Phân tích mối quan hệ giữa các yếu tố kinh tế xã hội môi trường làm cơ sở xây dựng mô hình tích hợp hỗ trợ quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp trường hợp nghiên cứu tại tỉnh sóc trăng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

NGUYỄN HỒNG THẢO

PHÂN TÍCH MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC YẾU TỐ
KINH TẾ - XÃ HỘI - MÔI TRƯỜNG LÀM CƠ SỞ
XÂY DỰNG MƠ HÌNH TÍCH HỢP HỖ TRỢ
QUY HOẠCH SỬ DỤNG ĐẤT NƠNG NGHIỆP.
TRƯỜNG HỢP NGHIÊN CỨU TẠI
TỈNH SĨC TRĂNG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ
CHUYÊN NGÀNH QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI

2021


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

NGUYỄN HỒNG THẢO

PHÂN TÍCH MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC YẾU TỐ
KINH TẾ - XÃ HỘI - MÔI TRƯỜNG LÀM CƠ SỞ
XÂY DỰNG MƠ HÌNH TÍCH HỢP HỖ TRỢ
QUY HOẠCH SỬ DỤNG ĐẤT NƠNG NGHIỆP.
TRƯỜNG HỢP NGHIÊN CỨU TẠI
TỈNH SĨC TRĂNG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ

CHUYÊN NGÀNH: QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI
Mã số ngành: 62 85 01 03

Người hướng dẫn khoa học: PGS.
TS. NGUYỄN HIẾU TRUNG

2021


TĨM TẮT
Trong quy hoạch sử dụng đất nơng nghiệp để tìm ra phương án tốt cần
thực hiện nhiều đánh giá bố sung về kinh tế, xã hội và môi trường (KT-XHMT). Tuy nhiên, hiện nay cịn thiếu các cơng cụ tổng hợp để hỗ trợ công tác
này. Luận án được thực hiện với mục tiêu phân tích các yếu tố KT-XH-MT ảnh
hưởng đến quyết định sử dụng đất đai làm cơ sở xây dựng mơ hình tích hợp
cho xây dựng các phương án tối ưu hóa và bố trí đất nơng nghiệp.
Phương pháp thực hiện được dựa trên phân tích điều tra các yếu tố
KT-XH-MT được chọn lọc trên 315 hộ dân với 7 kiểu sử dụng chính ở địa
phương nghiên cứu gồm Ba vụ lúa, Hai vụ lúa, Hai vụ lúa - Màu, Lúa –Tôm,
Chuyên màu, Câu ăn quả, Chun Tơm. Mơ hình tích hợp được xây dựng dựa
trên nhiều phương pháp trong đó cơng cụ tối ưu hóa dựa trên phương pháp tối
ưu hóa tuyến tính một mục tiêu hay nhiều mục tiêu; Giá trị ràng buộc trong
phương trình tối ưu hóa được dự tính bằng phương pháp Monte Carlo; Kết
quả dự tính được bố trí trên bản đồ nhờ phương pháp bố trí Cellula Automata
và đánh giá đa tiêu chí.
Kết quả thống kê các yếu tố KT-XH-MT đã tìm ra các nhóm yếu tố phù
hợp cho tối ưu hóa diện tích các KSD gồm thích nghi tự nhiên, lợi nhuận, lao
động, mức rủi ro, tác động tốt cho mơi trường; Các nhóm yếu tố dùng cho bố
trí không gian các KSD gồm khả năng đầu tư, hạ tầng giao thơng, kênh rạch,
u cầu được bố trí lân cận nhau.
Trên cơ sở các yếu tố KT-XH-MT đã xác định được cho từng công

đoạn, luận án đã xây dựng mơ hình tích hợp ST-IALUP gồm có 3 cơng cụ: (i)
Cơng cụ dự tính diện tích các kiểu sử dụng trong tương lai làm điều kiện biên
cho tối ưu hóa diện tích. (ii) Xây dựng mới được phần mềm đặt tên
LandOptimizer chuyên dùng để hỗ trợ giải bài toán tối ưu hóa sử dụng đất
nơng nghiệp. Trong tối ưu hóa đa mục tiêu, phần mềm cho phép người dùng
duyệt tự động các bộ trọng số mục tiêu giúp đánh giá tổng thể các phương án
phù hợp; (iii) Xây dựng mô hình bố trí đất nơng nghiệp lên bản đồ có xét đến
yếu tố ưu tiên về KT-XH-MT.
Kết quả ứng dụng mơ hình tích hợp ST-IALUP cho trường hợp nghiên
cứu tại 3 huyện Long Phú, Mỹ Xuyên và Trần Đề thuộc tỉnh Sóc Trăng với hai
kịch bản và 3 phương án cho mỗi kịch bản. Kết quả cho thấy trong hai kịch
bản phương án tối ưu lợi nhuận đều đạt giá trị lợi nhuận cao nhất. Tuy nhiên
giá trị lợi nhuận cao hơn này không đáng kể so với khả năng rủi ro khi tối ưu
i


hóa lợi nhuận. Do đó, phương án tối ưu hóa đa mục tiêu là phương án được
lựa chọn để thực hiện bố trí đất sản xuất nơng nghiệp lên bản đồ. Kết quả bố
trí đất sản xuất nơng nghiệp được thực hiện có xét ưu tiên đến các yếu tố về
năng lực kinh tế nông hộ, ảnh hưởng của kiểu sản xuất lân cận, hệ thống giao
thông và kênh rạch, từ đó đề xuất kết quả bố trí đất sản xuất nơng nghiệp phù
hợp nhất với tình hình thực tế.
Ngồi ra luận án cũng đề xuất quy trình ứng dụng mơ hình tích hợp
trong xây dựng các phương án quy hoạch sử dụng đất có xét đến các yêu tố
KT-XH-MT.
Với kết quả đạt được của luận án, các yếu tố KT-XH-MT và mơ hình
tích hợp đã xây dựng là cơng cụ hỗ trợ cần thiết cho lập quy hoạch sử dụng
đất nơng nghiệp, giúp nhà quy hoạch có được cơng cụ hỗ trợ ra quyết dịnh và
nâng cao chất lượng các phương án quy hoạch nơng nghiệp.
Từ khóa: bố trí đất nơng nghiệp, LandOptimizer, ST-IALUP, STLUAM, tối ưu hóa sử dụng đất nông nghiệp, yếu tố ảnh hưởng sử dụng đất.

ii


SUMMARY
In agricultural land use the planning, it is necessary to carry out many
additional assessments on socio-economic – environment factors to find a
good plan. However, there is a lack of integrated tools to support this work.
The thesis was conducted with the objective for analyzing the socio-economicenvironmental factors affecting land use. Then these factors were used for
building an integrated model for developing obtimized agricultural land use
plans.
For analyzing the socio-economic and environmental factors, 315
households had been surveyed on selected factors for 7 land use types in the
study area including Three rice crops, Two rice crops, Two rice crops vegetable, Rice - Shrimp, Vegetable, Fruit, Shrimp. The surveyed data was
anylized using descriptive statistic method. The integrated model was built
with different methods in which the optimization tool was based on the linear
optimization method for one or many objectives optimization; The constraint
values in optimization equation was estimated by using Monte Carlo method;
Optimized area for each land use type was arranged on the map by Cellula
Automata method and Multi-criteria evaluation on GAMA modeling platform.
The first results of the thesis showed that there are 2 group of factors
affecting land use decision and land use arrangement. The first group of
factors influencing to land use optimazation including land suitability, profit,
labor, risk level, impact level for the environment. The second group
impacting spatial arrangement of land use composed investment capacity,
local transportation, canal systems and requirements to be arranged adjacent
to each other.
Based on the identified socio-economic factors, an integrated model so
call ST-IALUP has been built including 3 tools: (i) The tool for estimating
area of different types for the future that will be used to estimate the contraint

boundary for optimization. (ii) A new application software named
LandOptimizer has been built that can be exclusively used to support solving
problems of optimizing agricultural land use. In multi-objective optimization,
the software allows users to automatically explore objective weights to
exhaustively assess appropriate options. (iii) A model of agricultural land use
allocation for land use plan mapping based on input data from the
LandOptimizer taking into account socio-econimic and environment factors.
The integrated model ST-IALUP was applied for land use solutions
mapping in districts of Long Phu, My Xuyen and Tran De of Soc Trang
3


province. In this case study, two scenarios of land use for 2030 in normal
condition and under climate change condition. In each scenario, 3 options of
optimazation have been tested such as land suitability, profit and multiobjective (profit, labor, environmental level, risk level). The optimal results
show that scenario 2 with the total profit is lower than scenario 1 is 203.81
billion VND , while the total profit of profit-maximizing and multi-objective
optimization of the scenario 2 is lower scenario 1 accordingly is 105 billion
VND and 107.77 billion VND. In two scenarios, the profit-maximizing plan
has the highest profit value and the lowest is the land adaptation option.
However, the value of this higher profit is negligible compared to the risk of
running after profit. Therefore, multi-objective optimization was the
considered option to implement land use plan. The land allocation was carried
out taking into account factors of household economic capacity, the influence
of adjacent production types, local transportation and canal systems so that
the results of agricultural land allocation are suitable. Consolidated with the
actual situation. Based on the case os study, the thesis proposed a process to
apply the integrated model in developing land use planning plans taking into
account socio-economic factors.
With the achieved results showed in the thesis, the socio-economic,

environmental factors and the integrated model could be used as a decision
supporting tool for land use planning process that can help planners to
improve quality of agricultural land use plans.
Keywords: agricultural land use allocation, factors affecting land use,
LandOptimizer, land use optimization, ST-IALUP, ST-LUAM,.

4


LỜI CẢM TẠ
Tôi xin trân trọng và biết ơn sâu sắc đến PGS.TS. Nguyễn Hiếu Trung
và toàn thể Quý Thầy Cô Bộ môn Quản lý Tài nguyên Đất đai, Khoa Môi
trường và Tài nguyên thiên nhiên, trường Đại học Cần Thơ đã tận tâm giúp đỡ
và hướng dẫn khoa học cũng như tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành
luận án này.
Tôi xin chân thành cảm ơn đến GS.TS Lê Quang Trí, GS.TS Võ Quang
Minh, và Quý Thầy đã tham gia đóng góp ý kiến trong Hội đồng bảo vệ đề
cương và Hội đồng đánh giá chuyên đề đã có những góp ý sâu sắc cho luận án.
Tơi xin chân thành biết ơn Giám Hiệu trường Cao đẳng Kinh tế Kỹ
thuật Cần Thơ và đồng nghiệp đã tạo điều kiện cho tơi được tham dự và hồn
thành khố học.
Tơi xin gửi lời cảm ơn đến Giám Hiệu, Lãnh đạo Khoa, Q Thầy Cơ
trong Văn phịng Khoa Mơi trường và tài nguyên thiên nhiên và Khoa Sau Đại
học trường Đại học Cần thơ cùng các anh chị Nghiên cứu sinh ngành Quản lý
Đất đai đã nhiệt tình giúp đỡ và động viên tơi trong suốt q trình học và hồn
thành thủ tục để bảo vệ Luận án.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám đốc Sở Tài Nguyên Môi Trường,
Cục Quản lý Thủy lợi, Sở Nông nghiệp và Phát triển nơng thơn và các phịng
Nơng nghiệp huyện, UBND xã và nơng dân ở tỉnh Sóc Trăng đã nhiệt tình hỗ
trợ cung cấp những dữ liệu thiết thực cho tôi hoàn thành luận án.

Xin chân thành cảm ơn Chủ nhiệm Đề tài nhà nước “Thực trạng, định
hướng và giải pháp phát triển nông nghiệp và thủy sản bền vững vùng Tây
Nam Bộ” thuộc chương trình Tây Nam Bộ mã số KHCN-TN/14-19/X12 do
Viện Chính sách và Chiến lược phát triển nơng nghiệp nơng thơn chủ trì đã hỗ
trợ kinh phí cho tôi nghiên cứu.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Ba, Mẹ, ông xã, những
người thân trong gia đình và bạn bè đồng nghiệp đã ln hỗ trợ và động viên
để tơi hồn thành luận án này.

5


THÔNG TIN TỔNG QUÁT

Họ tên Nghiên cứu sinh: NGUYỄN HỒNG THẢO. Giới tính: Nữ
Ngày tháng năm sinh: 15-04-1978. Nơi sinh: Cần Thơ. Điện thoại:
0939.783.015
Đơn vị công tác: Bộ môn Tài nguyên Môi trường, Khoa Nông Nghiêp SHUD, Trường Cao Đẳng Kinh tế Kỹ thuật Cần Thơ.
Địa chỉ hiện nay: 15 Khu vực Yên Hạ, Phường Lê Bình, Quận Cái Răng, TP.
Cần Thơ
Tốt nghiệp Đại học ngành: Quản lý Đất đai. Năm: 2001. Tại: trường Đại học
Cần Thơ
Tốt nghiệp Thạc sĩ ngành: Khoa học Đất. Năm: 2007. Tại: trường Đại học Cần
Thơ.
Hình thức đào tạo tiến sĩ: Chính quy. Thời gian đào tạo: 4 năm
Tên luận án tiến sĩ: Phân tích mối quan hệ giữa các yếu tố kinh tế - xã hội môi trường làm cơ sở xây dựng mô hình tích hợp hỗ trợ quy hoạch sử dụng
đất nơng nghiệp. Trường hợp nghiên cứu tại tỉnh Sóc Trăng.
Chuyên ngành: Quản lý đất đai. Mã ngành: 62850103.
Người hướng dẫn chính: PGS. TS. Nguyễn Hiếu Trung. Địa chỉ: Trường Đại
học Cần Thơ

6


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận án này được hồn thành dựa trên các kết quả nghiên
cứu của tơi. Các kết quả của nghiên cứu trong luận án này chưa được dùng cho
bất cứ luận án cùng cấp nào khác.
Cần Thơ, ngày tháng năm 2021
Người hướng dẫn

Tác giả luận án

PGS. TS. Nguyễn Hiếu Trung

Nguyễn Hồng Thảo

vii


MỤC LỤC
TĨM TẮT...........................................................................................................i
SUMMARY......................................................................................................iii
LỜI CẢM TẠ .................................................................................................... v
THƠNG TIN TỔNG QT ............................................................................vi
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................vii
MỤC LỤC ......................................................................................................viii
DANH SÁCH HÌNH ......................................................................................xiv
DANH SÁCH BẢNG ...................................................................................xviii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .......................................................................... xx
CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU........................................................................... 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài............................................................................. 1
1.2 Mục tiêu của đề tài .................................................................................... 3
1.3 Nội dung nghiên cứu ................................................................................. 3
1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................................. 4
1.4.1Đối tượng nghiên cứu của luận án............................................................. 4
1.4.2Phạm vi nghiên cứu ................................................................................... 5
1.5 Ý nghĩa của luận án ................................................................................... 5
1.5.1Về mặt khoa học và thực tiễn .................................................................... 5
1.5.2Về mặt giáo dục đào tạo và nghiên cứu khoa học..................................... 6
CHƯƠNG 2

TỔNG QUAN TÀI LIỆU....................................................... 7

2.1 Tổng quan về quy hoạch sử dụng đất đai .................................................. 7
2.1.1Khái niệm về quy hoạch sử dụng đất đai .................................................. 7
2.1.2Quy hoạch sử dụng đất sản xuất nơng nghiệp........................................... 7
2.1.3Các tiến trình trong quy hoạch sử dụng đất đai......................................... 8
2.1.4Những khó khăn hiện nay trong QHSDĐ nơng nghiệp ............................ 9
8


2.2 Tổng quan về các yếu tố tác động đến sử dụng đất sản xuất nông nghiệp .
............................................................................................................ 10
2.2.1Yếu tố tự nhiên ........................................................................................ 11
2.2.2Yếu tố kinh tế .......................................................................................... 12

2.2.3Yếu tố xã hội ........................................................................................... 13
2.2.4Yếu tố môi trường ................................................................................... 14
2.2.5Những yếu tố khác................................................................................... 15
2.2.6Nhận xét về các nghiên cứu về KT-XH-MT ảnh hưởng SDĐ NN ......... 15
2.3 Tổng quan về các phương pháp luận mơ hình tối ưu hóa trong quy hoạch
sử dụng đất sản xuất nông nghiệp ........................................................... 16
2.3.1Khái quát về mơ hình và tối ưu hóa ........................................................ 16
2.3.2Các phương pháp tối ưu hóa.................................................................... 17
2.3.3Các phần mềm tối ưu hóa ........................................................................ 24
2.3.4Các nghiên cứu về mơ hình hóa trong sử dụng đất trong và ngoài nước về
quản lý và quy hoạch đất nông nghiệp .................................................... 27
2.3.5Đánh giá và lựa chọn cơng cụ tối ưu hóa tuyến tính ............................... 29
2.4 Các nghiên cứu liên quan đến dự báo nông sản ...................................... 31
2.4.1Dự báo dựa vào mơ hình tốn ................................................................. 31
2.4.2Dự báo, dự tính theo phương pháp mơ phỏng Monte Carlo ................... 32
2.4.3Đánh giá chung về dự báo trong sản xuất nông sản ................................ 33
2.5 Tổng quan về các phương pháp bố trí đất nơng nghiệp trong quy hoạch
sử dụng đất............................................................................................... 34
2.5.1Bố trí đất đai dựa vào đánh giá thích nghi đất đai................................... 34
2.5.2Bố trí đất đai theo đánh giá đa tiêu chí.................................................... 36
2.5.3Bố trí đất đai theo phương pháp Cellular Automata ............................... 36
2.5.4Đánh giá chung về các phương pháp bố trí đất đai ................................. 39
2.6 Định vị nghiên cứu .................................................................................. 39

9


2.6.1Nghiên cứu sự ảnh hưởng của các yếu tố KT-XH-MT trong sử dụng đất
nông nghiệp ............................................................................................. 39
2.6.2Nghiên cứu về tối ưu hóa sử dụng đất nơng nghiệp................................ 40

2.6.3Nghiên cứu về bố trí đất nơng nghiệp ..................................................... 40
2.7 Kết chương 2 ........................................................................................... 41
CHƯƠNG 3

CƠ SỞ KHOA HỌC............................................................. 42

3.1 Tiến trình thực hiện các nội dung của luận án ........................................ 42
3.2 Phương pháp phân tích mối quan hệ các yếu tố KT-XH-MT ảnh hưởng
sử dụng đất nông nghiệp.......................................................................... 43
3.2.1Xác định các yếu tố KT-XH-MT ............................................................ 43
3.2.2Phương pháp thu thập dữ liệu.................................................................. 45
3.2.3Phân tích sự tác động của các yếu tố KT-XH-MT đến quy hoạch SDĐ. 47
3.3 Phương pháp xây dựng mơ hình tích hợp ............................................... 48
3.3.1Dự tính diện tích canh tác nơng nghiệp................................................... 48
3.3.2Phương pháp xây dựng phần mềm tối ưu hóa SDĐ NN ......................... 50
3.3.3Phương pháp xây dựng mơ hình bố trí khơng gian ................................. 60
3.4 Kết chương 3 ........................................................................................... 66
CHƯƠNG 4

KẾT QUẢ THẢO LUẬN..................................................... 68

4.1 Giới thiệu vùng nghiên cứu ..................................................................... 68
4.1.1Lựa chọn vùng nghiên cứu ...................................................................... 68
4.1.2Điều kiện tự nhiên tỉnh Sóc Trăng .......................................................... 69
4.1.3Điều kiện kinh tế xã hội của vùng nghiên cứu ........................................ 74
4.1.4Đặc điểm sử dụng đất sản xuất nông nghiệp của 3 huyện ...................... 74
4.2 Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến sử dụng đất sản xuất nông nghiệp . 80
4.2.1Lựa chọn các kiểu sử dụng đất sản xuất nơng nghiệp............................. 80
4.2.2Phân tích các yếu tố kinh tế ảnh hưởng đến SDĐ NN ............................ 81
4.2.3Các yếu tố xã hội ảnh hưởng đến SDĐ NN ............................................ 85

4.2.4Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến SDĐ NN .................................... 90
10


4.2.5Tổng hợp mối quan hệ của các yếu tố chính ảnh hưởng đến sử dụng đất
sản xuất nông nghiệp ............................................................................... 92
4.3 Xây dựng mơ hình tích hợp ST-IALUP .................................................. 93
4.3.1Mơ hình dự báo diện tích sản xuất nơng nghiệp ..................................... 94
4.3.2Xây dựng phần mềm tối ưu hóa LandOptimizer..................................... 96
4.3.3Xây dựng mơ hình bố trí đất sản xuất nơng nghiệp ST-LUAM ........... 106
4.4 Ứng dụng mơ hình tích hợp tại tỉnh Sóc Trăng..................................... 110
4.4.1Đề xuất quy trình ứng dụng mơ hình tích hợp ...................................... 110
4.4.2Xây dựng dữ liệu đầu vào...................................................................... 111
4.4.3Thiết lập phương án tối ưu hóa ............................................................. 119
4.4.4Tối ưu hóa diện tích sử dụng đất sản xuất nơng nghiệp theo đa mục tiêu ..
................................................................................................... 121
4.4.5Tối ưu hóa diện tích sử dụng đất sản xuất nông nghiệp theo 1 mục tiêu ....
................................................................................................... 126
4.4.6Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến bố trí đất sản xuất nơng nghiệp ... 136
4.5 Kết chương 4 ......................................................................................... 139
CHƯƠNG 5

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................141

5.1 Kết luận ................................................................................................. 141
5.2 Kiến nghị ............................................................................................... 142
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................143
PHỤ LỤC .......................................................................................................... 1
PHỤ LỤC 1. Phiếu điều tra ............................................................................... 1
PHỤ LỤC 2. Kết quả thống kê ........................................................................ 12

PHỤ LỤC 3. Kết quả tối ưu hóa thích nghi đất đai năm 2030 theo kịch bản 1
................................................................................................................. 15
PHỤ LỤC 4. Kết quả tối ưu hóa lợi nhuận năm 2030 theo kịch bản 1 ........... 17
PHỤ LỤC 5. Kết quả tối ưu hóa đa mục tiêu năm 2030 theo kịch bản 1 ...... 19

11


PHỤ LỤC 6. Kết quả tối ưu hóa thích nghi đất đai năm 2030 theo kịch bản 2
................................................................................................................. 21
PHỤ LỤC 7. Kết quả tối ưu hóa lợi nhuận năm 2030 theo kịch bản 2 ........... 23
PHỤ LỤC 8. Kết quả tối ưu hóa đa mục tiêu năm 2030 theo kịch bản 2 ....... 25
PHỤ LỤC 9. Mơ hình dự tính diện tích sản xuất theo Monte Carlo............... 27
PHỤ LỤC 10. Mơ hình bố trí đất sản xuất nơng nghiệp ST-LUAM .............. 31
PHỤ LỤC 11. Mã lệnh chương trình chính của LandOptimizer .................... 40
PHỤ LỤC 12. Lớp thực thi hệ phương trình bằng thư viện LPSOLVE ......... 51
PHỤ LỤC 13. Hướng dẫn sử dụng LandOptimizer ........................................ 53
13.1 Giới thiệu ................................................................................................. 53
13.2 Giao diện của ứng dụng ........................................................................... 53
13.3 Tạo dự án mới .......................................................................................... 54
13.4 Nhập dữ liệu............................................................................................. 55
13.4.1 Nhập đơn vị đất đai............................................................................... 55
13.4.2 Nhập kiểu sử dụng ................................................................................ 55
13.4.3 Nhập dữ liệu thích nghi đất đai............................................................. 56
13.4.4 Nhập rủi ro ............................................................................................ 57
13.4.5 Nhập lợi nhuận kiểu sử dụng ................................................................ 58
13.4.6 Nhập ngày công lao động các kiểu sử dụng ......................................... 59
13.4.7 Nhập chỉ số môi tường của các kiểu sử dụng ....................................... 59
13.4.8 Nhập số vụ của các kiểu sử dụng.......................................................... 60
13.4.9 Nhập dữ liệu năng suất ......................................................................... 60

13.4.10 Nhập yêu cầu sản lượng...................................................................... 61
13.4.11 Nhập yêu cầu diện tích ....................................................................... 61
13.5 Chạy tối ưu hóa........................................................................................ 62
13.5.1 Lựa chọn phương án tối ưu................................................................... 62
13.5.2 Chọn các phương trình ràng buộc......................................................... 63
xii


13.5.3 Chọn các tùy chọn đọc dữ liệu.............................................................. 64
13.5.4 Lập mơ hình và chạy tối ưu hóa ........................................................... 64
13.6 Xuất dữ liệu bản đồ.................................................................................. 65
13.6.1 Xuất kết quả tối ưu hóa......................................................................... 65
13.6.2 Xuất kết quả tối ưu hóa ra mơ hình bố trí đất sản xuất nơng nghiệp STLUAM ..................................................................................................... 67
PHỤ LỤC 14. Danh sách các bài báo đã công bố ........................................... 69

13


DANH SÁCH HÌNH
Hình 2.1 Tiến trình quy hoạch sử dụng đất của FAO........................................ 8
Hình 2.2 Quy trình ứng dụng của mơ hình hóa ............................................... 16
Hình 2.3 Lời giải bài tốn quy hoạch tuyến tính 2 biến qua biểu đồ............... 23
Hình 2.4 Giải thuật cho bài tốn quy hoạch tuyến tính ................................... 24
Hình 2.5 Phương pháp Monte Carlo trong ước tính diện tích ......................... 33
Hình 2.6 Lưới tế bào lân cận trên lưới hai chiều ............................................. 37
Hình 3.1 Tiến trình thực hiện các nội dung của luận án.................................. 42
Hình 3.2 Bản đồ vị trí các điểm khảo sát......................................................... 47
Hình 3.3 Mơ hình tích hợp ST-IALUP............................................................ 48
Hình 3.4 Dự tính diện tích canh tác bằng phương pháp Monte Carlo............. 49
Hình 3.5 Các bước xây dựng phần mềm LandOptimizer................................ 51

Hình 3.6 Phương pháp xây dựng bản đồ ĐVĐĐ và đánh giá thích nghi ....... 51
Hình 3.7 Thuật tốn lập và giải mơ hình tối ưu hóa của phần mềm
LandOptimizer. ................................................................................................ 59
Hình 3.8 Sơ đồ lớp UML của mơ hình ST_LUAM......................................... 62
Hình 3.9 Sơ đồ giải thuật điều khiển các Cell bố bố trí đất sản xuất nơng
nghiệp............................................................................................................... 63
Hình 3.10 Các chỉ số đánh giá của một cell liên quan đến vị trí cell ............. 65
Hình 4.1 Bản đồ vùng nghiên cứu, tỉnh Sóc Trăng ........................................ 69
Hình 4.2 Lớp bản đồ nhóm đất của ba huyện Long Phú, Trần Đề, Mỹ Xuyên,
tỉnh Sóc Trăng.................................................................................................. 70
Hình 4.3 Lớp bản đồ đặc tính phèn thuộc vùng nghiên cứu............................ 71
Hình 4.4 Vùng thủy lợi thuộc tỉnh Sóc Trăng ................................................. 72
Hình 4.5 Bản đồ mặn và thời gian mặn tỉnh Sóc Trăng năm 2030 ................. 73
Hình 4.6 Diện tích canh tác lúa của 3 huyện từ 2010 – 2018......................... 77
Hình 4.7 Sản lượng lúa của 3 huyện từ 2010 – 2018 ..................................... 78

14


Hình 4.8 Diện tích trồng màu, cây ăn quả, và NTTS của 3 huyện từ năm
2010-2018 ........................................................................................................ 79
Hình 4.9 Lợi nhuận của các kiểu sử dụng ...................................................... 81
Hình 4.10 Tỷ lệ nguồn vốn ............................................................................. 82
Hình 4.11 Tỷ lệ sử dụng các nguồn vốn của các KSD. .................................. 83
Hình 4.12 Số ngày công của các kiểu sử dụng đất trong năm......................... 86
Hình 4.13 Trình độ học vấn của nơng hộ được khảo sát ................................ 87
Hình 4.14 Trình độ thâm canh của chủ sử dụng............................................. 87
Hình 4.15 Diện tích trung bình các kiểu sử dụng ........................................... 88
Hình 4.16 Yêu cầu hạ tầng với các kiểu sử dụng ........................................... 89
Hình 4.17 Rủi ro của các kiểu sử dụng........................................................... 90

Hình 4.18 Sự đánh giá tác động môi trường của các kiểu sử dụng. ............... 91
Hình 4.19 Thiết kế của mơ hình tích hợp ........................................................ 94
Hình 4.20. Dự tính diện tích rau màu, cây ăn quả và thủy sản đến năm 2030 95
Hình 4.21 Sơ đồ tổng thể hoạt động của phần mềm LandOptimizer ............. 97
Hình 4.22 Tổ chức cơ sở dữ liệu đầu vào của LandOptimizer........................ 98
Hình 4.23 Chức năng tạo file dự án mới ........................................................ 99
Hình 4.24 Giao diện nhập liệu từ bản đồ đơn vị đất đai................................ 100
Hình 4.25 Chức năng nhập dữ liệu thích nghi đất đai .................................. 101
Hình 4.26 Chuẩn hóa dữ liệu lợi nhuận trên LandOptimizer ........................ 102
Hình 4.27 Giao diện lựa chọn phương án tối ưu trên LandOpimizer........... 103
Hình 4.28 Mơ hình ST-LUAM trên GAMA ................................................. 107
Hình 4.29 Kết quả cân chỉnh tự động các trọng số........................................ 108
Hình 4.30 Kết quả cân chỉnh mơ hình bố trí đất sản xuất nông nghiệp so với
bản đồ hiện trạng năm 2010........................................................................... 109
Hình 4.31 Thực thi mơ hình ST-LUAM........................................................ 110
Hnh 4.32 Đề xuất quy trình ứng dụng mơ hình tích hợp............................... 111
Hình 4.33 Lớp bản đồ độ mặn ở 3 huyện ...................................................... 112
15


Hình 4.34 Bản đồ thời gian mặn ở 3 huyện................................................... 113
Hình 4.35 Lớp phân vùng khả năng tưới ....................................................... 114
Hình 4.36 Bản đồ đơn vị đất đai huyện Trần Đề, Long Phú, Mỹ Xuyên...... 115
Hình 4.37 Lựa chọn khảo sát trọng số mục tiêu ............................................ 122
Hình 4.38 Bản đồ bố trí các kiểu sử dụng của phương án tối ưu hóa đa mục
tiêu theo kịch bản 1 ........................................................................................ 125
Hình 4.39 Bản đồ bố trí các kiểu sử dụng của phương án tối ưu hóa đa mục
tiêu theo kịch bản 2 ........................................................................................ 126
Hình 4.40 Diện tích các kiểu sử dụng của các phương án theo kịch bản 1 ... 127
Hình 4.41 Bản đồ bố trí các kiểu sử dụng của phương án tối ưu hóa thích nghi

theo kịch bản 1 ............................................................................................... 129
Hình 4.42 Bản đồ bố trí các kiểu sử dụng của các phương án tối ưu hóa lợi
nhuận theo kịch bản 1 .................................................................................... 130
Hình 4.43 Diện tích các KSD theo các phương án tối ưu hóa ở kịch bản 2.. 131
Hình 4.44 Bản đồ bố trí các kiểu sử dụng của phương án tối ưu hóa thích nghi
theo kịch bản 2 ............................................................................................... 132
Hình 4.45 Bản đồ bố trí các kiểu sử dụng của phương án tối ưu hóa lợi nhuận
theo kịch bản 2 ............................................................................................... 133
Hình 4.46 So sánh tổng lợi nhuận của hai kịch bản năm 2030 .................... 134
Hình 4.47 Diện tích các KSD phương án ĐMT kịch bản 1 theo huyện........ 135
Hình 4.48 So sánh phương án đa mục tiêu theo Kịch bản 1 và hiện trạng.... 136
Hình 4.49 Bố trí đất sản xuất nơng nghiệp khơng xét yếu tố khả năng đầu tư
của xã ............................................................................................................. 137
Hình 4.50 Bố trí đất sản xuất nơng nghiệp khi khơng xét đến tính lân cận... 138
Hình 4.51 Bố trí đất sản xuất nông nghiệp khi không xét yếu tố hạ tầng ..... 139
Hình 0.1 Các thực đơn lệnh của phần mềm.................................................... 53
Hình 0.2 Thanh cơng cụ của phần mềm LandOptimizer................................ 54
Hình 0.3 Nhập đơn vị đất đai từ file ............................................................... 54
Hình 0.4 Trang nhập thông tin đơn vị đất đai................................................. 55
xvi


Hình 0.5 Nhập các kiểu sử dụng..................................................................... 56
Hình 0.6 Nhập thích nghi đất đai của các KSD.............................................. 57
Hình 0.7 Nhập rủi ro các kiểu sử dụng ........................................................... 58
Hình 0.8 Nhập và chuẩn hóa lợi nhuận kiểu sử dụng..................................... 58
Hình 0.9 Nhập và chuẩn hóa số ngày cơng các kiểu sử dụng ........................ 59
Hình 0.10 Nhập chỉ số tốt cho mơi trường của kiểu sử dụng ......................... 60
Hình 0.11 Nhập số vụ của các kiểu sử dụng................................................... 60
Hình 0.12 Nhập năng suất sản phẩm của các kiểu sử dụng............................ 61

Hình 0.13 Nhập yêu cầu sản lượng tối thiểu và tối đa của các sản phẩm ...... 61
Hình 0.14 Nhập yêu cầu diện tích tối thiểu và tối đa của các kiểu sử dụng... 62
Hình 0.15 Lựa chọn phương án tối ưu hóa ...................................................... 63
Hình 0.16 Đọc kết quả tối ưu hóa ................................................................... 65
Hình 0.17 Chọn xuất dữ kết quả tối ưu hóa.................................................... 65
Hình 0.18 Chọn tập tin kết quả cần xuất ........................................................ 66
Hình 0.19 Kết quả tối ưu hóa xem dạng file Excel ........................................ 67
Hình 0.20 Chọn xuất dữ kết quả tối ưu hóa cho bố trí đất sản xuất nơng
nghiệp............................................................................................................... 68
Hình 0.21 Kết quả tối ưu hóa xuất cho mơ hình tối ưu hóa ........................... 68

xvii


DANH SÁCH BẢNG
Bảng 2.1: Một số đặc điểm của các phần mềm tối ưu ..................................... 26
Bảng 2.2 So sánh các phần mềm tối ưu hóa tuyến tính thương mại và miễn phí
.......................................................................................................................... 30
Bảng 2.3 Tổng hợp các phần mềm đánh giá thích nghi đất nơng nghiệp....... 35
Bảng 3.1 Các yếu tố KT-XH-MT cần khảo sát ............................................... 44
Bảng 3.2 Phân bố số lượng mẫu khảo sát....................................................... 46
Bảng 3.3 Các đối tượng của mơ hình bố trí đất sản xuất nơng nghiệp............ 60
Bảng 4.1. Sự thay đổi diện tích đất sản xuất nơng nghiệp tỉnh Sóc Trăng giai
đoạn 2005-2015 (ĐVT: ha).............................................................................. 75
Bảng 4.2 Diện tích đất nơng nghiệp của 3 huyện ............................................ 76
Bảng 4.3 Các kiểu sử dụng đất sản xuất nông nghiệp có triển vọng ở vùng
nghiên cúu........................................................................................................ 80
Bảng 4.4 Phân nhóm xã theo khả năng kinh tế................................................ 84
Bảng 4.5 Dân số và lao động năm 2018 (ĐVT: người)................................... 85
Bảng 4.6 Tổng hợp sự ảnh hưởng của các yếu tố đến SDĐ nông nghiệp ....... 92

Bảng 4.7 Dữ liệu tối ưu hóa diện tích từng ĐVĐĐ được xuất từ
LandOptimizer ............................................................................................... 102
Bảng 4.8. So sánh kết quả tối ưu diện tích các kiểu sử dụng đất bằng phần
mềm LandOptimizer và mơ hình tốn GAMS (ĐVT: ha)............................. 104
Bảng 4.9 Đặc tính đất đai của các đơn vị đất đai của huyện Long Phú, Trần
Đề, Mỹ Xuyên tỉnh Sóc Trăng....................................................................... 115
Bảng 4.10 Lợi nhuận và số ngày công lao động các kiểu sử dụng đất sản xuất
nơng nghiệp có triển vọng ............................................................................. 116
Bảng 4.11 Yêu cầu chất lượng đất đai cho từng KSD có triển vọng............. 117
Bảng 4.12 Phân tích thích nghi của các LUT ................................................ 118
Bảng 4.13 Cập nhật bảng phân cấp thích nghi cho kịch bản 2...................... 120
Bảng 4.14 Hàm mục tiêu và phương trình ràng buộc của các phương án..... 120
Bảng 4.15 Ràng buộc diện tích biên của các KSD của 2 kịch bản................ 121
xviii


Bảng 4.16 Kết quả khảo sát các trọng số mục tiêu kịch bản 1 ...................... 123

xix


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
T
ừ
A
B
A
H
C
A

C
S
V
Đ
B
Đ
M
Đ
V
F
A
O
G
A
M
G
I
S
K
S
D
K
T
L
P

Tiếng
Tiếng
A Việt
A

g
A
n
C
e
C
o
m

M
ô
P
h
M
ô
K
i
ể
Đ
ồ
Đ
a
Đ
ơ
F T
o ổ
o
G H
e ệ
n

G H
e ệ
o t
K
i
ể
K
i
n
L Q
i u
n y
e
a h
L L K
U a i
L L H
U a ệ
M M P
C ul h
D ti- ư
M M Đ
P a ị
S t n
h h
N
N
N
ô
xx

P
T
N

n
ô
n
g

T Q t
u ht
i
Q
Q
H
u
Q
Q
H
u
S
S
D
ử
S S M
T o ô
- c
S S M

T o ơ
- c
h
I
A T ì
U
Ủ
B
y

xxi


CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU
1.1 Tính cấp thiết của đề tài
Quy hoạch sử dụng đất được xây dựng theo chu kỳ 10 năm và công tác
quy hoạch hiện nay dựa trên các tiêu chí của Bộ Tài ngun và Mơi trường (Bộ
Tài ngun và Mơi trường, 2014) và quy trình hướng dẫn của FAO (FAO,
1981) gồm 7 bước. Trong đó có hai bước cần thiết phải chú trọng để đảm bảo
sự phát triển và phát triển bền vững đó là đánh giá thích nghi đất đai tự nhiên
và đánh giá bổ sung về kinh tế, xã hội và môi trường (KT-XH-MT) để xây
dựng các phương án sử dụng đất. Tuy nhiên giai đoạn đánh giá bổ sung các
yếu tố KH-XH-MT thường gặp nhiều khó khăn do những điều kiện này thường
xuyên thay đổi và thường khác nhau ở các vùng miền khác nhau do đó gây khó
khăn khi ứng dụng.
Để đánh giá bổ sung các yếu tố KT-XH-MT, các tác giả đã sử dụng
nhiều phương pháp như đánh giá đất đai đa mục tiêu (Phạm Thanh Vũ và ctv.,
2009), phân tích thứ bậc (AHP) trong phân cấp thích nghi (Akıncı et al., 2013;
Elaalem et al., 2010). Bên cạnh đó, nhiều nghiên cứu sử dụng cơng cụ tối ưu
hóa dựa trên mơ hình quy hoạch tuyến tính (linear programming) với đặc điểm

tối ưu hóa diện tích các kiểu sử dụng đất sản xuất nơng nghiệp trên một đơn vị
diện tích theo các mục tiêu về lợi nhuận cao, sử dụng lao động, bảo vệ môi
trường với các ràng buộc về kinh tế xã hội (vốn, lao động, lợi nhuận, chi phí)
của địa phương (Lê Quang Trí và ctv., 2013; Nguyễn Hiếu Trung và ctv.,
2015; Phạm Thanh Vũ và ctv., 2014) để xác định diện tích tối ưu của mỗi kiểu
sử dụng đất cho từng đơn vị đất đai. Ưu điểm của các phương pháp này là đề
xuất được điểm giới hạn hoặc đề xuất diện tích các kiểu sử dụng một cách tối
ưu nhất dựa vào các ràng buộc. Tuy nhiên, điểm hạn chế của các phương pháp
này là kết quả đề xuất dựa vào đơn vị đất đai, kết xuất bản đồ bố trí nhiều kiểu
sử dụng trên một ĐVĐĐ mà khơng xác định chính xác vùng bố trí. Điều này
gây khó khăn cho các nhà quy hoạch khi đọc kết quả cũng như phân tích dữ
liệu đầu ra. Mặt khác, điểm bất tiện của các nghiên cứu hiện nay đòi hỏi người
dùng phải có kiến thức sâu về tốn học và khả năng lập trình để xây dựng các
phương trình mục tiêu tối ưu cũng như các phương trình ràng buộc khi thực
hiện tối ưu hóa sử dụng đất. Do đó, cần thiết phải nghiên cứu xây dựng chương
trình phần mềm hỗ trợ giải bài tốn tối ưu hóa diện tích đất sản xuất nơng
nghiệp với giao diện thân thiện từ dữ liệu đầu vào, dữ liệu đầu ra cũng như lập
hàm mục tiêu và các phương trình ràng buộc nhằm giải quyết bài tốn tối ưu
hóa và các vấn đề khác khi các dữ liệu đầu vào về KT- XH – MT cũng như khi

1


các chỉ tiêu của địa phương thường xuyên thay đổi theo nhu cầu phát triển tổng
thể như hiện nay.
Vấn đề bố trí khơng gian diện tích quy hoạch sử dụng đất sản xuất nông
nghiệp như thế nào là tối ưu nhất không chỉ là câu hỏi lớn của những người
làm công tác quy hoạch dựa trên bất cứ cách tiếp cận nào mà còn là một vấn đề
của người dân với mong muốn khai thác hiệu quả nguồn tài nguyên họ đang có
một cách ổn định lâu dài. Do đó, giải quyết bài tốn xây dựng các phương án

bố trí khơng gian đối với phần diện tích quy hoạch, các tác giả đã ứng dụng mơ
hình bố trí dạng tương tác với người dùng để tìm quy luật phân phối theo các
mục tiêu khác nhau. Nghiên cứu của Castella et al., (2005, 2014) đã ứng dụng
phương pháp tương tác với người dùng (Participatory Modelling) trong nghiên
cứu bố trí diện tích đất quy hoạch ở vùng núi phía Bắc Việt Nam và Lào. Bên
cạnh đó, nghiên cứu của Lê Cảnh Định (2011) cũng đã ứng dụng mơ hình tế
bào tự động (Cellular Automata, CA) qua phần mềm SALUP để bố trí diện
tích sử dụng đất theo dạng các ơ lưới, mỗi kiểu sử dụng đất được bố trí vào vị
trí thích nghi trong một đơn vị đất đai kế thừa hiện trạng sử dụng đất, sau đó
lan tỏa ra các hướng cho đến khi đạt được tổng diện tích cần bố trí. Nghiên cứu
này đã có xét đến sự cạnh tranh giữa các kiểu sử dụng khi bố trí. Các phương
pháp này đã giúp cải thiện một bước đáng kể trong hỗ trợ xây dựng quyết định
của nhà quy hoạch, giúp nhà quy hoạch có thể chỉ ra vị trí cần bố trí kiểu sử
dụng nào để đạt được mục tiêu đề ra. Tuy nhiên các phương pháp bố trí đất
đau chưa cho thấy việc xét đến yếu tố cơ sở hạ tầng phục vụ cho canh tác cũng
như chưa quan tâm đến các yếu tố rủi ro của các kiểu sử dụng và sự tác động
của các điều kiện kinh tế xã hội và môi trường đối với các kiểu sử dụng khi đề
xuất bố trí đất đai. Đồng thời, việc tiếp cận các phần mềm bố trí khơng gian
cũng khó tiếp cận. Do đó, nghiên cứu cần được thực hiện để xây dựng mơ hình
bố trí khơng gian đất đai phục vụ cho sản xuất nơng nghiệp có tính đến các yếu
tố KT - XH - MT và sự ảnh hưởng của các hệ thống giao thông, hệ thống dẫn
thoát nước, hệ thống cung cấp điện, kiểu sử dụng của các hộ sản xuất lân cận,
năng lực kinh tế của nông hộ cũng như tỷ lệ hộ nghèo ở địa phương tác động
đến sự bố trí khơng gian các kiểu sử dụng đất sản xuất nông nghiệp.
Từ những ưu điểm và những tồn tại của các nghiên cứu liên quan, việc
đề xuất nghiên cứu bổ sung vào khoảng trống mà các nghiên cứu trước đây
chưa giải quyết được là cần thiết. Cụ thể, luận án chú trọng đến phân tích mối
quan hệ giữa các yếu tố kinh tế xã hội và môi trường ảnh hưởng đến sự lựa
chọn kiểu sử dụng đất sản xuất nông nghiệp nhằm giúp chọn ra các yếu tố cụ
thể trong thiết lập mơ hình tốn tối ưu hóa; xây dựng phần mềm tối ưu hóa tích

hợp với mơ hình bố trí khơng gian đất đai theo phương pháp kết hợp tính thích
2