Tích hợp GIS và kỹ thuật tối ưu hóa đa mục tiêu mờ để hỗ trợ quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp

xi

MỤC LỤC
Lời cam đoan ........................................................................................................... i
Lời cảm ơn ..............................................................................................................ii
Các từ viết tắt ........................................................................................................iii
Tóm tắt luận án ...................................................................................................... v
Mục lục .................................................................................................................. ix
Danh sách các bảng .............................................................................................. xii
Danh sách các hình ..............................................................................................xiii
PHẦN MỞ ĐẦU ........................................................................................................1
1. Tính cấp thiết của luận án .............................................................................. 1
2. Mục tiêu nghiên cứu ....................................................................................... 4
3. Ý nghóa khoa học và thực tiễn của luận án .................................................... 5
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .................................................................. 6
5. Những đóng góp chính của luận án ................................................................ 6
6. Cấu trúc của luận án ....................................................................................... 9
PHẦN I: TỔNG QUAN ..........................................................................................10
Chương 1: TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU ..................................................10
1.1. Tổng quan về quy hoạch sử dụng đất ........................................................ 10
1.1.1. Các phương pháp quy hoạch sử dụng đất ............................................ 11
1.1.2. Các phương pháp đánh giá đất đai (Land Evaluation)......................... 14
1.1.3. Các phương pháp xác đònh các yếu tố bền vững trong SLM ............... 18
1.2. Tối ưu hoá trong quy hoạch sử dụng đất ................................................... 26
1.2.1. Tối ưu một mục tiêu (Single-Objective Optimization) ........................ 27
1.2.2. Tối ưu đa mục tiêu (Multi-Objective Optimization) ............................ 29
1.2.3. Đánh giá chung về các mô hình toán tối ưu ........................................ 34
1.3. GIS trong quy hoạch sử dụng đất .............................................................. 34
1.3.1. GIS và đánh giá đa tiêu chuẩn (MCE)................................................. 35
1.3.2. GIS và mô hình toán tối ưu .................................................................. 41
1.3.3. GIS và viễn thám (RS) ......................................................................... 43

1.3.4. GIS và Cellular Automata (CA)........................................................... 46
1.4. Đánh giá chung và đònh hướng nghiên cứu cho luận án ........................... 48
PHẦN II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH...........................52
Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ...........................................................................52
2.1. Quản lý sử dụng đất nông nghiệp bền vững ............................................. 52
2.1.1. Khái niệm về phát triển bền vững ....................................................... 52
2.1.2. Quy hoạch sử dụng đất và phát triển nông nghiệp bền vững .............. 54


xii

2.1.3. Các yếu tố bền vững trong quản lý sử dụng đất .................................. 55
2.2. Quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp bền vững ......................................... 58
2.2.1. Phương pháp và các bước tiến hành (FAO/UNEP, 1999a) .................. 58
2.2.2. Khung hỗ trợ quyết đònh quy hoạch sử dụng đất ................................. 60
2.3. Toán học và Công nghệ được ứng dụng trong nghiên cứu........................ 64
2.3.1. Lý thuyết tập mờ (fuzzy sets) .............................................................. 64
2.3.2. Phương pháp xác đònh trọng số các yếu tố .......................................... 66
2.3.3. Phương pháp phân tích độ nhạy các yếu tố ......................................... 70
2.3.4. Mô hình tối ưu đa mục tiêu mờ (Fuzzy MOP) ..................................... 74
2.3.5. Công nghệ thông tin đòa lý (GIS) ......................................................... 74
2.3.6. Hệ tự hành dạng tế bào (CA)............................................................... 75
2.4. Tóm lược chương 2 .................................................................................... 78
Chương 3: MÔ HÌNH TÍCH HP GIS VÀ KỸ THUẬT TỐI ƯU ĐA MỤC
TIÊU MỜ HỖ TR QUY HOẠCH SỬ DỤNG ĐẤT NÔNG NGHIỆP ...........79
3.1. Mô hình xác đònh các yếu tố bền vững trong quản lý sử dụng đất ........... 79
3.1.1. Xác đònh các yếu tố bền vững.............................................................. 79
3.1.2. Tính trọng số và phân tích độ nhạy các yếu tố.................................... 81
3.2. Mô hình quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp bền vững ........................... 82
3.2.1. Mô hình GIS mờ trong đánh giá đất đai bền vững .............................. 82

3.2.2. Mô hình xác đònh diện tích tối ưu các phương án sử dụng đất ............ 85
3.2.3. Mô hình bố trí không gian các phương án sử dụng đất ........................ 88
3.3. Mô hình tích hợp ........................................................................................ 96
3.3.1. Liên kết các mô hình con (sub-model) ................................................ 96
3.3.2. Cơ sở dữ liệu ........................................................................................ 99
3.3.3. Phát triển phần mềm bố trí không gian sử dụng đất (SALUP).......... 100
3.3.4. Đánh giá mô hình............................................................................... 101
3.4. Tóm lược chương 3 .................................................................................. 102
PHẦN III: ỨNG DỤNG THỰC TIỄN ................................................................104
Chương 4: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH VÀO QUY HOẠCH SỬ DỤNG ĐẤT
NÔNG NGHIỆP TỈNH LÂM ĐỒNG .................................................................104
4.1. Đặc điểm tỉnh Lâm Đồng liên quan đến sử dụng đất nông nghiệp ........ 104
4.1.1. Khái quát về tỉnh Lâm Đồng ............................................................. 104
4.1.2. Đặc điểm phát triển và đònh hướng sử dụng đất ................................ 105
4.2. Cơ sở dữ liệu phục vụ quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp .................... 108
4.2.1. Các yếu tố trong quản lý sử dụng đất nông nghiệp bền vững ........... 108
4.2.2. Hiện trạng sử dụng đất (Land use) .................................................... 119
4.2.3. Tài nguyên đất đai (Land resources) ................................................. 122
4.3. Đánh giá thích nghi đất đai...................................................................... 123
4.3.1. Thích nghi tự nhiên ............................................................................ 123


xiii

4.3.2. Thích nghi kinh tế............................................................................... 129
4.3.3. Đánh giá đất phục vụ quản lý sử dụng đất bền vững ........................ 132
4.3.4. Đánh giá hiện trạng thích nghi đất đai............................................... 134
4.4. Quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp bền vững ....................................... 136
4.4.1. Xác đònh ranh giới, diện tích đất sản xuất nông nghiệp .................... 136
4.4.2. Đònh hướng phát triển các loại hình sử dụng đất ............................... 138

4.4.3. Bố trí sử dụng đất nông nghiệp .......................................................... 140
4.4.4. Đánh giá kết quả mô hình.................................................................. 150
4.5. Tóm lược chương 4 .................................................................................. 152
PHẦN IV: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .......................................154
1. Kết luận ...................................................................................................... 154
2. Hướng phát triển ......................................................................................... 157
CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ...........159
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................161
PHẦN PHỤ LỤC....................................................................................................... I
Phụ lục 1: Các yếu tố trong quản lý sử dụng đất bền vững ................................I
Phụ lục 2: Cấu trúc dữ liệu của chương trình SALUP.....................................XII
Phụ lục 3: Trọng số và phân tích độ nhạy các yếu tố ................................... XIV
Phụ lục 4: Cơ sở dữ liệu - tỉnh Lâm Đồng...................................................... XV


xiv

DANH SÁCH CÁC BẢNG TRONG BÁO CÁO
Bảng 1.1: So sánh các phương pháp AHP mờ ...................................................... 38
Bảng 2.1: Ma trận quyết đònh ............................................................................... 70
Bảng 3.1: Biến ngôn ngữ và giá trò mờ của biến ngôn ngữ trong so sánh cặp .... 81
Bảng 3.2: Mô tả khả năng thích nghi đất đai của các loại hình sử dụng đất ....... 86
Bảng 3.3: So sánh SALUP với các hệ hỗ trợ quyết đònh không gian (SDSS).... 101
Bảng 4.1: Đặc điểm các vùng phát triển tỉnh Lâm Đồng................................... 105
Bảng 4.2: Giá trò so sánh cặp trong môi trường rõ của các yếu tố cấp 1 ........... 111
Bảng 4.3: Ma trận so sánh rõ Bảng 4.4: Ma trận so sánh mờ........................ 111
Bảng 4.5: Ma trận tổng hợp mờ - yếu tố cấp 1................................................... 111
Bảng 4.6: Giá trò so sánh cặp của các yếu tố cấp 2 thuộc nhóm kinh tế............ 112
Bảng 4.7: Ma trận tổng hợp mờ - yếu tố cấp 2 thuộc nhóm kinh tế .................. 112
Bảng 4.8: Giá trò so sánh cặp của các yếu tố cấp 2 thuộc nhóm xã hội ............. 113

Bảng 4.9: Ma trận tổng hợp mờ - yếu tố cấp 2 thuộc nhóm xã hội.................... 113
Bảng 4.10: Giá trò so sánh cặp của các yếu tố cấp 3 thuộc nhóm môi trường ... 114
Bảng 4.11: Ma trận tổng hợp mờ - yếu tố cấp 3 thuộc nhóm môi trường .......... 114
Bảng 4.12: Ma trận quyết đònh của các yếu tố cấp 1 ......................................... 116
Bảng 4.13: Độ nhạy của giá trò các phương án (aij)............................................ 116
Bảng 4.14: Ma trận quyết đònh của các yếu tố cấp 2 –kinh tế........................... 117
Bảng 4.15: Độ nhạy của giá trò các phương án (aij) –yếu tố kinh tế .................. 117
Bảng 4.16: Ma trận quyết đònh của các yếu tố xã hội........................................ 117
Bảng 4.17: Độ nhạy sens(aij) giá trò các phương án - yếu tố xã hội ................... 118
Bảng 4.18: Ma trận quyết đònh –yếu tố môi trường ........................................... 118
Bảng 4.19: Độ nhạy sens(aij) các phương án - yếu tố môi trường..................... 118
Bảng 4.20: Hiện trạng sử dụng nhóm đất nông nghiệp năm 2010- Lâm Đồng 120
Bảng 4.21: Phân cấp thích nghi trên từng tính chất đất đai................................ 124
Bảng 4.22: Ví dụ đánh giá thích nghi cây chè trên LMU7................................. 126
Bảng 4.23: Phân cấp các chỉ tiêu kinh tế (tính cho 1ha/năm) ............................ 129
Bảng 4.24: Giá trò thích hợp (Xi) của các tiêu chuẩn ......................................... 133
Bảng 4.25: Hiện trạng thích nghi các loại hình sử dụng đất .............................. 135
Bảng 4.26: Đề xuất sử dụng đất bền vững ........................................................ 137
Bảng 4.27: Giá trò hàm mục tiêu của các phương án ......................................... 144
Bảng 4.28: Giá trò hàm mục tiêu tổng hợp của các phương án sử dụng đất ...... 146
Bảng 4.29: So sánh kết quả bố trí sử dụng đất của phần mềm SALUP với phương
án sử dụng đất sản xuất nông nghiệp của Tỉnh .................................................. 151


xv

DANH SÁCH CÁC HÌNH TRONG BÁO CÁO
Hình 1.1: Các bước thực hiện quy hoạch sử dụng đất (FAO, 1993a) ................13
Hình 1.2: Mô hình PSR (OECD, 1994) ..............................................................20
Hình 1.3: Mô hình DSR (UNCSD, 1997)...........................................................22

Hình 1.4: Mô hình DSR trong phát triển N.Nghiệp bền vững (OCED, 1999)... 23
Hình 1.5: Mô hình DPSIR trong đánh giá môi trường (NERI, Denmark) .........25
Hình 1.6: Cấu trúc thứ bậc .................................................................................36
Hình 1.7: Cấu trúc của LUPAS (Laborte et al., 1999; 2002).............................41
Hình 2.1: Các mô hình phát triển bền vững (PTBV) .........................................52
Hình 2.2: Mô hình thông tin Pyramid (SCOPE, 1995; WRI, 1995) ..................55
Hình 2.3: Mô hình DPSIR (Giupponi, 2002)......................................................58
Hình 2.4: Phương pháp quy hoạch tổng hợp cho SLM (FAO/UNEP, 1999a) ....59
Hình 2.5: Khung hỗ trợ quyết đònh quy hoạch sử dụng đất bền vững
(FAO,1995; FAO/UNEP, 1997, 1999a) .............................................................60
Hình 2.6: Mô hình đánh giá thích nghi đất đai bền vững (FAO, 2007).............61
Hình 2.7: Bố trí không gian sử dụng đất (FAO/UNEP,1997, 1999a) ................63
Hình 2.8: Tập mờ và biến ngôn ngữ..................................................................65
Hình 2.9: Thuật toán tính trọng số (Saaty, 1996) ..............................................67
Hình 2.10: Thuật giải tương tác thoả thoả hiệp mờ (Sakawa, 2002).................74
Hình 2.11: Cấu trúc các tế bào lân cận theo V. Neumann (a) và Moore (b) ...77
Hình 3.1: Mô hình xác đònh các yếu tố bền vững trong quản lý sử dụng đất ...80
Hình 3.2: FAHP-GDM trong xác đònh trọng số các yếu tố ...............................81
Hình 3.3: Mô hình GIS mờ trong đánh giá đất đai bền vững ...........................83
Hình 3.4: Quan hệ mờ giữa biến ngôn ngữ và giá trò biến ngôn ngữ................83
Hình 3.5: Mô hình FMOLP trong xác đònh diện tích sử dụng đất tối ưu ...........85
Hình 3.6: Thuật toán bố trí không gian sử dụng đất (chương trình chính).........90
Hình 3.7: Thủ tục [VungChuyenCanh] bố trí vùng chuyên canh LUT(j)..........92
Hình 3.8: Thủ tục [BoTriPA.SDĐ] bố trí sử dụng đất các phương án ...............93
Hình 3.9: Thủ tục [ChonVung] chọn các vùng chưa được bố trí LUT(j)...........96
Hình 3.10: Tiến trình hoạt động và liên kết các mô hình .................................97
Hình 3.11: Kiến trúc mô hình tích hợp GIS và FMOLP hỗ trợ quy hoạch
sử dụng đất nông nghiệp ....................................................................................98

xvi

Hình 3.12: Mô hình quan hệ cơ sở dữ liệu trong phần mềm SALUP ................99
Hình 3.13: Giao diện phần mềm SALUP ..........................................................100
Hình 4.1: Mô hình DPSIR trong môi trường ra quyết đònh ...............................109
Hình 4.2: Cấu trúc thứ bậc và trọng số các yếu tố ...........................................115
Hình 4.3: Quan hệ giữa cấp thích nghi và năng suất cao nhất . ........................123
Hình 4.4: Quan hệ mờ giữa cấp thích nghi và Xi ..............................................125
Hình 4.5: So sánh diện tích các cấp thích nghi tự nhiên của các phương pháp .127
Hình 4.6: Quan hệ mờ giữa cấp thích nghi và GO.............................................130
Hình 4.7: Quan hệ mờ giữa cấp thích nghi và Lãi thuần ...................................130
Hình 4.8: Quan hệ mờ giữa cấp thích nghi và B/C ............................................130
Hình 4.9: So sánh kết quả đánh giá thích nghi tự nhiên và thích nghi kinh tế ..131
Hình 4.10: So sánh thích nghi tự nhiên (TN), kinh tế (KT), bền vững (BV) .....134
Hình 4.11: SALUP tương tác với DM ................................................................145
Hình 4.12: Khai báo không gian phát triển sản xuất các LUT trong SALUP ...149
Hình 4.13: Kết quả bố trí không gian sử dụng đất nông nghiệp của SALUP....150

DANH SÁCH CÁC BẢN ĐỒ TRONG BÁO CÁO
Bản đồ 4.1: Bản đồ vò trí tỉnh Lâm Đồng .................................................... >104(*)
Bản đồ 4.2: Bản đồ ranh giới hành chính tỉnh Lâm Đồng ........................... >104
Bản đồ 4.3: Bản đồ hiện trạng sử dụng đất tỉnh Lâm Đồng........................ >119
Bản đồ 4.4: Bản đồ các tính chất đất đai để xây dựng bản đồ LMU .......... >122
Bản đồ 4.5: Bản đồ tài nguyên đất đai ........................................................ >123
Bản đồ 4.6: Bản đồ đánh giá đất đai theo 4 phương pháp ........................... >127
Bản đồ 4.7: Bản đồ đánh giá thích nghi kinh tế .......................................... >131
Bản đồ 4.8: Bản đồ thích nghi đất đai bền vững ......................................... >133
Bản đồ 4.9: Bản đồ đònh hướng sử dụng đất................................................ >137
Bản đồ 4.10: Bản đồ đề xuất sử dụng đất bền vững ................................... >137

(*)

Ký hiệu “>”: sau trang


1

PHẦN MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của luận án
Sự xung đột giữa các mục tiêu trong khai thác sử dụng tài nguyên đất đai vào
phát triển kinh tế - xã hội ngày càng gia tăng, tạo ra những cạnh tranh gay gắt
giữa các mục đích sử dụng đất. Do vậy, việc ra quyết đònh bố trí sử dụng đất thoả
mãn đồng thời các mục tiêu đem lại hiệu quả kinh tế cao, đáp ứng yêu cầu của
toàn xã hội, hạn chế đến mức thấp nhất tác động xấu đến môi trường là bài toán
phức tạp, đang gây ra những thách thức vô cùng to lớn đối với những người ra
quyết đònh (nhà quản lý, nhà quy hoạch,...). Người ra quyết đònh nếu chỉ dựa vào
sự sáng tạo và kinh nghiệm thì khó có thể giải quyết bài toán một cách hiệu quả,
mà thay vào đó là sử dụng các kỹ thuật, công nghệ và tri thức mới.
Quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp là một trong những nội dung quan trọng
trong quy hoạch phát triển nông nghiệp - nông thôn, tiến trình thực hiện gồm hai
bước cơ bản: đánh giá khả năng thích nghi đất đai và bố trí sử dụng đất.
(1) Đánh giá khảù năng thích nghi đất đai (gọi tắt là đánh giá đất đai):
Tiến trình đánh giá đất đai gồm các bước sau: (i). Chồng xếp các lớp thông tin
tính chất đất đai (thường ứng dụng GIS) để xây dựng bản đồ đơn vò đất đai
(LMU), mô tả chất lượng các khoanh đất; (ii). Lựa chọn các loại hình sử dụng đất
(LUT) có triển vọng đưa vào mô hình đánh giá đất đai. Kết quả đánh giá đất đai
là ma trận thích nghi, biểu diễn mức thích nghi (S1, S2, S3, N) của từng hệ thống
sử dụng đất (LUS). Mỗi LUT sản xuất trên mỗi LMU gọi là một LUS. Mỗi LUS
có chi phí đầu tư (chi phí vật chất, công lao động, …) và hiệu quả sản xuất (giá trò

sản xuất, lãi thuần,…) khác nhau. Đánh giá đất đai cung cấp thông tin về khả năng
thích nghi đất đai, chi phí đầu tư và hiệu quả sản xuất của từng LUS, đây là những
thông tin cực kỳ quan trọng hỗ trợ cho việc bố trí sử dụng đất.
Đến nay, các nghiên cứu đều tập trung vào đánh giá thích nghi điều kiện tự
nhiên, một số nghiên cứu có xem xét thêm về yếu tố kinh tế chứ chưa đi sâu
nghiên cứu đánh giá tổng hợp cả điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội và môi
trường (gọi là đánh giá đất đai bền vững). Bên cạnh đó, hầu hết các nghiên cứu
đều thực hiện trong môi trường rõ. Tuy nhiên, trong thực tiễn đối tượng không
gian của thế giới thực thường là những thông tin không chắc chắn, rất khó biểu
diễn chính xác dựa trên tập rõ (Sicat et al., 2005). Do vậy đánh giá đất đai trong
môi trường rõ (crisp) sai số lớn hơn trong môi trường mờ (fuzzy), không thể biểu
diễn kết quả thích nghi liên tục nên một số thông tin thường bò bỏ qua. Như vậy,


2

việc nghiên cứu xây dựng mô hình đánh giá đất đai bền vững trong môi trường mờ
là cần thiết, nhằm hạn chế sai số thông tin đầu vào, chắt lọc thông tin và mô tả
kết quả đầu ra một cách liên tục, gần với suy nghó của con người nên giúp DM ra
quyết đònh tốt hơn trong bố trí sử dụng đất.
Mặt khác, các yếu tố (indicators) thuộc tính đất đai thể hiện trạng thái sử dụng
đất bền vững (gọi là yếu tố bền vững) có vai trò vô cùng quan trọng trong quản
lý sử dụng đất bền vững (OECD, 1999), nhưng việc lựa chọn các yếu tố bền vững
trong đánh giá đất đai còn mang tính chủ quan (FAO, 2007; N.H.Trung, 2006).
Hiện nay, có hai nhóm mô hình lựa chọn yếu tố bền vững: (i). Mô hình FESLM
(FAO,1993b) thể hiện các tính chất đất đai bền vững nhưng không thể hiện mối
quan hệ nhân quả giữa các yếu tố; (ii). Các mô hình PSR (OECD, 1994),
DSR(UNCSD(1997), DPSIR(EEA, 1999): thể hiện mối quan hệ nhân quả giữa
các yếu tố nhưng không thể hiện tính chất đất đai bền vững. Do vậy, cần thiết
phải nghiên cứu xây dựng mô hình hoàn chỉnh, tích hợp các mô hình với nhau

nhằm phát huy điểm mạnh và khắc phục điểm yếu của các mô hình trong lựa chọn
các yếu tố bền vững.
(2). Bố trí sử dụng đất:
Bố trí sử dụng đất thường được thực hiện dựa trên ma trận kết quả thích nghi đất
đai (kết quả đánh giá đất đai) và các điều kiện ràng buộc về tài nguyên, phát
triển kinh tế, xã hội có liên quan đến sử dụng đất. Khó khăn gặp phải trong quá
trình bố trí sử dụng đất là bố trí mỗi loại đất với diện tích bao nhiêu và bố trí ở
đâu để cho phương án sử dụng đất đáp ứng đồng thời nhiều mục tiêu về phát
triển kinh tế, xã hội và bảo vệ môi trường.
Do vậy, bài toán bố trí diện tích các loại đất nông nghiệp (trả lời câu hỏi bố trí
mỗi loại đất với diện tích bao nhiêu?) là bài toán tối ưu đa mục tiêu, đến nay có
nhiều cách tiếp cận để giải quyết:
- (i).Tiếp cận một mục tiêu: Ứng dụng mô hình quy hoạch tuyến tính (LP) để giải
quyết bài toán bố trí sử dụng đất (W. Daniel G., 1981; Dyktra, 1984 [1]; Sethi
L.N. et al., 2002), trong đó: tối ưu hoá 1 mục tiêu quan trọng nhất và biến đổi
(k-1) mục tiêu còn lại thành hệ ràng buộc. Cách tiếp cận này đôi khi không
nhận được lời giải khả thi (Burke và Kendall, 2005) [2].
- (ii).Tiếp cận đa mục tiêu: Bài toán tối ưu đa mục tiêu (MOP) được ứng dụng và
khá thích hợp cho việc tìm phương án tối ưu đa mục tiêu (Abdelaziz, 2007) [3].
Hầu hết các kỹ thuật tối ưu đa mục tiêu đều tập trung nghiên cứu về phương
pháp thoả hiệp (trade-off) giữa các mục tiêu mâu thuẫn, có nghóa là sự khác


3

nhau giữa các phương pháp giải bài toán tối ưu đa mục tiêu chính là sự khác
nhau về kỹ thuật thoả hiệp giữa các mục tiêu (Abdelaziz, 2007; Burke và
Kendall, 2005). Trong đó, kỹ thuật tương tác giúp giải bài toán MOP một cách
hiệu quả, nó hỗ trợ DM từng bước tìm hiểu và thích nghi với các thông tin nội
tại của mô hình, để cuối cùng chọn được phương án tối ưu thoả mãn nhất, phù

hợp với mong muốn (aspiration) của DM. Tuy nhiên, trong thực tế, các hàm
mục tiêu có đơn vò tính khác nhau và đôi khi có giá trò rất lớn, mức độ ưu tiên
của các mục tiêu cũng không rõ ràng (mờ), nên quá trình thoã hiệp rất khó
khăn, đây thật sự là sức ép đến DM. Logic mờ và tập mờ có khả năng biểu diễn
(mô hình hoá) các diễn biến của quá tình tương tác trong giải bài toán đa mục
tiêu một cách thực tiễn hơn, gần gũi với suy nghó của DM hơn so với tập cổ
điển (Sakawa, 2002). Trong môi trường mờ, các mục tiêu của mô hình đa mục
tiêu được chuyển sang mục tiêu mờ phản ánh mức độ thoả dụng (satisficing)
của DM, đây là cách làm hợp lý, vì các đơn vò tính khác nhau của các mục tiêu
được chuyển thành đơn vò thống nhất đo độ thoả dụng của DM. Do vậy, kỹ thuật
tương tác thoả hiệp mờ (interactive fuzzy satisficing) rất phù hợp cho giải bài
toán tối ưu đa mục tiêu (Sakawa, 2002)[4].
Mô hình toán tối ưu đa mục tiêu nêu trên giúp xác đònh diện tích các phương án
sử dụng đất tối ưu chứ chưa đề cập đến phân bố không gian các loại đất (nghóa là
bố trí loại đất nào, ở đâu?).
Về phân bố không gian, trước đây nhà quy hoạch thường dựa vào bản đồ thích
nghi đất đai để khoanh vùng sản xuất các LUT, theo nguyên tắc lựa chọn từ vùng
thích nghi cao (S1) đến ít thích nghi (S3), sao cho tổng diện tích các vùng được
lựa chọn cho sản xuất mỗi LUT bằng với diện tích của chính LUT đó đã được xác
đònh trong phương án sử dụng đất. Theo cách này, vấn đề thường gặp là bố trí
một LUT không trọn vùng thích nghi có nghóa là một vùng thích nghi được bố trí
nhiều LUT, trong trường hợp này việc phân chia một vùng thích nghi thành nhiều
khu vực nhỏ với diện tích đã được xác đònh trước (để thỏa mãn điều kiện tối ưu
trong các phương án sử dụng đất) là bài toán cực kỳ khó khăn hầu như không thể
giải quyết được. Thêm vào đó, việc tính toán diện tích từng LUT trên bản đồ
trong quá trình bố trí có độ chính xác kém và mất rất nhiều thời gian, quá trình
khoanh vẽ mang tính chủ quan, việc giải quyết mức độ cạnh tranh giữa các LUT
trên cùng một khoanh đất thiếu tính nhất quán. Do vậy, sản phẩm (bản đồ quy
hoạch sử dụng đất) chất lượng chưa cao.
Hiện nay, trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu phát triển các hệ thống phân bố

không gian sử dụng đất dựa trên GIS và hệ tự hành dạng tế bào (cellular
automata - CA). Trong đó, xem bản đồ hiện trạng và bản đồ quy hoạch ở dạng
raster GIS là hai mạng tế bào (cell space); quá trình bố trí sử dụng đất được mô


4

phỏng như là sự tiến hoá của tế bào từ mạng tế bào nguồn (bản đồ hiện trạng)
sang mạng tế bào đích (bản đồ quy hoạch); sự tiến hoá của các tế bào được
quyết đònh bỡi quy tắc tiến hoá (là các mô hình toán thể hiện luật vận hành của
tế bào). Cách tiếp cận như vậy đơn giản (tìm cơ chế toán học cơ bản thuộc bản
chất của hệ, mà từ đó hành vi phức tạp được sinh ra, lấy đó làm công cụ để xây
dựng quy luật của hệ phức tạp) nhưng giải quyết được những vấn đề phức tạp,
đây được xem là loại hình khoa học mới, có hiệu quả và triển vọng nhất để mô
tả và giải thích phần lớn các hiện tượng phức tạp (Wolfram, 2002) [5].
Trong lónh vực quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp, có các hệ ứng dụng GIS và
CA trong phân bố không gian sử dụng đất: AEZWIN (Fischer et al., 1998) [6]
được thiết kế cho quy mô vùng sinh thái nông nghiệp; LADSS (Matthews et al.,
1999) cho quy mô trang trại; RULES (Riveira et al., 2008) [7] thích hợp cho quy
mô cấp huyện/tỉnh nhưng thuật toán bố trí sử dụng đất theo tế bào lý tưởng (ideal
cell) nên không kế thừa hiện trạng, gây xáo trộn trong sử dụng đất, do đó không
đáp ứng được yêu cầu đặc thù ở Việt Nam.
Hiện nay, công nghệ GIS với khả năng phân tích đồng thời dữ liệu không gian và
thuộc tính, truy vấn và hỏi đáp, dễ dàng cập nhật dữ liệu và kết nối với hệ thống
cơ sở dữ liệu khác,…. Bên cạnh đó, các tri thức về xử lý bài toán không gian cũng
không ngừng lớn mạnh, có thể hỗ trợ giải quyết bài toán liên quan đến yếu tố
không gian một cách trực quan thông qua bản đồ số trong hệ GIS. Do đó, nghiên
cứu tích hợp GIS và kỹ thuật tối ưu hoá đa mục tiêu mờ để hỗ trợ quy hoạch sử
dụng đất nông nghiệp là yêu cầu cần thiết và cấp bách. Trong đó, sự kết hợp
giữa mô hình tối ưu đa mục tiêu, GIS và các mô hình xử lý không gian cũng như

tri thức không gian tạo nên mô hình bố trí không gian phù hợp với đặc thù ở Việt
Nam. Mô hình có thể trả lời đầy đủ câu hỏi bố trí mỗi loại đất với diện tích bao
nhiêu và bố trí ở đâu?. Đây là công cụ thực sự hữu ích cho những người làm công
tác quy hoạch, nhà quản lý và hoạch đònh chính sách sử dụng đất nông nghiệp
cũng như quản lý tài nguyên đất đai.
Từ những phân tích nêu trên, luận án tập trung nghiên cứu giải quyết 4 bài toán
chính trong quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp: lựa chọn yếu tố bền vững, đánh
giá thích nghi đất đai bền vững, xác đònh diện tích tối ưu các phương án và bố trí
không gian các phương án sử dụng đất. Liên kết các bài toán với nhau để giải
quyết toàn diện bài toán quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp.
2. Mục tiêu nghiên cứu
+ Mục tiêu tổng quát: Nghiên cứu, hệ thống hoá cơ sở khoa học trong quy
hoạch sử dụng đất nông nghiệp làm cơ sở xây dựng mô hình xử lý và cung cấp


5

thông tin hỗ trợ quyết đònh nhằm tối ưu hoá việc bố trí sử dụng đất, nâng cao chất
lượng và năng suất lao động trong công tác quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp.
+ Mục tiêu cụ thể:
− Nghiên cứu tổng quan, lựa chọn phương pháp thích hợp trong quy hoạch sử
dụng đất nông nghiệp.
− Mô hình hoá các yếu tố ảnh hưởng đến sử dụng đất nông nghiệp bền vững và
quá trình bố trí sử dụng đất nông nghiệp.
− Xây dựng mô hình tích hợp GIS và kỹ thuật tối ưu hoá đa mục tiêu mờ để hỗ
trợ quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp.
− Ứng dụng mô hình đề xuất trong điều kiện thực tiễn tỉnh Lâm Đồng và đánh
giá mô hình.
3. Ý nghóa khoa học và thực tiễn của luận án
3.1. Ý nghóa khoa học

Nghiên cứu, hệ thống hoá các phương pháp quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp,
đánh giá mức độ phù hợp của từng phương pháp và đề xuất lựa chọn phương
pháp nghiên cứu thích hợp trong quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp bền vững.
Nghiên cứu cơ sở khoa học trong quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp bền vững,
mô hình hoá các vấn đề trọng tâm, xây dựng các mô hình và lựa chọn công nghệ
phù hợp trong giải quyết từng nội dung của bài toán quy hoạch sử dụng đất: (1)
Mô hình xác đònh các yếu tố bền vững trong quản lý sử dụng đất, (2) Mô hình
GIS mờ (fuzzy GIS) trong đánh giá thích nghi đất đai bền vững, (3) Mô hình tối
ưu đa mục tiêu tuyến tính mờ (FMOLP) trong xác đònh diện tích các phương án
sử dụng đất tối ưu, (4) Mô hình CA trong bố trí không gian các phương án sử
dụng đất. Tích hợp các mô hình với nhau để giải quyết toàn diện bài toán quy
hoạch sử dụng đất nông nghiệp (QHSDĐNN), góp phần hoàn thiện phương pháp
QHSDĐNN theo hướng hiện đại. Trong đó, đã nghiên cứu tích hợp được các
công nghệ khác nhau (Fuzzy GIS, CA, FMOLP) trong giải quyết bài toán quy
hoạch sử dụng đất.
Như vậy, luận án đã nghiên cứu giải quyết bài toán quy hoạch sử dụng đất nông
nghiệp một cách toàn diện không chỉ về lý thuyết mà còn về công nghệ.
3.2. Ý nghóa thực tiễn
Mô hình tích hợp (kết quả nghiên cứu của luận án) có thể cung cấp thông tin
nhanh chóng, chính xác, nâng cao chất lượng và năng suất lao động trong công


6

tác quy hoạch sử dụng đất. Mô hình có thể hỗ trợ người ra quyết đònh xây dựng
chính sách sử dụng đất nông lâm nghiệp, chuyển đổi cơ cấu cây trồng, xây dựng
quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất cấp tỉnh. Trong tương lai có thể nhân rộng mô
hình này cho các tỉnh khác trong cả nước.
(1). Mô hình có thể mô phỏng nhanh các phương án sử dụng đất nông nghiệp đáp
ứng với tình trạng thay đổi bất ngờ về chính sách, giúp các nhà quản lý lập

kế hoạch sử dụng đất nông nghiệp một cách nhanh chóng. Điều này nếu sử
dụng phương pháp cổ điển thì mất rất nhiều thời gian và kinh phí nhưng
không đáp ứng được yêu cầu cung cấp thông tin khẩn cấp.
(2). Kết quả phân tích độ nhạy các yếu tố giúp DM tập trung vào các yếu tố có
độ nhạy cao (ảnh hưởng lớn đến kết quả quyết đònh), các yếu tố này sẽ được
xác đònh với độ chính xác cao trong quá trình thu thập thông tin; mức độ tập
trung thấp hơn cho những yếu tố có độ nhạy thấp hơn, do đó tiết kiệm được
thời gian và chi phí cho khâu khảo sát, thu thập dữ liệu. Phân tích độ nhạy
cũng giúp DM hiểu biết sâu sắc hơn về các yếu tố, nhận thức được tầm ảnh
hưởng, tác động và vai trò của các yếu tố bền vững khi sử dụng công cụ hỗ
trợ lập quy hoạch sử dụng đất.
(3). Phần mềm SALUP (kết quả nghiên cứu của luận án) chỉ là khung
(framework) không chứa dữ liệu, ứng với tập dữ liệu đầu vào sẽ cho tập kết
quả đầu ra tương ứng, có thể ứng dụng phần mềm này để hỗ trợ quy hoạch sử
dụng đất nông nghiệp ở các tỉnh khác trên cả nước.
(4). Kết quả nghiên cứu trên đòa bàn tỉnh Lâm Đồng (gồm tài liệu, số liệu, bản
đồ) là cơ sở dữ liệu hữu ích cho công tác quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp
cũng như công tác quản lý đất đai trên đòa bàn tỉnh Lâm Đồng.
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
+ Đối tượng nghiên cứu: Quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp trong phạm vi cấp
tỉnh (tỷ lệ bản đồ 1/100.000-1/50.000).
+ Phạm vi nghiên cứu:
− Trong đất nông nghiệp, luận án chỉ nghiên cứu bố trí sử dụng đất các loại cây
trồng (không nghiên cứu bố trí các loại đất nông nghiệp khác như đất chăn
nuôi, đất dòch vụ nông nghiệp,…). Giá các loại nông sản được tính theo giá bán
tại ruộng (return on farm) ở thời điểm giữa năm 2010.
− Phạm vi không gian ứng dụng mô hình là toàn bộ diện tích tự nhiên tỉnh Lâm
Đồng, tỷ lệ bản đồ 1/100.000.
5. Những đóng góp chính của luận án
(1). Trong quản lý sử dụng đất, các yếu tố bền vững là thuộc tính đất đai thể hiện

trạng thái các hiện tượng liên quan trực tiếp đến SLM (OECD, 1993, 1999),


7

do vậy nó có vai trò rất quan trọng trong việc hỗ trợ quy hoạch sử dụng đất
bền vững. Đến nay, hai mô hình DPSIR(EEA, 1999) và FESLM(FAO, 1993b)
có ưu điểm vượt trội so với các mô hình khác trong việc xác đònh các yếu tố
bền vững (xem mục 1.1.3). Mô hình DPSIR(EEA, 1999) hỗ trợ xác đònh các
yếu tố bền vững trong nhiều lónh vực, trong đó thể hiện chặt chẽ mối quan hệ
nhân quả giữa các yếu tố, nhưng tự nó không hướng cho nhà nghiên cứu, DM
tìm kiếm các yếu tố liên quan đến SLM. Trong khi đó, FESLM (FAO, 1993b)
đã chỉ ra rằng một LUS bền vững thoả mãn đồng thời 5 tính chất SLM nên
giúp cho DM lựa chọn các yếu tố liên quan đến SLM, nhưng tự nó không thể
hiện mối quan hệ nhân quả giữa các yếu tố. Như vậy, tích hợp 2 mô hình
FESLM và DPSIR để xác đònh các yếu tố bền vững trong SLM nhằm khai thác
thế mạnh và hạn chế điểm yếu của từng mô hình là nội dung mới của luận án,
mô hình tích hợp này hỗ trợ DM nhận biết được các yếu tố nguyên nhân và
các yếu tố kết quả nên dễ dàng hơn trong việc ra quyết đònh kiểm soát yếu tố
nguyên nhân gây ra kết quả trong SLM.
(2). Trong nghiên cứu, đã phân tích độ nhạy các yếu tố bền vững giúp DM hiểu
biết sâu sắc về các yếu tố, nhận thức được tầm ảnh hưởng, tác động, vai trò
của các yếu tố và thật sự tập trung vào các yếu tố có độ nhạy cao (mức độ
tập trung thấp hơn cho các yếu tố có độ nhạy thấp hơn), điều này tiết kiệm
thời gian và chi phí trong quá trình thu thập thông tin cũng như ra quyết đònh.
(3). Nghiên cứu xây dựng mới mô hình GIS mờ (fuzzy GIS) trong đánh giá thích
nghi đất đai phục vụ SLM. Ưu điểm của mô hình: (i) sử dụng phương pháp
tính trọng số FAHP-GDM do đó hạn chế tính chủ quan trong quá trình xác
đònh trọng số các yếu tố bền vững và tranh thủ được tri thức của nhiều

chuyên gia; (ii) dùng phương pháp chồng xếp mờ trong GIS (fuzzy union/GIS)
với thuật toán hợp mờ Lukasiewicz để xây dựng bản đồ đánh giá thích nghi,
nên chắt lọc được thông tin và tìm kiếm mở rộng diện tích cho phát triển sản
xuất nông nghiệp bền vững (rất phù hợp trong điều kiện khan hiếm tài
nguyên đất đai như hiện nay); (iii) cả tiến trình đánh giá thích nghi đều được
thực hiện trong môi trường mờ (fuzzy) nên hạn chế được sai số; (iv) mô
phỏng kết quả đầu ra (các cấp thích nghi) một cách liên tục (gần gũi với suy
nghó của con người) nên hỗ trợ DM tốt hơn trong việc lựa chọn đất đai cho
phát triển các loại cây trồng.
(4). So sánh, đánh giá các mô hình tích hợp GIS với các phương pháp khác nhau
trong đánh giá đất đai: (i) GIS và phương pháp yếu tố hạn chế lớn nhất (FAO,
1976); (ii) GIS và phương pháp đánh giá đa tiêu chuẩn (sử dụng FAHPGDM); fuzzy GIS (đã nêu trên) bao gồm: (iii) fuzzy GIS theo luật Max và (iv)
fuzzy GIS theo Lukasiewicz. Các mô hình trên được ứng dụng cho đánh giá
đất đai trên cùng tập dữ liệu mẫu (tỉnh Lâm Đồng), đánh giá điểm mạnh và
điểm yếu của từng phương pháp (trên các khía cạnh: cơ sở lý thuyết và chất
lượng kết quả đầu ra), từ đó đưa ra các đề xuất lựa chọn phương pháp phù


8

hợp ứng với từng trường hợp nghiên cứu cụ thể, nhằm phát huy điểm mạnh
và hạn chế điểm yếu của từng phương pháp. Trên cơ sở đó đề xuất chọn
phương pháp fuzzy GIS (với thuật toán hợp mờ Lukasiewicz) cho đánh giá
thích nghi đất đai trong điều kiện hiện nay (hạn chế được sai sót, chắt lọc
được thông tin, mở được diện tích cấp thích nghi nhưng vẫn đảm bảo bền
vững do không điều chỉnh vùng không thích nghi sang thích nghi).
(5). Xây dựng mới mô hình FMOLP trong xác đònh diện tích tối ưu các phương án
sử dụng đất nông nghiệp. Mô hình được cài đặt theo LUS, mỗi biến quyết
đònh là một LUS, yêu cầu đầu tư và kết quả sản xuất của từng LUS cũng
khác nhau, kết quả đầu ra của mô hình là diện tích tối ưu của từng LUS, do

vậy tính thực tiễn cao hơn các mô hình đã có trước đây (các nghiên cứu trước
đây không tiếp cận theo LUS mà tiếp cận theo LUT, xem đầu vào/đầu ra của
cùng LUT là như nhau dù cho sản xuất trên các vùng đất có chất lượng khác
nhau). Theo đó, một chương trình máy tính (programme) được phát triển mới
trong môi trường LINGO 11.0 để giải bài toán FMOLP theo phương pháp
tương tác thoả hiệp mờ (Sakawa, 2002).
(6). Xây dựng mới mô hình CA trong bố trí không gian các phương án sử dụng
đất, trong đó mạng tế bào được thiết kế với kích thước cell là 1ha, bằng với
độ chính xác của mô hình tối ưu FMOLP. Do vậy, mô hình CA có thể bố trí
không gian các loại đất thoả điều kiện tổng diện tích từng LUT bằng với diện
tích tối ưu của chính LUT đó được xác đònh trong mô hình FMOLP. Đặc biệt,
trong nghiên cứu này đã xây dựng thuật toán bố trí không gian sử dụng đất
phù hợp với điều kiện đặc thù ở Việt Nam (kế thừa hợp lý hiện trạng sử dụng
đất và giải quyết bài toán cạnh tranh giữa các loại đất trên cùng vò trí), với
yêu cầu này các phần mềm hiện có trên thế giới không giải quyết được. Đây
là đóng góp nổi bật của luận án.
(7). Phát triển mới phần mềm SALUP (Saptial Allocation of Land Use Planning),
trong đó liên kết mô hình CA trong bố trí không gian sử dụng đất các phương
án với các mô hình (i) fuzzy-GIS trong đánh giá đất đai bền vững và (ii)
FMOLP trong xác đònh diện tích tối ưu các phương án. SALUP giải quyết
được bài toán bố trí không gian sử dụng đất đáp ứng yêu cầu đặc thù ở Việt
Nam mà các phần mềm hiện có trên thế giới không giải quyết được (đây là
đóng góp nổi bật của luận án). SALUP tương tác trực tiếp với người ra quyết
đònh (nhà quản lý, nhà quy hoạch), trong đó các quan điểm phát triển của đòa
phương cũng như mong muốn của chính quyền và các đối tượng sử dụng đất
được đưa vào mô hình thông qua thay đổi mức độ ưu tiên các mục tiêu. Do
vậy, kết quả bố trí sử dụng đất phù hợp với điều kiện thực tiễn và đònh hướng
phát triển của đòa phương. Với SALUP, DM có điều kiện xem xét đồng thời
nhiều phương án khác nhau (cả số liệu diện tích và bản đồ quy hoạch) nên
quyết đònhđlựa chọn phương án sử dụng đất rất khách quan. SALUP là công

cụ thật sự hữu ích trong công tác lập quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp.


9

6. Cấu trúc của luận án
Ngoài phần mở đầu, luận án gồm có 4 phần, 4 chương. Phần I (Tổng quan) có
một chương (chương 1: Tổng quan các nghiên cứu); Phần II (Cơ sở lý thuyết và
xây dựng mô hình) gồm hai chương (chương 2: Cơ sở lý thuyết; chương 3: Mô
hình tích hợp GIS và kỹ thuật tối ưu đa mục tiêu mờ hỗ trợ quy hoạch sử dụng đất
nông nghiệp); Phần III (Ứng dụng thực tiễn) có một chương (chương 4: Ứng dụng
mô hình vào quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp tỉnh Lâm Đồng); Phần IV: Kết
luận và hướng phát triển.
• Phần mở đầu: Giới thiệu tính cấp thiết của luận án, mục tiêu, đối tượng và
phạm vi nghiên cứu, ý nghóa khoa học và thực tiễn, những đóng góp chính của
luận án.
• Phần I (tổng quan): Tìm hiểu về các nghiên cứu có liên quan đến lónh vực
nghiên cứu của luận án (GIS và kỹ thuật tối ưu hoá trong quy hoạch sử dụng
đất), từ đó phát hiện những tồn tại (những khoảng trống trong khoa học) nhằm
xác đònh những vấn đề mà luận án tập trung nghiên cứu.
• Phần II (cơ sở lý thuyết và xây dựng mô hình): Trình bày cơ sở lý thuyết có
liên quan để phát triển mô hình hỗ trợ quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp.
−
Về lý thuyết (chương 2), nghiên cứu về (i) quản lý sử dụng đất nông nghiệp
bền vững; (ii) quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp bền vững (FAO/UNEP,
1999a), trong đó đánh giá thích nghi đất đai theo phương pháp FAO (2007);
(iii) các lý thuyết toán học và công nghệ có liên quan có thể ứng dụng để giải
bài toán quy hoạch sử dụng đất: logic mờ, phân tích quyết đònh đa mục tiêu
mờ (Fuzzy MCDA/MCDM), tối ưu đa mục tiêu mờ (fuzzy MOP), GIS và CA.
−

Về xây dựng mô hình (chương 3), trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết và thực tiễn
quy hoạch ở Việt Nam, mô hình hỗ trợ quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp
được xây dựng gồm các mô hình con: (i) Mô hình xác đònh các yếu tố bền
vững trong quản lý sử dụng đất, (ii) Mô hình GIS mờ (fuzzy GIS) trong đánh
giá đất đai bền vững, (iii) Mô hình tối ưu đa mục tiêu tuyến tính mờ (FMOLP)
trong xác đònh diện tích sử dụng đất tối ưu, (iv) Mô hình CA trong bố trí không
gian các phương án sử dụng đất phù hợp với đặc thù ở Việt Nam. Nghiên cứu
này đã phát triển mới phần mềm SALUP (Spatial Allocation of Land-Use
Planning) hỗ trợ quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp. Với SALUP, đầu vào là
dữ liệu về tài nguyên đất đai, đònh hướng sử dụng đất; đầu ra là bản đồ quy
hoạch sử dụng đất và diện tích tối ưu của phương án sử dụng đất.
• Phần III (ứng dụng thực tiễn): Ứng dụng mô hình với tập dữ liệu mẫu của tỉnh
Lâm Đồng và đánh giá kết quả của mô hình cũng được trình bày ở phần này.
• Phần IV (kết luận và hướng phát triển): Tóm tắt những kết quả và các đóng
góp chính của luận án, đề nghò hướng nghiên cứu tiếp theo dựa trên kết quả đạt
được.


10

PHẦN I: TỔNG QUAN

Chương 1: TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU
Tổng quan các nghiên cứu liên quan đến lónh vực nghiên cứu của luận án, từ đó
rút ra những tồn tại nhằm xác đònh những vấn đề mà luận án tập trung nghiên
cứu giải quyết.
Luận án nghiên cứu các vấn đề liên quan đến các lónh vực chính: (1) Quy hoạch
sử dụng đất nông nghiệp; (2) Hệ thống thông tin đòa lý (GIS); (3) Kỹ thuật tối ưu
hoá. Do đó, trong chương này tập trung phân tích, đánh giá các nghiên cứu liên
quan đến các nội dung sau:

(1) Đối với lónh vực quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp: SLM là nội dung mang
tính quyết đònh đến phát triển nông nghiệp bền vững và được thực hiện trên cơ sở
quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp bền vững. Các yếu tố chẩn đoán (indicator)
để đánh giá tính bền vững trong SLM (gọi tắt là yếu tố bền vững) được xem như
là công cụ để đánh giá mức độ đạt được mục tiêu bền vững trong quản lý sử
dụng đất. Do vậy, khi nghiên cứu về quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp bền
vững, ngoài việc tổng quan các nghiên cứu liên quan đến: (i) Các phương pháp
quy hoạch sử dụng đất, đánh giá khả năng thích nghi đất đai và các mô hình bố
trí phương án sử dụng đất nông nghiệp; ngoài ra còn nghiên cứu tổng quan về (ii)
Các yếu tố trong quản lý sử dụng đất nông nghiệp bền vững.
(2).Đối với kỹ thuật tối ưu hoá: Tổng quan các nghiên cứu về kỹ thuật tối ưu hoá
được ứng dụng trong quy hoạch sử dụng đất.
(3).Đối với lónh vực GIS: Tổng quan về các nghiên cứu ứng dụng GIS cũng như
tích hợp GIS với các lónh vực: đánh giá đa tiêu chuẩn (MCE), mô hình toán tối
ưu, với viễn thám (RS), CA (Cellular Automata) trong quy hoạch sử dụng đất,
đặc biệt là trong quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp.
1.1. Tổng quan về quy hoạch sử dụng đất
Tổng quan các nghiên cứu liên quan đến quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp làm
cơ sở khoa học cho xác đònh hướng nghiên cứu của luận án. Trong nội dung này,
tổng quan các nghiên cứu liên quan đến: (i) phương pháp quy hoạch sử dụng đất
nông nghiệp, các mô hình toán và công nghệ liên quan đến: (ii) đánh giá tài
nguyên đất đai và (iii) bố trí không gian phương án sử dụng đất.


11

1.1.1. Các phương pháp quy hoạch sử dụng đất
Năm 1993, FAO đưa ra hướng dẫn lập quy hoạch sử dụng đất (FAO, 1993a), đây
có thể xem là mốc thời gian quan trọng trong quá trình phát triển các phương
pháp quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp. Như vậy, có thể phân loại các phương

pháp theo mốc thời gian như sau: các phương pháp trước khi có phương pháp
FAO (1993a), các phương pháp của FAO (kể từ khi có FAO, 1993a), phương
pháp khác: quy hoạch sử dụng đất có sự tham gia (FAO, 1999 [8]; GTZ, 1999
[9]).
1.1.1.1. Các phương pháp quy hoạch sử dụng đất trước FAO (1993)
Trước khi có hướng dẫn lập quy hoạch sử dụng đất của FAO ra đời (1993) đã có
nhiều nghiên cứu tiếp cận theo nhiều phương pháp khác nhau tuỳ theo mục tiêu
của từng nghiên cứu cụ thể, đáng kể nhất là các nghiên cứu sau đây:
Theo SSSA (1984) [10], ở Mỹ trong giai đoạn 1929-1943, việc bố trí phương án
sử dụng đất nông nghiệp chủ yếu dựa vào thích nghi đất đai nhưng chỉ xét 2 yếu
tố chính là thổ nhưỡng và khả năng tưới. Sau năm 1965, luật quản lý tài nguyên
nước được ban hành, nên tập trung giải quyết bài toán sử dụng đất như thế nào
để sử dụng hiệu quả tài nguyên nước. Giai đoạn 1967-1975, cơ quan nghiên cứu
đất nông nghiệp quốc gia (The National Agricultural Land Study) đã quy hoạch
phân vùng sản xuất nông nghiệp, kết quả có 271 khu vực sản xuất được chia
thành 123 vùng khác nhau. Phương pháp xác đònh vùng sản xuất nông nghiệp
dựa vào thích nghi đất đai (với 2 tính chất là đất và nước) có xem xét đến mối
quan hệ với vùng đô thò.
Ngoài ra, còn có nhiều sách viết về quy hoạch sử dụng đất: Quy hoạch sử dụng
và quản lý đất đai (Beatty, M.T., Petersen, G.W. and Swindale, L.D (1978); Đất
và quy hoạch sử dụng đất (Davidson, 1980); Tài nguyên nước và quy hoạch sử
dụng đất (Laconte, P. & Haimes, Y.Y. (1985); Phân tích LUS lưu vực (Bennett,
D. & Thomas, J.F., 1982).
Một số sổ tay (handbook) hướng dẫn lập quy hoạch sử dụng đất của các quốc gia:
Bangladesh: Brammer (1983), Brazil: Ramalho Filho et al. (1978), Canada: Lang,
R. & Armour, A.(1980), Colombia: Vargas (1992), Ethiopia: FAO (1984b),
Lesotho: Greenhow (1991), Sri Lanka: Dent and Ridgway (1986), United
Republic of Tanzania: Corker (1983), Zimbabwe: Zimbabwe Federal Department
of Conservation and Extension (1989).

12

Hầu hết các phương pháp nêu trên chưa xem xét toàn diện các yếu tố ảnh hưởng
đến quy hoạch sử dụng đất mà chỉ nhấn mạnh một số lónh vực như: bảo vệ tài
nguyên đất đai, hoặc dựa vào cân bằng nước, hoặc dựa vào đánh giá thích nghi
đất đai để đề xuất sử dụng đất.
1.1.1.2. Các phương pháp quy hoạch sử dụng đất của FAO
Năm 1993, FAO đã xuất bản cuốn sách hướng dẫn lập quy hoạch sử dụng đất
(Guideline for Land use Planning, FAO, 1993a [11]), đây là bước phát triển mới
trong công tác lập quy hoạch sử dụng đất.
FAO (1993a): nội dung lập quy hoạch sử dụng đất gồm đánh giá thích nghi đất
đai và đánh giá các yếu tố kinh tế-xã hội. Tài nguyên đất đai cho phép xác đònh
tiềm năng đất đai, sử dụng đất như thế nào còn thuộc vào đònh hướng phát triển
kinh tế-xã hội. Tiến trình lập quy hoạch sử dụng đất gồm 10 bước (hình 1.1).
Sau ấn phẩm đầu tiên về quy hoạch sử dụng đất (FAO, 1993a), FAO(1993b [12];
2007 [13]) tiếp tục đưa ra quan điểm sử dụng đất bền vững, các tiêu chí trong sử
dụng đất bền vững (FAO/UNEP/UNDP/WB, 1997) [14]; tính bền vững được đưa
vào xem xét trong quá trình đánh giá đất đai (FAO, 1993b) [12], những LUT bền
vững trong tương lai được chọn để đưa vào bố trí phương án sử dụng đất. FAO
(1995) [15] chính thức đưa ra hướng dẫn lập quy hoạch sử dụng bền vững tài
nguyên đất đai. Quy hoạch tổng hợp (integrated planning) là hướng tiếp cận mới
trong quy hoạch sử dụng đất, trong quá trình lập quy hoạch có sự tham gia của
các đối tượng sử dụng đất (tiếp cận từ dưới lên) thay vì chỉ có tiếp cận từ trên
xuống của các nhà quy hoạch (FAO/UNEP, 1996) [16]. Qua nhiều cuộc hội thảo,
quan điểm về quy hoạch tổng hợp được phát triển thành phương pháp quy hoạch
tổng hợp cho quản lý bền vững tài nguyên đất đai (Integrated Planning for
Sustainable Management Land Resources-IPSMLR) (FAO/UNEP, 1999a) [17],
trong đó: (i). Nêu cao vai trò của các đối tượng sử dụng đất tham gia vào quá
trình lựa chọn phương án sử dụng đất hợp lý; (ii) Quan tâm đến các yếu tố bền

vững: được xã hội chấp nhận, khả năng phát triển kinh tế, thích nghi về tự nhiên,
bền vững về môi trường. Sau bước đánh giá thích nghi đất đai, xây dựng và lựa
chọn phương án sử dụng đất tối ưu phù hợp với các tiêu chuẩn bền vững và có
tính khả thi cao.
Ngay từ khi mới được công bố, các hướng dẫn của FAO đã được áp dụng trong
tất cả các quy hoạch của FAO ở các quốc gia: Thailand, Tuynidi, Indonesia,
India, Tanazina, Trung Quốc, Philippines, các nước Đông Âu, Hà Lan, Australia,
…[18]. Hầu hết các nhà quy hoạch đều công nhận tầm quan trọng của nó trong
quy hoạch sử dụng tài nguyên đất đai.


13

Hình 1.1: Các bước thực hiện quy hoạch sử dụng đất (FAO, 1993a)
So với hướng dẫn lập quy hoạch sử dụng đất đầu tiên (FAO, 1993a), đến nay FAO
đã có nhiều cải tiến trong phương pháp tiếp cận: (i) không những chỉ tiếp cận từ
trên xuống mà còn tiếp cận từ dưới lên (có sự tham gia của các đối tượng sử dụng
đất); và (ii) tiếp cận đa mục tiêu (theo hướng bền vững: xem xét đồng thời các yếu
tố về kinh tế, xã hội, môi trường).
1.1.1.3. Phương pháp quy hoạch sử dụng đất có sự tham gia (Participatory
Land Use Planning - PLUP)
Vào cuối thập niên 1980, Gordon Conway, Robert Chambers đã xây dựng
phương pháp đánh giá nhanh nông thôn có sự tham gia của người dân
(Participatory Rural Appraisal -PRA) trên cơ sở cải tiến phương pháp đánh giá
nhanh nông thôn (Rapid Rural Appraisal - RRA). Trong phương pháp PRA, người
dân đòa phương được tham gia trực tiếp trong quá trình đánh giá tài nguyên và
lập kế hoạch thực hiện. PRA được ứng dụng một cách hiệu quả trong quy hoạch
sử dụng đất, đây là phương pháp theo tiến trình “dưới-lên”.
FAO(1999) [8], GTZ (1999) [9] đã phát triển phương pháp quy hoạch có sự tham
gia của người dân (Participatory Land Use Planning - PLUP) thành hệ thống

phương pháp có tính khả thi cao trong việc quy hoạch phát triển bền vững tài
nguyên đất đai phù hợp với yêu cầu của người dân.


14

PLUP đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế – xã hội, những điểm mạnh yếu trong
quản lý đối với việc sử dụng hiệu quả và bền vững tài nguyên đất đai, và trao
quyền cho người dân ra quyết đònh trong việc bố trí sử dụng tài nguyên đất đai.
Sự tham gia của người dân vào công tác quy hoạch đã đóng góp sự hiểu biết,
năng lực, tài nguyên để cùng phát triển cộng đồng dựa vào nội lực, vì có sự tham
gia của người dân nên khi triển khai dễ được cộng đồng chấp nhận. Người sử
dụng đất cùng nhau lập kế hoạch và cùng nhau thực hiện nên có tính khả thi cao.
Tuy nhiên, phương pháp PLUP được lập trên khả năng và yêu cầu của người dân,
ít liên quan đến cơ quan quản lý Nhà nước. Do đó, quy hoạch chỉ được thực hiện
trên đơn vò hành chánh nhỏ như thôn, ấp, xã. Rất khó áp dụng cho các quy hoạch
trên vùng rộng lớn như lưu vực, đơn vò hành chánh lớn như cấp huyện, tỉnh, vùng
và toàn quốc.
Tóm lại: Phương pháp quy hoạch tổng hợp cho quản lý bền vững tài nguyên đất
đai (FAO/UNEP, 1999a) đã tích hợp (i) phương pháp quy hoạch sử dụng đất bền
vững (FAO, 1995) [15] với hướng tiếp cận từ trên xuống và (ii) phương pháp quy
hoạch có sự tham gia của người dân (PLUP) với hướng tiếp cận từ dưới lên đây là
phương pháp được hầu hết các quốc gia áp dụng trong lập quy hoạch sử dụng đất.
1.1.2. Các phương pháp đánh giá đất đai (Land Evaluation)
Theo FAO (2007) [13], quá trình phát triển các phương pháp đánh giá đất đai có
thể chia làm 3 giai đoạn: (i) Trước khi có phương pháp đánh giá đất đai (FAO,
1976), (ii) Các phương pháp của FAO, (iii) Các phương pháp khác FAO kể từ khi
có FAO (1976) [19].
1.1.2.1. Các phương pháp trước FAO (1976)
Từ thập niên 50 của thế kỷ XX, việc đánh giá khả năng sử dụng đất được xem

như là bước nghiên cứu kế tiếp của công tác nghiên cứu đặc điểm đất (soil).
Những nghiên cứu và các hệ thống đánh giá đất đai sau đây khá phổ biến:
−

−

Phân loại khả năng đất có tưới (Irrigation land suitability classification) của cục
cải tạo đất đai - Bộ Nông nghiệp Mỹ (USBR) biên soạn năm 1951. Phân loại
gồm 6 lớp (classes), từ lớp có thể trồng được (Arable) đến lớp có thể trồng trọt
được một cách có giới hạn (Limited arable) đến lớp không thể trồng trọt được
(Non-arable). Trong phân loại này, ngoài đặc điểm đất đai, một số chỉ tiêu kinh
tế cũng được xem xét nhưng giới hạn trong phạm vi thuỷ lợi.
Phân hạng khả năng đất đai (The land capability classification) do cơ quan bảo
vệ đất - Bộ nông nghiệp Mỹ soạn thảo (gọi tắt là USDA), 1961. Mặc dù hệ


15

thống này được xây dựng riêng cho nước Mỹ, nhưng những nguyên lý của nó
được ứng dụng ở nhiều nước. Trong đó, phân hạng đất đai chủ yếu dựa vào
những hạn chế của đất đai gây trở ngại đến sử dụng đất, những hạn chế khó
khắc phục cần phải đầu tư về vốn, lao động, kỹ thuật,… mới có thể khắc phục
được. Hạn chế được chia thành 2 mức: hạn chế tức thời và hạn chế lâu dài. Đất
đai được xếp hạng chủ yếu dựa vào hạn chế lâu dài (vónh viễn). Hệ thống đánh
giá đất đai chia ra làm 3 cấp: lớp (class), lớp phụ (sub-class) và đơn vò (unit).
Đất đai được chia làm 8 lớp và những hạn chế tăng dần từ lớp I đến lớp VIII, từ
lớp I đến lớp IV có khả năng sử dụng cho nông-lâm nghiệp, lớp V đến lớp VII
chỉ có thể sử dụng cho lâm nghiệp, lớp VIII chỉ sử dụng cho các mục đích khác
(Davidson, 1992) [20]. Đây là một trong những cách tiếp cận trong đánh giá đất
đai, có quan tâm đến các yếu tố hạn chế và hướng khắc phục các hạn chế,

nhưng chưa xét đến vấn đề kinh tế-xã hội ảnh hưởng đến sử dụng đất.
1.1.2.2. Các phương pháp đánh giá đất đai của FAO
Đến cuối thập niên 60, nhiều quốc gia đã phát triển hệ thống đánh giá đất đai
cho riêng mình (các tiêu chuẩn dùng cho đánh giá cũng như kết quả rất khác
nhau), điều này làm cho việc trao đổi kết quả đánh giá đất trên thế giới gặp
nhiều khó khăn. Năm 1976, phương pháp đánh giá đất của FAO (A framework for
land evaluation, FAO) [19] ra đời, nhằm thống nhất các tiêu chuẩn đánh giá đất
đai trên toàn thế giới. Đây là phương pháp đánh giá đất đầu tiên của FAO, ngoài
đánh giá thích nghi về điều kiện tự nhiên còn đề cập đến hiệu quả kinh tế-xã hội
của các LUT.
Sau đó, FAO cũng đã ấn hành một số hướng dẫn khác về đánh giá thích nghi đất
đai cho từng đối tượng: Đánh giá đất đai cho nông nghiệp nhờ mưa (FAO, 1983)
[21], Đánh giá đất lâm nghiệp (FAO, 1984) [22], Đánh giá đất đai cho nông
nghiệp có tưới (FAO, 1985) [23], Đánh giá đất đai cho đồng cỏ quảng canh
(FAO, 1989) [24], Đánh giá đất đai cho sự phát triển (FAO, 1990) [25], Đánh giá
đất đai và phân tích hệ thống canh tác phục vụ quy hoạch sử dụng đất (FAO,
1992) [26]. Đến năm 1992, các hướng dẫn của FAO vẫn chưa đặt vấn đề về đánh
giá tính bền vững.
Sau hội nghò về môi trường ở Brazil (1992), bài toán bền vững được đưa vào các
ấn phẩm của FAO. Năm 1993, FAO cho ra đời “Khung đánh giá đất đai phục vụ
cho quản lý sử dụng đất bền vững (An International Framework for Evaluating
Sustainable Land Management-FESLM, 1993b)” [12]. Trong đó đã nhấn mạnh
quan điểm sử dụng đất bền vững, tính bền vững được đưa vào xem xét trong quá
trình đánh giá đất đai.


16

FAO (2007) [13] liên quan đến lónh vực đánh giá đất đai, trong đó đặc biệt quan
tâm đến vấn đề sử dụng đất bền vững. FAO (2007) đã đưa ra quan điểm: “đánh

giá đất đai là phải đánh giá thích nghi đất đai trên cơ sở bền vững”, có nghóa là
mục tiêu chính của đánh giá đất đai (Land Evaluation) là phục vụ cho SLM.
DM rất cần các thông tin đònh lượng từ kết quả của FESLM để hiểu biết trạng
thái hiện tại của tài nguyên đất đai và đưa ra chính sách khi các điều kiện (các
yếu tố đầu vào) thay đổi (OECD, 1997; Heineke et al.,1998). FESLM rất phù hợp
cho giám sát tiến trình phát triển bền vững (UN, 1995; OECD, 1997), đặc biệt là
giám sát sự biến đổi chất lượng đất đai (Pieri et al., 1995), cung cấp thông tin cho
quy hoạch sử dụng đất bền vững (Hurni, 2000; Trần An Phong, 2002; Ochola et
al., 2004; Lê Cảnh Đònh, 2005).
Trong đánh giá đất đai cho SLM, các yếu tố (tiêu chuẩn) tham gia vào đánh giá
phải là yếu tố bền vững (FAO, 1993b [12]; 2007 [13]; Nguyễn Tử Siêm, 2000
[27]). Tuy nhiên, việc lựa chọn các yếu tố đưa vào đánh giá đất chưa được quan
tâm nghiên cứu đúng mức. Do đó, cần thiết phải tiến hành nghiên cứu phương
pháp luận lựa chọn các yếu tố trong đánh giá đất đai phục vụ SLM.
Bên cạnh việc phát triển phương pháp đánh giá đất đai của FAO hướng đến phục
vụ cho SLM, các Chuyên gia đã ứng dụng công nghệ thông tin (công nghệ GIS
và các mô hình) để mô phỏng phương pháp đánh giá đất đai của FAO, các kết
quả chính như sau:
−

−

−

Ứng dụng GIS: Công nghệ GIS được ứng dụng để xây dựng cơ sở dữ liệu
không gian về tài nguyên đất đai (Webters, 1994), quản lý và phân tích dữ liệu
không gian (Bourrough and McDonnell, 1998), phân tích dữ liệu không gian
như xây dựng bản đồ đơn vò đất đai, bản đồ đề xuất,… (Bailey and Gatrell,
1995), mô hình đòa hình và độ cao số (Hutchinson, 1989; More et al., 1991).
ALES (Rossiter, 1987; 1988; 1996): ALES (Automated Land Evaluation

System) cho phép xây dựng mô hình dựa trên tri thức chuyên gia để đánh giá
đất đai theo phương pháp hạn chế lớn nhất của FAO (1976) [19]. ALES có thể
đánh giá đất đai cho mọi khu vực ở mọi tỷ lệ (Buma et al., 1996), có thể tích
hợp ALES và GIS trong đánh giá đất đai, mô hình tích hợp có thể đánh giá
thích nghi tự nhiên và kinh tế, phù hợp với điều kiện Việt Nam (Lê Cảnh Đònh,
2005 [28], 2007 [29]). Nguyễn Khang (2004) [30] đã tích hợp ALES và GIS
trong hệ ARIS, cung cấp thông tin hỗ trợ quy hoạch sử dụng đất.
ISLE (Intelligent System for Land Evaluation) là hệ thông minh nhân tạo trong
đánh giá đất đai, mô hình được phát triển trong hệ GIS, hỗ trợ về phân tích
chuyên gia của vùng nghiên cứu thông qua giao diện rất thông minh. Mô hình
ISLE phù hợp với phương pháp FAO (1976) (Sys et al., 1991; 1993). Tương tự,


17

Hồ Anh Bình, Lê Cảnh Đònh (2007) cũng đã phát triển mô hình đánh giá thích
nghi đất đai tự nhiên trên nền ArcGIS, mô hình tự động đánh giá thích nghi tự
nhiên theo phương pháp hạn chế lớn nhất của FAO (1976) [19].
1.1.2.3. Các phương pháp đánh giá đất đai khác FAO
Bên cạnh các phương pháp đánh giá đất đai của FAO, còn có các phương pháp
phân tích đònh lượng và ứng dụng logic mờ trong đánh giá đất đai.
(a). Các phương pháp đònh lượng trong đánh giá đất đai:
Phương pháp tham số (Sys et al, 1991; Orhan Dengiz, 2005); phương pháp đánh
giá đa tiêu chuẩn (Pereira và Duckstein, 1993; Janskowski, 1995; Simonovic,
1997; Malczewski, 1999; Jiang và Eastman, 2000); GIS và kỹ thuật AHP trong
đánh giá bền vững tài nguyên đất đai (Lê Cảnh Đònh, Phạm Quang Khánh, 2005
[31]); mô hình LEFSA (Land Evaluation and Farming System Analysis) dùng
trong đánh giá hệ thống nông nghiệp, lựa chọn LUS bền vững ở mức trang trại
(Bouman et al., 1998). Các phương pháp này, việc tổng hợp các yếu tố khác nhau
không theo nguyên tắc hạn chế lớn nhất (FAO, 1976) mà lượng hoá các yếu tố

và tính trung bình trọng số các yếu tố (Si=∑wi*xi), sau đó phân loại giá trò thích
nghi (Si) để xác đònh cấp thích nghi (S1, S2, S3, N). Phương pháp này thể hiện sự
tương tác các yếu tố trong đánh giá thích nghi đất đai. So sánh phương pháp đánh
giá đất đai:
Phương pháp hạn chế lớn nhất của
FAO (1976)
+ Phương pháp đònh tính
+ Không có sự tương tác giữa các
yếu tố, yếu tố hạn chế lớn nhất
quyết đònh đến thích nghi, nên trong
kết quả thích nghi không chứa yếu
tố thích nghi thấp hơn, do vậy đề
xuất sử dụng đất an toàn hơn.
Phương pháp phù hợp cho những
vùng mới phát triển hoặc những
vùng ít khan hiếm về tài nguyên
đất đai.
+ Có yếu tố hạn chế nên dễ dàng ra
chính sách cải tạo đất (khắc phục
yếu tố hạn chế).

Phương pháp phân tích đònh lượng
+ Phương pháp đònh lượng
+ Có sự tương tác giữa các yếu tố, mức
độ ảnh hưởng các yếu tố đến kết quả
thích nghi thông qua trọng số, nên
trong kết quả thích nghi có chứa yếu tố
thích nghi thấp hơn, do đó đề xuất sử
dụng đất có rủi ro cao hơn. Trong
trường hợp thiếu đất, phải tìm kiếm

thêm tài nguyên đất đai cho sản xuất
thì phương pháp này phù hợp hơn.
+ Không có yếu tố hạn chế nên khó
khăn trong việc ra quyết đònh cải tạo
đất.


18

(b). Phương pháp ứng dụng logic mờ trong đánh giá đất đai
Trong thực tiễn, khi biểu diễn các đối tượng không gian của thế giới thực thường
có các thông tin không chắc chắn, rất khó xác đònh chính xác, nên không thể biểu
diễn dựa trên tập rõ (crisp). Nhiều nghiên cứu đã ứng dụng logic mờ trong xây
dựng bản đồ đơn tính: bản đồ thổ nhưỡng (Olga Kremenová, 2004), bản đồ nông
hoá (V.J.Kollias, 1999), khí hậu, độ cao, độ dốc (Petry et al., 2005) [32], nội suy
bề mặt mờ trong GIS (Lodwick, 2008) [33], xây dựng bản đồ hiện trạng và
nghiên cứu biến động đất đai (Tang, 2004) [34].
Ứng dụng GIS và logic mờ trong đánh giá thích nghi đất đai cây trồng (Ranst et
al., 1996 [35]; Nisar et al., 2000 [36]; Sicat et al., 2005 [37]), trong đó chồng lớp
các LC để đánh giá thích nghi với phép toán hợp mờ (fuzzy union) theo luật max.
Trong khi đó, phép hợp mờ có 2 thuật toán thường sử dụng là phép hợp theo luật
max và theo Lukasiewicz (Klir và Yuan, 1995 [38]; Phan Xuân Minh và Nguyễn
Doãn Phước, 2006 [39]). Do đó, cần thiết phải tiến hành nghiên cứu phép hợp
mờ theo Lukasiewicz trong đánh giá đất đai, so sánh mức độ phù hợp với luật
max, từ đó đề xuất lựa chọn phép hợp mờ (fuzzy union) phù hợp trong đánh giá
đất đai.
1.1.3. Các phương pháp xác đònh các yếu tố bền vững trong SLM
Trong quản lý sử dụng đất, các yếu tố bền vững là thuộc tính đất đai thể hiện
trạng thái các hiện tượng liên quan trực tiếp đến SLM (OECD, 1993, 1999), do
đó nó có vai trò rất quan trọng trong đánh giá SLM. Hiện nay, có nhiều nhà khoa

học tập trung nghiên cứu xác đònh các yếu tố bền vững trong quản lý sử dụng đất
theo nhiều hướng tiếp cận khác nhau, cụ thể như sau:
1.1.3.1. Tiếp cận theo khung đánh giá quản lý sử dụng đất bền vững
Từ khi xuất bản khung đánh giá quản lý sử dụng đất bền vững (An International
Framework for Evaluating Sustainable Land Management - FESLM) (FAO, 1993b)
[12], nhiều nghiên cứu tiếp cận theo hướng SLM ở các quy mô khác nhau: từ
toàn cầu (global level) đến cấp quốc gia, vùng lãnh thổ (gồm tỉnh, huyện, xã) và
trang trại (farm level). Kết quả các nghiên cứu điển hình như sau:
(1). Ở mức độ toàn cầu, Hurni (2000) [40] đã chỉ ra vấn đề đe doạ đến tài nguyên
thiên nhiên và tính bền vững của hệ thống hỗ trợ cuộc sống là: (i). Thoái hoá đất;
(ii). Sự khan hiếm và ô nhiễm nguồn nước; (iii). Đánh mất tính đa dạng sinh học.
Dumanski (1994) đã đưa ra các yếu tố thoả mãn 5 tính chất bền vững trong sử


19

dụng đất như sau: Hiệu quả sản xuất (Productivity), An toàn (Security), Bảo vệ
(Protection), Lâu bền (Viability), Chấp nhận (Acceptability).
Trên cơ sở những nghiên cứu tổng quát các yếu tố bền vững, có nhiều nghiên cứu
chuyên sâu:
(2). Pannell và Glenn (2000) [41] đã đề nghò các yếu tố bền vững trong nông
nghiệp gồm: Yếu tố kinh tế (gồm tổng giá trò sản xuất và chi phí); Đa dạng sản
phẩm nông nghiệp; Độ sâu nước ngầm; Chất lượng đất (soil quality). Nghiên cứu
này chỉ tập trung vào đánh giá hiệu quả kinh tế trong sản xuất nông nghiệp, các
yếu tố khác chỉ nêu khái quát, mang tính đònh hướng cho các nghiên cứu tiếp theo.
(3). Bindraban et al. (2000) [42] nghiên cứu các yếu tố chất lượng đất đai cho
SLM với 2 yếu tố năng suất và cân bằng dinh dưỡng đất. Năng suất là yếu tố
quan trọng thể hiện hiệu quả sản xuất (Productivity) trong nông nghiệp, nó liên
quan chặt chẽ đến các yếu tố tự nhiên. Ngoài ra, nó còn bò ảnh hưởng bởi thò
trường, chính sách hỗ trợ và quản lý.

(4). Ochola và Kerkides (2004) [43] xác đònh các yếu tố cho đánh giá chất lượng
đất đai phục vụ SLM ở Kenya: Đất và đòa hình, tài nguyên nước, sử dụng đất và
lớp phủ, khí hậu, quản lý đất đai, kinh tế-xã hội và môi trường. Trong nghiên cứu
[43] còn xác đònh tầm quan trọng của các yếu tố (số điểm): Tài nguyên nước
(4,49) > môi trường (4,05) > sử dụng đất và lớp phủ (3,96) > quản lý đất đai
(3,57) > khí hậu (3,49) > đất và đòa hình (3,0) > kinh tế-xã hội (2,96). Đây là
nghiên cứu tương đối hoàn chỉnh, xác đònh các yếu tố về điều kiện tự nhiên, kinh tế
–xã hội, môi trường, thể chế quản lý đất đai tác động đến sử dụng đất bền vững.
Ngoài ra còn tính được mức độ ưu tiên của các yếu tố tham gia trong tiến trình
đánh giá chất lượng đất đai cho sử dụng đất bền vững.
(5). Ở quy mô trang trại, Lefroy et al. (2000) [44] nghiên cứu xác đònh các yếu tố
cho đánh giá sử dụng đất bền vững (SLM) ở các vùng đất dốc (sloping land)
thuộc 3 quốc gia Đông Nam Á: Việt Nam, Thailand, Indonesia. Nghiên cứu ngày
đã xác đònh các yếu tố và ngưỡng (threshold) bền vững dựa vào 5 tính chất bền
vững (cho quy mô trang trại).
(6). Với mục tiêu xây dựng phương pháp luận để đánh giá sử dụng đất dốc trên
cơ sở tiếp cận theo FESLM (FAO, 1993b), Nguyễn Tử Siêm (2000) [27] đã đưa
ra các yếu tố cơ bản để đánh giá tính bền vững đối với LUS đồi núi Việt Nam:
− Hiệu quả kinh tế: Năng suất cao, chất lượng tốt, giá trò sản phẩm/đơn vò diện
tích cao, B/C, giảm rủi ro trong sản xuất và thò trường tiêu thụ.