Luận án Nghiên cứu xây dựng mô hình ứng dụng GIS trong quy hoạch sử dụng đất cấp huyện

Nội dung tài liệu: Luận án Nghiên cứu xây dựng mô hình ứng dụng GIS trong quy hoạch sử dụng đất cấp huyện

1. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ---------------------------------- Phạm Thị Thanh Thủy NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH ỨNG DỤNG GIS TRONG QUY HOẠCH SỬ DỤNG ĐẤT CẤP HUYỆN LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA LÝ Hà Nội - 2020
2. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ---------------------------------- Phạm Thị Thanh Thủy NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH ỨNG DỤNG GIS TRONG QUY HOẠCH SỬ DỤNG ĐẤT CẤP HUYỆN Chuyên ngành: Bản đồ - Viễn thám - GIS Mã số: 9440211.01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA LÝ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS. Trần Quốc Bình 2. PGS.TS. Trần Văn Tuấn XÁC NHẬN NCS ĐÃ CHỈNH SỬA THEO QUYẾT NGHỊ CỦA HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ LUẬN ÁN Chủ tịch hội đồng đánh giá Người hướng dẫn khoa học Luận án Tiến sĩ GS.TS. Nguyễn Cao Huần PGS.TS. Trần Quốc Bình Hà Nội - 2020
3. LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Kết quả nghiên cứu trong luận án này là trung thực, khách quan và chƣa từng đƣợc tập thể, cá nhân công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ trong quá trình thực hiện luận án này đã đƣợc cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận án đều đƣợc chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Tác giả luận án Phạm Thị Thanh Thủy
4. LỜI CẢM ƠN Luận án đƣợc thực hiện và hoàn thành tại Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội. Tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Trần Quốc Bình, PGS.TS Trần Văn Tuấn và các giảng viên Khoa Địa lý, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội - những ngƣời hƣớng dẫn khoa học đã tận tâm giúp đỡ và định hƣớng giúp tôi trong công tác nghiên cứu và hoàn thiện luận án. Luận án đƣợc hoàn thành với sự giúp đỡ của các cán bộ thuộc Sở Tài nguyên và Môi trƣờng Thái Bình, UBND huyện Đông Hƣng, UBND xã Nguyên Xá, xã Phú Châu, thị trấn Đông Hƣng,... cán bộ thuộc Sở Khoa học và Công nghệ Thái Bình cũng nhƣ các cán bộ thuộc Viện Thổ nhƣỡng Nông hóa đã giúp đỡ và tạo điều kiện cung cấp số liệu, thông tin phiếu điều tra và thực hiện thử nghiệm trên địa bàn. Tôi xin trân trọng cám ơn sự hỗ trợ quý báu này. Tôi xin chân thành cảm ơn Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng đã cấp kinh phí thực hiện đề tài cấp Bộ, mã số 2015.01.09 do tôi là chủ nhiệm và đề tài đã hỗ trợ nhiều nội dung nghiên cứu của luận án. Trong thời gian học tập và nghiên cứu, lãnh đạo Trƣờng Đại học Tài nguyên và Môi trƣờng Hà Nội, các đồng nghiệp nơi tôi công tác đã tạo điều kiện thuận lợi về thời gian và động viên tinh thần giúp đỡ tôi hoàn thành luận án. Tôi xin trân trọng cám ơn. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình và bạn bè đã luôn động viên, chia sẻ và tạo điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành luận án. Một lần nữa, tôi xin trân trọng cám ơn sự giúp đỡ của các tập thể, cá nhân đã giúp đỡ tôi hoàn thành luận án. Tác giả luận án Phạm Thị Thanh Thủy
5. MỤC LỤC MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 Chƣơng 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ ỨNG DỤNG GIS TRONG QUY HOẠCH SỬ DỤNG ĐẤT VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................................ 6 1.1. TỔNG QUAN CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU VỀ ỨNG DỤNG GIS TRONG QHSDĐ ........................................................................................................ 6 1.1.1. Khái niệm, mục tiêu và chức năng của QHSDĐ .............................................. 6 1.1.2. Các nghiên cứu trên thế giới về ứng dụng GIS trong QHSDĐ ........................ 9 1.1.3. Các nghiên cứu ở Việt Nam về ứng dụng GIS trong QHSDĐ ....................... 18 1.2. CƠ SỞ PHÁP LÝ VÀ THỰC TIỄN CỦA CÔNG TÁC QUY HOẠCH SỬ DỤNG ĐẤT .............................................................................................................. 25 1.2.1. Cơ sở pháp lý của công tác QHSDĐ .............................................................. 25 1.2.2. Những vấn đề thực tiễn của công tác QHSDĐ cấp huyện hiện nay ............... 28 1.3. CƠ SỞ KHOA HỌC ỨNG DỤNG GIS TRONG QHSDĐ .............................. 31 1.3.1. Khái niệm và chức năng của GIS ................................................................... 31 1.3.2. Kết hợp GIS với phƣơng pháp phân tích đa chi tiêu ...................................... 35 1.3.3. Nhu cầu về ứng dụng của GIS trong QHSDĐ ................................................ 38 1.3.4. Yêu cầu đối với các giải pháp ứng dụng GIS trong QHSDĐ ......................... 40 1.4. ĐỊNH HƢỚNG NHỮNG VẤN ĐỀ CẦN NGHIÊN CỨU ............................... 41 1.5. QUY TRÌNH VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................................ 43 1.5.1. Quy trình nghiên cứu ...................................................................................... 43 1.5.2. Phƣơng pháp nghiên cứu ................................................................................ 45 1.6. TIỂU KẾT CHƢƠNG 1 .................................................................................... 50 Chƣơng 2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH ỨNG DỤNG GIS TRONG QUY HOẠCH SỬ DỤNG ĐẤT CẤP HUYỆN .................................................... 52 2.1. PHÂN TÍCH QUY TRÌNH THỰC HIỆN QUY HOẠCH SỬ DỤNG ĐẤT CẤP HUYỆN THEO QUY ĐỊNH HIỆN HÀNH .................................................... 52 2.2. MÔ HÌNH ỨNG DỤNG GIS TRONG CHUẨN BỊ DỮ LIỆU PHỤC VỤ XÂY DỰNG PHƢƠNG ÁN QUY HOẠCH SỬ DỤNG ĐẤT CẤP HUYỆN ....... 53 2.2.1. Nhận dạng các vấn đề cần giải quyết .............................................................. 53 2.2.2. Mô hình ứng dụng GIS trong chuẩn bị dữ liệu phục vụ QHSDĐ cấp huyện ...... 57 i
6. 2.3. MÔ HÌNH ỨNG DỤNG GIS TRONG XÂY DỰNG PHƢƠNG ÁN QUY HOẠCH SỬ DỤNG ĐẤT CẤP HUYỆN ................................................................ 63 2.3.1. Nhận dạng các vấn đề cần giải quyết .............................................................. 63 2.3.2. Mô hình ứng dụng GIS trong lựa chọn vị trí tối ƣu cho công trình................ 66 2.3.3. Mô hình ứng dụng GIS trong đánh giá thích hợp đất đai bền vững ............... 72 2.3.4. Mô hình ứng dụng GIS trong tính toán số liệu QHSDĐ cấp huyện ............... 75 2.3.5. Mô hình ứng dụng GIS trong thể hiện phƣơng án QHSDĐ cấp huyện .......... 77 2.3.6. Mô hình ứng dụng GIS trong xây dựng phƣơng án QHSDĐ cấp huyện ....... 79 2.4. MÔ HÌNH ỨNG DỤNG GIS TRONG THẨM ĐỊNH VÀ LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN QUY HOẠCH SỬ DỤNG ĐẤT CẤP HUYỆN .............................. 81 2.4.1. Nhận dạng các vấn đề cần giải quyết .............................................................. 81 2.4.2. GIS trong thẩm định chất lƣợng dữ liệu đầu vào phục vụ QHSDĐ ............... 81 2.4.3. Mô hình ứng dụng GIS trong đánh giá tính hợp lý về phân bố không gian của phƣơng án QHSDĐ cấp huyện ........................................................................... 82 2.4.4. Mô hình ứng dụng GIS trong đánh giá hiệu quả của công tác đánh giá thích hợp đất đai ................................................................................................................. 85 2.4.5. GIS trong thẩm định dữ liệu đầu ra của phƣơng án QHSDĐ ......................... 88 2.4.6. Mô hình ứng dụng GIS trong thẩm định và phê duyệt phƣơng án QHSDĐ cấp huyện .................................................................................................................. 88 2.5. MÔ HÌNH ỨNG DỤNG GIS TRONG CÔNG BỐ VÀ THEO DÕI THỰC HIỆN PHƢƠNG ÁN QUY HOẠCH SỬ DỤNG ĐẤT CẤP HUYỆN ................... 90 2.5.1. Nhận dạng các vấn đề cần giải quyết .............................................................. 90 2.5.2. WebGIS trong công bố phƣơng án QHSDĐ và lấy ý kiến của các bên liên quan và quản lý tiến độ QHSDĐ .............................................................................. 92 2.5.3. Mô hình ứng dụng GIS trong công bố và theo dõi thực hiện phƣơng án QHSDĐ ..................................................................................................................... 97 2.6. MÔ HÌNH TỔNG THỂ ỨNG DỤNG GIS TRONG QHSDĐ CẤP HUYỆN ...... 99 2.6.1. Sơ đồ mô hình ................................................................................................. 99 2.6.2. Giải pháp triển khai mô hình ........................................................................ 101 2.6.3. Dự kiến thuận lợi và khó khăn khi triển khai ứng dụng mô hình ................. 102 2.6.4. Xây dựng các phần mềm hỗ trợ triển khai mô hình ..................................... 104 2.7. TIỂU KẾT CHƢƠNG 2 .................................................................................. 107 ii
7. Chƣơng 3. THỬ NGHIỆM MÔ HÌNH TẠI HUYỆN ĐÔNG HƢNG, TỈNH THÁI BÌNH ................................................................................................ 108 3.1. LỰA CHỌN KHU VỰC THỬ NGHIỆM ....................................................... 108 3.2. ĐẶC ĐIỂM CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU ............................................... 109 3.2.1. Đặc điểm tự nhiên ......................................................................................... 109 3.2.2. Đặc điểm kinh tế - xã hội .............................................................................. 110 3.2.3. Tình hình thực hiện công tác quản lý đất đai ................................................ 110 3.3. PHƢƠNG PHÁP VÀ ĐIỀU KIỆN THỬ NGHIỆM ....................................... 112 3.3.1. Dữ liệu thử nghiệm ....................................................................................... 112 3.3.2. Cách thức triển khai thử nghiệm ................................................................... 113 3.4. THỬ NGHIỆM TRONG CHUẨN BỊ DỮ LIỆU PHỤC VỤ QHSDĐ .......... 114 3.4.1. Thu thập dữ liệu ............................................................................................ 114 3.4.2. Đánh giá dữ liệu và nhận dạng các vấn đề cần giải quyết ............................ 115 3.4.3. Chuẩn hóa dữ liệu phục vụ QHSDĐ ............................................................ 116 3.4.4. Xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ QHSDĐ .................................................... 120 3.5. THỬ NGHIỆM TRONG XÂY DỰNG PHƢƠNG ÁN QHSDĐ ................... 121 3.5.1. Lựa chọn vị trí quy hoạch các công trình ..................................................... 121 3.5.2. Đánh giá thích hợp đất đai đối với cây lúa nƣớc và cây ngô ........................ 130 3.6. THỬ NGHIỆM TÍNH TOÁN SỐ LIỆU ......................................................... 133 3.7. THỬ NGHIỆM TRONG THẨM ĐỊNH PHƢƠNG ÁN QHSDĐ .................. 134 3.7.1. Đánh giá tính hợp lý về vị trí không gian các công trình quy hoạch ............ 134 3.7.2. Kiểm tra công tác đánh giá thích hợp đất đai đối với cây trồng ................... 136 3.8. THỬ NGHIỆM TRIỂN KHAI THỰC HIỆN PHƢƠNG ÁN QHSDĐ .......... 138 3.8.1. Công bố phƣơng án QHSDĐ huyện Đông Hƣng giai đoạn 2010-2020 ....... 139 3.8.2. Chức năng phản hồi về quy hoạch sử dụng đất ............................................ 140 3.8.3. Theo dõi tiến độ quy hoạch sử dụng đất ....................................................... 141 3.8.4. Đánh giá của ngƣời sử dụng về triển khai hệ thống ..................................... 142 3.9. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM VÀ ĐỊNH HƢỚNG PHÁT TRIỂN NGHIÊN CỨU ........................................................................................................ 144 3.9.1. Đánh giá kết quả thử nghiệm ........................................................................ 144 3.9.2. Định hƣớng phát triển nghiên cứu ................................................................ 146 3.10. TIỂU KẾT CHƢƠNG 3 ................................................................................ 147 iii
8. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................................. 149 DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ..................................................................................................... 151 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 152 PHỤ LỤC ............................................................................................................... 165 PHỤ LỤC 01. BẢN ĐỒ QUY HOẠCH SỬ DỤNG ĐẤT ĐẾN NĂM 2020 HUYỆN ĐÔNG HƢNG - TỈNH THÁI BÌNH .................................................. 166 PHỤ LỤC 02. LƢỢC ĐỒ CẤU TRÚC CSDLĐĐ PHỤC VỤ QHSDĐ CẤP HUYỆN ..................................................................................................... 167 PHỤ LỤC 03. VÍ DỤ VỀ PHIẾU ĐIỀU TRA Ý KIẾN CHUYÊN GIA VỀ CÁC CHỈ TIÊU LỰA CHỌN VỊ TRÍ QUY HOẠCH CHO ĐẤT PHI NÔNG NGHIỆP ......................................................................................... 172 PHỤ LỤC 04. TRỌNG SỐ CÁC CHỈ TIÊU LỰA CHỌN VỊ TRÍ KHÔNG GIAN QUY HOẠCH 04 LOẠI ĐẤT PHI NÔNG NGHIỆP ............................. 177 PHỤ LỤC 05. PHÂN KHOẢNG GIÁ TRỊ VÀ HÀM THÀNH VIÊN CỦA MỖI CHỈ TIÊU LỰA CHỌN VỊ TRÍ 04 LOẠI ĐẤT PHI NÔNG NGHIỆP ..... 179 PHỤ LỤC 06. RASTER ĐIỂM HỢP LÝ THEO CÁC CHỈ TIÊU CỦA CÁC LOẠI ĐẤT PHI NÔNG NGHIỆP ............................................................ 184 PHỤ LỤC 07. KẾT QUẢ PHÂN LOẠI MỨC THÍCH HỢP ........................... 186 PHỤ LỤC 08. SƠ ĐỒ VỊ TRÍ CÁC KHU VỰC LỰA CHỌN TIỀM NĂNG... 188 PHỤ LỤC 09. SƠ ĐỒ VỊ TRÍ TỐI ƢU CHO ĐẤT LÀM NGHĨA TRANG, NGHĨA ĐỊA ....................................................................................................... 189 PHỤ LỤC 10. ĐỐI SÁNH VỊ TRÍ TỐI ƢU ĐẤT LÀM NGHĨA TRANG, NGHĨA ĐỊA VỚI PHƢƠNG ÁN QHSDĐ HUYỆN ĐÔNG HƢNG, TỈNH THÁI BÌNH ............................................................................................. 190 PHỤ LỤC 11. PHIẾU ĐIỀU TRA Ý KIẾN CHUYÊN GIA TRONG ĐGTHĐĐ TẠI HUYỆN ĐÔNG HƢNG, TỈNH THÁI BÌNH ............................................ 199 PHỤ LỤC 12. PHÂN CẤP CÁC CHỈ TIÊU ĐGTHĐĐ HUYỆN ĐÔNG HƢNG ..................................................................................... 203 PHỤ LỤC 13. CÁC LỚP BẢN ĐỒ THÍCH HỢP ĐƠN TÍNH ........................ 204 PHỤ LỤC 14. YÊU CẦU SỬ DỤNG ĐẤT VÀ KHẢ NĂNG THÍCH HỢP ĐẤT ĐAI CỦA LUTs ........................................................................................ 205 iv
9. PHỤ LỤC 15 BẢNG 01/CH: HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT NĂM 2010 CỦA HUYỆN ĐÔNG HƢNG ........................................................................... 206 PHỤ LỤC 16 BẢNG 03/CH: BIỂU QUY HOẠCH SỬ DỤNG ĐẤT ĐẾN NĂM 2020 CỦA HUYỆN ĐÔNG HƢNG ........................................................ 207 PHỤ LỤC 17 BẢNG 04/CH: DIỆN TÍCH CHUYỂN MỤC ĐÍCH SỬ DỤNG ĐẤT TRONG KỲ QUY HOẠCH PHÂN BỔ ĐẾN TỪNG ĐƠN VỊ HÀNH CHÍNH CẤP XÃ CỦA HUYỆN ĐÔNG HƢNG ................................. 208 PHỤ LỤC 18. CÁC PHIẾU ĐIỀU TRA VỀ PHẦN MỀM HTTT QHSDĐ .... 209 PHỤ LỤC 19. TRA CỨU THÔNG TIN VỀ QUY HOẠCH KHU DÂN CƢ NÔNG THÔN XÃ ĐÔNG XUÂN (TRÁI) VÀ ĐO ĐẠC KÍCH THƢỚC QUY HOẠCH KHU CÔNG NGHIỆP PHONG CHÂU (PHẢI) ...................... 222 PHỤ LỤC 20. GỬI Ý KIẾN PHẢN HỒI VỀ QUY HOẠCH KHU CÔNG NGHIỆP PHONG CHÂU .................................................................................. 223 PHỤ LỤC 21. TỔNG HỢP SỐ LIỆU KHẢO SÁT VỀ HẠ TẦNG CNTT ĐỂ TRIỂN KHAI HTTT QHSDĐ Ở TỈNH THÁI BÌNH VÀ HUYỆN ĐÔNG HƢNG ..................................................................................... 224 v
10. DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT AHP Quá trình phân tích thứ bậc (Analytic Hierarchy Process) BCL CTRSH Bãi chôn lấp chất thải rắn sinh hoạt CSDL Cơ sở dữ liệu ĐGTHĐĐ Đánh giá thích hợp đất đai ĐVĐĐ Đơn vị đất đai Viện nghiên cứu các hệ thống môi trƣờng ESRI (Environmental System Research Institute) FAHP Quá trình phân tích thứ bậc mờ (Fuzzy Analytic Hierarchy Process) Tổ chức Lƣơng thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations) GIS Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System) HTSDĐ Hiện trạng sử dụng đất HTTT Hệ thống thông tin KCN Khu công nghiệp LC Đặc tính đất đai (Land Characteristic) LCĐĐ Lựa chọn địa điểm LUR Yêu cầu sử dụng đất (Land Use Requirement) LUT Loại hình sử dụng đất (Land Use Type) MCA Phân tích đa chỉ tiêu (Multi Criteria Analysis) PCM Ma trận so sánh cặp (Pair-wise Comparison Matrix) QH, KHSDĐ Quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất QHSDĐ Quy hoạch sử dụng đất ROC Đƣờng cong đặc trƣng (Receiver Operating Curve) TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TCXDVN Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TN&MT Tài nguyên và Môi trƣờng UBND Ủy ban nhân dân UML Ngôn ngữ mô hình hóa thống nhất (Unified Modeling Language) XML Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng (eXtensible Markup Language) vi