Laboratory Exercise No. 1 GIS & Makov Chain Model
PHẦN CHUYÊN ĐỀ
ỨNG DỤNG GIS TRONG QUẢN LÝ
TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN
Designed by Dr. Nguyen Kim Loi, July 2005
106
Laboratory Exercise No. 1 GIS & Makov Chain Model
Chuyên đề 1
ỨNG DỤNG GIS & CHUỔI MAKOV TRONG VIỆC
ĐÁNH GIÁ DIỄN BIẾN SỬ DỤNG ĐẤT
Mục tiêu:
1) Ứng dụng GIS trong việc xây dựng bản đồ sử dụng đất, tài nguyên rừng;
2) Ứng dụng chuổi Makov & GIS trong việc xác định Ma trận chuyển đổi sử dụng
đất, tài nguyên rừng;
3) Dự báo thay đổi sử dụng đất và tài nguyên rừng thông qua các mô hình tóan học.
Tài liệu tham khảo
(1) Nguyen Kim Loi, and N.Tangtham. . 2001. Effects of Land Cover and Large
Reservoir Operation on Water Balance of the Chao Pharaya River Basin,
Bangkok, Thailand. Kasetsart J. Nat. Sci. 32. p.234-244.
(2) Nguyen Kim Loi. 2002. Effect of Land Use/ Land Cover Changes and Practices
on Sediment Contribution to the Tri An Reservoir of Dong Nai Watershed,
Vietnam. M.Sc. Thesis, Graduate School, Kasetsart University, Bangkok,
Thailand. 113p.
(3) Nguyễn Kim Lợi .2002. Tiếp cận mô hình hóa trong nghiên cứu thay đổi sư dụng
đất tại lưu vực sông Đồng Nai. Tập san Kỹ thuật Nông Lâm nghiệp, số 1/2002.
Đại học Nông Lâm TPHCM. p.34-40.
(4) Nguyễn Kim Lợi .2004. Anh hưởng của sự thay đổi các kiểu sử dụng đất đến bồi
lắng lòng hồ Trị An của lưu vực sông Đồng Nai.Tạp chí Khoa học đất, Số đặc biệt
20/2004, Hà Nội.
(5) Nguyen Kim Loi. 2002. Integration of Linear Programming and GIS Land
Allocation for Quality of Life: A Case Study in Dong Nai Watershed, Vietnam.

Designed by Dr. Nguyen Kim Loi, July 2005
108
= [V
1
,
V
2
, . . . ,
V
5
]

2
Laboratory Exercise No. 1 GIS & Makov Chain Model
Các kiểu sự dụng đất ở thời điểm t
o
Các kiểu sự dụng đất ở thời điểm t
1
Với γ
ij
: là xác suất thay đổi được xác định từ việc “Overlay” bản đồ sử
dụng đất tại 2 thời điểm khác nhau. Để dự đoán phân bố các kiểu sử dụng đất khác
nhau vào các thời điểm tiếp theo có thể ứng mô hình Markov Chain như sau:
Đây có thể được viết lại dưới dạng tổng quát hóa của ma trận như sau:
[V
1,
V
2, . . . ,
V
5

, . . .
γ
25
.
.
.
γ
51
,
γ
52
,
γ
53
, . . .
γ
55
γ
51
γ
55
γ
53
γ
54
γ
52
(1)Lâm nghiệp
(2)Nông nghiệp
(3)Đô thị

Laboratory Exercise No. 1 GIS & Makov Chain Model
dA/A = r
*
dt
A
t
= A
o

*
(1+r)
t
(1)
r : Tỉ lệ thay đổi của các kiểu sử dụng đất trong khoảng thời gian thu
thập số liệu.
A
o
: Diện tích của kiểu sử dụng đất tại thời điểm thứ nhất
A
t
: Diện tích của kiểu sử dụng đất tại thời điểm t.

1.3. Mô hình hóa về sự thay đổi các kiểu sử dụng đất tại lưu vực sông Đồng Nai
Như đã đề cập ở trên, mục đích của nghiên cứu nhằm phát triển mô hình về sự
thay đổi các kiểu sử dụng đất (LUCC) tại lưu vực sông Đồng Nai nhằm ứng dụng mô
hình này để dự báo hướng LUCC trong tương lai.
Sự thay đổi các kiểu sử dụng đất được xem như là một hàm số do bởi những
hoạt động của con người trong lưu vực. Hàm số đó được xác định bởi sự thay đổi các
kiểu sử dụng đất và có thể được mô hình hóa bởi một phương trình tóan học như
sau:

)
t1
= c
1
AP
1(to)
(3)
(AP
2
)
t1
= c
2
AP
2(to)
(4)
(AP
3
)
t1
= c
3
AP
3(to)
(5)
( AP
4
)
t1
= c

Phương trình (3) đến (7), có thể được tổng quát hóa như sau:
(AP
n
)
(t+1)
= c
n
AP
n (t)
(8)
Designed by Dr. Nguyen Kim Loi, July 2005
110
Laboratory Exercise No. 1 GIS & Makov Chain Model
Tại thời điểm các năm 1990, 1995 và 2000, diện tích của lưu vực có thể
được viết như sau:
1990: A
(t1)
= AP
1 (t1)
+ AP
2 (t1)
+ AP
3 (t1)
+ AP
4 (t1)
+ AP
5 (t1)
(9)
1995: A
(t2)

tổng diện tích của khu vực nghiên cứu.
Trong chuyên đề này, khoảng giữa thời gian t
o
và t
1
, sự thay đổi giữa các “Patch”
là một ma trận được trình bày trong Bảng 1.
Bảng 1. Ma trận về thay đổi các kiểu sử dụng đất trong khoảng thời gian t
o
đến t
1

t
o
t
1
P
1
P
2
P
3
P
4
P
5
P
1
γ
11

γ
35
P
4
γ
41
γ
42
γ
43
γ
44
γ
45
P
5
γ
51
γ
52
γ
53
γ
54
γ
55
Sự thay đổi của “Patch” P
1
khoảng giữa thời gian t
o

21
AP
2 (to)
+
γ
31
AP
3 (to)
+ γ
41
AP
4 (to)
+ γ
51
AP
5 (to)
(12)
Tương tự như trên,sự thay đổi của “Patch” P
2
, P
3
, P
4
, P
5
, khoảng giữa thời gian
t
o
- t
1

+ γ
12
AP
1 (to)
+ γ
32
AP
3
(to)
+ γ
42
AP
4 (to)
+ γ
52
AP
5 (to)
(13)
(AP
3
)
t1
= c
3
AP
3(to)
= AP
3( to)
– γ
31

5 (to)
(14)
(AP
4
)
t1
= c
4
AP
4(to)
= AP
4( to)
– γ
41
AP
4(to)
– γ
42
AP
4 (to)
– γ
43
AP
4 (to)
– γ
45
AP
4(to)
+ γ
14

– γ
52
AP
5 (to)
– γ
53
AP
5 (to)
– γ
54
AP
5(to)
+ γ
15
AP
1 (to)
+
Designed by Dr. Nguyen Kim Loi, July 2005
111
Laboratory Exercise No. 1 GIS & Makov Chain Model
γ
25
AP
2 (to)
+ γ
35
AP
3 (to)
+ γ
45

P
i
đến “Patch” P
j
.
Phương trình (12) “dấu (+)” chỉ sự chuyển đổi từ Patch “P
2
, P
3
, P
4
, P
5
” đến
Patch P
1
, và “dấu (-)” chỉ sự chuyển đổi từ Patch P
1
đến Patch “P
2
, P
3
, P
4
, P
5
”. Những
phương trình khác tương tự “dấu (+)” và “dấu (-) giải thích sự chuyển đổi theo γ
ij
và