Luận án tiến sĩ khoa học trái đất phân tích cấu trúc đa bậc cảnh quan tỉnh lạng sơn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC

VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

Bùi Thị Thanh Dung

PHÂN TÍCH CẤU TRÚC ĐA BẬC CẢNH QUAN

TỈNH LẠNG SƠN

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC TRÁI ĐẤT

HÀ NỘI - 2022

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC

VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

Bùi Thị Thanh Dung

PHÂN TÍCH CẤU TRÚC ĐA BẬC CẢNH QUAN

TỈNH LẠNG SƠN

Chuyên ngành: Địa lý Tự nhiên

Mã số: 9440217

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC TRÁI ĐẤT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS Lại Vĩnh Cẩm

HÀ NỘI - 2022

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi với sự hướng dẫn khoa học

của PGS.TS Lại Vĩnh Cẩm. Các kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng

được công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Hà Nội, ngày 26 tháng 10 năm 2022

Nghiên cứu sinh

Bùi Thị Thanh Dung

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận án, tôi đã nhận được sự chỉ bảo, hướng dẫn khoa học tận

tình của PGS.TS Lại Vĩnh Cẩm trong suốt thời gian nghiên cứu và viết công trình.

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và trân trọng cảm ơn sự giúp đỡ lớn lao của thầy.

Trong quá trình thực hiện luận án, tôi đã nhận được sự giúp đỡ và tạo mọi điều

kiện thuận lợi của lãnh đạo và các chuyên gia trong Viện Địa lý, sự giúp đỡ của lãnh

đạo và các cán bộ trong Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học

và Công nghệ Việt Nam, sự giúp đỡ của lãnh đạo trường Đại học Sư phạm Hà Nội

và khoa Địa lý trực thuộc trường, các Sở ban ngành tỉnh Lạng Sơn. Tôi xin được cảm

ơn sự giúp đỡ rất quý báu đó.

Tôi cũng nhận được sự giúp đỡ, chỉ bảo, góp ý sâu sắc của chuyên gia về Địa

lý - Môi trường và Cảnh quan PGS.TS Nguyễn Ngọc Khánh trong thời gian hoàn

thiện luận án. Tôi xin được tri ân tình cảm vô cùng quý giá ấy.

Tôi cũng xin trân trọng gửi lời cảm ơn tới GS.TSKH Phạm Hoàng Hải,

PGS.TS Nguyễn Đăng Hội, TS. Nguyễn Quyết Chiến, TS. Đặng Vũ Khắc, TS. Lê

Thị Thu Hiền, TS. Vương Hồng Nhật, TS. Nguyễn Văn Hồng, kỹ sư Bùi Vinh

Thuận… cùng các chuyên gia trong lĩnh vực Sinh thái cảnh quan, Địa lý tự nhiên, Sử

dụng hợp lý tài nguyên và bảo vệ môi trường, Viễn thám và GIS đã động viên và

đóng góp nhiều ý kiến quý báu giúp tôi hoàn thiện luận án.

Tôi cũng xin bày tỏ sự cảm ơn chân thành tới cán bộ phòng Sinh thái Cảnh

quan của Viện Địa lý, đồng nghiệp khoa Địa lý của trường Đại học Sư phạm Hà Nội,

cùng bạn bè đã luôn động viên và giúp đỡ trong thời gian thực hiện luận án.

Tôi xin được gửi lòng tri ân và kính trọng đến đại gia đình, đặc biệt là chồng

tôi đã luôn ủng hộ động viên, chia sẻ và giúp đỡ cả về vật chất lẫn tinh thần trong

suốt quá trình học tập và thực hiện luận án.

Hà Nội, ngày 26 tháng 10 năm 2022

Nghiên cứu sinh

Bùi Thị Thanh Dung

MỤC LỤC

Trang

Danh mục các chữ viết tắt i

Danh mục các bảng biểu ii

Danh mục các hình vẽ iii

MỞ ĐẦU 1

1. Tính cấp thiết của đề tài 1

2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu 2

3. Phạm vi nghiên cứu 2

4. Ý nghĩa của đề tài 2

5. Những điểm mới của luận án 3

6. Những luận điểm bảo vệ 3

7. Cơ sở tài liệu 3

8. Cấu trúc luận án 4

CHƯƠNG 1. CƠ SỞ KHOA HỌC PHÂN TÍCH CẤU TRÚC ĐA BẬC

CẢNH QUAN

5

1.1. Tổng quan về nghiên cứu cảnh quan 5

1.1.1. Một số quan niệm về cảnh quan 5

1.1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu cảnh quan 8

1.2. Các quan điểm và phương pháp nghiên cứu chung 20

1.3. Các vấn đề chính trong phân tích cấu trúc đa bậc của cảnh quan 22

1.3.1. Cấu trúc cảnh quan 22

1.3.2. Quy mô và tỷ lệ trong nghiên cứu cảnh quan 30

1.3.3. Phân loại cảnh quan 33

1.3.4. Phân vùng cảnh quan 37

1.3.5. Các cách tiếp cận trong nghiên cứu cảnh quan đa bậc 38

1.4. Quy trình thành lập bản đồ cấu trúc đa bậc cảnh quan 41

1.5. Đánh giá cảnh quan 44

1.5.1. Đánh giá theo các đặc điểm của đơn vị cảnh quan 44

1.5.2 Đánh giá theo hình thái cảnh quan 46

1.6 Các bước nghiên cứu 51

TIỂU KẾT CHƯƠNG 1 53

CHƯƠNG 2. ĐẶC ĐIỂM CÁC NHÂN TỐ HÌNH THÀNH TÍNH ĐA

BẬC CẢNH QUAN TRÊN LÃNH THỔ TỈNH LẠNG SƠN 54

2.1. Vị trí địa lý và vai trò trong phân bậc cảnh quan 54

2.2. Tính phân bậc trong các yếu tố nền vật chất vô cơ 54

2.3. Tính phân bậc trong các yếu tố nền nhiệt - ẩm 66

2.4. Sự phân bậc trong nền vật chất hữu cơ 76

2.5. Đặc điểm kinh tế tỉnh Lạng Sơn 87

2.6. Đặc điểm xã hội - nhân văn tỉnh Lạng Sơn 90

TIỂU KẾT CHƯƠNG 2 96

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ PHÂN HÓA ĐA BẬC CẢNH QUAN LÃNH

THỔ TỈNH LẠNG SƠN 97

3.1. Nghiên cứu và thành lập bản đồ cảnh quan lãnh thổ Lạng Sơn

theo hướng của Tây Âu hiện nay được sử dụng trong luận án

97

3.2. Quy trình phương pháp thành lập bản đồ cảnh quan đa bậc tỉnh

Lạng Sơn

97

3.3. Kết quả phân hóa cảnh quan đa bậc tỉnh Lạng Sơn 99

3.4. Tính toán các chỉ số phân tích cảnh quan tỉnh Lạng Sơn 112

3.5. Định hướng sử dụng hợp lý các đơn vị cảnh quan tỉnh Lạng Sơn 118

TIỂU KẾT CHƯƠNG 3 121

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 122

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 124

TÀI LIỆU THAM KHẢO 125

PHỤ LỤC ẢNH THỰC ĐỊA v

i

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

CQ Cảnh quan

CN-XD Công nghiệp - Xây dựng

DV Dịch vụ

KT-XH Kinh tế - xã hội

NLTS Nông - Lâm - Thủy sản

NGTK Niên giám thống kê

NSLĐ Năng suất lao động

NSNN Ngân sách nhà nước

STCQ Sinh thái cảnh quan

Tm Nhiệt độ thấp nhất

Tx Nhiệt độ cao nhất

QHTH Quy hoạch tổng hợp

UBND Ủy ban nhân dân

ii

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Trang

Bảng 1.1. Các chỉ số độ đo sử dụng để phân tích cảnh quan tỉnh Lạng Sơn 48

Bảng 2.1. Tóm tắt các bậc cấu trúc và niên đại địa chất tỉnh Lạng Sơn 58

Bảng 2.2. Thống kê diện tích phân bố các cấp độ cao trên địa bàn tỉnh Lạng Sơn 66

Bảng 2.3. Đặc trưng phân bậc nền nhiệt theo các thời kỳ 1961-2020 và 2011-

2020 và các vùng 70

Bảng 2.4. Diện tích hiện trạng, cơ cấu sử dụng các loại đất cuối kỳ tỉnh Lạng

Sơn năm 2020 80

Bảng 2.5. Đặc điểm phân bậc trong đa dạng sinh học trên địa bàn Lạng Sơn 84

Bảng 2.6. Một số chỉ tiêu tăng trưởng GRDP giai đoạn 2011-2020 87

Bảng 2.7. Đóng góp của các ngành kinh tế vào tăng trưởng GRDP 87

Bảng 2.8. Tỷ lệ vốn đầu tư phát triển trong các ngành, lĩnh vực giai đoạn 2011-

2020 (%) 88

Bảng 2.9. Dân số trung bình tỉnh Lạng Sơn phân theo huyện/thành phố 90

Bảng 2.10. Dân số và mật độ dân số Lạng Sơn năm 2020 91

Bảng 2.11. Dân số thành thị - nông thôn (người) 92

Bảng 2.12. Phân bố của đồng bào DTTS trên địa bàn tỉnh Lạng Sơn 93

Bảng 3.1. Diện tích các đơn vị cảnh quan tỉnh Lạng Sơn (ha) 100

Bảng 3.2. Mô tả đặc điểm 40 đơn vị cảnh quan lãnh thổ Lạng Sơn 100

Bảng 3.3. Kết quả tính toán các chỉ số độ đo cảnh quan tỉnh Lạng Sơn 112

iii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Trang

Hình 1.1. Phương pháp nghiên cứu cảnh quan ABC 26

Hình 1.2. Phân loại cảnh quan dạng kim tự tháp, xác định đặc tính của các loại

cảnh quan và khu vực theo quy mô không gian và cấp độ khác nhau

29

Hình 1.3. Các thành phần của quy mô nghiên cứu (theo K. McGarigal, 2002) 31

Hình 1.4: Mối quan hệ giữa quy mô khảo sát và độ phân giải của dữ liệu (theo K.

McGarigal, 2002)

32

Hình 1.5. Quan hệ giữa mức độ khái quát và tỷ lệ bản đồ 32

Hình 1.6. Phân loại các kiểu quy mô 33

Hình 1.7. Sơ đồ phân cấp không gian các đơn vị CQ theo phương pháp tổng thể 39

Hình 1.8. Quy trình chồng xếp các dữ liệu hợp phần theo phương pháp tham số 40

Hình 1.9. Năm bước trong mô hình phương pháp được sử dụng cho việc thành lập

bản đồ cảnh quan tỉnh Lạng Sơn

42

Hình 1.10. Sơ đồ quy trình nghiên cứu đề tài 52

Hình 2.1. Bản đồ hành chính tỉnh Lạng Sơn 55

Hình 2.2. Bản đồ địa chất tỉnh Lạng Sơn 57

Hình 2.3. Bản đồ mô hình số độ cao DEM tỉnh Lạng Sơn 67

Hình 2.4. Bản đồ phân tầng độ cao tỉnh Lạng Sơn 68

Hình 2.5. Biến trình mưa năm thời kỳ 1961-2020 và 2011-2020 72

Hình 2.6. Bản đồ thổ nhưỡng tỉnh Lạng Sơn 82

Hình 2.7. Bản đồ lớp phủ thực vật tỉnh Lạng Sơn 86

Hình 3.1. Năm bước trong phương pháp thành lập bản đồ cảnh quan đa bậc tỉnh

Lạng Sơn

98

Hình 3.2. Bản đồ cảnh quan tỉnh Lạng Sơn 111

Hình 3.3. Chỉ số LPI các đơn vị cảnh quan Lạng Sơn 114

Hình 3.4. Chỉ số AREA_MN các đơn vị cảnh quan Lạng Sơn 115

Hình 3.5. Chỉ số PARA_MN các đơn vị cảnh quan Lạng Sơn 116

Hình 3.6. Chỉ số SHAPE_MN các đơn vị cảnh quan Lạng Sơn 116

iv

Hình 3.7. Chỉ số TCA các đơn vị cảnh quan Lạng Sơn 117

Hình 3.8. Bản đồ định hướng sử dụng hợp lý các đơn vị cảnh quan tỉnh Lạng Sơn 120

1

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài

Sự phát triển như vũ bão của kinh tế toàn cầu cùng những tiến bộ xã hội và

thành tựu vượt bậc về công nghệ, kỹ thuật đang làm phong phú, đa dạng thêm mối

quan hệ nhiều chiều của hệ thống "tự nhiên - xã hội". Do đó việc nghiên cứu cảnh

quan cũng đòi hỏi có cách tiếp cận mới đa chiều hơn.

Trong lịch sử, trên thế giới có nhiều quan niệm khác nhau về cảnh quan và có

nhiều hướng nghiên cứu cảnh quan khác nhau, trong đó nổi bật nhất là hai trường

phái của các nhà nghiên cứu theo quan điểm nghiên cứu của Nga và Đông Âu, và các

nhà nghiên cứu ở Tây Âu và Bắc Mỹ. Ở Việt Nam, trong quá trình xây dựng hệ thống

phân loại cảnh quan hàng chục năm qua, có một số hệ thống phân loại đã được nhiều

nhà địa lý Việt Nam tiếp nhận một cách hệ thống và áp dụng rộng rãi. Thêm vào đó,

sự phát triển của các công ước quốc tế đa dạng về cảnh quan đã dẫn đến nhu cầu ngày

càng tăng về phân loại cảnh quan ở tất cả các quốc gia. Trong những năm gần đây,

Công ước cảnh quan châu Âu khuyến khích các nước xác định và mô tả các cảnh

quan bao phủ toàn bộ lãnh thổ của họ. Chiến lược cảnh quan châu Âu của Liên minh

châu Âu với một sáng kiến về mô hình toàn diện nhất ở quy mô châu Âu.

Lạng Sơn là một tỉnh miền núi thuộc khu vực Đông Bắc của nước ta, nơi chủ

yếu là địa hình đồi núi, đặc biệt là địa hình karst phát triển, khí hậu nhiệt đới gió mùa

ẩm vùng núi đặc trưng, lớp phủ thổ nhưỡng và sinh vật phong phú đa dạng. Thêm

vào đó đây cũng là địa bàn sinh sống của người dân tộc thiểu số chiếm hơn 80% số

dân, sự gia tăng dân số và phát triển kinh tế - xã hội với những đặc thù của văn hóa

bản địa, tín ngưỡng, phong tục nơi vùng đất biên ải đã tác động sâu sắc đến bộ mặt

cảnh quan của tỉnh. Do đó luận án tập trung nghiên cứu bản chất và phân hóa đa bậc

của các loại hình cảnh quan tỉnh Lạng Sơn với điểm nhấn là cảnh quan vùng núi đặc

sắc có ý nghĩa sâu sắc cả về mặt lí luận và thực tiễn.

Cho đến nay, chưa có công trình nghiên cứu chuyên sâu nào trước đây về cảnh

quan và sự phân hóa cảnh quan của toàn bộ lãnh thổ tỉnh Lạng Sơn theo hướng nghiên

cứu cảnh quan của Tây Âu. Với những lí do trên, nghiên cứu sinh đã lựa chọn hướng

nghiên cứu đề tài “Phân tích cấu trúc đa bậc cảnh quan tỉnh Lạng Sơn” cho luận án

Tiến sĩ của mình với cách tiếp cận mới theo Công ước cảnh quan châu Âu nhằm đưa

ra bức tranh phân loại cảnh quan đặc trưng của khu vực miền núi Lạng Sơn, bản đồ

đặc tính cảnh quan có thể được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau. Với hi vọng

2

sẽ đóng góp phần nhỏ vào sự phát triển hướng nghiên cứu cảnh quan nói chung và sự

phát triển bền vững của tỉnh.

2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

2.1. Mục tiêu nghiên cứu

- Vận dụng được quan điểm phân loại cảnh quan kết hợp với quan điểm mô tả

cảnh quan, giữa phương pháp nghiên cứu tổng thể và phương pháp tham số bằng cách

tiếp cận từ dưới lên trong nghiên cứu cấu trúc đa bậc cảnh quan.

- Đánh giá được sự phân hóa và các chỉ số hình thái của các đơn vị cảnh quan

làm cơ sở đề xuất các giải pháp sử dụng hợp lý lãnh thổ tỉnh Lạng Sơn.

2.2. Nhiệm vụ nghiên cứu

- Làm rõ khả năng kết hợp giữa các quan điểm, phương pháp, cách tiếp cận

trong nghiên cứu cấu trúc đa bậc cảnh quan;

- Phân tích sự phân hóa đa bậc của các yếu tố hình thành cảnh quan tỉnh Lạng

Sơn;

- Thành lập bản đồ kết quả phân hóa đa bậc của cảnh quan lãnh thổ nghiên

cứu;

- Áp dụng phương pháp đánh giá trắc lượng hình thái cảnh quan thông qua

phần mềm Fragstats 4.2 để đề xuất sử dụng hợp lý lãnh thổ.

3. Phạm vi nghiên cứu

- Phạm vi không gian: được giới hạn trong lãnh thổ của tỉnh Lạng Sơn.

- Phạm vi thời gian: các chuỗi số liệu trong nghiên cứu từ năm 2010 đến 2020.

- Phạm vi khoa học:

+ Phân tích cấu trúc đa bậc của các yếu tố thành tạo cảnh quan

+ Thành lập bản đồ phân hóa cảnh quan

+ Đánh giá cảnh quan thông qua các chỉ số trắc lượng hình thái của các đơn vị

cảnh quan nhằm đề xuât sử dụng hợp lý lãnh thổ tỉnh Lạng Sơn.

4. Ý nghĩa của đề tài

- Ý nghĩa khoa học: Góp phần phát triển cơ sở lý luận tiếp cận địa lý học và

làm phong phú hơn phương pháp luận, phương pháp nghiên cứu cảnh quan theo

hướng tiếp cận mới của Tây Âu ở quy mô cấp tỉnh.

- Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu đạt được có thể sử dụng cho nhiều

mục đích khác nhau, giúp các nhà nghiên cứu, nhà quản lí, nhà quy hoạch, v.v, có

3

thêm cơ sở khoa học tin cậy trong hoạch định chính sách phát triển lĩnh vực liên quan

tại lãnh thổ tỉnh Lạng Sơn.

5. Những điểm mới của luận án

1) Phân tích được tính đa bậc của các nhân tố thành tạo cảnh quan và thành lập

bản đồ cảnh quan tỷ lệ 1:100.000 tỉnh Lạng Sơn gồm 40 đơn vị cảnh quan

2) Đánh giá cảnh quan thông qua 8 chỉ số trắc lượng hình thái của 40 đơn vị

cảnh quan nhằm cung cấp cơ sở khoa học đề xuất định hướng sử dụng hợp lý lãnh

thổ.

6. Những luận điểm bảo vệ

- Luận điểm 1: Tính phân bậc của các yếu tố thành tạo cảnh quan với yếu tố trội

là địa hình karst có mùa đông lạnh kéo dài tại khu vực nghiên cứu đã hình thành 40

đơn vị CQ chính trên cơ sở tổng hợp từ 8719 đơn vị CQ bậc 1.

- Luận điểm 2: Đánh giá cảnh quan thông qua các chỉ số trắc lượng hình thái của

các đơn vị cảnh quan có thể cung cấp cơ sở khoa học đề xuất định hướng sử dụng

hợp lý lãnh thổ.

7. Cơ sở tài liệu

- Kết quả nghiên cứu thực địa theo tuyến: phân tích đặc điểm và sự phân hoá

các yếu tố thành tạo cảnh quan, thực trạng phát triển kinh tế - xã hội tỉnh Lạng Sơn.

- Cơ sở bản đồ chuyên đề gồm:

+ Bản đồ địa chất tỉnh Lạng Sơn tỷ lệ 1:100.000 của Liên đoàn Địa chất Đông

Bắc.

+ Bản đồ mô hình số độ cao (DEM) tỉnh Lạng Sơn tỷ lệ 1:100.000

+ Bản đồ thổ nhưỡng tỉnh Lạng Sơn tỷ lệ 1:100.000 của Viện Quy hoạch Thổ

nhưỡng

+ Bản đồ hiện trạng rừng tỉnh Lạng Sơn tỷ lệ 1:100.000 của Viện Điều tra quy

hoạch rừng thành lập.

- Các đề tài nghiên cứu khoa học của NCS có liên quan đến luận án:

Bùi Thị Thanh Dung (chủ nhiệm đề tài), Xây dựng cơ sở dữ liệu kênh hình về

Cảnh quan tự nhiên Việt Nam phục vụ việc dạy và học môn Địa lý tự nhiên Việt Nam,

mã số SPHN-12-159, Đề tài Khoa học và Công nghệ cấp Trường Đại học Sư phạm

Hà Nội, 2013.

4

- Các đề tài, dự án, báo cáo khoa học về điều tra điều kiện tự nhiên, kinh tế -

xã hội, tài nguyên và môi trường tỉnh Lạng Sơn qua các năm.

8. Cấu trúc luận án

Luận án được trình bày trong 132 trang A4, trong đó có 20 bảng số liệu, 17

hình vẽ và đồ thị, 08 bản đồ, 36 tài liệu tham khảo bằng tiếng Việt và 45 tài liệu tham

khảo bằng tiếng Anh. Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận án được cấu trúc thành 3

chương:

Chương 1: Cơ sở khoa học phân tích cấu trúc đa bậc cảnh quan

Chương 2: Đặc điểm các nhân tố hình thành tính đa bậc cảnh quan trên lãnh

thổ tỉnh Lạng Sơn

Chương 3: Kết quả phân hóa đa bậc cảnh quan lãnh thổ tỉnh Lạng Sơn