ứng dụng công nghệ gis để xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ quản lý chất lượng đất nông nghiệp trên địa bàn huyện lập thạch, tỉnh vĩnh phúc

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BVMT : Bảo vệ môi trường CSDL : Cơ sở dữ liệu CEC : Dung tích hấp thu DBMS : Database Management System GIS : Hệ thống thông tin địa lý K2O % : Kali tổng số N % : N

7

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

LÊ VĂN HẢI

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS ĐỂ XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG ĐẤT NÔNG NGHIỆP TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN LẬP THẠCH,

TỈNH VĨNH PHÚC

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI - 2015

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TÀO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNN

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

LÊ VĂN HẢI

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS ĐỂ XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG ĐẤT NÔNG NGHIỆP TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN LẬP THẠCH,

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan:

Đây là công trình nghiên cứu của tôi, chưa được công bố trên bất kỳ tài liệu, tạp chí, cũng như một hội thảo nào Các số liệu sử dụng đã được trích dẫn

Những kết quả trình bày trong luận văn hoàn toàn trung thực

Hà Nội, ngày tháng năm 2015

Lê Văn Hải

Đồng thời, tôi xin được gửi lời cảm ơn đến Anh, Chị và Ban lãnh đạo phòng Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Lập Thạch đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi tiến hành nghiên cứu Tôi xin chân thành cảm ơn các Anh, Chị đồng nghiệp và Ban lãnh đạo Trung tâm Đánh giá đất - Trung tâm Điều tra, Đánh giá tài nguyên đất - Tổng cục Quản lý Đất đai đã giúp đỡ trong quá trình triển khai, thu thập số liệu để tôi hoàn thành bản luận văn này

Cuối cùng, tôi gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè của tôi đã động viên, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện về mọi mặt, để tôi có thể hoàn thành tốt chương trình học, cũng như nội dung bản luận văn

Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2015

Lê Văn Hải

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT v

DANH MỤC BẢNG vi

DANH MỤC HÌNH VẼ vii

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Chất lượng đất 3

1.1.1 Khái niệm chất lượng đất 3

1.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng chất lượng đất 3

1.2 Tổng quan về hệ thống thông tin địa lý GIS 12

1.2.1 Khái niệm về hệ thống thông tin địa lý GIS 12

1.2.2 Các thành phần của GIS 12

1.2.3 Chức năng GIS 13

1.3 Ứng dụng công nghệ GIS trong xây dựng cơ sở dữ liệu 14

1.3.1 Sự cần thiết việc xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý môi trường 14

1.3.2 Tiêu chuẩn và tổ chức cơ sở dữ liệu 18

1.3.3 Các nguyên tắc chính ứng dụng trong việc xây dựng cơ sở dữ liệu 20

1.3.4 Nội dung thông tin chủ yếu của CSDL quản lý sử dụng đất nông nghiệp 22

1.3.5 Ứng dụng công nghệ GIS trên thế giới và Việt Nam 23

1.3.6 Giới thiệu về phần mềm Mapinfo 28

Chương 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30

2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 30

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 30

2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 30

2.2 Nội dung nghiên cứu 30

2.2.1 Khái quát về vùng nghiên cứu 30

2.2.2 Đánh giá độ phì nhiêu của đất nông nghiệp trên địa bàn huyện Lập Thạch 30

2.2.3 Xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ quản lý chất lượng đất bằng công nghệ

GIS 31

2.2.4 Quản lý cơ sở chất lượng đất 31

2.3 Phương pháp nghiên cứu 31

2.3.1 Phương pháp thu thập số liệu 31

2.3.2 Phương pháp đánh giá chất lượng đất 33

2.3.3 Phương pháp xây dựng cơ sở dữ liệu 39

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 42

3.1 Khái quát về vùng nghiên cứu 42

3.1.1 Điều kiện tự nhiên 42

3.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 46

3.1.3 Hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp 48

3.2 Đánh giá độ phì nhiêu của đất nông nghiệp huyện Lập Thạch, tỉnh Vĩnh Phúc 51

3.2.1 Tài nguyên đất huyện Lập Thạnh 51

3.2.2 Đánh giá độ phì nhiêu của đất nông nghiệp 56

3.3 Xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ quản lý chất lượng đất bằng công nghệ GIS 59

3.3.1 Chuẩn hóa dữ liệu cho hệ thống mới 59

3.3.2 Cấu trúc dữ liệu 60

3.3.3 Xây dựng cơ sở dữ liệu 60

3.3.4 Nhập và chồng xếp các nhóm thông tin 66

3.3.5 Cơ sở dữ liệu chất lượng đất 67

3.4 Quản lý cơ sở dữ liệu chất lượng đất huyện Lập Thạch 73

3.4.1 Truy xuất dữ liệu 74

3.4.2 Ứng dụng trong quản lý chất lượng đất 76

3.4.3 Cập nhật cơ sở dữ liệu 81

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 83

1 Kết luận 83

2 Kiến nghị 84

TÀI LIỆU THAM KHẢO 85

PHỤ LỤC 87

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

BVMT : Bảo vệ môi trường CSDL : Cơ sở dữ liệu CEC : Dung tích hấp thu DBMS : Database Management System GIS : Hệ thống thông tin địa lý

K2O (%) : Kali tổng số

N (%) : Nitơ tổng số NN&PTNT : Nông nghiệp và Phát triển nông thôn

OM (%) : Hàm lượng chất hữu cơ tổng số

pHKCl : Độ chua của đất

P2O5 (%) : Phốtpho tổng số TN&MT : Tài nguyên và Môi trường

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1: Vị trí các điểm điều tra, lấy mẫu được kế thừa trên địa bàn huyện Lập

Thạch 31

Bảng 2.2: Ma trận so sánh cặp đôi các chỉ tiêu về tính chất lý hóa học của đất 34

Bảng 2.3: Giá trị Si của các chỉ tiêu tổng hợp độ phì nhiêu 35

Bảng 2.4: Phân cấp tổng giá trị độ phì S 36

Bảng 2.5: Ma trận so sánh cặp đôi các chỉ tiêu của đất ruộng lúa, lúa màu; đất trồng cây trồng cạn ngắn ngày 36

Bảng 2.6: Ma trận so sánh cặp đôi các chỉ tiêu của đất trồng cây lâu năm 36

Bảng 2.7: Ma trận so sánh cặp đôi các chỉ tiêu của đất lâm nghiệp 37

Bảng 2.8: Ma trận so sánh cặp đôi các chỉ tiêu của đất nuôi trồng thủy sản 37

Bảng 2.9: Giá trị Si của các chỉ tiêu đánh giá chất lượng đất theo các loại sử dụng đất nông nghiệp trên địa bàn huyện Lập Thạch 38

Bảng 3.1: Yếu tố khí hậu trung bình/năm trong giai đoạn 2000 - 2013 của trạm Vĩnh Yên 44

Bảng 3.2: Yếu tố khí hậu trung bình/năm trong giai đoạn 2000 - 2013 của trạm Tam Đảo 45

Bảng 3.3: Yếu tố khí hậu trung bình/năm trong giai đoạn 2001 - 2013 của trạm Việt Trì 45

Bảng 3.4: Hiện trạng sử dụng đất huyện Lập Thạch năm 2013 50

Bảng 3.5: Diện tích các loại đất trên địa bàn huyện Lập Thạch 51

Bảng 3.6: Cấu trúc cơ sở dữ liệu thuộc tính nhóm nền địa lý 61

Bảng 3.7: Cấu trúc cơ sở dữ liệu thuộc tính của hiện trạng sử dụng đất 62

Bảng 3.8: Cấu trúc cơ sở dữ liệu thuộc tính của chất lượng đất 64

Bảng 3.9: Mã hóa thông tin về chất lượng đất trên địa bàn huyện Lập Thạch, tỉnh Vĩnh Phúc 65

Bảng 3.10: Chất lượng đất ruộng lúa, lúa màu trên địa bàn huyện Lập Thạch 69

Bảng 3.11: Chất lượng đất trồng cây trồng cạn ngắn ngày trên địa bàn huyện Lập Thạch 70

Bảng 3.12: Chất lượng đất trồng cây lâu năm trên địa bàn huyện Lập Thạch 71

Bảng 3.13: Chất lượng đất lâm nghiệp trên địa bàn huyện Lập Thạch 71

Bảng 3.14: Chất lượng đất nuôi trồng thủy sản trên địa bàn huyện Lập Thạch 72

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Mối liên hệ giữa thông tin dữ liệu với thực tiễn sản xuất, nghiên cứu 17

Hình 1.2: Các nguyên tắc chính thực hiện xây dựng cơ sở dữ liệu 21

Hình 2.1: Trình tự xây dựng CSDL phục vụ quản lý chất lượng đất huyện Lập Thạch 41

Hình 3.1: Sơ đồ vị trí huyện Lập Thạch trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc 42

Hình 3.2: Cơ cấu giá trị sản xuất ngành kinh tế nông nghiệp năm 2013 trên địa bàn huyện Lập Thạch 48

Hình 3.3: Trình tự chồng xếp các nhóm thông tin đơn tính 67

Hình 3.4: Kết quả liên kết dữ liệu chất lượng đất 67

Hình 3.5: Cấu trúc cơ sở dữ liệu chất lượng đất huyện Lập Thạch 68

Hình 3.6: Hiển thị các thông tin về chất lượng đất 75

Hình 3.7: Yêu cầu tìm kiếm thông tin về khu vực trồng đất lúa 77

Hình 3.8: Thể hiện thông tin thuộc tính 78

Hình 3.9: Hiển thị các thông tin liên quan đến chất lượng đất đối với từng khoanh đất 78

Hình 3.10: Hiển thị các thông tin về thổ nhưỡng của đất 80

Hình 3.11: Hiển thị các thông tin về chế độ tưới 80

MỞ ĐẦU

Hiện nay, công nghệ thông tin là một phần không thể thiếu cho sự phát triển kinh tế - xã hội, nó được ứng dụng vào rất nhiều lĩnh vực khác nhau Môi trường cũng là một ngành không ngoại lệ, việc ứng dụng công nghệ thông tin vào lĩnh vực môi trường ngày càng mang lại nhiều lợi ích, đặc biệt là việc ứng dụng phần mềm như GIS trong công tác quản lý môi trường

Cho đến nay, hệ thống thông tin địa lý (GIS) là hệ thống hỗ trợ tốt cho việc xây dựng cơ sở dữ liệu do khả năng tích hợp dữ liệu và biểu diễn được dữ liệu không gian Ứng dụng công nghệ GIS trong quản lý chất lượng môi trường không chỉ thuần tuý lưu trữ số liệu, mà còn là mô hình có chức năng tập hợp, đồng bộ, cập nhật, xử lý, thể hiện số liệu về chất lượng môi trường

Theo quy định tại Luật Đất đai 2013, hoạt động mới trong nhiệm vụ quan trọng về hệ thống thông tin đất đai và cơ sở dữ liệu (chương IX) được đề xuất: hệ thống thông tin đất đai được thiết kế tổng thể và xây dựng thành một hệ thống thống nhất trên phạm vi cả nước, phục vụ đa mục tiêu và theo tiêu chuẩn, quy chuẩn quốc gia, quốc tế được công nhận; xây dựng cơ sở dữ liệu đất đai được xây dựng thống nhất trong phạm vi cả nước (Điều 121), bao gồm cơ sở dữ liệu địa chính, cơ sở dữ liệu điều tra cơ bản về đất đai, cơ sở dữ liệu quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất; cơ sở dữ liệu giá đất; cơ sở dữ liệu thống kê, kiểm kê đất đai

và các cơ sở dữ liệu thành phần khác Đồng thời Luật Đất đai cũng quy định rõ

về trách nhiệm của UBND cấp tỉnh trong việc tổ chức xây dựng, quản lý, khai thác hệ thống thông tin, cơ sở dữ liệu đất đai ở địa phương; cung cấp dữ liệu cho

Bộ Tài nguyên và Môi trường để tích hợp vào cơ sở dữ liệu đất đai quốc gia Chương trình hành động của Chính phủ ban hành theo Nghị quyết số 07/NQ-CP ngày 22 tháng 01 năm 2014 và Chỉ thị số 01/CT-TTg của Thủ tướng Chính phủ về việc triển khai thi hành Luật Đất đai, để nâng cao hiệu quả, hiệu lực quản lý sử dụng đất đai cần thiết phải tập trung xây dựng, quản lý, khai thác

hệ thống thông tin đất đai, cơ sở dữ liệu đất đai theo quy mô tập trung, thống nhất trên phạm vi cả nước, phục vụ đa mục tiêu

Ngày 30 tháng 06 năm 2014, Bộ Tài nguyên và Môi trường đã ban hành

Thông tư số 34/2014/TT-BTNMT quy định về xây dựng, quản lý, khai thác hệ thống thông tin đất đai, trong đó: xây dựng hệ thống thông tin đất đai áp dụng đối với cơ quan quản lý nhà nước, cơ quan chuyên môn về tài nguyên và môi trường

và các tổ chức, cá nhân có liên quan đến việc xây dựng, quản lý, khai thác hệ thống thông tin đất đai

Lập Thạch là huyện miền núi của tỉnh Vĩnh Phúc, cũng như các huyện khác nằm trong tình hình chung của cả nước, hiện nay các số liệu điều tra cơ bản, các loại bản đồ, tài liệu liên quan đến chất lượng đất còn sơ sài, tra cứu thông tin khó khăn làm cho công tác quản lý chất lượng đất nông nghiệp của huyện gặp nhiều vướng mắc và hiệu quả chưa cao

Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn đó, với mong muốn đóng góp một phần trong công việc xây dựng hệ thống quản lý thông tin đất đai, chúng tôi tiến hành

nghiên cứu: “Ứng dụng công nghệ GIS để xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ quản lý chất lượng đất nông nghiệp trên địa bàn huyện Lập Thạch, tỉnh Vĩnh Phúc” nhằm xây dựng một cơ sở dữ liệu về chất lượng đất và truy xuất các thông tin của người sử dụng, đảm bảo việc quản lý chất lượng đất mang lại tính chính xác, hiệu quả

* Mục đích nghiên cứu

Xây dựng cơ sở dữ liệu không gian và cơ sở dữ liệu thuộc tính phục vụ quản lý chất lượng đất nông nghiệp bằng công nghệ GIS tại huyện Lập Thạch, tỉnh Vĩnh Phúc

* Yêu cầu của đề tài

- Các số liệu điều tra, thu thập phải chính xác và đáng tin cậy;

- Cơ sở dữ liệu đảm bảo tính đồng bộ, chuẩn hoá, cập nhật và có khả năng truy xuất các thông tin một cách dễ dàng

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Chất lượng đất

1.1.1 Khái niệm chất lượng đất

Trong hoạt động sản xuất nông nghiệp, chất lượng đất đồng nghĩa với khả năng sản xuất hàng hoá ở mức độ cao, giữ vững và nâng cao năng suất, đạt lợi nhuận tối đa và duy trì nguồn tài nguyên đất cho các thế hệ tương lai Người tiêu dùng quan tâm đến chất lượng đất ở phương diện nó mang đến các loại thực phẩm rẻ, tốt cho sức khoẻ, chủng loại phong phú cho các thế hệ hiện tại và tương lai Các nhà tự nhiên học xem xét chất lượng đất trong mối quan hệ hài hoà giữa phong cảnh và môi trường xung quanh Theo các nhà môi trường học thì chất lượng đất phản ánh các chức năng của nó biểu hiện ở khả năng bảo tồn đa dạng sinh học, nâng cao chất lượng nước, thúc đẩy quá trình tuần hoàn dinh dưỡng trong một hệ sinh thái

Như vậy mỗi đối tượng quan tâm đến chất lượng đất ở một góc độ khác nhau nhưng hầu hết các nghiên cứu về chất lượng đất đều nhằm hai mục tiêu sau:

- Điều khiển quá trình cải thiện đất trên các cánh đồng và các lưu vực sông

- Kiểm tra định lượng đất tại một quốc gia hoặc vùng cụ thể

Theo quy định tại Thông tư số 35/TT-BTNMT ngày 30 tháng 06 năm

2014 Quy định việc điều tra, đánh giá tài nguyên đất do Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường ban hành, trong đó: chất lượng đất là thuộc tính của đất có ảnh hưởng tới tính bền vững đối với mục đích sử dụng đất cụ thể

1.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng chất lượng đất

1.1.2.1 Các yếu tố tự nhiên ảnh hưởng đến chất lượng đất

* Ðá mẹ và mẫu chất: Ðá mẹ là cơ sở vật chất ban đầu và cũng là cơ sở vật chất chủ yếu trong sự hình thành đất và chất lượng đất Các loại đá mẹ khác nhau có thành phần khoáng vật và hoá học khác nhau, do vậy trên các loại đá mẹ khác nhau hình thành nên các loại đất có chất lượng khác nhau Ðất hình thành trên đá mẹ khó phong hóa như đá granít có độ dầy tầng đất từ mỏng đến trung bình, thành phần cơ giới nhẹ và nghèo các chất dinh dưỡng Ngược lại, đất hình thành trên đá mẹ dễ phong hóa như đá bazan có tầng đất đất rất dầy, thành phần

cơ giới nặng và chứa nhiều các chất dinh dưỡng

Về mẫu chất, có hai loại: mẫu chất tại chỗ và mẫu chất phù sa Mẫu chất tại chỗ hình thành ngay trên đá mẹ, có thành phần và tính chất giống đá mẹ Mẫu chất phù sa được lắng đọng từ vật liệu phù sa của hệ thống sông ngòi nên có thành phần rất phức tạp (Trần Văn Chính, 2006)

* Sinh vật: Sinh vật tác động lên mẫu chất, tạo thành chất hữu cơ trong mẫu chất, làm thay đổi mẫu chất và chuyển mẫu chất thành đất Tham gia vào quá trình hình thành đất và chất lượng đất có nhiều nhóm sinh vật khác nhau nhưng chủ yếu là thực vật màu xanh, động vật đất và vi sinh vật đất

+ Vai trò của thực vật: Thực vật là nguồn cung cấp chất hữu cơ chủ yếu cho mẫu chất và đất Khoảng 4/5 chất hữu cơ trong đất có nguồn gốc từ thực vật Trong hoạt động sống của mình, các loài thực vật hút nước, các chất khoáng trong mẫu chất và đất, đồng thời nhờ quá trình quang hợp tạo thành các chất hữu

cơ trong cơ thể Sau khi chết, xác của chúng rơi vào mẫu chất và đất bị phân giải trả lại các chất lấy từ đất và bổ sung thêm cácbon, nitơ tạo thành chất hữu cơ trong mẫu chất (Trần Văn Chính, 2006)

+ Vai trò của động vật đất: Ðộng vật sống trong đất có nhiều loài như: giun, kiến, mối Giun đất có vai trò rất lớn trong sự tạo độ phì đất Các loại động vật này trong quá trình sống chúng di chuyển trong đất tạo hang, tổ làm cho đất thoáng khí Bên cạnh đó, các loài động vật này còn có chức năng phân hủy chất hữu cơ và tạo các hạt kết viền bền vững làm cho đất tơi xốp Khi chết xác chúng được phân giải cung cấp nhiều nitơ và các chất khoáng cho đất, làm tăng

độ phì đất

+ Vai trò của vi sinh vật: Tập đoàn vi sinh vật trong đất rất phong phú với nhiều chủng loại khác nhau Về số lượng có thể có tới hàng trăm triệu con trong một gam đất Trong đất, có rất nhiều quá trình diễn ra đều có sự tham gia trực tiếp hay gián tiếp của tập đoàn vi sinh vật đất Quá trình phân giải xác hữu cơ, quá trình hình thành mùn, quá trình chuyển hoá đạm trong đất, quá trình cố định đạm từ khí trời trải qua nhiều phản ứng, nhiều giai đoạn, mỗi phản ứng đều có

sự tham gia của một loài sinh vật cụ thể

Hầu hết các loài vi sinh vật đều sinh sản theo cách tự phân nên lượng sinh khối tạo ra trong đất lớn, sau khi chết xác các loài vi sinh vật bị phân giải góp phân cung cấp chất hữu cơ và tạo độ phì đất

Như vậy, sau khi sự sống xuất hiện, giới sinh vật đã có những tác động sâu sắc về nhiều mặt tới mẫu chất để chuyển mẫu chất thành đất, sinh vật tiếp tục tác động với đất để đất ngày càng phát triển Nói cách khác nếu không có sinh vật thì chưa có đất, vì vậy các nhà khoa học cho rằng sinh vật là yếu tố quyết định trong

sự hình thành đất (Trần Văn Chính, 2006)

Các yến tố tự nhiên ảnh hưởng đến chất lượng đất sản xuất nông nghiệp gồm: các loại đất thổ nhưỡng, tính chất lý hóa học cơ bản của loại đất và các đặc tính khác như: địa hình, độ dốc (rất quan trọng đối với chất lượng đất vùng đồi núi), tầng dày (rất quan trọng đối với các cây trồng lâu năm) và các chỉ tiêu về khí hậu như: nhiệt độ, lượng mưa, bức xạ nhiệt, số ngày nắng, úng ngập

Theo Tổng cục Quản lý đất đai (2011), điều kiện khí hậu đã ảnh hưởng lớn đến quá trình hình thành đất của vùng: mùa mưa lớn, tập trung gây ra quá trình xói mòn, rửa trôi rất mạnh là một trong những nguyên nhân dẫn đến tầng đất mỏng và đất xói mòn trơ sỏi đá có quy mô đáng kể, đẩy nhanh quá trình phân hóa phẫu diện đất Mùa mưa ít, bức xạ mặt trời lớn, nhiệt độ cao, cùng với gió Tây khô nóng, ẩm độ không khí thấp tạo điều kiện cho quá trình bốc hơi mạnh, làm đất bị khô, chai cứng,…

Nhiệt độ, ẩm độ cao, bốc hơi mạnh vào mùa ít mưa, quá tình Feralit mạnh,

là nguyên nhân hình thành kết von, đá ong trong đất Một số nơi thuộc vùng núi

có độ cao lớn, nhiệt độ thấp, vi sinh vật hoạt động phân giải kém, quá trình feralit cũng yếu, đất thường có tỷ lệ mùn cao

Trong 10 năm gần đây, lượng mưa/năm thay đổi bất thường ở vùng Đồng bằng sông Cửu Long, mùa khô kéo dài, hạn hán gia tăng dẫn đến gia tăng hiện tượng xâm nhập mặn vào mùa khô và gia tăng diện tích nhiễm phèn do thiếu nước ngọt để ém phèn

Thiên tai, bão, lũ gia tăng sẽ làm tăng hiện tượng rửa trôi, xói mòn, sạt lở

bờ sông, bờ biển, bồi lắng lòng sông gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới tài nguyên

đất Hiện tượng thiếu nước và hạn hán đã và đang dẫn tới hoang mạc hóa, đặc biệt là các tỉnh miền Trung (Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2010)

Như vậy, các đặc trưng của khí hậu như nhiệt độ, ẩm độ không khí, lượng

mưa ảnh hưởng rất lớn tới sự hình thành đất và chất lượng đất, trong đó:

- Ảnh hưởng trực tiếp: Khí hậu ảnh hưởng trực tiếp đến phong hoá đá, sự thay đổi nhiệt độ tạo sự phá huỷ vật lý, lượng mưa và chế độ mưa ảnh hưởng tới phong hoá vật lý và hoá học Nhiều quá trình diễn ra trong đất như khoáng hoá, mùn hoá, rửa trôi, xói mòn chịu sự tác động rõ rệt của khí hậu và hình thành lên các loại đất khác nhau Ở các điều kiện khí hậu khác nhau hình thành nên những loại đất có chất lượng khác nhau

Những vùng có lượng mưa > bốc hơi, lượng nước thừa sẽ di chuyển trên mặt đất và thấm sâu xuống đất tạo nên các quá trình xói mòn và rửa trôi Các nguyên tố kiềm, kiềm thổ rất dễ bị rửa trôi, do vậy lượng mưa càng lớn đất bị hoá chua càng mạnh

Những năm gần đây, ảnh hưởng của biến đổi khí hậu ngày càng rõ rệt Biến đổi khí hậu với sự khốc liệt của thời tiết, sự phân bố không đồng đều của lượng mưa gây nên hạn hán, lũ lụt hay tình trạng nước biển dâng cao cũng có thể

đe dọa trực tiếp tiềm năng sản xuất của đất, làm ô nhiễm và suy thoái đất Biến đổi khí hậu bất thường làm mực nước biển dâng cao dẫn đến tình trạng xâm nhập mặn, tập trung ở các vùng đồng bằng trũng và dải đất ven biển

- Ảnh hưởng gián tiếp: ảnh hưởng gián tiếp của khí hậu thông qua yếu tố sinh vật, khí hậu góp phần điều chỉnh lại yếu tố sinh vật Mỗi đới khí hậu trên Trái Ðất có các loài thực vật đặc trưng Các loài thực vật khác nhau thì trong quá trình sống của chúng cũng như xác chúng khi chết đi bỏ lại trong đất phần cơ thể

có hàm lượng dinh dưỡng khác nhau và đất cũng có chất lượng khác nhau

Địa hình có những ảnh hưởng lớn đến sự hình thành đất và chất lượng đất

- Ảnh hưởng trực tiếp: Các đặc trưng của địa hình như dáng đất, độ cao,

độ dốc ảnh hưởng trực tiếp đến nhiều quá trình diễn ra trong đất Vùng đồi núi, vùng cao ở đồng bằng quá trình rửa trôi xói mòn diễn ra mạnh Ngược lại trong các thung lũng ở vùng đồi núi hoặc vùng trũng ở đồng bằng diễn ra quá trình tích

luỹ các chất Lượng nước trong đất cũng phụ thuộc địa hình; vùng cao thường thiếu nước, quá trình ôxy hoá diễn ra mạnh; Vùng trũng thường dư ẩm, quá trình khử chiếm ưu thế kết quả ở các địa hình khác nhau hình thành nên các loại đất

có chất lượng khác nhau

Theo Tổng cục Quản lý đất đai (2010), địa hình của vùng Miền núi và Trung du Bắc bộ rất phức tạp, chia cắt mạnh, chủ yếu là vùng núi cao Hiện tượng xâm thực dữ dội theo chiều sâu, do đó đa số các thung lũng có dạng hẻm vực, sườn dốc lớn, đã gây nên ở đây quá trình rửa trôi xói mòn mạnh mẽ làm giảm tầng dày đất

- Ảnh hưởng gián tiếp: Địa hình ảnh hưởng gián tiếp đến sự hình thành đất

thông qua yếu tố khí hậu và sinh vật Càng lên cao nhiệt độ càng giảm dần theo quy luật độ cao tăng 100 m, nhiệt độ giảm 0,50C, đồng thời ẩm độ tăng lên Sự thay đổi khí hậu kéo theo sự thay đổi của sinh vật Ở các độ cao khác nhau có các đặc trưng khí hậu, sinh vật khác nhau và hình thành nên các loại đất khác nhau Các loại đất hình thành ở các điều kiện khác nhau sẽ có chất lượng khác nhau

1.1.2.2 Sự tác động của con người

Sự suy giảm độ phì nhiêu tự nhiên về mặt hóa, lý và sinh học thể hiện rõ nhất là sự mất dần chất hữu cơ trong đất và giảm khả năng cung cấp các nguyên

tố dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng Ngoài những nguyên nhân gây nên sự suy thoái chất lượng đất như: phèn hóa, mặn hóa, gia tăng nồng độ kim loại nặng và các chất ô nhiễm khác trong đất thì sự suy thoái đất gây ra do con người được đánh giá là quan trọng nhất, làm đất bị bạc màu nhanh hơn Đất suy thoái về mặt hóa học là điều kiện môi trường đất không thuận lợi cho các phản ứng hóa học liên quan đến độ phì nhiêu và sinh học đất, gây ảnh hưởng bất lợi đến sự sinh trưởng và phát triển cây trồng Sự nghèo kiệt dinh dưỡng trong đất là hậu quả của việc sử dụng đất không hợp lý Nghiêm trọng hơn là lấy mất đi tầng canh tác gồm tầng đất mặt hoặc tầng bên dưới tầng mặt Đất bị mất tầng đất mặt sẽ có những bất lợi về mặt lý, hóa học đất, ảnh hưởng bất lợi đến môi trường sống của

hệ vi sinh vật đất, làm giảm khả năng sản xuất của đất, năng suất cây trồng sụt giảm và cần thiết phải có biện pháp tác động để cải thiện và phục hồi dần chất

lượng đất (Võ Thị Gương và cs, 2011)

Các nghiên cứu cho thấy đất mất đi 20 cm tầng mặt đưa đến năng suất bắp giảm 44% Năng suất bắp sụt giảm là chỉ thị của việc thay đổi đặc tính đất và suy giảm độ phì nhiêu của đất (Jagadamma et al., 2009; Jan Frouz et al., 2009) Yếu tố con người tác động đến chất lượng đất là phổ biến và bởi nhiều phương thức khác nhau như: chặt đốt rừng làm nương rẫy, trồng cây lương thực ngắn ngày trên đất dốc theo phương pháp bản địa (cạo trọc đất, chọc lỗ bỏ hạt, không có biện pháp chống rửa trôi xói mòn đất vào mùa mưa và giữ ẩm đất vào mùa khô, không bón phân, đặc biệt là trả lại chất hữu cơ của đất làm đất không còn khả năng sản xuất do không còn chất dinh dưỡng, tầng đất mỏng, trơ sỏi đá, thiếu nước); trong quá trình trồng trọt không có biện pháp bồi dưỡng, bảo vệ đất như bón phân hữu cơ, trồng xen hoặc luân canh các loài cây phân xanh, cây họ đậu, trồng độc canh sẽ dẫn đến đất bị bạc màu hóa hoặc đất chua, mất phần tử cơ giới limon và sét trên tầng mặt, mất chất hữu cơ, mất kết cấu đất, làm giảm khả năng sản xuất, năng suất cây trồng thấp và bấp bênh

Theo Báo cáo hiện trạng môi trường 2010 do Bộ Tài nguyên và Môi trường thực hiện nạn phá rừng, khai thác gỗ để lấy đất canh tác dẫn đến mất lớp phủ thực vật diễn ra ở các vùng có địa hình dốc, dẫn đến rửa trôi và xói mòn đất Đây là nguyên nhân chủ yếu làm rửa trôi các chất dinh dưỡng trong đất, làm suy thoái và mất tính năng sản xuất của đất, trong đó có 4 vùng chịu ảnh hưởng mạnh nhất là vùng Trung du miền núi Bắc Bộ, Tây Nguyên, Bắc Trung Bộ và Nam Trung Bộ

Hoạt động sản xuất của con người đã góp phần quan trọng trong việc hình thành và biến đổi đất Hoạt động sản xuất của con người phản ảnh hai mặt: tích cực và tiêu cực

Các hoạt động như: chặt phá rừng bừa bãi, du canh, du cư, đốt nương làm rẫy, độc canh, quảng canh, không áp dụng công nghệ canh tác tiến bộ trên đất dốc đã làm cho môi trường ngày càng xấu đi Những vấn đề chính về môi trường đất đáng được quan tâm là: thiếu nước, khô hạn, đất càng ngày càng chua hơn, nghèo mùn, mất cân bằng dinh dưỡng, nhiễm mặn, nhiễm phèn, thoái hoá

và mất dần khả năng sản xuất Áp lực tăng dân số và tình trạng đói nghèo cũng là một trong những nguyên nhân làm cho nông dân không đủ khả năng đầu tư thâm canh, cải tạo đất, không áp dụng công nghệ canh tác tiến bộ trên đất dốc cũng đẩy nhanh quá trình thoái hoá đất (Tổng cục Quản lý đất đai, 2011)

Hoạt động nông nghiệp áp dụng các biện pháp quản lý sử dụng không thích hợp như trồng chay, bón phân không cân đối, thiếu biện pháp bảo vệ đất, … làm đất bị xói mòn, đất chặt, mất mùn và dinh dưỡng, chua hóa

Thực tế quá trình này xảy ra rất mạnh mẽ khi sử dụng đất rừng trồng các cây nông nghiệp ngắn ngày như sắn, lúa nương, ngô Tốc độ xói mòn, rửa trôi lớn gấp nhiều lần quá trình phong hóa thành tạo đất Do đó sau một thời gian ngắn canh tác nông nghiệp, nhiều vùng đất đã trở thành xói mòn trơ sỏi đá Trên các vùng cây công nghiệp lâu năm như chè, hồi, quế mức độ thoái hóa thấp hơn Tập quán đốt nương làm rẫy là tác nhân gây thoái hóa đất mạnh và triệt để nhất bởi dưới tác động của lửa, cả hệ sinh thái đất rừng bị hủy hoại Trong những năm qua rừng bị chặt phá mạnh, nhiều nơi biến thành đồng cỏ, rừng tự nhiên phong phú của vùng đã bị thu hẹp dần và thay thế vào đó là các rừng thứ sinh nghèo kiệt hoặc đã trở thành các trảng cây bụi và thảm cỏ tranh Cuộc sống của đồng bào các dân tộc thiểu số gặp nhiều khó khăn, họ buộc phải phá rừng làm nương rẫy đồng thời khai thác một cách tối đa diện tích nương rẫy để sản xuất Thời gian bỏ hóa sau canh tác nương rẫy bị rút ngắn đã làm rừng khó phục hồi, đất bị xói mòn mạnh do vậy mà canh tác nương rẫy không còn được ổn định và bền vững như trước

Hệ thống canh tác truyền thống của đồng bào các dân tộc trong vùng là hệ thống canh tác nương rẫy chủ yếu dựa vào độ phì nhiêu tự nhiên của đất, không

có đầu tư chăm sóc và hầu như không tiến hành các biện pháp bảo vệ đất Hiện nay hệ thống canh tác này đã chuyển đổi một phần sang hệ canh tác hiện đại với việc sử dụng phân bón và các giống mới có năng suất cao Tuy nhiên, do có ít đất bằng và các điều kiện thủy lợi để sản xuất lúa nước nên sản xuất lương thực vẫn được tiếp tục tiến hành với hệ thống cây trồng cạn ngắn ngày Cây trồng cạn ngắn ngày có độ che phủ thấp, hơn nữa lại đòi hỏi phải xới xáo đất nên gây xói

mòn rửa trôi mạnh mẽ Các chất dinh dưỡng bị xói mòn rửa trôi và do cây trồng hút đi quá nhiều so với lượng phân bón đầu tư vào đất nên đất nhanh chóng bị bạc màu Việc tận thu, sinh khối của cây trồng để lại đất ít nên lượng chất hữu cơ suy giảm nhanh dẫn đến thoái hóa cả những tính chất lý tính khác của đất Đất sau nương rẫy hoặc đất trồng cây trồng cạn lâu năm thường thoái hóa một cách toàn diện và rất khó khôi phục cải tạo lại các đặc tính vật lý (Tổng cục Quản lý đất đai, 2010)

Do sức ép về dân số, áp lực phát triển kinh tế, sự thiếu đất sản xuất, sử dụng không hợp lý, chỉ chăm lo đến mục tiêu kinh tế mà thiếu biện pháp bảo vệ, cải tạo đất đã dẫn tới các quá trình xói mòn, rửa trôi, tích lũy sắt và nhôm, quá trình hình thành đất xám bạc màu hay xâm nhập mặn

Dân số tăng lên, trong khi quỹ đất bằng tự nhiên thì có hạn dẫn đến tình trạng khai thác đất dốc theo kiểu lợi dụng độ phì tự nhiên, đốt nương làm rẫy, canh tác một cách tự phát thiếu bền vững, gây xói mòn, rửa trôi đất trong mùa mưa lũ Hậu quả là diện tích rừng bị suy giảm, đồng nghĩa với việc mất khả năng giữ nước của đất, gây hạn hán vào mùa khô và lũ lụt vào mùa mưa, đất bị cát hoá

do xói mòn, rửa trôi Đồng thời một bộ phận dân cư còn sinh sống phân tán, du canh du cư là tiền đề cho chặt phá rừng làm nương rẫy, rác thải sinh hoạt không được tập trung xử lý, gây ảnh hưởng lớn đến môi trường sinh thái trong đó có môi trường đất

Sự đốn cắt quá mức thảm thực vật: người nông dân thôn thường đốn cắt các rừng tự nhiên, rừng trồng, rừng cây bụi đế lấy gỗ, củi đốt và nhiều sản phẩm rừng khác và thường vượt qua tốc độ tái sinh tự nhiên của rừng tập trung ở Ninh Thuận, Bình Thuận, Quảng Nam làm kiệt quệ thảm cây lấy gỗ và cây bụi là một yếu tố chủ yếu dẫn đến sự xói mòn do nước và xói mòn do gió Việc chặt phá và làm cháy rừng xảy ra tập trung ở các tỉnh Quảng Nam, Phú Yên, Ninh Thuận, Bình Thuận (Tổng cục Quản lý đất đai, 2011)

Luân canh cây trồng không có thời gian bỏ hóa thích hợp: với sức ép của

sự gia tăng dân số và sự thiếu đất đai trong sử dụng đất và đất không có thời gian

bỏ, không tự phục hồi được dẫn đến suy giảm độ phì nhiêu và bạc màu hóa

Không thực hiện các biện pháp quản lý bảo vệ đất: phần lớn diện tích đất sản xuất nông nghiệp đã không được duy trì một lớp phủ trên mặt đất bằng thực vật hoặc rơm rạ, băng chắn bằng thực vật bao gồm hàng cây hoặc dải cỏ theo đường đồng mức và các hàng cây chắn gió, nông lâm kết hợp, làm ruộng bậc thang, đắp bờ, đào rãnh nên không duy trì tính chống chịu của đất đối với xói mòn (chủ yếu là duy trì chất hữu cơ và kết cấu của đất)

Mở rộng canh tác trên các đất có khả năng thoái hóa tự nhiên (hoặc thoái hóa tiềm tàng) cao Sự tăng dân số đã dẫn đến việc sử dụng rộng rãi các đất có nguy cơ bị thoái hóa cao đó là những đất có độ phì nhiêu thấp hoặc đất dễ bị thoái hóa (đất dốc có độ dốc cao; các đất tầng mỏng hoặc đất cát, hoặc đất có nhiều kết von)

Sự luân phiên cây trồng không thích hợp Do kết quả của sự tăng dân số, thiếu đất đai áp lực kinh tế, những người nông dân ở một số vùng đã áp dụng luân phiên cây trồng cao độ chỉ giữa các cây lương thực, đặc biệt là dựa vào cây lúa nước ở những nơi lẽ ra phải áp dụng luân phiên cây lương thực với cây họ đậu thì tốt hơn nên sản lượng ở ruộng lúa ba vụ trong vùng thường không cao Điều này là nguyên nhân góp phần làm suy giảm độ phì nhiêu của đất

Việc sử dụng phân bón không cân đối, khi sử dụng nhiều phân đạm, trong một thời gian ngắn giúp cây sinh trưởng nhanh và tăng năng suất cây trồng Tuy nhiên do chỉ tăng lượng phân đạm nên tỷ lệ của N và P cũng như tỷ lệ giữa N với các chất dinh dưỡng khác sẽ tăng lên Khi đó trong đất sẽ xuất hiện sự thiếu của

P và các chất dinh dưỡng khác như S, Zn dẫn tới quá trình bạc màu hóa

Các hoạt động tích cực như: tổ chức sử dụng đất hợp lý theo phương thức nông lâm kết hợp, đa dạng hoá sinh học, thâm canh, áp dụng quy trình và công nghệ canh tác tiến bộ trên đất dốc, chuyển đổi cơ cấu cây trồng phù hợp với điều kiện tự nhiên sẽ góp phần bảo vệ, cải tạo, nâng cao độ phì nhiêu của đất và cân bằng sinh thái dần được ổn định

Ngoài ra, chế độ nước, khả năng tưới tiêu (các công trình thủy lợi, phương thức tưới: chủ động, bán chủ động, không tưới) cho cây trồng cũng ảnh hưởng đến chất lượng đất Ảnh hưởng của nước đọng hay dòng chảy trên mặt đất đến

ngập úng, rửa trôi hoặc khô hạn của đất Nước làm tăng độ ẩm của đất, nguồn cung cấp nước chính cho cây trồng, tăng sự chuyển hóa dinh dưỡng trong đất cho cây trồng, tăng sinh khối đất và từ đó phục hồi độ màu mỡ của đất

1.2 Tổng quan về hệ thống thông tin địa lý GIS

1.2.1 Khái niệm về hệ thống thông tin địa lý GIS

Hệ thống tin địa lý (GIS) là một công cụ máy tính để lập bản đồ và phân tích các sự vật, hiện tượng thực trên trái đất Công nghệ GIS kết hợp các thao tác

cơ sở dữ liệu thông thường (như cấu trúc hỏi đáp) và các phép phân tích thống

kê, phân tích địa lý, trong đó phép phân tích địa lý và hình ảnh được cung cấp duy nhất từ các bản đồ Những khả năng này phân biệt GIS với các hệ thống thông tin khác và khiến cho GIS có phạm vi ứng dụng rộng trong nhiều lĩnh vực khác nhau (phân tích các sự kiện, dự đoán tác động và hoạch định chiến lược)

Phần mềm

Phần mềm GIS cung cấp các chức năng và các công cụ cần thiết để lưu giữ, phân tích và hiển thị thông tin địa lý Các thành phần chính trong phần mềm GIS là:

- Nhập thông tin không gian và thông tin thuộc tính từ các nguồn khác nhau

- Lưu trữ, điều chỉnh, cập nhật và tổ chức các thông tin không gian và thông tin thuộc tính

- Phân tích biến đổi thông tin trong cơ sở dữ liệu nhằm giải quyết các bài

toán tối ưu và mô hình mô phỏng không gian - thời gian

- Hiển thị và trình bày thông tin dưới các dạng khác nhau, với các biện pháp khác nhau

Phần mềm được phân chia thành ba lớp: hệ điều hành, các chương trình tiên ích đặc biệt và các chương trình ứng dụng (Bộ NN&PTNT, Cẩm nang sử dụng đất, tập 2)

Dữ liệu

Có thể coi thành phần quan trọng nhất trong một hệ GIS là dữ liệu Các dữ liệu địa lý và dữ liệu thuộc tính liên quan có thể được người sử dụng tự tập hợp hoặc được mua từ nhà cung cấp dữ liệu thương mại Hệ GIS sẽ kết hợp dữ liệu không gian với các nguồn dữ liệu khác, thậm chí có thể sử dụng DBMS để tổ chức lưu giữ và quản lý dữ liệu

Một hệ GIS thành công theo khía cạnh thiết kế và luật thương mại là được

mô phỏng và thực thi duy nhất cho mỗi tổ chức

Các thành phần này kết hợp với nhau nhằm tự động quản lý và phân phối thông tin thông qua biểu diễn địa lý

1.2.3 Chức năng GIS

Một hệ GIS phải đảm bảo được 6 chức năng cơ bản sau:

- Capture: nhập dữ liệu Dữ liệu có thể lấy từ rất nhiều nguồn, có thể là bản đồ giấy, ảnh chụp, bản đồ số Nhập dữ liệu là một quá trình mã hóa lưu trữ

và tổ chức dữ liệu vào CSDL Đây là quá trình rất quan trọng của hệ thống Nó ảnh hưởng đến độ chính xác và logic của dữ liệu trong CSDL, do đó các thiết bị nhập số liệu cũng như các phần mềm nhập số liệu đều đảm bảo độ chính xác Quá trình nhập dữ liệu bao gồm: nhập dữ liệu về tọa độ địa lý cho đối tượng địa

lý và nhập dữ liệu thuộc tính cho đối tượng

- Store: lưu trữ Dữ liệu có thể được lưu dưới dạng vector hay raster Việc lưu trữ thông tin địa lý có thể ở dưới dạng các file đơn giản hoặc sử dụng hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS) để giúp cho việc lưu trữ, tổ chức và quản lý thông tin Trong cấu trúc quan hệ, dữ liệu được lưu trữ ở dạng các bảng Các trường thuộc tính chung trong các bảng khác nhau được dùng để liên kết các bảng này với nhau Do linh hoạt nên cấu trúc đơn giản này được sử dụng và triển khai khá rộng rãi trong các ứng dụng cả trong và ngoài GIS

- Query: truy vấn (tìm kiếm) Người dùng có thể truy vấn thông tin đồ hoạ hiển thị trên bản đồ

- Analyze: phân tích Đây là chức năng hỗ trợ việc ra quyết định của người dùng Xác định những tình huống có thể xảy ra khi bản đồ có sự thay đổi

- Display: hiển thị Với nhiều thao tác trên dữ liệu địa lý, kết quả cuối cùng được hiện thị tốt nhất dưới dạng bản đồ hoặc biểu đồ Bản đồ khá hiệu quả trong lưu trữ và trao đổi thông tin địa lý GIS cung cấp nhiều công cụ mới và thú

vị để mở rộng tính nghệ thuật và khoa học của ngành bản đồ Bản đồ hiển thị có thể được kết hợp với các bản báo cáo, hình ảnh ba chiều, ảnh chụp và những dữ liệu khác (đa phương tiện)

- Output: xuất dữ liệu Hỗ trợ việc kết xuất dữ liệu bản đồ dưới nhiều định dạng: giấy in, Web, ảnh, file…

1.3 Ứng dụng công nghệ GIS trong xây dựng cơ sở dữ liệu

1.3.1 Sự cần thiết việc xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý môi trường

Theo Quy định tại Luật Đất đai năm 2013, cơ sở dữ liệu đất đai là tập hợp các dữ liệu đất đai được sắp xếp, tổ chức để truy cập, khai thác, quản lý và cập nhật thông qua phương tiện điện tử

CSDL là một tập hợp các lớp thông tin (các tệp dữ liệu) ở dạng vectơ, rastơ, bảng số liệu, văn bản với những khuôn dạng (cấu trúc) chuẩn sao cho các phần mềm hệ thống thông tin địa lý có thể đọc, xử lý, giải các bài toán chuyên đề

có mức độ phức tạp khác nhau Như vậy về mặt vật lý, CSDL hoàn toàn mang tính công nghệ thông tin Nhưng về mặt bản chất thì đó là những tư liệu được mã

hóa, có tính không gian (địa lý) và chuyên đề

CSDL là tập hợp hệ thống hóa các tài liệu bản đồ, số liệu thống kê, các văn bản và chuyển chúng sang ngôn ngữ máy tính

Mục tiêu cuối cùng của việc xây dựng CSDL là thành lập các bản đồ chuyên ngành, phục vụ cho việc tìm kiếm, khai thác sử dụng và bảo vệ tài nguyên thiên nhiên, quản lý lãnh thổ, dự báo thiên tai, theo dõi tình trạng phát triển của các hiện tượng thiên nhiên và kinh tế, xã hội (Bộ NN&PTNT, tập 6, cẩm nang sử dụng đất nông nghiệp)

Quản lý môi trường gắn với ra quyết định đang ngày càng phức Công tác bảo vệ môi trường sẽ không hiệu quả nếu như chúng ta thiếu hiểu biết về trạng thái của môi trường, những thay đổi có thể xảy ra của môi trường và các hậu quả

mà các hoạt động phát triển có thể gây ra cho môi trường Để có quyết định đúng đắn, cần cung cấp kịp thời, đầy đủ nhất những dữ liệu và thông tin môi trường có chất lượng (Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2007)

CSDL môi trường được biết đến như một thư viện có các thông tin liên quan tới môi trường Các thông tin môi trường có thể được truy cập, tiếp cận từ

hệ thống CSDL môi trường

* Nhu cầu về thông tin, dữ liệu địa lý môi trường

Môi trường là một lĩnh vực liên ngành, để cung cấp thông tin cho công tác quản lý BVMT cần phải thu thập, xử lý nhiều thông tin chuyên ngành, các thông tin môi trường thường đa dạng về cấu trúc, thể loại Các thông tin môi trường đều gắn với các vị trí địa lý, do vậy việc dùng bản đồ để hiển thị, tra cứu và cung cấp thông tin là một phương pháp rất phù hợp Trong những năm gần đây, công nghệ thành lập bản đồ nói chung và bản đồ môi trường nói riêng đã đạt được nhiều tiến bộ Để tạo điều kiện trao đổi, chia sẻ thông tin dữ liệu mô trường cần phải thống nhất trong việc xây dựng các CSDL và bản đồ môi trường Để tránh các quyết định không hợp lý, gây các hậu quả nghiêm trọng về môi trường, thì không thể thiếu một CSDL địa lý tin cậy, hiện đại

* Nhu cầu ứng dụng công nghệ GIS trong giải quyết các bài toán môi trường GIS được coi là một công cụ quan trọng trong quy hoạch và ra quyết định

GIS đã có những ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, trong đó có vai trò quan trọng trong ngành môi trường

Trong hệ thống thông tin địa lý môi trường, một đối tượng địa lý có thể liên kết đến rất nhiều loại thông tin môi trường khác nhau (một vị trí nhà máy có thể có các thông tin thành phần môi trường như: Không khí, tiếng ồn, nguồn thải,…) Do

đó, việc xây dựng dữ liệu địa lý và liên kết dữ liệu với các loại dữ liệu môi trường

sẽ cho phép hệ thống vừa có khả năng đáp ứng các yêu cầu về quản lý, cung cấp thông tin môi trường, vừa có khả năng ứng dụng để quản lý, khai thác, phân tích thông tin, xây dựng các kịch bản dự báo liên quan tới môi trường

Hệ thống thông tin địa lý môi trường cho phép người dùng nhận biết các

vị trí, sự kiện, đối tượng và sự thay đổi của môi trường Tính năng thể hiện các lớp thông tin như: Hiện trạng môi trường; mức độ ô nhiễm, suy thoái môi trường, tác động ô nhiễm, Thực tế, tác động của môi trường cần được xem xét trên toàn

bộ phạm vi không gian Công nghệ GIS đưa ra một số lượng lớn các công cụ phân tích đáp ứng yêu cầu cho nhiều người dùng, giúp người dùng có được quyết định đúng đắn nhất về môi trường

* Nhu cầu phổ cập ứng dụng hệ thống thông tin địa lý môi trường

Xuất phát từ một hệ thống để lưu trữ cung cấp dữ liệu bản đồ, những năm gần đây hệ thống thông tin địa lý môi trường được nhận thức và phát triển thành một công cụ quản lý điều hành nhà nước, hỗ trợ ra quyết định trong quản lý trong lĩnh vực môi trường

Nhu cầu sử dụng bản đồ để xây dựng các chính sách về khai thác sử dụng tài nguyên, BVMT, phòng chống thiên tai, xây dựng và giám sát thực hiện các biện pháp BVMT

Nhu cầu sử dụng bản đồ trong quản lý môi trường, liên quan đến sử dụng bản đồ, được thực hiện chính xác, nhanh chóng, thuận tiện Tạo điều kiện để công tác kiểm soát ô nhiễm, đánh giá hiện trạng môi trường được thực hiện có hiệu quả với chất lượng cao

* Nhu cầu chia sẻ thông tin dữ liệu môi trường

CSDL địa lý môi trường là công cụ trực quan cho người dùng khai thác,

tra cứu và nắm bắt các thông tin về môi trường Nhu cầu phổ cập thông tin môi trường cho cộng đồng, trong công tác đào tạo, nghiên cứu

Hình 1.1: Mối liên hệ giữa thông tin dữ liệu với thực tiễn sản xuất, nghiên cứu

sử dụng

Các hoạt động/ quyết định/ thay đổi

Kinh nghiệm/ Kiến

thức

Thực tế

Xây dựng CSDL địa lý môi trường và chia sẻ thông tin môi trường qua Internet tạo nên giá trị to lớn cho các nhà nghiên cứu, quản lý trong lĩnh vực môi trường Đây chính là công cụ hữu hiệu cho công tác nghiên cứu, quản lý môi trường trên quy mô rộng lớn

Ngày nay, các hoạt động kinh tế đang đối diện với một số lượng rất lớn các thông tin, dữ liệu, tất cả các cơ quan đều đưa ra những cảnh báo rằng các thông tin và các nguồn dữ liệu - nhằm đưa ra các kiến thức cơ bản, những thông tin bổ ích và có ý nghĩa cho họ, là rất cấp bách và vô cung quan trọng Để có được các thông tin và sử dụng chúng một cách hiệu quả thì việc xây dựng một cơ

sở dữ liệu thống nhất tiện lợi cho việc truy cập, phân tích các số liệu thô nhanh nhất, và chính xác là rất cần thiết (Bộ NN&PTNT, 2004) Mối liên hệ giữa thông tin dữ liệu với thực tiễn sản xuất, nghiên cứu được thể hiện như hình 1.1

1.3.2 Tiêu chuẩn và tổ chức cơ sở dữ liệu

1.3.2.1 Tiêu chuẩn của cơ sở dữ liệu

CSDL quản lý sử dụng đất nông nghiệp có các tiêu chuẩn như sau:

- Có tính thống nhất, tập trung và phân cấp: thống nhất về khuôn dạng, hệ tọa độ (đối với dữ liệu không gian) và cấu trúc dữ liệu (dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính) Mức độ chi tiết hoặc tỷ lệ bản đồ của các tư liệu ở các cấp khác nhau là khác nhau

- Lưu trữ lâu dài, an toàn thông tin Cung cấp thuận tiện cho mọi nhu cầu

sử dụng thông qua các sản phẩm in ấn và dữ liệu số

- Đảm bảo tính cập nhật của thông tin, phản ánh kịp thời các thay đổi về tình hình phát triển nông nghiệp và nông thôn diễn ra trên phạm vi lãnh thổ quản

lý

- Là công cụ tin cập trợ giúp lập kế hoạch và quy hoạch sử dụng các nguồn tài nguyên thiên nhiên và pháp triển bền vững thông qua phân tích mô hình và các dữ liệu trong GIS

- Linh hoạt, có khả năng mở rộng, phát triển CSDL

- Không trùng lặp: dữ liệu không thể nằm trong nhiều hơn một nhóm chuyên đề

- Dễ dàng trao đổi và chia sẻ thông tin

- Tương thích và có khả năng trao đổi quốc tế

1.3.2.2 Tổ chức của cơ sở dữ liệu trong quản lý sử dụng đất nông nghiệp

CSDL phục vụ sử dụng và quản lý sử dụng đất nông nghiệp gồm 2 hợp phần chính:

* Cơ sở dữ liệu không gian: dữ liệu thể hiện ở dạng bản đồ và ảnh viễn thám CSDL không gian được phân chia thành các nhóm thông tin chuyên đề

- Tổ chức các lớp thông tin: mỗi chuyên đề được tổ chức thành một hoặc nhiều lớp thông tin tùy theo dạng của đối tượng địa lý (điểm, đường hoặc vùng) Các lớp được tổ chức sao cho các điểm, đường hoặc vùng phải được lưu trữ trong các lớp riêng biệt

- Chất lượng dữ liệu: các thông tin không gian phải đảm bảo phản ánh đúng vị trí và hình dạng không gian của các đối tượng quản lý Sai số của các đối tượng địa lý khi nhập vào CSDL không vượt quá 2 mm so với bản đồ gốc Các

dữ liệu trong GIS phải đảm bảo có độ tin cậy cao và phụ thuộc chính và các nguồn tư liệu, các dữ liệu gốc

- Khuôn dạng chuẩn: cơ sở dữ liệu bản đồ ở khuôn dạng của một hệ GIS

- Hệ tọa độ chuẩn: các bản đồ chuyên đề được thành lập trên nhiều nền địa

lý khác nhau nên phải được chuyển đổi về hệ tọa độ chuẩn VN2000 trước khi kết nạp vào CSDL

* Cơ sở dữ liệu thuộc tính: là toàn bộ số liệu được tổng hợp dưới dạng bảng biểu hoặc có thể bao gồm các báo cáo dưới dạng tex

- Các dữ liệu được chia thành các bảng số liệu sau: tài nguyên đất, khí hậu nông nghiệp, sử dụng đất nông lâm nghiệp, hiệu quả sử dụng đất, dân số, lao động nông thôn, nông nghiệp,…

- Ngoài ra, phải thiết kế một số bảng tham chiếu, ví dụ bảng tên tỉnh, bảng các loại cây trồng, … Các bảng này được thiết kế với các khóa chính Quan hệ giữa các bảng thực hiện qua các khóa này

- CSDL thuộc tính có 2 loại dữ liệu cơ bản: dữ liệu tĩnh và dữ liệu động Loại dữ liệu tĩnh gồm các bảng tham chiếu Loại dữ liệu động gồm các bảng còn

lại (không phải các bảng tham chiếu) có dạng số liệu theo chuỗi thời gian

- Khuôn dạng chuẩn: dữ liệu được lưu trữ ở khuôn dạng tương thích với

dữ liệu thuộc tính mô tả các đối tượng được thể hiện trên các bản đồ (Bộ NN&PTNT, tập 6, cẩm nang sử dụng đất nông nghiệp)

1.3.3 Các nguyên tắc chính ứng dụng trong việc xây dựng cơ sở dữ liệu

Cơ sở dữ liệu này được xây dựng trên cơ sở các nguyên tắc như sau:

- Phân tích, xác định mục tiêu, nội dung và các chức năng cần được thực hiện đối với hệ thống cơ sở dữ liệu dự định

- Thiết kế cơ sở dữ liệu và các nối kết cần thiết để thực hiện các chức năng của cơ sở dữ liệu Thông thường trong giai đoạn thiết kế này được thực hiện theo các bước sau:

+ Rà soát, phân tích dữ liệu cần thiết để thực hiện các chức năng đề ra + Thiết lập các mối quan hệ cần thiết

+ Tạo một thiết kế hợp lý thực hiện các mối quan hệ thực thể của cơ sở dữ liệu và quá trình thực hiện

+ Thiết kế giao diện

- Thực hiện xây dựng cơ sở dữ liệu Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu, chuyển các thiết kế và kết nối, giao diện dự kiến, thành các ứng dụng bằng cách xây dựng cơ sở dữ liệu và các trình ứng dụng cần thiết để truy xuất dữ liệu trên máy tính

- Kiểm tra cơ sở dữ liệu và các chức năng của cơ sở dữ liệu nhằm xác định

và loại bỏ các lỗi của ứng dụng Việc kiểm tra này được thực hiện với các nguời

sử dụng dự kiến

- Cài đặt và hướng dẫn sử dụng Đây là bước cơ bản cuối cùng của một quá trình thực hiện cơ sở dữ liệu Bước này nhằm xác định xem cơ sở dữ liệu có phù hợp với môi trường mà dự kiến sử dụng không Cần thiết có thể kiểm tra và xác định các lỗi và sửa chữa cần thiết Ngoài ra, việc duy trì, bảo quản cơ sở dữ liệu là một trong những hoạt động cần thiết đối với các cơ sở dữ liệu sau này

Các nguyên tắc này được áp dụng một cách xuyên suốt trong quá trình thực hiện Tuy nhiên, ở những giai đoạn cần thiết việc ứng dụng nó cùng được

chuyển đổi để có được những kết quả một cách hữu hiệu nhất Các bước thực hiện trên được sơ đồ hoá như sau:

Hình 1.2: Các nguyên tắc chính thực hiện xây dựng cơ sở dữ liệu

Xác định, mục tiêu, nội dung, chức

năng cần thực hiện

Thiết kế cơ sở dữ liệu:

- Rà soát, phân tích dữ liệu

- Thiết kế mối quan hệ

- Thiết kế các dạng bảng biểu

- Thiết kế giao diện, kết nối, …

Xây dựng cơ sở dữ liệu:

- Chọn phần mềm thích hợp

- Chuyển thiết kế thành CSDL

- Xây dựng các mô đun chức năng

- …

Kiểm tra cơ sở dữ liệu

Cài đặt/ Hướng dẫn/ Duy trì

1.3.4 Nội dung thông tin chủ yếu của CSDL quản lý sử dụng đất nông nghiệp

Theo Cẩm nang sử dụng đất nông nghiệp (Bộ NN&PTNT, 2009), CSDL quản lý sử dụng đất nông nghiệp của huyện sẽ là CSDL 2 cấp: huyện và xã, gồm

9 nhóm thông tin sau:

- Nhóm thông tin bản đồ nền theo tiêu chuẩn VN2000, tỷ lệ 1/25.000 hoặc 1/50.000, gồm các lớp thông tin cơ bản như đường đồng mức, địa vật chính, sông suối, hồ đập, đường giao thông, ranh giới hành chính đến xã Theo đó các bản đồ,

sơ đồ chuyên đề khác có liên quan sẽ được chỉnh lý, số hóa, biên tập trên nền bản

đồ này

- Nhóm thông tin về tài nguyên đất, bao gồm: diện tích các nhóm, loại đất theo độ dốc địa hình, độ dày tầng đất mịn (với các đất đồi núi hay đất địa thành), theo địa hình tương đối và thành phần cơ giới lớp đất mặt (với các đất bồi tụ hay đất thủy thành), một số đặc tính lý hóa học chủ yếu của từng loại đất, quy mô diện tích đất có đá lộ đầu, có kết von, đá lẫn theo mức độ và độ sâu xuất hiện gắn với bản đồ đất

- Nhóm thông tin về sử dụng đất, chuỗi số liệu về diện tích, năng suất sản lượng cây trồng, hiệu quả sử dụng đất và kết quả sản xuất ngành nông nghiệp, ngành trồng trọt gắn với bản đồ hiện trạng sử dụng đất

- Nhóm thông tin về khí hậu nông nghiệp gồm chuỗi số liệu hoặc số liệu trung bình nhiều năm của một số yếu tố khí hậu ảnh hưởng đến đất và sinh trưởng phát triển của cây trồng như nhiệt độ không khí, tổng lượng mưa, tổng lượng bốc hơi, số giờ nắng, độ ẩm không khí cùng một số yếu tố cực đoan như sương muối, băng giá, lốc tố… Nếu giữa các vùng trong lãnh thổ của huyện có

sự khác biệt của một hay một số trong các yếu tố kể trên thì số liệu khí hậu cần gắn với bản đồ phân vùng khí hậu nông nghiệp hoặc bản đồ các đường đẳng trị theo tháng của từng yếu tố khí hậu khác biệt này

- Nhóm thông tin về thủy văn nước mặt, trọng tâm là thực trạng ngập úng, phạm vi, thời gian, độ sâu ngập, tần suất và mức độ xuất hiện ở huyện kèm theo

sơ đồ tương ứng; xâm nhập mặn gồm phạm vi, thời gian và mức độ ảnh hưởng kèm theo sơ đồ tương ứng

- Nhóm thông tin về cơ sở hạ tầng phục vụ sản xuất nông nghiệp, gồm: diện tích được tưới, tiêu gắn với bản đồ hiện trạng thủy lợi; các loại đường giao thông gắn với bản đồ hiện trạng giao thông và vị trí các chợ, trường, …

- Nhóm thông tin về kinh tế - xã hội chi phối sản xuất nông nghiệp, bao gồm: dân số trung bình, số dân nông nghiệp, số hộ nông nghiệp, dân tộc và cơ cấu dân tộc; mức sống: thu thập bình quân 1 hộ, 1 khẩu, 1 lao động nông nghiệp/năm; trình độ văn hóa của chủ nông hộ/ hoặc lao động nông nghiệp

- Nhóm thông tin về thực trạng môi trường đất: thực trạng đất trồng thông qua một số chỉ tiêu lý hóa học tầng canh tác; loại phân bón và lượng bón bình quân cho một số cây trồng chính/ha gieo trồng/năm Nguy cơ xói mòn, thoái hóa đất, giảm đa dạng sinh học, … gắn với bản đồ

- Nhóm các thông tin bổ trợ khác như định hướng (chiến lược, chính sách) phát triển kinh tế - xã hội, phát triển nông nghiệp nông thôn của huyện

1.3.5 Ứng dụng công nghệ GIS trên thế giới và Việt Nam

1.3.5.1 Ứng dụng GIS trên thế giới

Trên thế giới, đã hình thành nhiều cơ quan nghiên cứu GIS với quy mô, hướng tiếp cận và mục tiêu khác nhau

Công nghệ GIS đã cung cấp các phương tiện để quản lý và phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến môi trường ngày càng hữu hiệu hơn Một số ứng dụng chính GIS trong lĩnh vực môi trường trên thế giới bao gồm:

+ Quản lý tài nguyên thiên nhiên;

+ Xây dựng dữ liệu môi trường;

Theo nghiên cứu của McKinney (2002) việc ứng dụng công nghệ GIS vào quản lý tài nguyên nước mang lại một lợi ích to lớn, đưa ra phương pháp tiếp cận mới khi ứng dựng công nghệ GIS, phương pháp xây dựng CSDL tích hợp các thông tin tài nguyên nước và các mô hình vào trong một hệ thống GIS để dễ dàng quản lý tài nguyên nước

Ứng dụng GIS xây dựng CSDL chất lượng nước vùng Asac tại Bồ Đào Nha được các nhà khoa học Dias J, Martins R và các cộng sự nghiên cứu (2006) Nghiên cứu tập trung vào thông qua ứng dụng GIS để giám sát chất lượng nước

của vùng

Nghiên cứu của Tim U.S (2003) tại Đại học bang Iowa thành phố New York Mỹ ứng dụng công nghệ GIS vào quản lý chất lượng nước tại đầu các lưu vực sông Xem xét và đánh giá mức độ ảnh hưởng của các nguồn thải tới chất lượng nước của lưu vực sông Đồng thời ứng dụng GIS để đưa ra các kịch bản chất lượng nước trên lưu vực sông

+ Quản lý dữ liệu môi trường;

Tiến sĩ Tsouchlaraki A, đại học Kỹ thuật Crete của Hy Lạp nghiên cứu ứng dụng GIS vào xây dựng một CSDL địa lý nhằm đánh giá, giám sát chất

lượng môi trường của thành phố Chania (Tsouchlaraki et al, 2008)

1.3.5.2 Ứng dụng GIS tại Việt Nam

Những yếu kém trong công tác bảo vệ môi trường ở Việt Nam không chỉ đơn thuần là thiếu các phương tiện kỹ thuật hiện đại Điều này, do chúng ta đã bỏ qua các phương pháp quản lý hiện đại Đặc biệt, ứng dụng công nghệ thông tin trong công tác quản lý môi trường rất hạn chế Điều này, được thể hiện rõ qua việc quản lý số liệu quan trắc môi trường Hàng năm, khối lượng rất lớn các dữ liệu môi trường thu được tại các trạm quan trắc của các tỉnh thành trong cả nước Tuy nhiên, các số liệu này đều được quản lý một cách thô sơ, như ghi chép trên giấy, hay những phần mềm không chuyên… Điều này, gây khó khăn trong việc quản lý và khai thác thông tin Sự ra đời và phát triển hệ thống thông tin địa lý môi trường ở Việt Nam là một bước tiến quan trọng trong công tác quản lý tài nguyên và môi trường

Nhận thức được tầm quan trọng của GIS, ở Việt Nam các cơ quan Nhà nước đã quan tâm đầu tư xây dựng các ứng dụng GIS phục vụ cho công tác quản

lý, khai thác, và sử dụng các lợi ích do công nghệ này mang lại Sớm nhìn thấy tiềm năng phát triển GIS ở Việt Nam, Viện Nghiên cứu Hệ thống Môi trường (ESRI) đã phát triễn lĩnh vực GIS và các sản phẩm, dịch vụ của GIS-ESRI (bao gồm phần mềm, ứng dụng, đào tạo GIS) ở Việt Nam

Công nghệ GIS đã có sự phát triển vượt bậc trong các ứng dụng ở Việt Nam Các cơ quan Trung ương như Bộ Tài nguyên và Môi trường, Bộ Nông

nghiệp và Phát triển nông thôn, Bộ Y tế, Bộ Giao thông đã có những dữ liệu và ứng dụng GIS phục vụ công tác quản lý Nhà nước Ở các địa phương, đã có nhiều dự án triển khai ứng dụng GIS trong phạm vi tỉnh

Ngày 15/9/2008, Chính phủ đã ban hành Nghị định số 102/2008/NĐ-CP về: “Thu thập, quản lý, khai thác và sử dụng dữ liệu tài nguyên và môi trường” Một trong những căn cứ pháp lý quan trọng và để tạo tiền đề GIS trong ngành tài nguyên môi trường đa dạng hơn

Một số cơ quan ứng dụng công nghệ GIS ở Việt Nam:

+ Viện Điều tra Quy hoạch rừng - Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn;

+ Trung tâm Điều tra, Đánh giá tài nguyên đất - Tổng cục Quản lý đất đai; + Trung tâm Khí tượng Thuỷ văn biển thuộc Tổng cục Khí tượng Thuỷ văn và BĐKH;

+ Trung tâm Viễn thám thuộc Bộ Tài nguyên và Môi trường;

+ Trung tâm Khảo sát, Nghiên cứu và Tư vấn môi trường biển thuộc Viện

Cơ học;

+ Trung tâm bảo vệ môi trường thuộc Viện Kỹ thuật Nhiệt đới;

+ Trung tâm Công nghệ Thông tin Ðịa lý thuộc trường Ðại học Mỏ - Ðịa chất;

+ Phân viện Quy hoạch Thuỷ lợi Nam Bộ - Bộ NN&PTNT;

+ Ngoài ra, còn có một số trung tâm, viện nghiên cứu, các trường đại học, các sở, ban ngành, các địa phương và một số tổ chức doanh nghiệp (VidaGIS, GeoViet, DitaGis, Trung tâm GIS và Ứng dụng mới…) ứng dụng công nghệ GIS

Theo báo cáo thống kê các cơ quan ứng dụng GIS ở Việt Nam của ESRI thì phần lớn các cơ quan quản lý nhà nước chiếm 54%, các trường đại học, viện nghiên cứu chiếm 42%, các cơ quan kinh doanh và tư nhân chiếm 4%

Công nghệ GIS được triển khai thí điểm khá sớm trong nhiều ngành Hiện nay, đang ứng dụng có hiệu quả trong công tác quản lý và phòng chống thiên tai, BĐKH Một số ứng dụng thực tế GIS ở Việt Nam trong thời gian gần đây:

+ Hệ thống tích hợp thông tin địa lý thành phố Hà Nội (hanoiGIS): Phục

vụ công tác quản lý đô thị thành phố Hà Nội

+ Hệ thống tích hợp thông tin địa lý thành phố Hồ Chí Minh (hcmGIS): Nhằm phát triển hệ thống thông tin địa lý phục vụ công tác quản lý nhà nước; tổ chức xây dựng, tích hợp, chia sẻ, bảo dưỡng, phát triển CSDL và các ứng dụng GIS, viễn thám, GPS cho thành phố

+ Hệ thống thông tin địa lý tỉnh Vĩnh Phúc (WebGISVinhPhuc): Sản phẩm WebGIS tỉnh Vĩnh Phúc được xây dựng nhằm mục đích công khai hóa dữ liệu tại CSDL trung tâm của hệ thống CSDL GIS toàn tỉnh

+ Hệ thống thông tin địa lý tỉnh Thừa - Thiên Huế (GISHue): Sản phẩm GISHue cho phép ứng dụng công nghệ GIS một cách hiệu quả ở các cơ quan hành chính, đơn vị sự nghiệp Đồng thời cho phép người dùng lưu trữ, hỏi đáp, phân tích thông tin và hiển thị thông tin kết quả trên máy tính hoặc in ra bản đồ (Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Thừa Thiên Huế, 2011)

+ Hệ thống thông tin giám sát lưu vực sông Nhuệ - Đáy, sông Cầu: Ứng dụng của cổng thông tin giúp ban quản lý lưu vực sông quản lý, giám sát chất lượng nước và cung cấp thông tin về môi trường lưu vực sông (Bộ TN&MT 2009)

+ Ngoài ra, còn có rất nhiều tổ chức, cá nhân ứng dụng GIS trong lĩnh vực môi trường

Theo kết quả đánh giá chất lượng đất năm 2008 cho các vùng kinh tế trọng điểm của Bộ Tài nguyên và Môi trường cho thấy: phương pháp xây dựng bản đồ chất lượng đất được thực hiện theo các bước như:

+ Xây dựng bản đồ nền

+ Số hóa các bản đồ đơn tính, bao gồm: bản đồ đất, bản đồ địa hình, bản

đồ thủy văn, bản đồ khí hậu, bản đồ hiện trạng sử dụng đất theo thang phân cấp đánh giá Các tiêu chí được lựa chọn để lựa chọn để đánh giá chất lượng đất phải phù hợp với các yếu tố tham gia tạo lập các bản đồ đơn tính hoặc là các thông tin

có thể điều tra bổ sung

+ Phương pháp đánh giá chất lượng đất được sử dụng là kết hợp giữa

“Phương pháp yếu tố hạn chế” và “phương pháp tham số”

+ Tiêu chí đánh giá chất lượng đất các loại hình sử dụng đất gồm: các yếu

tố trong các bản đồ đơn tính và tập hợp của các “thách thức phải đối mặt” (Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2008)

Kết quả nghiên cứu của Tổng cục Quản lý đất đai năm 2008 về chất lượng đất nông nghiệp sau chuyển đổi của vùng Bán đảo Cà Mau cho thấy phương pháp đánh giá chất lượng đất được thực hiện theo FAO là sự kết hợp giữa phương pháp “yếu tố hạn chế” trong sử dụng đất và phương pháp xác định “trọng số”, đồng thời lượng hóa các yếu tố định tính bằng thang điểm 100 để đánh giá tính bền vững của các loại hình sử dụng đất nông nghiệp (Tổng cục Quản lý đất đai, 2008)

+ Tiêu chí dùng để xác định chất lượng đất sản xuất nông nghiệp ở vùng bán đảo Cà Mau được xác định dựa vào những đặc tính chung đã được sử dụng

để đánh giá chất lượng đất và những đặc tính đặc trưng của đất vùng bán đảo Cà Mau Đất đai trong vùng phần lớn là đồng bằng, không đa dạng về loại đất, được hình thành chủ yếu từ quá trình bồi tụ phù sa sông và biển, trong đó tỷ lệ đất mặn

và đất phèn chiếm ưu thế (>66%) Sản xuất nông nghiệp chủ yếu là trồng lúa và nuôi trồng thủy sản do đó về tiêu chí và các chỉ tiêu phân cấp chất lượng đất được xác định chủ yếu dựa trên yêu cầu của các đối tượng cây trồng là lúa và nuôi trồng thủy sản của vùng kết hợp với một số yêu cầu sử dụng đất bền vững cho sản xuất nông nghiệp

+ Lựa chọn các yếu tố và chỉ tiêu liên quan đến chất lượng đất (theo định tính hay đinh lượng) sau đó tổ hợp chúng trên từng khoanh đất và đánh giá các yếu tố hạn chế kết hợp với phương pháp cho điểm, trọng số để phân chia chất lượng đất cho các mục đích trồng trọt hay nuôi trồng thuỷ sản

+ Phương pháp xây dựng bản đồ sử dụng công nghệ GIS để xây dựng bản

đồ chất lượng đất nông nghiệp

Như vậy, việc đánh giá chất lượng đất ở Việt Nam đã được thực hiện từ khá sớm, các phương pháp đánh giá ngày càng chính xác và độ tin cậy cao Trong đó việc ứng dụng công nghệ GIS phục vụ cho việc đánh giá ngày càng

được sử dụng rộng rãi và phổ biến

1.3.6 Giới thiệu về phần mềm Mapinfo

Mapinfo là một trong những phần mềm phục vụ cho việc xây dựng và quản lý dữ liệu hệ thống thông tin địa lý Mapinfo trang bị khả năng xử lý dữ liệu (bao gồm cả những lệnh truy vấn SQL để chọn ra đối tượng) và các đặc tính hiển thị giá trị trên màn hình:

- Mapinfo có khả năng mở các tập tin dữ liệu dạng dBASE hoặc FoxBASE, Lotus 1-2-3 và Microsoft Excel Nhập vào các tập tin hình ảnh với nhiều dạng thức khác nhau Ngoài ra, Mapinfo còn có thể tự tạo tập tin dữ liệu của nó

- Mapinfo cho phép xem thông tin trong 3 loại cửa sổ: Map, Browser và Graph tương ứng với cửa sổ bản đồ, bảng thuộc tính và đồ thị Kỹ thuật liên kết

“nóng” của các loại cửa sổ cho phép xem cùng một thông tin trên nhiều cửa sổ khác nhau Khi thay đổi thông tin trong một cửa sổ, sự thay đổi này sẽ được cập nhật một cách tự động sang các cửa sổ khác

- Mapinfo cho phép phủ nền bản đồ bằng những tấm ảnh điểm Khả năng này làm tăng qui mô, giá trị của bản đồ nền

- Khả năng thực hiện những sự lựa chọn bằng ngôn ngữ SQL của Mapinfo cho phép thực hiện phép chọn đối tượng nhanh chóng và tiện lợi trên một hay nhiều bảng

- Bộ công cụ vẽ, hiệu chỉnh bản đồ và các hàm chức năng hoàn hảo khác trợ giúp trong quá trình xây dựng bản đồ

- Công cụ Save Workspace cho phép lưu tất cả cửa sổ đang làm việc vào một tập tin duy nhất Điều này giúp mở các cửa sổ cần thiết một cách nhanh chóng, tiết kiệm thời gian, tránh sai sót

- Mapinfo cho phép xây dựng trang in trong cửa sổ Layout với tập lệnh trợ giúp rất hữu hiệu

- Mapinfo cho phép thay đổi hệ quy chiếu của các lớp bản đồ khi bắt đầu

số hóa cũng như khi hiển thị chúng

Có thể nói, Mapinfo là một phần mềm được thiết kế để hòa hợp với các

phần mềm khác, người sử dụng không phải thay đổi cách làm việc trên máy tính, Mapinfo chỉ làm thay đổi kết quả nhận được

Có thể bắt đầu làm việc với Mapinfo trên nguồn dữ liệu trong bảng tính Excel, bảng dữ liệu của Foxpro, các bảng vẽ CAD hoặc những dữ liệu địa lý khác Nếu chưa có sẵn nguồn dữ liệu, Mapinfo cung cấp công cụ để tạo ra nguồn

dữ liệu phù hợp

Các thông tin trong Mapinfo được tổ chức theo từng bảng Cơ cấu tổ chức thông tin của các đối tượng địa lý chủ yếu theo các files sau đây:

- TAB: Files mô tả dạng Table là files chính của Mapinfo

- DAT: Files chứa thông tin nguyên thủy

- MAP: Files chứa các thông tin mô tả các đối tượng bản đồ

- ID: Files chứa thông tin liên kết các đối tượng với nhau

- WOR: Files quản lý chung (lưu trữ tổng hợp các Table hoặc các cửa sổ thông tin khác nhau của Mapinfo)

Các kiểu đối tượng trong Mapinfo

- Các đối tượng dạng vùng

+ Polygon: là các đối tượng có dạng hình học bất kỳ

+ Rectangle: đối tượng dạng hình chữ nhật

+ Ellipse: là các đối tượng dạng Elip và hình tròn

+ Rounded Rectanggle: là đối tượng hình chữ nhật với các góc được bo tròn

- Các đối tượng dạng đường

+ Polyline: là các đường bất kỳ dùng để mô tả các kiểu đường giao thông, sông suối,

+ Line: là các đường thẳng theo một hướng xác định

- Arc: là các cung tròn

- Các đối tượng dạng điểm: dùng mô tả các đối tượng như trụ sở UBND, các điểm khống chế, các ký hiệu thể hiện các đối tượng phi tỷ lệ như trường học, bệnh viện, cầu cống,

- Đối tượng dạng chữ (Text): để miêu tả tên hay thuộc tính của các đối tượng bản đồ

Chương 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là toàn bộ diện tích đất nông nghiệp, trong đó gồm: đất trồng cây hàng năm, đất trồng cây lâu năm, đất nuôi trồng thủy sản, đất lâm nghiệp tại huyện Lập Thạch, tỉnh Vĩnh Phúc

Tổng diện tích điều tra trên địa bàn huyện là 12.456,21 ha

Thời gian nghiên cứu: 2013 - 2015

2.1.2 Phạm vi nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu của đề tài là huyện Lập Thạch, tỉnh Vĩnh Phúc

2.2 Nội dung nghiên cứu

Nghiên cứu được tiến hành với những nội dung chính:

2.2.1 Khái quát về vùng nghiên cứu

Tìm hiểu điều kiện tự nhiên của huyện Lập Thạch, xác định vị trí địa lý của huyện trong mối quan hệ với các huyện lân cận, tìm hiểu đặc điểm địa hình, khí hậu thời tiết, chế độ thủy văn, các nguồn tài nguyên thiên nhiên như tài nguyên đất, tài nguyên nước, tài nguyên rừng Tìm hiểu thực trạng phát triển kinh tế - xã hội của huyện như thực trạng phát triển kinh tế, tình hình dân

số, lao động việc làm Tìm hiểu hiện trạng sử dụng đất của huyện như tổng diện tích tự nhiên, cơ cấu sử dụng các loại đất theo mục đích sử dụng, cơ cấu diện tích các loại đất theo đối tượng quản lý, sử dụng

2.2.2 Đánh giá độ phì nhiêu của đất nông nghiệp trên địa bàn huyện Lập Thạch

Đánh giá độ phì nhiêu của đất nông nghiệp năm 2013 của huyện Lập Thạch thông qua các chỉ tiêu lý, hóa học của đất

Các chỉ tiêu phân tích được sử dụng từ các điểm lấy mẫu đất trên địa bàn

huyện Lập Thạch của Dự án “ Điều tra, đánh giá thoái hóa đất vùng Đồng bằng

sông Hồng và Đông Nam Bộ phục vụ quản lý sử dụng đất bền vững”

2.2.3 Xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ quản lý chất lượng đất bằng công nghệ GIS

Sử dụng phần mềm Mapinfo để thực hiện xây dựng CSDL chất lượng đất huyện Lập Thạch phù hợp với yêu cầu quản lý và sử dụng đất đai dựa trên các chính sách của nhà nước và hoàn cảnh thực tiễn của huyện Gồm:

- Lớp dữ liệu về nền địa lý

- Lớp dữ liệu về độ phì nhiêu của đất

- Lớp dữ liệu về hiện trạng sử dụng đất

2.2.4 Quản lý cơ sở chất lượng đất

Khai thác tính năng của phần mềm GIS trong việc cung cấp các thông tin trong hệ thống CSDL đã xây dựng nhằm phục vụ công tác quản lý đất đai

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp thu thập số liệu

Các loại dữ liệu cần thiết để xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ quản lý chất lượng đất trên địa bàn huyện Lập Thạch như sau:

- Dữ liệu thuộc tính: gồm các loại tài liệu liên quan đến chất lượng đất ở huyện Lập Thạch như: báo cáo đất tỉnh Vĩnh Phúc; số liệu về kinh tế - xã hội huyện Lập Thạch; số liệu thống kê, kiểm kê đất đai năm 2013 huyện Lập Thạch; tình hình sản xuất nông nghiệp; hệ thống thủy lợi

Số liệu phân tích tính chất lý, hóa học của đất (pHKCl, OM%, CEC, N%,

K2O%, P2O5%, thành phần cơ giới) trên địa bàn huyện được thu thập từ Dự án

“Điều tra, đánh giá thoái hóa đất vùng Đồng bằng sông Hồng và vùng Đông Nam

Bộ phục vụ quản lý sử dụng đất bền vững” do Tổng cục Quản lý Đất đai - Bộ TN&MT thực hiện năm 2013

Vị trí các điểm điều tra, lấy mẫu được kế thừa theo bảng sau:

Bảng 2.1: Vị trí các điểm điều tra, lấy mẫu được kế thừa trên địa bàn