Ứng dụng công nghệ hệ thống thông tin địa lý (GIS) để dự báo xói mòn đất huyện sơn động tỉnh bắc giang

Xu hướng phổ biến hiện nay trong nghiên cứu xói mòn trên thế giới, thể hiện qua hội thảo lần thứ 12 của ISCO tổ chức tại Bắc Kinh năm 2002 là nghiên cứu xói mòn theo hướng mô hình hóa di

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 6

1 Đặt vấn đề 6

2 Mục đích nghiên cứu 7

3 Ý nghĩa của đề tài nghiên cứu 7

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 9

1.1 Xói mòn đất và các nhân tố ảnh hưởng đến xói mòn đất 9

1.1.1 Xói mòn đất 9

1.1.2 Các quá trình xói mòn đất 9

1.1.2.1 Xói lở sông suối 9

1.1.2.2 Xói mòn và rửa trôi bề mặt 10

1.1.3 Các nhân tố ảnh hưởng đến xói mòn đất 10

1.1.3.1 Ảnh hưởng của các nhân tố khí hậu đến xói mòn đất 11

1.1.3.2 Ảnh hưởng của địa hình đến xói mòn đất 11

1.1.3.3 Ảnh hưởng của lớp phủ thực vật đến xói mòn đất 13

1.1.3.4 Ảnh hưởng của đất đến quá trình xói mòn đất 13

1.1.3.5 Ảnh hưởng của con người đến xói mòn đất 13

1.2 Nghiên cứu xói mòn đất trên thế giới 14

1.2.1 Các xu hướng mới trong nghiên cứu xói mòn 14

1.2.2 Các phương pháp đánh giá xói mòn đất 15

1.2.3 Các mô hình đánh giá xói mòn đất 17

1.2.3.1 Mô hình kinh nghiệm 17

1.2.3.2 Mô hình nhận thức 23

1.3 Nghiên cứu xói mòn đất ở Việt Nam 25

1.4 Hệ thống thông tin địa lí (GIS) 30

1.4.1 Sự hình thành và phát triển của GIS 30

1.4.2 Quan niệm về GIS [23] 31

1.4.3 Các chức năng của GIS 34

1.4.4 Phần mềm Mapinfo 36

1.4.4.1 Cấu trúc dữ liệu trong MapInfo 37

1.4.4.2 Cấu trúc File dữ liệu của phần mềm MapInfo [23] 37

1.4.5 Phần mềm Arcview 38

1.5 Ứng dụng GIS trong mô hình hóa đánh giá xói mòn đất 40

1.5.1 Ứng dụng GIS trực tiếp xây dựng bản đồ xói mòn 40

1.5.2 Ứng dụng GIS và mô hình hóa tính toán xói mòn đất 41

CHƯƠNG II: ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN - XÃ HỘI 43

KHU VỰC NGHIÊN CỨU 43

2.1 Điều kiện tự nhiên 43

2.1.1 Vị trí địa lý, địa hình 44

2.1.1.1 Vị trí địa lý 44

2.1.1.2 Địa hình 45

2.1.2 Khí hậu, thuỷ văn 45

2.1.2.1 Khí hậu 46

2.1.2.2 Thuỷ văn 49

2.1.3 Thổ nhưỡng 50

2.1.4 Đặc điểm tài nguyên rừng 52

2.1.4.1 Kiểu rừng kín lá rộng thường xanh mưa mùa nhiệt đới núi thấp 53

2.1.4.2 Kiểu phụ rừng non phục hồi sau nương rẫy 53

2.1.4.3 Kiểu trảng cây bụi sau nương rẫy bỏ hoá 54

2.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 57

2.2.1 Thành phần dân tộc và phân bố dân cư 57

2.2.2 Y tế, giáo dục[21] 57

2.2.3 Giao thông 58

2.2.4 Tình hình phát triển sản xuất huyện Sơn Động 58

CHƯƠNG III: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 59

3.1 Đối tượng nghiên cứu và giới hạn phạm vi nghiên cứu 59

3.2 Thời gian nghiên cứu 59

3.3 Nội dung nghiên cứu 59

3.4 Phương pháp nghiên cứu 60

3.4.1 Ngoại nghiệp 60

3.4.2 Nội nghiệp 60

3.4.2.1 Hệ số mưa (R) 61

3.4.2.2 Hệ số thổ nhưỡng (K) 61

3.4.2.3 Hệ số độ dốc (S) và chiều dài sườn dốc (L) 63

3.4.2.4 Hệ số thực bì (C) 64

3.4.2.5 Hệ số các công trình bảo vệ đất (P) 65

3.4.3 Quy trình nghiên cứu 65

3.4.3.1 Xây dựng các bản đồ đơn thành phần: 65

3.4.3.2 Xây dựng bản đồ xói mòn tiềm năng và xói mòn thực tế: 65

3.5 Cơ sở tài liệu 66

CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 68

4.1 Xây dựng bản đồ xói mòn tiềm năng và xói mòn thực tế huyện Sơn Động 68

4.1.1 Xây dựng bản đồ hệ số xói mòn do mưa (R) 68

4.1.2 Thành lập bản đồ hệ số kháng xói của đất (K) 70

4.1.3 Thành lập bản đồ hệ số địa hình (LS) 73

4.1.4 Thành lập bản đồ hệ số lớp phủ thực vật (C) 76

4.1.5 Bản đồ hệ số canh tác (P) 79

4.1.6 Bản đồ xói mòn tiềm năng huyện Sơn Động 80

4.1.7 Bản đồ xói mòn huyện Sơn Động 83

4.2 Ảnh hưởng biến động lớp phủ thực vật tới xói mòn đất huyện Sơn Động 86

4.3 Một số biện pháp hạn chế xói mòn đất 87

4.3.1 Nhóm các giải pháp xã hội 87

4.3.2 Nhóm các giải pháp kỹ thuật 88

4.3.2.1 Xây dựng các công trình chống xói mòn (biện pháp công trình) 88

4.3.2.2 Thực hiện các biện pháp canh tác chống xói mòn (biện pháp sinh học) 89

4.4 Một số đề xuất cho khu vực nghiên cứu 91

4.4.1 Đối với khu vực xói mòn cấp 1 - Cấp không xói mòn 91

4.4.2 Đối với khu vực xói mòn cấp 2 - Cấp ít nguy hại 91

4.4.3 Đối với khu vực xói mòn cấp 3 - Cấp nguy hại 91

4.4.4 Đối với khu vực xói mòn cấp 4 - Cấp rất nguy hại 92

4.4.5 Đối với khu vực xói mòn cấp 5 - Cấp cực kỳ nguy hại 92

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 93

1 Kết luận: 93

2 Kiến nghị: 93

TÀI LIỆU THAM KHẢO 94

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Ảnh hưởng của độ dốc đến xói mòn đất 12

Bảng 2.1: Một số thông tin về chế độ khí hậu 46

huyện Sơn Động – Bắc Giang 46

Bảng 2.2: Lượng mưa huyện Sơn Động năm 2007 theo tháng 47

Bảng 2.3: Độ che phủ thảm thực vật Sơn Động 56

Bảng 3.1: Hệ số xói mòn đất của một số loại đất ở Việt Nam 62

Bảng 3.2: Hệ số xói mòn đất của một số dạng thảm thực vật 64

ở Việt Nam [14] 64

Bảng 3.3: Phân cấp xói mòn và xói mòn tiềm năng 66

Bảng 3.4: Các bản đồ chuyên đề được sử dụng 67

Bảng 4.1: Hệ số kháng xói các loại đất huyện Sơn Động 71

Bảng 4.2 Bảng tra C theo Hội khoa học đất quốc tế [12] 76

Bảng 4.3: Hệ số C các lớp phủ thực vật lưu vực sông Trà Khúc [30] 77

Bảng 4.4: Bảng hệ số C khu vực nghiên cứu 78

Bảng 4.5 Bảng tra hệ số P theo hội khoa học đất quốc tế [12] 80

Bảng 4.6: Phân cấp xói mòn tiềm năng huyện Sơn Động 82

Bảng 4.7: Phân cấp xói mòn huyện Sơn Động 85

Bảng 4.8: Tương quan diện tích xói mòn với độ che phủ rừng 86

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1: Các nhân tố chính ảnh hưởng đến xói mòn đất 10

Hình 1.2 Các thành phần cơ bản của GIS 34

Hình 1.3 Quá trình GIS cơ bản 35

Hình 1.4: Mô phỏng tính năng nội suy của Arcview 39

Hình 1.5: Ứng dựng GIS trực tiếp tính toán xói mòn 41

Hình 1.6: Sử dụng mô hình USLE trong tính toán xói mòn bằng GIS 43

Hình 2.1: Vị trí địa lý huyện Sơn Động 44

Hình 2.2: Bản đồ hành chính huyện Sơn Động 45

Hình 2.3: Biểu đồ lượng mưa huyện Sơn Động, năm 2007 48

Hình 2.4: Hệ thống sông, suối huyện Sơn Động 50

Hình 2.5: Bản đồ phân bố các loại đất huyện Sơn Động 51

Hình 2.6: Diện tích các loại đất chính huyện Sơn Động 52

Hình 2.7: Bản đồ hiện trạng thảm thực vật 55

huyện Sơn Động, năm 2007 55

Hình 2.8: Phân bố dân cư huyện Sơn Động 57

Hình 3.1: Mô hình phương pháp tính toán bản đồ trên GIS 60

Hình 3.2: Phương pháp nghiên cứu xói mòn đất 67

Hình 4.1 Các bước xây dựng bản đồ hệ số R 68

Hình 4.2: Bản đồ đường đẳng trị mưa huyện Sơn Động 69

Hình 4.3: Bản đồ hệ số xói mòn do mưa (R) 70

Hình 4.4: Bản đồ hệ số kháng xói của đất (K) 73

Hình 4.5: Các bước xây dựng bản đồ hệ số LS 75

Hình 4.6: Bản đồ hệ số LS 75

Hình 4.7: Bản đồ hệ số C khu vực nghiên cứu 79

Hình 4.8: Bản đồ xói mòn tiềm năng huyện Sơn Động 81

Hình 4.9: Bản đồ xói mòn đất huyện Sơn Động 84

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Sơn Động là huyện miền núi của tỉnh Bắc Giang có diện tích tự nhiên

là 84.432,4 ha, trong đó diện tích đất lâm nghiệp là 68.348,29 hecta chiếm 72,0% [37] Địa hình Sơn Động gồm đồi núi xen kẽ các thung lũng, manh mún, địa hình chia cắt mạnh chênh lệch về độ cao, độ dốc lớn Trong những năm qua, việc quản lý và sử dụng bền vững đất canh tác, đặc biệt là vùng đất dốc chưa được các cấp, các ngành quan tâm đúng mức Hàng năm, hàng trăm hecta rừng tự nhiên bị tàn phá làm cho diện tích đất trống, đồi núi trọc ngày càng tăng, diện tích rừng trồng kém chất lượng, khả năng bảo vệ đất thấp Hiện tượng xói mòn đang xảy ra mạnh, mỗi năm hàng nghìn tấn đất mầu mỡ

bị xói mòn, rửa trôi Thực trạng này đang làm cho tốc độ thoái hóa đất của huyện ngày một tăng

Đất đai là tài nguyên vô cùng quý giá, là tư liệu đặc biệt, là thành phần quan trọng hàng đầu của môi trường sống, là tư liệu lao động chính của nền kinh tế Nông – Lâm nghiệp Tuy nhiên, trong vài thập kỷ gần đây, cùng với

sự gia tăng dân số, các nguồn tài nguyên khoáng sản, thảm thực vật, đất đai đã

và đang được sử dụng ở mức độ cao, thậm chí không hợp lý Việc khai thác Nông – Lâm nghiệp không có ý thức ngày càng làm cho quá trình xói mòn đất xảy ra nghiêm trọng, độ phì nhiêu ngày càng giảm, nhiều nơi trơ sỏi đá, trở thành đất trống, đồi núi trọc [17]

Xói mòn đất là quá trình phá huỷ lớp thổ nhưỡng (bao gồm cả phá huỷ thành phần cơ, lý, hoá, chất dinh dưỡng v.v… của đất) dưới tác động của các nhân tố tự nhiên và nhân sinh làm giảm độ phì của đất, gây ra bạc mầu, thoái hoá đất, laterit hoá, trơ sỏi đá v.v…, ảnh hưởng trực tiếp tới sự sống và phát triển của thảm thực vật rừng, thảm cây trồng khác [17]

Từ lâu, xói mòn được coi là nguyên nhân gây thoái hóa tài nguyên đất nghiêm trọng Có thể nói rằng xói mòn đất được coi là nguyên nhân hàng đầu gây thoái hóa tài nguyên đất ở vùng núi Nguyên nhân của xói mòn đất có nhiều và được xếp thành hai nguyên nhân cơ bản là tự nhiên và hoạt động của con người

Ðể giảm thiểu xói mòn ở khu vực miền núi, hai vấn đề cần được song song nghiên cứu là: quá trình xói mòn, nguyên nhân và các yếu tố ảnh hưởng

và vấn đề sử dụng hợp lý tài nguyên Có nhiều phương pháp nghiên cứu, đánh giá xói mòn đất được các tác giả trong và ngoài nước sử dụng Trong đó, việc ứng dụng công nghệ hệ thống thông tin địa lý (GIS) là phương pháp, là công

cụ mạnh có khả năng phân tích không gian trong thời gian ngắn Công nghệ GIS còn cho phép tích hợp phương trình mất đất tổng quát của Wischmeier W.H và Smith D.D để tính toán và xây dựng bản đồ dự báo xói mòn đất của các lưu vực, vùng lãnh thổ một cách dễ dàng và chính xác

Với các lý do nêu trên, chúng tôi thực hiện đề tài: “Ứng dụng công

nghệ hệ thống thông tin địa lý (GIS) để dự báo xói mòn đất huyện Sơn Động - tỉnh Bắc Giang”

2 Mục đích nghiên cứu

Dự báo xói mòn đất phục vụ quy hoạch sử dụng hợp lí tài nguyên đất huyện Sơn Động

Để đạt được mục đích trên, đề tài đặt ra những mục tiêu cụ thể sau:

- Xây dựng bản đồ xói mòn đất hiện tại và bản đồ dự báo tiềm năng xói mòn đất huyện Sơn Động dựa trên ứng dụng công nghệ hệ thống thông tin địa

lý (GIS), làm cơ sở định hướng cho chiến lược quy hoạch sử dụng đất huyện Sơn Động

- Đề xuất một số giải pháp chống xói mòn đất

3 Ý nghĩa của đề tài nghiên cứu

- Ý nghĩa khoa học:

Đề tài ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) để đánh giá và dự báo xói mòn đất qua việc phân tích không gian và mối quan hệ của các nhân tố địa hình, thủy văn, thổ nhưỡng, thực vật và con người tại huyện Sơn Động

- Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:

Đánh giá xói mòn và xói mòn tiềm năng huyện Sơn Động, từ đó xây dựng bản đồ xói mòn đất khu vực nghiên cứu làm cơ sở đề xuất một số giải pháp hạn chế xói mòn đất

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Xói mòn đất và các nhân tố ảnh hưởng đến xói mòn đất

1.1.1 Xói mòn đất

Xói mòn đất (soil erosion) là quá trình phá hủy lớp thổ nhưỡng (bao gồm phá hủy các thành phần cơ, lý, hóa, chất dinh dưỡng v.v của đất) dưới tác động của các nhân tố tự nhiên và nhân sinh, làm giảm độ phì của đất, gây ra bạc mầu, thoái hóa đất, laterit hóa, trơ sỏi đá v.v ảnh hưởng trực tiếp đến sự sống và phát triển của thảm thực vật rừng, thảm cây trồng khác [17]

Có nhiều định nghĩa về xói mòn đất, để phù hợp với khu vực nghiên cứu, luận văn sử dụng định nghĩa của Nguyễn Quang Mỹ [17] phân xói mòn gồm

2 loại:

- Xói mòn bề mặt: Là loại xói mòn do mưa và băng tuyết tan Kiểu xói mòn này thường gặp trên sườn và đỉnh phân thủy cũng như ở trên các bồn thu nước

- Xói mòn theo dòng: Là kiểu xâm thực, xói mòn tập trung trong các dải trũng như các rãnh sâu, thung lũng, sông suối Xâm thực theo dòng chia làm 2 loại là xâm thực sâu và xâm thực ngang

1.1.2 Các quá trình xói mòn đất

Các quá trình xói mòn gồm: Xói lở sông suối và xói mòn, rửa trôi bề mặt

1.1.2.1 Xói lở sông suối

Quá trình xói lở sông suối được xác định theo công thức về động năng của dòng chảy [17]

F=vm2/2 Trong đó:

F: là động năng của khối nước chảy

m: là khối lượng nước chảy

v: là vận tốc dòng chảy

Như vậy động năng của dòng chảy tỉ lệ thuận với bình phương của tốc độ dòng chảy Trong quá trình xói lở, dòng chảy tạo ra vật liệu, phù sa Tùy theo kích thước phù sa và tốc độ dòng chảy mà phù sa có thể vận chuyển xuôi theo chiều dòng chảy Khi động năng của dòng chảy không đủ sức mang đi từng

bộ phận vật chất, phù sa sẽ lắng đọng xuống dòng sông gọi là quá trình bồi tụ

1.1.2.2 Xói mòn và rửa trôi bề mặt

Là quá trình xói mòn do dòng chảy tạm thời trên sườn lúc mưa hoặc tuyết tan và chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố tự nhiên, trong đó yếu tố địa hình là quan trọng nhất

1.1.3 Các nhân tố ảnh hưởng đến xói mòn đất

Các nhân tố chính ảnh hưởng đến quá trình xói mòn đất gồm: khí hậu, địa hình, đất đai, thảm thực vật và con người, được mô tả trong hình 1.1:

Hình 1.1: Các nhân tố chính ảnh hưởng đến xói mòn đất

Xói Mòn

Khí hậu

A/H tích cực A/H tiêu cực A/H hai chiều

Địa hình

Con người

Thảm thực vật

Đất đai

1.1.3.1 Ảnh hưởng của các nhân tố khí hậu đến xói mòn đất

Xói mòn chủ yếu do dòng chảy bề mặt gây ra, nhưng dòng chảy lại do các yếu tố khí hậu quyết định đó là: Tổng lượng mưa và tính chất của mưa, thời gian và cường độ mưa Thời gian mưa càng lớn, cường độ mưa càng cao thì quá trình xói mòn càng xảy ra mạnh Sự xuất hiện của xói mòn phụ thuộc rất nhiều vào lớp nước trong một đợt mưa và lượng mưa trung bình tháng, năm Lớp nước mặt trên diện tích trồng cà phê 3 năm tuổi là 754mm gây rửa trôi 44,0 tấn/ha, khi lớp nước mặt 2501mm gây rửa trôi 213 tấn/ha Như vậy trong điều kiện như nhau, khi dòng chảy mặt tăng 2-6 lần sẽ làm tăng rửa trôi đất từ 5,5 đến 20 lần [17]

Cường độ mưa gây ảnh hưởng mạnh nhất đến dòng chảy mặt và xói mòn đất Theo Nguyễn Quang Mỹ [17]: trận mưa 10mm với cường độ trung bình trong khoảng thời gian dưới 1 giờ, xói mòn đất xảy ra mạnh nhất khi lớp nước đạt từ 8-10mm và đặc biệt trên đất bỏ hoang Ảnh hưởng của cường độ mưa đến xói mòn càng mạnh nếu cường độ đạt cực đại xảy ra vào nửa giờ đầu của trận mưa

Ở Việt Nam nói chung và khu vực nghiên cứu nói riêng, mưa phân hóa theo mùa rõ rệt Lượng mưa cực đại vào các tháng mùa hè và cực tiểu trong những tháng mùa đông Vì vậy việc bảo vệ đất, chống xói mòn đặc biệt trong mùa mưa là vô cùng cần thiết

Ngoài mưa ảnh hưởng trực tiếp đến xói mòn, các yếu tố khí hậu khác như gió, nhiệt độ, ẩm độ cũng ảnh hưởng gián tiếp

1.1.3.2 Ảnh hưởng của địa hình đến xói mòn đất

Địa hình cũng là nhân tố tự nhiên ảnh hưởng lớn đến xói mòn đất Nếu xét trên diện rộng, địa hình có tác dụng làm thay đổi sự phân bố nhiệt và lượng mưa rơi xuống Sự thay đổi về độ cao kéo theo sự thay đổi về nhiệt độ, mưa, ẩm Các yếu tố địa hình như độ dốc, chiều dài sườn dốc, hình dạng (lồi,

lõm, thẳng, bậc thang v.v ) mức độ chia cắt ngang của địa hình ảnh hưởng trực tiếp đến xói mòn đất

Độ dốc của sườn là yếu tố địa hình có ảnh hưởng lớn nhất đến quá trình xói mòn Độ dốc lớn làm tăng cường độ dòng chảy và do đó đẩy nhanh quá trình rửa trôi, xói mòn đất, gây nên xói mòn mạnh hơn Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn đã đề xuất thang độ dốc trên lãnh thổ Việt Nam: 0-30, 3-

80, 8-150, 15-250, trên 250, tuy chưa được hoàn thiện nhưng đây cũng là bước thống nhất đầu tiên để sử dụng độ dốc ở nước ta [17]

Nguyễn Quang Mỹ đã nghiên cứu ảnh hưởng của độ dốc đến xói mòn đất tại Tây Nguyên từ năm 1978 đến 1982 trên đất bazan, trồng Chè một tuổi, kết quả cho thấy [17]:

Bảng 1.1: Ảnh hưởng của độ dốc đến xói mòn đất

Loại đất Cây trồng Độ dốc

(0 0 )

Tổn thất

về đất (T/ha/năm)

Năm nghiên cứu, địa điểm

NC

Tây Nguyên 1978-1982

Đất bazan Chè 1 tuổi 15 305

Đất phù sa cổ Sắn 1 tuổi 3 15

Vĩnh Phú 1982-1986

càng xảy ra mạnh Nếu tăng chiều dài sườn dốc lên 2 lần thì xói mòn đất tăng

từ 2 đến 7,5 lần [17]

Việt Nam có trên 3/4 lãnh thổ là đồi núi, mạng lưới sông suối dày đặc, sông ngắn, dốc, lượng mưa lớn, 85-90% lượng mưa tập trung vào mùa mưa,

do đó xói mòn có điều kiện xảy ra mạnh

1.1.3.3 Ảnh hưởng của lớp phủ thực vật đến xói mòn đất

Lớp phủ thực vật có ảnh hưởng lớn đến quá trình xói mòn đất, nếu lớp phủ thực vật càng tăng thì quá trình xói mòn càng giảm Vai trò chống xói mòn của lớp phủ thực vật phụ thuộc vào tuổi và độ che phủ của nó Thực vật

có khả năng bảo vệ đất chống xói mòn qua việc làm giảm ảnh hưởng của hạt mưa xuống mặt đất bởi tán lá và làm cho nước có khả năng chảy xuống đến 50-60% theo chiều thẳng đứng của bộ rễ Không những thế, vật rơi rụng của thực vật như cành khô, lá rụng còn tạo ra lượng mùn lớn trong đất, giữ đất tơi xốp, chống xói mòn

1.1.3.4 Ảnh hưởng của đất đến quá trình xói mòn đất

Đất là đối tượng bị dòng chảy mặt phá hủy, bởi vậy sự phát triển của xói mòn phụ thuộc vào tính chất và trạng thái của đất Những yếu tố chính của đất ảnh hưởng đến xói mòn đất là thành phần cơ giới, cấu trúc và độ thấm nước cũng như hàm lượng mùn trong đất Những yếu tố dó ảnh hưởng đến khả năng hình thành dòng chảy khi mưa rào

1.1.3.5 Ảnh hưởng của con người đến xói mòn đất

Con người ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình xói mòn đất thông qua hoạt động sống Việc phá rừng đã gián tiếp đẩy mạnh quá trình xói mòn đất Những diện tích rừng mất đi làm lộ ra những khoảng trống không có thảm thực vật che phủ đất Khi mưa xuống quá trình xói mòn bề mặt xảy ra mạnh Canh tác trên đất dốc không khoa học, du canh du cư cũng là nhưng tác nhân gia tăng xói mòn đất Trên độ dốc < 30 đã bắt đầu xảy ra xói mòn khi có

mưa to Từ độ dốc 30 trở lên, tùy vào yếu tố đất đai, thực vật, lượng mưa v.v

mà quá trình xói mòn xảy ra mạnh hay yếu Qua số liệu của lâm trường Cầu Hai (Phú Thọ) cho thấy rừng phủ kín chỉ trôi đi 1 tấn đất/ha/năm trong khi các nương sắn lại mất 147 tấn đất/ha/năm [17] Rõ ràng biện pháp canh tác không hợp lý đã gây tác hại lớn, ảnh hưởng xấu đến quá trình xói mòn đất

1.2 Nghiên cứu xói mòn đất trên thế giới

Có thể nói rằng con người đã quan tâm đến hiện tượng xói mòn từ rất sớm, từ thời Hy Lạp và La Mã cổ đại đã có những tác giả đề cập đến xói mòn cùng với việc bảo vệ đất Quá trình xói mòn hiện đại được gắn liền với các hoạt động nông nghiệp Nhiều người đã cho rằng đất đai bị khai thác cạn kiệt

có thể là nguyên nhân khiến các nền văn minh quá khứ mất đi Vì vậy, cùng với thoái hoá đất, xói mòn tồn tại như một vấn đề trong suốt quá trình phát triển của toàn nhân loại [30]

Về nguyên nhân xói mòn, hầu hết các nhà nghiên cứu trên thế giới đều thống nhất rằng có hai nguyên nhân cơ bản dẫn tới hiện tượng thoái hoá đất

đang diễn ra mạnh mẽ trên qui mô toàn cầu hiện nay là: nguyên nhân tự nhiên và con người Nguyên nhân con người, theo nhiều nhà nghiên cứu thể

hiện ở sự quản lý đất kém và dường như đó là một cái giá phải trả cho sự phát triển kinh tế, xã hội Các giải pháp đưa ra, được phân tích là khả thi nhất, là các biện pháp can thiệp vào lớp phủ thực vật nhằm đạt được hiệu quả tốt hơn trong việc chống xói mòn Xói mòn tự nhiên là quá trình diễn ra liên tục trong

tự nhiên và chỉ là thứ yếu nếu so với xói mòn do nguyên nhân con người Tuy vậy, việc phân định nguyên nhân xói mòn không phải lúc nào cũng dễ dàng

và cũng không cần thiết, nên trong việc lập bản đồ xói mòn, nhiều khi người

ta không phân biệt hai nguyên nhân này

1.2.1 Các xu hướng mới trong nghiên cứu xói mòn

Hiện nay, xói mòn được nghiên cứu mở rộng hơn dưới nhiều loại hình

và tính chất khác nhau Xu hướng phổ biến hiện nay trong nghiên cứu xói mòn trên thế giới, thể hiện qua hội thảo lần thứ 12 của ISCO tổ chức tại Bắc Kinh năm 2002 là nghiên cứu xói mòn theo hướng mô hình hóa diễn tả động lực của quá trình xói mòn và nghiên cứu xói mòn kết hợp với các khoa học khác, chủ yếu để tìm hiểu quá trình cũng như tác động của xói mòn lên môi trường nhằm có được các biện pháp chống xói mòn khả thi [45]

Điều đáng chú ý là nhiều nhà khoa học [45] đã đồng ý rằng hầu hết các nghiên cứu về xói mòn hiện được tiến hành nhằm các mục tiêu sao cho không cần phải xem xét đến sự khác biệt tỷ lệ (qui mô) không gian và thời gian Nhưng điều này sẽ dẫn đến những sai biệt đáng kể Theo Valentin và các đồng nghiệp, để có thể dự báo được ảnh hưởng của sự thay đổi toàn cầu,

chúng ta buộc phải tìm hiểu quá trình xói mòn diễn ra ở các qui mô thời gian

và không gian khác nhau, điều này cũng hoàn toàn phù hợp với kết luận của

Drissa và nnk [47]

Bên cạnh việc sử dụng mô hình mất đất, một phương pháp khác cũng được sử dụng hiệu quả đó là áp dụng phương pháp địa hoá đồng vị, cụ thể là 137Cs để đánh giá tốc độ xói mòn Dựa vào sự biến thiên hàm lượng 137Cs theo chiều sâu trên từng đối tượng nghiên cứu cụ thể, tốc độ xói mòn được tính theo các công thức thực nghiệm với đơn vị là t/ha.năm

1.2.2 Các phương pháp đánh giá xói mòn đất

Cho đến nay, các công trình trong và ngoài nước nhằm nghiên cứu tiếp cận quá trình xói mòn đã được tiến hành theo các hướng chính sau [32]:

- Đánh giá tổng hợp ảnh hưởng của các điều kiện tự nhiên đến xói mòn.

Theo hướng này, mức độ xói mòn được đánh giá theo cấp Một cấp cường độ xói mòn là tập hợp cấp tương ứng của các yếu tố gây xói mòn

Việc phân vùng lãnh thổ theo độ nguy hiểm xuất hiện các quá trình xói mòn hoặc theo mức độ xói mòn thực hiện trên cơ sở tổng hợp các bản đồ phân cấp của từng nhân tố ảnh hưởng đến xói mòn bằng kỹ thuật chồng xếp bản đồ Theo phương pháp này, việc tiếp cận quá trình xói mòn gắn liền với phân vùng xói mòn

chảy rắn của các lưu vực

Đại lượng modul dòng chảy rắn đặc trưng cho lực xói mòn của cả một lưu vực lớn, là những số liệu đáng tin cậy chính xác, tuy nhiên có hạn chế là không phản ánh được đầy đủ toàn bộ lượng xói mòn, bỏ qua lượng đất xói mòn tụ lại ở những chỗ trũng và lắng đọng tại đáy dòng chảy sông ngòi Hơn nữa ở Việt Nam, các số liệu quan trắc này cũng không đủ, vì thế hướng này chỉ dùng để sơ bộ phân vùng xói mòn hiện tại trên lãnh thổ lớn

Theo hướng này, nhiều công trình đã đánh giá được ảnh hưởng của từng yếu tố (các yếu tố địa hình, mưa, đất, lớp phủ thực vật và các biện pháp canh tác) đến quá trình xói mòn Tổng hợp lại đã xây dựng được những mô hình toán học tiếp cận quá trình xói mòn theo từng địa phương nhằm tính lượng đất mất do xói mòn để thiết kế kỹ thuật canh tác nông nghiệp trên đất dốc

* Với các hướng nghiên cứu như trên, các phương pháp nghiên cứu

có thể kể ra là [30]:

- Phương pháp phân loại, phân vùng lãnh thổ theo mức độ xói mòn

Phương pháp này đã được áp dụng ở nhiều nước để phân chia khái quát

ra các vùng lớn có mức độ nguy hiểm xói mòn tiềm năng khác nhau trên toàn lãnh thổ một quốc gia Tuy nhiên hạn chế của phương pháp này là thiên về định tính, mang đặc trưng của phương pháp chuyên gia, có khó khăn trong việc giải quyết chính xác ranh giới giữa các vùng và ở các phạm vi hẹp

Phương pháp này đã được các tác giả Liên Xô (cũ) và Trung Quốc áp dụng Các bản đồ phân vùng theo độ nguy hiểm tiềm năng xuất hiện xói mòn được xây dựng trên cơ sở tổng hợp các bản đồ phân cấp các điều kiện tự nhiên tham gia quá trình xói mòn : địa hình, khí hậu, lớp phủ thực vật Trong các yếu tố đó, các tác giả chú ý nhiều nhất đến các yếu tố địa hình và khí hậu

- Phương pháp mô hình hoá

Sử dụng mô hình để diễn tả quá trình xói mòn Các mô hình này có thể

là thực nghiệm hoặc lý thuyết Ưu điểm của phương pháp này so với các phương pháp khác là đã phần nào lượng hoá được vai trò của từng yếu tố ảnh hưởng tới quá trình xói mòn, có nghĩa là làm rõ hơn vai trò của chúng trong toàn bộ hệ thống Phương pháp này cũng cho phép ứng dụng các công nghệ thông tin vào nghiên cứu tính toán Hạn chế của phương pháp là do quá trình xói mòn diễn ra rất đa dạng, thay đổi theo điều kiện cụ thể của từng địa phương nên mô hình có thể dùng tốt cho địa phương này nhưng không đúng với địa phương khác Vì vậy, khi vận dụng các mô hình cần phải chú ý tới các điều kiện đặc thù tại địa phương, hay đúng hơn, là sử dụng các thông số của

mô hình đã được kiểm chứng cho địa phương [45]

1.2.3 Các mô hình đánh giá xói mòn đất

Việc mô hình hoá quá trình xói mòn bắt đầu vào thập niên 80 thế kỷ 20, góp phần tính toán và dự báo xói mòn Theo Phạm Hùng [12],có thể chia các mô

hình ra làm hai loại chính là mô hình kinh nghiệm và mô hình nhận thức

Các mô hình được xây dựng trên cơ sở của lý thuyết hệ thống với giả thiết là lượng vào và ra của hệ thống là đã xác định

1.2.3.1 Mô hình kinh nghiệm

Mô hình kinh nghiệm là các mô hình được xây dựng dựa vào tổng kết từ các quan sát thực tế Nói theo nghĩa hẹp hơn, hầu hết các mô hình này đều dựa vào phương trình mất đất tổng quát của Wischmeier và Smith hoặc các tư

duy tương tự Có thể kể đến các mô hình: Phương trình Musgrave của Musgrave, 1947; Phương pháp tỉ lệ phân chia bùn cát, Renfro, 1975; Phương pháp Dendy - Boltan, Dendy và Bolten, 1976; MUSLE (modified universal soil loss equation, Auerswwald, 1990 [12]:

Mục đích của các mô hình này là để tính toán lượng đất tổn thất trung bình hàng năm cũng như dự báo xói mòn đất bình quân trên đất dốc Ngoài ra, việc sử dụng các mô hình cũng cho phép dự báo những thay đổi về xói mòn đất do biến đổi trong hệ thống canh tác và đề xuất, ước đoán hiệu quả của các biện pháp phòng chống xói mòn

Mô hình kinh nghiệm có những hạn chế sau:

- Phạm vi ứng dụng mang tính địa phương, có độ chính xác hạn chế khi

áp dụng ở những khu vực khác nhau

- Chưa đề cập đến quá trình bồi lắng và chuyển tải hạt đất

- Không có khả năng tính toán cho từng trận mưa hay các bước thời gian ngắn hơn

- Đối với các lưu vực lớn, độ chính xác chưa cao do tính phức tạp của lưu vực Nhược điểm này có thể được khắc phục bằng cách chia lưu vực thành các lưu vực nhỏ hơn

Mô hình thực nghiệm AĐ Ivanovaki và IA Kornev (1952)

Mô hình này được xây dựng tại các trạm thực nghiệm Novosilski Phương trình của mô hình có dạng [32]:

M=AI0,75L1,5X1,50

Trong đó:

M: lượng đất rửa trôi

I: Độ dốc sườn (tang góc dốc)

L: Khoảng cách từ đường chia nước (chiều dài sườn m)

X: Cường độ mưa hoặc tuyết tan (mm/ph)

A: Hệ số tính đến các nhân tố khác

Mô hình này chưa đề cập tới vai trò của thảm thực vật cũng như vai trò của các loại đất, chỉ đưa vào dưới dạng một hệ số Tuy vậy, mô hình thực nghiệm này được một số nhà khoa học Việt Nam ứng dụng trong các tính toán của mình để phân cấp tiềm năng xói mòn cho các khu vực khác nhau Đỗ Hưng Thành [27]đã cải biên công thức trên:

Y = A I 0,75 L 0,5 X 1,5 .T Y: lượng đất rửa trôi trên một đơn vị diện tích

I: Độ dốc sườn tính bình quân cho mỗi ô vuông 4 km2

(bằng phương pháp tính gần đúng trên bản đồ tỷ lệ 1/100.000 )

L: Độ dài sườn tính trung bình cho mỗi ô vuông trên

X: Lượng mưa xói mòn (mưa có cường độ > 0,2 mm/phút )

T: Thời gian tương ứng lượng mưa xói mòn

A: Hệ số thể hiện đặc tính xói mòn của đất, với 2 nhóm đất chính của Tây bắc có hệ số là 2 và 1

Mô hình USLE

USLE (Universal soil loss equation) – Phương trình mất đất tổng quát (hay phương trình mất đất phổ dụng) được Wischmeier và Schmid hoàn thiện vào năm 1978 từ kết quả của một nỗ lực thống kê lớn ( dữ liệu từ hơn 5000 plot hàng năm) Phương trình được thiết kế ban đầu như là một công cụ qui hoạch để kiểm soát vấn đề xói mòn cho các cánh đồng ở vùng “vành đai ngô” nước Mỹ [45] Phương trình mất đất tổng quát cho phép đánh giá ở tỷ lệ từng cánh đồng lượng đất mất do xói mòn khe rãnh và xói mòn liên rãnh Trong khung cảnh của phương trình mất đất tổng quát, xói mòn được định nghĩa là tổng lượng đất được chuyển tới chân sườn dốc nơi (hoặc là) các quá trình lắng đọng (deposit) quan trọng bắt đầu diễn ra hoặc các dòng chảy bắt đầu được tập trung lại

Việc áp dụng cách tiếp cận mô hình hoá phân tích thống kê hồi qui đa biến để xây dựng phương trình đã cho phép phân tách các nhân tố trọng số của một loạt biến độc lập (mưa, đất, địa hình, lớp phủ thực vật và phương thức canh tác) Hơn nữa, việc sử dụng các tham số đo lường lượng mất đất hàng năm cho phép phương trình này có thể dùng được trong đánh giá lượng mất đất trung bình hàng năm Phương trình có được từ số lượng lớn các thửa đất được quan sát hiếm khi quá 90m chiều dài và dốc quá 18% Loại đất mà

mô hình ban đầu được xây dựng chủ yếu là loại đất cấu trúc hạt vừa [45] Phương trình mất đất tổng quát có dạng như sau:

A=RKLSCP (Phương trình: Wischmeier WH - Smith DD)

K: hệ số kháng xói của đất (được xác định bằng lượng đất mất đi cho

một đơn vị xói mòn của mưa trong điều kiện chuẩn, nghĩa là chiều dài sườn là 22,4m, độ dốc 9%, trồng luống theo chiều từ trên xuống sườn dốc) (kg.h/KJ.mm)

L: Hệ số chiều dài sườn dốc, tỷ lệ đất mất đi của thửa đất so với lượng

đất mất đi của thửa đất chuẩn (không thứ nguyên)

S: Hệ số độ dốc (tỷ lệ đất mất đi của thửa đất so với lượng mất đất của

thửa đất chuẩn) (không thứ nguyên)

C: Hệ số cây trồng hoặc lớp phủ (không thứ nguyên) tỷ lệ lượng đất

mất của thửa đất so với lượng đất mất đi của thửa đất chuẩn (bỏ hoá cách năm)

P: Hệ số canh tác bảo vệ đất (không thứ nguyên) tỷ lệ lượng đất mất đi

của thửa đất so với lượng đất mất đi của thửa đất chuẩn (trồng luống theo chiều từ trên xuống sườn dốc)

Phương trình ban đầu được thành lập ở hệ đo lường Anh - Mỹ nhưng ngày nay đã được chuyển sang hệ SI để tiện cho việc tính toán với các dữ liệu thu thập được cũng như đánh giá so sánh USLE với các mô hình xói mòn khác Phương trình mất đất tổng quát có thể được coi là công cụ dự báo có thể

“đánh giá tốt nhất” [45] và chính xác dưới các điều kiện về khí hậu, đất, địa hình đã được Wischmieier và Smith chỉ rõ Cũng có thể nhận thấy rằng việc

sử dụng phương trình này để tính toán hoặc dự đoán các hiện tượng xói mòn xảy ra trong thời gian ngắn hơn sẽ không chính xác [12] và khi áp dụng phương trình cho các tỷ lệ khác (qui mô về không gian) cũng cần hết sức thận trọng Tuy nhiên, việc phân tách quá trình xói mòn thành các biến độc lập cũng mang lại khả năng to lớn trong tính toán dự đoán xói mòn, và tư duy này, cũng như bản thân phương trình USLE có thể được sửa đổi để thích hợp với những hoàn cảnh cụ thể về tỷ lệ không gian, điều kiện khí hậu cũng như các điều kiện địa - vật lý khác bằng cách thay đổi các hệ số của phương trình

Vì lý do trên, phương trình USLE đã được thay đổi cho phù hợp với các điều kiện khác nhau, ví dụ [45]:

- USLE cho đất canh tác nông nghiệp (chính là phương trình gốc của Wischmeier và Smith)

- USLE cho đất xây dựng (Wischmeier, Jonson và Cross, 1971)

- USLE cho đất rừng (Dissmeier và Foster, 1981)

- USLE trong điều kiện bão (Onstad và Foster, 1974)

- USLE cho đánh giá lượng trầm tích của lưu vực (Williams, 1975) Trong quá trình phát triển, phương trình USLE cũng đồng thời được các chuyên gia đánh giá, đặc biệt là trên khía cạnh áp dụng Mặc dù vẫn được coi

là công cụ hữu hiệu trong đánh giá xói mòn do mưa với ý tưởng quản lý tổng hợp lưu vực và trong các nghiên cứu dựa trên GIS, Baumann và nnk [39], khi

so sánh kết quả nghiên cứu xói mòn của cùng một khu vực trong cùng một thời kỳ (bang Chiapas, Mexico, 1997) của hai nhóm nghiên cứu cùng sử dụng phương trình mất đất phổ dụng (USLE) đã thấy có sự khác biệt đáng kể (từ 57 đến 300 t/ha cho vùng cao và 20 đến 859 t/ha cho vùng thấp) Sau khi tìm hiểu, họ thấy rằng sai lệch do bản đồ chỉ chiếm một phần, còn một phần là do sai lệch trong quá trình diễn giải và đánh giá cùng một nguồn dữ liệu Sự phân tích tập trung vào ba nhân tố chính của phương trình USLE: C, K và R, nghĩa

là sự ảnh hưởng của lớp phủ thực vật, điều kiện thổ nhưỡng và đặc điểm mưa trong quá trình xói mòn

Mô hình SEIM

Để đánh giá được mức độ xói mòn trên lãnh thổ lớn (toàn bộ Đài Loan), các tác giả đã sử dụng Mô hình chỉ số xói mòn đất (Soil Erosion Index Model – SEIM) Mô hình này nghiên cứu sự ảnh hưởng của các chỉ số khác nhau tới lượng đất xói mòn mà không nhằm tính ra cụ thể lượng đất xói mòn hàng năm [40] Với sự có mặt của Ci (chỉ số lớp phủ) và Ui (chỉ số sử dụng đất), mô hình này mang tới bức tranh rõ rệt hơn về tình trạng xói mòn so với mô hình xói mòn tiềm năng từ phương trình USLE (loại bỏ hệ số C và P) Mô hình chỉ

số xói mòn đất có dạng:

Ai=Ki+Ri+Ti+Ci+Ui Trong đó:

Ki: chỉ số xói mòn của đất

Ri: Chỉ số xói mòn của mưa

Ti: Chỉ số xói mòn của sườn

Ci: Chỉ số xói mòn của lớp phủ

Ui: Chỉ số xói mòn của sử dụng đất

Và sự liên quan giữa lượng đất xói mòn và chỉ số tổng AI được biểu diễn:

Ui, từ đó có được kết luận về những nơi mà con người cần có tác động để giảm thiểu xói mòn

Mô hình ESLE (Emprical Soil loss equation)[45]

Trong nghiên cứu của mình, các tác giả đã sử dụng số liệu từ khoảng

1841 khoảnh-năm để đánh giá các hệ số trong phương trình USLE Với hệ số

LS, khi áp dụng cho vùng đất dốc, các tác giả đã tìm ra sự khác biệt đáng kể giữa kết quả thực nghiệm và phương trình khi độ dốc trên 10 độ Theo tính toán, các tác giả đưa ra công thức tính LS như sau:

S=10.8sin(teta) +0.03 khi góc dốc teta<=5 độ

S=16.8sin(teta)-0.5 teta >5-10 độ

S=21.91sin(teta)-0.96 teta>10

Để có thể đánh giá được rõ hơn các tác động của con người trong việc bảo vệ đất chống xói mòn, các tác giả đã đưa vào phương trình 3 hệ số mới (thay thế cho C và P) gọi là B(biological control), E(Engineering control) và

T (tillage) B đặc trưng cho các tác động đến lớp phủ, E cho các tác động đến địa hình và T là hướng luống canh tác

1.2.3.2 Mô hình nhận thức

Khác với mô hình kinh nghiệm, các mô hình nhận thức được phát triển dựa vào hiểu biết về các qui luật vận động và cơ chế vật lý của quá trình xói mòn, nghĩa là dựa vào các hiểu biết đã được lý thuyết hoá dưới dạng các định luật hay phương trình vật lý Các quá trình vật lý của xói mòn có thể được kể

ra gồm: quá trình bóc tách hạt đất (do năng lượng của hạt mưa rơi hoặc một dạng năng lượng khác); quá trình chuyển tải (với các định luật về dòng chảy

mà quá trình này tuân thủ) và quá trình sa lắng của các hạt đất Vì thế, cơ sở

lý thuyết của mô hình nhận thức là lý thuyết cơ học chất rắn, chất lỏng và phân tích mô hình kinh nghiệm

Mô hình nhận thức đơn giản

Bản chất của các mô hình nhận thức đơn giản là quá trình xói mòn được chia ra làm hai bước, bước đất bị bóc tách và bước đất được chuyển tải tới cửa ra Lượng đất bị bóc tách thường được tính theo phương trình mất đất tổng quát USLE, quá trình chuyển tải được tính toán qua các hàm diễn toán thành phần chuyển tải Các mô hình thuộc loại này có thể kể ra là Mô hình diễn toán bùn cát theo Muskingum, Sign và Quiroga, 1986; Kết hợp mô hình

mô phỏng mưa, dòng chảy và bùn cát, Franchini và Schipa, 1993 [12]:

Theo nhận xét của Phạm Hùng [12], mô hình nhận thức đơn giản có các

ưu điểm và nhược điểm sau:

Ưu điểm:

- Mô tả và tính toán khá chi tiết quá trình chuyển tải hạt đất trên sườn dốc thông qua việc phân chia lưu vực

- Không bắt buộc phụ thuộc vào hình dạng xác định

Nhược điểm: Không hoàn toàn dựa vào quá trình vật lý của hiện tượng xói mòn mà mới chỉ đề cập đến lượng đất tổn thất hàng năm

Mô hình nhận thức phức tạp

Các mô hình loại này được xây dựng dựa vào bản chất vật lý của hiện tượng xói mòn lưu vực Quá trình xói mòn lưu vực được mô tả qua ba quá trình chính: 1) quá trình bóc tách các hạt đất do năng lượng của hạt mưa; 2) quá trình chuyển tải hạt đất do dòng chảy mặt gây nên và 3) quá trình bồi lắng

do khả năng chuyển tải của bề mặt lưu vực nhỏ hơn nồng độ tập trung các hạt Mỗi quá trình đều tuân thủ những định luật vật lý và có thể mô phỏng được Toàn bộ ba quá trình trên là liên tục và tạo nên động lực của quá trình xói mòn trên bề mặt lưu vực Có thể kể ra các mô hình phổ biến sau: Dự báo xói mòn do nước (WEPP), Lane và Nearing, 1989; Mô hình xói mòn châu Âu, Morgan, 1992; Chương trình dự báo xói mòn theo quá trình, Schramm, 1994 [12]:

Ưu điểm quan trọng nhất cần phải kể tới của mô hình nhận thức phức tạp

là nó đã khắc phục nhiều nhược điểm của hai loại mô hình trên Cách mô phỏng sát với quá trình xói mòn trên bề mặt lưu vực, vì thế, cho phép xem xét phản ứng của hệ thống thuỷ văn khi muốn thay đổi một bộ phận hay toàn bộ cấu trúc của hệ

Nhược điểm dễ thấy của mô hình nhận thức phức tạp là đòi hỏi lượng thông tin đầu

1.3 Nghiên cứu xói mòn đất ở Việt Nam

Việt Nam có trên 3/4 diện tích tự nhiên là đồi núi với độ dốc cao, địa hình chia cắt phức tạp Trước đây hầu hết các diện tích đồi núi đều có rừng che phủ, ngày nay,

do nhu cầu lương thực thực phẩm, nhu cầu gỗ trong công nghiệp và xây dựng cũng như quá trình buông lỏng quản lí những năm đầu đổi mới làm cho diện tích rừng Việt Nam giảm trên Độ che phủ đất ngày càng giảm cùng với hiện tượng mưa tập trung theo mùa là nguyên nhân chính gây nên xói mòn vùng đất dốc và đang ảnh hưởng không nhỏ đến sản xuất Nông Lâm nghiệp các tỉnh miền núi Tuy vậy việc nghiên cứu xói mòn mới chỉ bắt đầu từ những năm 60 trở lại đây Một số tác giả đã nghiên

cứu xói mòn đất ở Đông bắc, Tây bắc bằng các phương pháp đơn giản và trực quan như đóng cọc, dùng dây dọi hoặc mô tả, đánh giá định tính quá trình xói mòn trong khoảng thời gian ngắn (4 năm 1961-1964) Sau đó, do chiến tranh (1965-1976), vấn đề xói mòn ít được quan tâm nghiên cứu Những công trình đầu tiên nghiên cứu xói mòn ở Việt Nam đáng chú ý là của các tác giả Nguyễn Quí Khải (1962), Nguyễn Xuân Khoát (1963), Tôn Gia Huyên (1963, 1964), Bùi Quang Toản (1965), Trần An Phong (1967) Trong những năm 1977,

1978, các đề tài nghiên cứu xói mòn được triển khai trong nhiều chương trình khoa học cấp nhà nước như các chương trình Tây nguyên, Tây bắc, Môi trường Những công trình này đã đi sâu nghiên cứu ảnh hưởng của nhiều yếu

tố đến xói mòn; phương pháp nghiên cứu định lượng, quan trắc, cân đo chính xác Đáng chú ý một số công trình của Bùi Quang Toản (1985), Đỗ Hưng Thành (1982), Phan Liên (1984), Nguyễn Quang Mỹ và nnk (1985, 1987) [17],[18], nghiên cứu về ảnh hưởng của các yếu tố địa hình tới xói mòn, Nguyễn Quang Mỹ đã có những tổng kết rằng hiện tượng xói mòn trên lãnh thổ Việt Nam là khá nghiêm trọng do ảnh hưởng của điều kiện tự nhiên và canh tác

và có thể tóm tắt như sau [15]:

- Độ dốc tăng 2 lần, xói mòn tăng từ 2 đến 4 lần

- Chiều dài sườn tăng 2 lần, xói mòn tăng 2 đến 7,5 lần

- Hướng Đông, Đông nam, Tây nam, Tây, do năng lượng mặt trời chiếu nhiều, nhiệt độ tăng cao dẫn tới quá trình phong hoá khiến vật chất bị vỡ làm cho xói mòn tăng từ 1,8 đến 3,9 lần

- Sườn lồi tăng 2 đến 3 lần so với sườn thẳng Sườn lõm xói mòn yếu, sườn bậc thang xói mòn không đáng kể

Theo Nguyễn Quang Mỹ [17], lịch sử nghiên cứu xói mòn ở nước ta có thể chia thành 4 giai đoạn:

- Giai đoạn 1: Trước năm 1954

Giai đoạn này xói mòn đất hầu như chưa được nghiên cứu đưa lên thành lý luận Một số biện pháp canh tác chống xói mòn mang tính sơ khai như làm ruộng bậc thang, xây kè cống … mới bước đầu xuất hiện

- Giai đoạn 2: Từ 1954 đến 1975

Nghiên cứu về xói mòn đất ở Việt Nam có thể nói bắt đầu từ những năm 1960 Trong thời gian này, miền Bắc xây dựng nhiều nông trường, nông trang, các hợp tác xã nông nghiệp Ở khu vực trung du và miền núi nước ta chủ yếu là đất dốc, do đó vấn đề sử dụng hợp lý và có hiệu quả đất đai được nhiều người chú ý, nhất là Tây Bắc, Đông Bắc, Bắc Trường Sơn v.v Cán bộ

kỹ thuật ở các nông trường, nông trang đã đề ra hàng loạt các biện pháp chống xói mòn

Giai đoạn này đã bắt đầu xuất hiện một số công trình nghiên cứu về xói mòn đất, nổi bật là công trình nghiên cứu của Nguyễn Ngọc Bình (1962), Nguyễn Quý Khải (1962), Cao Văn Bính (1962) về ảnh hưởng của độ dốc đến xói mòn đất, góp phần đưa ra các tiêu chí bảo vệ đất, sử dụng và khai thác đất dốc Các tác giả Tôn Gia Huyên, Chu Đình Hoàng, Nguyễn Xuân Kỳ, Nguyễn Quý Khải, Bùi Ngạnh (1963) [15] v.v đã tập trung nghiên cứu về xói mòn khu vực và biện pháp, công trình trồng cây xanh che phủ đất chống xói mòn ở Tây bắc, Bắc Thái (cũ), Phú Thọ (cũ), Sơn La và Lào Cai Tuy mới

là các nghiên cứu định tính, mô tả là chủ yếu nhưng những công trình nghiên cứu này đã góp phần xây dựng nên quy phạm tạm thời về "thiết kế trên đồi" của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn

Cuối giai đoạn này, các công trình nghiên cứu xói mòn đất tập trung nghiên cứu theo chiều sâu, đã có phân vùng xói mòn, xây dựng các trạm quan trắc định vị lâu dài Nổi bật là các công trình của Chu Đình Hoàng và Đào Khương về những nét đặc trưng chủ yếu của xói mòn vùng khí hậu nhiệt đới

Việt Nam Những công trình nghiên cứu giai đoạn này bước đầu đã ứng dụng nhằm ngăn chặn, kiểm soát xói mòn đất trong canh tác Nông Lâm nghiệp

- Giai đoạn 3: Từ 1975 đến nay

Nhiều công trình nghiên cứu về xói mòn đất được triển khai trong giai đoạn này và áp dụng các phương pháp nghiên cứu hiện đại, xây dựng hàng loạt các khu quan trắc kiên cố như trạm nghiên cứu xói mòn An Châu (Hữu Lũng – Lạng Sơn), trạm Ekmat (Buôn ma thuột), trạm nghiên cứu xói mòn đất Tây nguyên Trong giai đoạn này các công trình nghiên cứu đã đi theo hướng định lượng như công trình nghiên cứu của Nguyễn Quang Mỹ [18] về xói mòn đất Nông nghiệp Tây nguyên và các nhân tố ảnh hưởng đến xói mòn Công trình của Phạm Ngọc Dũng (1991) [9] về ứng dụng phương trình mất đất phổ quát vào dự báo tiềm năng xói mòn đất và đưa ra các biện pháp chống xói mòn cho các tỉnh Tây nguyên Công trình này mở ra triển vọng cho việc ứng dụng phương trình Wischmeier W.H– Smith D.D vào dự báo xói mòn đất trong điều kiện nước ta hiện nay Năm 1996, Nguyễn Ngọc Lung và Võ Đại Hải đã công bố công trình nghiên cứu với tựa đề “Nghiên cứu tác dụng phòng hộ nguồn nước của một số thảm thực vật chính và các nguyên tắc xây dựng rừng phòng hộ nguồn nước”[14] Về mặt lý luận các tác giả đã đánh giá được năng lực phòng hộ của một số dạng cấu trúc thảm thực vật rừng về mặt chống xói mòn

Một số nghiên cứu xói mòn phục vụ cho công tác tính toán bồi lắng cũng đáng được đề cập Vi Văn Vị và Trần Bích Nga [34] đã thử dự đoán lượng cát bùn bồi lấp lòng hồ Hoà Bình với lượng xói mòn được đề cập cho toàn lưu vực là từ 20000 đến 40000 tấn/km2 năm Nghiên cứu sự liên quan giữa xói mòn và trầm tích trên lưu vực sông đã dẫn tới những kết luận đáng chú ý

Không nhằm nghiên cứu xói mòn tại từng điểm, Lại Vinh Cẩm [44] sử dụng phương trình mất đất tổng quát (USLE) để đánh giá tiềm năng và mức

độ xói mòn hiện tại của từng lưu vực (4 lưu vực lớn ở miền Bắc Việt Nam) Kết quả nghiên cứu về xói mòn tại các lưu vực được tích hợp với phân tích lưu vực nhằm chỉ ra các khu vực xói mòn nguy hiểm làm cơ sở cho đề xuất các biện pháp phòng tránh hữu hiệu nhằm mục tiêu phát triển bền vững [44] Trong thời gian gần đây, khoảng từ những năm 90, với sự phát triển mạnh mẽ của hệ thông tin địa lý, một số nhà nghiên cứu Việt Nam cũng đã thử giải quyết bài toán xói mòn bằng cách mô hình hoá, sử dụng sức mạnh tính toán của công nghệ tin học Phương trình mất đất tổng quát (USLE) của Wischmeier và Smith được sử dụng rộng rãi trong các mô hình do tính minh bạch và dễ áp dụng của nó Điển hình cho các nghiên cứu loại này là của Trần Minh Ý, Lại Vinh Cẩm, Nguyễn Tứ Dần, Trần Thị Bích Nga [34],[35],[44]

Gần đây nhất, trong đề tài nghiên cứu cơ bản 74 06 01 [30], tác giả Vũ Anh Tuân đã ứng dụng phương trình mất đất tổng quát USLE để tính toán xói mòn Điểm đặc biệt là các thông tin về lớp phủ thực vật đã được xét đến

“thông số lớp phủ thực vật” đã được thu nhận qua tư liệu viễn thám đa phổ UoSAT-12

Quá trình xói mòn đất làm phá hủy lớp thổ nhưỡng, rửa trôi dinh dưỡng trong đất, gây thoái hóa bạc mầu đất, làm giảm năng xuất cây trồng, thậm trí làm mất khả năng tồn tại và sinh tồn của cây trồng trên đất bị xói mòn Xói mòn còn gây nên hiện tượng bồi lắng sông hồ, ảnh hưởng nghiêm trọng đến khả năng lưu thông và tích trữ nước Hiện nay vấn đề bảo vệ đất chống xói mòn đã trở thành một vấn đề lớn và cấp bách của thế giới và ở Việt Nam Các

đề tài nghiên cứu về xói mòn đất đang được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu

Sơn Động là huyện miền núi, địa hình phức tạp, độ dốc lớn, khí hậu có tính chất đặc thù, lượng mưa lớn với cường độ cao, đa phần nhân dân canh tác

nông lâm nghiệp trên đất dốc nhưng chưa áp dụng những biện pháp canh tác khoa học Đây là những nguyên nhân cơ bản gây thoái hóa, xói mòn đất Tuy nhiên đến nay chưa có công trình khoa học nào nghiên cứu đánh giá xói mòn đất trên địa bàn huyện Sơn Động Vì vậy đề tài nghiên cứu đánh giá xói mòn đất và tìm ra biện pháp tác động phù hợp nhằm giảm thiểu xói mòn trên địa bàn là rất cần thiết và cấp bách

1.4 Hệ thống thông tin địa lí (GIS)

1.4.1 Sự hình thành và phát triển của GIS

Trong xã hội thông tin, thông tin địa lý giữ một vai trò rất quan trọng Khi cung cấp thông tin hoặc sự kiện, nhà cung cấp thông tin cần phải cho biết vật ấy, sự kiện ấy xảy ra ở đâu, khi nào, đó chính là thông tin địa lý (Geographic Information) [23]

Từ khi ra đời, hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System – gọi tắt là GIS) phát triển với tốc độ mạnh, đã và đang được ứng dụng trong rất nhiều ngành, lĩnh vực GIS đã phát triển từ những ứng dụng trên các đối tượng liên quan đến đất đai và biến đổi chậm như tài nguyên, môi trường đến những ứng dụng trong các lĩnh vực liên quan đến con người hoặc những đối tượng có tần số biến đổi nhanh như cơ sở kỹ thuật hạ tầng, kinh tế, xã hội Với những ứng dụng ngày càng rộng rãi và phát triển mạnh mẽ trong các lĩnh vực kinh tế, xã hội, từ năm 1992, các nhà khoa học Mỹ đã xác lập một ngành khoa học mới: Khoa học thông tin địa lý - GIS (Geographic Information Science) Khoa học thông tin địa lý đã từng bước hoàn thiện các

mô hình biểu diễn đối tượng, hoạt động, sự kiện và các quan hệ của chúng trong thế giới thực, đồng thời nghiên cứu phát triển các thuật toán lưu trữ, xử

lý số liệu theo không gian và thời gian [23]

Trong tiến trình phát triển kinh tế xã hội, để đạt được một mục đích nào

đó, con người cần phải có những quyết định chính xác và kịp thời Những

quyết định đó phải dựa trên kết quả các thông tin, dữ liệu và thực tế Những quyết định này tác động trực tiếp hoặc gián tiếp trở lại thế giới thực theo khuynh hướng của người xử lý và ra quyết định Nếu quyết định đó mang lại hiệu quả tích cực thì được đánh giá là tốt và ngược lại

Hệ thống thông tin địa lý ra đời từ đầu thập niên 60 ở Canada và suốt thời gian của 2 thập niên 60 và 70, GIS cũng chỉ được một vài cơ quan, chính quyền ở khu vực Bắc Mỹ quan tâm nghiên cứu Mãi đến đầu thập niên 80, khi phần cứng máy tính phát triển mạnh, với tính năng cao, giá rẻ, đồng thời với

sự phát triển nhanh về lý thuyết và ứng dụng cơ sở dữ liệu cùng với nhu cầu cần thiết về thông tin địa lý làm cho công nghệ GIS ngày càng được quan tâm hơn [23]

Có nhiều công trình nghiên cứu cho thấy ưu thế vượt trội của GIS trong việc quản lý, xử lý các vấn đề kinh tế, xã hội và môi trường Vì vậy, các phần mềm GIS được bán rất nhanh mặc dù người sử dụng vẫn còn gặp phải một số vấn đề về tính tương thích, tiêu chuẩn thống nhất

1.4.2 Quan niệm về GIS [23]

Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System – gọi tắt là GIS), trong đó:

- Hệ thống: Bao gồm công nghệ máy tính và các hạ tầng hỗ trợ khác

- Thông tin: Bao gồm dữ liệu và thông tin

- Địa lý: Bao gồm thế giới thực, các thực thể không gian

Ngày nay, với việc phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin, hệ thông tin địa lý đã trở thành công cụ trợ giúp đắc lực trong nhiều hoạt động về kinh tế xã hội, an ninh quốc phòng của nhiều quốc gia trên thế giới

Có nhiều quan niệm khác nhau khi định nghĩa về GIS:

- Kalkin và Tomlinson (1977) định nghĩa GIS như sau: Hệ thông tin địa

lý là một hệ thông tin bao gồm một số hệ con (subsystem) có khả năng biến đổi các dữ liệu địa lý thành những thông tin có ích

- Theo Trung tâm thông tin địa lý và phân tích quốc gia (National Center for Geographic Information and Analysis, viết tắt là NCGIA) của Mỹ,

Hệ thông tin địa lý là một hệ thống quản trị cơ sở dữ liệu bằng máy tính để thu thập, lưu trữ, phân tích và hiển thị không gian

- Theo định nghĩa của Viện nghiên cứu hệ thống môi trường (Environmental System Research Institute, viết tắt là ESRI) của Mỹ, Hệ thông tin địa lý là một tập hợp có tổ chức bao gồm phần cứng, phần mềm máy tính, dữ liệu địa lý và con người, được thiết kế nhằm mục đích nắm bắt, lưu trữ, cập nhật, điều khiển, phân tích và kết xuất thông tin

Thường GIS hay được ghép với bản đồ Tuy nhiên bản đồ chỉ là một cách để làm việc với các dữ liệu địa lý trong GIS và chỉ là một loại sản phẩm được GIS tạo ra Có 3 cách nhìn nhận về GIS:

- Cách nhìn nhận như một cơ sở dữ liệu: GIS là một dạng duy nhất của

cơ sở dữ liệu của thế giới – cơ sở dữ liệu địa lý Nó là một hệ thống thông tin cho địa lý Về cơ bản GIS dựa trên cơ sở dữ liệu có cấu trúc và mô tả thế giới bằng những thuật ngữ địa lý

- Cách nhìn nhận như một bản đồ: GIS là một tập hợp những bản đồ thông minh và những dạng thể hiện khác cho thấy các đặc tính và tương quan đặc trưng trên bề mặt trái đất Các bản đồ của thông tin địa lý có thể được xây dựng và sử dụng như “cửa sổ vào cơ sở dữ liệu” để hỗ trợ các chất vấn, phân tích và chỉnh sửa thông tin Việc này được gọi là sự hình tượng hoá thông tin địa lý

- Cách nhìn nhận như một mô hình: GIS là một tập hợp các công cụ biến đổi thông tin có thể tạo ra những dữ liệu địa lý mới từ những tập hợp dữ

liệu sẵn có, sử dụng các chức năng phân tích và ghi thông tin vào tập hợp dữ liệu mới Nói cách khác, bằng việc kết hợp dữ liệu và áp dụng một số quy tắc phân tích, chúng ta có thể tạo ra một mô hình cho phép trả lời câu hỏi ta

hệ thông tin địa lý [23]

Các thành phần của GIS:

- Dữ liệu: Là thành phần quan trọng nhất của GIS Các dữ liệu địa lí 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 và các nguồn dữ liệu khác để tổ chức lưu trữ và quản lý dữ liệu

- Con người: Con người đóng vai trò quan trọng đặc biệt trong các lĩnh vực nói chung và trong GIS nói riêng Con người tham gia quản lý hệ thống

và phát triển các ứng dụng của GIS trong thực tế

- Phần cứng: Là hệ thống máy tính trên đó có hệ GIS hoạt động

- Phần mềm: Phần mềm GIS cung cấp các chức năng và công cụ cần thiết để lưu giữ, phân tích và hiển thị thông tin địa lý

- Phương pháp: Với mỗi một công việc hay mục tiêu khác nhau ta có các phương pháp tương ứng, GIS cũng vậy Tùy theo mục đích, yêu cầu khác nhau mà người sử dụng có các phương pháp thực hiện phù hợp

Các thành phần cơ bản của GIS được mô phỏng theo hình 1.2 dưới đây:

Hình 1.2 Các thành phần cơ bản của GIS

Ở Việt Nam, GIS được thống nhất hiểu chung: Hệ thông tin địa lý là một

hệ thống kết hợp giữa con người và hệ thống máy tính cùng các thiết bị ngoại

vi để lưu trữ, xử lý, phân tích và hiển thị các thông tin địa lý để phục vụ một mục đích nghiên cứu nhất định [23] Ở phạm vi của đề tài, học viên sử dụng định nghĩa GIS của Trần Vĩnh Phước cho nghiên cứu của mình

1.4.3 Các chức năng của GIS

Một hệ thông tin địa lý có các chức năng cơ bản sau:

- Nhập dữ liệu

GIS

Con người

Phần mềm

Phần cứng

Dữ Liệu

Phương pháp

- Thao tác dữ liệu

- Quản lý dữ liệu

- Truy vấn và phân tích

- Hiển thị và kết xuất dữ liệu

Quá trình hoạt động của GIS được miêu tả trong hình 2.2 dưới đây:

Hình 1.3 Quá trình GIS cơ bản

Cấu trúc dữ liệu thể hiện bản chất rõ nhất của nó hệ thống GIS Biết được giải pháp quản trị cơ sở dữ liệu của các hệ GIS là vấn đề then chốt nhất,

hệ thống nhất để có thể ứng dụng GIS một cách hiệu qủa và thuận tiện phát triển mở rộng Hiện nay khi quyết định sử dụng một hệ thống GIS nào đó chủ yếu dựa vào:

Tài liệu liên quan Điều tra thực tế

Thu thập

dữ liệu

Dữ liệu thô

Dữ liệu

có cấu trúc

Hiển thị Đầu ra

- Năng lực lưu trữ, khai thác mạnh: Hệ thống dữ liệu có thể quản trị dữ liệu lớn, truy xuất nhanh, nhiều tiện ích giải thuật

- Tính khai thác, sử dụng rộng rãi: Dữ liệu có thể được hỗ trợ khai thác hiệu quả với nhiều tính năng trên nhiều phương diện ví dụ có thể sử dụng trên

PC hoặc khai thác qua LAN, Internet

- Tính mở, tính tương thích, tính phổ biến của hệ thống dữ liệu: Cấu trúc dữ liệu có tính mở có thể liên kết với các hệ thống dữ liệu khác và có thể phát triển mở rộng được, hệ thống dữ liệu có khả năng dễ dàng tích hợp dữ liệu từ những hệ thống khác

- Tính dễ dàng tạo lập chuyên biệt và tích hợp-tách rời: Cấu trúc dữ liệu

có thể dễ dàng tạo lập riêng phù hợp với mục đích sử dụng chuyên biệt dễ dàng tích hợp và tách rời

- Giá cả và khả năng triển khai dự án GIS thông suốt

Tất các các yếu tố này đều nói lên điểm mạnh, yếu về giải pháp quản trị CSDL của mỗi hệ GIS, vì vậy việc khảo sát giải pháp quản trị CSDL của các

hệ GIS sẽ giúp ta đưa ra các quyết định đúng về việc ứng dụng sao cho phù hợp với mỗi nhu cầu thực tế Có thể nói cấu trúc dữ liệu là phần khung và bản chất nhất của các hệ thống GIS, nó là cơ sở của các giải thuật GIS cũng như nói lên khả năng lưu trữ, khai thác, phát triển hệ thống dữ liệu

Có nhiều phần mềm GIS, để phù hợp với điều kiện tài chính và bản quyền, đề tài chọn phần mềm Mapinfo và Arcview là hai công cụ chính để lập bản đồ, chồng xếp và phân tích bản đồ, quản lí dữ liệu, xử lý và truy xuất thông tin

dễ sử dụng MapInfo có thể nhập dữ liệu, quản lý dữ liệu, xử lý và phân tích

dữ liệu Đặc biệt MapInfo có thể biên tập và tạo ra các trang in bản đồ (Layout) rất thuận tiện, dễ nhận biết và chính xác ở các tỷ lệ khác nhau [25].Hiện nay, với các công cụ bổ xung (các tools với phần mở rộng là mbx), MapInfo có thể xây dựng các mô hình không gian, xử lý các phép toán phân tích không gian trên dữ liệu vector, raster

1.4.4.1 Cấu trúc dữ liệu trong MapInfo

- Dạng điểm (point): Thể hiện các đối tượng phân bố cụ thể tại một

điểm Điểm được xác định bằng cặp tọa độ (X,Y) Ví dụ như điểm độ cao, vị trí UBND

- Dạng đường (line): Thể hiện các đối tượng chạy dài theo một khoảng

cách nhất định Đường có thể thẳng, cong hoặc gấp khúc Ví dụ: địa giới, con đường

- Dạng vùng (Region hoặc Polygon): Thể hiện đối tượng hình học khép

kín, bao phủ một vùng diện tích nhất định Vùng có thể là một hình chữ nhật, hình tròn, ellipse hay một đa giác Ví dụ: mảnh ruộng, hồ nước khu rừng

- Dạng chữ (Text): Chữ được ghi trong bản đồ

1.4.4.2 Cấu trúc File dữ liệu của phần mềm MapInfo [23]

Một bản đồ trên MapInfo được gọi là một Table nó bao gồm ít nhất là 4 File cơ bản:

*.Tab: File chứa các thông tin cơ bản về cấu trúc CSDL

*.Dat: Chứa các thông tin thuộc tính của các đối tượng đồ họa

*.Map: Chứa các thông tin của các đối tượng đồ họa trong Table

*.id: Chứa các thông tin cách sắp xếp, liên kết giữa các đối tượng đồ họa

và các thông tin thuộc tính

Ngoài ra còn có thể có một số File phụ trợ khác như :

*.Ind : Chứa các thông tin về thứ tự xắp xếp (Index) theo một giá trị trường được chỉ định trong CSDL

*.Dbf : Chứa các thông tin của FoxPro, Dbase nếu như được mở trong MapInfo và các file này sẽ thay thế chức năng của file *.dat

*.bmp: Chứa các thông tin về ảnh nếu được mở trong MapInfo

Hiện nay, MapInfo đang được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành, lĩnh vực Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn cũng đang sử dụng MapInfo như một công cụ chính trong theo dõi diễn biến tài nguyên rừng

1.4.5 Phần mềm Arcview

Arcview GIS là phầm mềm áp dụng công nghệ hệ thống thông tin địa lý (GIS), với giao diện đồ họa dễ sử dụng cho phép người dùng nhập các dữ liệu không gian và dữ liệu bảng, do đó có thể hiển thị dữ liệu đó dưới dạng bản đồ, bảng, biểu Arcview cũng cung cấp những công cụ cần để phân tích, truy vấn

dữ liệu, cho phép trình bày sản phẩm cuối cùng dưới dạng bản đồ có chất lượng trình bày cao [23]

- Các ứng dụng của Arcview:

+ Tạo dữ liệu trong ArcView từ các phần mềm khác như Mapinfo, ArcInfo, Microtation, AutoCad, MS Access data, Excel file…

+ Nội suy, phân tích không gian, ví dụ: từ đường bình độ có thể tạo ra

mô hình bề mặt không gian 3 chiều nội suy ra hướng dòng chảy, hướng sườn,

độ dốc Hoặc cũng có thể dựa vào những giá trị đo được từ các trạm thủy văn

trong khu vực để nội suy ra bản đồ lượng mưa, nhiệt độ tối cao, nhiệt độ tối thấp của khu vực đó…

Hình 1.4: Mô phỏng tính năng nội suy của Arcview

+ Tạo ra những bản đồ thông minh được kết nối nhanh (hotlink) với nhiều nguồn dữ liệu khác nhau như: biểu đồ, bảng thuộc tính, ảnh và các file khác

+ Phát triển những công cụ của ArcView bằng ngôn ngữ lập trình Avenue

- Ưu điểm của ArcView [23]:

Đơn giản, nhỏ gọn, dễ cài đặt ArcView GIS 3.x là một phần mềm

"để bàn", desktop Do đó, các bạn có thể cài đặt vào bất cứ chiếc máy tính nào để thực hiện những dự án GIS nhỏ

Dễ sử dụng Có thể nói sau thế hệ phần mềm PC ArcInfo, ArcView GIS

3.x là phiên bản đầu tiên ESRI sự cho phép người dùng sử dụng những ưu điểm của hệ điều hành Windows Qua đó người dùng có thể thực hiện yêu cầu của mình bằng chuột, các menu và nút lệnh thay vì gõ dòng lệnh dài dòng

Kết quả của những lần click chuột được thể hiện ngay trên màn hình mà không cần phải thực hiện các dòng lệnh truy vấn lại

Hỗ trợ đầy đủ 4 chức năng của một hệ thống GIS: thu thập dữ liệu, lưu trữ dữ liệu, phân tích dữ liệu, và hiển thị/kết xuất dữ liệu

Đối tượng sử dụng phong phú ArcView được thiết kế cho mọi người

sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: tài chính, quy hoạch đô thị, quản

lý môi trường, bản đồ, kiến trúc, quản lý giao thông, quản lý cơ sở hạ tầng,

- Khuyết điểm của Arcview [23]:

Không phù hợp cho các hệ thống quy mô lớn ArcView GIS là phần

mềm desktop nên khả năng phát triển các ứng dụng mạng không mạnh Đặc biệt là khả năng quản lý và chia sẽ dữ liệu

Thiếu khả năng phân tích GIS nâng cao so với ArcGIS ArcView GIS,

do đó, không phù hợp với những ứng dụng cần nhiều phân tích không gian phức tạp

Lập trình có hạn chế Mặc dù Avenue cho phép người dùng tương tác

với ArcView khá tốt, tuy nhiên môi trường lập trình chưa hỗ trợ nhiều tiện ích cho người lập trình

1.5 Ứng dụng GIS trong mô hình hóa đánh giá xói mòn đất

1.5.1 Ứng dụng GIS trực tiếp xây dựng bản đồ xói mòn

Như trình bày ở trên cho thấy GIS là công cụ mạnh có khả năng ứng dụng để đánh giá xói mòn đất Sử dụng trực tiếp GIS trong đánh giá, xây dựng bản đồ xói mòn đất được thực hiện qua 2 bước sau:

Bước 1: Xây dựng bản đồ hợp phần gồm 4 loại bản đồ sau:

- Bản đồ thổ nhưỡng

- Bản đồ lượng mưa

- Bản đồ địa hình

- Bản đồ thảm thực vật