Ứng dụng phương pháp phân tích đa chỉ tiêu ISM f ANP và GIS trong lựa chọn vị trí quy hoạch bãi chôn lấp chất thải rắn sinh hoạt trên địa bàn huyện hưng hà, tỉnh thái bình

Tình hình nghiên cứu về ứng dụng GIS và phương pháp phân tích đa chỉ tiêu trong lựa chọn vị trí cho các công trình quy ho ch sử dụng đất .... QUY TRÌNH ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐA

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Nguyễn Xuân Linh

ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐA CHỈ TIÊU ISM/F-ANP VÀ GIS TRONG LỰA CHỌN VỊ TRÍ QUY HOẠCH BÃI CHÔN LẤP CHẤT THẢI RẮN SINH HOẠT TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN HƯNG HÀ, TỈNH THÁI BÌNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2015

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Nguyễn Xuân Linh

ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐA CHỈ TIÊU ISM/F-ANP VÀ GIS TRONG LỰA CHỌN VỊ TRÍ QUY HOẠCH BÃI CHÔN LẤP CHẤT THẢI RẮN SINH HOẠT TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN HƯNG HÀ, TỈNH THÁI BÌNH

Chuyên ngành: Quản lý đất đai

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ luận văn nào khác

Tôi xin cam đoan rằng các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã đƣợc chỉ

rõ nguồn gốc

Tác giả luận văn

Nguyễn Xuân Linh

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình nghiên cứu và thực hiện luận văn, ngoài sự nỗ lực của bản

thân, tôi đã nhận được sự hướng dẫn nhiệt tình, chu đáo của các nhà khoa học, các

thầy cô giáo cùng sự giúp đỡ nhiệt tình, chu đáo của cơ quan và đồng nghiệp

Tôi xin bày tỏ sự cảm ơn trân trọng nhất tới giáo viên hướng dẫn khoa học

PGS TS Trần Quốc Bình đã tận tình hướng dẫn giúp đỡ tôi trong suốt quá trình

hoàn thành luận văn

Tôi xin trân trọng cảm ơn sự góp ý chân thành của các thầy, cô giáo Khoa

Địa lý, Trường Đ i học Khoa học Tự nhiên, Đ i học Quốc gia Hà Nội đã nhiệt tình

giúp đỡ tôi trong quá trình hoàn thành luận văn này Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới

đề tài cấp Bộ TN&MT “Nghiên cứu ứng dụng GIS hỗ trợ kiểm tra tính hợp lý về vị

trí không gian của một số lo i đất phi nông nghiệp, công bố và theo dõi thực hiện

phương án quy ho ch sử dụng đất” đã hỗ trợ dữ liệu cho luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn tới gia đình, những người thân, cán bộ đồng

nghiệp và b n bè đã t o điều kiện về mọi mặt cho tôi trong quá trình thực hiện

đề tài này

Một lần nữa tôi xin trân trọng cảm ơn!

Tác giả luận văn

Nguyễn Xuân Linh

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ QUY HOẠCH SỬ DỤNG ĐẤT CẤP HUYỆN VÀ VẤN ĐỀ LỰA CHỌN VỊ TRÍ HỢP LÝ CHO CÁC ĐỐI TƯỢNG QUY HOẠCH 4

1.1 Tổng quan về công tác quy ho ch sử dụng đất cấp huyện 4

1.1.1 Khái niệm quy ho ch sử dụng đất 4

1.1.2 Cơ sở pháp lý trong lập quy ho ch sử dụng đất cấp huyện 6

1.1.3 Nguyên tắc lập quy ho ch, kế ho ch sử dụng đất 6

1.1.4 Nội dung quy ho ch sử dụng đất cấp huyện 7

1.2 Vấn đề lựa chọn vị trí hợp lý cho các đối tượng quy ho ch sử dụng đất 8

1.2.1 Sự cần thiết phải tối ưu hóa vị trí không gian cho các đối tượng quy ho ch sử dụng đất 8

1.2.2 Các vấn đề cần giải quyết trong lựa chọn vị trí cho các đối tượng QHSDĐ và nhu cầu ứng dụng GIS và phương pháp phân tích đa chỉ tiêu 9

1.2.3 Tình hình nghiên cứu về ứng dụng GIS và phương pháp phân tích đa chỉ tiêu trong lựa chọn vị trí cho các công trình quy ho ch sử dụng đất 11

CHƯƠNG 2 QUY TRÌNH ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐA CHỈ TIÊU ISM/F-ANP VÀ GIS TRONG LỰA CHỌN VỊ TRÍ HỢP LÝ CHO CÁC ĐỐI TƯỢNG QUY HOẠCH 14

2.1 Các phương pháp và kỹ thuật sử dụng trong lựa chọn vị trí hợp lý cho các đối tượng quy ho ch 14

2.1.1 Phương pháp mô hình hóa cấu trúc ISM 14

2.1.2 Lý thuyết tập mờ 19

2.1.3 Phương pháp phân tích m ng ANP 22

2.1.4 Hệ thông tin địa lý GIS 29

2.2 Quy trình ứng dụng phương pháp phân tích đa chỉ tiêu ISM/F-ANP và GIS trong lựa chọn vị trí hợp lý cho các đối tượng quy ho ch sử dụng đất 32

CHƯƠNG 3 THỬ NGHIỆM LỰA CHỌN VỊ TRÍ QUY HOẠCH BÃI CHÔN LẤP CHẤT THẢI RẮN SINH HOẠT TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN HƯNG HÀ,

TỈNH THÁI BÌNH 36

3.1 Khái quát về khu vực nghiên cứu 36

3.1.1 Điều kiện tự nhiên 36

3.1.2 Các nguồn tài nguyên 38

3.1.3 Thực tr ng môi trường 41

3.2 Ứng dụng phương pháp phân tích đa chỉ tiêu ISM/F-ANP và GIS trong lựa chọn vị trí quy ho ch bãi chôn lấp chất thải rắn sinh ho t trên địa bàn huyện Hưng Hà, tỉnh Thái Bình 42

3.2.1 Các yêu cầu đối với bãi chôn lấp chất thải rắn sinh ho t 42

3.2.2 Chuẩn bị dữ liệu đầu vào 45

3.2.3 Xác định các yếu tố có ảnh hưởng tới việc lựa chọn vị trí quy ho ch bãi chôn lấp chất thải rắn sinh ho t 46

3.2.4 Chuẩn hóa các dữ liệu thu thập được 48

3.2.5 Xây dựng mô hình ISM 49

3.2.6 Xác định trọng số cho các yếu tố sử dụng phương pháp ANP 51

3.2.7 Xây dựng các hàm mờ và đồ thị cho các yếu tố 54

3.2.8 Xác định các vị trí tiềm năng 57

3.2.9 Đánh giá, so sánh các vị trí tiềm năng và đề xuất vị trí quy ho ch các bãi chôn lấp chất thải rắn sinh ho t huyện Hưng Hà, tỉnh Thái Bình 60

3.2.10 So sánh kết quả thực nghiệm giữa hai phương pháp phân tích đa chỉ tiêu ANP và AHP 62

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

PHỤ LỤC 73

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1: Ma trận so sánh giữa các cặp yếu tố 16

Bảng 2.2: Ma trận tương tác cấu trúc SSIM 16

Bảng 2.3: Ma trận nhị phân 17

Bảng 2.4: Phân cấp các yếu tố 18

Bảng 2.5: Phân nhóm các yếu tố tác động đối với đất bãi thải, xử lý rác thải 24

Bảng 2.6: Minh họa một ma trận so sánh giữa các yếu tố 26

Bảng 2.7: Ví dụ về ma trận nhóm 26

Bảng 3.1: Lựa chọn quy mô bãi chôn lấp 43

Bảng 3.2: Phân lo i quy mô bãi chôn lấp chất thải rắn 43

Bảng 3.3: Khoảng cách thích hợp khi lựa chọn bãi chôn lấp 45

Bảng 3.4: Các yếu tố được sử dụng trong lựa chọn vị trí BCL CTRSH 46

Bảng 3.5: Các lớp dữ liệu đầu vào 48

Bảng 3.6: Ma trận tương tác cấu trúc SSIM cho bài toán lựa chọn vị trí BCL CTRSH huyện Hưng Hà 49

Bảng 3.7: Ma trận nhị phân 50

Bảng 3.8: Phân cấp các yếu tố 50

Bảng 3.9: Siêu ma trận cho lựa chọn vị trí BCL CTRSH huyện Hưng Hà 53

Bảng 3.10: Siêu ma trận trọng số cho lựa chọn vị trí BCL CTRSH huyện Hưng Hà 53

Bảng 3.11: Siêu ma trận giới h n cho lựa chọn vị trí BCL CTRSH huyện Hưng Hà 53

Bảng 3.12: Trọng số của các yếu tố ảnh hưởng tới lựa chọn vị trí quy ho ch 54

Bảng 3.13: Hàm thành viên và đồ thị của các yếu tố 55

Bảng 3.14: Giá trị RI ứng với từng số lượng chỉ tiêu 62

Bảng 3.15: Trọng số của các yếu tố phân tích theo phương pháp AHP 63

Bảng 3.16: Đánh giá vị trí xã Điệp Nông theo ngưỡng phân lo i 65

Bảng 3.17: Đánh giá vị trí xã Điệp Nông theo các yếu tố ảnh hưởng 66

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1: Quy trình thực hiện phương pháp mô hình hóa cấu trúc ISM 15

Hình 2.2: Mô hình ISM 19

Hình 2.3: Đồ thị số mờ d ng tam giác (a1, a2, a3) 21

Hình 2.4: Quy trình thực hiện phương pháp ANP 23

Hình 2.5: Các lo i liên kết trong một m ng lưới 25

Hình 2.6: Thang điểm so sánh các yếu tố 25

Hình 2.7: Minh họa một siêu ma trận 27

Hình 2.8: Minh họa một siêu ma trận trọng số 27

Hình 2.9: Ví dụ một siêu ma trận giới h n 28

Hình 2.10: Sơ đồ khái quát về GIS 29

Hình 2.11: Chồng xếp các lớp thông tin 30

Hình 2.12: Cách xác định khoảng cách Euclidean 31

Hình 2.13: Hệ thống ArcGIS 31

Hình 2.14: Quy trình lựa chọn vị trí cho các đối tượng QHSDĐ 33

Hình 3.1: Vị trí địa lý huyện Hưng Hà, tỉnh Thái Bình 36

Hình 3.2: Mô hình ISM huyện Hưng Hà, tỉnh Thái Bình 51

Hình 3.3: Giao diện của phần mềm SuperDecisions 52

Hình 3.4: Các lớp raster đã được phân khoảng và tính điểm theo lý thuyết mờ 58

Hình 3.5: Lớp raster giá trị hợp lý 59

Hình 3.6: Các vị trí tiềm năng cho quy ho ch BCL CTRSH 60

Hình 3.7: So sánh vị trí t i xã Điệp Nông với phương án QHSDĐ của huyện 61

Hình 3.8: Lớp raster giá trị hợp lý theo phương pháp phân tích AHP 64

Hình 3.9: Các vị trí tiềm năng theo phương pháp AHP 65

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

AHP: Analytic Hierarchy Process (Quá trình phân tích phân cấp) ANP: Analytic Network Process (Quá trình phân tích m ng) BCL CTRSH: Bãi chôn lấp chất thải rắn sinh ho t

GIS: Geographic Information System (Hệ thông tin địa lý) ISM: Interpretive Structural Modeling (Mô hình hóa cấu trúc) MCA: Multi-Criteria Analysis (Phân tích đa chỉ tiêu)

QHSDĐ: Quy ho ch sử dụng đất

1

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Rác thải và xử lý rác thải đã và đang trở thành một vấn đề nóng bỏng ở nhiều quốc gia trên thế giới, trong đó có Việt Nam T i Việt Nam, chỉ số chất thải rắn sinh ho t phát sinh bình quân đầu người tính trung bình cho các đô thị trên

ph m vi toàn quốc vào khoảng 1,0 kg/người/ngày [15] Trên địa bàn tỉnh Thái Bình, cùng với tốc độ đô thị hóa diễn ra nhanh chóng, lượng chất thải rắn sinh ho t được thải ra ngoài môi trường cũng ngày càng tăng theo, ước tính đ t 170,5 – 184 tấn/ngày (thị trấn 4,5 – 6 tấn/ngày, thành phố 130 tấn/ngày) [12] Thế nhưng, khoảng 60% lượng rác thải này được thu gom bằng biện pháp thủ công (xe cải tiến, xe thồ, xe đẩy tay) và không được xử lý bằng công nghệ hợp tiêu chuẩn vệ sinh môi trường Lượng rác thải ngày càng nhiều song giải pháp l i chưa thể phát huy hiệu quả

T i huyện Hưng Hà, hiện nay đã xuất hiện một số nguy cơ gây ô nhiễm, mất cân bằng sinh thái giảm tính đa d ng sinh học: một số khu dân cư như thị trấn Hưng

Hà, thị trấn Hưng Nhân,… có dân số tập trung cao, mật độ xây dựng lớn và các khu chợ dịch vụ, cơ sở y tế, có lượng chất thải nhiều nhưng l i chưa được thu gom và

xử lý triệt để

Từ thực tế nói trên, nhu cầu quy ho ch các bãi xử lý rác thải tập trung trên địa bàn huyện Hưng Hà là rất cấp bách hiện nay Ngày 10/7/2014, Hội đồng Nhân dân tỉnh Thái Bình đã ra nghị quyết số 08/NQ-HĐND về việc chuyển mục đích sử dụng đất trồng lúa để thực hiện các công trình, dự án trên địa bản tỉnh Thái Bình năm 2014 trong đó huyện Hưng Hà được chuyển đổi gần 3 ha đất lúa sang đất bãi thải xử lý rác thải (bãi xử lý rác thải tập trung) Tuy nhiên, việc lựa chọn vị trí để đặt các bãi xử lý rác thải l i là vấn đề hết sức khó khăn bởi sự tác động to lớn của nó tới môi trường cũng như là con người Để giải quyết vấn đề này, một trong những phương pháp thích hợp nhất đó là phương pháp phân tích đa chỉ tiêu cùng với sự hỗ trợ của hệ thống thông tin địa lý GIS (Geographic Information System)

2

Trong phân tích đa chỉ tiêu, phương pháp phân tích thứ bậc AHP (Analytic Hierarchy Process) và phương pháp phân tích m ng ANP (Analytic Network Process) là 2 phương pháp hay được sử dụng nhất Với phương pháp ANP, việc kết hợp với các phương pháp khác như lý thuyết tập mờ (Fuzzy set theory) và phương pháp mô hình hóa cấu trúc ISM (Interpretive Structural Modeling) sẽ cho phép mô tả chính xác sự phức t p cũng như các mối quan hệ, sự tương tác giữa các chỉ tiêu của một vấn đề cụ thể trong thực tế

Với nhu cầu cấp bách về quy ho ch các bãi xử lý rác thải của huyện Hưng Hà, tỉnh Thái Bình hiện nay, cùng với những lợi thế trong việc hỗ trợ ra quyết định đa chỉ

tiêu mà phương pháp ISM/F-ANP mang l i, nghiên cứu “Ứng dụng phương pháp phân tích đa chỉ tiêu ISM/F-ANP và GIS trong lựa chọn vị trí quy hoạch bãi chôn lấp chất thải rắn sinh hoạt trên địa bàn huyện Hưng Hà, tỉnh Thái Bình” là

rất cần thiết

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Nghiên cứu phương pháp phân tích đa chỉ tiêu ISM/F-ANP và GIS trong lựa chọn vị trí quy ho ch bãi chôn lấp chất thải rắn sinh ho t (BCL CTRSH);

- Thử nghiệm phương pháp t i huyện Hưng Hà, tỉnh Thái Bình;

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu tổng quan về QHSDĐ;

- Nghiên cứu tính hợp lý về mặt không gian trong lựa chọn vị trí quy ho ch BCL CTRSH và các chỉ tiêu lựa chọn;

- Nghiên cứu ứng dụng phương pháp phân tích đa chỉ tiêu ISM/F-ANP và GIS trong lựa chọn vị trí quy ho ch BCL CTRSH;

- Thử nghiệm phương pháp trên địa bàn huyện Hưng Hà, tỉnh Thái Bình

4 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp tổng hợp phân tích tài liệu được áp dụng nhằm tổng hợp và phân tích các tri thức, các vấn đề có liên quan đến đề tài Tài liệu được lấy từ nhiều nguồn khác nhau như các bài viết, bài báo trong và ngoài nước, sách, t p chí, giáo trình, m ng Internet, ;

3

- Phương pháp chuyên gia được sử dụng nhằm thu nhận các tri thức tổng hợp

từ nhiều ngành, nhiều lĩnh vực khác nhau để đánh giá vai trò của các chỉ tiêu không gian trong QHSDĐ xử lý rác thải;

- Phương pháp phân tích đa chỉ tiêu được sử dụng nhằm phân tích, đánh giá mối quan hệ giữa các chỉ tiêu cũng như xác định mức độ ảnh hưởng của các chỉ tiêu tới vấn đề QHSDĐ xử lý rác thải;

- Phương pháp phân tích không gian bằng GIS được ứng dụng cho việc phân tích, tích hợp các dữ liệu không gian với các tiêu chí đề ra nhằm xác định vị trí thích hợp cho các bãi xử lý rác thải;

- Phương pháp thử nghiệm thực tế được áp dụng nhằm kiểm chứng kết quả của nghiên cứu

6 Ý nghĩa của đề tài

- Ý nghĩa khoa học: đề xuất quy trình ứng dụng phương pháp phân tích đa chỉ tiêu ISM/F-ANP và GIS trong lựa chọn vị trí quy ho ch các BCL CTRSH;

- Ý nghĩa thực tiễn: đề xuất được một số lựa chọn về vị trí quy ho ch các

BCL CTRSH cho huyện Hưng Hà, tỉnh Thái Bình

4

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ QUY HOẠCH SỬ DỤNG ĐẤT CẤP HUYỆN

VÀ VẤN ĐỀ LỰA CHỌN VỊ TRÍ HỢP LÝ CHO CÁC

ĐỐI TƯỢNG QUY HOẠCH

1.1 Tổng quan về công tác quy hoạch sử dụng đất cấp huyện

1.1.1 Khái niệm quy hoạch sử dụng đất

Đất đai là tiềm năng của quá trình phát triển do đất là tư liệu sản xuất đặc biệt và việc tổ chức sử dụng đất gắn chặt với sự phát triển của nền kinh tế - xã hội

Do vậy, QHSDĐ sẽ là một hiện tượng kinh tế - xã hội Đây là một ho t động vừa mang tính khoa học, vừa mang tính pháp lý của một hệ thống các biện pháp kỹ thuật, kinh tế và xã hội được xử lý bằng các phương pháp phân tích tổng hợp về sự phân bố địa lý của các điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội để tổ chức l i việc sử dụng đất theo pháp luật nhà nước nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng đất đai hiện t i

và tương lai của xã hội một cách tiết kiệm khoa học và có hiệu quả cao nhất

Khi nghiên cứu về QHSDĐ, có rất nhiều cách nhận thức khác nhau Có quan điểm cho rằng QHSDĐ chỉ đơn thuần là biện pháp kỹ thuật nhằm thực hiện việc đo đ c, vẽ bản đồ đất đai, phân chia diện tích đất, giao đất cho các ngành và thiết kế xây dựng đồng ruộng, Bên c nh đó, có quan điểm l i cho rằng QHSDĐ được xây dựng trên các quy ph m của Nhà nước nhằm nhấn m nh tính pháp chế của quy ho ch sử dụng đất đai Tuy nhiên, đối với cả hai cách nhận thức trên, bản chất của QHSDĐ không được thể hiện đúng và đầy đủ vì bản thân của QHSDĐ không nằm trong kỹ thuật đo đ c và cũng không thuộc về hình thức pháp lý mà nó nằm bên trong việc tổ chức sử dụng đất như một tư liệu sản xuất đặc biệt, coi đất đai như đối tượng của các mối quan hệ xã hội trong sản xuất Do đó, QHSDĐ sẽ là một ho t động vừa mang tính kỹ thuật, tính kinh tế và tính pháp lý Cụ thể [10]:

- Tính kỹ thuật: trong QHSDĐ sẽ sử dụng các công tác chuyên môn như

điều tra, khảo sát, đo đ c, xây dựng bản đồ, khoanh định, xử lý số liệu, để tính

5

toán và thống kê diện tích đất đai, thiết kế, phân chia khoảnh thửa Từ đó, t o điều kiện tổ chức sử dụng đất hợp lý trên cơ sở tiến bộ của khoa học kỹ thuật

- Tính pháp chế: biểu hiện của tính pháp chế thể hiện ở chỗ đất đai được

nhà nước giao cho các tổ chức, hộ gia đình, cá nhân sử dụng vào các mục đích cụ thể đã được xác định theo phương án QHSDĐ

- Tính kinh tế: khi giao đất, thông qua phương án QHSDĐ nhà nước đã

xác định rõ mục đích sử dụng của diện tích được giao Đây chính là biện pháp quan trọng nhất nhằm khai thác triệt để và có hiệu quả cao tiềm năng đất đai Ở đây đã thể hiện rõ tính kinh tế của QHSDĐ Tuy nhiên, điều này chỉ đ t được khi tiến hành đồng bộ cùng với biện pháp kỹ thuật và pháp chế

Như vậy, có thể rút ra khái niệm về QHSDĐ như sau [10]: “Quy ho ch sử dụng đất là một hệ thống các biện pháp kinh tế, kỹ thuật và pháp chế của Nhà nước về tổ chức và sử dụng đất đầy đủ, hợp lý, khoa học và có hiệu quả cao nhất thông qua việc phân phối và tái phân phối quỹ đất cả nước, tổ chức sử dụng đất như một tư liệu sản xuất cùng với các tư liệu sản xuất khác gắn liền với đất nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất xã hội, t o điều kiện bảo vệ đất và bảo vệ môi trường”

Điều 3, Luật đất đai 2013 cũng đã nêu rõ QHSDĐ là “việc phân bổ và khoanh vùng đất đai theo không gian sử dụng cho các mục tiêu phát triển kinh tế -

xã hội, quốc phòng, an ninh, bảo vệ môi trường và thích ứng biến đổi khí hậu trên

cơ sở tiềm năng đất đai và nhu cầu sử dụng đất của các ngành, lĩnh vực đối với từng vùng kinh tế - xã hội và đơn vị hành chính trong một khoảng thời gian xác định”

Theo FAO (1993) [22], QHSDĐ là một đánh giá mang tính hệ thống về tiềm năng đất đai và nguồn nước, những phương án thay thế trong sử dụng đất và những điều kiện kinh tế - xã hội nhằm lựa chọn và điều chỉnh cho phù hợp các phương án sử dụng đất tốt nhất Mục đích của QHSDĐ là lựa chọn và đưa vào thực tiễn những phương án sử dụng đất đáp ứng nhu cầu của người dân một cách tốt nhất mà vẫn giữ gìn, đảm bảo các nguồn lực cho tương lai Động lực của việc

6

quy ho ch là nhu cầu thay đổi, cải thiện sự quản lý hoặc sự cần thiết có được cơ cấu sử dụng đất thích hợp theo hoàn cảnh thay đổi

1.1.2 Cơ sở pháp lý trong lập quy hoạch sử dụng đất cấp huyện

Lập quy ho ch, kế ho ch sử dụng đất luôn là một nhiệm vụ quan trọng được Đảng và Nhà nước quan tâm Tầm quan trọng của công tác QHSDĐ được nêu rất rõ trong các văn kiện Đảng, trong Hiến pháp, các Luật và các Nghị định, Thông tư

Khoản 4, điều 22, Luật đất đai năm 2013 xác định một trong những nội dung quản lý nhà nước về đất đai là quản lý quy ho ch và kế ho ch sử dụng đất

Khoản 3, điều 7, chương 3 của Nghị định số 43/2014/NĐ-CP ngày 15/5/2015 Quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật đất đai 2013 đã chỉ rõ việc xác định nhu cầu sử dụng đất và đề xuất các dự án sử dụng đất cấp huyện sẽ do các phòng, ban cấp huyện xác định Ủy ban nhân dân xã, phường, thị trấn sẽ xác định nhu cầu

sử dụng đất của địa phương

Với bản đồ quy ho ch sử dụng đất, ký hiệu và thông số màu các lo i đất sẽ tuân theo điều 3 của Thông tư 29/2014/TT-BTNMT ngày 02/6/2014 Ký hiệu thủy

hệ và các đối tượng khác trên bản đồ sẽ thực hiện theo Thông tư số BTNMT ngày 02/6/2014 về thống kê, kiểm kê đất đai và lập bản đồ hiện tr ng sử dụng đất

28/2014/TT-Như vậy các quy định của pháp luật về lập, điều chỉnh, xét duyệt và tổ chức thực hiện quy ho ch, kế ho ch sử dụng đất trở thành công cụ quản lý nhà nước, những căn cứ pháp lý quan trọng đảm bảo cho sự phát triển đồng bộ, ổn định, an

toàn và được thể hiện ngay trong nội dung của các đề án QHSDĐ

1.1.3 Nguyên tắc lập quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất

Mục tiêu của việc lập QHSDĐ là nhằm lựa chọn phương án sử dụng đất đ t hiệu quả cao về kinh tế - xã hội, môi trường - sinh thái, an ninh - quốc phòng Điều

35, Chương 4, Luật đất đai 2013 đã quy định rõ việc lập QHSDĐ cần phải đảm bảo các nguyên tắc sau đây:

- Phù hợp với chiến lược, quy ho ch tổng thể, kế ho ch phát triển kinh tế -

xã hội, quốc phòng, an ninh;

7

- Được lập từ tổng thể đến chi tiết; quy ho ch sử dụng đất của cấp dưới phải phù hợp với quy ho ch sử dụng đất của cấp trên; kế ho ch sử dụng đất phải phù hợp với quy ho ch sử dụng đất đã được cơ quan nhà nước có thẩm quyền phê duyệt Quy ho ch sử dụng đất cấp quốc gia phải bảo đảm tính đặc thù, liên kết của các vùng kinh tế - xã hội; quy ho ch sử dụng đất cấp huyện phải thể hiện nội dung sử dụng đất của cấp xã;

- Sử dụng đất tiết kiệm và có hiệu quả;

- Khai thác hợp lý tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường; thích ứng với biến đổi khí hậu;

- Bảo vệ, tôn t o di tích lịch sử - văn hóa, danh lam thắng cảnh;

- Dân chủ và công khai;

- Bảo đảm ưu tiên quỹ đất cho mục đích quốc phòng, an ninh, phục vụ lợi ích quốc gia, công cộng, an ninh lương thực và bảo vệ môi trường;

- Quy ho ch, kế ho ch của ngành, lĩnh vực, địa phương có sử dụng đất phải bảo đảm phù hợp với quy ho ch, kế ho ch sử dụng đất đã được cơ quan nhà nước

có thẩm quyền quyết định, phê duyệt

1.1.4 Nội dung quy hoạch sử dụng đất cấp huyện

Khi tiến hành lập QHSDĐ cấp huyện, cần căn cứ vào các tài liệu, số liệu và

dữ liệu như [12]: QHSDĐ cấp tỉnh; quy ho ch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội của cấp tỉnh và cấp huyện; điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của huyện, quận, thị

xã, thành phố thuộc tỉnh; hiện tr ng sử dụng đất, tiềm năng đất đai và kết quả thực hiện quy ho ch sử dụng đất cấp huyện kỳ trước; nhu cầu sử dụng đất của các ngành, lĩnh vực, của cấp huyện và của cấp xã; định mức sử dụng đất; tiến bộ khoa học và công nghệ có liên quan đến việc sử đụng đất

Nội dung QHSDĐ cấp huyện được quy định cụ thể t i khoản 2, điều 40, chương 4, Luật đất đai 2013 [12]:

- Định hướng sử dụng đất 10 năm;

- Xác định diện tích các lo i đất đã được phân bổ trong quy ho ch sử dụng đất cấp tỉnh và diện tích các lo i đất theo nhu cầu sử dụng đất của cấp huyện và cấp xã;

- Giải pháp thực hiện quy ho ch sử dụng đất

1.2 Vấn đề lựa chọn vị trí hợp lý cho các đối tượng quy hoạch sử dụng đất

1.2.1 Sự cần thiết phải tối ưu hóa vị trí không gian cho các đối tượng quy hoạch

sử dụng đất

Ở Việt Nam, QHSDĐ đã được thực hiện trong một thời gian khá dài T i khu vực nông thôn, QHSDĐ chủ yếu dựa trên những đánh giá tính thích hợp của đất cho sản xuất nông nghiệp và thể hiện rất nhiều số liệu thống kê T i khu vực đô thị, việc QHSDĐ đã có tính đến các yếu tố cảnh quan và môi trường nhưng ở một mức thấp

và trong đa số trường hợp phương án quy ho ch chưa phải là phương án tối ưu nhất Nội dung chủ yếu thiên về thống kê, phân bổ về số lượng, mang tính khoanh định các lo i đất theo mục tiêu quản lý hành chính; việc tính toán xây dựng phương án quy ho ch, kế ho ch sử dụng đất vẫn mang nặng tính tổng hợp nhu cầu sử dụng đất của các ngành, các lĩnh vực, chưa có tiêu chuẩn đầy đủ để tính hết các hiệu quả kinh

tế, xã hội, môi trường nhằm bảo đảm sử dụng đất lâu bền trên cơ sở các luận cứ khoa học, chưa phát huy cao nhất được tiềm năng đất đai nên chất lượng của phương án QHSDĐ chưa cao, tính khả thi còn thấp [10]

QHSDĐ là ho t động mang những nét đặc trưng riêng biệt bởi QHSDĐ luôn gắn liền với vị trí không gian mà cụ thể ở đây là bề mặt trái đất hay vùng lãnh thổ Các đối tượng quy ho ch sẽ được bố trí sắp xếp và định vị trí cụ thể trong không gian Nhìn chung, vị trí không gian của các đối tượng quy ho ch có tác động rất lớn đến các vấn đề kinh tế, xã hội và môi trường Ví dụ, trong công tác quy ho ch đất bãi thải, xử lý rác thải, nếu một bãi chôn lấp chất thải rắn được quy ho ch không

9

phù hợp sẽ gây ra các hậu quả nghiệm trọng đến mối trường như ô nhiễm đất, ô nhiễm nguồn nước ngầm, nước mặt, ô nhiễm không khí, ảnh hưởng xấu đến các nguồn tài nguyên khác và đặc biệt là tác động trực tiếp tới sức khỏe và cuộc sống của người dân xung quanh Hơn thế nữa, nếu vị trí quy ho ch bãi chôn lấp chất thải rắn l i quá gần với một bãi chôn lấp khác cũng sẽ dẫn đến lãng phí, không cần thiết Do vậy, việc tối ưu hóa vị trí không gian cho các đối tượng QHSDĐ là hết sức cần thiết nhằm h n chế những tác động tiêu cực tới kinh tế, xã hội và đặc biệt là môi trường

1.2.2 Các vấn đề cần giải quyết trong lựa chọn vị trí cho các đối tượng QHSDĐ

và nhu cầu ứng dụng GIS và phương pháp phân tích đa chỉ tiêu

Đối với một phương án QHSDĐ, ngoài diện tích và mục đích sử dụng đất thì

vị trí và sự phân bố của các đối tượng quy ho ch là những yếu tố quan trọng nhất Diện tích và mục đích sử dụng đất của các đối tượng quy ho ch có thể xác định tương đối rõ ràng căn cứ vào nhu cầu thực tiễn, dự báo các chỉ tiêu phát triển kinh tế

- xã hội của địa phương Trong khi đó, vị trí và phân bố của các đối tượng quy

ho ch l i rất khó xác định một cách tối ưu vì có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến lựa chọn vị trí không gian cho đối tượng quy ho ch Ví dụ, khi lựa chọn vị trí quy

ho ch đất bãi thải, xử lý rác thải (bãi chôn lấp chất thải rắn sinh ho t), cần phải đánh giá cẩn thận tác động của nó tới các yếu tố kinh tế, xã hội và môi trường như:

- Để tránh gây ô nhiễm nguồn nước và h n chế khả năng gây xói mòn khu chôn lấp chất thải rắn sinh ho t, các bãi chôn lấp cần phải tránh các khu vực trũng - nơi tập trung dòng chảy mặt và lũ, nơi đầu nguồn của lưu vực sông, suối Độ cao của bãi chôn lấp liên quan chặt chẽ đến việc lựa chọn các kiểu bãi chôn lấp (bãi chìm, nổi hay nửa chìm nửa nổi) tuỳ thuộc đối với từng vùng và liên quan đến độ cao các công trình xây dựng nhằm tiết kiệm chi phí và tránh ảnh hưởng tới nguồn nước ngầm trong khu vực Độ cao địa hình cũng là yếu tố ảnh hưởng lớn đến việc phát tán rác, chất ô nhiễm, nước rỉ rác từ khu xử lý và vùng xung quanh

- Thành phần cơ - lý của đất nền khu chôn lấp có ý nghĩa cực kỳ quan trọng đối với khả năng dẫn truyền chất độc h i từ bãi chôn lấp vào tầng nước ngầm Do vậy độ thấm là thông số cơ bản để đánh giá sự phù hợp của nền đất khu chôn lấp

10

Trong các lo i đất, đất sét có độ thấm thấp nhất, các lo i đất cát, đất cát pha, sỏi có

độ thấm cao Do vậy, vùng đất sét thường được chọn để xây dựng bãi chôn lấp Tầng sét càng dày khả năng thấm chất ô nhiễm vào tầng nước ngầm càng khó

- Hướng và tốc độ gió ảnh hưởng đến khả năng phát tán rác, mùi từ bãi rác Khi quy ho ch điểm chôn lấp cần quan tâm đến hướng và tốc độ gió của từng tháng trong năm Từ đó xem xét hướng gió chủ đ o trong từng thời điểm có khả năng phát tán mùi từ khu xử lý đến trung tâm dân cư gần nhất hay không Cần tránh chọn điểm chôn lấp nằm ở đầu hướng gió chủ đ o đối với khu dân cư hoặc khu cần có chất lượng không khí cao

- Hiện tr ng sử dụng đất, cơ sở h tầng của khu vực lựa chọn vị trí bãi chôn lấp cũng ảnh hưởng đến chi phí giải phóng mặt bằng và thiết kế xây dựng

- …

Như vậy, việc lựa chọn địa điểm bố trí các đối tượng quy ho ch phụ thuộc vào rất nhiều các yếu tố Với tính phức t p như vậy thì đây là một công việc khó khăn ngay cả với các chuyên gia quy ho ch giàu kinh nghiệm Hơn thế nữa, một vị trí có thể tốt đối với một số yếu tố nào đó nhưng l i không tốt với những yếu tố khác Thậm chí đối với một yếu tố cũng khó xác định là tốt hay xấu Ví dụ như nếu bãi rác ở xa đường giao thông thì tác động môi trường là thấp nhưng chi phí vận chuyển và xây dựng l i cao, Vì vậy, trong thực tế người ta thường chỉ có thể lựa chọn vị trí cho các đối tượng quy ho ch một cách tương đối, nặng về cảm tính, dựa trên đánh giá một vài yếu tố nổi bật nhất đối với nhà quy ho ch

Để có thể tránh việc lựa chọn vị trí không gian cho các đối tượng quy ho ch một cách cảm tính thì cần thiết phải định lượng được các yếu tố có tác động tới quá trình lựa chọn vị trí Khi định lượng được các yếu tố này thì việc đánh giá tổng hợp các yếu tố cùng một lúc sẽ trở nên dễ dàng hơn nhiều Đặc biệt, quá trình định lượng các yếu tố có thể dễ dàng áp dụng công nghệ thông tin và do đó, các kết quả

sẽ có mức độ tin cậy cao hơn, việc đánh giá cũng có thể được thực hiện với quy mô lơn hơn nhưng mức độ chi tiết cao hơn

11

Hiện nay, để giải quyết vấn đề định lượng các yếu tố có tác động tới quá trình lựa chọn địa điểm quy ho ch thì phương pháp phân tích đa chỉ tiêu (MCA – Multi Criteria Analysis) thường được áp dụng Phương pháp này là một phép phân tích tổ hợp các chỉ tiêu khác nhau để cho ra một kết quả cuối cùng Ngoài ra, có thể vận dụng hệ thông tin địa lý GIS (Geographic Information System) để thực hiện hoặc tự động hóa các quy trình lựa chọn vị trí Nhìn chung, nhu cầu ứng dụng GIS

và phương pháp phân tích đa chỉ tiêu là rất lớn bởi khi kết hợp GIS với phương pháp phân tích đa chỉ tiêu, việc lựa chọn vị trí cho các đối tượng quy ho ch trở nên chính xác hơn và dễ dàng hơn rất nhiều

1.2.3 Tình hình nghiên cứu về ứng dụng GIS và phương pháp phân tích đa chỉ tiêu trong lựa chọn vị trí cho các công trình quy hoạch sử dụng đất

1.2.3.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Ở nhiều nước trên thế giới hiện nay, một trong những nhiệm vụ quan trọng được đặt lên hàng đầu là phân bổ quỹ đất theo các mục đích sử dụng đất sao cho phát huy tối đa hiệu quả sản xuất mà vẫn đảm bảo được sự phát triển bền vững của nền kinh tế Vì vậy, QHSDĐ được sử dụng như là một công cụ thiết yếu, có tầm quan trọng hàng đầu trong các ho t động về quản lý và sử dụng tài nguyên đất đai Tuy nhiên, QHSDĐ, mà cụ thể ở đây là bài toán lựa chọn vị trí cho các công trình QHSDĐ, l i là một bài toán phức t p, đòi hỏi phải thu thập, phân tích, xử lý, lưu trữ

và phân phối một khối lượng lớn các dữ liệu không gian Vì thế, vấn đề áp dụng các công nghệ mới, trong đó có công nghệ hệ thông tin địa lý (GIS) kết hợp với phương pháp phân tích đa chỉ tiêu đã nhận được sự quan tâm của nhiều nhà khoa học trên thế giới

Việc kết hợp giữa GIS và phương pháp MCA trong lựa chọn địa điểm bố trí một số lo i công trình QHSDĐ rất phổ biến Trong các công trình của Suleyman Demirel University (2011), Shrivastava (2003), Ni-Bin Chang và nnk (2008), Huang (2006), Javaheri (2006), A A Isalou và nnk (2012), Basac (2006), Sharifi (2004), và Alshehri (2008) [41, 39, 32, 24, 26, 25, 20, 38, 19], MCA được sử dụng

1.2.3.2 Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam

Ở Việt Nam, trong xu thế hội nhập khu vực và quốc tế hiện nay, việc nghiên cứu, ứng dụng và đẩy m nh công nghệ GIS như là một tất yếu khách quan Từ chỗ các ứng dụng và phát triển chỉ mang tính tự phát, hiện nay, công nghệ GIS đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trên nhiều lĩnh vực khác nhau Vấn đề ứng dụng GIS và MCA trong lựa chọn địa điểm bố trí công trình QHSDĐ cũng đã được đề cập đến trong một số công trình nghiên cứu trong nước Bùi Văn Ga và nnk (2001) [9] đã nghiên cứu ứng dụng GIS và MCA để quy ho ch vị trí BCL CTRSH ở xã Đông Nam, Khánh Sơn, Đà Nẵng Tuy nhiên việc xác định cụ thể các trọng số của các tiêu chí chưa được xác định rõ ràng Trần Quốc Bình và nnk [44] đã ứng dụng GIS và MCA để tìm địa điểm thích hợp cho BCL CTRSH của huyện Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh Nguyễn Đăng Phương Thảo và nnk [13] cũng đã ứng dụng GIS và MCA

14

Chương 2 QUY TRÌNH ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH

ĐA CHỈ TIÊU ISM/F-ANP VÀ GIS TRONG LỰA CHỌN VỊ TRÍ HỢP LÝ

CHO CÁC ĐỐI TƯỢNG QUY HOẠCH

2.1 Các phương pháp và kỹ thuật sử dụng trong lựa chọn vị trí hợp lý cho các đối tượng quy hoạch

Đối với lựa chọn vị trí hợp lý cho các đối tượng quy ho ch, trước tiên các yếu tố có ảnh hưởng tới việc ra quyết định vị trí quy ho ch sẽ được xác định một cách kỹ lưỡng thông qua các ho t động như tham khảo các tài liệu và nghiên cứu đi trước, tham khảo ý kiến của các chuyên gia trong lĩnh vực quy ho ch hay khảo sát, phỏng vấn ngoài thực địa Sau đó, phương pháp mô hình hóa cấu trúc ISM được áp dụng nhằm xác định và mô hình hóa mối quan hệ giữa các yếu tố này Mức độ ảnh hưởng của các yếu tố đến việc lựa chọn vị trí quy ho ch là không giống nhau, do

đó, phương pháp phân tích đa chỉ tiêu ANP sẽ được áp dụng nhằm xác định trọng

số của từng yếu tố Cuối cùng, mô hình mờ được áp dụng để tính điểm cho các yếu

tố Công nghệ GIS được áp dụng xuyên suốt quá trình nghiên cứu từ xử lý các dữ liệu không gian đầu vào đến chồng xếp các lớp dữ liệu đã được tính điểm nhằm cho

ra kết quả là một lớp dữ liệu thể hiện các vị trí phù hợp cho việc quy ho ch Các phần mềm được sử dụng bao gồm: ArcGIS phiên bản 10.0 để phân tích không gian

và phần mềm mã nguồn mở SuperDecisions để phân tích mô hình ANP

2.1.1 Phương pháp mô hình hóa cấu trúc ISM

Phương pháp mô hình hóa cấu trúc ISM (Interpretive structural modeling) được đề xuất bởi tác giả Warfield là một phương pháp được hỗ trợ bởi máy tính nhằm xây dựng và tìm hiểu những nguyên lý cơ bản của các mối quan hệ giữa các yếu tố bên trong những hệ thống hoặc hoàn cảnh phức t p [23] Trong thực tế, mỗi một vấn đề cụ thể sẽ luôn chịu ảnh hưởng bởi một tập hợp các yếu tố nào đó Các yếu tố này có thể độc lập hoặc tương tác với nhau Với phương pháp ISM, mối quan

hệ giữa các yếu tố này có thể được xác định và mô hình hóa Lý thuyết của phương

15

pháp ISM dựa trên lý thuyết của toán học rời r c, lý thuyết đồ thị, khoa học xã hội,

ra quyết định nhóm và sự hỗ trợ của máy tính [37] Quy trình thực hiện phương pháp ISM được thể hiện trong hình 2.1 dưới đây [31]:

Hình 2.1: Quy trình thực hiện phương pháp mô hình hóa cấu trúc ISM

Bước 1: Xác định các yếu tố ảnh hưởng

Các yếu tố có ảnh hưởng tới việc xác định vị trí của đối tượng QHSDĐ sẽ được xác định và liệt kê chi tiết thông qua việc tham khảo ý kiến của chuyên gia trong các lĩnh vực có liên quan đồng thời có thể tham khảo thêm các tài liệu, nghiên cứu trước đó Khảo sát và phỏng vấn ngoài thực địa cũng có thể được áp dụng

Bước 2: Xây dựng ma trận mối quan hệ giữa các cặp yếu tố

Từ nhóm yếu tố đã được xác định t i bước 1, một bảng ma trận so sánh (bảng 2.1) sẽ được xây dựng nhằm tham khảo ý kiến từ các chuyên gia về mối quan

hệ giữa từng cặp yếu tố với nhau Ở bước này, các yếu tố sẽ được đánh số thứ tự và sắp xếp theo hàng và cột

Xây dựng ma trận mối quan hệ giữa các cặp yếu tố Xác định các yếu tố ảnh hưởng

Bước 3: Xác lập ma trận tương tác cấu trúc SSIM

Ma trận tương tác cấu trúc SSIM (Structural Self - Interaction Matrix) được xác lập dựa trên mối quan hệ theo từng cặp giữa các yếu tố với nhau Các chuyên

gia được hỏi ý kiến sẽ so sánh các yếu tố của từng hàng với từng cột Các ký tự (V,

A, O, X) sẽ được sử dụng trong bảng ma trận này với ý nghĩa như sau đối với 2 yếu

tố A, B (bảng 2.2):

V – Nếu A ảnh hưởng tới B (A thay đổi thì B cũng thay đổi theo);

A – Nếu A chịu ảnh hưởng bởi B (B thay đổi thì A cũng thay đổi theo);

O – Nếu A và B không chịu ảnh hưởng lẫn nhau (A và B không có mối quan

17

Bước 4: Xác lập ma trận nhị phân

Với mục đích t o điều kiện thuận lợi, giảm thiểu mức độ phức t p cho các giai đo n phân tích sau này, ý kiến của các chuyên gia trong ma trận SSIM sẽ được

chuyển đổi sang d ng nhị phân Xét hàng (i) và cột (j) là thứ tự sắp xếp của các yếu

tố, ma trận nhị phân được xây dựng theo nguyên tắc sau:

- Nếu giá trị t i hàng i và cột j (i, j) ở ma trận SSIM là V thì giá trị tương ứng t i ma trận nhị phân sẽ là 1;

- Nếu giá trị (i, j) ở ma trận SSIM là A thì giá trị tương ứng t i ma trận nhị phân sẽ là 0;

- Nếu giá trị (i, j) ở ma trận SSIM là X thì giá trị tương ứng t i ma trận nhị phân sẽ là 1;

- Nếu giá trị (i, j) ở ma trận SSIM là O thì giá trị tương ứng t i ma trận nhị phân sẽ là 0;

- Nếu i = j thì giá trị t i ma trận nhị phân sẽ là 1

Tiếp theo, ma trận nhị phân này sẽ được kiểm tra tính nhất quán giữa các mối

quan hệ Tính nhất quán này dựa trên quy luật “nếu yếu tố A ảnh hưởng tới yếu tố B

và yếu tố B ảnh hưởng tới yếu tố C thì yếu tố A cũng ảnh hưởng tới yếu tố C”

Cuối cùng, ma trận nhị phân sẽ được bổ sung thêm cột “Tác động” và dòng

“Phụ thuộc” trong đó cột “Tác động” được tính bằng số lượng các chỉ tiêu j bị tác động bởi chỉ tiêu i, dòng “Phụ thuộc” được tính bằng số lượng các chỉ tiêu i tác động đến chỉ tiêu j (bảng 2.3)

họa quá trình phân cấp các yếu tố

Bảng 2.4: Phân cấp các yếu tố

Yếu

tố Tập M (tác động) Tập N (phụ thuộc) Tập G

Phân cấp

tố này sẽ chịu tác động bởi tất cả các yếu tố còn l i Ngược l i, yếu tố 4 có cấp độ thấp nhất và do đó, yếu tố này sẽ tác động tới tất cả các yếu tố còn l i

Bước 6: Thiết lập mô hình ISM

Từ ma trận nhị phân ở bước 4 và bảng phân cấp ở bước 5, ta sẽ xây dựng một đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa các yếu tố Yếu tố thuộc cấp cao sẽ được đặt

ở phía trên và các yếu tố cấp thấp sẽ có vị trí thấp hơn Với trường hợp có nhiều yếu

19

tố thuộc cùng một cấp, sử dụng bảng ma trận nhị phân sẽ cho phép xác định mối quan hệ giữa các yếu tố cùng cấp này Trong mô hình ISM, các liên kết mang tính chất bắc cầu sẽ được lo i bỏ (hình 2.2)

Hình 2.2: Mô hình ISM

2.1.2 Lý thuyết tập mờ

Trong cuộc sống, con người truyền thông tin cho nhau chủ yếu bằng ngôn ngữ tự nhiên Mặc dù ngôn ngữ tự nhiên thường đa nghĩa, không chính xác, và không đầy đủ, nhưng nó vẫn là phương tiện truyền thông tin m nh mẽ và thông dụng nhất giữa con người với nhau Vượt qua tất cả các h n chế đó của ngôn ngữ tự nhiên (thiếu chính xác, không rõ ràng – vaguenees), con người thường hiểu đúng và

ít khi hiểu sai những điều mà người khác muốn nói với mình Đây là điều mà máy móc nói chung và máy tính nói riêng không thể thực hiện được một cách hoàn hảo Tham vọng của các nhà toán học, logic học và công nghệ thông tin là muốn xây dựng cho máy móc khả năng suy diễn và xử lý thông tin, tức là có khả năng ho t động như bộ óc của con người để chúng có thể nhận những mệnh lệnh của con người thông qua ngôn ngữ tự nhiên và thực thi những nhiệm vụ đó Như vậy, vấn

đề đặt ra ở đây là làm thế nào để máy tính có thể hiểu và xử lý được những tri thức diễn đ t bằng ngôn ngữ tự nhiên Để đ t được điều này, trước hết người ta cần phải xây dựng một lý thuyết logic toán cho phép mô tả chính xác ý nghĩa của các mệnh

đề không rõ ràng, đa nghĩa

20

Logic toán học cổ điển nghiên cứu các phép suy luận với các mệnh đề có giá trị chân lý (đúng/sai) rõ ràng Tuy nhiên, trong thực tế, có nhiều mệnh đề chứa những thông tin không rõ ràng, không chính xác Thực tế cũng cho thấy khái niệm

mờ luôn tồn t i, hiện hữu trong các bài toán ứng dụng, trong cách suy luận của con người Ví dụ như trẻ, rất-trẻ, hơi-già, Hơn nữa, trong [33] B Russel đã viết: “Tất

cả logíc cổ điển luôn giả sử rằng các đối tượng được sử dụng là rõ ràng Vì thế nó không thể ứng dụng tốt trong cuộc sống trên Trái đất này ” Như vậy, rất cần một tiếp cận nghiên cứu mới so với logic cổ điển

Lý thuyết tập mờ được tác giả Zadeh giới thiệu năm 1965 nhằm giải quyết những vấn đề có tính chất không chắc chắn do sự thiếu chính xác hoặc thiếu rõ ràng [30] Phát minh này của Zadeh đã cho phép con người có thể lượng hóa giá trị các mệnh đề mờ, nhờ đó truyền đ t một số thông tin cho máy móc qua ngôn ngữ tự nhiên, và chúng có thể “hiểu” khá chính xác nội dung của những thông tin đó Đây

là một bước tiến có tính đột phá trong việc phiên dịch hay lượng hóa những mệnh

đề của ngôn ngữ tự nhiên, có chứa những thông tin không chính xác và không đầy

đủ, (các thông tin “mờ”) sang các ngôn ngữ hình thức, ngôn ngữ lập trình Ứng dụng của lý thuyết tập mờ có thể tìm thấy ở nhiều lĩnh vực khác nhau như trí tuệ nhân t o, khoa học máy tính, y học, lý thuyết ra quyết định, [44]

Khái niệm “Tập hợp mờ” (Fuzzy Set) là sự mở rộng của khái niệm tập hợp

cổ điển, nhằm đáp ứng nhu cầu biểu diễn những tri thức không chính xác Trong lý thuyết tập hợp cổ điển (Crisp set), quan hệ thành viên của các phần tử đối với một tập hợp được đánh giá theo kiểu nhị phân một cách rõ ràng: mỗi phần tử của vũ trụ tham chiếu X là chắc chắn thuộc tập M hoặc chắc chắn không thuộc tập M Như vậy, để xem một phần tử có là thành viên của tập M hay không, ta gán cho phần tử

đó giá trị 1 nếu phần tử đó chắc chắn thuộc M, và giá trị 0 nếu nó không thuộc về tập hợp M, tức là ta có thể xây dựng một hàm thành viên để đánh giá một phần tử

có thuộc tập M hay không:

( ) {

21

Ngược l i, lý thuyết tập mờ cho phép đánh giá nhiều mức độ khác nhau về khả năng một phần tử có thể thuộc về một tập hợp Tập mờ có thể được định nghĩa

như sau [23, 43]: Xét X là tập hợp gồm các phần tử Tập mờ là một tập hợp được biểu diễn dưới d ng một hàm thành viên µ M ( ) thể hiện khả năng để thuộc vào tập

M Giá trị biểu diễn mức độ thành viên của một phần tử nằm trong khoảng từ 0 tới

1 Nếu µ M ( )=0 có nghĩa phần tử hoàn toàn không thuộc tập M và ngược l i nếu

µ M ( )=1 có nghĩa phần tử hoàn toàn thuộc tập M

Khái niệm số mờ (fuzzy number) được Zadeh đề xuất (1965) để diễn tả một

đ i lượng mà giá trị của nó không thể đo lường được chính xác Có rất nhiều d ng

số mờ đã được đưa ra, nhưng d ng số mờ tam giác (triangle fuzzy number) thường được dùng phổ biến nhất Số mờ d ng tam giác được biểu diễn bằng một bộ 3 số thực (a1, a2, a3) và được biểu diễn thông qua hàm thành viên như sau [1]:

µ M ( )

{

Số mờ d ng tam giác và hàm thành viên của nó có thể được biểu diễn bằng

22

2.1.3 Phương pháp phân tích mạng ANP

Phương pháp phân tích thứ bậc AHP và phân tích m ng ANP là hai khái niệm riêng biệt được giới thiệu bởi tác giả Saaty (1980, 1996) Năm 1980, Saaty lần đầu phát triển và giới thiệu AHP với mục đích hỗ trợ thiết lập các mô hình ra quyết định thông qua quy trình chứa các thành phần định tính và định lượng [21] AHP nói chung là một phương pháp lý thuyết về đo lường [34] Phương pháp này mô hình hóa vấn đề ra quyết định theo thứ bậc từ trên xuống dưới [29]

Một trong những chức năng chính của AHP là tính toán tỷ số nhất quán nhằm chắc chắn rằng các ma trận là phù hợp cho quá trình phân tích [35] Tuy nhiên, không phải việc ra quyết định nào cũng có thể được phân cấp theo d ng thứ bậc Có rất nhiều vấn đề, các yếu tố ảnh hưởng không những tác động tới bản chất của vấn đề mà còn tương tác ảnh hưởng lẫn nhau Việc tương tác giữa các yếu tố có thể xảy ra trong ph m vi cùng một nhóm hoặc giữa các nhóm với nhau Để giải quyết vấn đề này, phương pháp phân tích m ng ANP có thể được sử dụng ANP là

d ng thức chung của AHP, cho phép phân tích các mối quan hệ phụ thuộc lẫn nhau giữa các yếu tố [36] Quy trình thực hiện phương pháp ANP như trên hình 2.4 với ý nghĩa của từng bước như sau:

Bước 1: Xác định các yếu tố của mạng lưới

Mục đích của bước này nhằm xác định các yếu tố tham gia vào quá trình phân tích m ng ANP Một danh sách chi tiết các yếu tố có ảnh hưởng tới việc xác định vị trí của đối tượng QHSDĐ sẽ được xác định thông qua các ho t động như tham khảo ý kiến của chuyên gia trong các lĩnh vực có liên quan đồng thời có thể tham khảo thêm các tài liệu, nghiên cứu trước đó Khảo sát và phỏng vấn ngoài thực địa cũng có thể được áp dụng Các yếu tố này phục vụ cho việc thu thập các dữ liệu đầu vào và cũng chính là các bản đồ xuất phát đầu tiên Qua các chức năng phân tích không gian của GIS, chúng ta sẽ có các thông tin cần thiết hay là bản đồ chiết xuất

xử lý rác thải

Xác định các yếu tố của m ng lưới

Phân nhóm các yếu tố

Phân tích các mối quan

hệ trong m ng lưới

Tính toán mức độ ưu tiên giữa các yếu tố

Tính toán mức độ ưu tiên giữa các nhóm

đề thành một

m ng lưới

Tính trọng

số cho các yếu

tố bằng ANP

-2 Hiện tr ng sử dụng đất

3 Độ dốc

4 Khoảng cách tới khu dân cư đô thị

Nhóm II - Môi trường

5 khoảng cách tới nguồn nước mặt

6 Khoảng cách tới khu công nghiệp

7 Khoảng cách tới các khu di tích, văn hóa

8 Khoảng cách tới đường giao thông chính (cao tốc, quốc

12 Sự chấp thuận của người dân

Bước 3: Phân tích các mối quan hệ trong mạng lưới

Các yếu tố sau khi được phân nhóm sẽ được phân tích và xác định mối quan

hệ Mối quan hệ có thể là giữa các yếu tố trong cùng một nhóm hoặc giữa các nhóm khác nhau Các mối quan hệ được thể hiện bằng các đường liên kết Có 2 lo i liên kết gồm:

- Liên kết phụ thuộc ngoài: các yếu tố được đem ra so sánh nằm ở các nhóm khác nhau (đường liên kế là đường mũi tên thẳng);

- Liên kết phụ thuộc trong: các yếu tố đươc đem ra so sánh cùng nằm trong một nhóm (đường liên kết là đường mũi tên d ng vòng)

Hình 2.5 dưới đây minh họa các mối quan hệ trong một m ng lưới với các

lo i liên kết khác nhau

và cần phải xác định mức độ quan trọng tương đối của chúng

Các bảng ma trận sẽ được thiết lập với mục đích so sánh theo từng cặp các yếu tố nhằm xác định mức độ ảnh hưởng của cặp yếu tố đó khi cùng tác động tới các yếu tố khác Khi so sánh giữa 2 yếu tố với nhau, người ra quyết định sẽ thể hiện

ý kiến của mình về tầm quan trọng của chúng so với yếu tố khác dưới d ng một phân số có giá trị từ 1/9 – 9 (hình 2.6)

Hình 2.6: Thang điểm so sánh các yếu tố

26

Tất cả các ma trận đều được xử lý trong phần mềm SuperDecisions và cho ra kết quả là các vector trọng số thể hiện mức độ ưu tiên của các yếu tố được so sánh Bảng 2.6 dưới đây minh họa một bảng ma trận được thiết lập và xử lý nhằm so sánh

mức độ ảnh hưởng của các yếu tố A, B, C, D, E khi cùng tác động tới yếu tố X

Bảng 2.6: Minh họa một ma trận so sánh giữa các yếu tố

Bước 5: Tính toán mức độ ưu tiên giữa các nhóm

Tương tự bước 4, mức độ ảnh hưởng giữa các nhóm khi cùng tác động tới một nhóm khác cũng sẽ được xác định thông qua các bảng ma trận so sánh Xử lý các ma trận này cho kết quả là các vector trọng số thể hiện mức độ ưu tiên của các nhóm được so sánh Tập hợp các vector này thu được một ma trận nhóm (bảng 2.7)

Bảng 2.7: Ví dụ về ma trận nhóm

Nhóm Kinh tế Môi trường Kinh tế 0,667 0,125 Môi trường 0,333 0,875

Bước 6: Xây dựng siêu ma trận

Các yếu tố ảnh hưởng không tồn t i độc lập mà có mối quan hệ tác động qua

l i Chính vì vậy, để xác định mức độ ưu tiên của từng yếu tố xung quanh các mối quan hệ này, các vector trọng số khi tính toán từ các ma trận so sánh ở bước 4 sẽ được sắp xếp lần lượt theo thư tự hàng và cột nhằm hình thành nên một siêu ma trận (hình 2.7) Về bản chất, một siêu ma trận được cấu thành từ các ma trận con mà ở

đó, mỗi ma trận con biểu diễn mối quan hệ giữa hai nhóm với nhau

Hình 2.8: Minh họa một siêu ma trận trọng số

28

Bước 8: Tính toán siêu ma trận giới hạn

Để có thể thu được kết quả là trọng số của từng yếu tố riêng biệt, tiến hành lũy thừa siêu ma trận trọng số đến khi nào ma trận này hội tụ Khi siêu ma trận trọng số hội tụ, giá trị của từng cột trong ma trận sẽ bằng nhau và đây chính là trọng

số cuối cùng của các yếu tố ảnh hưởng Kết quả của một siêu ma trận giới h n như hình 2.9 dưới đây

Hình 2.9: Ví dụ một siêu ma trận giới hạn

Kết quả cuối cùng khi thực hiện phương pháp phân tích đa chỉ tiêu ANP là

bộ trọng số thể hiện mức độ ưu tiên giữa các yếu tố ảnh hưởng Kết hợp với phương pháp mờ (F-ANP), một lớp raster giá trị hợp lý sẽ được t o ra nhằm xác định các vị trí tiềm năng phù hợp với quy ho ch F-ANP là sự kết hợp giữa phương pháp mờ (fuzzy) và phương pháp phân tích đa chỉ tiêu (ANP) Tuy nhiên, F-ANP có hai hướng tiếp cận khác nhau:

- Hướng tiếp cận 1: sử dụng phương pháp mờ trong phương pháp ANP

Hướng tiếp cận này thay vì sử dụng các phân số có giá trị từ 1/9 – 9 thì sử dụng thang điểm mờ với khoảng giá trị từ 0 – 1 để xác định mức độ ảnh hưởng của các cặp yếu tố Với việc sử dụng thang điểm mờ khi đánh giá các yếu tố ảnh hưởng, phương pháp ANP trở nên phức t p hơn rất nhiều

- Hướng tiếp cận 2: sử dụng phương pháp mờ và phương pháp ANP tách

biệt nhau Hướng tiếp cận này sử dụng riêng biệt hai phương pháp trong đó ANP

29

được sử dụng để xác định trọng số cho các yếu tố và phương pháp mờ dùng để phân khoảng và tính điểm cho các yếu tố Hướng này giúp cho phương pháp ANP đơn giản và dễ sử dụng hơn

Như vậy, để giảm bớt sự phức t p khi thực hiện phương pháp ANP, luận văn

đã lựa chọn hướng tiếp cận 2 cho vấn đề nghiên cứu

2.1.4 Hệ thông tin địa lý GIS

2.1.4.1 Giới thiệu GIS

Hệ thống thông tin địa lý (GIS - Geographic Information System) được hình thành từ những năm 1960 và phát triển rất nhanh trong 20 năm l i đây GIS ngày nay là công cụ trợ giúp quyết định trong nhiều ho t động kinh tế - xã hội, quốc phòng ở nhiều nơi trên thế giới

Có nhiều cách tiếp cận khác nhau khi định nghĩa GIS Nếu xét dưới góc độ

hệ thống, GIS có thể được hiểu là một hệ thống gồm các thành phần (hình 2.10): con người, phần cứng, phần mềm, cơ sở dữ liệu và quy trình - kiến thức chuyên gia, nơi tập hợp các quy định, quy ph m, tiêu chuẩn, định hướng, chủ trương ứng dụng của nhà quản lý, các kiến thức chuyên ngành và các kiến thức về công nghệ thông tin [33]

Hình 2.10: Sơ đồ khái quát về GIS

Trong số các chức năng của GIS thì tìm kiếm và phân tích không gian được coi là một thế m nh của GIS Một số phép phân tích không gian chính được sử dụng

30

trong luận văn như: chồng xếp các lớp dữ liệu (Overlay), tính khoảng cách Euclidean, chuyển đổi dữ liệu từ vector sang raster và ngược l i,…

* Chồng xếp các lớp thông tin (Overlay)

Đây là thao tác không gian trong đó các lớp chuyên đề được chồng xếp lên nhau để t o ra một lớp chuyên đề mới chứa đựng những thông tin mới (hình 2.11)

Hình 2.11: Chồng xếp các lớp thông tin

Có 2 d ng là chồng xếp lớp thông tin raster và chồng xếp lớp thông tin vector Trong khuôn khổ luận văn, chồng xếp lớp thông tin raster sẽ được sử dụng nhiều khi đánh giá các chỉ tiêu Với chồng xếp các lớp dữ liệu raster, mỗi lớp raster là một ma trận các pixel có kích thước như nhau t o sự dễ dàng so sánh giữa chúng Giá trị t i mỗi vị trí trên một ma trận được tổ hợp với giá trị của vị trí tương ứng trên ma trận khác để rút ra giá trị mới Các phép tính toán có thể là số học (cộng, trừ, nhân, chia,…) hoặc Boolean (And, Or, Xor, Not)

* Tính khoảng cách Euclidean

Khoảng cách Euclidean (khoảng cách Ơ-clit) là khoảng cách đường thẳng (khoảng cách tính theo đường chim bay) giữa hai điểm trên một mặt phẳng Khoảng cách này có thể được tính toán bằng cách sử dụng định lý Pitago

Trong phương pháp phân tích khoảng cách Euclidean, khoảng cách được tính là khoảng cách từ tâm của cell nguồn đến tâm của các cell xung quanh Thuật toán xác định khoảng cách Euclidean này như sau: với mỗi một cell, khoảng cách tới các cell nguồn được xác định bằng cách tính độ dài của c nh huyền dựa trên

31

hai giá trị x_max và y_max là hai giá trị của các c nh bên (hình 2.12) Với cách

tính nhƣ vậy, sẽ thu đƣợc kết quả là khoảng cách Euclidean thực sự chứ không phải là khoảng cách giữa các cell

Hình 2.12: Cách xác định khoảng cách Euclidean 2.1.4.2 Lựa chọn công nghệ GIS

Hiện nay, trong các hệ thống GIS, ArcGIS đƣợc coi là hệ thống GIS hàng đầu, cung cấp một giải pháp toàn diện từ thu thập/nhập số liệu, chỉnh lý, phân tích

và phân phối thông tin trên m ng Internet tới các cấp độ khác nhau nhƣ cơ sở dữ liệu địa lý cá nhân hay cơ sở dữ liệu của các doanh nghiệp (hình 2.12) Luận văn này chủ yếu khai thác các chức năng trong phần mềm ArcGIS Dekstop (với phiên bản ArcGIS 10.0) bao gồm: ArcMap, ArcCatalog, ArcToolbox Khi sử dụng các ứng dụng này, có thể thực hiện đƣợc các bài toán ứng dụng GIS bất kỳ từ đơn giản đến phức t p, bao gồm cả thành lập bản đồ, phân tích địa lý, chỉnh sửa và biên tập

dữ liệu, quản lý dữ liệu, hiển thị và xử lý dữ liệu

Hình 2.13: Hệ thống ArcGIS