Luận văn Nghiên cứu, ứng dụng mô hình tích hợp markov - Ca và gis để dự báo biến động sử dụng đất tỉnh Phú Thọ

ừng của Phú Thọ có cả 3 dạng: rừng phòng hộ, rừng đặc dụng và rừng sản xuất với hệ động thực vật rừng khá phong phú và đa dạng về chủng loài. Đất có rừng trên địa bàn toàn tỉnh là 185.799,7 ha được phân chia theo chức năng sử dụng cụ thể trong Bảng 3.3: 48 Bảng 3.3. Hiện trạng rừng theo chức năng sử dụng Loại đất loại rừng Phân theo chức năng (ha) Tổng Đặc dụng Phòng hộ Sản xuất I. Đất có rừng 185.797 15.614,5 30.647,6 139.5,6 A. Rừng tự nhiên 64.0972 12.162,5 25.756,4 26.17,3 1. Rừng gỗ 40.8417 8.486,9 18.330,8 14,02.0 2. Rừng tre nứa 16.31,4 995,6 6.557,8 8.757,0 3. Rừng hỗn giao 3.585,5 446,5 438,9 2.700,1 4. Rừng núi đá 3.359,6 2.233,5 428.9 697.2 B. Rừng trồng 120.0,3 3.452,0 4.891,2 111.651 1. RT có trữ lượng 70.04,1 2.316,7 2.144,6 65.58,8 2. RT chưa có trữ lượng 47.20,6 1.135,3 2.746,6 43.31,7 3. Tre luồng 2.754,6 2.754,6 C. Rừng trồng cây công nghiệp, đặc sản 1.701,2 1.701,2 1. Rừng trồng cây cao su 188,0 188,0 2. Cây đặc sản 1.513,2 1.513,2 II. Đất trống, đồi núi không có rừng 9.999,4 1.687,2 2.849,3 5.462,9 (Nguồn: Chi cục Lâm nghiệp tỉnh Phú Thọ 2015) Trong tổng số 17.301 ha rừng đặc dụng, có: 16.578 ha đất lâm nghiệp: 723 ha, đất ngoài lâm nghiệp. Các khu vực rừng đặc dùng cần được bảo tồn nghiêm ngặt đó là: Vườn quốc gia Xuân Sơn 15.048 ha, Khu rừng Quốc gia Đền Hùng 538 ha; Khu cảnh quan Núi Nả huyện Hạ Hòa 670 ha. 49 Thực vật rừng đặc dụng có 2.245 loài, 1.164 chi và 399 họ; 71 loài thực vật quý hiếm. Động vật có 514 loài, 115 họ và 36 bộ; 52 loài động vật quý hiếm. Đối với rừng sản xuất: hiện tại chương trình dự án trồng rừng sản xuất giai đoạn 2011-2014 của tỉnh đã trồng được 12.886 ha đạt 97,4% so với kế hoạch (giai đoạn 2011 – 2015 là 16.461,5 ha) nâng tỷ lệ độ che phủ rừng năm 2014 đạt 50,6%. * Tài nguyên khoáng sản: Phú Thọ có một số loại khoáng sản lớn có ý nghĩa quan trọng trong nền kinh tế, theo số liệu báo cáo Quy hoạch thăm dò, khai thác, sử dụng khoáng sản trên địa bàn tỉnh Phú Thọ đến năm 2020, định hướng đến năm 2030, trên địa bàn tỉnh Phú Thọ có hơn 300 mỏ và điểm khoáng sản các loại gồm: uranium - thori, asbest, than nâu, sắt, chì - kẽm, vàng, caolanh, felspat, barit, talc, quarzit, mica, graphit, pyrit, puzơlan, serpentin, vermiculit, silic, photphorit, đá vôi xi măng, sét xi măng, dolomit, đá ốp lát, đá quý và bán quý, đá vôi làm vật liệu xây dựng thông thường, cát kết, than bùn, đá ong, cuội sỏi, cát xây dựng, sét gạch ngói, đá bazan, nước khoáng nóng. Các loại khoáng sản trên địa bàn tỉnh đã được UBND tỉnh cấp phép tính đến năm 2014 gồm có 131 mỏ phân theo loại khoáng sản như sau: - Caolin Fenspat : 12 mỏ - Đá xây dựng. ximăng: 40 mỏ - Quaczit 02 mỏ - Sét gạch ngói : 34 mỏ - Dolomit talc : 04 mỏ - Nước khoáng nóng: 01 mỏ - Secpentin 01 mỏ - Cát sỏi lòng sông : 23 mỏ - Quặng sắt : 13 mỏ - Than nâu : 01 mỏ Khoáng sản trên địa bàn tỉnh được phân theo các vùng chủ yếu như: Mica, Caolin, Felspat ở Thanh Thủy, Tam Nông, Hạ Hòa; Talc, Sắt, Quaczit và Barit ở Thanh Sơn... 50 Bảng 3.4 Sản lượng khai thác một số loại tài nguyên trên địa bàn tỉnh Phú Thọ TT Loại khoáng sản ĐVT Sản lượng khoáng sản khai thác Năm 2011 Năm 2012 Năm 2013 Năm 2014 1 Caolin tấn 314.070 314.070 298.653 596.752,8 2 Khoáng chất tấn 61.950 61.950 90.159 61.552 3 Sắt tấn 111.980 254.980 252.986 114.986 4 Đá xây dựng m3 755.400 1.155.400 852.481 1.099.353 5 Sét, gạch ngói m3 1.114.740 1.114.740 1.204.725 2.040.492 6 Cát sỏi m3 176.400 276.400 182.200 99.684 7 Nước khoáng m3 1.400 1.400 1.400 1.465 (Nguồn: Phòng Quản lý Khoáng sản - Sở TN&MT tỉnh Phú Thọ 2015) 3.1.2. Nguồn lực kinh tế - xã hội a. Dân số và lao động Theo số liệu thống kê của Cục thống kê tỉnh Phú Thọ, dân số toàn tỉnh đến hết năm 2016 có 1.381.710 người, trong đó dân số thành thị 258.543 người (chiếm 18,7% dân số toàn tỉnh), dân số nông thôn 1.123.167 người (chiếm 81,3% dân số toàn tỉnh). Tỷ lệ tăng dân số tự nhiên dân số là 11,62%; mật độ dân số bình quân 391 người/km2 phân bố không đều và có sự khác biệt rất lớn theo vùng địa lý, kinh tế, cao nhất là thành phố Việt Trì (1.775 người/km2), thấp nhất là huyện Tân Sơn (117 người/km2). Phú Thọ có lượng lao động dồi dào, trên 840.000 người, chủ yếu là lao động trẻ. Tỉ lệ lao động qua đào tạo và truyền nghề đạt 58%, trong đó tỉ lệ có bằng cấp, chứng chỉ đạt 26,5% (Theo số liệu kinh tế - xã hội 6 tháng đầu năm 2017) 51 Bảng 3.5. Diện tích, dân số và mật độ dân số các huyện năm 2016 Diện tích (km2) Dân số (người) Mật độ dân số (người/km2) TOÀN TỈNH 3.534,60 1.381.710 391 1. Thành phố Việt Trì 111,5 198.002 1.775 2. Thị xã Phú Thọ 65,2 71.065 1.090 3. Huyện Đoan Hùng 302,9 108.519 358 4. Huyện Hạ Hoà 341,5 108.203 317 5. Huyện Thanh Ba 194,7 112.604 578 6. Huyện Phù Ninh 157,4 98.782 628 7. Huyện Yên Lập 438,2 86.778 198 8. Huyện Cẩm Khê 233,9 133.464 571 9. Huyện Tam Nông 155,6 78.644 505 10. Huyện Lâm Thao 98,4 103.449 1.052 11. Huyện Thanh Sơn 621,1 123.170 198 12. Huyện Thanh Thuỷ 125,7 78.326 623 13. Huyện Tân Sơn 688,6 80.704 117 (Cục Thống kê tỉnh Phú Thọ, 2016) b. Giao thông Phú Thọ có hệ thống giao thông rất thuận lợi, bao gồm đường bộ, đường sắt và đường thuỷ. - Đường bộ: bao gồm đường quốc lộ, đường tỉnh và đường nông thôn với tổng chiều dài khoảng 11.532 km. Các tuyến đường quốc lộ, đường tỉnh đã được nâng cấp nên bảo đảm các loại xe có tải trọng lớn đi lại dễ dàng. Đường nông thôn đã và đang tiếp tục được đầu tư sửa chữa, nâng cấp và bê tông hoá để đáp ứng nhu cầu phát triển. - Đường sắt: tổng chiều dài vận tải đường sắt qua tỉnh có trên 100 km, nối liền Hà Nội - Yên Bái - Lào Cai - Côn Minh. Ngoài ra còn có các tuyến đường nhánh đến và đi qua các cơ sở sản xuất công nghiệp lớn của tỉnh như 52 Công ty cổ phần Supe phôtphat và hóa chất Lâm Thao, Tổng Công ty giấy Việt Nam - Đường thuỷ và hệ thống bến cảng: với lợi thế là tỉnh có 3 con sông lớn chảy qua nên giao thông đường thuỷ giữ một vai trò khá quan trọng. Tổng chiều dài vận tải đường sông là 226,5 km, trong đó sông Hồng có 109,5 km; sông Lô có 73,5 km và sông Đà có 43,5 km. Các con sông này giữ vai trò thông thương giữa các khu vực trong tỉnh và với các tỉnh phụ cận. Ngoài ra còn có hệ thống bến cảng bảo đảm trung chuyển hàng hoá cho các tỉnh biên giới phía Bắc. c. Thực trạng phát triển kinh tế - xã hội trong những năm qua Tốc độ tăng trưởng kinh tế bình quân giai đoạn 2011 - 2015 ước đạt 5,85%/năm, trong đó: nông lâm nghiệp và thủy sản tăng 5,31%, công nghiệp và xây dựng tăng 6,79%, dịch vụ tăng 5,17%. Quy mô GRDP năm 2015 theo giá hiện hành ước đạt 40.950 tỷ đồng tăng 86,5%; GRDP bình quân đầu người 29,9 triệu đồng, tương đương 1.423 USD, tăng 77,2% so với năm 2010. Kinh tế trên địa bàn tỉnh Phú Thọ năm 2017 tiếp tục tăng trưởng khá, vượt mục tiêu đề ra, tổng sản phẩm trên địa bàn tỉnh (GRDP) năm 2017 theo giá so sánh 2010 ước đạt 35.634,5 tỷ đồng, tăng 7,75% so với năm 2016 (vượt kế hoạch 0,25%); trong đó khu vực công nghiệp và xây dựng tăng 10,66%; khu vực dịch vụ tăng 7,48%; khu vực nông, lâm nghiệp và thủy sản tăng 3,74%. Cơ cấu kinh tế (cơ cấu giá trị tăng thêm) năm 2017: Khu vực nông, lâm nghiệp và thủy sản chiếm tỷ trọng 22,00% (năm 2016 24,34%); khu vực công nghiệp và xây dựng chiếm tỷ trọng 38,99% (năm 2016 37,73%); khu vực dịch vụ chiếm tỷ trọng 39,01% (năm 2016 37,93%). Cơ cấu kinh tế 2017 có sự chuyển dịch theo hướng tích cực theo hướng giảm tỷ trọng khu vực nông, lâm nghiệp và thủy sản, tăng tỷ trọng khu vực công nghiệp và xây dựng và dịch vụ. 53 d. Phát triển các ngành * Công nghiệp - tiểu thủ công nghiệp - xây dựng Trong điều kiện khó khăn do ảnh hưởng của suy thoái kinh tế thế giới và suy giảm kinh tế Tỉnh đã tập trung, quyết liệt thực hiện các giải pháp tháo gỡ khó khăn cho sản xuất kinh doanh, hỗ trợ thị trường và thu hút được một số dự án, sản phẩm ngoài dự kiến đi vào sản xuất, bù đắp phần sản lượng giảm do đó giá trị sản xuất công nghiệp tăng thêm bình quân đạt 6,79%, trong đó khu vực kinh tế nhà nước tăng 2,1%, khu vực kinh tế ngoài nhà nước tăng 10,5%, khu vực FDI tăng 0,6%. Một số sản phẩm công nghiệp chủ lực tăng so với năm 2010, đặc biệt là sản xuất vật liệu xây dựng cao cấp tăng mạnh: gạch ceramic tăng 3,6 lần; bia tăng 73%, nhôm định hình tăng 21%, giấy bìa tăng 31%, sợi toàn bộ tăng 84%, quần áo may sẵn tăng 41%; đưa vào sản xuất một số sản phẩm mới có lợi thế về thị trường như: linh kiện điện tử, thức ăn chăn nuôi, các sản phẩm bằng plastic; vật liệu xây dựng cao cấp tăng mạnh. Trong những năm qua cơ cấu theo ngành và theo thành phần kinh tế chuyển dịch theo hướng tích cực, tỷ trọng công nghiệp chế biến, công nghiệp ngoài quốc doanh tăng nhanh. Đã hình thành một số khu, cụm công nghiệp đóng vai trò quan trọng trong thu hút các dự án đầu tư vào tỉnh. Nhờ tranh thủ sự hỗ trợ của Nhà nước để đầu tư phát triển sản xuất, các chính sách ưu đãi được bổ sung nên đã tạo được môi trường thuận lợi thu hút các dự án lớn vào các ngành nghề có lợi thế (bia, xi măng, gạch ceramic, thép, ethanol), vì vậy sản xuất công nghiệp duy trì được đà tăng trưởng khá. Công nghiệp Nhà nước Trung ương tăng 2,9%/năm; công nghiệp ngoài quốc doanh tăng 27%/năm; doanh nghiệp có vốn đầu tư nước ngoài tăng 12,8%/năm. Ngành tiểu thủ công nghiệp và các ngành nghề truyền thống được chú trọng khôi phục và phát triển. Toàn tỉnh có 48 làng nghề, trên 1.000 làng có 54 nghề; một số mặt hàng đã có thị trường xuất khẩu như hàng thủ công mỹ nghệ, chạm khắc gỗ, mây tre đan, đồ mộc, sơn mài *Sản xuất nông, lâm, thủy sản Sản xuất nông, lâm nghiệp, thủy sản tiếp tục duy trì phát triển khá toàn diện, tốc độ tăng trưởng nông lâm nghiệp và thủy sản đạt 5,31%/năm vượt kế hoạch đề ra (tăng 4 – 4,5%), giá trị sản phẩm bình quân trên 1 ha đất canh tác đạt 88 triệu đồng, tăng 1,5 lần so với năm 2010. Trồng mới trên 33,1 nghìn ha rừng bằng các giống cho sản lượng cao nâng độ che phủ rừng từ 49.4% (năm 2010) lên 50,6% (năm 2014) và ước đạt 50,8% vào năm 2015, bảo vệ vững chắc rừng phòng hộ, rừng đặc dụng; sản lượng gỗ khai thác tăng 46,5% so với năm 2010. Năng suất, sản lượng cây trồng, vật nuôi có bước phát triển: sản lượng chè búp tăng 31,2%, giá trị xuất khẩu chè tăng hơn 2 lần so với năm 2010; năng suất lúa tăng 7,89%, ngô tăng 3,98%; sản lượng lương thực tăng 5,17%; sản lượng thịt hơi xuất chuồng tăng 36,55% so với năm 2010. Các hình thức nuôi thâm canh thủy sản, nuôi cá lồng bè phát triển, sản lượng tăng 66,4%. Thu hút doanh nghiệp đầu tư vào nông nghiệp, nông thôn đạt kết quả tích cực, giai đoạn 2011 – 2015 chứng nhận đầu tư 19 dự án với tổng vốn đầu tư 1.023 tỷ đồng; kinh tế trang trại phát triển với 136 trang trại theo tiêu chuẩn mới. Phát triển tiểu thủ công nghiệp và dịch vụ nông thôn được chú trọng, toàn tỉnh có 72 làng nghề. * Thương mại dịch vụ Các ngành dịch vụ có tốc độ tăng trưởng ổn định, giá trị hàng hóa dịch vụ xuất khẩu tăng bình quân 17,5%/năm; tổng mức bán lẻ hàng hóa tăng bình quân 16,9%/năm. Kim ngạch xuất khẩu tăng bình quân 17,3%/năm, năm 2015 ước đạt 755 triệu USD tăng gấp 2,2 lần so với năm 2010, vượt 37,3% so với kế hoạch đề ra. Các ngành dịch vụ có lợi thế tiếp tục phát triển, dịch vụ vận tải cơ 55 bản đáp ứng nhu cầu đi lại của nhân dân; khối lượng vận tải hàng hóa tăng bình quân 12,2%/năm; doanh thu vận tải, bốc xếp tăng bình quân 17,3%/năm; đưa vào hoạt động 6 tuyến xe buýt góp phần cải thiện đi lại của người dân. Doanh thu dịch vụ kinh doanh khách sạn nhà hàng tăng 18%. Doanh thu bưu chính viễn thông tăng bình quân 13,6%/năm. Dịch vụ du lịch có doanh thu tăng bình quân 17,6%/năm, gấp 2,25 lần so với năm 2010, hàng năm thu hút 6 - 7 triệu lượt khách đến tham quan trong đó có trên 4 nghìn lượt khách quốc tế, lượng khách lưu trú đạt khoảng 10%. Bảng 3.6. Đóng góp của các khu vực kinh tế vào GDP của toàn tỉnh qua các năm STT Chỉ tiêu (%) Năm 2010 Năm 2011 Năm 2012 Năm 2013 Năm 2014 Năm 2015 Tốc độ tăng 2011 – 2015 01 Nông, lâm và thủy sản 27,18 28,25 27,77 26,04 25,67 24,90 5,31 02 Công nghiệp và xây dựng 40,47 41,78 41,00 35,59 35,55 36,61 6,79 03 Dịch vụ 32,36 29,97 31,23 38,37 38,78 38,49 5,17 (Nguồn: Cục Thống kê tỉnh Phú Thọ) * Các lĩnh vực khác - Giáo dục đào tạo: Chất lượng giáo dục phổ thông từng bước được nâng cao, đáp ứng yêu cầu xây dựng xã hội học tập. Phổ cập bậc trung học ước đạt 35,7% (99 xã, phường, thị trấn). Quy mô đào tạo của Trường Đại học Hùng Vương, Trường Đại học Công Nghiệp, các trường cao đẳng, dạy nghề tiếp tục mở rộng. - Y tế: Mạng lưới y tế các tuyến được củng cố. Đến hết năm 2015 có 100% xã, phường, thị trấn đạt chuẩn Quốc gia về y tế. Cơ sở vật chất, trang 56 thiết bị y tế tuyến tỉnh, tuyến huyện được tăng cường, số giường bệnh/vạn dân tăng 62,4% (đạt 36 giường bệnh). Công tác đào tạo nguồn nhân lực y tế được chú trọng, số bác sỹ/vạn dân tăng 37,6% so với năm 2010 (7 bác sỹ/vạn dân). Tỷ lệ trẻ em dưới 5 tuổi suy dinh dưỡng giảm 6,5% (còn 17,3%). Dịch vụ chăm sóc sức khoẻ sinh sản, kế hoạch hoá gia đình được củng cố và mở rộng ở cơ sở. - Thuỷ lợi: Hệ thống thuỷ lợi của tỉnh tương đối phát triển, cơ bản đáp ứng nhu cầu tưới, tiêu cho sản xuất nông nghiệp và phòng chống lũ lụt. Hiện đã đảm bảo chủ động tưới cho khoảng 29.000 ha lúa chiêm (đạt 73% so với diện tích thiết kế), trên 25.000 ha lúa mùa (đạt 74% so với diện tích thiết kế), gần 4.000 ha diện tích rau màu (đạt 63% so với thiết kế) và chủ động tiêu cho khoảng trên 20.000 ha đất canh tác về mùa mưa. - Hệ thống cấp điện: Hệ thống điện tỉnh Phú Thọ nằm trong hệ thống lưới điện miền Bắc. Các nguồn cung cấp điện cho Phú Thọ khá đa dạng. Phụ tải của tỉnh được cấp điện chủ yếu từ nguồn điện nhập khẩu từ Trung Quốc và cấp điện hỗ trợ từ 02 nhà máy thủy điện Thác Bà và nhà máy điện Bãi Bằng. Tính đến hiện nay mạng lưới điện quốc gia đã đến trung tâm các xã. - Văn hóa: Đến nay số làng, bản, khu phố trên địa bàn tỉnh Phú Thọ đạt danh hiệu văn hóa và số hộ đạt tiêu chuẩn gia đình văn hóa ngày càng tăng cao. Công tác xuất bản, báo chí phát thanh - truyền hình thường xuyên đổi mới về nội dung, hình thức truyền đạt, chất lượng được nâng lên, trang thiết bị từng bước được đầu tư đổi mới. Đến năm 2015 có 100% số huyện, thị và 100% số xã, phường có đài truyền hình, 85% số hộ được xem truyền hình, 100% số xã có báo đến được trong ngày. - Hệ thống thông tin liên lạc: Hệ thống viễn thông của tỉnh đã phát triển rộng khắp đến các địa bàn nông thôn, vùng sâu, vùng xa. Mạng Internet tốc 57 độ cao ADSL đã có tại các trung tâm huyện, các khu công nghiệp và một số xã, phường gần trung tâm và nhiều dịch vụ viễn thông hiện đại khác. 3.1.3. Đánh giá điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội a. Thuận lợi - Phú Thọ là tỉnh có vị trí địa lý trung tâm của vùng Miền núi trung du Bắc Bộ, là cửa ngõ phía Tây của Thủ đô, nằm trên tuyến hành lang kinh tế Côn Minh - Hà Nội - Hải Phòng, đường Hồ Chí Minh với vị trí ngã ba sông, trên địa bàn tỉnh có nhiều tuyến giao thông huyết mạch của vùng chạy qua tạo cơ hội cho tỉnh trong thu hút đầu tư, ứng dụng thành tựu khoa học kỹ thuật, giao lưu thông thương với bên ngoài để đẩy mạnh phát triển kinh tế - xã hội. - Có lợi thế về quỹ đất đai và thời tiết thích hợp cho đa dạng hóa phát triển sản xuất nông nghiệp như trồng các loại cây công nghiệp lâu năm, cây lương thực, cây hoa màu và chăn nuôi đại gia súc theo hướng sản xuất hàng hóa. Hệ thống lưu vực nhiều, lượng nước trên các sông suối lớn thuận tiện cho thủy lợi và cung cấp nước cho sản xuất, sinh hoạt. - Tiềm năng đất lâm nghiệp trên địa bàn tỉnh rất lớn chiếm 47,54% tổng diện tích đất tự nhiên. Đây là điều kiện để mở rộng diện tích vùng nguyên liệu chế biến gỗ, giấy, cây công nghiệp dài ngày và cây ăn quả. - Tài nguyên khoáng sản một số loại có trữ lượng khá như: Cao lanh, Fenspat, Pyrít, Quarzit, đá xây dựng, cát, sỏi, cho phép phát triển ngành công nghiệp khai khoáng và vật liệu xây dựng trong tương lai. - Phú Thọ là đất cội nguồn dân tộc, nơi có Đền thờ các Vua Hùng và trên 245 di tích lịch sử văn hóa khác đã được nhà nước xếp hạng, các khu giải trí như đầm Ao - Châu, vườn quốc gia Xuân Sơn, khu nước khoáng nóng Thanh Thủy,... là những vùng sinh cảnh có môi trường trong lành, là tiềm nămg to lớn cho phát triển du lịch - dịch vụ của Tỉnh. Các dân tộc Phú Thọ có truyền thống cách mạng, cần cù, chịu khó, sáng tạo trong lao động sản xuất và đoàn 58 kết dũng cảm trong đấu tranh chống ngoại xâm; nhân dân Phú Thọ có truyền thống hiếu học, ham hiểu biết và có ý thức vươn lên trong hoạt động khoa học công nghệ sẽ là nhân tố quan trọng trong tiềm lực phát triển kinh tế - xã hội của tỉnh. - Kinh tế luôn đạt tốc độ tăng trưởng khá, cơ cấu kinh tế chuyển dịch theo hướng tích cực (tăng tỷ trọng các ngành công nghiệp và dịch vụ, giảm tỷ trọng ngành nông, lâm, thủy sản). - Nằm sát vùng kinh tế trọng điểm Bắc Bộ, có quỹ đất phát triển các khu công nghiệp và đô thị lớn; trên địa bàn đã sớm hình thành một số cơ sở công nghiệp thuộc các ngành công nghiệp mũi nhọn có ý nghĩa đối với cả nước, nhiều sản phẩm có chất lượng cao, được thị trường chấp nhận như: giấy, phân bón, hóa chất v.v... Ngoài ra, tỉnh có nguồn nguyên liệu tại chỗ dồi dào, có tiềm năng để phát triển một số ngành công nghiệp có lợi thế: khai thác chế biến khoáng sản, sản xuất vật liệu xây dựng, giấy bìa, phân bón, dệt may. - Thành phố Việt Trì và thị xã Phú Thọ là hai đô thị trung tâm của tỉnh không chỉ có ý nghĩa về kinh tế, chính trị, xã hội mà còn có khả năng phát triển thành trung tâm về khoa học, công nghệ, giáo dục - đào tạo, y tế, văn hóa, du lịch, thể thao của vùng Trung du miền núi Bắc Bộ. Điều này sẽ giúp tỉnh có thể chủ động khai thác các lợi thế so sánh hiện có để phát triển Phú Thọ trở thành một trong những Trung tâm kinh tế, văn hóa - xã hội quan trọng của vùng Trung du miền núi Bắc Bộ. - Cơ chế chính sách đầu tư cũng có nhiều thay đổi theo hướng thông thoáng và cởi mở, chính quyền địa phương đã phối hợp tốt với các Bộ, ngành Trung ương trong việc thực hiện các công trình đầu tư trên địa bàn do các Bộ, ngành quản lý, đặc biệt là trong các lĩnh vực giao thông, thủy lợi. Tỉnh cũng đã có nhiều cố gắng trong việc thu hút nguồn lực từ các thành phần kinh tế khác cho đầu tư phát triển. 59 - Hạ tầng giao thông phát triển tương đối đồng bộ cả về đường bộ, đường sông, đường sắt, tạo được mối liên kết với các tỉnh trong vùng; hạ tầng về thủy lợi, năng lượng, bưu chính viễn thông, có tốc độ phát triển khá, kịp thời đáp ứng nhu cầu sản xuất và sinh hoạt của nhân dân. - Các lĩnh vực văn hóa - xã hội đạt được nhiều tiến bộ: là 1 trong 10 tỉnh, thành trong cả nước có nền giáo dục phát triển khá; nguồn lao động được đào tạo chuyên sâu, đội ngũ công nhân công nghiệp chiếm tỷ trọng cao so với các tỉnh miền núi khác; đời sống nhân dân từng bước được cải thiện; an ninh chính trị, trật tự an toàn xã hội được đảm bảo. b. Khó khăn, hạn chế - Là tỉnh miền núi, địa hình bị chia cắt, lượng mưa tập trung chủ yếu theo mùa là điều kiện hình thành những dòng lũ quét, sạt lở đất ven hai bờ sông vào mùa mưa và thiếu nước để phục vụ sản xuất và sinh hoạt vào mùa khô. Bên cạnh đó điều kiện thời tiết bất lợi như sương muối vào mùa đông, nắng nóng vào mùa hè cũng tác động xấu tới điều kiện sống của cây trồng vật nuôi. - Phú Thọ nằm sâu trong lục địa, xa các cảng lớn nên cũng có những tác động hạn chế đến sự phát triển cũng như sức cạnh tranh trên thị trường so với các tỉnh có lợi thế về vị trí địa lý. - Trên địa bàn tỉnh đã có sự xuất hiện một số điểm nóng về môi trường như: Môi trường đất nhiều nơi bị thoái hóa; môi trường nông nghiệp một số điểm nhiễm thuốc trừ sâu, hóa chất độc hại, gây mất an toàn vệ sinh thực phẩm; môi trường nước, chất lượng nước nhiều khu vực sản xuất công nghiệp đã bị ô nhiễm, một số vùng nước ngầm có nguy cơ bị cạn kiệt; tài nguyên rừng vẫn tiềm ẩn nguy cơ bị xâm hại. Trong khi nguồn đầu tư cho công tác bảo vệ môi trường còn hạn hẹp và chưa đáp ứng được yêu cầu. - Kinh tế phát triển chưa vững chắc, chuyển dịch cơ cấu kinh tế và cơ cấu lao động còn chậm, chưa tạo được đột phá trong phát triển công nghiệp, 60 dịch vụ; chất lượng, hiệu quả, sức cạnh tranh của nền kinh tế thấp, chưa tương xứng với tiềm năng. Liên kết phát triển kinh tế giữa các vùng trong tỉnh còn hạn chế, lợi thế trung tâm kinh tế vùng chưa phát huy được hiệu quả. - Trong nông nghiệp, trừ cây chè và cây nguyên liệu giấy phát triển tương đối tập trung, còn lại sản xuất nông nghiệp vẫn nhỏ lẻ, manh mún, tính liên doanh, liên kết chưa cao; sản xuất chưa gắn với thị trường tiêu thụ; kinh tế trang trại, gia trại chậm phát triển; chưa hình thành được những vùng sản xuất chuyên canh lớn để thúc đẩy nền sản xuất hàng hóa phát triển. - Quy mô sản xuất công nghiệp nhỏ, ứng dụng tiến bộ khoa học, công nghệ mới, thiết bị hiện đại vào sản xuất công nghiệp còn hạn chế, chưa thực sự hình thành được những sản phẩm mũi nhọn, có tính đột phá, cũng như những sản phẩm có tính cạnh tranh cao trên thị trường tiêu thụ trong nước và quốc tế để tạo nguồn thu cho ngân sách; chưa gắn chặt sản xuất với xuất khẩu; hàng hóa chủ yếu xuất khẩu ở dạng nguyên liệu, giá trị thấp, kiểu dáng quy cách, chất lượng sản phẩm chưa cao. - Kết cấu hạ tầng có bước phát triển khá nhưng còn thiếu đồng bộ, chất lượng thấp chưa đáp ứng yêu cầu. Hạ tầng kinh tế, hạ tầng kỹ thuật và hạ tầng xã hội các huyện miền núi còn thiếu và chưa đồng bộ, mức độ đáp ứng yêu cầu về sản xuất và đời sống nhân dân còn hạn chế. Vùng miền núi cao, vùng sâu, vùng xa địa hình chia cắt tương đối phức tạp, dân cư thưa thớt, suất đầu tư cao nên khả năng thu hút đầu tư cũng gặp nhiều khó khăn. 3.2. Đánh giá hiện trạng sử dụng đất giai đoạn 2005 – 2015 trên cơ sở tư liệu ảnh viễn thám 3.2.1. Xây dựng bản đồ lớp phủ mặt đất tỉnh Phú Thọ năm 2005, 2010, 2015 Việc xây dựng bản đồ lớp phủ mặt đất tỉnh Phú Thọ năm 2005, 2010, 2015 được thực hiện trên phần mềm Envi 4.8 sử dụng các ảnh Vệ tinh 61 Landsat khu vực tỉnh Phú Thọ năm 2005, 2010, 2015 được download từ https://earthexplorer.usgs.gov/ . a. Xây dựng hệ thống chú giải lớp phủ mặt đất Qua thực tế nghiên cứu ở khu vực và dựa vào tư liệu viễn thám là ảnh LANDSAT, hệ thống chú giải bao gồm các đơn vị sau: Bảng 3.7. Hệ thống chú giải của ảnh lớp phủ mặt đất STT Lớp phủ 1 Rừng kín 2 Rừng trung bình 3 Rừng thưa 4 Cây bụi 5 Mặt nước 6 Đất xây dựng 7 Đất trống Trên cơ sở các đối tượng thuộc lớp phủ mặt đất đã được xác định, tiến hành xây dựng thư viện mẫu phục vụ công tác phân loại. Nội dung này được thực hiện dựa trên cơ sở phân tích cấu trúc ảnh vệ tinh kết hợp với ảnh chụp ngoài thực địa. Kết quả là đã xây dựng được hệ thống mẫu - chìa khóa giải đoán ảnh Landsat khu vực nghiên cứu. 62 a) Năm 2005 b) Năm 2010 c) Năm 2015 Hình 3.2. Ảnh LandSat khu vực tỉnh Phú Thọ năm 2005, 2010, 2015 63 Bảng 3.8. Hệ thống mẫu giải đoán ảnh vệ tinh khu vực nghiên cứu STT Đối tượng Ảnh thực địa Vùng mẫu 1 Rừng kín 2 Rừng trung bình 3 Rừng thưa 4 Cây bụi 5 Mặt nước 6 Đất xây dựng 7 Đất trống 64 b. Phân loại ảnh vệ tinh tỉnh Phú Thọ các năm 2005, 2010, 2015 - Sử dụng hệ thống mẫu giải đoán (trong bảng 3.8), tiến hành phân loại từng năm ảnh sử dụng phương pháp phân loại theo Xác suất cực đại (Maximum Likelihood) để phân loại cho ảnh Landsat khu vực tỉnh Phú Thọ. - Tiến hành chọn mẫu dựa trên việc phân tích đường cong phổ của các đối tượng trên ảnh để kết quả phân loại được chính xác (hình 3.3). Hình 3.3. Quá trình chọn mẫu và phân loại ảnh vệ tinh tỉnh Phú Thọ Sau khi phân loại sử dụng phương pháp phân loại theo Xác suất cực đại (Maximum Likelihood) xong, tiến hành cắt ảnh theo ranh giới, tách lọc, gộp lớp để có được kết quả cuối cùng (xem Hình 3.4). 65 Hình 3.4. Bản đồ lớp phủ mặt đất tỉnh Phú Thọ năm 2005, 2010 và 2015 3.2.2. Đánh giá hiện trạng sử dụng đất giai đoạn 2005 - 2015 a. Hiện trạng sử dụng đất năm 2005 7 lớp đối tượng trên bản đồ 1. Rừng kín 2. Rừng trung bình 3. Rừng thưa 4. Cây bụi 5, Mặt nước 6. Đất xây dựng 7. Đất trống 66 Đánh giá hiện trạng sử dụng đất tỉnh Phú Thọ trên cơ sở bản đồ lớp phủ năm 2005 bao gồm 7 lớp đối tượng : Rừng kín, Rừng trung bình, Rừng thưa, Cây bụi, Mặt nước, Đất xây dựng và Đất trống. Tổng diện tích tự nhiên tỉnh Phú Thọ năm 2005 là 353.011,68 ha. Diện tích rừng là 252371,52 ha chiếm 72% tổng DTTN toàn tỉnh trong đó, diện tích rừng kín là 45632,88 ha chiếm 13% tổng DTTN, diện tích rừng trung bình là 34461,09 ha chiếm 10% tổng DTTN, diện tích rừng thưa là 172277,55 ha chiếm 49% tổng DTTN. Diện tích đất xây dựng khá thấp là 9034,02 ha chỉ chiếm 2% tổng DTTN. Diện tích đất trống còn khá lớn 62584,02 ha chiếm tới 18% tổng DTTN. Còn lại, diện tích cây bụi là 10194,66 ha chiếm 3% tổng DTTN và diện tích mặt nước là 18827,46 ha chiếm 5% tổng DTTN. Hình 3.5. Biểu đồ tỷ lệ các lớp đối tượng sử dụng đất năm 2005 67 Hình 3.6. Bản đồ lớp phủ mặt đất tỉnh Phú Thọ năm 2005 68 b. Hiện trạng sử dụng đất năm 2010 Đánh giá hiện trạng sử dụng đất tỉnh Phú Thọ trên cơ sở bản đồ lớp phủ năm 2010 bao gồm 7 lớp đối tượng : Rừng kín, Rừng trung bình, Rừng thưa, Cây bụi, Mặt nước, Đất xây dựng và Đất trống. Tổng diện tích tự nhiên tỉnh Phú Thọ năm 2010 là 353015,28 ha trong đó, diện tích rừng thay đổi không đáng kể, diện tích rừng kín là 41586,52 ha chiếm 12% tổng DTTN, diện tích rừng trung bình là 36508,14 ha chiếm 10% tổng DTTN, diện tích rừng thưa là 170745,62 ha chiếm 48% tổng DTTN. Diện tích đất xây dựng tăng lên là 27728,46 ha chiếm 8% tổng DTTN. Diện tích đất trống giảm còn 44891,01 ha chiếm 13% tổng DTTN. Còn lại, diện tích cây bụi là 16336,26 ha chiếm 5% tổng DTTN và diện tích mặt nước giảm còn 15219,27 ha chiếm 4% tổng DTTN. Hình 3.7. Biểu đồ tỷ lệ các lớp đối tượng sử dụng đất năm 2010 69 Hình 3.8. Bản đồ lớp phủ mặt đất tỉnh Phú Thọ năm 2010 70 c. Hiện trạng sử dụng đất năm 2015 Đánh giá hiện trạng sử dụng đất tỉnh Phú Thọ trên cơ sở bản đồ lớp phủ năm 2015 bao gồm 7 lớp đối tượng : Rừng kín, Rừng trung bình, Rừng thưa, Cây bụi, Mặt nước, Đất xây dựng và Đất trống. Tổng diện tích tự nhiên tỉnh Phú Thọ năm 2015 là 353028,65 ha. Diện tích rừng tăng mạnh, diện tích rừng kín là 43599,57 ha chiếm 13% tổng DTTN, diện tích rừng trung bình là 36495,09 ha chiếm 10% tổng DTTN, diện tích rừng thưa là 178744,27 ha chiếm 51% tổng DTTN. Diện tích đất xây dựng tăng lên là 41475,58 ha chiếm 12% tổng DTTN. Diện tích đất trống giảm còn 24048,27 ha chỉ chiếm 7% tổng DTTN. Còn lại, diện tích cây bụi là 14446,96 ha chiếm 4% tổng DTTN và diện tích mặt nước là 14218,91 ha chiếm 4% tổng DTTN. Hình 3.9. Biểu đồ tỷ lệ các lớp đối tượng sử dụng đất năm 2015 71 Hình 3.10. Bản đồ lớp phủ mặt đất tỉnh Phú Thọ năm 2015 d. Biến động sử dụng đất tỉnh Phú Thọ giai đoạn 2005-2010-2015 72 Bảng 3.9. Bảng biến động diện tích đất đai tỉnh Phú Thọ Loại hình sdđ Diện tích(ha) So sánh diện tích các năm Năm 2005 Năm 2010 Năm 2015 2005-2010 2010-2015 2005-2015 Rừng kín 45632,88 41586,52 43599,57 -4046,36 2013,05 -2033,31 Rừng t.bình 34461,09 36508,14 36495,09 2047,05 -13,05 2034,00 Rừng thưa 172277,55 170745,62 178744,27 -1531,93 7998,65 6466,72 Cây bụi 10194,66 16336,26 14446,96 6141,6 -1889,30 4252,30 Mặt nước 18827,46 15219,27 14218,91 -3608,19 -1000,36 -4608,55 Đất x.dựng 9034,02 27728,46 41475,58 18694,44 13747,12 32441,56 Đất trống 62584,02 44891,01 24048,27 -17693,01 -20842,74 -38535,75 So với năm 2005, diện tích các loại rừng và cây bụi năm 2015 có xu hướng gia tăng, trong đó, diện tích rừng thưa tăng 6.466,72ha; diện tích rừng trung bình tăng 2.034ha; diện tích cây bụi tăng 4.252,3ha; chỉ có diện tích rừng kín giảm 2.033,31ha do chuyển đổi sang các loại đất khác. Diện tích đất xây dựng tăng 32.441,56ha; đến năm 2015 có 41.475,58ha đất xây dựng chiếm 12% tổng DTTN toàn tỉnh. Diện tích đất mặt nước giảm 4.608,55ha. Diện tích đất trống cũng giảm mạnh 38.535,75ha; đến năm 2015 chỉ còn 24.048,27ha. 3.3. Dự báo biến động sử dụng đất tỉnh Phú Thọ đến năm 2020 - 2025 3.3.1. Quy trình nghiên cứu Trên cơ sở kết quả đánh giá biến động sử dụng đất khu vực nghiên cứu giai đoạn 2005 - 2015, công trình đã ứng dụng mô hình phân tích chuỗi Markov và Mạng tự động nhằm dự báo thay đổi sử dụng đất tới năm 2025. Bài toán mô hình hóa thay đổi sử dụng đất tỉnh Phú Thọ tới năm 2020 và 2025 dựa trên nguồn tư liệu không gian chính là bản đồ hiện trạng sử dụng đất các năm 2005, 2010 và 2015. Nội dung các bước tiến hành mô hình hóa biến đổi lớp phủ mặt đất cụ thể như sau: 73 Hình 3.11. Quy trình dự báo biến đổi lớp phủ mặt đất khu vực nghiên cứu - Xây dựng ma trận chuyển đổi Markov: Bản chất của phương pháp phân tích chuỗi Markov là xây dựng mối liên hệ giữa 2 bản đồ sử dụng đất tại hai thời điểm đánh giá nhằm tạo cơ sở khoa học cho quá trình mô hình hóa ở các bước tiếp theo. Sở dĩ mốc thời điểm dự báo là năm 2020 và 2025 là dựa trên việc tính toán ma trận chuyển đổi Markov để xác định ra bước nhảy thời gian (time steps) cho quá trình đánh giá. Đồng thời những mốc thời gian này cũng trùng với kế hoach, quy hoạch sử dụng đất với chu kỳ 5 năm được công bố của địa phương để kiểm chứng chính mức độ chính xác của kết quả dự báo. 74 Trên cơ sở kết quả dự báo của mô hình Mốc thời gian dự báo 2020 được xác định bằng cách tính khoảng thời gian giữa năm 2010 và 2015 (5 năm), cụ thể theo công thức như sau: TDB = TCT + (TCT - TCD) Trong đó: TDB: Thời điểm dự báo TCT: Mốc thời gian cận trên của quá trình đánh giá TCD: Mốc thời gian cận dưới của quá trình đánh giá Áp dụng công thức trên, ta sẽ xác định được thời điểm dự báo biến đổi sử dụng đất tỉnh Phú Thọ như sau: TDB1 = 2015 + (2015 - 2010) = 2020 TDB2 = 2015 + (2015 - 2005) = 2025 - Phân cấp mức độ thích hợp (suitability): Phân cấp thích hợp thường được sử dụng trong quá trình đánh giá đa chỉ tiêu (Multi Criteria Evaluation) trong các bài toán mô hình hóa thông tin không gian. Phân cấp thích hợp thể hiện mức độ thích hợp đối với một mục tiêu đánh giá cụ thể nào đó của tất cả các địa điểm trong khu vực nghiên cứu. 3.3.2. Phân cấp thích hợp Đối với bài toán mô hình hóa biến đổi lớp phủ mặt đất tỉnh Phú Thọ, đề tài đã xác định các yếu tố quan trọng và có liên quan trực tiếp tới biến đổi lớp phủ mặt đất trong khu vực nghiên cứu đó là: 1) Rừng kín; 2) Rừng trung bình; 3) Rừng thưa; 4) Cây bụi; 5) Mặt nước; 6) Đất xây dựng; 7) Đất trống . Những yếu tố địa mạo và hiện trạng sử dụng đất được đánh giá, phân cấp và tạo ngưỡng tương ứng. Các bước phân cấp thích hợp được thể hiện ở hình sau: 75 Hình 3.12. Quy trình phân cấp thích hợp Các dữ liệu được raster hóa bằng Arcgis và đưa vào phần mềm Idrisi để đánh giá đa chỉ tiêu là các dạng dữ liệu ảnh raster 8 bit có giá trị độ xám từ 0 - 255, do vậy, khi phân cấp thích hợp trong Idrisi đối với các dữ liệu này, tùy theo số cấp phân cấp mà ta chia ra thang điểm trong khoảng từ 0 đến 255. * Loại hình rừng kín: được đánh giá trên chỉ tiêu lớp phủ - Lớp phủ: đánh giá theo 3 cấp: 255 - 128 - 0 (rất thích hợp - ít thích hợp - không thích hợp) 255: Rừng kín; 128: Rừng trung bình, rừng thưa, cây bụi; 0: Mặt nước, đất xây dựng, đất trống. -> Raster hóa : Bản đồ lớp phủ Bản đồ giao thông Bản đồ thủy văn Raster hóa bằng Arcgis P h â n c ấ p t h íc h h ợ p Rừng kín Rừng trung bình Cây bụi Rừng thưa Mặt nước Đánh giá đa chỉ tiêu Bằng Idrisi Đất xây dựng Đất trống 76 Hình 3.13. Ảnh phân ngưỡng thích hợp của rừng kín với các loại hình lớp phủ * Loại hình rừng trung bình: được đánh giá trên chỉ tiêu lớp phủ - Lớp phủ: đánh giá theo 3 cấp: 255 - 128 - 0 255: Rừng trung bình; 128 : Rừng kín, rừng thưa, cây bụi; 0: Đất xây dựng, mặt nước, đất trống. -> raster hóa: Hình 3.14. Ảnh phân ngưỡng thích hợp của rừng trung bình với các loại hình lớp phủ 77 * Loại hình rừng thưa: đánh giá trên tiêu chí lớp phủ - Lớp phủ: đánh giá theo 3 cấp: 255 - 128 - 0 255: Rừng thưa; 128: Rừng kín, rừng trung bình; 0: Đất xây dựng, Mặt nước, đất trống -> Raster hóa: Hình 3.15. Ảnh phân ngưỡng thích hợp của rừng thưa với các loại hình lớp phủ * Loại hình cây bụi: đánh giá trên tiêu chí lớp phủ - Lớp phủ: đánh giá theo 3 cấp 255 - 128 - 0 + 255: Cây bụi + 128: Rừng kín, rừng trung bình, rừng thưa + 0: Mặt nước, đất xây dựng -> Raster hóa: 78 Hình 3.16. Ảnh phân ngưỡng thích hợp của cây bụi với các loại hình lớp phủ * Loại hình đất xây dựng: đánh giá trên 3 tiêu chí: lớp phủ, độ đốc và khoảng cách tới đường giao thông - Lớp phủ: đánh giá theo 3 cấp 255 - 128 - 0 255: Đât xây dựng; 128: Đất khác, cây bụi, mặt nước; 0: Rừng kín, rừng trung bình, rừng thưa -> Raster hóa: Hình 3.17. Ảnh phân ngưỡng thích hợp của đất xây dựng với các loại hình lớp phủ 79 - Khoảng cách tới đường giao thông: trong khoảng 0 - 200m - Độ dốc: đánh giá theo 3 cấp 255: 0 – 8o ; 128: 8 – 25o; 0: > 25o Hình 3.18. Ảnh phân ngưỡng mức độ thích hợp của đất xd với độ dốc * Loại hình đất trống: đánh giá trên chỉ tiêu lớp phủ - Lớp phủ: đánh giá theo 3 cấp: 255 -128 - 0 + 255: Đất trống + 128: Cây bụi, đất xây dựng, rừng thưa + 0: Rừng kín, rừng trung bình -> raster hóa: 80 Hình 3.19. Ảnh phân ngưỡng thích hợp của đất trống với các loại hình lớp phủ * Loại hình mặt nước: tách lớp thông tin mặt nước giải đoán được, gán giá trị = 255, phần còn lại = 0 Hình 3.20. Ảnh phân ngưỡng thích hợp của mặt nước với các loại hình lớp phủ 81 Bước phân tích tổng hợp để ra các bản đồ thích hợp (suit_map) - Vào Idrisi ￫ GIS Analysis ￫ Decision Support ￫ Decision Wizard: + Create a new file: PT_suit + Specify Objectives: số loại hình lớp phủ (7), đặt tên: rung kin, rung trung binh, rung thua, cay bui, mat nuoc, dat xay dung, dat trong Chú ý sau khi đặt 7 obj, chương trình sẽ lần lượt đi từng obj để xác định factor, weight (cần chú ý tiêu đề phía trên để biết loại hình nào và xác định factor đúng) Ví dụ cho loại hình đất xây dựng: + Constraint: Xác định ngưỡng chỉ có 2 trạng thái 0 và 1, ví dụ: đối với constraint của loại hình đất xây dựng, ta đã biết có diện tích để dùng vào mục đích nông nghiệp chứ không phải phát triển đất xây dựng, phần diện tích đó được gán giá trị 0. (Lưu ý: phần cho điểm đánh giá ở trên đã chi tiết nên bỏ qua phần này, number of constraints: 0). + Factor: Number of factors: 2 Input: chọn các file raster hóa ở trên: datxd, gt_fuzzy, xd_doc Cột FUZZY: không cần chuẩn hóa ￫ chọn No + Factors weights: chọn user - defined weight ￫ cho trọng số lớp dat_xd: 0,4; gt_fuzzy: 0,3; xd_doc: 0,4 do đánh giá của cá nhân người dùng. + Đặt tên output: dat_xd (hình 3.21). 82 Hình 3.21. Ảnh phân cấp thích hợp cho đất xây dựng Làm tương tự với các loại hình còn lại, ta được kết quả sau: Hình 3.22. Ảnh phân cấp thích hợp cho rừng kín 83 Hình 3.23. Ảnh phân cấp thích hợp cho rừng trung bình Hình 3.24. Ảnh phân cấp thích hợp cho rừng thưa 84 Hình 3.25. Ảnh phân cấp thích hợp cho cây bụi Hình 3.26. Ảnh phân cấp thích hợp cho đất trống 85 Hình 3.27. Ảnh phân cấp thích hợp cho mặt nước 3.3.3. Xây dựng ma trận chuyển dịch dựa vào chuỗi Markov Ma trận chuyển dịch dựa vào mô hình Markov cho phép dựa vào 2 bản đồ hiện trạng ở 2 thời điểm khác nhau có thể xác định được ma trận chuyển dịch (có quy luật) giữa 2 thời điểm. Khởi động mô hình Markov: Modeling/Environmental-Simulation Models/MARKOV. Hình 3.28. Mô hình Markov trong Idrisi 86 First (earlier) land cover image: nhập dữ liệu bản đồ TCD. Second (later) land cover image: nhập dữ liệu bản đồ TCT. Prefix for output conditional probability images: tên ma trận chuyển dịch đầu ra. Number of time periods between the first and second land cover images: khoảng thời gian giữa 2 thời điểm TCD và TCT. Number of time periods to project foward from the second image: khoảng thời gian dự báo trong tương lai. Kết quả của bước này là xác định được ma trận chuyển dịch giữa các lớp thông tin trong giai đoạn cần nghiên cứu. Ma trận chuyển dịch là cơ sở để mô hình có thể dự báo sự thay đổi của đối tượng nghiên cứu trong tương lai. Bao gồm: ma trận chuyển dịch xác suất, ma trận chuyển dịch diện tích các lớp, và một tập hợp các hình ảnh xác suất có điều kiện. Các ma trận chuyển dịch xác suất là 1 file văn bản ghi lại xác suất mà mỗi lớp phủ sẽ thay đổi. Các ma trận chuyển dịch diện tích là 1 file văn bản ghi lại diện tích dự kiến thay đổi từ các lớp đối tượng trong tương lai. Tập các hình ảnh xác suất có điều kiện báo cáo xác suất mà từng loại lớp phủ sẽ biến đổi trong tương lai. Hình 3.29. Ma trận chuyển dịch diện tích giữa các lớp đối tượng 87 Hình 3.30. Ma trận chuyển dịch xác suất giữa các lớp Hình 3.31. Tập các hình ảnh xác suất có điều kiện 88 3.3.4. Mô hình hóa sự biến động sử dụng đất và lớp phủ mặt đất dựa vào bài toán CA_Markov Với ưu điểm là đưa được yếu tố không gian vào bài toán thống kê Markov, mô hình CA_Markov cho phép dự báo sự biến đổi của sử dụng đất trong khoảng thời gian xác định. * Dự báo biến động sử dụng đất, lớp phủ mặt đất tỉnh Phú Thọ đến năm 2015 Dựa trên nguồn tư liệu đầu vào là bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2005 và năm 2010, mô hình CA_markov cho phép dự báo được sự biến động của sử dụng đất tỉnh Phú Thọ đến năm 2015. Trên Idrisi, chọn Modeling / Environmental-Simulation Models / CA_MARKOV để khởi động module Markov_CA Hình 3.32. Mô hình hóa biến đổi lớp phủ mặt đất dựa vào CA_Markov Basic land cover image: nhập dữ liệu bản đồ lớp phủ TCT. Markov trasition areas file: ma trận chuyển dịch giữa các lớp đối tượng. Transition suitability image collection: tập ảnh phân cấp thích hợp Output land cover projection: tệp dữ liệu đầu ra (bản đồ lớp phủ trong tương lai) 89 Với việc sử dụng 7 bản đồ phân cấp thích hợp làm ngưỡng giới hạn của biến động lớp phủ mặt đất tỉnh Phú Thọ, kết quả mô hình hóa được thể hiện trong hình sau: Hình 3.33. Kết quả mô hình hóa biến đổi sử dụng đất tỉnh Phú Thọ đến năm 2015 Mục đích chính của công đoạn này là dựa trên kết quả mô hình hóa biến đổi đất tỉnh Phú Thọ đến 2015 để đánh giá mức độ chính xác của quá trình mô hình hóa cho giai đoạn tiếp theo. Sử dụng chức năng kiểm chứng (Validate) của phần mềm Idrisi: GIS Analysis / Change – Time Series / Validate, so sánh kết quả mô hình hóa sử dụng đất đến năm 2015 và bản đồ lớp phủ bề mặt năm 2015: 90 Hình 3.34. Kiểm chứng kết quả mô hình hóa và bản đồ lớp phủ năm 2015 Kết quả được thể hiện trong hình 3.35 như sau: Hình 3.35. Kết quả kiểm chứng kết quả mô hình hóa và bản đồ lớp phủ năm 2015 Hình trên cho thấy kết quả mô hình hóa đạt tỷ lệ chính xác khá cao (70%) so với bản đồ hiện trạng năm 2015. Kết quả này cho phép đề tài mô hình hóa sự biến đổi đất tỉnh Phú Thọ đến năm 2020 và 2025. * Dự báo biến đổi lớp phủ mặt đất tỉnh Phú Thọ đến năm 2020 91 Ứng dụng mô hình phân tích chuỗi Markov kết hợp với thuật toán Mạng tự động để dự báo biến đổi lớp phủ mặt đất khu vực nghiên cứu tới năm 2020 và 2025 cho kết quả cụ thể như sau: Hình 3.36. Kết quả dự báo lớp phủ mặt đất tỉnh Phú Thọ năm 2020 92 Hình 3.37. Kết quả dự báo lớp phủ mặt đất tỉnh Phú Thọ năm 2025 93 Bảng 3.10. Diện tích các loại hình sử dụng đất tỉnh Phú Thọ các năm 2005, 2010, 2015, 2020, 2025 (đơn vị: ha) Diện tích(ha) So sánh diện tích các năm Năm 2005 Năm 2010 Năm 2015 Năm 2020 Năm 2025 2005-2020 2005-2025 Rừng kín 45632,88 41586,52 43599,57 37600,83 37459,73 -8032,05 -8173,15 Rừng t.bình 34461,09 36508,14 36495,09 27485,19 28578,71 -6975,90 -5882,38 Rừng thưa 172277,55 170745,62 178744,27 183741,66 185374,98 11464,11 13097,43 Cây bụi 10194,66 16336,26 14446,96 15146,96 15577,37 4952,30 5382,71 Mặt nước 18827,46 15219,27 14218,91 14327,92 12448,86 -4499,54 -6378,6 Đất x.dựng 9034,02 27728,46 41475,58 46649,53 48352,06 37615,51 39318,04 Đất trống 62584,02 44891,01 24048,27 28085,67 25247,98 -34498,35 -37336,04 Hình 3.38. Biểu đồ thể hiện diện tích các loại hình sử dụng đất tỉnh Phú Thọ các năm 2005, 2010, 2015, 2020, 2025 Dựa vào kết quả dự báo đến năm 2025 ta thấy biến động các loại hình sử dụng đất tỉnh Phú Thọ trong tương lai như sau: so với năm 2005, diện tích rừng thưa tăng 13097,43 ha, diện tích rừng kín và rừng trung bình giảm lần 94 lượt là 8173,15 ha và 5882,38 ha. Diện tích các loại cây bụi tăng 5382,71 ha , diện tích mặt nước giảm 6378,6 ha. Diện tích đất xây dựng tăng mạnh 39318,04 ha. Diện tích đất trống giảm còn 37336,04 ha. Nhận xét về khả năng ứng dụng mô hình phân tích chuỗi Markov và Mạng tự động trong dự báo biến đổi lớp phủ mặt đất: Căn cứ kết quả dự báo biến đổi lớp phủ mặt đất tại hai thời điểm xác định, có thể rút ra một số nhận xét về thuận lợi và khó khăn trong việc áp dụng mô hình phân tích chuỗi Markov và Mạng tự động như sau: - Thuận lợi: + Mô hình hóa không gian nói chung và thuật toán phân tích chuỗi Markov và Mạng tự động nói riêng là một phương pháp định lượng có tính logic và chặt chẽ, đảm bảo kết quả mô hình hóa đạt độ chính xác cao. + Kết quả mô hình hóa sẽ cung cấp những thông tin hữu ích về xu hướng biến đổi các loại hình lớp phủ mặt đất cho địa phương. Trên cơ sở đó có thể hoạch định được những chính sách phù hợp trong thời gian tới. + Mô hình hóa và dự báo biến động sử dụng đất dựa trên việc tích hợp chuỗi Markov với Cellular Automata trên GIS đã tận dụng được ưu điểm và khắc phục hạn chế của từng mô hình riêng lẻ. Mô hình hóa và tính toán định lượng đã cho chúng ta thấy một diễn biến về biến động sử dụng đất trong không gian trong tương lai một cách logic và chặt chẽ . - Khó khăn và hạn chế của mô hình + Mức độ chi tiết của dữ liệu không gian ở đầu vào của mô hình có vai trò rất quan trọng. Trong điều kiện cơ sở hạ tầng không gian (Spatial Data Infrastructure) của Việt Nam còn nhiều hạn chế, vì vậy việc tìm kiếm, thu thập dữ liệu không gian đủ mức độ chi tiết là công việc rất khó khăn, ảnh hưởng lớn tới kết quả mô hình hóa. 95 + Mô hình hóa không gian dựa vào phân tích chuỗi Markov và Mạng tự động là một quá trình khép kín, ít hoặc gần như không chịu tác động của những nhân tố bên ngoài hệ thống. Trong khi đó, sự biến đổi của lớp phủ mặt đất hoặc hiện trạng sử dụng đất là một trong những đối tượng phụ thuộc rất nhiều vào sự tác động của các yếu tố bên ngoài, đặc biệt là yếu tố thể chế, chính sách. Do vậy, việc không thể tích hợp được những yếu tố này vào trong mô hình là hạn chế lớn của mô hình. + Mức độ chi tiết của lớp phủ mặt đất (số lượng đơn vị lớp phủ) cũng ảnh hưởng tới kết quả của quá trình mô hình hóa. Nếu số lượng đơn vị lớp phủ mặt đất quá nhiều (trên 10 đơn vị) sẽ làm cho kết quả mô hình hóa thiếu độ tin cậy. 96 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Việc ứng dụng GIS kết hợp với chuỗi Markov đã nghiên cứu được hiện trạng sử dụng đất trên địa bàn tỉnh Phú Thọ giai đoạn 2005 - 2015 và đã dự báo được xu hướng biến động sử dụng đất đến năm 2025. Mô hình hóa không gian các đối tượng địa lý (cả tự nhiên và nhân văn) là thế mạnh của công nghệ viễn thám và GIS. Bằng phần mềm Idrisi, kiểm chứng so sánh kết quả mô hình hóa đến năm 2015 và ảnh phân loại năm 2015 cho thấy kết quả mô hình hóa đạt tỷ lệ chính xác khá cao (gần 70%). Kết quả này cho phép mô hình hóa sự biến đổi lớp phủ mặt đất tỉnh Phú Thọ đến năm 2020 và 2025 Nhược điểm của thuật toán Markov là nội suy tuyến tính để dự báo sự thay đổi trạng thái của các pixel theo các bước thời gian khác nhau mà chưa xác định được ngưỡng đánh giá (các yếu tố tự nhiên, chính sách phát triển và các yếu tố kinh tế - xã hội) Trong nghiên cứu biến đổi lớp phủ mặt đất, Idrisi Selva 17 là một phần mềm tích hợp viễn thám và GIS cho phép xử lý tư liệu viễn thám (phân loại, hiệu chỉnh phổ,...) và các hợp phần GIS (thành lập, biên tập bản đồ,...), các hợp phần mô hình hóa không gian, kết hợp với phân tích chuỗi Markov để đưa các ngưỡng được xác định bằng phương pháp đánh giá đa chỉ tiêu nhằm gia tăng độ chính xác của kết quả mô hình hóa. Tuy nhiên, nhược điểm của Idrisi là khi tính toán mô hình nếu số lượng đơn vị lớp phủ mặt đất quá nhiều (trên 10 đơn vị) sẽ làm cho kết quả mô hình hóa thiếu độ tin cậy và yêu cầu các dữ liệu không gian ở đầu vào của mô hình phải đảm bảo chi tiết và chính xác. 97 KIẾN NGHỊ Với khả năng dự báo được sự phát triển các loại hình sử dụng đất với sự trợ giúp của hệ thông tin địa lý, kết quả dự báo dựa vào phân tích chuỗi Markov và mạng tự động cho phép dự báo sự biến động của khu vực trong tương lai dựa trên cơ sở kết quả đánh giá biến động qua các thời kỳ.Tuy nhiên, trong quá trình triển khai thực hiện khóa luận, với những kết quả và khó khăn đã gặp phải, tác giả xin có một số kiến nghị như sau: - Cần xây dựng một cơ sở dữ liệu đủ mạnh và có một cơ chế chia sẻ một cách phù hợp để các bên liên quan có thể tiếp cận và sử dụng một cách hiệu quả. - Cần có đủ thời gian và các điều kiện liên quan để tích hợp các yếu tố thể chế, chính sách vào mô hình để mô hình có ý nghĩa thực tiễn cao hơn. - Cần có các nghiên cứu sâu hơn nữa trong việc ứng dụng mô hình vào công tác quản lý và sử dụng đất của tỉnh Phú Thọ hướng tới sự phát triển bền vững. Việc tích hợp mô hình chuỗi Markov và Cellular Automata cho phép luận văn đưa ra các dự báo về sử dụng đất có độ tin cậy cao, tuy nhiên nếu có thể không gian hóa một số biến chính sách phát triển kinh tế - xã hội có liên quan đến sử dụng đất của khu vực và đưa thêm là biến đầu vào của mô hình thì kết quả dự báo sẽ chính xác hơn. 98 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt 1. Bộ Tài nguyên và Môi trường, (2017), Quyết định số 2311/QĐ- BTNMT, ngày 28 tháng 9 năm 2017, Quyết định phê duyệt và công bố kết quả thống kê diện tích đất đai năm 2016. 2. Bùi Huy Hiền, Nguyễn Quang Bộ và Bùi Quang Xuân (2001). Kết quả nghiên cứu cải tạo, sử dụng và bảo vệ đất dốc trong sản xuất nông lâm nghiệp, Trong sách: Khoa học Công nghệ Bảo vệ và sử dụng bền vững đất dốc, NXB Nông nghiệp. 3. Cục thống kê tỉnh Phú Thọ, ( 2017) Niên giám thống kê tỉnh Phú Thọ năm 2016. 4. Đào Châu Thu và Lê Quốc Doanh (2012). Đất dốc vùng đồi núi Việt Nam - Tiềm năng và thách thức, Trong sách: Quản lý bền vững đất nông nghiệp - Hạn chế thoái hóa và phòng chống sa mạc hóa, NXB Nông nghiệp. 5. Đào Châu Thu và Nguyễn Khang (1998). Đánh giá đất, NXB Nông nghiệp. 6. Đinh Thị Bảo Hoa (2007), Nghiên cứu sử dụng hợp lý đất vùng ven đô huyện Thanh Trì, Hà Nội với sự hỗ trợ của công nghệ viễn thám và hệ thong tin địa lý. 7. Đoàn Đức Lâm và Phạm Anh Tuấn, (2010). Ứng dụng GIS thành lập bản đồ biến động hiện trạng sử dụng đất huyện Sông Mã, tỉnh Sơn La (giai đoạn 1995-2005). Kỷ yếu hội thảo Ứng dụng GIS toàn quốc 2010. Thành phố Hồ Chí Minh: Nhà xuất bản Nông Nghiệp. 8. Hà Đình Tuấn và Lê Quốc Doanh (2007). Nghiên cứu áp dụng các biện pháp che phủ đất phục vụ phát triển bền vững nông nghiệp vùng cao, Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam. 99 9. Hoàng Xuân Thành (2006), Thành lập bản đồ thảm thực vật trên cơ sở phân tích, xử lý ảnh viễn thám tại khu vực Tủa Chùa – Lai Châu. 10. Nguyễn Kim Lợi, (2005). Ứng dụng chuổi Markov và GIS trong việc đánh giá diễn biến sử dụng đất. Trong. Kỷ yếu hội thảo Ứng dụng GIS toàn quốc 2011. Thành phố Hồ Chí Minh: Nhà xuất bản Nông Nghiệp. 11. Nguyễn Thế Đặng, Đào Châu Thu và Đặng Văn Minh (2003). Đất đồi núi Việt Nam, NXB Nông nghiệp. 12. Phạm Huy Hoàng, (2013), Ứng dụng mô hình Markov – Cellular Automata dự báo biến đổi lớp phủ mặt đất huyện Kiến Thuỳ, thành phố Hải Phòng. Đại học Quốc Gia Hà Nội. 13. Thủ tướng Chính Phủ, (2017), Quyết định số 272/QĐ-TTg ngày 27 tháng 02 năm 2007 V/v phê duyệt kết quả kiểm kê đất đai năm 2005. 14. Trần Đức Viên và Phạm Chí Thành (1996). Nông nghiệp trên đất dốc - Thách thức và tiềm năng, NXB Nông nghiệp. 15. Trần Văn Chính, Đỗ Nguyên Hải, Cao Việt Hà, Hoàng Văn Mùa, Nguyễn Hữu Thành và Nguyễn Xuân Thành (2006). Giáo trình Thổ nhưỡng học, NXB Nông nghiệp. 16. UBND tỉnh Phú Thọ, (2012), Báo cáo thuyết minh tổng hợp quy hoạch sử dụng đất đến năm 2020 kế hoạch sử dụng đất 5 năm kỳ đầu (2011 - 2015) tỉnh Phú Thọ. Tài liệu Tiếng Anh 17. A.A. Markov (1906), "Rasprostranenie zakona bol'shih chisel na velichiny, zavisyaschie drug ot druga". Izvestiya Fiziko-matematicheskogo obschestva pri Kazanskom universitete. 18. Ellis, E. (2010). Land use and land cover change, retrived 1 April 2013 100 19. FAO (1999). Land use classification for Agri - Enviromental statistics/indicators, Rome, Itatly. 20. FAO (2007). Fao statistics, Food and Agriculture Organization of the United Nation, Rome, Italy. 21. Meyer, W.B. and Turner, B.L. (1994). Changes in land use and land cover: A Global Perspective, Cambridge University Press, Cambridge. 22. Muller, D. and Munroe, D. (2007). Issues in spatially explicit statistical land use/cover change (LUCC) models: Examples from western Honduras and the Central Highlands of Vietnam, Land use Policy, 24: 521- 530. 23. Turner, B.L. and Lambin, E. (2001). The causes of land-use and land-cover change: moving beyond the myths, Global Environmental Change, 11: 261–269. 24. World Bank (2012). Agriculture & Rural Development, retrieved 25 October 2012, from