Ứng dụng mô hình phân tích không gian trong đánh giá độ nhạy cảm xói mòn cảnh quan tại xã Ngũ Chỉ Sơn, thị xã Sa Pa, tỉnh Lào Cai

KỶ YẾU HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC TRÁI ĐẤT, MỎ, MÔI TRƯỜNG BỀN VỮNG LẦN THỨ V
Doi: 10.15625/vap.2022.0157

ỨNG DỤNG MƠ HÌNH PHÂN TÍCH KHƠNG GIAN
TRONG ĐÁNH GIÁ ĐỘ NHẠY CẢM XĨI MỊN CẢNH QUAN
TẠI XÃ NGŨ CHỈ SƠN, THỊ XÃ SA PA, TỈNH LÀO CAI
Kiều Quốc Lập *, Ngô Văn Giới, Mai Xuân Thiện
0F

Trường Đại học Khoa học - Đại học Thái Nguyên, Tân Thịnh, thành phố Thái Nguyên, Thái Ngun
TĨM TẮT
Bài báo trình bày kết quả ứng dụng mơ hình phân tích khơng gian trong đánh giá mức độ nhạy cảm xói
mịn cảnh quan tại xã Ngũ Chỉ Sơn, thị xã Sa Pa, tỉnh Lào Cai. Phương pháp chủ đạo là ứng dụng mơ hình
phân tích khơng gian GIS để thành lập bản đồ cấu trúc cảnh quan. Dựa vào bản đồ cấu trúc đơn vị cảnh quan,
xây dựng mơ hình đánh giá độ xói mịn cảnh quan từ các nhân tố xói mịn bao gồm lượng mưa, địa hình, độ
dày tầng đất, thành phần cơ giới, lớp phủ thực vật và biện pháp canh tác. Các thuật tốn được sử dụng bao
gồm chồng xếp khơng gian, nội suy khơng gian, phân loại thuộc tính và chỉ số trung bình cộng. Kết quả
nghiên cứu đã chỉ rõ các mức độ nhạy cảm xói mịn của từng đơn vị cảnh quan, phân cấp mức độ nhạy cảm
xói mịn thành 5 cấp: rất thấp, thấp, trung bình, cao và rất cao. Trong đó mức độ xói mịn cao và rất cao
chiếm 31,25 % diện tích khu vực nghiên cứu. Kết quả đánh giá và phân cấp mức độ xói mịn cảnh quan là cơ
sở để đưa ra các định hướng sử dụng hợp lý tài nguyên và bảo vệ môi trường khu vực nghiên cứu.
Từ khóa: Độ nhạy cảm, xói mịn, cảnh quan, phân tích khơng gian, Ngũ Chỉ Sơn.

1. MỞ ĐẦU
Độ nhạy cảm xói mịn của cảnh quan là tổng hợp các mức độ nhạy cảm xói mịn của các hợp
phần cảnh quan dưới tác động của các nhân tố tự nhiên, như địa hình, lượng mưa, thảm thực vật, lũ,
xói mịn đất [10]. Đơn vị cảnh quan - dạng cảnh quan là đơn vị cơ sở để đánh giá độ nhạy cảm cảm
xói mịn cảnh quan. Trong đó, mức độ nhạy cảm xói mịn của một đơn vị cảnh quan dựa vào mức
độ xói mịn đất, mức độ xói mịn do yếu tố địa hình, mức độ xói mịn do lượng mưa, mức độ xói
mịn do địa hình, mức độ xói mịn do mất lớp phủ thực vật, mức độ xói mịn do phương thức canh
tác của con người. Độ nhạy cảm xói mịn của cảnh quan được coi là chỉ số quan trọng trong nghiên

cứu, đánh giá sinh thái cảnh quan miền núi, nhằm phản ánh mức độ bền vững trong khai thác và sử
dụng lãnh thổ. Tổng quan các cơng trình nghiên cứu có liên quan đến lĩnh vực cảnh quan miền núi,
không nhiều các nghiên cứu đề cập đến độ nhạy cảm xói mịn cảnh quan. Tổng quan các cơng trình
nghiên cứu về cảnh quan miền núi, có khá ít nghiên cứu về chỉ số xói mịn dưới góc độ chỉ số cảnh
quan. Đa phần các nghiên cứu tập trung vào chỉ số xói mịn đất, trong đó điển hình là nghiên cứu
xói mịn đất theo phương trình mất đất phổ dụng của Wiscehmeir và Smith và phân tích các yếu tố
tác động đến xói mịn cảnh quan như địa hình, địa mạo, lượng mưa, thảm thực vật [8].
Ngày nay, việc áp dụng công nghệ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong nghiên
cứu cảnh quan trở nên phổ biến. Các nghiên cứu đánh giá chỉ số cảnh quan miền núi bằng ảnh viễn
thám và GIS đã tiếp cập với hướng nghiên cứu định lượng, mô tả, so sánh không gian nghiên cứu
trực quan bằng hệ thống bản đồ. Một số nghiên cứu tiêu biểu theo hướng ứng dụng viễn thám và
GIS trong phân tích cảnh quan miền núi phải kể đến như nghiên cứu đánh giá chỉ số xói mịn đất
*

Tác giả liên hệ, địa chỉ email:

26


Ứng dụng mơ hình phân tích khơng gian trong đánh giá độ nhạy cảm xói mịn cảnh quan tại …

trên cảnh quan Kart bằng ảnh vệ tinh Landsat 7 ETM và phần mềm ArcGIS [1]; Phân loại và giám
sát cảnh quan miền núi bằng ảnh vệ tinh và mơ hình DEM [2]; Tích hợp viễn thám, GIS và dữ liệu
lượng mưa trong phân tích chỉ số xói mịn đất theo cảnh quan lưu vực [3]. Công nghệ GIS cho phép
mô phỏng kết quả nghiên cứu, hiển thị các chỉ số cảnh quan bằng không gian trực quan, khắc phục
được những hạn chế về mô phỏng không gian nghiên cứu. Tuy nhiên, hiện tại chưa có các mơ hình
nghiên cứu tổng hợp chun về đánh giá độ nhạy cảm xói mịn cảnh quan trên cơ sở xác định tổng
hợp các nhân tố tác động.
Ở Việt Nam, nghiên cứu cảnh quan nói chung và nghiên cứu chỉ số xói mịn cảnh quan cịn
nhiều hạn chế, chưa có nghiên cứu cụ thể trong xác lập chỉ số xói mịn cảnh quan. Xuất phát từ

những vấn đề nêu trên, nghiên cứu này đã sử dụng công nghệ địa không gian trong đánh giá độ
nhạy cảm xói mịn cảnh quan khu vực miền núi tại xã Ngũ Chỉ Sơn, thị xã Sa Pa, tỉnh Lào Cai.
Chức năng phân tích khơng gian GIS cho phép phân tích đặc điểm cấu trúc khơng gian các đơn vị
cảnh quan, đồng thời đánh giá tổng hợp các chỉ số về độ nhạy cảm xói mịn cảnh quan thơng qua
các chỉ số phân cấp từ dữ liệu đầu vào. Nghiên cứu này khắc phục được hạn chế trong mô tả khơng
gian cảnh quan miền núi, chỉ số xói mịn cảnh quan được tiếp cận trên quan điểm tổng hợp. Kết quả
nghiên cứu là cơ sở để định hướng không gian sử dụng hợp lý tài nguyên và bảo vệ môi trường tại
khu vực miền núi của Việt Nam.
2. DỮ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Dữ liệu nghiên cứu
Nghiên cứu sử dụng dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau: Dữ liệu điều tra khảo sát, dữ liệu thống
kê, dữ liệu quan trắc, ảnh viễn thám và các dữ liệu từ các nghiên cứu có liên quan. Trong đó, dữ
liệu độ dốc được xây dựng trên mơ hình số độ cao (DEM) và dữ liệu bản đồ địa hình thị xã Sa Pa tỷ
lệ 1:25.000. Dữ liệu lớp phủ thực vật dựa trên ảnh vệ tinh Sentinal 2. Dữ liệu về lượng mưa được
thu thập từ dữ liệu trạm quan trắc khí tượng thủy văn tại thị xã Sa Pa trong khoảng thời gian 60
năm (1960-2020). Ngồi ra, nghiên cứu cịn sử dụng dữ liệu quan trắc lượng mưa của 8 điểm đo
mưa trên địa bàn nghiên cứu trong giai đoạn 2017-2022. Dữ liệu về hiện trạng sử dụng đất, đặc
điểm mẫu chất, loại đất, tầng dày, thành phần cơ giới được nhóm nghiên cứu khảo sát và và phân
tích 32 phẫu diễn đất đại diện cho 9 dạng cảnh quan bao phủ toàn bộ khu vực nghiên cứu.
2.2. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp thu thập dữ liệu thống kê: Gồm các dữ liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã
hội, hiện trạng sử dụng đất, hiện trạng rừng; các dữ liệu thống kê về lượng mưa, các hiện tượng
thời tiết cực đoan tại khu vực nghiên cứu.
- Phương pháp phân tích khơng gian GIS: Là phương pháp chủ đạo ứng dụng trong phân tích,
thành lập các bản đồ đơn vị cảnh có độ dày (cm) phân loại theo 6 cấp (< 10; 10-30; 30-50; 50-70; 70-100 và > 100 cm)
thành phần cơ giới từ cát đến thịt nặng [8]. Độ dày tầng đất và thành phần cơ giới cũng là hai chỉ số
được lựa chọn để xác định độ nhạy cảm xói mịn cảnh quan. Đặc điểm thảm thực vật được mô tả
theo hiện trạng thực tế dựa trên kết quả phân tích của bản đồ chỉ số thảm thực vật.
3.2. Kết quả đánh giá mức độ nhạy cảm xói mịn cảnh quan khu vực nghiên cứu
Ứng dụng mơ hình phân tích khơng gian cho ra kết quả đánh giá và phân cấp độ nhạy cảm xói

mịn cảnh quan của xã Ngũ Chỉ Sơn thể hiện trên bản đồ đánh giá (Hình 3). Kết quả phân tích cho
thấy các dạng cảnh quan thung lũng và bãi bồi có địa hình thấp, độ dốc nhỏ (diện 1 và 2); hoặc
cảnh quan rừng nguyên sinh (diện 3) có độ
nhạy cảm rất thấp. Kết quả này cũng tương
đồng với các kết quả nghiên cứu về tác
động của địa hình, địa mạo tới cảnh quan
tại khu vực miền núi hoặc nghiên cứu tác
động độ che phủ rừng tới mức độ xói mịn
đất. Diện tích khu vực có mức độ nhạy
cảm rất thấp là 744,28 ha, chiếm 9,25 %
diện tích. So sánh với diện tích mức độ xói
mịn đất ở mức độ rất thấp tại cùng khu
vực thì diện tích này giảm 912,4 ha [5].
Điều này cho thấy việc đánh giá tổng hợp
các yếu tố xói mịn cảnh quan sẽ giới hạn
và phù hợp với chỉ số xói mịn cảnh quan
thực tế.
Dạng cảnh quan mức độ xói mịn thấp
có diện tích là 1.885,00 ha, chiếm 33,41 %
(Bảng 2). Dạng cảnh quan này chủ yếu
phân bố tại nơi có địa hình dạng sườn tích
Deluvi (diện 4A, 4B, 4C), có độ dốc < 10o,
tầng đất dày từ 70-100 cm, lượng mưa
trung bình năm dưới 1500 mm. Một số khu
vực
có độ dốc > 10o (diện 6A, 7C) có mức
Hình 3. Bản đồ mức độ nhạy cảm xói mịn
độ xói mịn thấp do có thảm thực vật là
cảnh quan xã Ngũ Chỉ Sơn
rừng thứ sinh hoặc rừng trồng. Các dạng

cảnh quan nhân tác (diện 5A, 5B) có mức độ xói mịn thấp ngun nhân chủ yếu do đặc điểm canh
tác trên đất dốc bằng hình thức ruộng bậc thang, đặc điểm mẫu chất là đá phiến sét.


Ứng dụng mơ hình phân tích khơng gian trong đánh giá độ nhạy cảm xói mịn cảnh quan tại …
Bảng 2. Kết quả phân cấp các mức độ nhạy cảm xói mịn cảnh quan tại xã Ngũ Chỉ Sơn

Cấp độ nhạy cảm
Rất thấp
Thấp
Trung bình
Cao
Rất cao
Tổng

Diện tích (ha)
744,82
1.885,00
2.906,01
2.075,84
440,45
8052,125

Tỷ lệ (%)
9,25
23,41
36,09
25,78
5,47
100,0

Diện cảnh quan phân bố
(1); (2); (3)
(4A); (4B); (4C); (5A); (5B); (6A); (7C)
(5C); (5D); (6C); (7A); (7B); (8A)
(6B); (8B); (8C)
(9)
20

Độ nhạy cảm xói mịn cảnh quan ở mức độ trung bình có diện tích lớn nhất, 2.906,01 ha,
chiếm trên 36 % diện tích. Dạng cảnh quan này là sườn bào mịn rửa trôi trên đá granit (diện 5C,
5D), sườn xâm thực trên đá vôi (diện 6C, 7A, 7B), độ dốc dao động từ 10o-20o, lượng mưa trung
bình năm từ 1500-2000 mm. Đặc biệt có diện cảnh quan 8A có độ dốc lớn, độ dày tầng đất từ 3050 cm, lượng mưa trung bình năm trên 2000 mm, có mức độ xói mịn trung bình. Ngun nhân chủ
yếu do diện tích rừng trồng và độ che phủ thực vật cao. Điều này cũng đã được đề cập đến trong
một số nghiên cứu về tác động của lớp phủ thực vật đến mức độ xói mịn cảnh quan [7].
Cảnh quan sườn trọng lực có địa hình cao, độ dốc lớn, thực vật chủ yếu là cây bụi, (diện 8B và
8C) có mức độ nhạy cảm xói mịn cao. Đặc biệt có diện cảnh quan 6B có độ dốc trung bình, tầng
đất dày nhưng mức độ xói mịn cao. Ngun nhân chủ yếu là do thảm cỏ cây bụi, khả năng chống
lại xói mịn kém. Diện tích cảnh quan ở mức độ xói mịn cao khá lớn, chiếm 25,78 % diện tích. So
sánh với kết quả nghiên cứu trước đây về xói mịn đất, diện tích này có xu hướng tăng cao [8]. Kết
quả này phản ánh sự biến đổi cảnh quan khu vực miền núi theo thời gian do tác động của các yếu tố
con người, chủ yếu là do giảm diện tích rừng [12]. Điều này đặt ra nhiều thách thức trong khai thác
và sử dụng bền vững cảnh quan miền núi.
Diện tích cảnh quan có mức độ xói mịn rất cao là 440,45 ha, chiếm 5,47 % diện tích, thuộc
diện cảnh quan số 9, phân bố trên sườn trọng lực, có độ dốc lớn. Phần lớn diện tích cảnh quan có
độ xói mịn rất cao là đất trống, núi đá vơi, khơng thích hợp cho các hoạt động của con người.
Như vậy, so với việc đánh giá xói mịn cảnh quan theo phương trình mất đất phổ dụng dựa vào
hệ số xói mịn của từng nhân tố, phương pháp ứng dụng mơ hình phân tích khơng gian mang tính
phổ qt, tiếp cận theo hướng tổng hợp và định lượng. Mơ hình phân tích khơng gian đã kế thừa
các phương pháp đánh giá truyền thống như phương pháp trung bình cộng, sử dụng chỉ số cân bằng

cảnh quan, kết hợp với công nghệ phân tích khơng gian GIS [11]. Kết quả đánh giá mức độ xói
mịn cảnh quan tại xã Ngũ Chỉ Sơn hồn tồn phù hợp với hiện trạng xói mịn cảnh quan thực tế.
3.3. Định hướng sử dụng hợp lý tài nguyên và bảo vệ môi trường khu vực nghiên cứu
Căn cứ vào kết quả đánh giá độ nhạy cảm xói mòn cảnh quan, nghiên cứu đề xuất một số định
hướng sử dụng hợp lý tài nguyên và bảo vệ môi trường tại xã Ngũ Chỉ Sơn như sau:
(1) Đối với khu vực cảnh quan có độ nhạy cảm xói mịn thấp và rất thấp: Có địa hình tương
đối bằng phẳng nên sử dụng canh tác lúa, trồng hoa màu và cây ăn quả. Ngồi ra, có thể khai thác
phát triển khu dân cư, tuy nhiên cần thực hiện các biện pháp phịng tránh lũ qt. Dạng cảnh quan
sườn tích Deluvi nên trồng các cây ngắn ngày, cây dược liệu và hoa màu. Đối với dạng cảnh quan
rừng nguyên sinh thuộc khu vực phía Bắc Vườn Quốc gia Hồng Liên cần phải có biện pháp bảo
vệ nghiêm ngặt, tránh ảnh hưởng đến các dạng cảnh quan phía thấp.
32


Ứng dụng mơ hình phân tích khơng gian trong đánh giá độ nhạy cảm xói mịn cảnh quan tại …

(2) Đối với khu vực cảnh quan có mức độ nhạy cảm trung bình: Chiếm diện tích lớn nhất, tầng
đất dày, độ dốc khá lớn, phù hợp nhất là phát triển mơ hình nơng lâm kết hợp, trồng rừng theo
băng. Phương thức canh tác các loại cây nông nghiệp theo đường bình độ sẽ tận dụng được tiềm
năng của dạng cảnh quan này trong khi vẫn bảo vệ được tính bền vững môi trường. Dạng cảnh
quan này nên trồng rừng bảo vệ đất, canh tác theo băng dạng ruộng bậc thang để giảm khả năng di
chuyển của đất đá trên sườn, tránh gây hậu quả cho khu dân cư phía dưới.
(3) Đối với khu vực cảnh quan có mức độ nhạy cảm cao và rất cao: Diện tích khá lớn, có thể
phát triển loại hình trồng rừng hoặc kết hợp rừng trồng và cây dược liệu. Tuy nhiên, phải đặc biệt
chú ý đến thảm thực vật nhân tác và các điều kiện sinh thái đối với cây trồng tầng dưới. Ngoài ra,
cần chú ý các biện pháp khoanh nuôi rừng trên núi đá, kết hợp phát triển cây ăn quả và cây dược
liệu dưới tán rừng. Diện tích cảnh quan có mức độ nhạy cảm rất cao không lớn, chủ yếu là đất
trống và núi đá. Dạng cảnh quan này nên định hướng cho việc phát triển thảm thực vật tự nhiên, kết
hợp trồng rừng đầu nguồn, hạn chế các tác nhân gây xói mịn.
4. KẾT LUẬN

Ngũ Chỉ Sơn là xã miền núi điển hình của Việt Nam, điều kiện tự nhiên tương đối phức tạp,
chưa có định hướng khai thác lãnh thổ theo đơn vị cảnh quan. Nghiên cứu ứng dụng mơ hình phân
tích khơng gian đánh giá độ nhạy cảm xói mịn cảnh quan xã Ngũ Chỉ Sơn đã chỉ ra mức độ nhạy
cảm xói mịn cảnh quan theo diện cảnh quan. Đây là hướng nghiên cứu tiếp cận đánh giá tổng hợp
cảnh quan dựa trên mơ hình phân tích khơng gian GIS. Kết quả nghiên cứu đã phân cấp được độ
nhạy cảm xói mịn cảnh quan, thể hiện trên bản đồ đánh giá với 5 mức độ khác nhau, trong đó mức
độ xói mịn cao và rất cao chiếm 31,25 % diện tích. Kết quả đánh giá là cơ sở để định hướng khai
thác các dạng cảnh quan phù hợp với từng mục đích sử dụng nhằm khai thác bền vững tài nguyên
và môi trường. Nghiên cứu này có thể áp dụng cho phạm vi các xã miền núi, hoặc mở rộng phạm vi
nghiên cứu ở tỉ lệ lớn hơn cho khu vực miền núi của Việt Nam.
Lời cảm ơn
Tập thể tác giả xin cảm ơn UBND thị xã Sa Pa, UBND xã Ngũ Chỉ Sơn và Chủ nhiệm đề tài
ĐH2021-TN06-02 đã cung cấp dữ liệu, tài liệu cho nghiên cứu này.

1.

2.

3.
4.
5.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
Alexakis D, Hadjimitsis D.G (2013). Integrated use of remote sensing, GIS and precipitation
data for the assessment of soil erosion rate in the catchment area of “Yialias” in Cyprus,
Atmospheric Research, 131, pp. 108-124.
Andreani L, Stanek K, Gloaguen R, Krentz O, Dominguez L (2014). DEM-Based Analysis of
Interactions between Tectonics and Landscapes in the Ore Mountains and Eger Rift (East
Germany and NW Czech Republic), Remote Sensing, 6(9), pp. 7971–8001.
Bannari R (2018). Frost for the trees: Did climate increase erosion in unglaciated landscapes

during the late Pleistocene, Science Advances, 1(10), pp . 248-260.
Borrelli P, Panagos P (2020). An indicator to reflect the mitigating effect of Common
Agricultural Policy on soil erosion, Land Use Policy, 92, 104467.
Cao Việt Hà, Nguyễn Văn Quảng (2016). Tình hình quản lý và sử dụng đất nơng lâm nghiệp
tỉnh Lào Cai, Tạp chí Khoa học đất, số 48, tr 110-115.

33


Ứng dụng mơ hình phân tích khơng gian trong đánh giá độ nhạy cảm xói mịn cảnh quan tại …

6. Nguyễn Cao Huần (2005). Đánh giá cảnh quan theo tiếp cận kinh tế sinh thái. Nhà xuất bản Đại
học Quốc gia Hà Nội.
7. Kiều Quốc Lập (2018). Đánh giá độ nhạy cảm xói mịn của cảnh quan phục vụ định hướng sử
dụng hợp lý tài nguyên môi trường tại xã Bản Lầu, thị xã Mường Khương, tỉnh Lào Cai, Tạp chí
Khoa học và Cơng nghệ, Đại học Thái Ngun, số 166(6), tr 83-88.
8. Ngô Thanh Sơn, Trần Trọng Phương (2021). Tổng quan về những ứng dụng công cụ đánh giá
tài nguyên đất và nước (SWAT) ở Việt Nam: thách thức và triển vọng trong tương lai, Tạp chí
Khoa học Nơng nghiệp Việt Nam, số 19(12), tr 1693-1705.
9. Steiniger S. and Hay G.J. (2009). Free and Open Source Geographic Information Tools for
Landscape Ecology, Ecological Informatics, 4(4), pp. 183-195.
10. Thomas M.F. (2001). Landscape sensitivity in time and space: an introduction, Catenna, 42(24), pp. 83-98.
11. Turner M.G. and Gardner R.H. (1991). Quantitative Methods in Landscape Ecology, SpringerVerlag, New York.
12. Ủy ban nhân dân thị xã Sa Pa (2022). Báo cáo hiện trạng sử dụng đất thị xã Sa Pa năm 2021,
Sa Pa, Lào Cai.

APPLICATION OF SPATIAL ANALYSIS MODEL IN ASSESSMENT OF
LANDSCAPE EROSION SENSITIVITY IN NGU CHI SON COMMUNE, SA PA
TOWN, LAO CAI PROVINCE
Kieu Quoc Lap *, Ngo Van Gioi, Mai Xuan Thien

1F

Thai Nguyen University of Sciences, Tan Thinh, Thai Nguyen City, Thai Nguyen
ABSTRACT
This paper presents the results of applying a spatial analysis model in assessing the sensitivity of
landscape erosion in Ngu Chi Son commune, Sa Pa district, Lao Cai province. The main method is to apply
the GIS spatial analysis model to create a landscape structure map. Based on the map of landscape unit
structure, a model is built to evaluate landscape erosion from various erosion factors such as rainfall,
topography, soil thickness, mechanical composition, vegetation cover, and farming practices. The algorithms
used include spatial superposition, spatial interpolation, attribute classification, and average index. The
research results show that the erosion sensitivity levels of each landscape unit could be hierarchized into 5
levels: very low, low, medium, high, and very high. Areas with high and very high erosion levels account for
31.25% of the total study area. The results of the assessment and classification of landscape erosion could
serve as the basis for the rational use of resources and environmental protection in the study area.
Keywords: Sensitivity, erosion, landscape, spatial analysis, Ngu Chi Son.

*

Corresponding author, email address:

34