ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ
CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC
BÁCH KHOA

LÊ CẢNH ĐỊNH

TÍCH HP GIS VÀ KỸ THUẬT TỐI ƯU
HOÁ ĐA MỤC TIÊU MỜ ĐỂ HỖ TR
QUY HOẠCH SỬ DỤNG ĐẤT NÔNG
NGHIỆP

CHUYÊN NGÀNH:
BẢN ĐỒ MÃ
NGÀNH: 62 52 85 20

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ
KỸ THUẬT
(Tài liệu phục vụ báo cáo LATS
cấp Nhà nước)


Tp.HCM – 2011


2


iii

CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

biện

3:

………………………………………………
……………..

Luận án tiến só sẽ được bảo vệ trước Hội đồng
chấm luận án họp tại: Trường Đại học Bách khoa
Tp.HCM
Vào lúc
giờ, ngày
tháng năm 2011.


Có thể tìm hiểu luận án tại các thư viện:

Thư viện Khoa học tổng hợp Tp.HCM

Thư viện trường Đại học Bách khoa - ĐHQG Tp.HCM.


4

MỤC LỤC
PHẦN MỞ ĐẦU....................................................................1

1.Tính cấp thiết của luận án................................................1
2.Mục tiêu nghiên cứu............................................................ 3
3.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.................................... 3

3.2.2.. Mô hình FMOLP trong xác đònh diện tích tối ưu các
phương án....................................................................... 13
3.2.3........Mô hình CA trong bố trí không gian sử dụng đất
14
3.3......................................................................Mô hình tích hợp
14
PHẦN III: ỨNG DỤNG THỰC TIỄN...................................... 16
Chương 4: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH VÀO QUY HOẠCH SỬ
DỤNG ĐẤT NÔNG NGHIỆP TỈNH LÂM ĐỒNG................16

4.1.. Cơ sở dữ liệu phục vụ quy hoạch sử dụng đất nông
nghiệp................................................................................. 16


5
4.2.Đánh giá thích nghi đất đai cho quản lý sử dụng đất
bền vững........................................................................... 18
4.3............Quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp bền vững
19
4.3.1.. Xây dựng, lựa chọn phương án sử dụng đất tối ưu
20
4.3.2.....................................Bố trí không gian sử dụng đất
22
4.3.3.........................................Đánh giá kết quả mô hình
22
PHẦN KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN....................23
CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN
ÁN........................................................................................25



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, việc nghiên cứu xây dựng mô hình đánh giá
đất đai bền vững trong môi trường mờ là hết sức 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
gũi 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). 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 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

thừa hiện trạng, gây xáo trộn trong sử dụng đất, do đó
không đáp ứng được yêu cầu đặc thù ở Việt Nam.
+ 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 sử dụng đất 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


3
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: (i) lựa chọn yếu tố bền vững, (ii) đánh giá
thích nghi đất đai bền vững, (iii) xác đònh diện tích tối ưu các
phương án và (iv) 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.

4.Những đóng góp chính của luận án
(1). Tích hợp 2 mô hình FESLM (FAO, 1993b) và DPSIR (EEA, 1999)
để xác đònh các yếu tố trong quản lý sử dụng đất bền
vững (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 mối quan hệ
nhân - quả giữa các yếu tố nên dễ dàng hơn trong việc
ra quyết đònh kiểm soát yếu tố nguyên nhân gây ra kết
quả trong SLM.
(2). Luận án 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 AHP mờ trong ra quyết đònh
nhóm (FAHP-GDM) để xác đònh trọng số các yếu tố bền
vững nên hạn chế tính chủ quan và tranh thủ được tri


thức của nhiều chuyên gia trong từng lónh vực; (ii) dùng
phương pháp đánh giá mờ nên chắt lọc được thông tin,
hạn chế được sai số và mô phỏng các hàm 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 LUT.


(6). Xây dựng mới mô hình CA trong bố trí không gian các
phương án sử dụng đất. 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) để giải quyết 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.
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 một cách trực quan (ngoài số liệu diện tích còn có


cả bản đồ) nên quyết đònh lựa 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.
5.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, trang 10-51); Phần II (Cơ sở lý thuyết và xây

bền vững tài nguyên đất đai (FAO/UNEP, 1999a) tiếp
cận từ trên xuống, từ dưới lên và tiếp cận đa mục
tiêu (xem xét đồng thời các yếu tố về kinh tế, xã
hội và môi trường), đây là phương pháp được hầu
hết các quốc gia áp dụng trong lập quy hoạch sử dụng
đất.
(2). Các phương pháp đánh giá đất đai (Land
Evaluation): (i) Các phương pháp FAO(1976, 1983, 1984, 1985,
1989, 1990, 1992) chưa đặt vấn đề về đánh giá đất đai bền
vững. FAO (1993b) cho ra đời “Khung đánh giá đất đai phục vụ
cho quản lý sử dụng đất bền vững (FESLM)”. FAO (2007) đã
nhấn mạnh vai trò của “đánh giá đất đai bền vững”, có
nghóa là mục tiêu chính của đánh giá đất đai là phục vụ cho
quản lý sử dụng đất bền vững (SLM). (ii) Các phương pháp
khác FAO như: phương pháp tham số (Sys et al, 1991; Dengiz,
2005), phương pháp phân tích đa tiêu chuẩn (Malczewski, 1999;
Jiang and Eastman, 2000; Lê Cảnh Đònh, 2005...). Các phương
pháp này lượng hoá mức độ ảnh hưởng của các yếu tố,
tính toán giá trò thích nghi và tích hợp với GIS để biểu diễn
kết quả thích nghi.
+ Đến nay, có nhiều nghiên cứu ứng dụng logic mờ trong
đánh giá đất đai nhằm hạn chế sai số, chắt lọc thông tin


và biểu diễn kết quả đầu ra một cách liên tục (Ranst et al.,
1996; Nisar et al., 2000; Sicat et al., 2005), các nghiên cứu này
chỉ sử dụng 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; Minh và Phước, 2006). Do đó, cần thiết phải tiến

chỉ ra rằng một LUS bền vững thoả mãn đồng thời 5 tính
chất nên hỗ trợ cho DM lựa chọn các yếu tố phù hợp
với lónh vực SLM. Do vậy, cần thiết phải nghiên cứu
tích hợp mô hình FESLM và DPSIR để xác đònh các yếu
tố trong SLM.
1.2. Tối ưu hoá trong quy hoạch sử dụng đất
+ Hiện có hai cách tiếp cận để giải bài toán tối ưu trong
quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp: (i). Tiếp cận một mục
tiêu (bài toán LP: Linear Programming): ít thích hợp do bài toán
quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp liên quan đến nhiều mục
tiêu mâu thuẫn nhau; (ii). Tiếp cận đa mục tiêu (GP, MOP) và
đa mục tiêu tuyến tính (LGP, MOLP): rất phù hợp vì nó giải
quyết được bài toán tối ưu đa mục tiêu.
+ Trong quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp, khi mô hình hoá
bài toán tìm diện tích tối ưu các phương án sử dụng đất,
biến quyết đònh thường được cài đặt là diện tích các loại
cây trồng, khi đó các hàm mục tiêu và hệ ràng buộc
đều có thể biểu diễn được ở dạng tuyến tính, do vậy
mô hình tối ưu trong tìm diện tích các phương án sử
dụng đất nông nghiệp thuộc lớp bài toán tối ưu
tuyến tính (Chang et al., 1995; Weintraub et al, 2007).
+ Như vậy, mô hình LGP và MOLP phù hợp trong việc giải bài
toán tìm diện tích tối ưu trong QHSDĐNN. Vấn đề là chọn mô
hình LGP hay MOLP? Việc lựa chọn sử dụng mô hình LGP hoặc
MOLP phụ thuộc vào yêu cầu của bài toán cần giải, khi tất


cả các mục tiêu (goal) được xác đònh rõ ràng thì áp dụng
mô hình LGP (Ehrgott et al., 2003), khi thể hiện mục tiêu đònh
hướng (objective) thì dùng mô hình MOLP (McCarl et al., 1997).

hiện nay (Chang et al., 2009). Như vậy, trong trường hợp
không yêu cầu khẩn cấp, thì FAHP-GDM là giải pháp
khá tốt để giải bài toán MCDM/MCDA.
+ Theo Kahrahman (2008), hiện nay có 4 phương pháp AHP mờ
(FAHP) thu hút nhiều nhà nghiên cứu: (i) Cả 2 phương pháp
của Laarhoven, Pedrycz (1983) và Buckley (1985) có yêu cầu
tính toán rất lớn ngay cả đối với vấn đề rất nhỏ; (ii)
Phương pháp Cheng (1996) dựa trên cả hai phương pháp tính
xác suất (probability) và khả năng (possibility) nên rất khó
xác đònh; (iii) Phương pháp Chang (1992) yêu cầu tính toán
tương đối thấp và trình tự thực hiện giống như phương pháp
AHP trong môi trường rõ nên được nhiều nhà khoa học ứng
dụng. Do vậy, đề xuất chọn phương pháp FAHP (Chang,
1992) để xác đònh trọng số trong trường hợp ra quyết
đònh nhóm (GDM).
Tóm lại: Trong đánh giá thích nghi đất đai phục vụ cho
quy hoạch sử dụng đất, sử dụng phương pháp FAHPGDM là phù hợp, vì khi đó vừa tranh thủ được ý kiến
của nhiều chuyên gia, giảm được tính chủ quan, vừa
giảm được sai số do xử lý thông tin trong môi trường
mờ.
(2). GIS và Mô hình toán tối ưu: Đến nay đã có nhiều
nghiên cứu kết hợp GIS và mô hình toán tối ưu đa mục tiêu
trong quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp (Sadeghi et al. 2009),
ứng dụng LUPAS (Laborte et al., 1999; 2002; N.H. Trung, 2006; N.T.


Lan Anh, 2008). Trong các nghiên cứu này, sử dụng mô hình
toán tối ưu để xác đònh diện tích sử dụng đất tối ưu, còn
bài toán phân bố không gian (tự động vẽ bản đồ quy
hoạch) chưa được giải quyết một cách hoàn chỉnh

trí không gian sử dụng đất nông nghiệp đáp ứng yêu
cầu thực tiễn ở Việt Nam.
1.4. Đònh hướng nghiên cứu cho luận án
Qua nghiên cứu tổng quan, luận án tập trung nghiên cứu các
vấn đề sau:
+ Về lý thuyết: Nghiên cứu cơ sở khoa học của phương
pháp quy hoạch sử dụng đất tổng hợp cho quản lý bền
vững tài nguyên đất đai (FAO/UNEP, 1999a), trong đó nội dung
đánh giá thích nghi đất đai theo FAO(2007).
+ Về xây dựng mô hình: Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết
và thực tiễn, xây dựng mô hình và lựa chọn công nghệ phù
hợp trong giải quyết từng nội dung của bài toán quy hoạch
sử dụng đất nông nghiệp bền vững: (i). Nghiên cứu tích
hợp các mô hình FESLM và DPSIR để xác đònh các yếu tố
trong SLM; (ii). Mô hình GIS mờ trong đánh giá thích nghi đất đai
bền vững; (iii) Mô hình FMOLP trong xác đònh diện tích tối ưu
các phương án sử dụng đất, theo đó phát triển chương trình
máy tính để giải FMOLP theo phương pháp tương tác thoả hiệp
mờ; (iv) Mô hình CA trong bố trí không gian các phương án sử
dụng đất (đáp ứng yêu cầu đặc thù ở Việt Nam). Tích hợp
các mô hình với nhau để giải quyết toàn diện bài toán quy
hoạch sử dụng đất nông nghiệp.
PHẦN II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ XÂY DỰNG
MÔ HÌNH Chương 2: CƠ SỞ LÝ
THUYẾT
2.1. Quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp bền vững


FAO (1995) và FAO/UNEP (1997, 1999a) đã đề xuất khung lý
thuyết về hệ hỗ trợ quyết đònh quy hoạch sử dụng đất (hình

+ Cơ cấu kinh tế
+ Nguồn N.Lực
+ Chuyển dòch cơ cấu kinh
+ Ytế
tế, giáo dục
+ Thò trường
+ Giao thông
+…
+ Du lòch
+ Xây dựng…

Xác đònh các điều kiện quản trò:
+ Thích nghi tự nhiên
+ Điều kiện kinh tế
+ Xã hội chấp nhận
+ Bền vững về môi trường
+…
Lựa chọn sử dụng đất

Đònh hướng phát triển kinh tế -xã hội:
+ Mục tiêu phát triển kinh tế-xã hội
+ Đònh hướng phát triển các ngành
+ Xây dựng cơ sở hạ tầng kỹ thuật
+ Đònh hướng phát triển không gian
+…

Xác đònh cơ cấu sử dụng đất tối ưu,
bố trí không gian sử dụng đất

* LUS: Hệ thống sử dụng đất

tiêu, cách giải phổ biến
là thoả hiệp giữa các
mục tiêu (FAO/UNEP, 1999a).

Hiện trạng sử dụng đất Các nhu cầu sử dụng đất gồm
(available land)
(demand)
Bản đồ thích nghi đất
đai (suitability map)

Phân tích, thỏa hiệp,
thảo luận
Bản đồ quy hoạch
(spatial plan)

Hình 2.7: Bố trí không gian sử dụng đất
(FAO/UNEP,1997, 1999a)


(ii). Bố trí không gian sử
dụng đất (hình 2.7) dựa vào hiện trạng sử dụng đất, bản đồ
thích nghi đất đai, đối chiếu với các