Nội dung

HỘI THẢO ỨNG DỤNG GIS TOÀN QUỐC 2011 ỨNG DỤNG GIS VÀ AHP XÂY DỰNG BẢN ĐỒ THÍCH NGHI NUÔI TÔM NƯỚC LỢ TẠI HUYỆN TUY PHONG - TỈNH BÌNH THUẬN (APPLICATION OF GIS AND AHP TECHNIQUES FOR ANALYZING PRAWNRAISING SUITABILITY IN TUY PHONG DISTRICT - BINH THUAN PROVINCE) Trương Hoàng Văn Khoa(1), Nguyễn Kim Lợi(2), Nguyễn Văn Trai(2), Hoàng Thị Thủy(2) (1) Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn Bình Thuận (2) Trường Đại học Nông Lâm TPHCM Email: nguyenkimloi@gmail.com Abstract: The researcher applied the method of Analytic Hierarchy Process (AHP) to evaluate the land potentials for the growth for the growth of prawn farms in Tuy Phong District. In addition, the Markov Chain was also utilized to identify the fluctuation of land uses within the period of 2005-2010, and to predict the situation of land in the oncoming future. The thesis was applied GIS to conduct in formation layers of special subject soil with factor: the elevation, land-mechanical components, soil pH, salinity intrusion and types of landuse. The research shows that the land suitable for tiger prawn farming probably reaches 950.49 ha, representing around 1.2 % of the total land area of Tuy Phong District. The most promising villages are Vinh Tan (45,222 ha), Vinh Hao (59,15 ha), Hoa Minh (52,72 ha) and Hoa Phu ( 42,61 ha). The researcher also applied the Markov Chain to deal with the data from the current maps of 2005-2010 with a focus on 4 types of land: agricultural, silvicultural, nonagricultural, and aquatic. The statistics indicate that from 2005-2010, the area of agricultural soil increased by 3.721,81 ha and that of the silvicultural by 1.142,17 ha. In contrast, the area of the non-agricultural and aquatic decrease correspondingly: the former by 2.618,70 ha and the latter by 2.245,28 ha. As with the next five years (i.e. 2010-2015), it is estimated that the silvicultural area will escalate by 3.511,07 ha and the agricultural by 475,72 ha. However, the area of the non-agriculture will drop by 2.910,71 ha and the aquatic by 1.076,08 ha. Keywords: GIS, AHP, Tuy Phong district, Binh Thuan province. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Phát triển nuôi trồng thủy sản (NTTS) tạo ra nhiều sản phẩm phục vụ cho tiêu thụ nội địa và xuất khẩu đóng vai trò quan trọng trong ngành thủy sản, một ngành kinh tế mũi nhọn của Việt Nam. Ngành thủy sản tỉnh Bình Thuận là một ngành kinh tế có thế mạnh trong cơ cấu kinh tế - xã hội của tỉnh. Nơi đây có tiềm năng để phát triển kinh tế thủy sản tổng hợp cả trong đất liền, vùng ven biển, trên biển và hải đảo về các lĩnh vực khai thác, nuôi trồng, chế biến và hậu cần dịch vụ nghề cá. Năm 2008, diện tích mặt nước nuôi trồng thủy sản (NTTS) là 3.106,68 ha, sản lượng NTTS là 7.390 tấn, tăng gấp 4,4 lần so với năm 2000 (Sở NN và PTNT Bình Thuận). Tuy nhiên trong thời gian qua phát triển nuôi tôm sú trên địa bàn huyện Tuy Phong gặp rất nhiều khó khăn chủ yếu là do phát triển không theo quy hoạch vùng nuôi hợp lý nên dẫn đến ô nhiễm môi trường diễn biến phức tạp và xảy ra dịch bệnh trên diện rộng. Vì vậy việc ứng dụng GIS để đánh giá biến động sử dụng đất và xác định vùng thích nghi đất đai là công cụ hữu ích cho những người làm công tác quản lý và lập quy hoạch sử dụng đất cho nuôi thủy sản. Mục tiêu chung của nghiên cứu nhằm ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) để hỗ trợ việc xác định vùng thích nghi và đánh giá tính biến động việc phát triển nuôi tôm. Từ đó 292 HỘI THẢO ỨNG DỤNG GIS TOÀN QUỐC 2011 làm cơ sở để xây dựng kế hoạch và đưa ra những quyết định mang tính khách quan cho sự phát triển ngành nuôi tôm theo hướng hiệu quả - bền vững hơn tại huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận. Chi tiết các mục tiêu cụ thể bao gồm: (1) Đánh giá sự thay đổi sử dụng đất tại huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận trong giai đoạn từ năm 2005 – 2010; (2) Đề xuất vùng thích nghi và dự báo tính biến động của việc phát triển nuôi tôm nước lợ cho huyện Tuy Phong trong những năm tới. 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Tình trạng phát triển nuôi tôm trên địa bàn huyện Tuy Phong Thông qua việc phát phiếu điều tra, phỏng vấn nông hộ và thu thập số liệu từ phòng nông nghiệp huyện, Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Bình Thuận. Chúng tôi đánh giá lại tình trạng phát triển nuôi tôm nước lợ trên huyện Tuy Phong trong những năm qua. 2.2. Đánh giá tính biến động các loại hình sử dụng đất Với bản đồ hiện trạng sử dụng đất của huyện Tuy Phong năm 2005 và 2010 (Nguồn: Trung tâm Tin học thuộc Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bình Thuận). Được phân chia với 4 loại hình sử dụng đất: đất nông nghiệp, đất lâm nghiệp, đất phi nông nghiệp và đất mặt nước. Ứng dụng chuổi Markov để đánh giá tình hình biến động các loại hình sử dụng đất trong giai đoạn 2005-1010 và dự báo năm 2015. 2.3. Phân tích đa tiêu chuẩn trong GIS Các bước trong quá trình phân tích: (i) Xác định các tiêu chuẩn, (ii) Chuẩn hoá dữ liệu, (iii) Chồng lớp, (iv) Đánh giá đa tiêu chuẩn. (i). Xác định các tiêu chuẩn: định ra các tiêu chuẩn khác nhau đã được tính đến, đa số các tiêu chuẩn không phải là một biến đơn giản mà tổ hợp các dữ liệu thuộc tính và dữ liệu hình học khác nhau. Những tiêu chuẩn này được tính bằng cách sử dụng đại số bản đồ. Ví dụ: vùng đất thích hợp cho nuôi tôm nước lợ có thể được chọn theo các tiêu chuẩn: cao trình đất, pH đất, thành phần của đất,… Trong từng tiêu chuẩn phân ra các mức thích hợp khác nhau tùy theo loại cao trình đất, độ pH đất và tính chất của đất,.. (ii). Chuẩn hoá dữ liệu: làm cho các tiêu chuẩn khác nhau có thể so sánh được, có hai cách tiếp cận: Boolean, phân loại. (1) Cách tiếp cận kiểu boolean chia những vùng ra là 2 nhóm: thích nghi và không thích nghi. Trong trường hợp này, các tiêu chuẩn đều chuyển về kiểu giới hạn boolean, các tiêu chuẩn (các lớp thông tin) được chồng xếp để nhận dạng những vùng thỏa mãn tất cả các giới hạn. Cách tiếp cận này chỉ được áp dụng khi mỗi tiêu chuẩn xem xét có thể chuyển về dạng boolean. (2) Phân loại: khi các tiêu chuẩn có mức độ ảnh hưởng khác nhau, gán trọng số (w) ảnh hưởng cho mỗi tiêu chuẩn (trọng số xác định bằng phương pháp phân tích thứ bậc - AHP). Các tiêu chuẩn được phân loại theo thang điểm chuẩn (cho tất cả các tiêu chuẩn) để có thể so sánh được. (3). Phép chồng lớp (overlay): sau khi có được trọng số và giá trị các tiêu chuẩn phân cấp, chồng xếp các lớp bản đồ để tính chỉ số thích nghi của từng loại hình sử dụng đất. n m i =1 j =1 S = ∑ ( wi × xi ) × ∏ c j 293 HỘI THẢO ỨNG DỤNG GIS TOÀN QUỐC 2011 S: chỉ số thích nghi wi: trọng số của tiêu chuẩn i xi: điểm của tiêu chuẩn cj: giá trị boolean của yếu tố hạn chế. Thang điểm thích nghi của quá trình tính toán được xếp hạng để xác định mức độ thích hợp cho vùng theo mức sau: + Không thích nghi (NS1): 0-1 + Thích nghi vừa phải (MS2): 1-2 + Thích nghi (S3): 2-3 + Thích nghi cao (HS4): 3-4. Miền của chỉ số thích nghi S này được dùng để phân loại trong bản đồ đánh giá khả năng thích nghi đất đai. (4). Đánh giá đa tiêu chuẩn: Bản đồ khả năng thích nghi đất đai được xây dựng theo kỹ thuật MCE (Multi Criteria Evaluation), khó khăn nhất là tiến hành tổ hợp để quyết định loại hình sử dụng đất nào được chọn cho một vị trí đặc trưng. Vì vậy, tất các các bản đồ thích nghi được phân loại theo thang chuẩn nhằm làm cho chúng có thể so sánh được. Trong bản đồ thích nghi tồn tại một vùng thích hợp cho nhiều loại hình sử dụng đất, trong trường hợp này có thể dựa trên ưu thế cấp bậc để phân hạng mức độ ưu tiên khác nhau của các loại hình sử dụng đất. 2.4. Thích nghi đất đai cho nuôi tôm nước lợ trên huyện Tuy Phong Trong quy hoạch sử dụng đất, yếu tố tự nhiên đóng vai trò qua trọng trong việc phân tích khả năng thích nghi đất đai của từng đối tượng. Căn cứ vào điều kiện tự nhiên của huyện Tuy Phong và yêu cầu sinh thái thích nghi của tôm nước lợ (qua thảo luận với chuyên gia). Các yếu tố tự nhiên được lựa chọn để xây dựng thích nghi đối với tôm nước lợ như sau: Cao trình, Thành phần cơ giới, pH đất, Xâm nhập mặn và Hiện trạng sử dụng đất; mỗi lớp được chia thành 4 phân cấp. Sau đó được chồng lớp trong GIS cho ra bản đồ thích nghi tôm nước lợ. Tổng quát hóa phương pháp nghiên cứu theo Hình 1. 294 HỘI THẢO ỨNG DỤNG GIS TOÀN QUỐC 2011 GIS Bản đồ cao trình Dữ liệu đầu vào Bản đồ Bản đồ TP cơ giới Hiện trạng 2005 Bản đồ pH đất Bản đồ Bản đồ xâm nhập Hiện trạng 2010 Loại hình sử dụng đất Thuật toán Chuổi Makov AHP Biến động sử dụng đất Bản đồ thích nghi Đánh giá và đề xuất sử dụng đất Hình 1. Sơ đồ phương pháp nghiên cứu 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1. Hiện trạng phát triển nuôi tô sú huyện Tuy Phong Trong những năm qua, tình hình phát triển nuôi tôm sú trên địa bàn huyện Tuy Phong có nhiều biến động về diện tích và sản lượng nuôi. Diện tích nuôi tôm từ 78 ha năm 2000 tăng lên 470 ha năm 2006 và có xu hướng giảm nhẹ đến năm 2010 còn 439 ha (Hình 2). Hình 2. Biểu đồ hiện trạng phát triển nuôi tôm sú huyện Tuy Phong 295 HỘI THẢO ỨNG DỤNG GIS TOÀN QUỐC 2011 3.2. Thay đổi sử dụng đất huyện Tuy Phong trong giai đoạn 2005-2010 Trong các năm 2005 và 2010 các loại hình sử dụng đất của huyện là: 1- Đất nông nghiệp, 2- Đất lâm nghiệp, 3- Đất phi nông nghiệp, 4- Đất mặt nước. Trong đề tài này chúng tôi ứng dụng mô hình Markov Chain để đánh giá sự biến động về diện tích đất đai các loại hình sử dụng đất của huyện Tuy Phong qua bản đồ hiện trang ở hai thời điểm 2005 và 2010. Bảng 1. Thống kê diện tích các loại hình sử dụng đất Loại hình sử dụng đất Đất nông nghiệp Đất lâm nghiệp Đất phi nông nghiệp Đất mặt nước Tổng cộng Diện tích 2005 12.221,55 49.216,64 13.385,47 4.176,34 79.000,00 Diện tích 2010 15.943,36 50.358,81 10.766,77 1.931,06 79.000,00 So 2010/2005 3.721,81 1.142,17 -2.618,7 -2.245,28 0,00 (Đơn vị tính: ha) Theo kết quả tính toán như trên (Bảng 1), chúng tôi nhận thấy phần diện tích đất nông nghiệp và lâm nghiệp có biến động tăng lên, trong khi đó hai loại hình đất phi nông nghiệp và mặt nước có biến động ngược lại giảm vào năm 2010. Đất nông nghiệp tăng mạnh nhất với 3.721,81 ha và lâm nghiệp là 1.142,17 ha. Trong khi đó hai loại hình còn lại là đất phi nông nghiệp và mặt nước giảm khoảng hơn 2.000 ha. Qua đó có thể thấy có sự biến động về loại hình sử dụng đất trong giai đoạn 5 năm 2005 – 2010. Để hiểu rõ hơn về sự biến động cụ thể của các loại hình sử dụng đất chúng tôi đưa ra bảng ma trận thay đổi diện tích (Bảng 2) và ma trận về xác suất (Bảng 3). Bảng 2. Ma trận thay đổi diện tích các kiểu sử dụng đất trong giai đoạn 2005 –2010 Các loại hình SD đất Đất nông nghiệp Đất lâm nghiệp Đất phi nông nghiệp Đất mặt nước Đất nông nghiệp 9.350,65 662,22 3.564,58 188,71 Đất lâm nghiệp 1.455,02 49.674,72 3.095,65 45,16 Đất phi nông nghiệp 1.446,63 290,45 6.312,82 1.246,01 Đất mặt nước 157,96 70,33 76,08 1.363,00 (Đơn vị tính: ha) Bảng 3. Ma trận về xác suất sự thay đổi sử dụng đất từ năm 2005 đến 2010 Nông nghiệp Lâm nghiệp Phi nông nghiệp Mặt nước Nông nghiệp 0,7651 0,0135 0,2663 0,0452 Lâm nghiệp 0,1191 0,9773 0,2313 0,0108 Phi nông nghiệp 0,1184 0,0059 0,4716 0,2983 Mặt nước 0,0129 0,0014 0,0057 0,3264 Trên cơ sở dựa vào bản đồ hiện trạng sử dụng đất trong giai đoạn 2005 – 2010, chúng tôi đưa ra bảng ma trận xác suất thay đổi sử dụng đất (Bảng 3). Từ ma trận này, ứng dụng chuỗi Markov để dự báo sự thay đổi trong giai đoạn tiếp theo. Theo kết quả tính toán, thì đến năm 2015 dự báo các loại hình sử dụng đất lâm nghiệp và nông nghiệp tăng lên, chi có đất phi nông nghiệp và mặt nước là tiếp tục giảm xuống. 296 HỘI THẢO ỨNG DỤNG GIS TOÀN QUỐC 2011 Bảng 4. Dự báo quy hoạch sử dụng đất đến năm 2015 Các loại hình SDĐ Đất nông nghiệp Đất lâm nghiệp Đất phi nông nghiệp Đất mặt nước Tổng cộng Diện tích 2005 12.221,55 49.216,64 13.385,47 4.176,34 79.000,00 Diện tích 2010 15.943,36 50.358,81 10.766,77 1.931,06 79.000,00 Diện tích 2015 16.419,08 53.869,88 7.856,06 854,98 79.000,00 So 2015/2010 475,72 3.511,07 -2.910,71 -1.076,08 0,00 (Đơn vị tính: ha) 3.3. Xây dựng bản đồ thích nghi đất đai cho nuôi tôm nước lợ Căn cứ vào điều kiện thực tế huyện Tuy Phong và yêu cầu sinh thái của các loại hình sử dụng đất đã chọn tham gia đánh giá đất. Các tiêu chuẩn đất đai được lựa chọn để xây dựng bản đồ đánh giá thích nghi vùng nuôi tôm. - Cao trình đất (m): phân cấp thành 4 cấp - Thành phần cơ giới đất: phân cấp thành 4 cấp - pH đất: phân cấp thành 4 cấp - Xâm nhập mặn của đất (>4mg/l): phân cấp thành 4 cấp - Loại hình sử dụng đất: phân cấp thành 4 cấp. a) Bản đồ cao trình đất b) Bản đồ TP cơ giới 297 HỘI THẢO ỨNG DỤNG GIS TOÀN QUỐC 2011 c) Bản đồ pH đất d) Bản đồ xâm nhập mặn e) Bản đồ hiện trạng sử dụng đất Hình 3. Bản đồ các nhân tố thích nghi (a, b, c, d, e) 298 HỘI THẢO ỨNG DỤNG GIS TOÀN QUỐC 2011 Để xác định vùng thích nghi đất đai cho việc nuôi tôm sú dựa trên các tiêu chuẩn. Mỗi tiêu chuẩn là một lớp thông tin, chồng xếp các lớp thông tin, tính được chỉ số thích hợp (S) ứng với từng vị trí, công thức như sau: S = ∑ wi * xi Trong đó, S : Chỉ số thích hợp wi : Trọng số toàn cục của tiêu chuẩn i (overall weight) xi : Giá trị (điểm) của tiêu chuẩn i Khái quát hóa cho điểm số thích nghi có phương trình tổng quát về điểm số thích nghi khi chồng xếp các lớp bản đồ đơn tính về 5 nhân tố về đất cho loại hình nuôi tôm sú ở huyện Tuy Phong kết quả như sau: Mô hình tổng quát vùng đất đai thích nghi nuôi tôm sú: S =0,182x1 + 0,187x2 + 0,0071x3 + 0,190x4 + 0,366x5 S là điểm số thích nghi của mô hình nuôi tôm sú Các biến X là điểm số tương ứng của các nhân tố X1 : thành phần cơ giới X2 : nhiễm mặn X3 : pH đất X4: Loại hình sử dụng đất X5 : Cao trình đất Bảng 5. Thống kê diện tích vùng thích nghi đất đai cho việc nuôi tôm huyện Tuy Phong Các cấp thích nghi Ký hiệu Diện tích (ha) Tỷ lệ (%) Không thích nghi NS1 77.841,74 98,53 Thích nghi vừa phải MS2 207,77 0,27 S3 717,73 0,91 HS4 232,76 0,29 79.000 100 Thích nghi Thích nghi cao Tổng cộng Kết quả chồng xếp 5 nhân tố, ta được bản đồ thích nghi đất đai cho việc nuôi tôm trên địa bàn huyện Tuy Phong tỉnh Bình Thuận (Hình 4) và chi tiết diện tích các phân hạng thích nghi đất đai thể hiện Bảng 5. Diện tích nuôi tôm nước lợ thích nghi cao (HS4) là 232,77 ha, chiếm 0,29% tổng diện tích huyện; thích nghi (S3) là 717,73 ha (0,91%), thích nghi vừa phải là 207,76 ha (0,27%). 299 HỘI THẢO ỨNG DỤNG GIS TOÀN QUỐC 2011 Hình 4. Bản đồ thích nghi vùng nuôi tôm nước lợ huyện Tuy Phong 4. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 4.1. Kết luận Trong 5 năm (từ 2005 đến 2010) thống kê được tại huyện Tuy Phong cho thấy diện tích đất nông nghiệp có sự biến động lớn tăng thêm 3.721,81 ha, đất lâm nghiệp tăng 1.142,17 ha. Trong khi đó hai loại hình còn lại thì diện tích giảm đi, đất phi nông nghiệp giảm đi 2.618,7 ha và đất mặt nước 2.245,28 ha. Trong tình hình diển biến như vậy, thì việc dự báo được trong 5 năm đến (2015) diện tích đất lâm nghiệp tiếp tục tăng thêm 3.511,07 ha, đất nông nghiệp 475,72 ha. Phần diện tích giảm đi vẫn là đất phi nông nghiệp với 2.910,71 ha, mặt nước giảm ít hơn 1.076,08 ha. Từ kết quả đánh giá thích nghi đất đai cho tôm nước lợ, chúng tôi đề xuất mang tính định hướng một số vùng nuôi tôm dựa vào tính chất thích nghi đất đai và chỉ xem xét theo phân cấp là thích nghi (S3) và thích nghi cao (HS4). Như vậy, về cơ bản khi xem xét phát triển nuôi tôm sú trên địa bàn huyện, diện tích tiềm năng cho phát triển có thể đạt 950,49 ha chiếm 1,2% diện tích toàn huyện. Trong đó tập trung ở các xã có diện tích tiềm năng lớn như: Vĩnh Tân (45,222 ha), Vĩnh Hảo (59,15 ha), Hòa Minh (52,72 ha), Hòa Phú (42,61 ha). 4.2. Đề xuất Kết quả đánh giá biến động hiện trạng sử dụng đất chỉ dừng lại ở mức đánh giá chung chung các loại hình sử dụng đất về mặt tự nhiên. Trong nghiên cứu này, chúng tôi chỉ sử dụng dữ liệu thứ cấp, để kết quả nghiên cứu chính xác hơn cần sử dụng dữ liệu đo đạc trực tiếp hoặc ảnh vệ tinh khu vực nghiên cứu. Chưa đưa vào các lớp dữ liệu về điều kiện kinh tế - xã hội, dân số, thu nhập; để phân tích cụ thể hơn nữa sự biến động các loại hình sử dụng xác thực 300 HỘI THẢO ỨNG DỤNG GIS TOÀN QUỐC 2011 hơn. Cần tìm kiếm và nghiên cứu các loại hình đánh giá biến động để giúp cho quá trình dự báo sự biến động xác thực hơn từ đó giúp đưa ra những quyết định, chỉ đạo chính xác. Mặt khác kết quả đánh giá thích nghi đất đai chỉ dừng lại ở mức đề xuất phân hạng thích nghi và diện tích tương ứng cho các loại hình nuôi tôm sú theo đặc tính và điều kiện tự nhiên của đất. Việc xác định vùng thích nghi cho nuôi tôm cần đánh giá thêm các tiêu chuẩn về điều kiện kinh tế - xã hội, hạ tầng và môi trường của vùng để có cơ sở chặt chẽ hơn trong việc hỗ trợ ra quyết định quy hoạch vùng nuôi. Tài liệu tham khảo 1. Aronoff S., 1991. Geographic Information System: A management perspective. WDL publication Ottawa, Canada. 2. Bourrough P.A., 1986. Principles of Geographycal Information System for Land Resources Assessment, Clarendon Press Oxford. 3. Boyd C.E., Wood C.W., and Thunjai T.,2002. Aquaculture Pond Bottom Soil Quality Management. Pond Dynamics/ Aquaculture Collaborative Research Support Program Oregon State University, Corvallis, Oregon 97331-1641; 7/2002: 48 pp. 4. Boyd C.E.,1990, “Water Quality in Pond for Aquaculture”, Alabama Agriculture Experiment Station, Auburn University, 482 pp. 5. Giap D.H., Yang Y. and Yakupitiyage A., 2005. Application of GIS for Land Evaluation for Shrimp Farming Development in Haiphong, Vietnam. Elsevier, Ocean &Coastal Management 48: 51 – 63. 6. Võ Lê Tuấn, 2008. Ứng dụng GIS xây dựng bản đồ thích nghi đất đai phát triển nuôi chuyên canh tôm sú tại huyện Duyên Hải, tỉnh Trà Vinh. Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ Thủy sản, Đại học Nông lâm TP. Hồ Chí Minh, Việt Nam. 90 trang. 301