Nghiên cứu ứng dụng mô hình DEM xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa hình phục vụ công tác định hướng phát triển nông nghiệp huyện định hóa, tỉnh thái nguyên

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BTNMT Bộ Tài nguyên & môi trường CSDL Cơ sở dữ liệu DEM Digital Elevation Model - Mô hình hóa độ cao GIS Geographic Information System Hệ thống thông tin địa lý

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

TRẦN ANH VŨ

Tên đề tài:

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH DEM XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU NỀN ĐỊA HÌNH PHỤC VỤ CÔNG TÁC ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NÔNG NGHIỆP HUYỆN ĐỊNH HÓA, TỈNH THÁI NGUYÊN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Địa chính môi trường Khoa : Quản lý Tài nguyên

Thái Nguyên, 2017

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

TRẦN ANH VŨ

Tên đề tài:

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH DEM XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU NỀN ĐỊA HÌNH PHỤC VỤ CÔNG TÁC ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NÔNG NGHIỆP HUYỆN ĐỊNH HÓA, TỈNH THÁI NGUYÊN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Địa chính môi trường Khoa : Quản lý Tài nguyên

Giảng viên hướng dẫn : Th.S Trương Thành Nam

Thái Nguyên, 2017

LỜI CẢM ƠN

Thực tập tốt nghiệp là một khâu rất quan trọng trong quá trình học tập của mỗi sinh viên nhằm hệ thống lại toàn bộ lượng kiến thức đã học, vận dụng

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

đó sinh viên ra trường sẽ hoàn thiện hơn về kiến thức lý luận, phương pháp làm việc, năng lực công tác nhằm đáp ứng nhu cầu thực tiễn của công việc sau này Được sự giúp đỡ của Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm và Ban

chủ nhiệm khoa Quản lý Tài nguyên, em đã tiến hành nghiên cứu đề tài: :

“Nghiên cứu ứng dụng mô hình DEM xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa hình phục vụ công tác định hướng phát triển nông nghiệp huyện Định Hóa, Tỉnh Thái Nguyên”

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

cô giáo và anh chị nơi em thực tập tốt nghiệp

Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm, Ban chủ nhiệm khoa Quản lý Tài nguyên, các thầy, cô giáo và đặc biệt là thầy

giáo Ths.Trương Thành Nam người đã trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành

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

Em xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày tháng năm 2016

Sinh viên

Trần Anh Vũ

DANH MỤC CÁC HÌNH

Trang

Hình 4.1 : Sơ đồ các bước xây dựng bản đồ độ dốc huyện Định Hóa, tỉnh Thái

Nguyên 35

Hình 4.2 Phân tích và nội suy bản đồ độ dốc 37

Hình 4.3 : Phân loại và gán lại giá trị cấp độ dốc 38

Hình 4.4 Mô hình số hóa độ cao khu vực huyện Định Hóa – tỉnh Thái Nguyên 45

Hình 4.5 Bản đồ độ dốc huyện Định Hóa, tỉnh Thái Nguyên 46

Hình 4.6 Cơ cấu diện tích đất theo cấp độ dốc 49

Hình 4.7 Tổng hợp cơ sở dữ liệu phân cấp độ dốc từ 00 – 80 trên bản đồ 50

Hình 4.8 Tổng hợp cơ sở dữ liệu phân cấp độ dốc từ 80 – 150 trên bản đồ 51

Hình 4.9 Tổng hợp cơ sở dữ liệu phân cấp độ dốc từ 150 – 200 trên bản đồ 51

Hình 4.10 Tổng hợp cơ sở dữ liệu phân cấp độ dốc từ 200 – 250 trên bản đồ 52

Hình 4.11 Tổng hợp cơ sở dữ liệu phân cấp độ dốc > 250 trên bản đồ 52

Hình 4.12: Tìm kiếm các trường xã Lam Vỹ 71

Hình 4.13 : Tìm kiếm các trường có diện tích bằng 0.01ha 72

Hình 4.14: Tính diện tích xã Linh Thông 73

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang

Bảng 2.1 Phân loại đất dốc 12

Bảng 4.1: Diện tích, năng suất, sản lượng một số cây trồng chính năm 2016 28

Bảng 4.2: Số lượng, sản lượng gia súc, gia cầm năm 2015 29

Bảng 4.3: Tình hình dân số và lao động của huyện 30

Bảng 4.4 Cơ cấu sử dụng đất huyện Định Hóa năm 2016 33

Bảng 4.5: Hiện trạng sử dụng các loại đất theo đơn vị hành chính 34

Bảng 4.6: Mô hình CSDL bản đồ độ dốc ở huyện Định Hóa, tỉnh Thái Nguyên 39

Bảng 4.7: Danh mục các lớp dữ liệu trong bộ cơ sở dữ liệu bản đồ độ dốc 40

Bảng 4.8 Cấp độ dốc huyện Định Hóa, tỉnh Thái Nguyên 42

Bảng 4.9 Cấu trúc cơ sở dữ liệu bản đồ độ dốc 48

Bảng 4.10 Tổng hợp diện tích đất theo cấp độ dốc 49

Bảng 4.11 Bảng thống kê cơ sở dữ liệu độ dốc TT Chợ chu 53

Bảng 4.12 Bảng thống kê cơ sở dữ liệu độ dốc xã Bảo Cường 54

Bảng 4.13 Bảng thống kê cơ sở dữ liệu độ dốc xã Bảo Linh 55

Bảng 4.14 Bảng thống kê cơ sở dữ liệu độ dốc xã Bình Thành 56

Bảng 4.15 Bảng thống kê cơ sở dữ liệu độ dốc xã Bình Yên 56

Bảng 4.16 Bảng thống kê cơ sở dữ liệu độ dốc xã Bộc Nhiêu 57

Bảng 4.17 Bảng thống kê cơ sở dữ liệu độ dốc xã Điềm Mặc 58

Bảng 4.18 Bảng thống kê cơ sở dữ liệu độ dốc xã Định Biên 58

Bảng 4.19 Bảng thống kê cơ sở dữ liệu độ dốc xã Đồng Thịnh 59

Bảng 4.20 Bảng thống kê cơ sở dữ liệu độ dốc xã Đồng Thịnh 60

Bảng 4.21 Bảng thống kê cơ sở dữ liệu độ dốc xã Kim Sơn 60

Bảng 4.22 Bảng thống kê cơ sở dữ liệu độ dốc xã Lam Vỹ 61

Bảng 4.23 Bảng thống kê cơ sở dữ liệu độ dốc xã Linh Thông 62

Bảng 4.24 Bảng thống kê cơ sở dữ liệu độ dốc xã Phú Đình 62

Bảng 4.25 Bảng thống kê cơ sở dữ liệu độ dốc xã Phú Tiến 63

Bảng 4.26 Bảng thống kê cơ sở dữ liệu độ dốc xã Phú Chu 64

Bảng 4.27 Bảng thống kê cơ sở dữ liệu độ dốc xã Phượng Tiến 64

Bảng 4.28 Bảng thống kê cơ sở dữ liệu độ dốc xã Quy Kỳ 65

Bảng 4.29 Bảng thống kê cơ sở dữ liệu độ dốc xã Sơn Phú 66

Bảng 4.30 Bảng thống kê cơ sở dữ liệu độ dốc xã Tân Dương 66

Bảng 4.31 Bảng thống kê cơ sở dữ liệu độ dốc xã Tân Thịnh 67

Bảng 4.32 Bảng thống kê cơ sở dữ liệu độ dốc xã Thanh Định 68

Bảng 4.33 Bảng thống kê cơ sở dữ liệu độ dốc xã Trung Hội 68

Bảng 4.34 Bảng thống kê cơ sở dữ liệu độ dốc xã Trung Lương 69

Bảng 4.35 Thống kê cơ sở dữ liệu bản đồ độ dốc theo đơn vị 70

hành chính xã 70

Bảng 4.36 So sánh Số liệu diện tích trên bản đồ và diện tích thống kê đất đai 75

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

BTNMT Bộ Tài nguyên & môi trường

CSDL Cơ sở dữ liệu

DEM Digital Elevation Model - Mô hình hóa độ cao

GIS Geographic Information System Hệ thống thông tin địa lý GCNQSD Giấy chứng nhận quyền sử dụng

GDP Gross Domestic Product - Tổng thu nhập quốc nội

GPS Hệ thống định vị toàn cầu

HĐND Hội đồng nhân dân

UBND Ủy ban nhân dân

MỤC LỤC

Trang

LỜI CẢM ƠN i

DANH MỤC CÁC HÌNH ii

DANH MỤC CÁC BẢNG iii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT v

MỤC LỤC vi

PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2

1.2.1 Mục tiêu tổng quát 2

1.2.2 Mục tiêu cụ thể 2

1.3 Ý nghĩa của đề tài 2

1.3.1 Ý nghĩa trong học tập và Nghiên cứu khoa học 2

1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn 3

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIÊU 4

2.1 Tổng quan về GIS - Geographic Information System 4

2.1.1 Khái niệm về Hệ thống thông tin địa lý 4

2.1.2 Các thành phần cơ bản của một Hệ thống thông tin địa lý 5

2.2 Cơ sở dữ liệu (CSDL) 6

2.2.1 Khái niệm 6

2.2.2 Các tiêu chuẩn của một cơ sở dữ liệu 6

2.3 Phần mềm Mapinfo 7

2.3.1 Các dữ liệu trong Mapinfo 7

2.3.2 Cách tổ chức thông tin trong Mapinfo 8

2.4 Khái quát mô hình số độ cao Digital Elevation Model- DEM 8

2.5 Module Vertical Mapper 9

2.6 Phần mềm Global Mapper 11

2.7 Tổng quan về đất dốc 12

2.7.1 Đất dốc 12

2.7.2 Đặc điểm 13

2.7.3 Bản đồ độ dốc và các phương pháp thành lập bản đồ độ dốc từ trước tới nay 18

2.8 Tình nghiên cứu trong và ngoài nước 19

2.8.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 19

2.8.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 20

PHẦN 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22

3.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 22

3.1.1 Đối tượng nghiên cứu 22

3.1.2 Phạm vi nghiên cứu 22

3.2 Địa điểm và thời gian tiến hành 22

3.2.1 Địa điểm nghiên cứu 22

3.2.2 Thời gian tiến hành 22

3.3 Nội dung nghiên cứu 22

3.3.1 Đặc điểm tự nhiên huyện Định Hóa 22

3.3.3 Xây dựng bản đồ độ dốc huyện Định Hóa – tỉnh Thái Nguyên 23

4.4 Kết quả đạt được và ứng dụng 23

3.4 Phương pháp nghiên cứu 23

3.4.1 Phương pháp thu thập số liệu 23

3.4.2 Phương pháp xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ 23

3.4.3 Phương pháp thống kê, xử lý số liệu 24

3.4.4 Phương pháp chuyên gia 24

PHẦN 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 25

4.1 Đặc điểm tự nhiên huyện Định Hóa 25

4.1.1 Vị trí địa lý 25

4.1.2 Địa hình, địa mạo 25

4.1.3 Khí hậu 26

4.1.4 Thủy văn 26

4.1.5 Thảm thực vật 27

4.2 Điều kiện kinh tế - xã hội huyện Định Hóa - tỉnh Thái Nguyên 28

4.2.1 Điều kiện kinh tế 28

4.2.2 Điều kiện văn hoá xã hội 29

4.2.3 Nhận xét chung về điều kiện tự nhiên - kinh tế - xã hội 31

4.2.4 Hiện trạng sử dụng đất và hiệu quả sử dụng các loại hình sử dụng đất 32

4.3 Xây dựng bản đồ độ dốc huyện Định Hóa – tỉnh Thái Nguyên 35

4.3.1 Thu thập và xử lý số liệu 36

4.3.2 Phân tích và nội suy bản đồ độ dốc huyện Định Hóa – tỉnh Thái Nguyên 37

4.3.3 Tạo chuyên đề về độ dốc 38

4.3.4 Tạo cơ sở dữ liệu 39

4.3.5 Biên tập và kiểm tra 41

4.4 Kết quả đạt được và ứng dụng 41

4.4.1 Bản đồ độ dốc 41

4.4.2 Xây dựng Cơ sở dữ liệu bản đồ độ dốc 42

4.4.3 Ứng dụng cơ sở dữ liệu bản đồ độ dốc phục vụ quản lý và cung cấp thông tin 48

4.4.4 So sánh, đánh giá bản đồ độ dốc 73

4.4.5 Ứng dụng bản đồ độ dốc trong phát triển nông lâm nghiệp Huyện Định Hóa – Tỉnh Thái Nguyên 76

PHẦN 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 79

5.1 Kết luận 79

5.2 Đề nghị 80

TÀI LIỆU THAM KHẢO 82

I Tài liệu trong nước 82

II Tài liệu nước ngoài 83

PHẦN 1

MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề

Đất đai là tài nguyên vô cùng quý giá, là địa bàn phân bố của con người, là nơi phát triển xây dựng các cơ sở kinh tế - văn hóa – xã hội Đặc biệt đất là tài liệu không gì thay thế được trong sản xuất nông – lâm – ngư nghiệp Hầu hết các nước trên thế giới đều xây dựng một nền kinh tế trên cơ

sở phát triển nông lâm nghiệp dựa vào khai thác tiềm năng đất đai, lấy đó làm

cơ sở cho sự phát triển các ngành khác Do đó, việc tổ chức sử dụng nguồn tài nguyên đất đai hợp lý đầy đủ và đem lại hiệu quả cao theo quan điểm sinh thái và phát triển bền vững trở thành vấn đề cấp thiết

Vấn đề đặt ra khi sử dụng tài nguyên thiên nhiên của lãnh thổ chúng ta cần có cái nhìn tổng quan từ các hợp phần trong tự nhiên Để từ đó có giải pháp khai thác và sử dụng hợp lý

Định Hóa là huyện có địa hình thấp dần về phía Nam, với 3 tiểu vùng khác nhau với địa hình phức tạp núi, đồi và đất bằng Xây dựng bản đồ độ dốc

là phương tiện có đóng vai trò hết sức quan trọng trong việc sử dụng tài nguyên thiên nhiên, triển khai các phương án quy hoạch sử dụng đất, quy hoạch nông lâm nghiệp để sử dụng đất hiệu quả và lâu bền

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của cuộc cách mạng khoa học công nghệ, cách ứng dụng GIS (Geographic Information System) được tiếp tục phát triển trong lĩnh vực quản lý và bảo vệ tài nguyên môi trường Xu hướng hiện nay trong quản lý tài nguyên và môi trường là sử dụng tối đa khả năng cho phép của GIS Sự phát triển của phần cứng máy tính có khả năng nhiều hơn và các ứng dụng cũng trở nên thân thiện hơn với người sử dụng bởi khả năng hiển thị ba chiều, các công cụ phân tích không gian và giao diện tuy biến, cho phép truy, xuất dữ liệu một các nhanh chóng và chính xác Nhờ khả

năng xử lý tập tin dữ liệu lớn từ các cơ sở dữ liệu phức tạp, nên GIS thích hợp với nhiệm vụ quản lý tài nguyên và môi trường Các mô hình phức tạp cũng

có thể dễ dàng cập nhật thông tin nhờ sử dụng GIS

Xuất phát từ những yêu cầu thực tế đó, được sự nhất trí của nhà trường, Khoa Quản lý Tài nguyên, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên dưới sự

hướng dẫn trực tiếp của thầy giáo ThS.Trương Thành Nam và các thầy cô

giáo, em tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng mô hình DEM xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa hình phục vụ công tác định hướng phát triển nông nghiệp huyện Định Hóa, Tỉnh Thái Nguyên”

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

- Tìm hiểu về điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội khu vực nghiên cứu

- Xây dựng cơ sở dữ liệu độ dốc huyện Định Hóa tỉnh Thái Nguyên từ

hệ thống dữ liệu độ cao toàn thế giới ASTER GDEM

- Đánh giá CSDL độ dốc huyện Định Hóa - Thái Nguyên

1.3 Ý nghĩa của đề tài

1.3.1 Ý nghĩa trong học tập và Nghiên cứu khoa học

- Đây là cơ hội cho sinh viên vận dụng những kiến thức đã học và những hiểu biết của mình vào thực tiễn, đồng thời cũng có cơ hội nâng cao sự hiểu biết về phát triển nông lâm nghiệp trên địa bàn huyện Định Hóa – Tỉnh Thái Nguyên

- Nâng cao kỹ năng sử dụng và tích hợp các phần mềm tin học ứng dụng, cũng như module Vertical Mapper trong xây dựng bản đồ độ dốc

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIÊU 2.1 Tổng quan về GIS - Geographic Information System

GIS ( Geographic Information System ) là công nghệ tích hợp thông tin

và có khả năng phân tích không gian rất hiệu quả

Ở bất kỳ một ngành khoa học kỹ thuật hay kinh tế chúng ta đều có thể bắt gặp các hệ thống thông tin và các phương pháp xử lý thông tin khác nhau tuỳ theo từng lĩnh vực (hệ thống thông tin ngân hàng, hệ thống thông tin nhân sự…) cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin, các thông tin hiện nay

đã đáp ứng và giải quyết được những bài toán rất lớn mà thực tế đặt ra

2.1.1 Khái niệm về Hệ thống thông tin địa lý

Có nhiều cách định nghĩa về Hệ thống thông tin địa lý:

Định nghĩa theo chức năng: GIS là một hệ thống bao gồm 4 hệ con: Dữ

liệu vào, quản trị dữ liệu, phân tích dữ liệu và dữ liệu ra

Định nghĩa theo khối công cụ: GIS là tập hợp phức tạp của các thuật toán Định nghĩa theo mô hình dữ liệu: GIS gồm các cấu trúc dữ liệu được sử

dụng trong các hệ thống khác nhau (cấu trúc dạng Raster và Vecter)

Định nghĩa về mặt công nghệ: GIS là công nghệ thông tin để lưu trữ,

phân tích và trình bày các thông tin không gian và thông tin phi không gian, công nghệ GIS có thể nói là tập hợp hoàn chỉnh các phương pháp và các phương tiện nhằm sử dụng và lưu trữ các đối tượng

Định nghĩa theo sự trợ giúp và ra quyết định: GIS có thể coi là một hệ

thống trợ giúp việc ra quyết định, tích hợp các số liệu không gian trong một

cơ chế thống nhất

Nói tóm lại theo BURROUGHT : “GIS như là một tập hợp các công cụ

cho việc thu nhập, lưu trữ, thể hiện và chuyển đổi các dữ liệu mang tính chất

không gian từ thế giới thực để giải quyết các bài toán ứng dụng phục vụ các mục đích cụ thể” [16]

Sơ đồ khái niệm về một hệ thống thông tin địa lý được thể hiện như sau:

2.1.2 Các thành phần cơ bản của một Hệ thống thông tin địa lý

Một Hệ thống thông tin địa lý bao gồm những thành phần cơ bản sau:

- Phần cứng: bao gồm máy tính điều khiển mọi hoạt động của hệ thống

và các thiết bị ngoại vi

- Phần mềm: cung cấp công cụ và thực hiện các chức năng:

+ Thu thập dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính từ các nguồn thông tin khác nhau

+ Lưu trữ, cập nhật, điều chỉnh và tổ chức các cơ sở dữ liệu nói trên + Phân tích biến đổi, điều chỉnh và tổ chức các cơ sở dữ liệu nhằm giải quyết các bài toán tối ưu và mô hình mô phỏng không gian và thời gian

+ Đưa ra các thông tin theo yêu cầu dưới dạng khác nhau

Ngoài ra phần mềm cần phải có khả năng phát triển và nâng cấp theo các yêu cầu đặt ra của hệ thống

- Dữ liệu: đây là thành phần quan trọng nhất của GIS Các dữ liệu không gian (Spatial data) và các dữ liệu thuộc tính (No spatial data) được tổ chức theo một mục tiêu xác định bởi một hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DataBase Management System)

- Con người: yếu tố con người có ảnh hưởng rất lớn đối với các hệ GIS, đặc biệt trong việc điều khiển hệ thống và phát triển các ứng dụng

- Phương pháp: phương pháp phụ thuộc vào ý tưởng của các xây dựng

hệ thống, sự thành công của một hệ GIS phụ thuộc vào phương pháp được sử dụng để thiết kế hệ thống [14]

Người sử dụng Phần mềm + cơ sở dữ liệu GIS Thế giới thực

T

2.2 Cơ sở dữ liệu (CSDL)

2.2.1 Khái niệm

Một cơ sở dữ liệu là tập hợp các thông tin của đối tượng cần quản lý, được lưu trữ trong các máy tính, được nhiều người sử dụng và cách tổ chức của nó được chi phối bằng một mô hình [7]

2.2.2 Các tiêu chuẩn của một cơ sở dữ liệu

- Không dư thừa thông tin: Thông tin khi thu thập có thể lấy ở nhiều nguồn khác nhau, vì vậy cần phải loại bỏ thông tin dư thừa trước khi xây dựng CSDL

Có hai dạng dư thừa thông tin:

+ Dư thừa về mặt vật lý: Một thông tin có mặt nhiều lần trong một CSDL + Dư thừa về mặt ngữ nghĩa: Một thông tin có nội dung như nhau nhưng lại mang các tên khác nhau

- Đảm bảo tính an toàn và bí mật: Vì trong một cơ quan có nhiều người

sử dụng chung một máy tính, và sử dụng chung một CSDL, trong trường hợp như vậy cần phải tuân thủ nguyên tắc sau:

+ Chỉ những người được quyền sử dụng mới được cập nhật và CSDL + Người sử dụng CSDL không được làm hỏng thông tin của người khác Khi có sự cố về máy tính, CSDL phải được bảo vệ và cất giữ sang một máy khác

- Giữa các chương trình ứng dụng và CSDL phải có sự độc lập: Khi dữ liệu có thay đổi thì chương trình không phải thay đổi theo và ngược lại

2.3 Phần mềm Mapinfo

MapInfo là một công cụ rất quan trọng trong việc xây dựng, quản lý, cập nhật, xử lý, phân tích và mô hình hoá các đối tượng địa lý, MapInfo tổ chức, quản lý cơ sở dữ liệu theo các lớp đối tượng địa lý trên máy tính bởi các File dữ liệu với các phần mở rộng như sau:

[*.Tab]: Chứa các thông tin mô tả cấu trúc dữ liệu

[*.Dat]: Chứa các thông tin nguyên thuỷ

[*.Map]: Chứa các thông tin mô tả đối tượng không gian

[*.ID]: Chứa các thông tin về chỉ số liên kết không gian và thuộc tính [*.Ind]: Chứa các thông tin về chỉ số đối tượng [2]

2.3.1 Các dữ liệu trong Mapinfo

Khi người dùng tạo ra các table trong Mapinfo, lưu cất các workspace, nhập hoặc xuất dữ liệu Mapinfo sẽ tạo ra rất nhiều các file với các phần mở rộng khác nhau Các file dữ liệu trong Mapinfo bao gồm:

- Tên file *.DAT: File dữ liệu dạng bảng tính cho một table format của Mapinfo

- Tên file *.MAP: Chứa thông tin địa lý mô tả các đối tượng trên bản đồ

- Tên file *.TAB: Đây là các file chính cho các table của Mapinfo nó được kết hợp với các file khác như.DAT, DBF…

- Tên file *.ID: File index cho các đối tượng đồ hoạ của Mapinfo (file

*.DAT)

- Tên file *.DBF: File dữ liệu bảng tính format dBASE

- Tên file *.MID: Format nhập/xuất dữ liệu dạng bảng của Mapinfo, file *.MID kết hợp với file.MIF

- Tên file.MIF: Format nhập/xuất cho các đối tượng đồ hoạ của Mapinfo, file *.MIF kết hợp với file.MID

- Tên file *.TXT: File bảng thuộc tính format ASCII

- Tên file *.WKS: File thuộc tính format Lotus 1, 2, 3

- Tên file *.WOR: File lưu Workspace trong Mapinfo [2]

2.3.2 Cách tổ chức thông tin trong Mapinfo

Dữ liệu trong Mapinfo được chia thành 2 loại, dữ liệu không gian và dữ liệu phi không gian (dữ liệu thuộc tính) Trong Mapinfo mỗi loại dữ liệu trên

có phương thức tổ chức thông tin khác nhau

- TABLE (bảng) : Trong Mapinfo dữ liệu không gian cũng được phân

ra thành các lớp thông tin khác nhau (layer), mỗi lớp thông tin không gian được đặt trong một table Người dùng có thể thực hiện các thao tác đóng, mở, sửa đổi, lưu cất … các table này

- WORKSPACE (Vùng làm việc) : Khái niệm thứ hai cần quan tâm trong Mapinfo là các workspace Mỗi table trong Mapinfo chỉ chứa chứa một lớp thông tin, trong khi đó trên một không gian làm việc có rất nhiều lớp thông tin khác nhau Workspace chính là phương tiện để gộp toàn bộ lớp thông tin khác nhau lại tạo thành một tờ bản đồ hoàn chỉnh với đầy đủ các yếu

tố nội dung, hơn thế nữa một workspace còn có thể chứa các bảng tính, các biểu đồ, layout

- MAP (cửa sổ hiển thị dữ liệu bản đồ) : Dữ liệu bản đồ (địa lý) của các đối tượng không gian nhằm mô tả vị trí, hình dáng trong một hệ thống toạ độ nhất định Một cửa sổ MAP cho phép hiển thị cùng một lúc nhiều lớp thông tin (Layer) khác nhau hoặc bạt tắt hiển thị một lớp thông tin nào đó

LAYOUT (Trình bày và in ấn) : Cho phép người sử dụng kết hợp các browser, các cửa sổ bản đồ, biểu đồ và các đối tượng đồ hoạ khác vào một trang in từ đó có thể gửi kết quả ra máy in hoặc máy vẽ [2]

2.4 Khái quát mô hình số độ cao Digital Elevation Model- DEM

Mô hình DEM ( Digital Elevation Model ) là sự biểu thị bằng số sự thay đổi liên tục của độ cao trong không gian, nó có thể là độ cao tuyệt đối

của các điểm trên bề mặt quả đất, độ cao của các tầng đất hoặc của mực nước ngầm [3]

DEM mô hình số độ cao có nhiều ứng dựng trong thực tiễn, đặc biệt phổ biến là những ứng dụng sau:

- Lưu trữ dữ liệu bản đồ số địa hình trong các cơ sở dữ liệu (CSDL) quốc gia

- Giải quyết tính toán đào đắp đất trong thiết kế đường và các dự án kỹ thuật công trình khác

- Biểu thị ba chiều trực quan điều kiện địa hình có mục đích quân sự( thiết kế hệ thống đạn đạo, huấn luyện phi công) và cho mục đích thiết kế và quy hoạch cảnh quan (kiến trúc cảnh quan)

- Thiết kế xác định vị trí cho đường giao thông và cho đập nước

- Tính toán và thành lập bản đồ độ dốc, bản đồ hướng dốc, bản đồ hình dạng mái dốc để từ đó thành lập ảnh địa hình trực quan có hình bóng(ứng dụng trong nghiên cứu tầng địa chất hay dự báo khả năng xói mòn đất và dòng chảy mặt) [3]…

2.5 Module Vertical Mapper

Vertical Mapperlà module nghiên cứu thành lập các mô hình số địa

hình và các nhiệm vụ khác có liên quan Có thể tạo ra một mô hình 3D về bề mặt vùng đất

Nhằm phục vụ cho công tác thiết kế, khảo sát và thành lập các loại bản

đồ, ứng dụng module Vertical Mapper là một bước tiến quan trọng trong quá

trình thành lập bản đồ số

Các công đoạn cũng như thời gian thành lập bản đồ được rút ngắn, tiết kiệm thời gian, công sức và đảm bảo tính chính xác, thống nhất dữ liệu Phần mềm này chạy trong môi trường Mapinfo

Các đặc tính trong Module Vertical Mapper:

- Phân tích dự báo

Kiểm tra các đặc điểm thống kê của dữ liệu đầu vào trong vùng kiểm tra do người sử dụng định nghĩa và sau đó đặt các vùng khác với các đặc tính tương tự Các vùng kiểm tra phải là các đối tượng bản đồ đa cạnh, được chứa trong một bảng MapInfo với một cột thuộc tính chứa tên lớp của vùng đó

- Sự tương quan về không gian

Kiểm tra đầu vào đa dữ liệu và tạo ra ba bảng chỉ ra mối quan hệ thống nhất giữa các hệ thống dữ liệu đầu vào Người sử dụng có thể xác định mối quan hệ giữa các bộ dữ liệu và xem kết quả trong các bảng Điều này có thể giúp người sử dụng chọn những bộ dữ liệu đại diện để có thể phân tích nhanh hơn Người sử dụng có các tùy chọn khác nhau:

+ Ma trận tương quan: chỉ ra cách mà mỗi dữ liệu đầu vào có tương quan với hệ thống khác

+ Chức năng nhóm: Nhóm tất cả các dữ liệu đầu vào thành các hạng/ phạm trù dựa vào ngưỡng tương quan nhất định

+ Phân tích các thành tố cơ bản

- Dự tính điểm

Cho phép người sử dụng xác định được sự tính toán về các điểm trong một phạm vi nghiên cứu Người sử dụng có thể xác định từ những tính toán sau: Tổng giá trị, giá trị nhỏ nhất, giá trị lớn nhất, giá trị trung bình và đếm các điểm dữ liệu

- Vùng đệm Grid

Tạo ra một Grid trong đó giá trị của mỗi ô là khoảng cách tới đối tượng đầu vào gần nhất Các đối tượng đầu vào gồm các điểm, đường, hình đa giác

- Kiểm tra đối tượng đường

Dùng bảng về các đường thẳng, các hình đa giác và cập nhật cơ sở dữ liệu với những thông tin từ các vùng Grid được lựa chọn Các vùng Grid được

truy vấn là các vùng linh hoạt trong Grid Manager Các thông tin trong mỗi Grid là các giá trị nhỏ nhất, giá trị lớn nhất, giá trị trung bình, phạm vi giá trị, giá trị đầu, giá trị giữa và giá trị cuối [19,20]

2.6 Phần mềm Global Mapper

Global Mapper không chỉ là một trình xem các tập hợp dữ liệu vector,

độ cao hay định dạng thô phổ biến Ứng dụng còn giúp chuyển đổi, chỉnh sửa,

in ấn, theo dấu GPS cũng như cho phép bạn tận dụng tối đa chức năng GIS trên các tập hợp dữ liệu trong một gói phần mềm dễ dùng với chi phí thấp

Global Mapper bao gồm khả năng truy xuất trực tiếp cùng lúc nhiều

nguồn hình ảnh, các bản đồ địa hình, cùng các dữ liệu địa chấn chia vạch Cho phép truy xuất cả các hình ảnh màu độ phân giải cao từ DigitalGlobe cũng như truy xuất toàn bộ cơ sở dữ liệu TerraServer-USA gồm các hình ảnh

và bản đồ địa chấn từ vệ tinh hoàn toàn miễn phí

Global Mapper cũng có khả năng truy xuất dễ dàng các nguồn dữ liệu WMS, bao gồm khả năng truy xuất tích hợp tới các dữ liệu độ cao cùng các hình ảnh màu toàn thế giới, đồng thời xem dữ liệu độ cao trong không gian 3 chiều thực với bất kì ảnh thô và dữ liệu vector nhập vào bên trên

Global Mapper đã được xây dựng với các chức năng tính khoảng cách

và tính toán diện tích, phân tích quang phổ, điều chỉnh độ tương phản, độ cao truy vấn, tính toán tầm nhìn, cũng như khả năng tiên tiến như điều chỉnh hình ảnh, đường viền từ dữ liệu bề mặt, phân tích từ dữ liệu bề mặt, phân định vùng đầu nguồn, so sánh lớp địa hình Nhiệm vụ lặp đi lặp lại có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các chức năng chuyển đổi hàng loạt có trong phần mềm Global Mapper [21]

2.7 Tổng quan về đất dốc

2.7.1 Đất dốc

Trong đất đai, đất dốc là đất có bề mặt nằm nghiêng, thường ghồ ghề hoặc lượn sóng, nằm nghiêng là mặt dốc hoặc sườn dốc, góc tạo bởi sườn dốc hoặc mặt nằm ngang là độ dốc của mặt đất

Đất dốc xác định là loại đất có độ dốc từ 10 trở lên Do đó, đất dốc thường chịu tác động của các hiện tượng xói mòn rửa trôi, dẫn đến sự thoái hóa đất, làm đất nghèo kiệt về dinh dưỡng, về cấu trúc, giảm độ pH, làm tăng lượng các chất gây độc hại cho đất và làm cho đất bị chết về sinh học Hầu hết diện tích đất dốc bị thoái hóa và bị chua, nhiều diện tích bị bỏ hoang hóa vì mất khả năng sản xuất nông lâm nghiệp Đây thực sự là điều khó khăn để tạo ra một nền nông nghiệp bền vững trên đất dốc [12]

Nhìn chung, đất dốc có một số đặc điểm quan trọng như sau:

+ Đất dốc là hệ sinh thái đa dạng, nhạy cảm, dễ bị tổn thương;

+ Đất dốc hàm chứa nhiều tiềm năng phát triển, là nơi cư trú ngày càng đông của con người và là nguồn đất sản xuất chính trong tương lai;

+ Mọi sai lầm trong quản lý đất dốc đều tiềm ẩn nhiều hậu quả khôn lường, thiệt hại sẽ nặng nề hơn trên phạm vi rộng lớn hơn

Trong sản xuất nông lâm nghiệp người ta thường phân chia đất đai theo 5 cấp độ dốc như sau

Đất dốc bao gồm các khu vực gò đồi, cao nguyên, núi thấp và núi cao phân bố ở cả 7 vùng kinh tế của Việt Nam Tuy nhiên, ở 2 vùng đồng bằng sông Hồng và đồng bằng sông Cửu Long diện tích đất dốc chiếm một

an toàn sinh thái và môi trường cho sự sống[12]

Tiềm năng mở rộng đất canh tác: Đât dốc là một bộ phận quan trọng

trong sản xuất nông nghiệp Ở nước ta đất dốc chiếm khoảng 74% diện tích Trong diện tích 9,4 triệu ha đất nông nghiệp chỉ có 4,06 ha là đất lúa còn trên

5 triệu ha chủ yếu là đất dốc, trong đó đất nương rẫy trồng lúa khoảng 640 ngàn ha, diện tích còn lại là đất rừng và đất chưa sử dụng[7] Mật độ dân số vùng đất dốc thấp hơn nhiều so với vùng đồng bằng, đất vùng đồng bằng thích hợp cho cây hoa màu, lương thực ngắn ngày, chủ yếu phục vụ cho an toàn lương thực, thực phẩm quốc gia trên thực tế đã được khai thác tới hạn

Do vậy, việc phát triển nông lâm nghiệp trong những thập kỷ tiếp theo phụ

thuộc phần lớn vào việc mở rộng diện tích canh tác, việc quản lý sử dụng hiệu quả diện tích đất dốc vùng đồi núi

Tiềm năng lâm ngiệp: Rừng không chỉ là nguồn lợi tự nhiên quý giá về

kinh tế mà còn có giá trị cao trong bảo về nguồn nước, lưu trữ nguồn nước, cung cấp điều hòa ôxi và cacbonic Ở Việt Nam, rừng chỉ tồn tại chủ yếu ở vùng cao đất dốc và phân bố chủ yếu ở khu vực Đông Bắc, Tây Bắc, Bắc Trung Bộ, Duyên Hải - Nam Trung Bộ và Tây nguyên

Tiềm năng sản xuất cây hàng hóa và đa dạng sản phẩm: So với miền

xuôi thì cơ cấu cây trồng ở miền núi đa dạng hơn nhiều Trong khi hầu hết đất bằng ở miền xuôi phải dành cho sản xuất lương thực thì miền núi là nơi có đủ tiềm năng đất đai để trồng cây ăn quả, cây công nghiệp có giá trị cao, cây dược liệu, hầu hết các loại nông sản xuất khẩu của Việt Nam được trồng trên các khu vực có địa hình dốc như: chè, cà phê, cao su, hồ tiêu…vv Ngoài ra, một số vùng núi cao đất dốc còn có những đặc thù về địa hình, khí hậu để phát triển các loại sản phẩm rau quả ôn đới có giá trị kinh tế cao như: Sapa, Bắc Hà, Tam Đảo, Đà Lạt

Tiềm năng phát triển chăn nuôi: Muốn đưa chăn nuôi thành ngành sản

xuất chính thì phải khai thác tiềm năng đất đai và cây thức ăn gia súc ở miền núi Nếu mở rộng chăn nuôi ở miền xuôi thì sẽ gặp trở ngại lớn về môi trường Hơn nữa, vùng đồng bằng chỉ có thể phát triển chăn nuôi tiểu gia xúc

và gia cầm còn đối với đại gia súc thì sẽ không có đủ đất để xây dựng chuồng trại, khu chăn thả và khu đồng cỏ Chỉ có miền núi mới đáp ứng được những yêu cầu này Vùng đất dốc có mật độ dân cư thấp, tỷ lệ lạo động chưa có việc làm cao( Vùng đốc bắc bộ tỷ lệ người không có việc làm chiếm 35 – 40%) Vì vậy, phát triển chăn nuôi là một trong những giải pháp tạo công ăn việc làm cho nhân dân, hay nói đúng hơn nguồn lao động sẵn có trong vùng là một trong những tiềm năng lớn để phát triển chăn nuôi

Tiềm năng phát triển nguồn điện: Để phát triển được thủy điện thì địa

hình phải có độ dốc cao, sông phải có lưu lượng nước lớn, tốc độ dòng chảy cao, đảm bảo diện tích đất xây dựng hồ chứa Miền núi là nơi có tiềm năng thủy điện rất lớn do có địa hình cao và nguồn nước dồi dào, các sông có nhiều thác ghềnh, khi xây dựng thủy điện các hồ chứa không làm ngập nhiều diện tích đất nông nghiệp, các hồ chứa nước vừa phục vụ thủy điện vừa là nguồn nước tưới trong mùa khô và điều hòa lũ lụt trong mùa mưa, nguồn nguyên

liệu phục vụ cho xây dựng công trình tại chỗ

Tiềm năng phát triển du lịch: Khu vực miền núi tập trung chủ yếu đồng

bào dân tộc thiểu số, có nhiều nét văn hóa đặc sắc phong phú Địa hình đồi núi tạo nhiểu cảnh quan thiên nhiên hùng vĩ, hệ sinh thái đa dạng, các khu vực rừng phù hợp cho việc phát triển du lịch sinh thái, tham quan dã ngoại… Cuộc sống ngày càng phát triển, mức thu nhập của đại bộ phận người dân được nâng cao, nhu cầu nghỉ dưỡng ra tăng, đặc biệt trong bối cảnh nước

ta, cuộc sống đô thị ồn ào, chật chội, người dân càng có xu thế tìm đến những khu vực cách xa đô thị để nghỉ dưỡng Đây là cơ hội để khai phá, phát triển

du lịch sinh thái tại các khu vực đồi núi nước ta

2.7.2.2 Hạn chế:

Xói mòn: Xói mòn là những mối đe dọa thường xuyên đối với đất dốc vùng nhiệt đới ẩm, gây nên sự mất dinh dưỡng và độ phì của lớp đất mặt, dẫn đến sự axit hóa trong đất Những tác động này thậm chí còn trở nên tồi tệ hơn nếu như đất canh tác không có thảm thực vật che phủ hoặc là đất bị đốt cháy trước mùa mưa Xói mòn đất ở miền núi phía Bắc nước ta chủ yếu xảy ra trong mùa mưa Với lượng mưa lớn và tập trung đã làm cho những vùng đất thiếu che phủ bị xói mòn nghiêm trọng Theo tính toán cho thấy 7 vùng sinh thái của Việt Nam thì có tới 4 vùng có đất cao dốc [13]

Rửa trôi: Khác với xói mòn, rửa trôi có mặt ở hầu khắp mọi nơi trên

đất nước ta, kể cả ở các vùng đất bằng Rửa trôi xảy ra mạnh mẽ ở nước ta là

do đặc điểm của khí hậu nhiệt đới gió mùa có lượng mưa lớn Rửa trôi là nguyên nhân trực tiếp gây ra hàng loạt các quá trình bất lợi như:

- Suy giảm chất dinh dưỡng như: N, P, K, Ca, Mg

- Tăng độ chua và khả năng cố định lân ở tầng mặt

- Tạo ra các loại đất có thành phân cơ giới nhẹ, nghèo dinh dưỡng, có khả năng hấp thụ trao đổi kém ở tầng mặt, đồng thời chặt bí, kết von, khả năng thấm nước kém ở tầng dưới

Đất chua, đất bạc màu là kết quả của quá trình rửa trôi kéo dài, tuy nhiên ở các vùng cao có độ dốc lớn, quá trình rửa trôi thường thể hiện ít rõ ràng hơn và có hậu quả kém nghiêm trọng hơn so với quá trình xói mòn Các vùng mà rửa trôi thể hiện mạnh hơn và là nguyên nhân gây thoái hoá đất chủ yếu nằm trên các vùng thềm (vùng đồng bằng bóc mòn chân núi, vùng đồng bằng tích tụ, bào mòn, vùng thềm phù sa cổ), tập trung ở trung du Bắc Bộ, Tây Nguyên, Đông Nam Bộ và rải rác ở Duyên hải Trung và Nam Trung Bộ

Sự suy thoái đất :Trong quá trình canh tác luôn diễn ra hai quá trình

thục hóa và thoái hóa Sự thục hóa làm cho những tính chất đất tự nhiên vốn không thích hợp với cây trồng được cải thiện, đất tơi xốp hơn, bớt chua, giảm độc tố, tăng khả năng hấp thu cung ứng đủ dinh dưỡng dễ tiêu cho cây… Ngược lại với thục hóa là quá trình thoái hóa, theo đó các yếu tố thuận lợi cứ giảm dần, đất nghèo kiệt đi đến hoàn toàn mất sức sản xuất với những cây trồng nhất định, cần phải để cho các lực lượng tự nhiên phục hồi lại có cải tạo cũng vô cùng tốn kém

Thành tạo đất là quá trình rất lâu dài, trong khi thoái hóa đất thì rất nhanh chóng, chỉ cần một hành động bất cẩn, bộc phát là có thể làm mất lớp đất canh tác

hình thành từ hàng nghàn năm trước Cả hai quá trình thục hóa và thoái hóa đều tác động đến hai hình thái độ phì nhiêu, nhưng cải thiện độ nhiêu tiềm năng là một

khó khăn lớn vượt ra khỏi tầm tác động của một thế hệ con người

Nguyên nhân chính gây thoái hóa đất là những sai lầm của con người trong quá khứ về sử dụng và quản lý đất dốc, dẫn dến xói mòn đất, đất bị nén chặt mất khả năng giữ nước, dòng chảy bề mặt lớn gây lũ ống, lũ quét ở miền núi và lụt lội ở miền đồng bằng Do đất mất khả năng giữ nước nên hạn hán thường xảy ra khi thiếu mưa và suốt trong mùa khô Rõ ràng, xói mòn đất tuy là hiện tượng chính dẫn đến thoái hóa đất, song chỉ là hậu quả của hoạt động sản xuất trên đất dốc

Hạn hán vào mùa khô: Đất đai vùng đồi núi có độ dốc lớn nên khả năng

giữ ẩm, giữ nước trên bề mặt đất và trong đất kém Việc giữ nước trên đất dốc là một vấn đề thực sự khó khăn nên việc canh tác phải phụ thuộc nhiều vào lượng mưa Luôn luôn có những đợt hạn hán nghiêm trọng vào mùa khô Diễn biến độ

ẩm trong đất thường không thỏa mãn được yêu cầu duy trì lượng nước thích hợp

để nuôi cây do bị chi phối bởi các điều kiện khí hậu( lượng mưa mùa khô chỉ chiếm 10 – 20% lượng mưa trong năm) Ở nhiều vùng còn không có đủ nước cho con người cũng như động vật Hạn hán là khó khăn chính đối với đất dốc; tình trạng thiếu nước tưới thường xuyên diễn ra làm giảm năng suất và sản lượng cây trồng Hạn hán vào mùa khô là do sự mất rừng cũng như do việc canh tác bừa bãi

không thể kiểm soát được trên đất dốc

Tình trạng bị cách biệt: Ở các vùng núi thường bị địa hình dốc chi phối nên

giao thông đi lại gặp nhiều khó khăn, cơ sở vật chất thiếu thốn, nhiều vùng đất dốc

bị tách biệt với khỏi thị trường nên nhu cầu trao đổi hàng hóa của người dân bị hạn chế Điều này đã làm chậm quá trình chuyển đổi cơ cấu cây trồng( từ việc du canh bằng cách đốt nương dẫy để trồng cây hàng năm đến trồng cây lâu năm có giá trị kinh tế cao) nhằm bảo vệ đất dốc khỏi bị xói mòn

Suy giảm chất lượng rừng: Việc chất lượng đất rừng bị giảm và các phương pháp canh tác lạc hậu đã để lại hậu quả là nhiều vùng đất rộng lớn đã trở thành đất trống đồi núi trọc Ở Châu Á, khi rừng đã bị phá để trồng cây lương thực, đất sẽ trở nên chua và thường bị cỏ tranh xâm chiếm Nông dân phải bỏ hóa những khu đất này, tiếp tục phá rừng nơi khác để làm nương mới trồng cây lương thực Việc mất thảm thực vật rừng sẽ ảnh hưởng rất xấu đến môi trường sinh thái như hạn hán, lũ tụt và lũ quét ở vùng cao

Tỷ lệ đói nghèo cao và trình độ văn hóa thấp: Dân cư của các vùng đất

dốc chủ yếu là dân tộc thiểu số với tỷ lệ đói nghèo cao hơn, còn trình độ hiểu biết thì lại thấp hơn so với mức trung bình của cả nước Công việc chống xói mòn, bảo vệ nguồn nước và cây trồng cho hiệu quả kinh tế đòi hỏi sự đầu tư cao hơn và kỹ thuật canh tác cũng cao hơn Đây là một bất cập lớn giữa khai thác đất dốc và trình độ, năng lực của cư dân địa phương

2.7.3 Bản đồ độ dốc và các phương pháp thành lập bản đồ độ dốc từ trước tới nay

Bản đồ độ dốc là một trong những công cụ đóng vai trò quan trọng trong việc trợ giúp đưa ra quyết định định phương hướng quy hoạch các loại hình sử dụng đất, góp phần sử dụng hợp lý lãnh thổ Đây là một trong những bản đồ làm nền tảng cho việc thành lập các bản đồ chuyên đề như bản đồ địa mạo, bản đồ thổ nhưỡng, bản đồ cảnh quan, Ngoài ra các thông tin thu được trên bản đồ độ dốc như cấp độ dốc, diện tích phân bố sẽ giúp chúng ta giải quyết các bài toán phân tích không gian như mở đường, bài toán vận chuyển, quy hoạch vùng chuyên canh…

Công tác thành lập bản đồ dộ dốc từ trước đến nay chủ yếu bằng phương pháp thủ công dựa vào bản dồ địa hình giấy nên tốn nhiều thời gian mức độ chính xác không cao và khó áp dụng trên phạm vi rộng Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ tin học hiện nay, hệ thống thống thông tin

địa lý( Geographic Information System - GIS) đã được ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống Với khả năng tích hợp thông tin,phân tích không gian, mô hình số hóa cao với các thuật toán nội suy chính xác, GIS trợ giúp cho công tác thành lập bản đồ độ dốc nhanh chóng chính xác

2.8 Tình nghiên cứu trong và ngoài nước

2.8.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Hiện nay trên thế giới việc ứng dụng công nghệ GIS đã và đang được ứng dụng trong nhiều ngành lĩnh vực khác nhau, GIS đang được phát triển theo nhiều hướng nghiên cứu khác nhau nhằm đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của nền kinh tế - xã hội

Tại một số quốc gia phát triển trên thế giới như Hoa Kỳ, Anh, Hàn Quốc… việc xây dựng cơ sở dữ liệu giá đất đã được thực hiện từ nhiều năm qua và đã được ứng dụng trên diện rộng, đó là việc ứng dụng công nghệ WebGIS để cung cấp cho người dùng những thông tin một cách nhanh và chuẩn xác nhất

Năm 1964 Canada đã xây dựng Hệ thống thông tin địa lý đầu tiên trên thế giới có tên gọi là Canadian Geographical Information System Song song với Canada, tại Mỹ các trường đại học cũng tiến hành nghiên cứu và xây dựng các Hệ thống thông tin địa lý Tuy nhiên rất nhiều hệ thống trong số đó

đã không tồn tại được bao lâu do khâu thiết kế cồng kềnh và giá thành quá cao Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu ở giai đoạn này đã đưa ra những lý luận nhận định quan trọng về vai trò, chức năng của Hệ thống thông tin địa lý: Hàng loạt loại bản đồ có thể được số hoá và liên kết với nhau tạo ra một bức tranh tổng thể về tài nguyên thiên nhiên của một khu vực, một quốc gia hay một châu lục Sau đó máy tính được sử dụng để phân tích các đặc trưng của nguồn tài nguyên đó và cung cấp các thông tin bổ ích, kịp thời cho việc quy hoạch [15]

Ở các nước trong khu vực Đông Nam Á, Liên Hợp Quốc chủ trì chương trình Cơ sở hạ tầng về Thông tin Địa lý Châu Á - Thái bình dương (GIS Infastructure for Asia and the Pacific) bắt đầu từ năm 1995 tại Malaysia Với sự hình thành các nhóm nghiên cứu về: hệ quy chiếu và địa giới hành chính, hệ thống pháp lý, bản đồ nền, chuẩn hoá thông tin, kể từ năm 1997 chương trình này tập trung nghiên cứu xây dựng hệ quy chiếu - hệ toạ độ khu vực và cơ sở dữ liệu không gian và khu vực Nói tóm lại vấn đề xây dựng các CSDL địa lý toàn cầu và khu vực đang là một nhu cầu lớn đựơc nhiều nước quan tâm nhằm giải quyết các vấn đề mang tính chiến lược phát triển đối với mỗi quốc gia cũng như trên toàn cầu [15]

2.8.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Nghiên cứu khoa học: “Xây dựng bản đồ độ dốc vùng núi huyện Hương Trà, tỉnh Thừa Thiên Huế ” trên cơ sở ứng dụng hệ thống thông tin địa lý( GIS) kết hợp phương pháp chuyên gia theo quy định, quy phạm kỹ thuật

đã thể hiện tính khách quan, khoa học và rất phù hợp với điều kiện địa phương [11]

Đề tài KC-07-03 “Xây dựng và sử dụng CSDL phục vụ phát triển nông nghiệp và Phát triển nông thôn” của Viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp là một trong các ứng dụng GIS vào công tác quy hoạch nông nghiệp hiện nay Mục tiêu của đề tài là xây dựng CSDL nông nghiệp và nông thôn thống nhất tập trung trên nền GIS( thống nhất về khuôn dạng, hệ toạ độ và cấu trúc dữ liệu gồm cả dữ liệu địa lý và phi địa lý), gắn với các mô hình phân tích thông tin nhằm trợ giúp quá trình lập kế hoạch và quy hoạch sử dụng các nguồn tài nguyên thiên nhiên và phát triển bền vững Trong quy hoạch đánh giá phân loại đất, GIS là công cụ trợ giúp nhằm thu thập dữ liệu chuyên đề, xử lý dữ liệu địa lý, tích hợp dữ liệu để xây dựng các bản đồ đơn vị đất, mô phỏng kết quả đánh giá đất thông qua các bản đồ thích nghi cho từng loại hình sử dụng đất

Mỗi đơn vị đất là một khu vực địa lý khác biệt với các tính chất về thổ nhưỡng, địa hình, thuỷ văn khí hậu.( Viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp)

Đề tài “Ứng dụng tư liệu ảnh viễn thám xây dựng bản đồ hệ số lớp phủ đất trong nghiên cứu xói mòn đất huyện Tam Nông - tỉnh Phú Thọ” đã xây dựng được bản đồ hệ số lớp phủ đất phục vụ cho nghiên cứ xói mòn đất của huyện Tam Nông - tỉnh Phú Thọ phù hợp với các yêu cầu về quản lý và sử dụng đất dựa trên chính sách pháp luật của nhà nước về đất đai và hoàn cảnh thực tiễn tại địa phương( Trần Quốc Vinh và cs, 2010) [18]

Đề tài “Nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng mô hình số độ cao phục

vụ quản lý tài nguyên thiên nhiên” đã lựa chọn phương pháp tốt nhất trong điều kiện Việt Nam để xây dựng mô hình số độ cao( DEM) phục vụ quản lý tài nguyên thiên nhiên( Tăng Quốc Cương, 2004) [3]

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

3.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1.1 Đối tượng nghiên cứu

- Xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu nền địa hình huyện Định hóa bao gồm dữ liệu thuộc tính và dữ liệu bản đồ độ dốc tỷ lệ 1:50000

3.1.2 Phạm vi nghiên cứu

- Huyện Định Hóa – tỉnh Thái Nguyên

3.2 Địa điểm và thời gian tiến hành

3.2.1 Địa điểm nghiên cứu

- Địa điểm nghiên cứu: Huyện Định Hóa-Tỉnh Thái Nguyên

- Địa điểm thực tập: Khoa quản lý tài nguyên - Trường Đại Học Nông Lâm Thái Nguyên

3.2.2 Thời gian tiến hành

- Thời gian thực hiện đề tài: 15/08/2016 đến 23/10/2016

3.3 Nội dung nghiên cứu

3.3.1 Đặc điểm tự nhiên huyện Định Hóa

- Điều kiện tự nhiên, tài nguyên thiên nhiên:

+ Vị trí địa lý, tọa độ

+ Địa hình, địa mạo

+ Khí hậu, thủy văn

+ Tài nguyên sinh vật: thực vật, động vật, tỷ lệ che phủ…

3.3.2 Điều kiện kinh tế - xã hội huyện Định Hóa - tỉnh Thái Nguyên

- Điều kiện kinh tế: tốc độ tăng trưởng kinh tế, thu nhập bình quân, mức sống của người dân,…

- Điều kiện xã hội: số dân, số hộ, tỷ lệ lao động/tổng số dân, tỷ lệ tăng dân số( tăng tự nhiên, tăng cơ học) …

- Hệ thống cơ sở hạ tầng kỹ thuật và xã hội

- Tình hình quản lý đất đai

3.3.3 Xây dựng bản đồ độ dốc huyện Định Hóa – tỉnh Thái Nguyên

- Xác định các yếu tố thông tin dữ liệu phục vụ công tác xây dựng bản

đồ dộ dốc huyện Định Hóa, tỉnh Thái Nguyên

4.4 Kết quả đạt được và ứng dụng

3.4 Phương pháp nghiên cứu

3.4.1 Phương pháp thu thập số liệu

- Thu thập cơ sở dữ liệu không gian:

- Thu thập cơ sở dữ liệu thuộc tính:

+ Điều kiện tự nhiên, tài nguyên thiên nhiên

+ Điều kiện kinh tế - xã hội

+ Hệ thống cơ sở hạ tầng kỹ thuật và xã hội

+ Tình hình quản lý tại khu vực nghiên cứu

- Số liệu khác có liên quan:

+ Thu thập các quyết định, quy định, tài liệu hướng dẫn thực hiện, các công trình nghiên cứu có liên quan

+ Điều tra, khảo sát, đối chiếu thực địa nhằm xác minh độ chính xác của các tài liệu, số liệu đã thu thập được, kiểm tra kết quả xây dựng và chính xác hóa các thông tin về nội dung đã thu thập và xây dựng được

3.4.2 Phương pháp xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ

Biên tập các bản đồ bằng phần mềm Mapinfo, modunl Vertical Mapper…

3.4.3 Phương pháp thống kê, xử lý số liệu

Sử dụng phần mềm Mapinfo và modun Vertical Mapper để phân tích, chồng ghép, chia tách thông tin và phân tích mối quan hệ không gian của các đối tượng

Thống kê số liệu bằng phần mềm Microsoft Office Excel 2010

3.4.4 Phương pháp chuyên gia

Tham khảo ý kiến các chuyên gia trong các lĩnh vực GIS, xây dựng bản

đồ độ dốc, quản lý tài nguyên đất, phát triển nông lâm nghiệp

PHẦN 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 4.1 Đặc điểm tự nhiên huyện Định Hóa

4.1.1 Vị trí địa lý

Định hoá là huyện miền núi nằm phía Tây - Tây Bắc của tỉnh Thái Nguyên trung tâm huyện cách Thành phố Thái Nguyên 50km theo quốc lộ 3

Vị trí địa lý của huyện như sau:

- Phía Bắc giáp huyện Chợ Đồn tỉnh Bắc Kạn

- Phía Nam giáp huyện đại từ và huyện phú lương tỉnh Thái nguyên

- Phía Đông giáp huyện Bạch Thông tỉnh Bắc Kạn

- Phía Tây giáp huyện Yên Sơn, huyện Sơn Dương tỉnh Tuyên Quang Nằm trên địa bàn có tuyến đường tỉnh lộ chạy qua Thị trấn Chợ Chu là trung tâm kinh tế - chính trị - xã hội của huyện, hơn nữa Định Hoá trước đây

là trung tâm của căn cứ cách mạng, là nơi Bác Hồ, Trung ương Đảng, Chính phủ làm việc và chỉ đạo cuộc kháng chiến chống Thực dân Pháp năm xưa Với vị trí địa lý và ý nghĩa lịch sử như vậy Định Hoá có điều kiện thuận lợi cho việc giao lưu văn hoá, phát triển du lịch, thương mại

4.1.2 Địa hình, địa mạo

Địa hình của huyện thấp dần về phía Nam, được chia thành 3 tiểu vùng:

- Tiểu vùng 1( vùng phía Bắc gồm 8 xã): Linh Thông, Quy Kỳ, Lam

Vỹ, Tân Thịnh, Bảo Linh, Kim Sơn, Kim Phượng và Tân Dương, vùng này đặc trưng là núi cao, đất lâm nghiệp chiếm ưu thế do đó diện tích đất sản xuất nông nghiệp ở đây phân bố khá phân tán

- Tiểu vùng 2( vùng trung tâm gồm 7 xã): Phúc Chu, Thị trấn Chợ Chu,

Định Biên, Đồng Thịnh, Bảo Cường, Phượng Tiến, Trung Hội, với địa hình bằng phẳng, đất đai màu mỡ, đây là vùng sản xuất lúa trọng điểm của huyện

Có xen lẫn núi đá vôi

- Tiểu vùng 3( vùng phía Nam gồm 9 xã): Thanh Định, Bình Yên,

Trung Lương, Điềm Mặc, Phú Tiến, Phú Đình, Sơn Phú, Bộc Nhiêu, Bình Thành, vùng này chủ yếu là đất đồi gò xen kẽ, là vùng trọng điểm phát triển

cây công nghiệp của huyện

Lượng mưa, số giờ nắng, ẩm độ tương đối trong năm phản ánh rõ nét khí hậu nhiệt đới gió mùa Lượng mưa trung bình trong năm là 1,825 mm, cao nhất là 2,270 mm, thấp nhất là 1,370 mm, lượng mưa phân bố không đều giữa các mùa trong năm Mùa mưa thường bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 10, lượng mưa khá lớn nhưng không đều tập trung ở tháng 6,7,8 chiếm 80 - 85% lượng mưa cả năm Mùa khô thường bắt đầu từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau Mùa này thường có gió mùa đông bắc, tiết trời khô hanh, mưa ít gây hạn hán, rét đậm kéo dài gây nhiều khó khăn trong sản xuất

4.1.4 Thủy văn

Huyện Định Hoá có hệ thống sông suối phân bố khá đều trên lãnh thổ với nguồn nước tương đối phong phú Lãnh thổ huyện Định Hoá là nơi bắt nguồn của những nhánh suối và hình thành ba hệ thống sông chính, đó là hệ thống sông Chợ Chu, hệ thống sông Công, hệ thống sông Đu

Hệ thống sông, hồ và đập nước của huyện khá lớn với trên 100 ao hồ lớn nhỏ, đặc biệt có hồ Bảo Linh có diện tích mặt nước trên 80 ha và khoảng

200 đập thuỷ lợi nhỏ dâng tưới cho khoảng trên 3.000 ha

- Hệ thống sông Chợ Chu: bắt nguồn từ xã Bảo Linh, Quy Kỳ chảy qua xã Tân Dương, thị trấn Chợ Chu rồi chảy sang huyện Bạch Thông( Tỉnh Bắc Kạn)

- Hệ thống sông Công: thuộc địa phận xã Phú Đình chảy qua xã Bình Thành rồi chảy sang huyện Đại Từ

- Hệ thống sông Đu: thuộc địa phận xã Bộc Nhiêu chảy qua xã Phú Tiến rồi chảy sang huyện Phú Lương Ngoài ra còn có các hệ thống hồ, đập nhằm đáp ứng cho sản xuất nông lâm nghiệp

4.1.5 Thảm thực vật

Diện tích đất lâm nghiệp toàn huyện là: 30.286,43ha( Trong đó: Rừng

sản xuất 13.779,65 ha, rừng đặc dụng: 7.538,98 ha, rừng phòng hộ: 8.947,8ha) Diện tích rừng phòng hộ và rừng sản xuất cơ bản được giao cho

hộ nông dân quản lý Trong những năm qua, lâm nghiệp đã được quan tâm phát triển, công tác trồng, chăm sóc và bảo vệ rừng được thực đúng quy định;

đã hoàn thiện quy hoạch 3 loại rừng trên địa bàn huyện vào năm 2014; mỗi năm trồng được trên 1.000 ha rừng tập trung, độ che phủ rừng đạt 56%; diện tích đất trống đồi núi trọc trên địa bàn huyện cơ bản không còn; sản lượng gỗ mỗi năm khai thác đạt 14.000 - 16.000 khối gỗ tròn; lâm sản ngoài gỗ đạt từ 30.000 - 35.000 khối (củi, tre, nứa, luồng…) giá trị sản xuất ngành lâm nghiệp mỗi năm đạt khoảng 43 đến 45 tỷ đồng Kinh tế rừng đã đem lại nguồn thu đáng kể, nhiều hộ đã có thu nhập khá từ kinh tế đồi rừng

Thảm cây trồng: ở những vùng đất đã khai thác để sản xuất nông nghiệp với tập đoàn cây trồng khá phong phú Các loại cây trồng ngắn ngày như lúa nương, lúa nước, ngô, khoai, sắn là những cây truyền thống; các cây công nghiệp ngắn ngày như đậu tương, lạc, mía, thuốc lá…được chú ý phát triển song còn manh mún

Chè là loại cây công nghiệp dài ngày truyền thống của Thái Nguyên nói chung và Định Hóa nói riêng, hiện nay đã hình thành một số vùng chè tập trung ở các xã như Điềm Mặc, Phú Đình, Bình Yên

Ngoài ra, trên địa bàn còn một số các loại cây ăn quả như nhãn, vải, và các loại cây có múi khác

4.2 Điều kiện kinh tế - xã hội huyện Định Hóa - tỉnh Thái Nguyên

4.2.1 Điều kiện kinh tế

Sản lượng (tấn)

(Nguồn: Số liệu phòng Nông nghiệp huyện Định Hóa)

Số liệu tại bảng 4.1 cho thấy một số cây trồng chính cho năng suất và sản lượng tương đối cao, cây lúa bình quân cả năm đạt 52,95 tạ/ha, sản lượng đạt 46.966 tấn, cây ngô đạt năng suất 41,7 tạ/ha, sản lượng đạt 5.128 tấn Đạt được kết quả trên là nhờ vào sự quan tâm chỉ đạo sát sao của các cấp ủy đảng, chính quyền, sự cố gắng vượt khó của người dân trong việc áp dụng các tiến

bộ khoa học, đưa các giống mới có năng suất cao, khả năng chống chịu tốt vào sản xuất nông nghiệp Bên cạnh đó, hệ thống kênh mương thường xuyên

được tu sửa và cải tạo đã góp phần quan trọng vào việc tăng năng suất và sản lượng các loại cây trồng trên địa bàn huyện

- Chăn nuôi:

Chăn nuôi có nhiều chuyển biến cả về số lượng cũng như chất lượng và giá trị; phát triển theo hướng trang trại, gia trại, bán công nghiệp, đảm bảo an toàn dịch bệnh, vệ sinh phòng dịch và chiếm tỷ trọng ngày càng cao trong giá trị sản xuất nông nghiệp( năm 2009 cơ cấu ngành chăn nuôi chiếm 24,8%, năm 2014 chiếm 28,1%) Theo số liệu điều tra thống kê năm 2015 qua bảng 4.2

Bảng 4.2: Số lượng, sản lượng gia súc, gia cầm năm 2015

STT Chỉ tiêu Số lượng

(con)

Sản lượng (tấn)

4 Tổng đàn gia cầm 650.663 911

(Nguồn: Số liệu Phòng Nông nghiệp huyện Định Hóa)

Số liệu thống kê cho thấy xu hướng chăn nuôi trâu, bò hiện nay không còn dùng để cung cấp sức kéo, mà chủ yếu làm thực phẩm nhằm đáp ứng cho nhu cầu ngày cao của thị trường Đặc biệt, sản phẩm thịt gà của Định Hóa với chất lượng thịt ngon đã được người tiêu dùng biết đến và ưa chuộng

4.2.2 Điều kiện văn hoá xã hội

Huyện Định Hóa gồm 24 đơn vị hành chính (23 xã và 1 thị trấn) Theo

Chi cục thống kê huyện Định Hóa, dân số của huyện năm 2016 là 88.430

người với 42.159 lao động và 25.610 hộ trong đó hộ nông nghiệp 18.210 hộ (chiếm 71,1%), hộ phi nông nghiệp 7.400 hộ (chiếm 28,9%)