Ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu (GPS), hệ thống thông tin địa lý (GIS)

trong việc theo dõi biến động, chỉnh lý thông tin và xây dựng cơ sở dữ liệu đất Lâm nghiệp khu vực nghiên cứu thực nghiệm thuộc Trung tâm nghiên cứu Lâm nghiệp vùng núi phía Bắc tại huyện Sơn Dương – tỉnh Tuyên Quang.

I ĐẶT VẤN ĐỀ1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Đất đai là là nguồn tài nguyên thiên nhiên vô cùng quý giá đối với mỗiquốc gia, là điều kiện tồn tại và phát triển của con người cùng các sinh vậtkhác trên trái đất

Hiện tại và trong tương lai công nghệ thông tin phát triển mạnh, nócho phép ta sử dụng để giải quyết các vấn đề phức tạp của kinh tế - xã hội vàđây cũng là yêu cầu tất yếu đặt ra Để đáp ứng và khai thác tốt phương pháptiên tiến này trong ngành Quản lý đất đai thì yêu cầu cốt lõi đặt ra là phải có

sự đổi mới mạnh mẽ trong tổ chức cũng như chất lượng thông tin

Thông tin đất giữ vai trò quan trọng trong công tác quản lý đất đai nó là cơ

sở cho việc đề xuất các chính sách phù hợp và lập ra các kế hoạch hợp lýnhất cho các nhà quản lý phân bổ sử dụng đất cũng như trong việc ra cácquyết định liên quan đến đầu tư và phát triển nhằm khai thác hợp lý nhất đốivới tài nguyên đất đai.Xây dựng cơ sở dữ liệu tài nguyên đất trên cơ sở cậpnhật và đồng bộ hoá các thông tin về hệ quy chiếu, hệ toạ độ, độ cao, cácthông tin về hệ thống bản đồ, thông tin về ranh giới, địa giới hành chính,thông tin về mô hình độ cao, địa hình, thông tin về các loại đất theo hiệntrạng sử dụng, thông tin về quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất, thông tin vềchủ sử dụng và các thông tin về những cơ sở dữ liệu liên quan đến tàinguyên đất Từ đó cho thông tin đầu ra phục vụ yêu cầu quản lý của chínhquyền trung ương, địa phương, của Ngành, và các ngành khác đồng thờiphục vụ thông tin đất đai cho nhu cầu sinh hoạt của người dân Điều này nó

có ý nghĩa rất lớn khi mà hiện nay công tác quản lý về đất đai đang là vấn đềthời sự thu hút sự quan tâm của các ngành, các cấp và mọi người, tất cả đềucần tới thông tin đất đầy đủ và chính xác

Trong quỹ đất của nước ta đất lâm nghiệp có vai trò đặc biệt quantrọng về kinh tế, xã hội và môi trường Hiện nay tại trung tâm nghiên cứulâm nghiệp miền núi phía Bắc chưa có được cơ sở dữ liệu đất hoàn chỉnhphục vụ cho việc quản lý, quy hoạch sử dụng có hiệu quả nguồn lực đất đaitại đây Việc xây dựng được nguồn cơ sở dữ liệu hoàn chỉnh sẽ tạo ra nhiềuthuận lợi trong quản lý, sản xuất và nghiên cứu khoa học Đặc biệt là việcứng dụng công nghệ GIS và GPS vào lĩnh vực quản lý đất đai nói chung vàquản lý tài nguyên rừng nói riêng

Xuất phát từ thực tế trên, được sự nhất trí của nhà trường, ban chủ

nhiệm khoa, dưới sự hướng dẫn của thầy giáo ThS Trương Thành Nam,

chúng em tiến hành nghiên cứu đề tài: “Ứng dụng hệ thống định vị toàn

cầu (GPS), hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong việc theo dõi biến động, chỉnh lý thông tin và xây dựng cơ sở dữ liệu đất Lâm nghiệp khu vực nghiên cứu thực nghiệm thuộc Trung tâm nghiên cứu Lâm nghiệp vùng núi phía Bắc tại huyện Sơn Dương – tỉnh Tuyên Quang.”

1.2 MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI

- Xây dựng cơ sở dữ liệu tài nguyên đất lâm nghiệp phục vụ cho côngtác quản lí đất đai tại khu vực trung tâm

II TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐẤT ĐAI

Hệ thống cơ sở dữ liệu quốc gia là một trong các thành phần nền tảngcủa kết cấu hạ tầng về thông tin nó bao gồm các cơ sở dữ liệu (CSDL) chuyênngành để tạo thành một hệ thống cơ sở thống nhất bao gồm các thành phần:

cơ sở dữ liệu về chính trị (chính sách, pháp luật, tổ chức cán bộ); cơ sở dữ liệu

về kinh tế (nguồn lực - tài nguyên thiên nhiên, đất đai, lao động, vốn, quyhoạch, kế hoạch phát triển kinh tế, kết quả hoạt động của các ngành kinh tế -nông nghiệp, công nghiệp, dịch vụ); cơ sở dữ liệu xã hội (dân số, lao độngvăn hoá, giáo dục, y tế, thể thao); cơ sở dữ liệu về tài nguyên đất (CSDLTNĐ)

là một thành phần không thể thiếu được của cơ sở dữ liệu quốc gia

Cơ sở dữ liệu tài nguyên đất bao gồm toàn bộ thông tin về tài nguyênđất đai và địa lý ; nội dung thông tin được phân loại theo đối tượng địa lýnhư thuỷ văn, giao thông, dân cư, địa giới, hiện trạng sử dụng đất, các côngtrình cơ sở hạ tầng … Xét về các yếu tố cấu thành, chúng có thể chia rathành hai phần cơ bản là cơ sở dữ liệu bản đồ địa lý và cơ sở dữ liệu đất đai.Thông tin về tài nguyên đất đai đuợc thể hiện bằng dữ liệu bản đồ và dữ liệuthuộc tính có cấu trúc

Với cách nhìn bản đồ như một hệ cơ sở dữ liệu, ta thấy rằng bản đồ làtập hợp các dữ liệu địa lý, các dữ liệu này mô tả các đối tượng trong thế giớithực bằng vị trí toạ độ duới một hệ toạ độ xác định, ngoài ra dữ liệu địa lýcòn chứa đựng các thông tin về thuộc tính của đối tượng Việc xác định vàước đoán tài nguyên tự nhiên, môi trường và đất đai sẽ cung cấp nhiều đốitượng phản ánh mới cho bản đồ

Cấu trúc CSDLTNĐ: Về nguyên tắc một hệ thống thông tin của ngànhhợp lý nhất là có tổ chức dựa trên cơ cấu tổ chức của ngành chủ quản, cơ cấu

tổ chức được phân thành các cấp trung ương và địa phương Thông thườngcác địa phương đóng vai trò là nơi thu thập, cập nhật các thông tin chi tiết,cung cấp thông tin đầu vào cho toàn bộ hệ thống và cũng sẽ là nơi quản lý

và sử dụng chủ yếu các thông tin cshi tiết, còn cấp trung ương nhu cầu chủyếu lại là các thông tin tổng hợp từ các thông tin chi tiết Có 4 phương ánlưu trữ và quản lý dữ liệu bao gồm: Quản lý tập trung; Phân tán bản sao;Phân tán dữ liệu; Phân tán dữ liệu chi tiết; Tập trung số liệu tổng hợp Căn

cứ vào trình độ quản lý, mức độ ổn định của quy trình quản lý, phân bố tầnxuất sử dụng thông tin giữa các đơn vị để xác định phương án thích hợp

Chuẩn hoá CSDLTNĐ: cơ sở dữ liệu tài nguyên đất khi đưa vào sửdụng phải được chuẩn hoá dữ liệu, đảm bảo tính thống nhất của cơ sở dữliệu khi chia sẻ cho nhiều đối tượng sử dụng hoặc hiệu chỉnh từ nhiều nguồnkhác nhau Việc chuẩn hoá cơ sở dữ liệu phải đáp ứng được các nhu cầu:Xác định thống nhất cho từng thể dữ liệu, xác định quy trình thống nhất đểchuyển các dữ liệu cũ về dạng chuẩn Nội dung chuẩn hoá bao gồm: chuẩnhoá thiết bị tin học (hệ điều hành, mạng, thiết bị phần cứng, chuẩn phầnmềm ứng dụng, bảng mã ký tự và tổ chức dữ liệu), chuẩn hoá hệ quy chiếu,toạ độ, địa giới, địa danh); chuẩn hóa hệ thống bản đồ, …

2.2 HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÍ (GIS)

Ở bất kỳ một ngành khoa học kỹ thuật hay kinh tế chúng ta đều có thểbắt gặp các Hệ thống thông tin và các phương pháp xử lý thông tin khácnhau tuỳ theo từng lĩnh vực (hệ thống thông tin ngân hàng, hệ thống thôngtin nhân sự…) cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin, các thông tinhiện nay đã đáp ứng và giải quyết được những bài toán rất lớn mà thực tế đặtra

Trong lĩnh vực hoạt động của xã hội, thông tin là mạch máu chính củacác công cụ quản lý: Quản lý xã hội nói chung và quản lý đất đai nói riêng,

dù sử dụng công cụ nào thô sơ hay hiện đại đều là thu thập và xử lý thôngtin Thông tin đất là tất cả các thông tin liên quan đến đất đai, thông tin đấtđai thường được thể hiện bằng Hệ thống thông tin Địa lý, Hệ thống thông tinđất Hai vấn đề này là cơ sở chính của hệ thống thông tin định hướng theotừng ô thửa và các hoạt động của nó

2.2.1 Khái niên hệ thống thông tin địa lí

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 cácphương 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 chấtkhông gian từ thế giới thực để giải quyết các bài toán ứng dụng phục vụ cácmục đích cụ thể”

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

2.2.2 Các thành phần cơ bản của một hệ thống thông tin địa lí

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 hệthống 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 thôngtin 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 giảiquyết 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 theocác yêu cầu đặt ra của hệ thống

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

- Con người: yếu tố con người có ảnh hưởng rất lớn đối với các hệGIS, 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

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

T

2.2.3 Các phần mềm phổ biến của GIS

2.2.3.1 Phần mềm Microstation Geographics

Microstation GeoGraphic là một phần mềm hệ thống thông tin địa

lý, với đầy đủ tính năng thu nhận dữ liệu, quản lý, phân tích, tìm kiếm và hiển thị, …các dữ liệu không gian và các dữ liệu thuộc tính có liên quan trong một dự án GIS Hơnnữa Microstation GeoGraphics còn cung cấp bộ công cụ quản lý các thông tin địa lý ởnhững dạng dữ liệu khác nhau như Raster, Vector, hay dạng bảng MicroStationGeographics bao gồm các chức năng chính sau đây:

- Thiết kế các đối tượng cơ sở (Feature-base Design)

- Xây dựng các đối tượng hình học (Construction of geometric objects)

- Tạo lập Topology và phân tích dữ liệu không gian (Topology andSpatial Analysis)

- Cung cấp công cụ quản lý cơ sở dữ liệu (Database Tools)

- Thành lập bản đồ chuyên đề và các chú giải (Thematic Mapping andAnnotation)

- Quản lý bản đồ (Map Management)

- Tương thích với hệ Module GIS Environment (MGE compatibility)Với ngôn ngữ phát triển MDL (MicroStation Development Language),Microstation Geographics còn cung cấp cho những nhà phát triển phầnmềm và người sử dụng các công cụ mềm dẻo trong việc mở rộng các chứcnăng của GIS

MicroStation Geographics Projects

MicroStation Geographics tổ chức cơ sở dữ liệu bản đồ trong các dự án(Projects) Dự án là sự lựa chọn các đối tượng đặc trưng (Features), nhóm

loại đối tượng (Categories), các loại bản đồ (Maps) và các thuộc tính khácđược định nghĩa trong khi tổ chức các thông tin địa lý Các thành phầnchính trong một dự án của MicroStation Geographics bao gồm:

- Phân nhóm đối tượng (Category)

- Phân lớp đối tượng (Feature)

- Các lệnh thao tác xử lý (Command)

- Các loại bản đồ (Maps)

- Các bảng hệ thống (Systems Tables)

- Thuộc tính dùng cho chuyên đề (User Attribute Tables)

- Liên kết các chỉ số bản đồ (Join CatalogMap index shapes).Trong MicroStation Geographics, mô hình dữ liệu là một tập hợp dữliệu có tổ chức và cấu trúc chặt chẽ Các thành phần cơ bản bao gồm các filebản đồ và các bảng cơ sở dữ liệu

Bản đồ trong MicroStation Geographics là các file đồ hoạ, chứa cácđối tượng bản đồ được số hoá cùng các tham số đồ hoạ định nghĩa theo đốitượng Các file đồ hoạ DGN được lưu trữ với phần mở rộng là dgn mô tả vịtrí không gian của các đối tượng

Mỗi đối tượng địa lý là một phần tử của file DGN có ít nhất một thuộctính liên kết với bảng dữ liệu thuộc tính được người sử dụng định nghĩa chođối tượng File DGN lưu trữ dữ liệu theo cấu trúc không gian xác định Khilưu trữ đối tượng, ngoài các thông tin chung như chỉ số lớp, kiểu đối tượng,

… mỗi kiểu đối tượng còn có cấu trúc mô tả riêng

Các loại đối tượng đồ hoạ trong file DGN được sử dụng để mô tả cácđối tượng bản đồ bao gồm: Đường thẳng (Line); Đường gấp khúc (Line,Line String); Đường cong (Curve); Các điểm ký hiệu (Cell); Chữ mô tả(Text, Text Node); Vùng (Shape, Complex Shape); Thuộc tính phi khônggian (Attribute)

2.2.3.2 Phần mềm Arcinfor/ mapinfor

ArcInfor được sử dụng rộng rãi trong các ngành khoa học trái đất

cũng như trong các ngành khác để xây dựng hệ quản trị cơ sở dữ liệu bản đồ,thành lập loại bản đồ chuyên đề, quy hoạch tối ưu các bài toán phục vụnhiều mục đích khác nhau ArcInfor là phần mềm GIS đầu tiên được hãngRSRI xây dựng trên hệ điều hành UNIX cho các máy lớn (Workstation), khảnăng xử lý đồ hoạ của ArcInfor mang tính chất tự động rất cao cùng với tốc

độ và tốc độ chính xác cho thành lập bản đồ số trên máy tính Với chức năngphân tích dữ liệu như: Overlay, Network, … tạo lên sức mạnh trong khaithác dữ liệu địa lý trên cơ sở các phép toán không gian cũng như khả năng

mô hình hoá các đối tượng địa lý Theo quan điểm của GIS thì ArcInfor có

ba chức năng: xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý, phân tích và trình bày dữ liệu địa

lý Ở Nước ta, ArcInfor không chỉ ứng dụng để xây dựng bản đồ mà được ưachuộng áp dụng trong các ngành như: Địa chất, Địa chính, Nông nghiệp, Quyhoạch đô thị, …

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 tổchức, quản lý cơ sở dữ liệu theo các lớp đối tượng địa lý trên máy tính bởicác 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

2.3 HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU (GPS)

2.3.1 Khái niệm hệ thống định vị toàn cầu (GPS)

Hệ thống Định vị Toàn cầu (Tiếng Anh: Global Positioning System

-GPS) là hệ thống xác định vị trí dựa trên vị trí của các vệ tinh nhân tạo, do

Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ thiết kế, xây dựng, vận hành và quản lý Trongcùng một thời điểm, ở một vị trí trên mặt đất nếu xác định được khoảng cáchđến ba vệ tinh (tối thiểu) thì sẽ tính được tọa độ của vị trí đó

Tuy được quản lý bởi Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ, chính phủ Hoa Kỳ chophép mọi người trên thế giới sử dụng một số chức năng của GPS miễn phí,bất kể quốc tịch nào

Một đặc điểm nổi bật của hệ định vị toàn cầu GPS đó là việc tất cảmọi người đều được quyền khai thác miễn phí tín hiệu GPS mà không cầnkhai báo hoặc đăng ký quyền sử dụng với nhà sản xuất Với tất cả các đặcđiểm trên, chúng ta cũng dễ dàng nhận thấy tại sao công nghệ GPS lại pháttriển mạnh và nhanh chóng trở thành một chuẩn toàn cầu trong định vị vàdẫn đường, GPS thực sự là một hệ thống với đầy đủ các tính năng mạnh mẽ,phục vụ cho tất cả mọi người sử dụng tại bất kỳ nơi nào trên thế giới

So với các phương tiện đo đạc truyền thống như máy kinh vĩ, máy toànđạc thì công nghệ GPS mang lại rất nhiều thuận lợi mà phương tiện đo đạctruyền thống không thể có được:

- GPS không đòi hỏi phải thông hướng ngắm giữa các điểm đo

- Độ chính xác của phép đo GPS ít chịu ảnh hưởng của các yếu tố thờitiết

- Phép đo sử dụng công nghệ GPS đòi hỏi ít thời gian hơn so với cácphương pháp đo đạc truyền thống

- Các kết quả của phép đo sử dụng công nghệ GPS đều nằm trong một

hệ toạ độ thống nhất trên toàn thế giới

- Số liệu đo đạc thu được bằng công nghệ GPS đều ở dạng số vì vậy rất

dễ dàng chuyển đổi sang cho các hệ bản đồ tự động hoặc hệ thống thông tinđịa lý (GIS)

Một điểm khác biệt chính khi so sánh giữa các phương pháp đo đạctruyền thống và đo đạc sử dụng công nghệ GPS đó là việc tính toán khoảngcách giữa 2 điểm trong đo GPS được thực hiện trên mặt Elipsoid toán học(WGS - 84) chứ không phải trên một bề mặt khu vực Sau khi thực hiệnphép đo taị các điểm đo khác nhau có thể xác định được mối liên hệ giữa cácđiểm này, ta có thể tính chuyển toạ độ các điểm này từ Elipsoid WGS - 84sang các Elipsoid và lưới chiếu khác

2.3.2 Các thành phần cơ bản của một hệ thống định vị toàn cầu (GPS)

Phần không gian

Gồm 24 quả vệ tinh (21 vệ tinh hoạt động và 3 vệ tinh dự phòng) nằmtrên các quỹ đạo xoay quanh trái đất Chúng cách mặt đất 12 nghìn dặm.Chúng chuyển động ổn định, hai vòng quỹ đạo trong khoảng thời gian gần

24 giờ Các vệ tinh này chuyển động với vận tốc 7 nghìn dặm một giờ Các

vệ tinh trên quỹ đạo được bố trí sao cho các máy thu GPS trên mặt đất có thểnhìn thấy tối thiểu 4 vệ tinh vào bất kỳ thời điểm nào

Các vệ tinh được cung cấp bằng năng lượng Mặt Trời Chúng có các nguồn pin dự phòng để duy trì hoạt động khi chạy khuất vào vùng không có ánh sáng Mặt Trời Các tên lửa nhỏ gắn ở mỗi quả vệ tinh giữ chúng bay đúng quỹ đạo đã định

Phần kiểm soát

Mục đích trong phần này là kiểm soát vệ tinh đi đúng hướng theo quỹ đạo và thông tin thời gian chính xác Có 5 trạm kiểm soát đặt rải rác trên tráiđất Bốn trạm kiểm soát hoạt động một cách tự động, và một trạm kiểm soát

là trung tâm Bốn trạm này nhận tín hiệu liên tục từ những vệ tinh và gửi cácthông tin này đến trạm kiểm soát trung tâm Tại trạm kiểm soát trung tâm,

nó sẽ sửa lại dữ liệu cho đúng và kết hợp với hai an-ten khác để gửi lại thôngtin cho các vệ tinh

Phần sử dụng

Phần sử dụng là thiết bị nhận tín hiệu vệ tinh GPS và người sử dụng thiết bị này

Dưới đây là một số thông tin đáng chú ý về các vệ tinh GPS (còn gọi

là NAVSTAR, tên gọi chính thức của Bộ Quốc phòng Mỹ cho GPS):

 Vệ tinh GPS đầu tiên được phóng năm 1978

 Hoàn chỉnh đầy đủ 24 vệ tinh vào năm 1994

 Mỗi vệ tinh được làm để hoạt động tối đa là 10 năm

 Vệ tinh GPS có trọng lượng khoảng 1500 kg và dài khoảng 17 feet (5 m) với các tấm năng lượng Mặt Trời mở (có độ rộng 7 m²)

 Công suất phát bằng hoặc dưới 50 watts

2.4 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH ỨNG DỤNG GIS TRONG XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU TÀI NGUYÊN ĐẤT

2.4.1 Tình hình ứng dụng trên thế giới

Năm 1964 Canada đã xây dựng Hệ thống thông tin địa lý đầu tiên trênthế giới có tên gọi là Canadian Geographical Information System Song songvới Canada, tại Mỹ hàng loạt các trường đại học cũng tiến hành nghiên cứu

và xây dựng các Hệ thống thông tin địa lý Tuy nhiên rất nhiều hệ thốngtrong số đó đã không tồn tại được bao lâu do khâu thiết kế cồng kềnh và giáthành quá cao Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu ở giai đoạn này đã đưa ranhững lý luận nhận định quan trọng về vai trò, chức năng của Hệ thốngthông tin địa lý: Hàng loạt loại bản đồ có thể được số hoá và liên kết vớinhau tạo ra một bức tranh tổng thể về tài nguyên thiên nhiên của một khuvực, một quốc gia hay một châu lục Sau đó máy tính được xử dụng để phântích các đặc trưng của nguồn tài nguyên đó và cung cấp các thông tin bổ ích,kịp thời cho việc quy hoạch.

Trong những năm 70 – 80, đứng trước sự gia tăng nhu cầu quản lýnguồn tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường, nhiều quốc gia và các tổchức quốc tế đã quan tâm nhiều hơn đến sự nghiên cứu và phát triển của hệthống thông tin địa lý Cũng trong khung cảnh đó, có hàng loạt các yếu tố đãthay đổi một cách thuận lợi cho sự phát triển của Hệ thống thông tin địa lý.Các hệ ứng dụng GIS trong lĩnh vực quản lý tài nguyên thiên nhiên và môitrường phát triển mạnh trong thời gian này, điển hình như các hệ LIS (LandInformation System), LRIS (Land Resource Information System), ILWIS(Integrated Land and Water Information System), … và hàng loạt các sảnphẩm thương mại của các hãng, các tổ chức nghiên cứu phát triển ứng dụngGIS như ESRI, Computerversion, Intergraph, …

Trên thế giới cũng như trong khu vực hiện nay, đã xuất hiện nhiều nhucầu tổ chức các cơ sở dữ liệu toàn cầu hoặc khu vực để giải quyết các vấn đềchung như: môi trường, lương thực, tài nguyên thiên nhiên, dân số, … Địnhhướng xây dựng các cơ sở dư liệu toàn cầu về địa lý, tài nguyên và môitrường đang được các nhà quản lý quan tâm Việc xây dựng dữ liệu địa lý vàđất đai toàn cầu được xác định trong chương trình Bản đồ Thế giới (GlobalMapping) được bắt đầu từ năm 1996 với nội dung là thành lập hệ thống bản

đồ nền theo tiêu chuẩn thống nhất ở tỷ lệ 1/1.000.000 bao gồm các lớp thôngtin liên quan đến tài nguyên đất Các nhà khoa học trên thế giới đã dự địnhtới việc xây dựng một cơ sở dữ liệu không gian thống nhất mang tên GSDI(Spatial Data Infrastructure), những nghiên cứu khả thi về hệ thống CSDLnày đã được tiến hành từ năm 1996.

Ở các nước trong khu vực Đông Nam Á, Liên Hợp Quốc chủ trìchương 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 tạiMalaysia Với sự hình thành các nhóm nghiên cứu về: hệ quy chiếu và địagiới hành chính, hệ thống pháp lý, bản đồ nền, chuẩn hoá thông tin, kể từnăm 1997 chương trình này tập trung nghiên cứu xây dựng hệ quy chiếu - hệtoạ độ khu vực và cơ sở dữ liệu không gian và khu vực Nói tóm lại vấn đềxây dựng các CSDL địa lý toàn cầu và khu vực đang là một nhu cầu lớnđựơc nhiều nước quan tâm nhằm giải quyết các vấn đề mang tính chiến lượcphát triển đối với mỗi quốc gia cũng như trên toàn cầu

2.4.2 Tình hình ứng dụng ở Việt Nam

Ở nước ta, công nghệ GIS mới chỉ được chú ý trong vòng 10 năm trởlại đây, tusy nhiên phần lớn mới chỉ dừng lại ở mức xây dựng cơ sở dữ liệucho các dự án nghiên cứu Một số phần mềm lớn của GIS như ARCINFO,MAPINFO, MAPPING OFFICE, …đã được sử dụng ở nhiều nơi để xâydựng lại bản đồ địa hình, địa chính, hiện trạng trên phạm vi toàn quốc Sựkết hợp giữa công nghệ viễn thám và GIS đã bắt đầu được ứng dụng trongmột số nghiên cứu về nông lâm nghiệp như trong công tác điều tra quyhoạch rừng (Viện điều tra quy hoạch rừng), công tác điều tra đánh giá vàquy hoạch đất nông nghiệp của viện quy hoạch, thiết kế nông nghiệp, …

Năm 1998 Tổng cục địa chính (nay là Bộ Tài nguyên và Môi trường) đãxây dựng dự án khả thi xây dựng cơ sở dữ liệu quốc gia về tài nguyên đất (bao

gồm cơ sở dữ liệu địa lý và cơ sở dữ liệu đất đai), mục tiêu của dự án: Nghiêncứu phân tích thiết kế tổng thể hệ thống cơ sở dữ liệu quốc gia về tài nguyênđất và kế hoạch triển khai dài hạn Theo dự án, trong giai đoạn 2000 – 2010 sẽtập trung xây dựng cơ sở hạ tầng thông tin cho cơ sở dữ liệu tài nguyên đất ởtrung ương và các tỉnh bao gồm: Đầu tư từng bước phần cứng phần mềm,đường truyền cho cơ sở dữ liệu thành phần; đào tạo cán bộ tin học; xây dựngchuẩn thông tin thống nhất; xây dựng cơ sở dữ liệu thông tin bao gồm hệ quychiếu, hệ toạ độ - độ cao nhà nước, hệ thống địa danh, địa giới hành chính, xâydựng thông tin bản đồ nền địa hình các tỷ lệ 1/50.000, 1/100.000 phủ trùm cảnước và tỷ lệ 1/25.000, 1/10.000 các vùng kinh tế trọng điểm; Xây dựng thôngtin bản đồ nền địa hình đáy biển các tỷ lệ từ 1/10.000 đến 1/1000.000; bản đồnền địa lý các tỷ lệ nhỏ hơn 1/1000.000 cả nước; xây dựng thông tin khônggian có liên quan khác như bản đồ ảnh hàng không, vũ trụ, các loại bản đồ địa

lý khác; xây dựng cơ sở dữ liệu thông tin đất đai đến từng thửa đất ở cấp tỉnh,xây dựng cơ sở dữ liệu thông tin hiện trạng sử dụng đất, chất lượng đất, giá đất,quy hoạch sử dụng đất; xây dựng các phần mềm ứng dụng để khai thác thôngtin

Theo đề án trên, được sự thoả thuận chấp nhận của Bộ Kế hoạch vàđầu tư, tại quyết định 448/QĐ – TCĐC ngày 14/10 năm 2002 Tổng cụctrưởng cục Địa chính phê duyệt quyết định đầu tư đề án tổng thể đầu tư thiết

bị, công nghệ phục vụ hiện đại hoá hệ thống thông tin – lưu trữ ngành địachính

Đầu những năm 90 trở lại đây do sự bùng nổ của Công nghệ thông tin,ngành địa chính nước ta bắt đầu ứng dụng các phần mềm khác nhau tronglĩnh vực đăng ký đất đai, lập hồ sơ địa chính Một số trương trình ứng dụngđược triển khai điển hình là:

+ Sử dụng hệ thống phần mềm MicroStation, Famis – Caddb và côngnghệ GPS thành lập bản đồ địa chính bằng ảnh chụp từ máy bay ở tỉnh Sơn

Đến ngày 31/12/2004 đã có 6 dự án đã hoàn thành và đưa vào sử dụng,năm 2005 có 7 dự án chuyển tiếp và 10 dự án mở mới đã triển khai theo quyếtđịnh đầu tư của Bộ Tài nguyên và Môi trường; các dự án hoàn thành đã pháthuy tác dụng trong việc đáp ứng yêu cầu công tác quản lý và sử dụng đất đaitheo luật đất đai 2003; góp phần tăng cường hiệu lực quản lý và hiệu quả sửdụng đất đai, đảm bảo quyền lợi hợp pháp cùa người sử dụng đất, đáp ứng yêucầu phát triển lành mạnh, thông thoáng thị trường bất động sản thông qua việc

hỗ trợ quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội, thu hút đầu tư, lập quy hoạch, kếhoạch sử dụng đất; đăng ký đất/bất động, định giá đất/bất động sản Sau khihoàn thành xây dựng cơ sở dữ liệu quốc gia về tài nguyên đất, hệ thống thôngtin đất đai không chỉ đáp ứng yêu cầu quản lý đất đai/thị trường bất động sản

mà còn đáp ứng yêu cầu quản lý nhà nước về Tài nguyên và Môi trường gópphần thực hiện thành công sự nghiệp Công nghiệp hoá - Hiện đại hoá đất nước

2.5 MỘT VÀI NÉT VỀ ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẤU GPS

Hệ định vị toàn cầu (GPS) được Bộ quốc phòng Hoa Kỳ (US ofDefense) triển khai và đưa vào hoạt động từ những năm 1960 nhằm cungcấp nguồn thông tin phục vụ mục tiêu định vị và dẫn đường cho cả quân sự

và dân sự, tín hiệu định vị và dẫn đường này được phát liên tục 24 giời mộtngày, trong mọi điều kiện thời tiết, phủ trùm trên toàn trái đất

GPS được xây dựng dựa trên cơ sở một trùm bao gồm 24 vệ tinNAVSTAR có độ cao bay 20.200 km Các vệ tinh này được xem là các điểmtham chiếu trong không gian để từ đó các máy thu tín hiệu vệ tinh GPS đặtdưới bề mặt trái đất xác định được vị trí hiện thời của chúng

Sở dĩ có thể xem các vệ tinh như các điểm tham chiếu bởi vì quỹ đạobay của chúng đã được xác định và giám sát liên tục một cách rất chính xácthông qua các điểm điều khiển mặt đất Bằng cách đo khoảng thời gian dichuyển của các tín hiệu được truyền đi từ các vệ tinh, máy thu tín hiệu định

vị vệ tinh GPS đặt trên bề mặt trái đất có thể xác định được khoảng cách từchúng tới mỗi vệ tinh Với khoảng cách đo được từ 4 vệ tinh khác nhau kếthợp với một vài thuật toán cao cấp khác, máy thu tín hiệu định vị vệ tinhGPS có thể tính được vĩ độ, kinh độ, độ cao, hướng và tốc độ di chuyển.Trong thực tế, các loại máy này có cấu hình tốt có thể xác định được vị trícủa chúng tại bất kỳ nơi nào trên trái đất với độ chính xác nhỏ hơn 100m,khoảng thời gian để thực hiện việc xác định vị trí này chỉ là một vài giây.Thêm vào đó là khả năng xử lý tín hiệu tiên tiến nên chỉ cần các ăngten rấtnhỏ đã có thể thu được các tín hiệu phát đi từ vệ tinh kể cả các tín hiệu rấtyếu Chính vì vậy mà các máy thu tín hiệu GPS ngày càng có kích thước nhỏgọn nhưng các tính năng hoạt động lại cao cấp hơn

Một đặc điểm nổi bật của hệ định vị toàn cầu GPS đó là việc tất cảmọi người đều được quyền khai thác miễn phí tín hiệu GPS mà không cầnkhai báo hoặc đăng ký quyền sử dụng với nhà sản xuất Với tất cả các đặcđiểm trên, chúng ta cũng dễ dàng nhận thấy tại sao công nghệ GPS lại pháttriển mạnh và nhanh chóng trở thành một chuẩn toàn cầu trong định vị vàdẫn đường, GPS thực sự là một hệ thống với đầy đủ các tính năng mạnh mẽ,phục vụ cho tất cả mọi người sử dụng tại bất kỳ nơi nào trên thế giới.

So với các phương tiện đo đạc truyền thống như máy kinh vĩ, máytoàn đạc thì công nghệ GPS mang lại rất nhiều thuận lợi mà phương tiện đođạc truyền thống không thể có được:

- GPS không đòi hỏi phải thông hướng ngắm giữa các điểm đo

- Độ chính xác của phép đo GPS ít chịu ảnh hưởng của các yếu tố thờitiết

- Phép đo sử dụng công nghệ GPS đòi hỏi ít thời gian hơn so với cácphương pháp đo đạc truyền thống

- Các kết quả của phép đo sử dụng công nghệ GPS đều nằm trong một

hệ toạ độ thống nhất trên toàn thế giới

- Số liệu đo đạc thu được bằng công nghệ GPS đều ở dạng số vì vậyrất dễ dàng chuyển đổi sang cho các hệ bản đồ tự động hoặc hệ thống thôngtin địa lý (GIS)

Một điểm khác biệt chính khi so sánh giữa các phương pháp đo đạc truyền thống và đo đạc sử dụng công nghệ GPS đó là việc tính toán khoảng cách giữa 2 điểm trong đo GPS được thực hiện trên mặt Elipsoid toán học (WGS - 84) chứ không phải trên một bề mặt khu vực Sau khi thực hiện phép đo taị các điểm đo khác nhau có thể xác định được mối liên hệ giữa cácđiểm này, ta có thể tính chuyển toạ độ các điểm này từ Elipsoid WGS - 84 sang các Elipsoid và lưới chiếu khác

III NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

3.1.1 Nghiên cứu điều kiện tự nhiên - kinh tế xã hội xã Hợp Thành

+ Điều kiện tự nhiên

- Vị trí địa lý

- Địa hình, địa mạo

- Khí hậu, thuỷ văn, các nguồn tài nguyên

+ Điều kiện kinh tế - xã hội

- Thực trạng phát triển kinh tế

- Thực trạng phát triển cơ sở hạ tầng

- Hiện trạng dân số, lao động và việc làm

3.1.2 Tình hình quản lý và hiện trạng sử dụng đất đai

- Tình hình quản lý đất đai

- Hiện trạng sử dụng đất năm 2010

3.1.3 Ứng dụng công nghệ GPS và GIS thu thập và quản lý dữ liệu đất đai

- Xác định vị trí quy hoạch đất đai trên thực địa bằng GPS

- Chuyển toạ độ từ WGS - 84 sang VN - 2000

- Chuyển toạ độ lên bản đồ

- Quản lý các dữ liệu về bản đồ

3.1.4 Phân tích, tổ chức và chuẩn hoá cơ sở dữ liệu

3.1.5 Quản lý cung cấp thông tin phục vụ công tác quản lý đất đai

3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.2.1 Phương pháp điều tra thu thập các loại tài liệu, số liệu

Các tài liệu, số liệu được điều tra thu thập tại các phòng chức năngthuộc UBND huyện: Phòng Tài nguyên và Môi trường; phòng Nông nghiệp

& PTNT; phòng Thống kê và tại UBND huyện Sơn Dương

- Dùng phương pháp thu thập các số liệu có sẵn

- Phương pháp điều tra thực địa

- Phương pháp đối soát thực địa

Các số liệu về toạ độ vị trí các khu vực quy hoạch, khu đất điến động

về mục đích, ranh giới, diện tích sẽ được xác định chính xác ngoài thực địabằng việc đo đạc bằng máy GPS ngoài thực địa

3.2.4 Sử dụng phần mềm GlobalMapper để chuyển đổi dữ liệu GPS hệ toạ độ từ WGS sang hệ VN – 2000.

3.2.5 Sử dụng phần mềm Microstation xây dựng và chỉnh lý bản đồ.

3.2.6 Sử dụng phần mềm Mapinfor để nhập dữ liệu thuộc tính và quản

lý cơ sở dữ liệu.

3.2.7 Phương pháp thống kê và xử lý số liệu

- Sử dụng trên phần mềm Mapinfor

IV KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

4.1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI

4.1.1 Điều kiện tự nhiên

4.1.1.1 Vị trí địa lý

Trung tâm nghiên cứu lâm nghiệp miền núi phía Bắc nằm trên địa bàn

xã Hợp Thành – huyện Sơn Dương - tỉnh Tuyên Quang, cách trung tâmThành Phố Tuyên Quang 35 km về phía Nam, được tiếp giáp với các đơn vịhành chính theo các hướng như sau:

Phía Bắc giáp xã Lương Thiện

Phía Đông giáp xã Yên Lãng huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên

Phía Tây Nam giáp thôn Cầu Trắng – xã Hợp Thành

Phía Nam giáp xã Kháng Nhật

Trung tâm có tổng diện tích tự nhiên 490 ha, có vị trí địa lý tương đốithuận lợi Cơ sở hạ tầng đã tương đối hoàn thiện như : Đường, điện, nước

4.1.1.2 Địa hình, địa mạo

Trung tâm có hai dạng địa hình chính:

- Địa hình đồi núi thấp và đồi bát úp: Đây là dạng địa hình chủ yếucủa trung tâm, phần lớn diện tích đất đai của khu vực là đồi núi thấp, phân

bố ở các khu vực phía bắc, phía đông và phía nam, độ cao trung bình là 150

- 400 m

- Địa hình đồng bằng: Phần địa hình này tập trung chủ yếu dọc theodải bờ sông Lô, được hình thành do sản phẩm bồi tụ phù sa, có độ cao từ 50-

70 m so với mực nước biển

4.1.1.3 Khí hậu

Xã Hợp Thành có khí hậu nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa:

- Mùa hè nóng ẩm, mưa nhiều kéo dài từ tháng 4 đến tháng 9, nhiệt độtrung bình khoảng 280 C Lượng mưa trung bình từ 1.500 đến 1.800mm

- Mùa đông lạnh, thời tiết khô hanh từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau,nhiệt độ trung bình là 160 C Do vị trí địa lý nên hàng năm chịu ảnh hưởngcủa gió mùa Đông Bắc Vào mùa khô, nhiệt độ và độ ẩm tương đối thấp

- Nhiệt độ trung bình hàng năm 22,50c, nhiệt độ tối thấp trung bình từ

12 – 130C; nhiệt độ tối cao trung bình năm từ 33 - 350C

- Đất feralit biến đổi do trồng lúa (Lf) được hình thành do quá trìnhcải tạo trồng lúa nước, loại đất này phân bố chủ yếu ở vùng tiếp giáp với đồinúi và thung lũng sông, suối thích hợp cho việc trồng lúa và các cây nôngnghiệp

- Đất nâu vàng phát triển trên nền phù sa cổ (Fp) loại đất phân bố ở cáckhu vực canh tác, thích hợp cho việc trồng màu và các cây công nghiệp ngắnngày

- Đất vàng nâu phát triển trên phiến sa thạch (Fq) tập trung ở các khuvực đồi núi, địa hình đồi bát úp thấp thoải, tầng đất dày, đây là loại đất códiện tích lớn Loại đất này thích hợp với nhiều loại cây trồng, đặc biệt là câychè, và cây lâm nghiệp

Xã có điều kiện về thổ nhưỡng phù hợp, thuận lợi cho phát triển câynông nghiệp cũng như cây lâm nghiệp Trong thời gian quy hoạch cần đầu

tư phát triển tận dụng tốt nguồn tài nguyên đất đai, sử dụng và bảo vệ đấtbền vững, đặc biệt là diện tích đất rừng

b, Tài nguyên nước

Với hệ thống các ao, hồ, đập, với diện tích 8,71 ha và hệ thống sông suốidiện tích 139,9 ha đây là những nguồn nước mặt rất phong phú, tạo điềukiện cho phát triển sản xuất nông nghiệp và cân bằng môi trường sinh thái.Một nguồn nước mặt khác là nước mưa, với lượng mưa bình quân trên 1.500mm/năm đã bổ sung nguồn nước quan trọng cho sinh hoạt và sản xuất

Bên cạnh đó, xã Hợp Thành có nguồn nước ngầm rất phong phú, cókhả năng đáp ứng đủ nhu cầu sử dụng nước sạch cho toàn khu vực trongnhiều năm, tuy nhiên hiện nay việc khai thác nguồn nước ngầm của xã cònnhiều hạn chế, chưa cung cấp được nước sinh hoạt cho người dân

c, Tài nguyên rừng

Trung tâm có diện tích rừng là 429,1 ha chiếm, trong đó: Rừng sảnxuất là 187,1 ha, đất trống và rừng tự nhiên là 242 ha Diện tích rừng tựnhiên được khoanh nuôi bảo vệ kết hợp với các chính sách giao đất giaorừng, các khu vực đất đồi núi trống đã được phủ xanh, diện tích rừng khôngngừng được nâng lên

Có thể nói rừng của Trung tâm hiện nay đang được phát triển tốt gópphần bảo vệ môi trường sinh thái, giữ nước đầu nguồn, chống xói mòn rửa