Nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng quy trình giám sát biến động thoái hóa đất bằng công nghệ viễn thám và GIS

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO - BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
VIỆN KHOA HỌC ĐO ĐẠC VÀ BẢN ĐỒ

NGUYỄN ANH TUẤN

NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC XÂY DỰNG QUY
TRÌNH GIÁM SÁT BIẾN ĐỘNG THỐI HĨA ĐẤT
BẰNG CƠNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội, năm 2023


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO - BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
VIỆN KHOA HỌC ĐO ĐẠC VÀ BẢN ĐỒ

NGUYỄN ANH TUẤN

NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC XÂY DỰNG QUY
TRÌNH GIÁM SÁT BIẾN ĐỘNG THỐI HĨA ĐẤT
BẰNG CƠNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS

Ngành đào tạo: Kỹ thuật Trắc địa - Bản đồ
Mã số : 9.52.05.03

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1. TS. LÊ ANH DŨNG
2. TS. NGUYỄN QUỐC KHÁNH

i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận án này là nghiên cứu của riêng tôi. Các tài liệu,
dữ liệu được sử dụng trong luận án có nguồn dẫn rõ ràng, các kết quả nghiên
cứu là quá trình lao động trung thực của tôi.
Hà Nội, ngày tháng năm 2023
Tác giả luận án

Nguyễn Anh Tuấn


ii

LỜI CẢM ƠN
Luận án được hoàn thành tại Viện Khoa học Đo đạc và Bản đồ dưới sự
hướng dẫn nghiêm túc, tâm huyết của TS. Lê Anh Dũng và TS. Nguyễn Quốc
Khánh. Trước hết, với lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc, NCS xin gửi lời cảm ơn
chân thành nhất tới TS. Lê Anh Dũng và TS. Nguyễn Quốc Khánh - những người
Thầy đã dành cho NCS sự quan tâm, hướng dẫn tận tình và những định hướng
khoa học hiệu quả trong suốt q trình nghiên cứu và hồn thành luận án.
Trong quá trình thực hiện luận án, NCS đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình
và có hiệu quả của Ban Lãnh đạo và các phòng thuộc Viện Khoa học Đo đạc và
Bản đồ. Ngồi ra, NCS cịn nhận được những lời góp ý quý báu của các nhà khoa
học ở trong và ngoài Viện. NCS xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới các nhà
khoa học, thầy cơ, đồng nghiệp, gia đình và bạn bè đã giành cho NCS sự quan
tâm, động viên, giúp đỡ và góp ý quý báu trong suốt thời gian thực hiện luận án
này.

Hà Nội, ngày

tháng

năm 2023

Tác giả luận án

Nguyễn Anh Tuấn


iii

MỤC LỤC
MỤC LỤC........................................................................................................iii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT.........................................................................vi
DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ...................................................................viii
DANH MỤC BẢNG BIỂU................................................................................x
MỞ ĐẦU...........................................................................................................1
1.

Tính cấp thiết của luận án............................................................................1

2.

Mục tiêu nghiên cứu...................................................................................4

3.

Nội dung nghiên cứu...................................................................................4

4.

Đối tượng và phạm vi.................................................................................4

5.

Phương pháp nghiên cứu.............................................................................5

6.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn.....................................................................6

7.

Luận điểm bảo vệ........................................................................................6

8.

Kết cấu của luận án.....................................................................................6

9.

Những đóng góp mới của luận án................................................................7

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU..............................8
1.1.

Các vấn đề cơ bản về thối hóa đất...........................................................8

1.1.1. Tài ngun đất.........................................................................................8
1.1.2. Thối hóa đất.........................................................................................10
1.1.3. Hiện trạng và xu thế thối hóa đất ở Việt Nam........................................13
1.2.

Đặc điểm một số cơng nghệ sử dụng trong luận án.................................18

1.2.1. Công nghệ viễn thám.............................................................................18
1.2.2. Cơng nghệ GIS......................................................................................20
1.2.3. Phương pháp đánh giá đa tiêu chí...........................................................21
1.2.4. Khả năng ứng dụng viễn thám, GIS và phương pháp đánh giá đa tiêu chí
MCE-AHP trong giám sát biến động thối hóa đất............................................24
1.3.

Các phương pháp xác định thối hóa đất.................................................26


iv
1.4.

Tình hình nghiên cứu thối hóa đất và giám sát biến động thối hóa đất

bằng viễn thám và GIS......................................................................................31
1.4.1. Trên thế giới..........................................................................................31
1.4.2. Ở Việt Nam...........................................................................................37
Tiểu kết Chương 1............................................................................................43
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM,
GIS VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐA TIÊU CHÍ MCE-AHP TRONG
GIÁM SÁT BIẾN ĐỘNG THỐI HĨA ĐẤT.................................................45
2.1.

Cơ sở khoa học ứng dụng thông tin từ dữ liệu viễn thám phục vụ xây dựng

bản đồ thối hóa đất chun đề..........................................................................45
2.1.1. Lựa chọn dữ liệu viễn thám....................................................................45
2.1.2. Giải đoán lớp phủ đất từ dữ liệu viễn thám.............................................48
2.1.3. Tính tốn chỉ số NDVI từ dữ liệu viễn thám...........................................51
2.1.4. Ứng dụng viễn thám để chiết tách thông tin phục vụ xác định lớp dữ liệu
hệ số C………..................................................................................................53
2.1.5. Ứng dụng viễn thám để chiết tách thông tin phục vụ xác định lớp dữ liệu
hệ số P…………………………………………………………………………56
2.2.

Cơ sở khoa học ứng dụng công nghệ GIS và phương pháp đánh giá đa tiêu

chí MCE-AHP trong giám sát biến động thối hóa đất.......................................59
2.2.1. Quy trình thành lập bản đồ đất bị suy giảm độ phì..................................60
2.2.2. Quy trình thành lập bản đồ đất bị xói mịn do mưa..................................65
2.2.3. Quy trình thành lập bản đồ đất bị khơ hạn...............................................70
2.2.4. Quy trình thành lập bản đồ đất bị kết von, đá ong hóa.............................72
2.2.5. Quy trình thành lập bản đồ đất bị mặn hóa, phèn hóa..............................76
2.2.6. Quy trình thành lập bản đồ thối hóa đất tổng hợp..................................80
2.2.7. Quy trình giám sát biến động thối hóa đất bằng cơng nghệ viễn thám, GIS
và phương pháp đánh giá đa tiêu chí MCE - AHP..............................................84
Tiểu kết Chương 2............................................................................................86


v
CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM ỨNG DỤNG QUY TRÌNH
GIÁM SÁT BIẾN ĐỘNG THỐI HĨA ĐẤT TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ

NG BÍ, TỈNH QUẢNG NINH....................................................................87
3.1.

Khu vực nghiên cứu...............................................................................87

3.1.1. Điều kiện tự nhiên..................................................................................87
3.1.2. Điều kiện kinh tế - xã hội.......................................................................93
3.1.3. Đặc điểm thối hóa đất khu vực nghiên cứu...........................................94
3.1.4. Biến động sử dụng đất trên địa bàn.........................................................95
3.2.

Dữ liệu sử dụng.....................................................................................99

3.3.

Xử lý phân tích ảnh vệ tinh....................................................................99

3.3.1. Tính tốn chỉ số NDVI.........................................................................101
3.3.2. Thành lập bản đồ lớp phủ đất...............................................................101
3.4.

Giám sát biến động thối hóa đất TP ng Bí, tỉnh Quảng Ninh...........106

3.4.1. Xây dựng bản đồ đất bị suy giảm độ phì...............................................106
3.4.2. Xây dựng bản đồ đất bị xói mịn do mưa..............................................112
3.4.3. Xây dựng bản đồ đất bị khô hạn...........................................................120
3.4.4. Xây dựng bản đồ đất bị kết von, đá ong hóa.........................................127
3.4.5. Xây dựng bản đồ đất bị mặn hóa, phèn hóa..........................................130
3.4.6. Xây dựng bản đồ thối hóa đất tổng hợp...............................................137
3.4.7. Xây dựng bản đồ biến động thối hóa đất.............................................142

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.........................................................................146
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN NGHIÊN
CỨU CỦA LUẬN ÁN...................................................................................148
TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................................149
PHỤ LỤC.......................................................................................................157


vi

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt
AHP

Tiếng Anh
Analytic Hierachy Process

Tiếng Việt
Đánh giá thứ bậc

BTNMT

Bộ Tài nguyên và Môi trường

CSDL

Cơ sở dữ liệu

DEM

Digital Elevation Model

ĐHĐT

Mơ hình số độ cao
Định hướng đối tượng

FAO

Food and Agriculture
Organization

Tổ chức Nông lương Liên hợp
quốc

GDP

Gross Domestic Product

Tổng sản phẩm quốc nội

GIS

Geographical Information
System

Hệ thống thông tin địa lý

GPS

Global Positioning System

Hệ thống định vị toàn cầu

GSD

Ground Sampling
Distance

Độ phân giải mặt đất

ISSS

International Society of
Soil Science

Hội Khoa học đất quốc tế

LADA

Land Degradation
Assessment in Drylands

Đánh giá thối hóa đất khơ cằn

MCE

Multi-criteria Evaluation

Phương pháp phân tích đa tiêu

chí

NCS

Nghiên cứu sinh

NĐ

Nghị định

NDSI

Normalize Difference
Salinity Index

Chỉ số độ mặn khác biệt chuẩn
hóa

NDVI

Normalized Difference
Vegetation Index

Chỉ số thực vật khác biệt chuẩn
hóa


vii

Chữ viết tắt

Tiếng Anh

PLHĐT

Tiếng Việt
Phân loại hướng đối tượng

PLSR

Partial Least Square Error

Sai số bình phương tối thiểu
một phần

RUSLE

Revised Universal Soil
Loss Equation

Phương trình mất đất phổ dụng
cải tiến

SAVI

Soil Adjusted Vegetation
Index

Chỉ số thực vật có tính đến ảnh
hưởng của đất

SI

Soil Index

Chỉ số đất

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TP

Thành phố

TPCG

Thành phần cơ giới

TSMT

Tổng số muối tan

UBND

Ủy ban nhân dân

UNDP

United Nations

Development Programme

Chương trình Phát triển Liên
hợp quốc

UNEP

United Nations
Environment Programme

Chương trình Mơi trường Liên
hợp quốc

UNESCO

United Nations Educational
Scientific and Cultural
Organization

Tổ chức Giáo dục, Khoa học và
Văn hóa Liên hợp quốc

WB

World Bank

Ngân hàng thế giới

WMO

World Meteological
Organization

Tổ chức Khí tượng thế giới

XNM

Xâm nhập mặn


viii

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1. Phản xạ phổ của một số đối tượng chính............................................20
Hình 1.2. Các thành phần của GIS.....................................................................21
Hình 1.3. Thang điểm so sánh mức độ quan trọng của các yếu tố.......................23
Hình 1.4. AHP - GDM trong xác định trọng số..................................................24
Hình 2.1. Quy trình thành lập bản đồ đất bị suy giảm độ phì..............................64
Hình 2.2. Quy trình thành lập bản đồ đất bị xói mịn do mưa..............................66
Hình 2.3. Quy trình thành lập bản đồ đất bị khơ hạn..........................................72
Hình 2.4. Quy trình thành lập bản đồ đất bị kết von, đá ong hóa.........................76
Hình 2.5. Quy trình thành lập bản đồ đất bị mặn hóa..........................................78
Hình 2.6. Quy trình thành lập bản đồ đất bị phèn hóa.........................................80
Hình 2.7. Quy trình giám sát biến động thối hóa đất bằng cơng nghệ viễn thám,
GIS và phương pháp đánh giá đa tiêu chí MCE-AHP........................................85
Hình 3.1. Khu vực nghiên cứu...........................................................................88
Hình 3.2. Mơ hình số độ cao khu vực nghiên cứu..............................................89
Hình 3.3. Bản đồ độ dốc khu vực nghiên cứu....................................................90
Hình 3.4. Ảnh VnRedsat-1 khu vực nghiên cứu...............................................100

Hình 3.5. Lớp dữ liệu NDVI - TP ng Bí năm 2017 (trái) và 2018 (phải) 101
Hình 3.6. Kết quả phân mảnh ảnh cấp 1..........................................................103
Hình 3.7. Bản đồ lớp phủ bề mặt TP ng Bí năm 2017..................................104
Hình 3.8. Bản đồ lớp phủ bề mặt TP ng Bí năm 2018..................................105
Hình 3.9. Bản đồ đất bị suy giảm độ phì TP ng Bí năm 2017.......................110
Hình 3.10. Bản đồ đất bị suy giảm độ phì TP ng Bí năm 2018.....................111
Hình 3.11. Lớp dữ liệu hệ số R - TP ng Bí năm 2017 (trái) và 2018 (phải)...112
Hình 3.12. Lớp dữ liệu hệ số K - TP ng Bí năm 2017 (trái) và 2018 (phải)...113
Hình 3.13. Lớp dữ liệu hệ số LS - TP ng Bí năm 2017 (trái) và 2018 (phải). 113
Hình 3.14. Lớp dữ liệu hệ số C - TP Uông Bí năm 2017 (trái) và 2018 (phải)...114


ix

Hình 3.15. Lớp dữ liệu hệ số P - TP ng Bí năm 2017 (trái) và 2018 (phải)...115
Hình 3.16. Bản đồ đất bị xói mịn do mưa TP ng Bí năm 2017....................116
Hình 3.17. Bản đồ đất bị xói mịn do mưa TP ng Bí năm 2018....................118
Hình 3.18. Lớp điểm 6 trạm khí tượng.............................................................123
Hình 3.19. Lớp điểm mẫu điều tra khơ hạn......................................................124
Hình 3.20. Bản đồ đất bị khơ hạn TP ng Bí năm 2017.................................125
Hình 3.21. Bản đồ đất bị khơ hạn TP ng Bí năm 2018.................................126
Hình 3.22. Bản đồ đất bị kết von, đá ong hóa TP ng Bí năm 2017...............128
Hình 3.23. Bản đồ đất bị kết von, đá ong hóa TP ng Bí năm 2018...............129
Hình 3.24. Bản đồ đất bị mặn hóa TP ng Bí năm 2017................................133
Hình 3.25. Bản đồ đất bị mặn hóa TP ng Bí năm 2018................................134
Hình 3.26. Bản đồ đất bị phèn hóa TP ng Bí năm 2017...............................135
Hình 3.27. Bản đồ đất bị phèn hóa TP ng Bí năm 2018...............................136
Hình 3.28. Bản đồ thối hóa đất TP ng Bí năm 2017...................................139
Hình 3.29. Bản đồ thối hóa đất TP ng Bí năm 2018...................................140
Hình 3.30. Bản đồ biến động thối hóa đất TP ng Bí giai đoạn 2017-2018...143

x

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1. Khả năng ứng dụng viễn thám, GIS và MCE trong việc thành lập các
bản đồ thối hóa đất chun đề..........................................................................25
Bảng 2.1. Quan hệ giữa tỉ lệ bản đồ và kích cỡ pixel thực địa.............................46
Bảng 2.2. Một số loại vệ tinh thường dùng........................................................47
Bảng 2.3. Các lớp phân loại từ ảnh vệ tinh VNRedSat-1 cấp 1 và cấp 2.............51
Bảng 2.4. Các chỉ số thực vật thường dùng........................................................52
Bảng 2.5. Bảng tra C theo Hội khoa học đất quốc tế..........................................55
Bảng 2.6. Bảng phân cấp hệ số P theo độ dốc và chiều dài sườn dốc..................57
Bảng 2.7. Hệ số P cho từng loại sử dụng đất......................................................58
Bảng 2.8. Ma trận so sánh cặp đơi tổng hợp suy giảm độ phì.............................62
Bảng 2.9. Bảng giá trị Si...................................................................................62
Bảng 2.10. Phân cấp tổng giá trị suy giảm độ phì SSg......................................... 64
Bảng 2.11. Phân cấp đánh giá đất bị khô hạn.....................................................71
Bảng 2.12. Phân mức đánh giá đất bị kết von....................................................73
Bảng 2.13. Bảng phân cấp các chỉ tiêu kết von..................................................74
Bảng 2.14. Bảng phân cấp kết von....................................................................74
Bảng 2.15. Phân mức đánh giá đất bị mặn hoá...................................................77
Bảng 2.16. Phân mức đánh giá đất bị phèn hóa..................................................79
Bảng 2.17. Ma trận so sánh cặp đơi giữa các chỉ tiêu thối hóa trung du - miền núi
.........................................................................................................................81
Bảng 2.18. Ma trận so sánh cặp đơi giữa các chỉ tiêu thối hóa đồng bằng..........81
Bảng 2.19. Ma trận so sánh cặp đôi giữa các chỉ tiêu thối hóa vùng ven biển....81
Bảng 2.20. Giá trị thối hóa Si...........................................................................82
Bảng 2.21. Phân cấp tổng giá trị thối hóa STh....................................................84

Bảng 3.1. Các nhóm đất chính trên địa bàn thành phố ng Bí..........................91
Bảng 3.2. Biến động sử dụng đất thời kỳ 2015-2016..........................................98


xi

Bảng 3.3. Bảng thông tin dữ liệu ảnh vệ tinh VnRedsat-1 được sử dụng.............99
Bảng 3.4. Chi tiết các cảnh ảnh VnRedsat-1....................................................100
Bảng 3.5. Thông số phân mảnh ảnh vệ tinh VNREDSat-1 cấp 1......................101
Bảng 3.6. Thơng tin về khóa giải đốn ảnh vệ tinh VnRedsat-1........................102
Bảng 3.7. Ma trận so sánh cặp đôi các chỉ tiêu.................................................107
Bảng 3.8. Ma trận so sánh cặp đôi nhóm chỉ tiêu vật lý....................................107
Bảng 3.9. Ma trận so sánh cặp đơi các chỉ tiêu về tính chất hóa học..................107
Bảng 3.10. Ma trận so sánh cặp đôi các chỉ tiêu trong NPK.............................108
Bảng 3.11. Giá trị Si của các chỉ tiêu trong NPK..............................................108
Bảng 3.12. Giá trị Si của các chỉ tiêu tổng hợp độ phì......................................109
Bảng 3.13. Kết quả thống kê diện tích xói mịn năm 2017................................117
Bảng 3.14. Kết quả thống kê xói mịn năm 2018..............................................119
Bảng 3.15. Bảng kết quả thể hiện tổng số tháng bị khô hạn của từng trạm đo. . .121
Bảng 3.16. Phân cấp đánh giá đất bị khô hạn theo chỉ số khô hạn và số tháng khô
hạn.................................................................................................................122
Bảng 3.17. Mức độ khô hạn của 6 trạm đo.......................................................122
Bảng 3.18. Ma trận so sánh cặp đôi đối với các khu vực ven biển....................137
Bảng 3.19. Ma trận so sánh cặp đôi đối với các khu vực trung du - miền núi....137
Bảng 3.20. Ma trận so sánh cặp đôi đối với khu vực đồng bằng.......................138
Bảng 3.21. Thống kê diện tích đất theo các cấp thối hóa.................................141
Bảng 3.22. Thống kê mức độ biến động thối hóa đất tổng hợp theo mục đích sử
dụng thành phố ng Bí giai đoạn tháng 3/2017 - tháng 9/2018......................144

1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của luận án
Đất đai là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá của mỗi quốc gia. Việt Nam
cũng như các quốc gia nhiệt đới khác, tài ngun đất ln chịu tác động mạnh mẽ
của khí hậu, đặc biệt trong bối cảnh gia tăng của các hình thái thời tiết cực đoan.
Trong chiến lược phát triển bền vững, mục tiêu quản lý, sử dụng đất bền vững
ln được đặt lên hàng đầu. Có thể nói, tài nguyên đất đai là tài nguyên không tái
tạo, được ưu tiên bảo vệ và sử dụng theo kế hoạch, quy hoạch do nhà nước quản
lý. Thủ tướng Chính phủ đã ban hành Quyết định số 43/2010/QĐ- TTg ngày 02
tháng 6 năm 2010 về việc ban hành Hệ thống chỉ tiêu thống kê quốc gia. Trong
nội dung Quyết định, thối hóa đất là một trong các chỉ tiêu thuộc hệ thống chỉ
tiêu thống kê Quốc gia và Bộ Tài nguyên và Môi trường, Ủy ban nhân dân cấp
tỉnh được giao nhiệm vụ báo cáo kết quả.
Thối hóa đất là khái niệm chung để chỉ đất bị thay đổi những đặc tính và
tính chất vốn có ban đầu (theo chiều hướng xấu) do sự tác động của điều kiện tự
nhiên và con người. Các loại hình thối hóa đất như: Xói mịn đất do mưa, Suy
giảm độ phì, Mặn hóa, Phèn hóa, Sa mạc hóa, Kết von, Bạc màu, Ngập úng, Lũ
quét, Trượt và sạt lở, Ơ nhiễm… Mỗi loại hình thối hóa đều đã được nhiều
nghiên cứu và đưa ra được mơ hình đánh giá, từ chỉ tiêu, tiêu chí, chỉ thị và
ngưỡng đánh giá. Từ các mơ hình thực nghiệm đến các mơ hình lý thuyết đã được
đưa ra nhằm định lượng được mức độ thối hóa theo các chỉ thị của các loại hình,
thơng qua bản đồ để biểu thị các ngưỡng thối hóa đất như thối hóa mạnh, thối
hóa trung bình, thối hóa yếu hay khơng thối hóa. Từ các loại hình thối hóa đất
chúng ta có thể xây dựng được bản đồ thối hóa đất tổng hợp. Đây là tài liệu quan
trọng trong công tác quản lý của mỗi cấp địa phương về nguồn tài nguyên không
tái tạo vô cùng quan trọng của quốc gia.

2

Dữ liệu và công nghệ viễn thám đã được đánh giá như một phương pháp
hiện đại, hiệu quả trong chiết xuất thơng tin về đối tượng, q trình biến động trên
bề mặt đất, trong đó có các loại hình thối hóa đất với các chỉ tiêu, chỉ thị trong
các mơ hình thối hóa đất. Việt Nam đã phóng thành cơng vệ tinh VNRedSat-1
cung cấp ảnh vệ tinh có độ phân giải cao và chủ động trên lãnh thổ Việt Nam tạo
thuận lợi cho các nhiệm vụ điều tra cơ bản về đất đai, trong đó có nhiệm vụ giám
sát biến động thối hóa đất. Chiết tách thơng tin từ dữ liệu viễn thám thơng qua
giải đốn, các kênh phổ, ảnh chỉ số, dựa trên pixel ảnh hay cấu trúc ảnh… là thế
mạnh của viễn thám, hỗ trợ nhiều thông tin quan trọng mà các phương pháp
truyền thống khó có thể thu nhận được. Đó là vấn đề cần được nghiên cứu nhằm
đề xuất được giải pháp trong nâng cao tối đa khả năng ứng dụng dữ liệu, công
nghệ viễn thám trong lượng hóa các loại hình thối hóa đất phục vụ giám sát thối
hóa đất.
Từ trước đến nay, việc đánh giá thối hóa đất chủ yếu là xác định mức độ
thối hóa tại một thời điểm mà chưa có quy trình để giám sát sự biến động thối
hóa đất giữa các thời kỳ (thối hóa tăng nhanh hay chậm, giảm nhanh hay chậm
hoặc khơng thay đổi mức độ thối hóa) nhằm xác định phạm vi, quy mô, mức độ
và sự thay đổi theo thời gian về mức độ thối hóa đất. Nhận diện được biến động
thối hóa đất có thể luận giải được xu thế bảo tồn tài nguyên đất của địa phương.
Sự biến động theo chiều hướng tốt lên nếu hạn chế được các tác động tiêu cực của
tự nhiên, cải thiện các tác động có hại của con người. Sự biến động về thối hóa
đất theo chiều hướng xấu đi nếu chúng ta khơng có biện pháp bảo vệ đất tốt hơn
hoặc gia tăng của tác động xấu từ tự nhiên… Việc xây dựng một công cụ (hay
quy trình) có thể giám sát biến động thối hóa đất là cần thiết cho các cơ quan
quản lý trong việc quản lý và bảo vệ nguồn tài nguyên đất đai. Thực tiễn luôn thay
đổi, nhiều hoạt động trên đất xảy ra ngồi kiểm sốt của chính quyền địa phương.
Nhiều chỉ tiêu khơng có trong thống kê và đặc biệt là

3

chỉ khi kiểm kê định kỳ diễn ra thì mới có được số liệu cuối cùng. Bên cạnh đó,
việc quản lý và theo dõi biến động thối hóa đất khơng có cơng cụ rõ ràng. Đây
chính là những tồn tại trong quản lý sử dụng đất ở nước ta hiện nay. Phát hiện
nhanh và có biện pháp xử lý kịp thời là những mục tiêu quan trọng của công tác
quản lý hiện nay.
Việc giám sát biến động thối hóa đất cần đến dữ liệu thối hóa giữa các
thời điểm có thể kết hợp với việc ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS để giám
sát được quy mơ, loại hình, mức độ và phân bố của sự biến động thoái hóa đất.
Tuy nhiên đây là vấn đề quan trọng có tính khoa học và cơng nghệ mà chưa có
nghiên cứu nào đề cập. Trong nước cũng đã có nhiều đề tài, dự án, cơng trình
nghiên cứu về sử dụng cơng nghệ viễn thám và GIS trong điều tra, đánh giá, phân
loại sử dụng đất, lớp phủ, biến động sử dụng đất. Tuy nhiên, chưa có một nghiên
cứu nào về giám sát biến động thối hóa đất một cách đồng bộ bằng công nghệ
hiện đại.
Với nghiên cứu này, NCS sẽ nghiên cứu đề xuất quy trình và phương pháp
giám sát biến động thối hóa đất bằng cơng nghệ viễn thám và GIS. Kết quả về
biến động các loại hình thối hóa, bản đồ kết quả của nghiên cứu sẽ cho phép
công bố trực quan về quy mơ, loại hình, mức độ và phân bố của sự biến động
thối hóa đất. Đây là bản đồ vô cùng quan trọng đối với công tác quản lý và định
hướng sử dụng đất trong tương lai của mỗi cấp địa phương. Khu vực nghiên cứu
được chọn sẽ là khu vực có nhiều loại hình thối hóa đất. Ngồi ra, dữ liệu về khu
vực nghiên cứu có sẵn cũng là một lợi thế để làm tăng độ chính xác của kết quả
tính tốn. Theo nghiên cứu sơ bộ, khu vực TP. ng Bí thuộc tỉnh Quảng Ninh có
các loại hình thối hóa đất khá đa dạng, dữ liệu phục vụ nghiên cứu tương đối đầy
đủ; do đó, TP. ng Bí được chọn để ứng dụng và triển khai mơ hình giám sát
biến động thối hóa đất. Từ những cơ sở trên, đề tài luận án “Nghiên cứu cơ sở
khoa học xây dựng quy trình giám sát biến

4

động thối hóa đất bằng cơng nghệ viễn thám và GIS” có tính khoa học, thực
tiễn và thời sự cao. Luận án được thực hiện trong thời gian NCS được tham gia
thực hiện đề tài khoa học công nghệ cấp Nhà nước mã số BĐKH.10/16-20
“Nghiên cứu ứng dụng công nghệ hiện đại trong xây dựng mơ hình quản lý biến
động tài ngun, hồn thiện cơng cụ quản lý và nâng cao năng lực giám sát biến
động sử dụng đất” do TS. Nguyễn Phi Sơn (Viện Khoa học Đo đạc và Bản đồ)
làm chủ nhiệm. Đề tài đã kết thúc năm 2020. Trong luận án, nghiên cứu sinh đã kế
thừa một phần cơ sở lý luận và dữ liệu quan trắc, đo đạc thực địa được thực hiện
trong đề tài BĐKH.10/16-20.
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Ứng dụng ảnh viễn thám độ phân giải cao, GIS và phương pháp đánh giá
đa tiêu chí (MCE-AHP) trong thành lập bản đồ thối hóa đất.
- Xác lập được cơ sở khoa học và xây dựng được quy trình giám sát biến
động thối hóa đất từ viễn thám và công nghệ GIS.
3. Nội dung nghiên cứu
Nội dung 1: Tổng quan các vấn đề về thối hóa đất và biến động thối hóa
đất.
Nội dung 2: Ứng dụng công nghệ viễn thám, GIS và phương pháp đánh giá
đa tiêu chí (MCE-AHP) trong giám sát biến động thối hóa đất.
Nội dung 3: Thực nghiệm giám sát biến động thoái hóa đất tại thành phố
ng Bí, tỉnh Quảng Ninh.
4. Đối tượng và phạm vi
4.1. Đối tượng nghiên cứu
Các loại hình thối hóa đất và biến động thối hóa đất.
4.2. Phạm vi nghiên cứu
- Phạm vi khoa học: nghiên cứu ứng dụng viễn thám và GIS để xác định

các loại hình thối hóa đất và giám sát biến động thối hóa đất.


5

- Phạm vi khơng gian: thành phố ng Bí (tỉnh Quảng Ninh).
- Phạm vi thời gian: giai đoạn tháng 3/2017 - tháng 9/2018.
5. Phương pháp nghiên cứu
5.1. Phương pháp điều tra, thu thập, phân tích, tổng hợp thơng tin tài
liệu: được sử dụng để điều tra, thu thập, phân tích và tổng hợp tài liệu về các
nghiên cứu trong nước và trên thế giới, tài liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã
hội, dữ liệu ảnh, dữ liệu bản đồ, số liệu, dữ liệu điều tra… có liên quan đến nội
dung của luận án.
5.2. Phương pháp chuyên gia: được sử dụng trong việc trao đổi thông tin
với các chuyên gia, các nhà khoa học về lĩnh vực nghiên cứu; xác định mức độ
quan trọng của các tiêu chí theo cặp đôi so sánh thông qua bảng hỏi. Phương pháp
chuyên gia được sử dụng khi xây dựng bản đồ độ phì đất, bản đồ thối hóa đất.
5.3. Phương pháp thống kê: được sử dụng trong xây dựng các công cụ
thống kê hồi quy các thành phần thối hóa đất; tổng hợp diện tích đất thối hóa
theo loại hình thối hóa; phân tích biến động thối hóa đất.
5.4. Phương pháp viễn thám: được sử dụng trong phân loại, chiết tách và
thu nhận thông tin về lớp phủ đất và thông tin về thảm phủ, phục vụ việc xây dựng
dữ liệu đầu vào để tính tốn hệ số C (hệ số lớp phủ thực vật và quản lý đất) và hệ
số P (hệ số do áp dụng các biện pháp canh tác bảo vệ đất) phục vụ xây dựng bản
đồ xói mòn đất do mưa.
5.5. Phương pháp bản đồ: được sử dụng trong xây dựng các bản đồ thối
hóa đất thành phần, bản đồ thối hóa đất tổng hợp và bản đồ biến động thối hóa
đất.
5.6. Phương pháp phân tích khơng gian: được sử dụng trong quá trình
chồng xếp các bản đồ chun đề để tạo bản đồ thối hóa đất; chồng xếp các bản

đồ thối hóa đất ở các thời kỳ để tạo bản đồ biến động thối hóa đất với sự hỗ


6

trợ phần mềm hệ thống thông tin địa lý (GIS); Sử dụng mơ hình hồi quy khơng
gian trong xây dựng các bản đồ thối hóa đất thành phần phục vụ thành lập bản đồ
thối hóa đất tổng hợp, giám sát biến động thối hóa đất.
5.7. Phương pháp đánh giá đa tiêu chí MCE: được sử dụng để đánh giá,
xếp hạng thứ bậc ưu tiên của các yếu tố khi thành lập các bản đồ thối hóa đất
chun đề, bản đồ thối hóa đất thành phần và bản đồ biến động thối hóa đất.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
6.1. Ý nghĩa khoa học: góp phần bổ sung cơ sở lý luận và phương pháp
nghiên cứu xây dựng bản đồ thối hóa đất và bản đồ biến động thối hóa đất. Làm
phong phú thêm hướng nghiên cứu của địa lý học ứng dụng quản lý tài nguyên
đất.
6.2. Ý nghĩa thực tiễn: kết quả nghiên cứu là cơ sở khoa học để địa phương
tham khảo trong việc lập quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất, xây dựng biện pháp
bảo tồn đất đối với các khu vực có mức độ biến động thối hóa tăng nhanh.
7. Luận điểm bảo vệ
Luận điểm 1: Ảnh vệ tinh VNRedSat-1 chiết xuất được một số thông tin
đầu vào phục vụ thành lập bản đồ thối hóa đất do xói mịn.
Luận điểm 2: Ứng dụng GIS và phương pháp đánh giá đa tiêu chí MCEAHP giám sát được biến động về diện tích, mức độ, phân bố khơng gian và xu
hướng của thối hóa đất.
8. Kết cấu của luận án
Luận án, ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo và
phụ lục, gồm 3 chương:
Chương 1. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu.
Chương 2. Cơ sở lý thuyết ứng dụng công nghệ viễn thám, GIS và phương
pháp đánh giá đa tiêu chí MCE - AHP trong giám sát biến động thoái hoá đất.

7

Chương 3. Nghiên cứu thử nghiệm ứng dụng quy trình giám sát biến động
thối hóa đất trên địa bàn thành phố ng Bí, tỉnh Quảng Ninh.
9. Những đóng góp mới của luận án
- Nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám và ảnh VNRedSat-1 trong
phân loại, chiết tách thông tin phục vụ việc thành lập bản đồ đất bị xói mịn do
mưa.
- Xây dựng được quy trình giám sát biến động thối hóa đất, bản đồ biến
động thối hóa đất biểu thị phạm vi, quy mô, mức độ và sự thay đổi theo thời gian
về mức độ thối hóa đất bằng công nghệ viễn thám, GIS và phương pháp đánh giá
đa tiêu chí MCE-AHP.