Ứng dụng công nghệ GIS xây dựng bản đồ đơn vị đất đai phục vụ công tác đánh giá sản xuất nông nghiệp xã cổ lũng huyện phú lương tỉnh thái nguyên

Được sự giúp đỡ của Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm và Ban chủ nhiệm khoa Quản lý Tài nguyên, em đó tiến hành nghiên cứu đề tài: “Ứng dụng công nghệ GIS xây dựng bản đồ đơn vị đất

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo : Chính quy

Chuyên ngành : Địa chính môi trường Khoa : Quản lý tài nguyên

Khoá học : 2010 - 2014

Thái Nguyên, năm 2014

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo : Chính quy

Chuyên ngành : Địa chính môi trường Khoa : Quản lý tài nguyên

Khoá học : 2010 - 2014 Giáo viên hướng dẫn: ThS Ngô Thi Hồng Gấm

Khoa Quản lý tài nguyên - Trường đại học Nông Lâm Thái Nguyên

Thái Nguyên, năm 2014

của mỗi sinh viên nhằm hệ thống lại toàn bộ lượng kiến thức đó học, vận dụng

lý thuyết vào thực tiễn, bước đầu làm quen với những kiến thức khoa học Qua

đó sinh viên ra trường sẽ hoàn thiện hơn về kiến thức lý luận, phương pháp làm việc, năng lực công tác nhằm đáp ứng nhu cầu thực tiễn của công việc sau này Được sự giúp đỡ của Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm và Ban chủ nhiệm khoa Quản lý Tài nguyên, em đó tiến hành nghiên cứu đề tài:

“Ứng dụng công nghệ GIS xây dựng bản đồ đơn vị đất đai phục vụ công tác đánh giá sản xuất nông nghiệp xã Cổ Lũng- huyện Phú Lương- tỉnh Thái Nguyên”

Trong suốt quá trình thực tập em đã nhận được sự giúp đỡ của các thầy

cô giáo và anh chị nơi em thực tập tốt nghiệp

Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm, Ban chủ nhiệm khoa Quản lý Tài nguyên, các thầy, cô giáo Bộ môn “Trắc

địa- GIS-Viễn thám” và đặc biệt là cô giáo ThS.Ngô Thị Hồng Gấm người

đã trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này

Do trình độ có hạn mặc dù đã rất cố gắng song bản khóa luận tốt nghiệp của em không thể tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được những ý kiến chỉ bảo của các thầy cô giáo, ý kiến đóng góp của bạn bè để bài khóa luận tốt nghiệp của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày 30 tháng 04 năm 2014

Sinh viên

Nguyễn Thị Trang

CCNNN Cây công nghiệp ngắn ngày

FAO Tổ chức nông lương thế giới

GIS Hệ thống thông tin địa lý

PRA Phương pháp điều tra đánh giá nhanh nông thôn

Bảng 2.1: Diện tích cơ cấu các loại đất của toàn quốc 4

Bảng 4.1 Tình hình dân số năm 2013 của xã Cổ Lũng 28

Bảng 4.2: Các chỉ tiêu phân cấp xây dựng bản đồ đơn vị đất đai

Xã Cổ Lũng 36

Bảng 4.3 Bảng thuộc tính bản đồ loại đất 38

Bảng 4.4 Bảng thuộc tính của bản đồ địa hình xã Cổ Lũng 40

Bảng 4.5 Bảng thuộc tính của bản đồ chế độ tưới 42

Bảng 4.7 Bảng thuộc tính của bản đồ độ dày tầng đất 46

Bảng 4.8: Tổng hợp phân cấp các chỉ tiêu xây dựng bản đồ đơn vị đất đai 50

Bảng 4.9: Các loại hình sử dụng đất xã Cổ Lũng 54

Hình 2.1 Biểu đồ cơ cấu các loại đất trên toàn quốc 5

Hình 2.2: Quan hệ giữa dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính 11

Hình 2.3 Mô hình chồng xếp bản đồ trong GIS 12

Hình 2.4: Quy trình xây dựng bản đồ đơn vị đất đai 16

Hình 4.2 Bản đồ đất xã Cổ Lũng 39

Hình 4.3 Bản đồ địa hình xã Cổ Lũng 41

Hình 4.4 Bản đồ chế độ tưới xã Cổ Lũng 43

Hình 4.5 Bản đồ thành phần cơ giới xã Cổ Lũng 45

Hình 4.6 Bản đồ độ dày tầng đất xã Cổ Lũng 47

Hình 4.7 Quy trình chồng xếp bản đồ đơn vị đất đai xã Cổ Lũng 48

Hình 4.8: Bản đồ đơn vị đất đai xã Cổ Lũng 51

PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục đích của đề tài 2

1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2

1.3.1 Ý nghĩa khoa học 2

1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn 3

PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

2.1 Tổng quan về sử dụng đất nông nghiệp 4

2.1.1 Khái quát tình hình sử dụng đất nông nghiệp ở Việt Nam và trên thế giới 4 2.1.2 Quan điểm sử dụng đất nông nghiệp bền vững 6

2.2 Tổng quan về hệ thống thông tin địa lý GIS 9

2.2.1 Giới thiệu về hệ thống thông tin địa lý GIS (Geographic Information system - Hệ thống thông tin địa lý) 9

2.2.2 Các thành phần và chức năng của hệ thống thông tin địa lý 9

2.2.3 Cơ sở dữ liệu của hệ thống thông tin địa lý 10

2.2.3.1 Cơ sở dữ liệu không gian 10

2.2.3.2 Cơ sở dữ liệu thuộc tính 11

2.2.4 Chồng xếp bản đồ 12

2.2.5 Tình hình ứng dụng GIS trên thế giới 13

2.2.6 Tình hình ứng dụng GIS ở Việt Nam 14

2.3 Xây dựng bản đồ đơn vị đất đai 15

2.3.1 Một số khái niệm 15

2.3.2 Quy trình xây dựng bản đồ đơn vị đất đai 16

2.3.3 Ý nghĩa của việc xây dựng bản đồ đơn vị đất đai 17

2.3.4 Một số kết quả xây dựng bản đồ đơn vị đất đai trong quá trình đánh giá đất Việt Nam theo chỉ dẫn của FAO 18

2.3.5 Giới thiệu một số phần mềm GIS được sử dụng trong đề tài 20

3.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 23

3.1.1 Đối tượng 23

3.1.2 Phạm vi nghiên cứu 23

3.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 23

3.2.1 Địa điểm 23

3.2.2 Thời gian 23

3.3 Nội dung nghiên cứu 23

3.3.1 Thu thập dữ liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế và xã hội của vùng nghiên cứu 23

3.3.2 Xác định và lựa chọn các yếu tố đất đai có liên quan đến việc xây dựng bản đồ đơn vị đất đai phục vụ cho mục đích sản xuất nông nghiệp của

xã Cổ Lũng 23

3.3.3 Xây dựng bản đồ đơn vị đất đai của xã Cổ Lũng bằng

công nghệ GIS 23

3.4 Phương pháp thành lập bản đồ đơn vị đất đai 23

3.4.1 Phương pháp điều tra cơ bản 23

3.4.2 Phương pháp thành lập bản đồ 24

3.4.3 Phương pháp xây dựng bản đồ đơn vị đất đai 24

3.4.4 Phương pháp chồng xếp bản đồ bằng công nghệ GIS 24

3.4.5 Phương pháp phân tích và thống kê số liệu 24

PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 25

4.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội xã Cổ Lũng 25

4.1.1 Điều kiện tự nhiên 25

4.1.1.1 Vị trí địa lý 25

4.1.1.2 Địa hình 25

4.1.1.3 Khí hậu 25

4.1.1.4 Điều kiện thủy văn, thủy lợi 26

4.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 28

4.1.2.1 Dân số và lao động 28

4.1.2.2 Thực trạng phát triển kinh tế 28

4.2 Xây dựng bản đồ đơn vị đất đai bằng công nghệ GIS 32

4.2.1 Xác định chỉ tiêu phân cấp xây dựng bản đồ đơn vị đất đai 32

4.2.2 Xây dựng các bản đồ đơn tính 37

4.2.2.1 Cơ sở dữ liệu không gian 37

4.2.2.2 Cơ sở dữ liệu thuộc tính 37

4.2.3 Xây dựng bản đồ đơn vị đất đai bằng phương pháp chồng xếp

bản đồ 48

4.2.3.1 Chồng xếp bản đồ 48

4.2.3.2 Xác định số đơn vị đất đai của bản đồ đơn vị đất đai 49

4.3 Mô tả các đơn vị đất đai xã Cổ Lũng 52

4.3.1 Mô tả các đơn vị bản đồ đất đai (LMU) theo các loại đất 52

4.3.2 Nhận xét các đơn vị đất đai 53

4.3.3 Nhận xét về khả năng thích hợp của các LMU đối với các LUT 54

4.3.3 Ý nghĩa của việc đánh giá các đơn vị đất đai và xây dựng bản đồ đơn vị đất đai xã Cổ Lũng 57

4.3.4 Nhận xét về công nghệ GIS trong việc xây dựng bản đồ đơn vị

đất đai 58

4.4 Đề xuất các phương án cải tạo và sử dụng có hiệu quả cho từng đơn vị bản đồ đất đai 58

PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 60

5.1 Kết luận 60

5.2 Đề nghị 60

TÀI LIỆU THAM KHẢO 61

Dân số ngày càng tăng trong khi đất đai lại có hạn, con người sử dụng đất cùng với nhiều yếu tố khác đã gây không ít những ảnh hưởng tiêu cực đến tài nguyên đất Trên thực tế đã để lại những hậu quả nghiêm trọng do việc sử dụng đất chưa hợp lý như đất bị rửa trôi, xói mòn, đất bị sa mạc hóa Việc thiếu đất sản xuất, an toàn lương thực không được đảm bảo đã và đang trở thành mức báo động toàn cầu

Để giải quyết vấn đề trên, các nhà khoa học của nhiều nước trên thế giới đã tập trung nghiên cứu, đánh giá và đã đưa ra các phương án sử dụng đất hợp lý nhằm góp phần tích cực trong việc sử dụng, quản lý cũng như bảo vệ

mộ cách có hệ thống nhất nguồn tài nguyên đất trên thế giới và quốc gia Ngày nay, công nghệ thông tin đã và đang không ngừng phát triển mạnh mẽ Nó được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của đời sống xã hội Đầu thập kỷ 70, công nghệ GIS ra đời và ngày càng được áp dụng rộng rãi trong các lĩnh vực nghiên cứu GIS hỗ trợ chúng ta trong công tác quản lý nhà nước, quản lý kinh doanh và hầu hết các lĩnh vực quản lý các hệ thống tài nguyên thiên nhiên khác trong đó có quản lý đất đai, môi trường là những lĩnh vực đang được ưu tiên hàng đầu

Cổ Lũng là xã nằm ở phía Nam thuộc vùng tương đối bằng phẳng so với huyện Phú Lương, địa hình mang đặc điểm trung du miền núi Bắc Bộ Tổng diện tích tự nhiên của xã là 1.696,92 km2 Đây là vùng có vị trí địa lí tương đối thuận lợi cho việc bố trí cơ cấu cây trồng trong sản xuất nông nghiệp

Để hội nhập với xu hướng phát triển kinh tế chung của tỉnh và khu vực

Cổ Lũng cần phải có định hướng cụ thể trong phát triển kinh tế - xã hội toàn diện, ổn định và vững chắc từ nay đến năm 2020 nhằm tạo đà cho những năm tiếp theo

Việc xây dựng bản đồ đơn vị đất đai là một trong những nội dung có ý nghĩa rất quan trọng làm cơ sở để so sánh với các yêu cầu sử dụng đất của từng loại hình sử dụng đất nhằm sử dụng đất một cách hiệu quả và lâu bền, xây dựng một ngành nông nghiệp đa canh đang là nhu cầu bức thiết trong phát triển nông nghiệp nông thôn ở nước ta nói chung là nhu cầu bức thiết trong phát triển nông nghiệp nông thôn ở nước ta nói chung và ở huyện Phú Lương - xã Cổ Lũng nói riêng

Xuất phát từ thực tiễn trên, dưới sự hướng dẫn của Th.s Ngô Thị Hồng

Gấm, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Ứng dụng công nghệ GIS xây dựng bản đồ đơn vị đất đai phục vụ công tác đánh giá sản xuất nông nghiệp xã

Cổ Lũng- huyện Phú Lương- tỉnh Thái Nguyên”

1.2 Mục đích của đề tài

- Nghiên cứu, thu thập các số liệu về đặc điểm và tính chất đất đai của

xã Cổ Lũng, xác định các chỉ tiêu phân cấp cho bản đồ đơn vị đất đai phục vụ cho mục tiêu đánh giá đất trong sản xuất nông nghiệp của xã

- Ứng dụng công nghệ GIS vào việc thành lập bản đồ đơn vị đất đai,

phục vụ cho công tác đánh giá phân hạng đất đai nhằm xác định được các loại hình sử dụng đất (LUT - Land Use Type) thích hợp

- Xây dựng bản đồ đơn vị đất đai phục vụ công tác đánh giá theo FAO các LUT tìm được sẽ là cơ sở phục vụ cho quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp, khai thác tiềm năng đất đai, góp phần phát triển nông nghiệp bền vững tại xã Cổ Lũng - huyện Phú Lương

- Ứng dụng được lợi ích của công nghệ GIS trong việc làm bản đồ

- Trong quá trình thu thập số liệu sử dụng phương pháp PRA tránh tình trạng áp đặt và thiếu khách quan khi thực hiện công tác thành lập bản đồ đơn

vị đất đai phục vụ cho công tác đánh giá đất đai theo FAO

1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn

- Xây dựng được bản đồ đơn vị đất đai của Cổ Lũng - huyện Phú Lương

- Giúp cho công tác quản lý và sử dụng đất đai của xã tốt hơn

- Xây dựng được bản đồ đơn vị đất đai phục vụ cho công tác đánh giá đất đai ở xã nhằm đưa ra các kiểu sử dụng đất thích hợp cho từng đơn vị đất

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Tổng quan về sử dụng đất nông nghiệp

2.1.1 Khái quát tình hình sử dụng đất nông nghiệp ở Việt Nam và trên thế giới

* Thế giới

Hiện nay, trên thế giới có khoảng 800 triệu người sống thiếu lương thực, 1,3 tỷ người sống trong cảnh nghèo khổ và gần 17 triệu người chết hàng năm vì các loại bệnh tật sinh ra do mức sống quá thấp [9] Vì vậy xóa đói, giảm nghèo, đảm bảo an ninh lương thực là một trong những chiến lược quan trọng của việc phát triển kinh tế

Tổng diện tích tự nhiên của cả thế giới là 14,8 tỷ ha, trong đó có khoảng 3,3, tỷ ha đất nông nghiệp, trong đó đã khai thác được 1,5 tỷ, còn lại phần đa là đất xấu, sản xuất nông nghiệp gặp nhiều khó khăn Quy mô đất nông nghiệp được phân bố như sau: Châu Mỹ chiếm 35%, Châu Á chiếm 26%, Châu Âu chiếm 13%, Châu Phi chiếm 20%, Châu Đại Dương chiếm 6% Như vậy Châu Á và Châu Phi có tiềm năng đất nông nghiệp lớn nhất Bình quân đất nông nghiệp trên đầu người trên toàn thế giới là 1,2 ha, trong đó: Mỹ 2 ha, Bungari 0,7 ha, Pháp 0,62 ha, Nhật 0,065 ha [11]

* Việt Nam

Việt Nam là một nước nông nghiệp với tổng diện tích tự nhiên là 33.093.857 ha, thuộc loại trung bình trên thế giới Trong đó, diện tích đất nông nghiệp là 10.117.893 ha

Bảng 2.1: Diện tích cơ cấu các loại đất của toàn quốc

Diện tích (ha) Tỷ lệ (%) Đất nông nghiệp

Đất phi nông nghiệp

Đất chưa sử dụng

26.100.160 3.670.186 3.323.511

78,87 11,09 10,04

(Nguồn: Số liệu theo báo cáo tổng điều tra đất đai năm 2010) [13]

Hình 2.1 Biểu đồ cơ cấu các loại đất trên toàn quốc

Về diện tích, Việt Nam đứng thứ 59 trên thế giới, trong đó 3/4 diện tích

là đồi núi, diện tích đất chứa sử dụng chiếm tỉ lệ cao Đất đai phân bố không đều giữa các vùng, những vùng có diện tích đất tự nhiên lớn nhưng tỉ lệ đất nông nghiệp lại nhỏ lại gây khó khăn trong quá trình quản lý sản xuất nông nghiệp tập trung, cụ thể:

- Vùng Trung du Bắc Bộ: Chiếm 31,1% diện tích đất tự nhiên nhưng chỉ chiếm 16,47 % diện tích đất nông nghiệp của cả nước

- Vùng Đồng bằng Sông Hồng chiếm 3,78% diện tích đất tự nhiên và chiếm 8,7% diện tích đất nông nghiệp của cả nước

- Vùng Đồng bằng Sông Cửu Long chiếm 11,59% diện tích đất tự nhiên nhưng chiếm 34,3% diện tích đất nông nghiệp của cả nước

Dân số nước ta hiện nay có trên 90 triệu người, đứng thứ 14 trên thế giới Do đó diện tích đất tự nhiên trên đầu người rất thấp chỉ bằng 1/7 mức trung bình thế giới Theo thống kê, bình quân diện tích đất tự nhiên trên đầu người trên thế giới là 3,0 ha, còn ở Việt Nam chỉ có 0,41 ha Trong khi đó số hoạt động trong lĩnh vực sản xuất nông nghiệp chiếm 80% dân số, bình quân đất nông nghiệp trên đầu người chỉ có 0,12 ha

Trong những năm qua, với sự quan tâm của Đảng và Nhà nước nền sản xuất nông nghiệp của nước ta đã có sự phát triển vượt bậc Từ một nước thiếu lương thực chúng ta đã trở thành nước xuất khẩu lương thực đứng thứ 2 trên thế giới

Hiện nay, nước ta vẫn thuộc nhóm 40 nước có nền kinh tế kém phát triển,

vì vậy đặc điểm hạn chế về mặt sử dụng đất đai ngày càng thể hiện rõ và đòi hỏi việc sử dụng đất đai phải dựa trên cơ sở khoa học Vì vậy chúng ta cần đi trước đón đầu những tiến bộ khoa học kỹ thuật để sử dụng đất đai một cách có hiệu quả và tiết kiệm nhất Với mỗi mô hình sản xuất nông nghiệp cần được đánh giá

và chọn lựa một cách khoa học phù hợp với từng đơn vị đất cụ thể

2.1.2 Quan điểm sử dụng đất nông nghiệp bền vững

Lịch sử phát triển của loài người gắn với việc khai thác và sử dụng đất đai Trước đây khi dân số còn ít, để đáp ứng nhu cầu của con người thì việc khai thác từ đất đai là quá dễ dàng và chưa có ảnh hưởng gì lớn đến tài nguyên đất đai Từ những năm đầu thế kỷ 19 khi dân số thế giới đã trở nên ngày một đông hơn, đặc biệt là các nước đang phát triển thì sức ép về đảm bảo lương thực trước sự gia tăng của dân số ngày càng mạnh mẽ đối với việc khai thác và sử dụng đất đai Những vùng đất thuận lợi cho việc sản xuất nông nghiệp ngày càng cạn kiệt và không đáp ứng được nhu cầu của xã hội, việc mở rộng diện tích canh tác lên các vùng đất không thuận lợi cho việc sản xuất nông nghiệp để lại hậu quả là các vùng đất thoái hóa, rửa trôi và phá hoại đất một cách nghiêm trọng

Vào cuối những năm của thập kỷ 80 và những năm đầu của thập kỷ 90, loài người đã phải đương đầu với những thách thức lớn do suy thoái về nguồn lực và giảm cấp về môi trường Trong tình hình đó, quan niệm mới về sự phát triển đã được đặt ra đó là phát triển đã được đặt ra đó là phát triển bền vững Mục tiêu của phát triển bền vững là xây dựng một hệ thống ổn định về mặt sinh thái, có tiềm lực kinh tế, có khả năng thỏa mãn nhu cầu của con người mà không làm cạn kiệt nguồn tài nguyên đất, đồng thời phải khôi phục các vùng đất đã bị thoái hóa và bảo vệ không gây ô nhiễm môi trường Nông nghiệp bền vững sử dụng các đặc tính vốn có của cây trồng, vật nuôi kết hợp với đặc trưng cảnh quan và cấu trúc trên diện tích đất sử dụng một cách thống nhất mà nhờ đó con người có thể khai thác các sản phẩm nông nghiệp để con người có thể tồn tại và phát triển được mà không làm hủy diệt đi sự sống của trái đất

Thực chất của nông nghiệp bền vững là phải thực hiện được khâu cơ bản là giữ độ phì nhiêu của đất được lâu bền Độ phì nhiêu của đất là tổng hòa nhiều yếu tố vật lý, hóa học và sinh vật học để tạo ra môi trường sống thuận lợi nhất cho cây trồng tồn tại và phát triển Trong số các yếu tố đó quan trọng nhất là mùn

Việc sử dụng đất hiệu quả và bền vững luôn là mong muốn cho sự tồn tại và tương lai phát triển của loài người Vì vậy, việc tìm kiếm các giải pháp

sử dụng đất thích hợp, bền vững được nhiều nhà nghiên cứu đất, các tổ chức Quốc tế quan tâm và không ngừng hoàn thiện theo sự phát triển của khoa học Khái niệm về phát triển nông nghiệp bền vững trong sự phát triển của xã hội loài người mới chỉ hình thành rõ nét trong những năm 1990 Điều cơ bản nhất của phát triển nông nghiệp bền vững là cải thiện chất lượng cuộc sống trong

sự tiếp cận đúng đắn về môi trường để giữ gìn những tài nguyên cơ bản nhất cho thế hệ sau Có rất nhiều định nghĩa về nông nghiệp bền vững như sau: Theo Brundtlandetal (1987), phát triển bền vững là một dạng phát triển mới, nó kết hợp quá trình sản xuất với bảo tồn nguồn tài nguyên và đề cao môi trường Phát triển bền vững phải đáp ứng được những nhu cầu ở hiện tại

mà không làm ảnh hưởng đến những nhu cầu ở tương lai

Theo FAO (1989), phát triển bền vững là sự quản lý và bảo tồn cơ sở tài nguyên thiên nhiên, là sự định hướng thay đổi của nghệ và thể chế như một cách thức để bảo đảm sự thỏa mãn nhu cầu của con người cho các thế hệ hiện tại và tương lai

Theo ngành nông nghiệp của Canada (1990), những hệ thống nông nghiệp bền vững là những hệ thống có thể đạt được về mặt kinh tế và đáp ứng được những nhu cầu về lương thực, dinh dưỡng và an toàn của xã hội trong khi vẫn bảo tồn hoặc làm gia tăng những nguồn tài nguyên thiên nhiên, chất lượng môi trường của những thế hệ tương lai của quốc gia

Các định nghĩa được biểu thị khác nhau nhưng về nội dung chúng gồm

3 thành phần cơ bản sau:

- Bền vững về an ninh lương thực trong thời gian dài trên cơ sở hệ thống nông nghiệp phù hợp với điều kiện sinh thái và không tổn hại tới môi trường

- Bền vững về tổ chức quản lý, hệ thống nông nghiệp phù hợp trong mối quan hệ con người và cả cho đời sau

- Bền vững thể hiện ở tính cộng đồng trong hệ thống nông nghiệp hợp lý Vận dụng nguyên tắc trên vào Việt Nam ta thấy một loại hình sử dụng đất được coi là bền vững phải đạt được 3 yêu cầu sau:

- Bền vững về kinh tế: Cây trồng phải đạt năng suất cao và được thị trường chấp nhận Hệ thống nông nghiệp được coi là bền vững phải đạt được năng suất sinh học cao trên mức bình quân của vùng có cùng điều kiện đất đai Năng suất sinh học bao gồm sản phẩm chính và phụ phẩm

Về chất lượng thì sản phẩm phải đạt tiêu chuẩn tiêu thụ tại địa phương, trong nước và xuất khẩu, điều này tùy thuộc vào mục tiêu của từng vùng Tổng giá trị sản phẩm trên đơn vị diện tích canh tác là thước đo quan trọng cho hiệu quả kinh tế đối với hệ thống sử dụng đất Tổng giá trị trong một giai đoạn hay cả chu kỳ phải trên mức bình quân của vùng, nếu tổng thu dưới mức trung bình thì người sản xuất sẽ không có lãi Lãi suất phải lớn hơn lãi suất tiền vốn vay ngân hàng, có như vậy hệ thống đó mới mang lại thu nhập ổn định cho người sản xuất nông nghiệp

- Bền vững về mặt xã hội: Một hệ thống sản xuất nông nghiệp được coi là bền vững phải thu hút được lao động và phải đảm bảo đời sống xã hội phát triển Đáp ứng nhu cầu của các nông hộ là điều cần quan tâm trước, nếu muốn họ quan tâm đến lợi ích lâu dài và bảo vệ đất đai, môi trường Sản phẩm thu được phải thỏa mãn được các nhu cầu thiết yếu hàng ngày của người nông dân Việc sử dụng đất đai phải được tổ chức trên đất mà nông dân

có quyền sử dụng lâu dài, đất đã được giao và rừng đã được khoán phải có lợi ích các bên cụ thể Nguồn vốn vay phải ổn định, có lãi suất và có thời hạn phù hợp Một hệ thống sản xuất nông nghiệp sẽ bền vững nếu việc sử dụng đất đai phù hợp với nền văn hóa dân tộc và tập quán địa phương, còn ngược lại việc

sử dụng đất sẽ không được cộng đồng ủng hộ

- Bền vững về môi trường: Loại hình sử dụng đất đai phải bảo vệ được độ màu mỡ của đất, ngăn chặn thoái hóa đất và bảo vệ môi trường sinh thái đất Độ màu mỡ của đất phải được bảo vệ và tăng dần là điều kiện bắt buộc đối với quản

lý và sử dụng đất nông nghiệp bền vững Độ che phủ phải đạt ngưỡng an toàn

sinh thái (>35%) Đa dạng sinh học biểu hiện theo thành phần loài (đa canh bền vững hơn độc canh, cây lâu năm bảo vệ đất tốt hơn cây hàng năm)

Ba yêu cầu trên là cơ sở để xem xét đánh giá các loại hình sử dụng đất hiện tại và định hướng cho việc phát triển nông nghiệp ở từng vùng sinh thái

2.2 Tổng quan về hệ thống thông tin địa lý GIS

2.2.1 Giới thiệu về hệ thống thông tin địa lý GIS (Geographic Information system - Hệ thống thông tin địa lý)

Trong vài thập kỷ gần đây, chuyên ngành địa lý học đã áp dụng mạnh

mẽ kỹ thuật thông tin, trong đó có những phương pháp ứng dụng mới về các

mô hình toán học và thống kê cũng như những ứng dụng các nguồn thông tin mới như dữ liệu viễn thám Trong bối cảnh này, hệ thống thông tin địa lý (GIS) đó đóng một vai trò quan trọng như là một kỹ thuật tổ hợp GIS đã phát triển bởi sự liên kết một số kỹ thuật rời rạc vào một tổng thể hơn là cộng những phần của nó lại Ngoài ra, GIS còn cho phép tạo ra cơ sở dữ liệu bản

đồ, xây dựng mô hình, hỏi đáp và phân tích một lượng lớn dữ liệu mà tất cả đều được lưu trữ trong một cơ sở dữ liệu Hiện nay, GIS đang được sử dụng rộng rãi ở các nước đã và đang phát triển, đặc biệt ở các lĩnh vực quản lý nguồn tài nguyên thiên nhiên, môi trường, sử dụng đất đai, rừng và quản lý đô thị Trong nông nghiệp, phần lớn GIS được ứng dụng để lập kế hoạch cũng như đánh giá sử dụng đất đai

2.2.2 Các thành phần và chức năng của hệ thống thông tin địa lý

GIS được cấu thành bởi 5 thành tố chính sau

- Dữ liệu (Data): đây là thành phần quan trọng nhất của GIS, GIS có 2 loại dữ liệu

- Phần cứng (Hardware): Bao gồm máy tính và các thiết bị ngoại vi

- Phần mềm (Software): Bao gồm nhiều modul, công cụ để thực hiện các chức năng:

+ Thu thập dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính

+ Xử lý sơ bộ dữ liệu

+ Lưu trữ và truy cập dữ liệu

+ Tìm kiếm và phân tích không gian

+ Hiển thị đồ hoạ và tương tác

- Con người (People): yếu tố con người có ảnh hưởng rất lớn tới việc quản lý, xây dựng và phát triển các ứng dụng Một dụ án GIS chỉ thành công khi nó được quản lý tốt và con người tại mỗi công đoạn phải có kỹ năng thành thạo

- Phương pháp (Method): để hệ thống GIS thành công phụ thuộc vào phương pháp sử dụng để thiết kế hệ thống

2.2.3 Cơ sở dữ liệu của hệ thống thông tin địa lý

Cơ sở dữ liệu GIS là một tập hợp các thông tin (các tệp dữ liệu) ở dạng vector, raster và bảng số liệu với những cấu trúc chuẩn bảo đảm cho các bài toán đề tài có mức độ phức tạp khác nhau [3] Cơ sở dữ liệu trong GIS bao gồm 2 loại đó là: cơ sở dữ liệu không gian và cơ sở dữ liệu thuộc tính

2.2.3.1 Cơ sở dữ liệu không gian

Dữ liệu không gian dùng để mô tả vị trí, hình dạng và kích thước của đối tượng trong không gian, chúng bao gồm toạ độ và các ký hiệu dựng để xác định các đối tượng trên bản đồ Hệ thống thông tin địa lý dựng các số liệu không gian để tạo ra bản đồ hay hình ảnh bản đồ trên màn hình máy tính hoặc trên giấy thông qua thiết bị ngoại vi

Dữ liệu không gian bao gồm 3 loại đối tượng: điểm (point), đường (polyline) và vùng (polygon) Các đối tượng không gian này được lưu trữ ở 2

mô hình dữ liệu là vector và raster

- Mô hình dữ liệu raster: trong mô hình này, thực thể không gian được biểu diễn thông qua các ô (cell) hoặc ô ảnh (pixel) của một lưới các ô (hình 2.1) Trong máy tính, lưới ô này được lưu trữ ở dạng ma trận trong đó mỗi cell là giao điểm của một hàng hàng hay một cột trong ma trận Trong cấu trúc này, điểm được xác định bởi cell, đường được xác định bởi một số các cell kề nhau theo một hướng và vùng được xác định bởi một số các cell mà trên đó thực thể phủ lên

- Mô hình dữ liệu vector: trong mô hình này, thực thể không gian được biểu diễn thông qua các phần tử cơ bản là điểm, đường, vùng và các quan hệ topo (khoảng cách, tính liên thông, tính kề nhau,…) giữa các đối tượng với nhau Vị trí không gian của các thực thể được xác định bởi toạ độ chung trong một hệ thống toạ độ thống nhất toàn cầu

+ Điểm dùng cho tất cả các đối tượng không gian được biểu diễn như một cặp toạ độ (X,Y) Ngoài giá trị toạ độ (X,Y), điểm còn thể hiện kiểu điểm, màu, hình dạng và dữ liệu thuộc tính đi kèm Do đó, trên bản đồ điểm có thể được biểu hiện bằng ký hiệu hoặc dạng text (dạng chữ)

+ Đường dùng để biểu diễn tất cả các thực thể có dạng tuyến và được tạo nên từ hai hoặc nhiều hơn 2 cặp toạ độ (X,Y)

+ Vùng là một đối tượng hình học hai chiều, vùng có thể là một đa giác đơn giản hay hợp của nhiều đa giác đơn giản Như vậy, mô hình dữ liệu vector sử dụng các đoạn thẳng hay điểm rời rạc để nhận biết các vị trí của thế giới thực Việc đo diện tích và khoảng cách của các đối tượng được thực hiện bằng cách tính toán hình học từ các toạ độ của các đối tượng thay vì việc đếm các cell trong mô hình raster [5]

2.2.3.2 Cơ sở dữ liệu thuộc tính

Dữ liệu thuộc tính (dữ liệu phi không gian) là các thông tin đi kèm với các dữ liệu không gian, nó được dùng để chỉ ra các tính chất đặc trưng cho mỗi đối tượng điểm, đường và vùng trên bản đồ Thông thường, dữ liệu thuộc tính được tổ chức thành các bảng theo mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ, phân cấp và mạng lưới

Ví dụ: Cơ sở dữ liệu của bản đồ đơn vị đất đai (hình 2.2)

Hình 2.2: Quan hệ giữa dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính

Cơ sở dữ liệu trong hình 2.2 cho ta biết được các thuộc tính của thửa đất trên bản đồ Trong việc xây dựng bản đồ đơn vị bản đồ đất đai, mối quan

hệ này giúp cho việc mô tả các LMU được thuận lợi và rõ ràng

Số thửa LMU Loại đất TP cơ giới Chế độ tưới

2 2 Glaysols Trung bình Tưới hạn chế

3 3 Acrisols Nặng Nhờ nước trời

Tóm lại, đối với việc xây dựng các LMU thì mối quan hệ giữa cơ sở dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính là rất quan trọng và cần thiết vì chúng có thể giúp cho việc thu nạp và kiểm chứng những thuộc tính liên quan đến các đặc tính và tính chất của các LMU

để tạo ra lớp trung gian khác Điều này được thực hiện tới khi tất cả các lớp

dữ liệu nhập vào đều được chồng xếp lên nhau (hình 2.3)

Việc thi hành các thao tác chồng xếp

chủ yếu tuỳ thuộc vào dạng của mô hình dữ

liệu đang được sử dụng Chức năng chồng

xếp trong mô hình raster và vector được

thực hiện theo các cách khác nhau

Trong hệ thống raster, diện tích không

gian được chia nhỏ thành những ô đều nhau,

mỗi một thuộc tính ứng với một lớp Trong

hệ thống vector, thao tác chồng xếp phức tạp

hơn Trong hệ thống này, khu vực thông tin

Hình 2.3 Mô hình chồng xếp bản đồ trong GIS

được biểu diễn bởi các vùng và thuộc tính Toàn bộ các vùng có mó nhận dạng riêng biệt bằng một khóa (ID) và nó được dùng để liên kết một bảng tính chất với các vùng đó

Dữ liệu dùng trong thao tác chồng xếp được lưu trữ trong bảng thuộc tính này Bước đầu tiên của thao tác chồng xếp trong hệ thống vector là tạo ra những vùng trên lớp mới bằng việc dùng thuật toán giao cắt vùng Khi các vùng của lớp được đặt trên một lớp thứ hai thì sẽ gộp liên tiếp các vùng được tạo ra bởi sự chia cắt nhỏ của những vùng trước bằng chính những đường bao

của chúng Việc tổ hợp các giá trị thuộc tính của các vùng bao trùm trên bản

đồ gốc làm sinh ra bảng thuộc tính mới được gọi là quá trình "chồng xếp" Trong GIS có 6 phương pháp chồng xếp bản đồ như sau:

* Chồng xếp bản đồ bằng phương pháp số học: chồng xếp số học bao gồm các thao tác như: cộng, trừ, nhân, chia Thao tác số học được thiết lập trên mỗi giá trị của lớp dữ liệu và giá trị trên vị trí tương ứng của lớp dữ liệu thứ hai

* Chồng xếp bản đồ bằng phương pháp logic: phương pháp này dùng các phép toán logic (and, or và not) để thực hiện việc chồng xếp

* Chồng xếp bản đồ bằng phương pháp có điều kiện: theo phương pháp này thì các phép toán logic được thay bằng các biểu thức có điều kiện khi thực hiện chồng xếp

* Chồng xếp bản đồ bằng phương pháp sử dụng một cột của bảng thuộc tính: phương pháp này sử dụng một cột của bảng thuộc tính và bản đồ gốc để xây dựng lên bản đồ đơn tính

cơ giới, chế độ tưới, chế độ tiêu, ), công nghệ GIS sẽ giúp chúng ta chồng xếp các loại bản đồ này để tạo ra bản đồ đơn vị đất đai

2.2.5 Tình hình ứng dụng GIS trên thế giới

Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin, đã tạo nền tảng cho sự phát triển của công nghệ GIS với các chức năng vượt trội về đồ họa và phân tích quản lý dữ liệu GIS đã được ứng dụng đầu tiên ở Canada để xử lý thông tin về nông nghiệp, lâm nghiệp, sử dụng đất và động vật hoang dã Hiện nay, trên thế giới, ứng dụng công nghệ GIS trở nên phổ biến, có khoảng trên 60.000 tổ chức và cá nhân sử dụng GIS trong rất nhiều lĩnh vực

khác nhau Trong nhiều năm trở lại đây GIS đã được các nhà khoa học thuộc nhiều lĩnh vực như: địa chất, thổ nhưỡng, quy hoạch sử dụng đất,… nghiên cứu và đã ứng dụng thành công trong nhiều công trình có giá trị Có thể điểm qua một số thành tựu đó là:

- FAO (1983) đã ứng dụng GIS trong mô hình phân vùng sinh thái nông nghiệp để đánh giá tài nguyên đất đai trên phạm vi toàn thế giới ở tỷ lệ bản đồ 1/5.000.000

- Đánh giá và quy hoạch đất ở Srilanca(1991)

- Tiến hành quy hoạch đất để phát triển cây cà phê ở Indônêsia (1994)

- Ứng dụng mô hình số hoá độ cao DEM (Digital Evaluation Model) để xây dựng bản đồ địa hình từ đó phân tích địa chất, địa mạo của khu vực

- Năm 1995 đã tiến hành đánh giá đất trồng lúa vùng lưu vực sông Ping

- Huyện Mactang - Tỉnh ChiangMai - Thái lan

- Đánh giá tính toán, xây dựng các mô hình chống xói mòn trên các vùng đất dốc

- Ứng dụng GIS để điều khiển quản lý giao thông phòng cháy chữa cháy và vấn đề an ninh, chiến sự các quốc gia

- Viện nghiên cứu hàng không vũ trụ của Mỹ (Nasa), Nhật Bản (Nasda)

đã ứng dụng thành công sự kết hợp giữa khoa học viễn thám và công nghệ GIS trong việc dự báo mang tính toàn cầu về: khí hậu, sự thay đổi cấu trúc sinh quyển, các hiện tượng cháy rừng

Một số nước phát triển như Canada, Úc, Thụy Điển,… đã ứng dụng GIS để xây dựng một hệ thống thông tin chuyên dụng khác như HTTT địa chính phục vụ cho các mục đích đa dạng về quản lý trong ngành địa chính

2.2.6 Tình hình ứng dụng GIS ở Việt Nam

Trên Thế giới, công nghệ GIS đã phát triển và đạt được nhiều thành tựu, nhưng ở Việt Nam trong khoảng 10 năm trở lại đây công nghệ GIS mới được quan tâm và phát triển ứng dụng trong các cơ quan Nhà nước, các trường Đại học và các Viện nghiên cứu

Trong những năm qua chúng ta thấy việc ứng dụng công nghệ GIS đã đạt được một số thành tựu sau:

- Năm 1990, lần đầu tiên FAO đã ứng dụng GIS vào xây dựng bản đồ vùng sinh thái cho vùng Đồng Bằng Sông Hồng ở lỷ lệ bản đồ 1/250.000

- Nghiên cứu bố trí cơ cấu cây trồng hợp lý ở huyện Ô Môn - tỉnh Cần Thơ (Đặng Kim Sơn, Nguyễn Văn Nhân - 1993)

- Ứng dụng kỹ thuật viễn thám và GIS trong nghiên cứu tiềm năng sử dụng đất vùng Đồng Tháp Mười của ĐBSCL (Nguyễn Văn Nhân - 1993)

- Mẫn Quang Huy (1999) nghiên cứu đề tài “Ứng dụng GIS thiết kế cơ

sở dữ liệu bản đồ cho hệ thống thông tin đánh giá tài nguyên đất cấp huyện” Kết quả nghiên cứu đã ứng dụng GIS trong việc xây dựng cơ sở dữ liệu tài nguyên đất huyện Đông Anh - Thành Phố Hà Nội, từ đó đề xuất phương pháp ứng dụng công nghệ thông tin cho việc quản lý và khai thác tài nguyên đất hợp lý và hiệu quả[5]

- Với nghiên cứu: “Xây dựng và quản lý cơ sở dữ liệu bản đồ đơn vị đất đai dựa trên công nghệ GIS của huyện Yên Châu - tỉnh Sơn La”, tác giả Vann Varth (2003) đã xây dựng khá thành công cơ sở dữ liệu bản đồ đơn vị đất đai trên máy tính cho địa bàn toàn huyện Yên Châu [14]

2.3 Xây dựng bản đồ đơn vị đất đai

2.3.1 Một số khái niệm

Theo FAO: Đơn vị bản đồ đất đai (Land Mapping Unit- LMU) là một khoanh/ vạt đất được xác định cụ thể trên bản đồ đơn vị đất đai với những đặc tính và tính chất đất đai riêng biệt thích hợp đồng nhất cho từng loại hình sử dụng đất, có cùng một điều kiện quản lý đất và cùng một khả năng sản xuất, cải tạo đất Mỗi đơn vị đất đai có chất lượng riêng và nó có khả năng thích hợp với một loại hình sử đất nhất định (FAO, 1983) Tập hợp các đơn vị bản đồ đất đai trong khu vực/ vùng đánh giá đất được thể hiện bằng bản đồ đơn vị đất đai

- Các đặc tính của đất: đặc tính đất đai là các thuộc tính của đất có tác động riêng biệt, khác biệt ảnh hưởng đến tính thích hợp của đất đối với các loại hình sử dụng đất riêng biệt Các đặc tính đất đai là các đặc thù của đất, có ảnh hưởng đến sử dụng đất theo các cách riêng biệt

- Tính chất đất đai: tính chất đất đai là các thuộc tính của đất có thể đo đếm hoặc ước tính được

Tính chất đất đai dùng để phân biệt các đơn vị bản đồ đơn vị đất đai và có ý nghĩa mô tả đặc tính đất đai Các tính chất đất đai có thể ảnh hưởng cùng một lúc

đến một vài đặc tính đất đai và từ đó ảnh hưởng đến tính thích nghi đất đai

2.3.2 Quy trình xây dựng bản đồ đơn vị đất đai

Hình 2.4: Quy trình xây dựng bản đồ đơn vị đất đai

3 Xây dựng bản đồ ĐVĐĐ

bằng phương pháp chồng

xếp

Bản đồ số dạng chuẩn DGN/DXF

Số hoá, sửa lỗi, ghép mảnh bản đồ nền

Hình 2.4: Quy trình xây dựng bản đồ đơn vị đất đai

1 Dissolve features based on

v đ t đ ai

Bản đồ chồng xếp tổng hợp

BDCX3

Bản đồ số hệ GIS

Dữ liệu thuộc tính

Dữ liệu không gian

1 Lựa chọn chỉ tiêu phân cấp xây dựng

bản đồ đơn vị đất đai

Bước 1: Lựa chọn và phân cấp chỉ tiêu xây dựng bản đồ đơn vị đất đai

- Cơ sở lựa chọn chỉ tiêu xây dựng bản đồ đơn vị đất đai phụ thuộc vào phạm vi chương trình đánh giá đất đai, mối quan hệ giữa yêu cầu đánh giá đất với tỷ lệ bản đồ cần có

- Việc phân cấp chỉ tiêu xây dựng bản đồ đơn vị đất đai dựa vào yêu cầu, mục đích của chương trình đánh giá đất kết hợp với nguồn tài liệu sẵn có hoặc bổ sung thêm để lựa chọn chỉ tiêu phân cấp phù hợp với mục đích, yêu cầu sử dụng đất và mức độ thích hợp đất đai

Bước 2: Xây dựng các bản đồ đơn tính

Bản đồ đơn tính là bản đồ thể hiện đặc tính, tính chất khác nhau của đất Sau khi lựa chọn xác định được các chỉ tiêu xây dựng bản đồ đơn vị đất đai kết hợp với việc thu thập tài liệu, điều tra, khảo sát thực địa, tiến hành xây dựng bản đồ đơn tính (mỗi chỉ tiêu được thể hiện bằng một bản đồ đơn tính) Trong hệ thống thông tin địa lý (GIS) thì các dữ liệu để xây dựng các bản đồ đơn tính được thể hiện trên cơ sở kỹ thuật số hóa bản đồ (Digital Map) Bước 3: Xây dựng bản đồ đơn vị đất đai

Các bản đồ đơn tính được chồng xếp trên cùng một hệ tọa độ để tạo thành bản đồ đơn vị đất đai

Bước 4: Mô tả các đơn vị đất đai

Mô tả các đơn vị đất đai thường được đưa vào phần chú giải của bản đồ đơn vị đất đai trong đánh giá tài nguyên đất của chương trình đánh giá đất đai Nội dung và mức độ chi tiết mô tả các đơn vị đất đai tùy thuộc vào các chỉ tiêu lựa chọn và phân cấp của mỗi loại bản đồ đất đai

2.3.3 Ý nghĩa của việc xây dựng bản đồ đơn vị đất đai

Bản đồ đơn vị đất đai là sự thể hiện tổng hợp của các điều kiện sinh thái, môi trường tự nhiên của mỗi vùng Các đặc tính và tính chất trong phân cấp xây dựng bản đồ đơn vị đất đai là sự thể hiện rõ nét các điều kiện tự nhiên của khu vực nghiên cứu như đặc điểm đất đai, khí hậu, thủy văn, địa hình,… Các đặc điểm tự nhiên này có ý nghĩa đặc biệt quan trọng để xác định các lợi thế, hạn chế về mặt tự nhiên của vùng, từ đó đưa ra các hướng phát triển nông nghiệp phù hợp

Bản đồ đơn vị đất đai có ý nghĩa to lớn trong phân vùng sinh thái nông nghiệp, tạo cơ sở cho việc sử dụng các tài nguyên nông nghiệp có hiệu quả tối

đa, phát huy tiềm năng sinh thái của vùng, đồng thời góp phần quan trọng trong việc lựa chọn bước đầu các LUT cây trồng, chăn nuôi và lâm nghiệp Xây dựng đơn vị bản đồ đất đai là bước đầu tiên mang tính chất kỹ thuật không thể thiếu trong quy trình đánh giá đất theo FAO

Bản đồ đơn vị đất đai là cơ sở, xuất phát điểm cho toàn bộ quá trình đánh giá đất [12]

2.3.4 Một số kết quả xây dựng bản đồ đơn vị đất đai trong quá trình đánh giá đất Việt Nam theo chỉ dẫn của FAO

từ G1 đến G13; tầng dầy lớp đất (D) từ D1 đến D3; độ dốc (SL) từ SL1 đến SL3; lượng mưa/năm (R) từ R1 đến R3; thủy văn nước mặt gồm: ngập lụt (F)

từ F1 đến F4 và xâm nhập mặn (SA) từ SA1 đến SA4; tưới tiêu (I); tổng tích

ôn (T) từ T1 đến T3 [16]

* Cấp vùng lãnh thổ

Theo Nguyễn Công Pho: vùng Đồng Bằng Sông Hồng có diện tích tự nhiên là 1,25 triệu ha, là vùng đông dân, bình quân đất nông nghiệp cho dân sống ở nông thôn là 650 m2/người, đã sử dụng triệt để đất đai và sản xuất nông nghiệp độc canh lúa là chủ yếu Kết quả xây dựng bản đồ đơn vị đất đai vùng Đồng Bằng Sông Hồng (tỷ lệ 1/250.000) có 33 đơn vị đất đai trong đó

có 22 đơn vị thuộc đất đồng bằng và 11 đơn vị thuộc đất đồi núi Xác định được 4 chỉ tiêu phân cấp xây dựng bản đồ đơn vị đất đai là: Loại đất (9 nhóm), độ dốc mặt đất (3 cấp độ), chế độ tưới tiêu (4 cấp độ) và tình trạng ngập úng [8]

Theo Nguyễn Văn Nhân: vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long có 123 đơn

vị đất đai tỷ lệ 1/250.000 trong đó có 63 đơn vị đất đai ở các vùng đất phèn,

10 đơn vị đất đai ở vùng đất mặn, 22 đơn vị đất đai ở vùng đất phù sa không

bị hạn chế và 18 đơn vị đất đai ở vùng đất khác Tác giả đã xác định được 6 chỉ tiêu phân cấp xây dựng bản đồ đơn vị đất đai là: nhóm đất, tình trạng xâm nhập mặt, độ sâu ngập, khả năng tưới, lượng mưa trung bình năm và thời gian canh tác nhờ mưa [7]

Theo Phạm Quang Khánh: kết quả xây dựng bản đồ đất đai vùng Đông Nam Bộ ở tỉ lệ bản đồ 1/250.000 đã xác định được 54 đơn vị đất đai với 602 khoanh và xác định được 6 chỉ tiêu phân cấp xây dựng bản đồ đất đai là: nhóm đất, phân bố mưa, khả năng tưới, độ dốc, tầng dày đất mịn và đá lộ đầu [6] Theo Lê Thái Bạt: vùng Tây Bắc có 230 đơn vị đất đai trong đó có 157 đơn vị đất đai trên đất trống đồi núi trọc (chưa sử dụng) với diện tích 3.246.395 ha Đơn vị có diện tích lớn nhất là 264.068 ha, 114 đơn vị đất đai phân bố ở độ dốc dưới 250 và có tầng dầy trên 50 cm [1]

để xây dựng bản đồ đơn vị đất đai gồm: tổ hợp đất (G) từ G1 đến G7, địa hình,

độ dốc (SL) từ SL1 đến SL4, độ dầy tầng đất (D) từ D1 đến D3, tổng nhiệt độ/năm (T) từ T1 đến T3 và tổng lượng mưa (R) từ R1 đến R3 [4]

Theo Nguyễn Chiến Thắng - Cấn Triển: toàn tỉnh Bình Định có 45 đơn

vị đất đai với diện tích là 353.663 ha (58,2%) có độ dốc trên 150, tầng dày dưới 50 cm (phần lớn không có khả năng phát triển nông nghiệp); 28 đơn vị đất đai với diện tích 205565 ha, độ dốc dưới 80

, tầng dầy hơn 50 cm, có khả năng phát triển nông nghiệp hoặc nông lâm kết hợp; 8 đơn vị đất đai với diện tích 20312 ha (3,35%) có độ dốc 8 - 150, tầng dày đất mỏng, chỉ phát triển trồng màu và nông lâm kết hợp Đã xác định được 5 chỉ tiêu xây dựng bản đồ

đơn vị đất đai là: nhóm đất (G) - 7 nhóm, độ dốc (S) - 4 cấp, tầng dày (D) - 3 cấp, chế độ tưới (I) - 2 cấp và lượng mưa (RF) - 3 cấp [10]

* Cấp huyện

Theo Vũ Thị Bình: kết quả xây dựng bản đồ đơn vị đất đai ở tỷ lệ bản đồ 1/25.000 của huyện Gia Lâm là: toàn huyện có 20 đơn vị đất đai với gần 200 khoanh đất, có 4 đơn vị đất đai ngoài bãi với diện tích 2.515 ha (27,5%), 16 đơn vị đất đai nội đồng với diện tích 6649 ha (72,5%) Xác định 6 chỉ tiêu phân cấp xây dựng bản đồ đơn vị đất đai gồm: loại đất (G) - 3 loại, thành phần cơ giới (T) - 3 cấp, điều kiện tưới (I) - 3 cấp, điều kiện tiêu (F) - 2 cấp, ngập úng (L) - 3 cấp và độ phì (P) - 2 cấp [2]

Theo nghiên cứu của Đoàn Công Quỳ (2000): tổng diện tích điều tra huyện Đại Từ - tỉnh Thái Nguyên là 48.801,2 ha, bao gồm 680 khoanh và được chia thành 52 đơn vị đất đai trên cơ sở xác định 8 chỉ tiêu phân cấp để xây dựng bản đồ đơn vị đất đai là: nhóm đất, thành phần cơ giới, địa hình tương đối, độ dốc, độ cao, độ dầy tầng đất, chế độ tưới và chế độ tiêu [19] Theo nghiên cứu của Nguyễn Văn Thông (2002): kết quả xây dựng bản

đồ đơn vị đất đai cho đất nông nghiệp huyện Nghĩa Hưng - tỉnh Nam Định ở

tỷ lệ bản đồ 1/25.000 gồm 40 đơn vị đất đai trên cơ sở xác định 7 chỉ tiêu phân cấp xây dựng bản đồ đơn vị đất đai là loại đất, thành phần cơ giới, độ phì đất, địa hình tương đối, độ nhiễm mặn, chế độ tưới và ngập úng [11]

Dựa vào kết quả trên ta thấy rằng: việc xác định các chỉ tiêu phân cấp xây dựng bản đồ đơn vị đất đai ở các vùng khác nhau là khác nhau, phải thuộc vào điều kiện cụ thể của từng vùng nghiên cứu, vào cấp tỷ lệ bản đồ đơn vị đất đai cần xây dựng Các chỉ tiêu yếu tố được lựa chọn cho xây dựng bản đồ đơn vị đất đai chủ yếu là các chỉ tiêu thể hiện về tính chất của đất đai (địa hình, độ dốc), các chỉ tiêu thể hiện đặc tính còn ít

2.3.5 Giới thiệu một số phần mềm GIS được sử dụng trong đề tài

Trong phạm vi đề tài này chúng tôi áp dụng 3 phần mềm chủ yếu là: bộ phần mềm Mapping office, phần mềm Mapinfo và phần mềm Arcview

* Bộ phần mềm Mapping office

Mapping office là hệ thống phần mềm của tập đoàn Intergraph bao gồm các phần mềm phục vụ cho việc xây dựng và duy trì toàn bộ các đối tượng địa

lý dưới dạng đồ hoạ bao gồm: Irasb, Irasc, Geovec, MSFC Các file dữ liệu dạng này được sử dụng làm đầu vào cho hệ thống thông tin địa lý hoặc quản trị dữ liệu bản đồ Các phần mềm ứng dụng Mapping office được tích hợp trong một môi trường đồ hoạ Microsation để tạo nên một bộ các công cụ mạnh và linh hoạt phục vụ cho việc thu thập, xử lý các đối tượng đồ hoạ

- Phần mềm Microstation: Microstation là phần mềm trợ giúp thiết kế (CAD) và là môi trường đồ họa rất mạnh cho phép xây dựng, quản lý các đối tượng đồ họa thể hiện các yếu tố bản đồ, Microstation còn là môi trường để chạy các phần mềm khác như: Irasb, IrasC, Geovec, Famis,

- Phần mềm Irasb: là phần mềm hiển thị và biên tập dữ liệu Raster dưới dạng các ảnh đen trắng và chạy trên nền của Microstaion Mặc dù dữ liệu của Irasb và Microstation được thể hiện trên cùng một màn hình nhưng nó hoàn toàn độc lập với nhau nghĩa là việc thay đổi dữ liệu phần này không ảnh hưởng tới dữ liệu phần kia

Ngoài việc sử dụng Irasb để thể hiện các file ảnh bản đồ phục vụ cho quá trình số hóa trên ảnh, công cụ Warp của Irasb được sử dụng để chuyển đổi các file ảnh Raster (ảnh quét bản đồ) từ tọa độ hàng cột của các pixel về tọa độ thực của bản đồ - hệ toạ độ địa lý hoặc hệ toạ độ phẳng

- Phần mềm Geovec: là một phần mềm chạy trên nền của Microstaion,

nó cung cấp các công cụ số hóa bán tự động đối tượng trên nền ảnh bản đồ dạng nhị phân (binary) với khuôn dạng của Intergraph Mỗi một đối tượng vector hóa bằng công cụ Geovec phải định nghĩa trước các thông số đồ họa về màu sắc, lớp thông tin, khi đó đối tượng này được gọi là Feature Mỗi một Feature có một tên gọi và mã riêng biệt Trong quá trình vector hóa các đối tượng bản đồ, Geovec được dùng nhiều trong việc vector hóa các đối tượng dạng đường

- Phần mềm MRFClean: được viết bằng công cụ MDL (Microstation Development Language) và chạy trên nền Microstation MRFClean dùng để: Kiểm tra lỗi tự động, nhận diện và đánh dấu vị trí các điểm cuối tự do bằng một ký hiệu (chữ D, X hoặc S)

Xóa những đường, những điểm trùng nhau

Cắt đường, tách một đường thành 2 đường tại điểm giao với đường khác

Tự động loại các đường thừa có độ dài nhỏ hơn Dangle_factor nhân với Tolerance

- Phần mềm MRFFlag: được thiết kế tương hợp với MRFClean, dùng để

tự động hiển thị nền màn hình lần lượt các vị trí có lỗi mà MRFClean đã đánh dấu trước đó và người dùng sẽ dùng các công cụ của Microstation để sửa

* Phần mềm Mapinfo: là một công cụ khá hữu hiệu để tạo và quản lý

cơ sở dữ liệu địa lý, một phần mềm của hệ thống thông tin địa lý với các chức năng chính như sau:

- Số hóa các đối tượng đồ họa

- Xây dựng thuộc tính và liên kết dữ liệu thuộc tính với dữ liệu không gian

- Lập các biểu đồ và các bản đồ chuyên đề

- Liên kết trao đổi dữ liệu với các phần mềm khác trong GIS

* Phần mềm Arcview: là một phần mềm thuộc hệ GIS được cải tiến từ phần mềm ArcInfo Các chức năng của phần mềm này được sử dụng trong đề tài:

- Chồng xếp bản đồ đơn tính để thành lập bản đồ đơn vị đất đai

- Xử lý dữ liệu thuộc tính

- Xây dựng và trình bày các bản đồ kết quả

- Biên soạn và thuyết minh cho các bản đồ và bảng biểu

PHẦN 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1.1 Đối tượng

Toàn bộ các yếu tố tự nhiên trên mặt đất, các loại đất (thổ nhưỡng), các yếu tố sinh thái nông nghiệp, các điều kiện kinh tế - xã hội liên quan đến sử dụng đất và phát triển sản xuất nông nghiệp của xã Cổ Lũng

3.3 Nội dung nghiên cứu

3.3.1 Thu thập dữ liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế và xã hội của vùng nghiên cứu

- Các dữ liệu về điều kiện tự nhiên đất đai bao gồm: vị trí địa lý, khí hậu, địa hình, chế độ thuỷ văn, điều kiện địa chất và thổ nhưỡng

- Các dữ liệu về điều kiện kinh tế - xã hội bao gồm: hiện trạng dân số, lao động và cơ sở hạ tầng liên quan đến sản xuất nông nghiệp

- Hiện trạng sử dụng đất sản xuất nông nghiệp của xã

3.3.2 Xác định và lựa chọn các yếu tố đất đai có liên quan đến việc xây dựng bản đồ đơn vị đất đai phục vụ cho mục đích sản xuất nông nghiệp của xã Cổ Lũng

3.3.3 Xây dựng bản đồ đơn vị đất đai của xã Cổ Lũng bằng công nghệ GIS

3.4 Phương pháp thành lập bản đồ đơn vị đất đai

3.4.1 Phương pháp điều tra cơ bản

Để thu thập các thông tin, số liệu cần thiết cho nghiên cứu đề tài, các phương pháp điều tra cơ bản sau được áp dụng:

- Phương pháp thu thập các số liệu thứ cấp về điều kiện đất đai (đặc điểm khí hậu, thổ nhưỡng, địa hình, tình hình sử dụng đất), điều kiện kinh tế

xã hội (cơ sở kinh tế, cơ sở hạ tầng phục vụ cho sản xuất nông nghiệp, định hướng thị trường) của vùng nghiên cứu

- Phương pháp khảo sát, điều tra dã ngoại: Căn cứ vào bản đồ hiện trạng và bản đồ thổ nhưỡng, tiến hành điều tra, kiểm tra lại đặc tính và tính chất đất đai trên thực địa theo tuyến lát cắt địa hình từ tây sang đông

- Phương pháp điều tra phỏng vấn trực tiếp nông hộ về tình hình sản xuất, các đặc tính và tính chất đất đai nhằm lựa chọn các chỉ tiêu phân cấp xây dựng bản đồ đơn vị đất đai

3.4.2 Phương pháp thành lập bản đồ

Trên cơ sở phần mềm ứng dụng GIS xây dựng bản đồ đơn tính (đề tài) sau đó kết hợp chồng ghép bản đồ đơn tính với công tác cập nhật thông tin xây dựng bẩn đồ đơn vị đất đai

3.4.3 Phương pháp xây dựng bản đồ đơn vị đất đai

Ứng dụng phần mềm Microstation xác định các lớp cần sử dụng trong bản đồ hiện trạng đã được kế thừa, sau đó chuyển sang phần mềm Mapinfor

để biên tập các bản đồ đơn tính (bản đồ loại đất, địa hình tương đối, thành phân phần cơ giới, độ dày tầng đất, chế độ tưới và độ phì) theo các mức chỉ tiêu đã phân cấp

3.4.4 Phương pháp chồng xếp bản đồ bằng công nghệ GIS

Ứng dụng phần mềm Arcview để chồng xếp bản đồ đơn tính theo phương pháp cặp đôi nhằm tạo ra bản đồ đơn vị đất đai

3.4.5 Phương pháp phân tích và thống kê số liệu

Sử dụng các chức năng của phần mềm ứng dụng GIS và các phần mềm phân tích thống kê nguồn dữ liệu đã được xây dựng

PHẦN 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

4.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội xã Cổ Lũng

4.1.1 Điều kiện tự nhiên

4.1.1.1 Vị trí địa lý

Xã Cổ Lũng cách thị trấn huyện 10km về phía Nam của huyện Phú Lương, giáp ranh với các địa phương sau:

- Phía Đông giáp xã Sơn Cẩm - huyện Phú Lương

- Phía Tây giáp xã Cù Vân - huyện Đại Từ

- Phía Nam giáp xã Sơn Cẩm - huyện Phú Lương và xã An Khánh - huyện Đại Từ

- Phía Bắc giáp xã Vô Tranh và Thị trấn Giang Tiên

Xã có 18 xóm với 2.446 hộ, 9.107 khẩu có diện tích tự nhiên 1.696,92 ha Xã

ở phía Nam huyện được xác định là vùng trung tâm có tiềm năng thế mạnh phát triển công nghiệp - dịch vụ, có đầu mối giao thông là ngã ba Bờ Đậu để phát triển thương mại, có mỏ than, mỏ sắt mỏ Cao Lanh

4.1.1.3 Khí hậu

- Xã nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, mùa mưa nóng nhiều từ tháng 5 đến tháng 11, mùa lạnh từ tháng 11 đến tháng 4 trong năm có 2 mùa rõ rệt, mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, lượng mưa chiếm 85% cả năm, mùa khô ít mưa từ tháng 12 đến tháng 5 năm sau, lượng mưa chiếm 15% cả năm Từ tháng 7, tháng 8 có lượng mưa lớn chiếm 40% lượng mưa cả năm Khoảng 30 năm có một lần úng lụt lớn ảnh hưởng tới vùng gần Sông Giang Tiên Lượng mưa trung bình: 2020 mm/năm Phân bố không đồng đều, mùa mưa 85% cả năm độ ẩm hàng năm đạt 2,05, tuy tháng 12, tháng 1 xảy ra hạn ở một số xóm

- Theo số liệu quan trắc nhiệt độ bình quân năm 23,30C Tất cả các tháng nhiệt độ bình quân đều trên 150C chênh lệch nhiệt độ giữa các tháng tương đối cao (140

C) tổng số giờ nắng: 1300 giờ Tháng có giờ nắng thấp nhất là tháng 2 với giờ nắng là 41 giờ, tháng có giờ nắng trung bình cao là tháng 9 là:

185 giờ

4.1.1.4 Điều kiện thủy văn, thủy lợi

Xã có nguồn nước mặt tương đối phong phú, có sông Giang Tiên chảy

quanh xã, có 5 hồ đập với diện tích 5 ha Có lượng mưa trung bình hàng năm

2000 mm, thích hợp dung cho sinh hoạt và phục vụ sản xuất của nhân dân Tài nguyên nước của xã tương đối dồi dào nhưng do địa hình, địa thế dốc, phân cắt mạnh, thảm thực vật che phủ thấp, nên mùa khô kiệt, việc khai thác

sử dụng còn nhiều hạn chế

Có 60 ha diện tích nuôi trồng thủy sản, nhưng do chưa có kênh mương nên chưa phát huy khả năng thủy sản của xã

4.1.1.5 Điều kiện thổ nhưỡng

Diện tích tự nhiên 1.696,92 ha, có 6 loại đất chính:

- Đất phù xa không được bồi: Phân bố rải rác trong xã diện tích 80 ha

độ dốc <30

chiếm 4,85% diện tích tự nhiên Thích hợp cho trồng lúa, hoa màu

- Đất bạc màu: Phân bố ở Đông Bắc xã diện tích 342,90 ha độ dốc L30chiếm 20,78% diện tích tự nhiên, do tích tụ phong hóa, có độ phì tương đối khá Thích hợp trồng lúa cây ngắn ngày

- Đất nâu vàng phù sa cổ: Phân bố ở phía Đông xã có diện tích 35,1 ha độ dốc 3 đến 8 chiếm 2,13% diện tích tự nhiên Thích hợp trồng màu, cây công nghiệp

- Đất đỏ vàng trên phiến thạch sét: Phân bổ ở phía Tây và Nam xã diện tích 566,20 ha độ dốc 8-200 chiếm 34,32% tổng diện tích tự nhiên đây là loại đất lớn nhất xã Đất có thành phần cơ giới trung bình đến thịt nặng, thích hợp với cây chè, cây ăn quả, trồng rừng

- Đất vàng nhạt trên cát: Phân bổ ở Bắc và Nam xã diện tích 456,20 ha chiếm 27,65% diện tích tự nhiên, độ dốc 8-150 thích hợp với sản xuất nông lâm kết hợp

Tài nguyên của đất đa dạng, đất có độ dốc L80 tương đối thuận lợi cho cây trồng diện tích khoảng 572,6 ha chiếm 34,7% diện tích tự nhiên Đất thích

hợp trồng cây công nghiệp, cây ăn quả, lâm nghiệp là 1.022 ha chiếm 61,94% diện tích tự nhiên, đây là thế mạnh của xã để đảm bảo an ninh lương thực và phát triển cây công nghiệp hàng hóa dài ngày

Bình quân lương thực đạt 427 kg/người/năm, bằng 116,6 % lương thực bình quân của tỉnh

- Cây công nghiệp ngắn ngày

+ Cây lạc: Diện tích 21,5 ha, năng suất 15,3 tấn/ha, sản lượng 29,4 tấn + Cây đậu tương: Diện tích 17 ha năng suất 14 tấn/ha, sản lượng 24,3 tấn Chưa được bà con nông dân trú trọng đầu tư trồng chủ yếu phục vụ sinh hoạt gia đình, nhỏ lẻ manh mún

- Cây công nghiệp dài ngày

+ Cây chè: Diện tích 122,3 ha, năng suất 94 tấn/ha, sản lượng 1.149 tấn

- Cây ăn quả: Diện tích phân tán 30,84 ha Chưa có vùng trồng cây ăn quả tập trung, số lượng cá thể nhiều loại khác nhau chủ yếu trồng tại vườn nhà theo quan niệm của nông dân “Mùa nào thức nấy” để phục vụ cho sinh hoạt gia đình

4.1.1.7 Nhận xét chung về điều kiện tự nhiên- tài nguyên môi trường

* Thuận lợi

- Cổ Lũng có nguồn đất đai phong phú vì các loại đất, có tài nguyên nước, có giao thông 2 quốc lộ chạy qua, thuận lợi cho phát triển thương mại dịch vụ Nhân dân đoàn kết, cần cù lao động, phân bố tương đối tập trung, các xóm cách trung tâm xã là 3 km Nếu quy hoạch tốt có sự đầu tư về cơ sở hạ tầng đủ để đáp ứng về xây dựng nông thôn mới

* Khó khăn

Cơ sở hạ tầng: Đường liên xóm, hệ thống kênh mương thủy lợi còn yếu, thiếu chưa có khu chăn nuôi tập trung, khu rác thải, trung tâm văn hóa

xã, các trường học còn thiếu lớp, trang thiết bị dạy và học chưa đủ Kinh tế phát triển nhỏ lẻ, phân tán trình độ cán bộ từ xã tới cơ sở còn thiếu, yếu về chuyên môn nghiệp vụ, đặc biệt cán bộ xóm còn phần lớn là người già, trình

độ yếu khả năng thuyết phục hạn chế, một bộ phận nhân dân chưa thực sự hăng hái trong việc chuyển đổi mô hình cây con giống vào sản xuất nguồn lực

về tài chính của xã cũng như nhân dân còn hạn chế

4.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội

4.1.2.1 Dân số và lao động

- Dân số: Năm 2013 toàn xã có 2446 hộ, 9107 khẩu khẩu, mật độ dân

số 525 người/km2 Số người làm trong lĩnh vực nông lâm nghiệp là 3.665 người, tỷ lệ lao động trong lĩnh vực nông lâm nghiệp là 76,9% Tình hình dân

số xã Cổ Lũng thể hiện qua bảng 4.1

Bảng 4.1 Tình hình dân số năm 2013 của xã Cổ Lũng

(Nguồn: Báo cáo UBND xã Cổ Lũng năm 2013)

- Lao động và việc làm: Toàn xã hiện có 4.767 người lao động, chiếm

52,34% tổng số nhân khẩu toàn xã Ngoài ra, xã còn có một số lượng lao động

phụ khá lớn Đây là nguồn lao động chính để thúc đẩy nhanh quá trình sản xuất

4.1.2.2 Thực trạng phát triển kinh tế

* Khu vực phát triển kinh tế nông nghiệp

a Sản xuất nông nghiệp

Diện tích nhóm đất nông nghiệp của xã là 1.288,39 ha, chiếm 75,92% tổng diện tích tự nhiên và có giá trị sản xuất của ngành trong tổng giá trị sản suất của xã đạt 17 % Trong đó:

- Đất sản xuất nông nghiệp: 885,3 ha

+ Đất trồng cây hàng năm: 533,75 ha