và OLI, vấn đề lẫn phổ của cùng một lớp đối tượng ở trên các thời điểm ảnh khác nhau gây ảnh hưởng rất lớn đến độ chính xác của kết quả phân loại sẽ dẫn đến việc xác định biến động sử dụng đất không chính xác do đó luận án đã tìm hiểu và ứng dụng phương pháp phân loại dựa trên vùng thực địa (Per-field classification) nhằm giải quyết vấn đề không đồng nhất về môi trường và khắc phục

lẫn phổ trong cùng một lớp trên các ảnh đa thời gian, tuy nhiên phương pháp này cần phải có dữ liệu vector số chuẩn xác về ranh giới của các đối tượng trên thực địa nên luận án đã kết hợp với phương pháp phân loại định hướng đối tượng (Object-oriented classification) để tạo ra kết quả vector chuẩn, cuối cùng để chiết tách thành công đối tượng đất xây dựng ở khu vực nông thôn luận án tiếp tục kết hợp với thuật toán K – Láng giềng gần nhất (K-Nearest Neighbors)

1.2 Các vấn đề cơ bản về nghiên cứu nhân khẩu học trong luận án

1.2.1 Một số khái niệm hiện hành trong nghiên cứu nhân khẩu học

1 Khái niệm về nhân khẩu học

Theo Ashley Crossman, một chuyên gia nghiên cứu các vấn đề xã hội: ―Nhân

khẩu học chuyên nghiên cứu thống kê về con người Nó bao gồm việc nghiên cứu về kích thước, cơ cấu và sự phân bố của các cộng đồng người khác nhau và các sự thay đổi của chúng trong sinh, di cư, lão hóa, và cái chết Nhân khẩu học cũng bao gồm việc phân tích các mối quan hệ giữa các quá trình phát triển kinh tế, xã hội, văn hóa và sinh học ảnh hưởng và tác động qua lại với các yếu tố nhân khẩu học‖

2 Các yếu tố nhân khẩu học

a Quy mô dân số

Theo tác giả Nguyễn Thị Thiềng và Lưu Bích Ngọc, Peter Cox và các cộng sự [13, 112]: Quy mô dân số của một vùng lãnh thổ (một địa phương, một nước, hay một châu lục ) là tổng số dân sinh sống trên vùng lãnh thổ đó

Tác giả Phùng Thế Trường [15] cho rằng quy mô dân số là yếu tố nhân khẩu học đầu tiên cần được nghiên cứu Theo ông, quy mô dân số biểu thị khái quát tổng

số dân của một vùng, một nước hay của các khu vực khác nhau trên thế giới

Như vậy, quy mô dân số được hiểu là tổng số dân của một vùng lãnh thổ xác định

b Cơ cấu dân số

Cơ cấu dân số là sự phân chia tổng số dân của một vùng thành các nhóm theo một hoặc nhiều tiêu thức (mỗi một tiêu thức là một đặc trưng nhân khẩu học nào đó) [13, 15]

Có rất nhiều loại cơ cấu dân số như: cơ cấu dân số theo nhóm tuổi, giới tính,

tình trạng hôn nhân, trình độ học vấn, trình độ chuyên môn, nghề nghiệp, mức sống, thành thị hoặc nông thôn Tuy nhiên, cơ cấu tuổi và giới tính chiếm vị trí đặc biệt quan trọng trong phân loại cơ cấu [13, 15] Theo Phùng Thế Trường, Nguyễn Thị Thiềng và Lưu Bích Ngọc [13, 15] nghiên cứu cơ cấu dân số, đặc biệt cơ cấu tuổi và giới tính có vai trò rất quan trọng trong nghiên cứu dân số, các số liệu này phục vụ cho nhiều mục đích phân tích các vấn đề kinh tế, xã hội, chính trị

c Phân bố dân số

Nguyễn Thị Thiềng, Phùng Thế Trường và các tác giả khác [13, 15] đều cho

rằng phân bố dân cư là sự phân chia dân số theo các đơn vị hành chính, vùng kinh

tế Việc xác định số dân trong các vùng theo các đặc trưng địa lý, kinh tế, xã hội, văn hóa khác nhau có ý nghĩa rất quan trọng nhằm phân bố và phân bố lại lực lượng sản xuất, lao động và dân cư [15]

d Hôn nhân và gia đình

Hôn nhân và gia đình có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình biến động dân số, với các kiểu hôn nhân khác nhau sẽ hình thành các kiểu gia đình khác nhau, như

vậy hôn nhân và gia đình có mối quan hệ với nhau [15]

Nguyễn Thị Thiềng và Lưu Bích Ngọc [13] cho rằng ―thuật ngữ hôn nhân được

sử dụng để mô tả sự hình thành và phá vỡ liên kết giữa các cá nhân trong ―cặp đôi‖ Trong khi đó, Phùng Thế Trường lại cho rằng hôn nhân là một khái niệm mang tính tổng hợp, bao gồm nhiều yếu tố như là: kết hôn, ly hôn, ly thân, góa, tái kết hôn [15]

Như vậy, hôn nhân là chỉ các cặp đôi có mối quan hệ ràng buộc nhau về mặt pháp lý có thể sống chung trong một gia đình hoặc cũng có thể không

Cũng theo Nguyễn Thị Thiềng và Lưu Bích Ngọc [13], họ cho rằng gia đình là một nhóm người mà các thành viên của nó liên kết với nhau bằng các mối quan hệ đặc biệt: quan hệ hôn nhân, quan hệ huyết thống hoặc quan hệ nhận con nuôi Gia đình có nhiều loại hình khác nhau Căn cứ và số thế hệ cùng chung sống với nhau,

có gia đình vợ chồng (một thế hệ), gia đình hạt nhân (hai thế hệ là cha mẹ và con cái), gia đình mở rộng (từ ba thế hệ trở lên gồm ông bà, cha mẹ và con cháu)

Tác giả Nguyễn Thị Thiềng và Lưu Bích Ngọc [13] cho rằng quy mô gia đình

là số thành viên của gia đình Quy mô gia đình phụ thuộc chủ yếu vào mức sinh và

Cơ cấu gia đình là sự phân chia gia đình theo những tiêu thức nhất định [13] Hai tiêu thức phổ biến nhất được sử dụng là hình thức tổ chức và sự thiếu vắng của

bố hoặc mẹ trong gia đình Ngoài ra, gia đình còn được phân chia theo những tiêu thức khác như: quy mô hộ, loại hình hoạt động kinh tế-xã hội, theo hoàn cảnh kinh tế…

+ Theo hình thức tổ chức: gia đình được chia thành gia đình hạt nhân và gia đình mở rộng Gia đình hạt nhân là gia đình gồm một cặp vợ chồng bố mẹ và có (hoặc không có) những đứa con chưa kết hôn Cơ sở để phân loại gia đình hạt nhân

là cùng thế hệ hoặc hai thế hệ liền nhau Gia đình mở rộng là gia đình mà cơ cấu của nó bao gồm một số nhóm gia đình hạt nhân Có thể gọi gia đình mở rộng là gia đình cùng dòng máu và gia đình kết hợp

+ Theo quy mô hộ, gia đình cũng được phân chia thành các nhóm hộ với quy mô khác nhau, chẳng hạn gia đình quy mô lớn, gia đình quy mô nhỏ Ở Việt Nam hiện nay, có thể coi gia đình hạt nhân có từ 1 đến 2 con là gia đình quy mô nhỏ, gia đình hạt nhân có từ 4 con trở lên và gia đình mở rộng thường được coi là gia đình quy mô lớn + Theo các loại hình hoạt động kinh tế - xã hội: gia đình được phân thành gia đình công nhân, gia đình trí thức, gia đình nông dân

+ Theo hoàn cảnh kinh tế: gia đình được phân thành các hộ gia đình giàu và hộ gia đình nghèo

2 Các hiện tượng nhân khẩu học

Đối tượng nghiên cứu của dân số học là tái sản xuất dân số thông qua các hiện

tượng sinh, chết và di cư [13] Đối với mỗi hiện tượng, phép phân tích nhân khẩu học sẽ được kết hợp bởi các kỹ thuật cổ điển và phân tích lý giải

a Sinh đẻ và mức sinh

Sinh đẻ (birth), hoặc đơn giản hơn là sinh, chỉ việc một người phụ nữ sinh ra một đứa trẻ sống Trong nhiều văn bản, việc sinh ra một đứa trẻ sống được gọi đơn giản là sinh sống, hay đứa trẻ được sinh ra sống [13, 112]

Mức sinh (fertility) chỉ số trẻ do phụ nữ sinh ra sống (đôi khi còn được gọi là số sinh) Mức sinh của một phụ nữ là số trẻ mà phụ nữ đó sinh ra sống

Khả năng sinh sản là khả năng sinh lý, khả năng có thể có con của người phụ

nữ Khả năng sinh sản đối lập với khả năng vô sinh Lưu ý rằng có những phụ nữ có

khả năng sinh sản nhưng không sinh con

b Sự tử vong

Khái niệm về sự tử vong được Liên hợp quốc và tổ chức Y tế thế giới thống

nhất định nghĩa như sau: "Chết là sự mất đi vĩnh viễn tất cả những biểu hiện của sự sống ở một thời điểm nào đó, sau khi có sự kiện sinh sống xảy ra (sự chấm dứt tất

cả những biểu hiện của sự sống mà không một khả năng nào khôi phục lại được)"

Như vậy, sự kiện chết xảy ra chỉ sau khi có sự kiện sinh sống Khoảng thời gian kể từ khi sinh đến khi chết là độ dài cuộc sống, hay còn gọi là một đời người

[13]

Tử vong là sự xuất hiện các ca tử vong trong dân số Thay đổi trong tỷ lệ tử vong được xác định chủ yếu bởi những thay đổi trong tiêu chuẩn của một dân số sống và tiến bộ trong y học, y tế công cộng và khoa học Các nước có thu nhập thấp thường có tỷ lệ tử vong cao hơn so với các nước có thu nhập cao Trong cùng một nước, người có thu nhập thấp thường có tỷ lệ tử vong cao hơn so với người có thu nhập cao Mặc dù không có nhiều thay đổi trong tỷ lệ tử vong giữa các vùng địa lý khác nhau giữa các quốc gia có thu nhập cao, vẫn còn một số khác biệt giữa các chủng tộc, dân tộc, và các nhóm kinh tế - xã hội

c Di dân

Di dân là sự di chuyển của người dân theo lãnh thổ với những giới hạn về thời

gian và không gian nhất định, kèm theo sự thay đổi nơi cư trú [13]

Trong nghiên cứu di dân một số khái niệm cần quan tâm là:

- Nơi đi hay còn gọi là nơi xuất cư, là địa điểm cư trú trước khi một người rời

đi nơi khác sinh sống

- Nơi đến là điểm kết thúc quá trình di chuyển, là địa điểm mà một người dừng

1.2.2 Các học thuyết cơ bản trong nghiên cứu mối quan hệ dân số và phát triển

Môn nhân khẩu học được ra đời từ thế kỷ 19, tuy nhiên những quan tâm của

con người đã xuất phát từ thời thượng cổ và cho đến tận ngày nay con người vẫn

đang tiếp tục nghiên cứu, khám phá các định luật, các mối quan hệ nhằm đưa ra các

giải pháp tốt nhất cho vấn đề dân số trong tiến trình phát triển của xã hội loài người

Do vậy, theo dòng thời gian lịch sử của nhân loại, đã tồn tại rất nhiều các luồng tư

tưởng và các học thuyết về dân số Tuy nhiên, trong luận án chỉ phân tích các học

thuyết về tăng trưởng dân số từ thời kỳ Phục Hưng cho đến nay, với lí do các học

thuyết dân số trước đó ít có mối liên hệ với sự phát triển kinh tế - xã hội và ít có tầm

ảnh hưởng đến tư tưởng và quan điểm nghiên cứu về dân số của các học giả khác

1 Học thuyết, khuynh hướng Malthus

(Các điều kiện tự nhiên Các phương thức canh tác Số dân)

Hình 1.1: Mô hình Malthus [9]

Lý thuyết của nhà nhân khẩu học, kinh tế học người Anh Thomas Robert

Malthus cho rằng việc gia tăng dân số nên phụ thuộc chặt chẽ vào các yếu tố tự

nhiên trong đó có yếu tố đất đai, tuy nhiên khi dân số có xu hướng tăng vượt quá

trong các phương tiện sinh hoạt thì cần phải có một số phương pháp để kiềm chế sự