Ứng dụng công nghệ gis thành lập bản đồ thích nghi đất đai cho cây lúa tỉnh thái bình

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT
________________________________________

NGUYỄN THỊ NĂM

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS THÀNH LẬP BẢN ĐỒ THÍCH NGHI
ĐẤT ĐAI CHO CÂY LÚA TỈNH THÁI BÌNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2015


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT
________________________________________

NGUYỄN THỊ NĂM

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS THÀNH LẬP BẢN ĐỒ THÍCH NGHI
ĐẤT ĐAI CHO CÂY LÚA TỈNH THÁI BÌNH

Ngành:

Bản đồ viễn thám và hệ thông tin địa lý

Mã số :

60 44 02 14

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. LƯU THẾ ANH

HÀ NỘI - 2015


i

LỜI CAM ĐOAN

Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và không trùng
lặp với các đề tài khác.
Hà Nội, tháng 04 năm 2015
Học viên

Nguyễn Thị Năm


ii

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ............................................................ 1
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU...................................................................... 2
3. PHẠM VI VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU ............................................ 2
4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............................................................. 3

5. KẾT QUẢ VÀ Ý NGHĨA CỦA LUẬN VĂN ......................................... 4
5.1. Kết quả của luận văn .......................................................................... 4
5.2. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn .............................................. 4
6. CẤU TRÚC LUẬN VĂN ......................................................................... 4
CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN NGHIÊN CỨU ................ 6
1.1. NHỮNG VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG ............................................... 6
1.1.1. Bối cảnh ra đời của công tác đánh giá đất đai ................................ 6
1.1.2. Một số khái niệm cơ bản trong đánh giá đất đai ............................. 6
1.1.3. Các nguyên tắc cơ bản và trình tự đánh giá thích nghi đất đai đối
với cây trồng.............................................................................................. 8
1.1.4. Các phương pháp đánh giá thích nghi đất đai đối với cây trồng .... 9
1.2. TỔNG QUAN CÔNG TÁC ĐÁNH GIÁ THÍCH NGHI ĐẤT ĐAI
CHO CÂY TRỒNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM ....................... 20
1.2.1. Trên thế giới .................................................................................. 20
1.2.2. Ở Việt Nam ................................................................................... 22
1.3. CẤU TRÚC, CHỨC NĂNG CỦA GIS TRONG ĐÁNH GIÁ VÀ
THÀNH LẬP BẢN ĐỒ THÍCH NGHI ĐẤT ĐAI CHO CÂY TRỒNG .. 27
1.3.1. Cấu trúc và chức năng của GIS..................................................... 27
1.3.2. Vai trò của GIS trong đánh giá và thành lập bản đồ thích nghi đất
đai cho cây trồng ..................................................................................... 29
1.3.3. Quy trình ưng dụng phần mềm ArcGIS đánh giá đất đai ............. 30


iii

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN CÁC ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ
HỘI VÀ TÌNH HÌNH SẢN XUẤT LÚA Ở TỈNH THÁI BÌNH ................... 32
2.1. CÁC ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN CỦA TỈNH THÁI BÌNH ................... 32
2.1.1. Vị trí địa lý .................................................................................... 32
2.1.2. Đặc điểm địa hình và địa mạo....................................................... 32

2.1.3. Đặc điểm khí hậu .......................................................................... 35
2.1.4. Đặc điểm thủy văn ........................................................................ 38
2.1.5. Thảm thực vật ............................................................................... 39
2.1.5. Đặc điểm tài nguyên đất................................................................ 39
2.2. TÌNH HÌNH KINH TẾ - XÃ HỘI TỈNH THÁI BÌNH ....................... 47
2.2.1. Dân số và lao động ........................................................................ 47
2.2.2. Đặc điểm cơ sở hạ tầng và xã hội ................................................. 48
2.2.3. Đặc điểm và tốc độ tăng trưởng các ngành kinh tế....................... 50
2.3. TÌNH HÌNH CANH TÁC LÚA TỈNH THÁI BÌNH .......................... 52
2.3.1. Hiện trạng sử dụng đất tỉnh Thái Bình.......................................... 52
2.3.2. Diện tích và sản lượng lúa tỉnh Thái Bình trong những năm qua. 53
CHƯƠNG 3 THÀNH LẬP BẢN ĐỒ THÍCH NGHI ĐẤT ĐAI CHO CÂY
LÚA TỈNH THÁI BÌNH BẰNG CƠNG NGHỆ GIS .................................... 56
3.1. ĐẶC ĐIỂM SINH LÝ VÀ SINH THÁI CỦA CÂY LÚA ................. 56
3.1.1. Các vùng sinh thái thích nghi cho cây lúa .................................... 56
3.1.2. Yêu cầu về nhiệt độ của cây lúa.................................................... 56
3.1.3. Yêu cầu về độ dài ngày ................................................................. 57
3.1.4. Yêu cầu đối với nước .................................................................... 57
3.1.5. Yêu cầu với năng lượng mặt trời .................................................. 59
3.1.6. Yêu cầu về đất đai ......................................................................... 59
3.2. MÔ TẢ DỮ LIỆU SỬ DỤNG ............................................................. 60


iv

3.3. Q TRÌNH THỬ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ THÍCH NGHI ĐẤT ĐAI
CHO CÂY LÚA TỈNH THÁI BÌNH .......................................................... 62
3.3.1. Sơ đồ quá trình thử nghiệm........................................................... 62
3.3.2. Thiết bị sử dụng trong q trình thử nghiệm ................................ 62
3.3.3. Chuẩn hóa dữ liệu bản đồ thành phần ........................................... 63

3.3.4. Thành lập bản đồ đơn vị đất đai .................................................... 65
3.3.5. Xác định trọng số và thang điểm cho các chỉ tiêu ........................ 69
3.4.6. Thành lập bản đồ thích nghi đất đai .............................................. 73
3.5. NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ .............................................................. 75
3.6. KIẾN NGHỊ MỘT SỐ GIẢI PHÁP CHO CANH TÁC LÚA BỀN
VỮNG TỈNH THÁI BÌNH ......................................................................... 76
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 78
1. Kết luận ................................................................................................... 78
2. Kiến nghị ................................................................................................. 79
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 80


v

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Quy trình tích hợp ALES - GIS trong đánh giá mức độ thích nghi
của các đơn vị đất đai ...................................................................................... 15
Hình 1.2. Các thành phần của GIS .................................................................. 27
Hình 1.3. Sơ đồ ứng dụng cơng nghệ GIS với phần mềm ArcGIS trong đánh
giá đất đai cho cây trồng ................................................................................. 31
Hình 2.1. Bản đồ hành chính tỉnh Thái Bình .................................................. 34
Hình 2.2. Bản đồ lượng mưa trung bình năm tỉnh Thái Bình (Nguồn : Viện
Địa Lý-Viện Hàn Lâm Khoa Học và công nghệ Việt Nam) .......................... 37
Hình 2.3. Bản đồ đất tỉnh Thái Bình (Nguồn : Viện Địa Lý-Viện Hàn Lâm
Khoa Học và công nghệ Việt Nam) ................................................................ 45
Hình 2.4. Dân số trung bình phân theo giới tính tỉnh Thái Bình qua các năm48
Hình 2.5. Bản đồ hiện trạng sửdụng đất tỉnh Thái Bình(Nguồn :Trung tâm
Điều tra đánh giá tài nguyên đất - Tổng cục Quản lý đất đai) ........................ 55
Hình 3.1. Các giai đoạn sinh trưởng của cây lúa và nhu cầu nước................. 58
Hình 3.2. Sơ đồ ứng dụng công nghệ GIS với phần mềm ArcGIS trong đánh

giá thích nghi đất đai đối với cây lúa .............................................................. 62
Hình 3.3. Mơ hình chồng xếp các bản đồ thành phần để xây dựng bản đồ đơn
vị đất đai .......................................................................................................... 66
Hình 3.4. Mơ phỏng phép phân tích tổng giá trị điểm của các LMU ............. 73


vi

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Phân loại đất tỉnh Thái Bình tỷ lệ 1:50.000 .................................... 40
Bảng 2.2. Dân số và mật độ dân số phân theo huyện/thành phố tỉnh Thái Bình
năm 2013 ......................................................................................................... 47
Bảng 2.3. Số trường, phịng học, giáo viên và học sinh tỉnh Thái Bình qua
các giai đoạn từ 2009 - 2014 ........................................................................... 49
Bảng 2.4. Hiện trạng sử dụng đất của tỉnh Thái Bình năm 2013.................... 52
Bảng 2.5. Diện tích, năng suất và sản lượng lúa Thái Bình từ 2009 - 2013 ... 54
Bảng 3.1. Đánh giá các chỉ tiêu thích nghi cho cây lúa .................................. 60
Bảng 3.2. Tổng hợp các đơn vị đất đai tỉnh Thái Bình ................................... 67
Bảng 3.3. Ma trận so sánh mức độ quan trọng của các chỉ tiêu theo ý kiến
chuyên gia ....................................................................................................... 69
Bảng 3.4. Ma trận so sánh giữa các nhân tố ................................................... 70
Bảng 3.5. Ma trận sau chuẩn hóa và trọng số các chỉ tiêu .............................. 70
Bảng 3.6. Trọng số của các chỉ tiêu ................................................................ 71
Bảng 3.7. Phân bố điểm cho các giá trị của các chỉ tiêu và trọng số các chỉ
tiêu ................................................................................................................... 72
Bảng 3.8. Bảng phân bố điểm cho các mức độ thích nghi.............................. 74
Bảng 3.9. Tổng hợp diện tích các cấp thích nghi đối với cây lúa ................... 74


vii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

ALES : Hệ thống đánh giá đất đai tự động (Automated Land Evaluation
System)
CSDL : Cơ sở dữ liệu
FAO

: Tổ chức nông lương của Liên Hợp quốc (Food and Agriculture
Orangization)

GIS

: Hệ thống thông tin địa lý (Geographical Information System)

LMU

: Đơn vị bản đồ đất đai (Land Mapping Unit)

LUT

: Loại hình sử dụng đất (Land Utilization Types)

LUR

: Yêu cầu sử dụng đất (Land Use Requirements)

LC

: Đặc trưng đất đai (Land Characteristics)

LQ

: Chất lượng đất đai (Land Qualities)

N

: Khơng thích nghi (Not Suitable)

S1

: Rất thích nghi (Highly Suitable)

S2

: Thích nghi trung bình (Moderately Suitable)

S3

: Kém thích nghi (Marginally Suitable)


1

MỞ ĐẦU

1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Tất cả các nước trên thế giới, dù ở trình độ phát triển không giống nhau
nhưng đều phải quan tâm tới việc quản lý, bảo tồn, khai thác và sử dụng hợp

lý các dạng tài nguyên thiên nhiên, định hướng sự thay đổi công nghệ và tổ
chức thực hiện nhằm đảm bảo cho phát triển nông nghiệp theo hướng bền
vững [1].
Sự phát triển nơng nghiệp bền vững có một hệ quả vơ cùng quan trọng
là bảo vệ được tài nguyên đất, nước, tài nguyên rừng,… không những không
làm huỷ hoại môi trường mà còn hồi phục lại được những cảnh quan thiên
nhiên vốn có của tự nhiên, làm tăng sức khoẻ, kéo dài tuổi thọ của con người,
thúc đẩy kinh tế - xã hội của từng nước phát triển đồng thời cũng phù hợp với
xu thế chung của thời đại.
Lịch sử đã cho chúng ta thấy, những hậu quả có thể nói là thảm hoạ do
việc khai thác, sử dụng tài nguyên đất một cách thiếu hiểu biết, không phù
hợp với điều kiện sinh thái tự nhiên vốn có của từng vùng đã gây ra xói mịn,
rửa trơi, thối hóa đất, làm ơ nhiễm đất, suy giảm tài nguyên rừng, ô nhiễm
nguồn nước mặt, nước ngầm và dẫn tới làm giảm năng suất cây trồng, giảm
diện tích đất nơng nghiệp.
Hiện nay, nước ta đang thực hiện q trình cơng nghiệp hố - hiện đại
hố nơng thơn nhằm thúc đẩy kinh tế khu vực nơng thơn phát triển. Nền kinh
tế nơng nghiệp đang có sự chuyển dịch sang sản xuất hàng hoá nhằm đáp ứng
nhu cầu tiêu thụ trong nước và hướng tới xuất khẩu. Vì vậy, cơng tác đánh giá
thích nghi đất đai đối với các loại cây trồng có vai trị quan trọng trong việc
sử dụng hợp lý tài nguyên đất, đảm bảo phát triển nông nghiệp bền vững. Kết
quả đánh giá giúp cho các địa phương có cơ sở khoa học trong bố trí và


2

chuyển dịch cơ cấu cây trồng hợp lý, hình thành những vùng chuyên canh sản
xuất hàng hoá và khai thác tối ưu các điều kiện sinh thái tự nhiên.
Công tác đánh giá đất hiện nay được thực hiện trên nhiều quốc gia và
trở thành một khâu trọng yếu trong các hoạt động đánh giá tài nguyên phục vụ

cho quy hoạch sử dụng đất. Công tác đánh giá đất đai ngày nay được tiến
hành dễ dàng và cho kết quả với độ tin cậy cao nhờ sự trợ giúp của kỹ thuật
máy tính và hệ thống thơng tin địa lý (GIS).
Tỉnh Thái Bình có diện tích trồng lúa 2 vụ khoảng 161.800 ha, năng
suất lúa bình quân những năm gần đây đạt 65,12 tạ/ha, sản lượng thóc đạt trên
1 triệu tấn/năm [9] và hiện là tỉnh trọng điểm trồng lúa của Đồng bằng Sơng
Hồng (diện tích chiếm trên 10% và sản lượng chiếm trên 22% của vùng Đồng
bằng sơng Hồng). Vì vậy, đề tài “Ứng dụng công nghệ GIS thành lập bản đồ
thích nghi đất đai cho cây lúa tỉnh Thái Bình” được tiến hành nghiên cứu
nhằm đưa ra bức tranh tổng thể và đầy đủ về công tác đánh giá đất, phương
pháp đánh giá. Từ kết quả đánh giá thích nghi đất đai có thể cung cấp cơ sở
khoa học để chuyển đổi cơ cấu cây trồng của địa phương cách hợp lý.
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Xác định được mức độ thích nghi tự nhiên của đất đai đối với cây lúa
tỉnh Thái Bình bằng cơng nghệ GIS phục vụ sử dụng hợp lý tài nguyên đất và
bảo vệ môi trường.
3. PHẠM VI VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

a) Phạm vi nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là cây lúa và đất nơng nghiệp trên địa
bàn tỉnh Thái Bình với tổng diện tích đất tự nhiên là 153.842,0 ha. Trong đó,
có 93.051,23 ha đất nơng nghiệp.
b) Nhiệm vụ nghiên cứu:
- Tổng quan và tìm hiểu các cơng trình nghiên cứu về đánh giá thích


3

nghi đất đai với cây trồng hiện có trên thế giới và Việt Nam.

- Thu thập các số liệu thống kê (hiện trạng sử dụng đất, số liệu về khí
hậu, các loại cây trồng,…), bản đồ nền địa hình tỉnh Thái Bình, bản đồ hiện
trạng sử dụng đất tỉnh Thái Bình, mơ hình số độ cao (DEM).
- Lựa chọn các chỉ tiêu xây dựng bản đồ đơn vị đất đai, tiến hành đánh
giá và thành lập bản đồ thích nghi đất đai cho cây lúa tỉnh Thái Bình tỷ lệ
1:50.000.
- Đưa ra kết quả và kiến nghị nhằm nâng cao năng suất và quy hoạch sử
dụng đất hợp lý.
4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Phương pháp kế thừa và tổng hợp tài liệu: Đây là phương pháp kế
thừa các số liệu thống kê, tài liệu, cơ sở dữ liệu về điều kiện tự nhiên, tài
nguyên thiên nhiên, kinh tế - xã hội, hiện trạng sử dụng đất, điều kiện sinh
trưởng và phát triển của cây lúa (khí hậu, thổ nhưỡng, địa hình,...) và kết quả
của những các nghiên cứu có liên quan,…
- Phương pháp điều tra chuyên ngành: Điều tra chuyên ngành có
nhiệm vụ bổ sung tư liệu để trả lời những câu hỏi liên quan đến chuyên môn
của những ngành hẹp và đòi hỏi những phương pháp và những phương tiện
điều tra đặc thù của của từng lĩnh vực như điều tra về điều kiện sống của cây
lúa phát triển, điều kiện tự nhiên,… được thực hiện ở ngoài thực địa và phân
tích trong phịng.
- Phương pháp bản đồ và hệ thông tin địa lý: Đây là một phương pháp
hiện đại, được sử dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực khoa học hiện nay. Đặc
trưng của GIS là có khả năng lưu trữ và xử lý một tập hợp lượng lớn thông tin
không gian và phi không gian, tập hợp thông tin từ nhiều nguồn tư liệu khác
nhau về nội dung, định dạng, lưới chiếu, tỷ lệ, khả năng chồng xếp,… tạo nên
một cơ sở dữ liệu thống nhất và sử dụng dễ dàng. Phương pháp bản đồ được


4

áp dụng để thành lập các bản đồ kết quả của các chuyên đề ở các tỷ lệ khác
nhau. Trong phạm vi luận văn, phương pháp bản đồ và GIS được sử dụng như
một công cụ chủ lực để điều tra và phân tích khả năng thích nghi của cây lúa
với đất đai trên địa bàn tỉnh Thái Bình.
5. KẾT QUẢ VÀ Ý NGHĨA CỦA LUẬN VĂN

5.1. Kết quả của luận văn
- Đã thành lập được bản đồ thích nghi đất đai đối với cây lúa tỉnh Thái
Bình tỷ lệ 1:50.000 với sự hỗ trợ của công nghệ GIS.
- Bước đầu đưa ra những kiến nghị và giải pháp nhằm quy hoạch và sử
dụng hợp lý tài nguyên đất trên địa bàn tỉnh Thái Bình.
5.2. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
- Về khoa học, nghiên cứu đã góp phần trang bị và nâng cao hiểu biết
về các ứng dụng của GIS trong quản lý tài nguyên thiên nhiên nói chung và
trong quản lý đất đai trên địa bàn tỉnh Thái Bình nói riêng.
- Về thực tiễn, đề tài đã thành lập được bản thích nghi đất đai với cây
lúa tỉnh Thái Bình tỷ lệ 1:50.000, làm cơ sở khoa học phục vụ quản lý và sử
dụng bền vững tài nguyên đất, nâng cao năng suất cây trồng.
6. CẤU TRÚC LUẬN VĂN

Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo, Luận văn
được cấu trúc trong 3 chương chính gồm: Chương I (24 trang), Chương II (17
trang), Chương III (19 trang)
Ngoài ra, luận văn bao gồm 12 hình và 14 bảng.
Luận văn này được hồn thành tại Phịng Phân tích Thí nghiệm Tổng
hợp Địa lý - Viện Địa lý. Đề tài đã sử dụng các số liệu và một số kết quả bước
đầu của Đề tài KH&CN độc lập cấp Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ
Việt Nam "Nghiên cứu phân vùng chức năng sinh thái làm cơ sở phục vụ phát
triển bền vững kinh tế - xã hội và chủ động thích ứng với biến đổi khí hậu tỉnh

5

Thái Bình", mã số VAST.NĐP.02/15-16 do Viện Địa lý chủ trì thực hiện.
Để có được kết quả này, tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Lưu
Thế Anh, người đã trực tiếp hướng dẫn tôi trong quá trình làm luận văn. Nhờ
sự chỉ bảo của thầy, tơi đã vượt qua được những khó khăn ban đầu để tiếp thu
được phương pháp nghiên cứu thực hiện đề tài.
Tôi xin cảm ơn đến các quý thầy cô đã giảng dạy trong chương trình
Cao học Bản đồ viễn thám và hệ thông tin địa lý K27 - Trường đại học Mỏ Địa chất, những người đã truyền đạt cho tôi những kiến thức hữu ích làm cơ
sở cho tơi thực hiện luận văn này.
Sau cùng tôi xin gửi lời biết ơn đến gia đình, đã ln tạo điều kiện tốt
nhất cho tơi trong q trình học cũng như thực hiện luận văn.


6

CHƯƠNG 1
CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN NGHIÊN CỨU
1.1. NHỮNG VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG

1.1.1. Bối cảnh ra đời của công tác đánh giá đất đai
Nhu cầu của việc đánh giá đất đai xuất hiện khi mà các kết quả nghiên
cứu của các yếu tố tự nhiên đơn thuần và riêng lẻ đã không cung cấp được
những hướng dẫn đầy đủ để cho biết rằng: có thể sử dụng đất đai như thế nào
và kết quả của việc sử dụng đất sẽ ra sao? Do vậy, để quản lý và quy hoạch
đất đai, một bước nghiên cứu nữa cần được thực hiện nhằm xem xét giữa
những đặc điểm của đất - nước - khí hậu,… với các yêu cầu của những loại
hình sử dụng đất (LUT) khác nhau. Trong bước nghiên cứu này sẽ phải đánh

giá từng dạng đất đai với từng loại sử dụng đất được xem xét, trình tự cơ bản
này được gọi là "đánh giá đất đai" [21].
Theo FAO, mục tiêu chính của việc đánh giá đất đai là đánh giá khả
năng thích nghi (Suitability) của các dạng đất đai khác nhau đối với các loại
hình sử dụng đất riêng biệt đã được lựa chọn. Các dạng đất đai thường được
mô tả và phân lập thành các đơn vị trên bản đồ, được gọi là đơn vị bản đồ đất
đai (Land Mapping Unit - LMU). Loại hình sử dụng đất bao gồm các loại sử
dụng đất nông nghiệp, lâm nghiệp, nuôi trồng thuỷ sản và bảo tồn thiên nhiên.
1.1.2. Một số khái niệm cơ bản trong đánh giá đất đai
- Khái niệm đất đai (Land): đất đai được xem xét bao gồm nhiều yếu
tố của môi trường tự nhiên ở một khu vực địa lý có ảnh hưởng đến việc sử
dụng đất (như lớp phủ thổ nhưỡng, địa mạo, thuỷ văn nước mặt, khí hậu,…).
Đất đai được mơ tả theo chất lượng hiện tại của nó, bao gồm những tính chất
có thể quan sát hay đo lường được. Đất đai thường được mô tả dưới khái niệm
"đơn vị bản đồ đất đai" (LMU), đây là một vùng đất đai với các tính chất
riêng được khoanh định trên bản đồ [23].


7

- Khái niệm đánh giá đất (Land Evaluation): đánh giá đất có thể
được định nghĩa là "q trình đánh giá tình hình đất đai khi sử dụng trong các
mục đích cụ thể" (FAO, 1984), hay là đánh giá đất cố gắng dự đoán tác động
của mỗi đơn vị đất đai đối với mỗi loại sử dụng đất hiện trạng và đề xuất [23].
- Loại hình sử dụng đất (Land Utilization Types): là các loại sử
dụng đất đai được phân định và mơ tả bởi các thuộc tính kỹ thuật và kinh tế xã hội như: loại cây trồng, kỹ thuật canh tác, loại và khối lượng sản phẩm, lao
động, chi phí sản xuất, lợi nhuận thu được,… Tuỳ theo mức độ đánh giá đất
đai, có thể phân chia loại hình sử dụng đất theo các cấp như loại sử dụng tổng
quát (Major kind of land use), loại sử dụng đất đai (LUT),…[23].
- Yêu cầu sử dụng đất (Land Use Requirements): là những điều kiện

tự nhiên có ảnh hưởng đến năng suất và sự ổn định của loại hình sử dụng đất,
hay đến tình trạng quản lý và thực hiện loại hình sử dụng đất đó. Những u
cầu sử dụng đất thường được xem xét từ chất lượng đất đai của vùng nghiên
cứu. Yêu cầu sử dụng đất được định nghĩa như là những điều kiện tự nhiên
cần thiết để thực hiện thành cơng và bền vững một loại hình sử dụng đất [23].
- Đặc trưng đất đai (Land Characteristics): là các thuộc tính đơn
giản của đất đai có thể được đo lường hay đánh giá trong một cuộc điều tra
thông thường [23].
- Chất lượng đất đai (Land Qualities): là các thuộc tính phức tạp cảu
đất đai ảnh hưởng tới tính thích hợp của đất trong một cách bán lệ thuộc.
Những thuộc tính này phù hợp với từng yêu cầu sử dụng đất [23].
- Đơn vị đất đai (Land Unit): theo định nghĩa của FAO, đơn vị đất đai
là những vạt đất được đặc trưng cụ thể để có thể nhìn thấy được và có thể xác
định được trên khung địa lý [23].
Ngồi ra, mỗi một vạt đất đều có thể xem là một đơn vị đất đai để đánh
giá. Các đặc điểm trong từng vạt đất có thể mơ tả cụ thể được (đó chính là


8

chất lượng đất đai và đặc trưng đất đai). Đơn vị đất đai được sử dụng làm cơ
sở cho đánh giá thích nghi đất đai, là thể tổng hợp của nhiều loại bản đồ được
trồng ghép lên nhau như bản đồ đất, bản đồ các đường đẳng trị mưa, tổng tích
ơn, bản đồ ngập lụt và thuỷ lợi,…
1.1.3. Các ngun tắc cơ bản và trình tự đánh giá thích nghi đất đai đối
với cây trồng
Hiện nay, trên thế giới có nhiều quan điểm và trường phái đánh giá,
phân hạng đất đai. Trong đó có 2 ngun tắc đánh giá thích nghi đất đai được
sử dụng phổ biến là (i) nguyên tắc đánh giá thích nghi đất đai theo quan điểm
phát sinh của Docutraev và (ii) nguyên tắc đánh giá thích nghi đất đai theo

quan điểm của FAO. Trong đó, phương pháp đánh giá thích nghi đất đai của
FAO có tính định lượng cao và được nhiều nước trên thế giới áp dụng.
a) Nguyên tắc đánh giá thích nghi đất đai theo quan điểm của
Docutraev:
Nguyên tắc của phương pháp này là xác định các yếu tố đánh giá đất
đai phải ổn định và nhận biết được rõ ràng, các yếu tố được phân biệt khách
quan và có cơ sở khoa học, thúc đẩy tìm cách nâng cao sức sản xuất của đất ở
quy mô nhỏ cho đến quy mô lớn. Quá trình đánh giá thích nghi đất đai thường
áp dụng phương pháp cho điểm các yếu tố phát sinh học đất và tính chất đất
dựa trên cơ sở thang cho điểm chuẩn đã thống nhất. Đối chiếu giữa tính chất
đất và điều kiện tự nhiên với yêu cầu của hệ thống cây trồng được lựa chọn để
phân hạng đánh giá đất đai.
b) Nguyên tắc cơ bản về đánh giá thích nghi đất đai theo quan điểm
của FAO:
FAO đưa ra 6 nguyên tắc cơ bản trong việc đánh giá đất đai là [21]:
- Các loại hình sử dụng đất được lựa chọn phải phù hợp với mục tiêu
phát triển của vùng hay của quốc gia, cũng như phải phù hợp với bối cảnh và


9

đặc điểm về tự nhiên và kinh tế - xã hội của khu vực nghiên cứu.
- Các loại sử dụng đất cần được mô tả và định rõ các thuộc tính về kỹ
thuật và kinh tế - xã hội.
- Việc đánh giá đất đai bao gồm sự so sánh của hai hay nhiều loại hình
sử dụng đất.
- Khả năng thích nghi đất đai cần đặt trên cơ sở sử dụng đất bền vững.
- Đánh giá khả năng thích nghi đất đai bao gồm cả sự so sánh về năng
suất (lợi ích) thu được và đầu tư (chi phí) cần thiết của loại sử dụng đất.
- Đánh giá đất đai đòi hỏi một phương pháp tổng hợp đa ngành.

Với những nguyên tắc cơ bản nêu trên, đánh giá đất đai sẽ hỗ trợ cho
quy hoạch sử dụng đất bằng cách cung cấp cho tiến trình này những phương
án về sử dụng tài nguyên đất đai và trong mỗi phương án là những thông tin
về năng suất - mức đầu tư (chi phí, lợi nhuận) - cách quản lý đất đai - nhu cầu
về cải thiện cơ sở hạ tầng - ảnh hưởng cảu sử dụng đất đối với môi trường.
1.1.4. Các phương pháp đánh giá thích nghi đất đai đối với cây trồng
Hiện nay, cơng tác đánh giá thích nghi đất đai có thể được thực hiện
theo một trong các phương pháp sau:
- Phương pháp trung bình cộng hoặc trung bình nhân;
- Phương pháp phân tích nhân tố;
- Phương pháp đánh giá mức độ thích nghi sinh thái các đơn vị đất đai
theo FAO - UNESSCO;
- Phương pháp tích hợp Hệ thống đánh giá đất đai tự động (ALES) - Hệ
thông tin địa lý (GIS).
a) Phương pháp trung bình cộng hoặc trung bình nhân:
Bài tốn trung bình cộng/nhân đã được đề cập trong nhiều cơng trình
nghiên cứu (Mukhina, 1972; Nguyễn Văn Sơn, 1987; Nguyễn Cao Huần,
1992, 2000; Phạm Quang Anh, Nguyễn Xuân Độ, 1985; Nguyễn Ngọc


10

Khánh, 1987). Bài tốn đánh giá tổng qt có dạng sau:
- Bài tốn trung bình cộng:
M 0 ( z) 

1 n
 Wi ai ( z) (bài tốn trung bình cộng tổng quát)
n i 1

Trong đó:
M0(z): Giá trị đánh giá tổng hợp tại vùng z
ai(z): Điểm đánh giá thành phần của chỉ tiêu i tại vùng z
n: Số lượng chỉ tiêu được lựa chọn đánh giá
Wi: Trọng số của chỉ tiêu đánh giá
- Bài tốn trung bình nhân:
n

M 0 (z)  n

 W a ( z)
i

i

(bài tốn trung bình nhân tổng quát)

i 1

Trong ứng dụng thực tiễn đánh giá thích nghi đất đai, bài tốn trung
bình nhân tổng qt thường được xét dưới dạng cụ thể như sau:
M 0  n a1 a 2 ...a n

Trong đó:
M0: Điểm đánh giá thích nghi tổng hợp của địa tổng thể đối với đối
tượng quy hoạch.
a1, a2, ..., an: Điểm đánh giá thành phần của chỉ tiêu 1 đến chỉ tiêu n.
n: Số lượng chỉ tiêu đưa vào đánh giá.
Theo phương pháp này, nếu một đơn vị đất đai có ít nhất một yếu tố
sinh thái hạn chế mà cây trồng không vượt qua được, thì điểm đánh giá tổng

hợp thích nghi sinh thái là 0 điểm. Do vậy, phương pháp đánh giá trung bình
nhân có nhiều ưu điểm hơn phương pháp trung bình cộng.
b) Phương pháp phân tích nhân tố:
Phương pháp này đã được đề cập đến trong nhiều cơng trình nghiên
cứu của một số tác giả trong và ngoài nước (Xerbenhiuk X.N.,1972; Tikunov


11

V.S., 1974, 1995; Nguyễn Cao Huần, Nguyễn An Thịnh và nnk, 2003). Phân
tích nhân tố là mơ hình tốn học - địa lý cho phép đưa một số lượng lớn chỉ
tiêu quan trắc về một số ít các nhân tố chính (nhân tố trội) mà chỉ mất đi một
phần những thơng tin ban đầu. Các nhân tố chính là những tổ hợp tuyến tính
của các chỉ tiêu quan trắc. Trên cơ sở các nhân tố chính này, có thể tính được
các chỉ số tổng hợp mang thông tin khái quát mới về chất.
Nhìn chung, đây là mơ hình đánh giá khá phức tạp nhưng có nhiều ưu
điểm trong đánh giá thích nghi đất đai so với các phương pháp đánh giá
truyền thống, thể hiện ở các mặt:
- Kết quả đánh giá cho phép gộp nhóm các chỉ tiêu tác động thơng qua
các nhân tố chính hay các thành phần chính và cho phép phân hạng thích nghi;
- Tác động của các nhân tố được định lượng hố thơng qua trọng số
nhân tố và cho phép đánh giá một cách định lượng khách quan tầm quan trọng
của các chỉ tiêu đất đai đến đối tượng đánh giá;
- Hỗ trợ giải quyết vấn đề lựa chọn tập biến đưa vào đánh giá.
Tuy vậy, khi ứng dụng mơ hình phân tích nhân tố vào đánh giá thích
nghi đất đai thường gặp khó khăn lớn do các quy luật sinh thái chi phối, do
vậy trong các đánh giá thường đặt ra yêu cầu cần được tích hợp cả tri thức
chuyên gia quyết định trong quá trình xử lý.
c) Phương pháp đánh giá mức độ thích nghi sinh thái các đơn vị
đất đai theo FAO-UNESSCO:

Năm 1976, các chuyên gia khoa học đất của FAO đã xây dựng khung
đánh giá đất đai. Trong đó, FAO đã đưa ra những quan điểm cơ bản, nguyên
tắc thực hiện và trình tự thực hiện của việc đánh giá tài nguyên đất đai [21].
Phương pháp này sau đó đã được phát triển thành các hướng dẫn chi tiết để
thực hiện đánh giá đất cho các vùng nông nghiệp nhờ mưa (1983) [22], đánh
giá đất cho lâm nghiệp (1984) [23] và nơng nghiệp có tưới (1985) [24]. Trong


12

đó, các đơn vị đất đai là cơ sở cho các đánh giá.
Mức độ thích hợp chính là số đo chất lượng của một đơn vị đất đai đảm
bảo tốt đến mức nào nhu cầu của loại hình sử dụng đất, được đánh giá cho
mỗi loại hình sử dụng đất hữu hiệu và mỗi đơn vị đất đai được xác định. Khả
năng thích hợp đất đai là sự phù hợp của một đơn vị đất đai đối với loại hình
sử dụng đất đã được xác định. Phương pháp đánh giá đất đai được dựa trên cơ
sở nhân tố sinh thái tối thiểu. Đất đai có thể được xem xét ở điều kiện hiện tại
hoặc tương lai sau cải tạo, thông thường ở các mức độ thích hợp: thích hợp
cao (S1), thích hợp trung bình (S2), kém thích hợp (S3), khơng thích hợp hiện
tại (N1) và khơng thích hợp vĩnh viễn (N2) [21], [1].
d) Phương pháp tích hợp ALES-GIS:
 Phương pháp tích hợp ALES-GIS đánh giá thích nghi đất đai:
Chương trình ALES (Automated Land Evaluation System) được phát
triển bởi Bộ môn Khoa học Đất và Cây trồng của Trường đại học Cornell
(Mỹ) từ những năm 1994 và đến tháng 1 năm 2000 phiên bản (Version) 4.65
ra đời [25]. Hiện nay, nó là phiên bản mới nhất của Dự án ALES.
Tích hợp ALES - GIS là phương pháp đánh giá đất đai theo quan điểm
và nguyên tắc đánh giá đất đai của FAO. Phương pháp này cung cấp khả năng
lập dự án và tự động hoá cao trong đánh giá đất đai quy mô quốc gia, quy mô
vùng. Đối tượng cụ thể được đánh giá bằng ALES là các đơn vị đất đai được

xác định cả quy mô lớn (như trong các cuộc điều tra thăm dị) hay quy mơ
nhỏ (như trong các điều tra chi tiết và quy hoạch quy mô trang trại). Mỗi mơ
hình được xây dựng bởi các đánh giá khác nhau nhằm đáp ứng các nhu cầu
của địa phương, khơng có một danh sách cố định liệt kê các yêu cầu sử dụng
đất để đánh giá các loại hình sử dụng đất, hay khơng có danh sách cố định các
đặc trưng đất đai mà từ đó phỏng đốn tính chất đất đai [1].
Theo định nghĩa, ALES là một khung trong đó các nhà đánh giá có thể


13

bày tỏ các đánh giá của họ, địa phương và các hiểu biết của mình [25].
Chương trình ALES được sử dụng để đánh giá các đơn vị đất đai trong khu
vực nghiên cứu (với mục đích sử dụng hợp lý tài nguyên thì đồng thời cũng
coi như một đơn vị quản lý) có một vị trí địa lý cụ thể.
Hệ thống đánh giá đất đai tự động ALES có khả năng thiết lập các dự
án đánh giá với độ chính xác cao và xử lý số liệu nhanh hơn, đặc biệt dễ dàng
hơn khi lựa chọn các phương án thích hợp.
Sự tích hợp ALES và GIS là phương pháp tổng hợp trong phân tích
khơng gian, có nhiều ưu thế và cho kết quả đáng tin cậy, từ đó xây dựng các
bản đồ thích nghi đối với cây trồng khu vực nghiên cứu trên cơ sở bản đồ đơn
vị đất đai thông qua các phần mềm GIS (như các phần mềm Arc/Infor,
ArcView, MapInfo,...).
Chương trình ALES dùng cây quyết định (Decision tree) để trình bày
sự suy luận. Theo cách đó, người đánh giá trên nền ALES suy luận với các số
liệu đã được phân loại và xây dựng cây quyết định. Các cây quyết định là các
phím phân cấp trong đó cho phép các kết quả như các tỷ lệ yếu tố đơn lẻ chất
lượng đất đai khu vực nghiên cứu và các điểm nhánh của cây là các chỉ tiêu
quyết định như các giá trị đặc trưng của các đơn vị đất đai. Các cây này được
xác định bởi người xây dựng dự án đánh giá và được nghiên cứu kỹ lưỡng

trong khi tính tốn kết quả đánh giá, sử dụng số liệu đơn vị đất đai hiện có đối
với mỗi đơn vị bản đồ được đánh giá.
Trong ALES, các cây quyết định được xác định trên cơ sở:
- Các mức hệ số (gọi là các mức độ khắc nghiệt trong ALES) của chất
lượng đất đai, từ các giá trị đặc trưng của đơn vị đất đai.
- Các năng suất cân đối dự kiến của các sản phẩm từ các giá trị chất
lượng của đất đai.
- Các mức độ thích nghi sinh thái, từ các giá trị chất lượng đất đai.


14

- Các giá trị đặc trưng của đất đai được phân loại, từ một loạt các đặc
trưng đơn vị đất đai được phân loại khác.
Các cây quyết định được sử dụng trong ALES có nhiều ưu thế, đặc biệt
người thiết kế đánh giá và người sử dụng (trong đó có cả cộng đồng) đều có
những số liệu rõ ràng trong quá trình sử dụng để đạt tới một quyết định. Tuy
vậy, cần phải dựa trên logic của chuyên gia lập dự án để kiểm nghiệm xem
ALES đạt tới một quyết định như thế nào.
 Quy trình đánh giá thích nghi đất đai bằng tích hợp ALES - GIS:
Chương trình ALES đánh giá thích nghi sinh thái và đánh giá kinh tế
dựa trên cơ sở cây quyết định. Trong đánh giá kinh tế bằng ALES, kết quả
đưa ra sẽ là một ước tính thực tế về hiệu quả kinh tế thích hợp của mỗi đơn vị
đất đai cho mỗi loại cây trồng. Dựa trên các đặc trưng lãnh thổ nghiên cứu mà
tính thích hợp kinh tế có thể được đánh giá bởi nhiều ma trận kinh tế
(Economical matrix) bao gồm một số chỉ tiêu như lãi rịng dự đốn (GH), giá
trị lợi nhuận hiện thời (NPV), tỷ lệ lãi/chi phí (B/CR), tỷ lệ nội hồn (IRR).
Trong đánh giá thích nghi sinh thái, nhiệm vụ của ALES là chỉ ra được
mức độ thích hợp đối với cây trồng về mặt tự nhiên (ví dụ điều kiện khí hậu
và thổ nhưỡng, điều kiện tưới) mà khơng tính đến các điều kiện kinh tế. Cây

quyết định trong quy trình đánh giá sẽ chỉ ra các nhân tố sinh thái hạn chế đối
với cây trồng của các đơn vị đất đai. Nếu một đơn vị đất đai được đánh giá
khơng thích nghi thì được đưa vào phân loại tự động mức độ “N”.
Đánh giá thích các đơn vị đất đai cho các loại cây trồng để phân chia ra
các mức độ thích hợp dựa hồn tồn vào điều kiện sinh thái, theo các mức rất
thích nghi (S1), thích nghi trung bình (S2) và kém thích nghi (S3), sau đó
phân hạng theo mức độ thích nghi phục vụ cho các bước đánh giá tiếp theo.


15

Tài liệu, số liệu, dữ liệu thu thập được từ
giai đoạn chuẩn bị và ngoại nghiệp
GIS
Số hóa và biên tập các bản đồ theo
từng đặc trưng đất đai:

Xác định yêu
cầu sử dụng
đất của các
LUT cần
đánh giá

- Đất (loại đất, độ dốc, tầng dày,…)
- Khí hậu (mưa, nhiệt độ,…)
- Hiện trạng sử dụng đất
GIS
Xây dựng bản đồ đơn vị đất đai
với đầy đủ các tính chất: loại đất,
độ dốc, tầng dày, thành phần cơ

giới, dạng địa hình, lượng mưa,
nhiệt độ, độ phì, khả năng tưới,
độ dài mùa vụ,...

Xây dựng cây quyết
định cho từng loại hình
sử dụng đất nơng nghiệp
ALES

Đánh giá mức độ thích hợp của đất đai
đối với từng loại hình sử dụng đất nơng
nghiệp
GIS
Xây dựng bản đồ thích nghi đất đai

Thống kê số liệu, lập báo cáo
kết quả đánh giá

Hình 1.1. Quy trình tích hợp ALES - GIS trong đánh giá
mức độ thích nghi của các đơn vị đất đai


16

Quy trình đánh giá đất đai bằng phương pháp tích hợp ALES-GIS được
thể hiện trong Hình 1.1, cụ thể như sau:
- Bước 1: Xây dựng các bản đồ chuyên đề và các bản đồ đặc trưng
đất. Số hóa và xây dựng các bản đồ chuyên đề (bản đồ đất, bản đồ độ dốc,
lượng mưa, độ ẩm, nhiệt độ khơng khí,...). Đây là các bản đồ làm nền tảng để
xây dựng bản đồ đơn vị đất đai. Để đảm bảo mục tiêu vừa xây dựng bản đồ số

đồng thời đáp ứng các u cầu truy vấn thơng tin và phân tích dữ liệu địa lý
thì cần phải xây dựng cơ sở dữ liệu thông tin về đất đai của khu vực cần
nghiên cứu. Một cơ sở dữ liệu (CSDL) địa lý được xây dựng thông thường
cần đảm bảo các chức năng: lưu trữ, cập nhật thơng tin, phân tích, tổng hợp
và chia sẻ thông tin.
CSDL địa lý bao gồm các lớp dữ liệu về điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội liên quan đến sử dụng đất, được tổ chức dưới dạng các lớp bản đồ và
lớp thông tin (Layers). Trên mỗi bản đồ đều chứa các thông tin đồ họa (khơng
gian) và thơng tin thuộc tính (phi khơng gian) được liên kết với nhau thông
qua mã đối tượng duy nhất (ID). Các lớp bản đồ được xây dựng theo quy
chuẩn về lưới chiếu và ở một tỷ lệ thống nhất, các lớp thông tin cơ bản gồm:
+ Bản đồ đất (loại đất, độ dốc, tầng dày, mẫu chất/đá mẹ, thành phần cơ
giới, mức độ glây,...)
+ Dạng địa địa hình.
+ Điều kiện khí hậu nơng nghiệp: độ ẩm, nhiệt độ trung bình theo năm
hoặc theo tháng, lượng mưa trung bình năm hoặc tháng, độ dài mùa vụ, lượng
bốc hơi,...
+ Hiện trạng sử dụng đất.
+ Điều kiện tưới tiêu.
+ Điều kiện thủy văn: thời gian ngập, độ sâu ngập.