Nghiên cứu hệ thồng thông tin địa lí GIS và hệ thống định vị toàn cầu GPS vào trong công tác xây dựng và chỉnh lí dữ liệu đất lâm nghiệp trung tâm nghiên cứu lâm nghiệp sơn dương tuyên quang

Nghiên cứu hệ thồng thông tin địa lí GIS và hệ thống định vị toàn cầu GPS vào trong công tác xây dựng và chỉnh lí dữ liệu đất lâm nghiệp trung tâm nghiên cứu lâm nghiệp sơn dương tuyên quang Nghiên cứu hệ thồng thông tin địa lí GIS và hệ thống định vị toàn cầu GPS vào trong công tác xây dựng và chỉnh lí dữ liệu đất lâm nghiệp trung tâm nghiên cứu lâm nghiệp sơn dương tuyên quang Nghiên cứu hệ thồng thông tin địa lí GIS và hệ thống định vị toàn cầu GPS vào trong công tác xây dựng và chỉnh lí dữ liệu đất lâm nghiệp trung tâm nghiên cứu lâm nghiệp sơn dương tuyên quang Nghiên cứu hệ thồng thông tin địa lí GIS và hệ thống định vị toàn cầu GPS vào trong công tác xây dựng và chỉnh lí dữ liệu đất lâm nghiệp trung tâm nghiên cứu lâm nghiệp sơn dương tuyên quang Nghiên cứu hệ thồng thông tin địa lí GIS và hệ thống định vị toàn cầu GPS vào trong công tác xây dựng và chỉnh lí dữ liệu đất lâm nghiệp trung tâm nghiên cứu lâm nghiệp sơn dương tuyên quang Nghiên cứu hệ thồng thông tin địa lí GIS và hệ thống định vị toàn cầu GPS vào trong công tác xây dựng và chỉnh lí dữ liệu đất lâm nghiệp trung tâm nghiên cứu lâm nghiệp sơn dương 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 mỗi quốc gia, làđiều kiện tồn tại và phát triển của con người cùng các sinh vật khác trên trái đất

Hiện tại và trong tương lai công nghệ thông tin phát triển mạnh, nó cho phép ta sửdụng để giải quyết các vấn đề phức tạp của kinh tế - xã hội và đây cũng là yêu cầu tất yếuđặt ra Để đáp ứng và khai thác tốt phương pháp tiên tiến này trong ngành Quản lý đất đaithì yêu cầu cốt lõi đặt ra là phải có sự đổi mới mạnh mẽ trong tổ chức cũng như chấtlượng thông tin

Thông tin đất giữ vai trò quan trọng trong công tác quản lý đất đai nó là cơ sở cho việc đềxuất các chính sách phù hợp và lập ra các kế hoạch hợp lý nhất cho các nhà quản lý phân

bổ sử dụng đất cũng như trong việc ra các quyết định liên quan đến đầu tư và phát triểnnhằm khai thác hợp lý nhất đối với tài nguyên đất đai.Xây dựng cơ sở dữ liệu tài nguyênđất trên cơ sở cập nhật và đồng bộ hoá các thông tin về hệ quy chiếu, hệ toạ độ, độ cao,các thông 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 hiện trạng sử dụng, thông tin vềquy hoạch, kế hoạch sử dụng đất, thông tin về chủ sử dụng và các thông tin về những cơ

sở dữ liệu liên quan đến tài nguyên đất Từ đó cho thông tin đầu ra phục vụ yêu cầu quản

lý của chính quyền 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 rấtlớn khi mà hiện nay công tác quản lý về đất đai đang là vấn đề thời sự thu hút sự quantâm của các ngành, các cấp và mọi người, tất cả đều cần tới thông tin đất đầy đủ và chínhxác

Trong quỹ đất của nước ta đất lâm nghiệp có vai trò đặc biệt quan trọng về kinh tế,

xã hội và môi trường Hiện nay tại trung tâm nghiên cứu lâm nghiệp miền núi phía Bắcchưa có được cơ sở dữ liệu đất hoàn chỉnh phục vụ cho việc quản lý, quy hoạch sử dụng

có hiệu quả nguồn lực đất đai tại đây Việc xây dựng được nguồn cơ sở dữ liệu hoànchỉnh sẽ tạo ra nhiều thuận lợi trong quản lý, sản xuất và nghiên cứu khoa học Đặc biệt

là việc ứng dụng công nghệ GIS và GPS vào lĩnh vực quản lý đất đai nói chung và quản

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: “Nghiên cứu khả năng ứng dụng hệ thồng thông tin địa lí (GIS) và hệ

thống định vị toàn cầu (GPS) vào trong công tác xây dựng và chỉnh lí dữ liệu đất

lâm nghiệp 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

- Nghiên cứu khả năng ứng dụng hệ thồng thông tin địa lí (GIS) và hệ thống định

vị toàn cầu (GPS) vào trong công tác xây dựng và chỉnh lí dữ liệu đất lâm nghiệp

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

1.2.2 Yêu cầu

- Các thông tin xây dựng đảm bảo đầy đủ và chính xác, nắm chắc và thể hiện rõ đượccách thức ứng dụng hệ thống thông tin địa lý trong xây dựng cơ sở dữ liệu.

- Cấu trúc cơ sở dữ liệu của hệ thống thông tin phải thống nhất, có tổ chức vàthích hợp với yêu cầu quản lý nhà nước về đất đai

- Cơ sở dữ liệu đáp ứng nhu cầu phân tích, xử lý, lưu trữ số liệu, cung cấp thôngtin và có thể trao đổi dữ liệu với các hệ thống thông tin khác

- Xây dựng và cung cấp được nguồn thông tin biến động đất đai từ dữ liệu đầu vào,đầu ra trên địa bàn 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 tảng của kết cấu hạtầng về thông tin nó bao gồm các cơ sở dữ liệu (CSDL) chuyên ngành để tạo thành một hệthống 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, đấtđai, lao động, vốn, quy hoạch, kế hoạch phát triển kinh tế, kết quả hoạt động của các ngànhkinh tế - nông nghiệp, công nghiệp, dịch vụ); cơ sở dữ liệu xã hội (dân số, lao động vănhoá, giáo dục, y tế, thể thao); cơ sở dữ liệu về tài nguyên đất (CSDLTNĐ) là một thànhphần 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 nguyên đất đai và địa

lý ; nội dung thông tin được phân loại theo đối tượng địa lý như thuỷ văn, giao thông, dân

cư, địa giới, hiện trạng sử dụng đất, các công trình cơ sở hạ tầng … Xét về các yếu tốcấu thành, chúng có thể chia ra thành 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 liệu thuộc tính có cấu trúc

Với cách nhìn bản đồ như một hệ cơ sở dữ liệu, ta thấy rằng bản đồ là tập hợp các

dữ liệu địa lý, các dữ liệu này mô tả các đối tượng trong thế giới thực bằng vị trí toạ độduới một hệ toạ độ xác định, ngoài ra dữ liệu địa lý còn chứa đựng các thông tin về thuộctính của đối tượng Việc xác định và ước đoán tài nguyên tự nhiên, môi trường và đất đai

sẽ cung cấp nhiều đối tượng phản ánh mới cho bản đồ

Cấu trúc CSDLTNĐ: Về nguyên tắc một hệ thống thông tin của ngành hợp lý nhất

là có tổ chức dựa trên cơ cấu tổ chức của ngành chủ quản, cơ cấu tổ chức được phânthành các cấp trung ương và địa phương Thông thường các địa phương đóng vai trò lànơi 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 trungương nhu cầu chủ yếu lại là các thông tin tổng hợp từ các thông tin chi tiết Có 4 phương

án lưu trữ và quản lý dữ liệu bao gồm: Quản lý tập trung; Phân tán bản sao; Phân tán dữliệu; 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 tần xuất 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 sử dụng phải đượcchuẩn hoá dữ liệu, đảm bảo tính thống nhất của cơ sở dữ liệu khi chia sẻ cho nhiều đốitượng sử dụng hoặc hiệu chỉnh từ nhiều nguồn khác nhau Việc chuẩn hoá cơ sở dữ liệuphải đáp ứng được các nhu cầu: Xác định thống nhất cho từng thể dữ liệu, xác định quytrình thống nhất để chuyển các dữ liệu cũ về dạng chuẩn Nội dung chuẩn hoá bao gồm:chuẩn hoá thiết bị tin học (hệ điều hành, mạng, thiết bị phần cứng, chuẩn phần mềm ứngdụng, bảng mã ký tự và tổ chức dữ liệu), chuẩn hoá hệ quy chiếu, toạ độ, địa giới, địadanh); 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 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 củacông nghệ thông tin, các thông tin hiện nay đã đáp ứng và giải quyết được những bài toánrất lớn mà thực tế đặt ra

Trong lĩnh vực hoạt động của xã hội, thông tin là mạch máu chính của các công cụquản lý: Quản lý xã hội nói chung và quản lý đất đai nói riêng, dù sử dụng công cụ nàothô sơ hay hiện đại đều là thu thập và xử lý thông tin Thông tin đất là tất cả các thông tinliên quan đến đất đai, thông tin đất đai thường được thể hiện bằng Hệ thống thông tin Địa

lý, Hệ thống thông tin đất Hai vấn đề này là cơ sở chính của hệ thống thông tin địnhhướng theo từng 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 các phương tiện nhằm sử dụng và lưu trữ cácđối 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 giớithực để giải quyết các bài toán ứng dụng phục vụ các mục 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 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 khácnhau

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

T

+ 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 cácbài 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 cầuđặt 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 tiêuxác 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 biệttrong 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, sựthành công của một hệ GIS phụ thuộc vào phương pháp được sử dụng để thiết kế hệthống

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 Hơn nữa Microstation GeoGraphics còn cungcấp bộ công cụ quản lý các thông tin địa lý ở những dạng dữ liệu khác nhau như Raster, Vector, haydạng bảng MicroStation Geographics 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 and Spatial 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 and Annotation)

- Quản lý bản đồ (Map Management)

- Tương thích với hệ Module GIS Environment (MGE compatibility)

Với ngôn ngữ phát triển MDL (MicroStation Development Language), MicrostationGeographics còn cung cấp cho những nhà phát triển phần mềm và người sử dụng cáccông cụ mềm dẻo trong việc mở rộng các chức năng 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 khác được định nghĩa trong khi tổchức các thông tin địa lý Các thành phần chính trong một dự án của MicroStationGeographics 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 dữ liệu có tổ chức

và cấu trúc chặt chẽ Các thành phần cơ bản bao gồm các file bản đồ và các bảng cơ sở

dữ liệu

Bản đồ trong MicroStation Geographics là các file đồ hoạ, chứa các đối tượng bản

đồ được số hoá cùng các tham số đồ hoạ định nghĩa theo đối tượng Các file đồ hoạ DGNđược lưu trữ với phần mở rộng là dgn mô tả vị trí không gian của các đối tượng

Mỗi đối tượng địa lý là một phần tử của file DGN có ít nhất một thuộc tính liên kếtvới bảng dữ liệu thuộc tính được người sử dụng định nghĩa cho đối tượng File DGN lưutrữ dữ liệu theo cấu trúc không gian xác định Khi lưu trữ đối tượng, ngoài các thông tinchung 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 các đối 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, ComplexShape); Thuộc tính phi không gian (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 đồchuyên đề, quy hoạch tối ưu các bài toán phục vụ nhiều mục đích khác nhau ArcInfor làphần mềm GIS đầu tiên được hãng RSRI xây dựng trên hệ điều hành UNIX cho các máylớn (Workstation), khả năng xử lý đồ hoạ của ArcInfor mang tính chất tự động rất caocùng 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 khai thác 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 dựngbản đồ mà được ưa chuộng áp dụng trong các ngành như: Địa chất, Địa chính, Nông nghiệp,Quy hoạch 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 tổ chức, quản lý cơ sở dữ liệutheo các lớp đối tượng địa lý trên máy tính bởi các File dữ liệu với các phần mở rộng nhưsau:

*.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 Trong cùng một thời điểm, ở một vị trí trên mặtđất nếu xác định được khoảng cách đến ba vệ tinh (tối thiểu) thì sẽ tính được tọa độ của

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 toàn đạc thìcông nghệ GPS mang lại rất nhiều thuận lợi mà phương tiện đo đạc truyền thống khôngthể 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 thời tiết.

- Phép đo sử dụng công nghệ GPS đòi hỏi ít thời gian hơn so với các phương pháp

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 đoGPS được thực hiện trên mặt Elipsoid toán học (WGS - 84) chứ không phải trên một bềmặt khu vực Sau khi thực hiện phép đo taị các điểm đo khác nhau có thể xác định đượcmối liên hệ giữa các điểm này, ta có thể tính chuyển toạ độ các điểm này từ ElipsoidWGS - 84 sang 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) nằm trên các quỹđạo 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 vớivận tốc 7 nghìn dặm một giờ Các vệ tinh trên quỹ đạo được bố trí sao cho các máy thuGPS trên mặt đất có thể nhìn 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 tênlửa 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 thôngtin thời gian chính xác Có 5 trạm kiểm soát đặt rải rác trên trái đất 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 các thông 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 thông tin 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 trên thế giới cótên gọi là Canadian Geographical Information System Song song với Canada, tại Mỹhàng loạt các trường đại học cũng tiến hành nghiên cứu và xây dựng các Hệ thống thôngtin địa lý Tuy nhiên rất nhiều hệ thống trong số đó đã không tồn tại được bao lâu do khâuthiết 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 thôngtin địa lý: Hàng loạt loại bản đồ có thể được số hoá và liên kết với nhau tạo ra một bứctranh tổng thể về tài nguyên thiên nhiên của một khu vực, một quốc gia hay một châu lục.Sau đó máy tính được xử dụng để phân tích các đặc trưng của nguồn tài nguyên đó vàcung 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 lý nguồn tàinguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường, nhiều quốc gia và các tổ chức quốc tế đã quantâm nhiều hơn đến sự nghiên cứu và phát triển của hệ thống thông tin địa lý Cũng trongkhung cảnh đó, có hàng loạt các yếu tố đã thay đổi một cách thuận lợi cho sự phát triểncủa Hệ thống thông tin địa lý Các hệ ứng dụng GIS trong lĩnh vực quản lý tài nguyênthiên nhiên và môi trường phát triển mạnh trong thời gian này, điển hình như các hệ LIS(Land Information System), LRIS (Land Resource Information System), ILWIS(Integrated Land and Water Information System), … và hàng loạt các sản phẩm thươngmại của các hãng, các tổ chức nghiên cứu phát triển ứng dụng GIS như ESRI,Computerversion, Intergraph, …

Trên thế giới cũng như trong khu vực hiện nay, đã xuất hiện nhiều nhu cầu tổ chứccác cơ sở dữ liệu toàn cầu hoặc khu vực để giải quyết các vấn đề chung như: môi trường,lương thực, tài nguyên thiên nhiên, dân số, … Định hướng xây dựng các cơ sở dư liệutoàn cầu về địa lý, tài nguyên và môi trường đang được các nhà quản lý quan tâm Việcxây dựng dữ liệu địa lý và đất đai toàn cầu được xác định trong chương trình Bản đồ Thếgiới (Global Mapping) 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 thông tin liên quanđến tài nguyên đất Các nhà khoa học trên thế giới đã dự định tới việc xây dựng một cơ

sở dữ liệu không gian thống nhất mang tên GSDI (Spatial Data Infrastructure), nhữngnghiên cứu khả thi về hệ thống CSDL này đã được tiến hành từ năm 1996

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 cứuvề: hệ quy chiếu và địa giới hành chính, hệ thống pháp lý, bản đồ nền, chuẩn hoá thôngtin, kể từ năm 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 đề xây dựng cácCSDL địa lý toàn cầu và khu vực đang là một nhu cầu lớn đựơc nhiều nước quan tâmnhằm giải quyết các vấn đề mang tính chiến lược phát triển đối với mỗi quốc gia cũngnhư 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 trở lại đây, tusynhiên phần lớn mới chỉ dừng lại ở mức xây dựng cơ sở dữ liệu cho các dự án nghiên cứu.Một số phần mềm lớn của GIS như ARCINFO, MAPINFO, MAPPING OFFICE, …đãđược sử dụng ở nhiều nơi để xây dựng lại bản đồ địa hình, địa chính, hiện trạng trênphạm vi toàn quốc Sự kết hợp giữa công nghệ viễn thám và GIS đã bắt đầu được ứngdụng trong một số nghiên cứu về nông lâm nghiệp như trong công tác điều tra quy hoạchrừng (Viện điều tra quy hoạch rừng), công tác điều tra đánh giá và quy hoạch đất nôngnghiệp của viện quy hoạch, thiết kế nông nghiệp, …

Năm 1998 Tổng cục địa chính (nay là Bộ Tài nguyên và Môi trường) đã xây 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: Nghiên cứu phân tích thiết kế tổng thể hệthống cơ sở dữ liệu quốc gia về tài nguyên đất và kế hoạch triển khai dài hạn Theo dự án,trong giai đoạn 2000 – 2010 sẽ tập trung xây dựng cơ sở hạ tầng thông tin cho cơ sở dữ liệutài nguyên đất ở trung 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 dựng chuẩn thông tinthống nhất; xây dựng cơ sở dữ liệu thông tin bao gồm hệ quy chiếu, hệ toạ độ - độ cao nhànước, hệ thống địa danh, địa giới hành chính, xây dựng thông tin bản đồ nền địa hình các tỷ

lệ 1/50.000, 1/100.000 phủ trùm cả nước và tỷ lệ 1/25.000, 1/10.000 các vùng kinh tế trọngđiểm; Xây dựng thông tin bản đồ nền địa hình đáy biển các tỷ lệ từ 1/10.000 đến

1/1000.000; bản đồ nền địa lý các tỷ lệ nhỏ hơn 1/1000.000 cả nước; xây dựng thông tinkhông gian có liên quan khác như bản đồ ảnh hàng không, vũ trụ, các loại bản đồ địa lýkhác; 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; xâydựng các phần mềm ứng dụng để khai thác thông tin

Theo đề án trên, được sự thoả thuận chấp nhận của Bộ Kế hoạch và đầu tư, tại quyếtđịnh 448/QĐ – TCĐC ngày 14/10 năm 2002 Tổng cục trưởng cục Địa chính phê duyệtquyết định đầu tư đề án tổng thể đầu tư thiết bị, công nghệ phục vụ hiện đại hoá hệ thốngthông tin – lưu trữ ngành địa chính

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

+ Sử dụng hệ thống phần mềm MicroStation, Famis – Caddb và công nghệ GPSthành lập bản đồ địa chính bằng ảnh chụp từ máy bay ở tỉnh Sơn La và Lai Châu

+ Ứng dụng máy toàn đạc điện tử và sổ đo điện tử vào lĩnh vực đo vẽ bản đồ địachính tỷ lệ lớn ở khu vực đô thị Hà Nội

+ Ứng dụng ảnh viễn thám và hệ thống thông tin địa lý nghiên cứu biến động sửdụng đất xã Tông Cọ – Thuận Châu – Sơn La

+ Ứng dụng Cilis trong công tác quản lý đất đai ở các tỉnh: Thái Nguyên, Hà Nam,Vĩnh Phúc, Sóc Trăng, Đồng Nai, Trà Vinh,

Sau khi Bộ Tài nguyên và Môi trương được thành lập, đề án trên được điều chỉnh

bổ sung theo hướng mở rộng cơ sở dữ liệu tài nguyên, môi trường theo các lĩnh vựcthuộc Bộ quản lý để đáp ứng yêu cầu quản lý nhà nước về Tài nguyên và Môi trường 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 quyết định đầu tư của Bộ Tàinguyên và Môi trường; các dự án hoàn thành đã phát huy tác dụng trong việc đáp ứng yêucầu công tác quản lý và sử dụng đất đai theo luật đất đai 2003; góp phần tăng cường hiệu lực

quản lý và hiệu quả sử dụng đất đai, đảm bảo quyền lợi hợp pháp cùa người sử dụng đất, đápứng yêu cầu phát triển lành mạnh, thông thoáng thị trường bất động sản thông qua việc hỗtrợ quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội, thu hút đầu tư, lập quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất;đăng ký đất/bất động, định giá đất/bất động sản Sau khi hoàn thành xây dựng cơ sở dữ liệuquốc gia về tài nguyên đất, hệ thống thông tin đất đai không chỉ đáp ứng yêu cầu quản lý đấtđai/thị trường bất động sản mà còn đáp ứng yêu cầu quản lý nhà nước về Tài nguyên và Môitrường góp phần 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 of Defense) triểnkhai và đưa vào hoạt động từ những năm 1960 nhằm cung cấp nguồn thông tin phục vụmục tiêu định vị và dẫn đường cho cả quân sự và dân sự, tín hiệu định vị và dẫn đườngnày được phát liên tục 24 giời một ngày, trong mọi điều kiện thời tiết, phủ trùm trên toàntrái đất

GPS được xây dựng dựa trên cơ sở một trùm bao gồm 24 vệ tin NAVSTAR có độcao bay 20.200 km Các vệ tinh này được xem là các điểm tham chiếu trong không gian

để từ đó các máy thu tín hiệu vệ tinh GPS đặt dưới bề mặt trái đất xác định được vị tríhiện thời của chúng

Sở dĩ có thể xem các vệ tinh như các điểm tham chiếu bởi vì quỹ đạo bay củachúng đã được xác định và giám sát liên tục một cách rất chính xác thông qua các điểmđiều khiển mặt đất Bằng cách đo khoảng thời gian di chuyển của các tín hiệu đượctruyền đi từ các vệ tinh, máy thu tín hiệu định vị vệ tinh GPS đặt trên bề mặt trái đất cóthể xác định được khoảng cách từ chúng tới mỗi vệ tinh Với khoảng cách đo được từ 4

vệ tinh khác nhau kết hợp với một vài thuật toán cao cấp khác, máy thu tín hiệu định vị

vệ tinh GPS có thể tính được vĩ độ, kinh độ, độ cao, hướng và tốc độ di chuyển Trongthực tế, các loại máy này có cấu hình tốt có thể xác định được vị trí của chúng tại bất kỳnơi nào trên trái đất với độ chính xác nhỏ hơn 100m, khoảng thời gian để thực hiện việcxác 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 rất nhỏ đã có thể thu được các tín hiệu phát đi từ vệ tinh kể cả cáctín hiệu rất yếu 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 cả mọi người đềuđược quyền khai thác miễn phí tín hiệu GPS mà không cần khai báo hoặc đăng ký quyền

sử dụng với nhà sản xuất Với tất cả các đặc điểm trên, chúng ta cũng dễ dàng nhận thấytại sao công nghệ GPS lại phát triển mạnh và nhanh chóng trở thành một chuẩn toàn cầutrong định vị và dẫn 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 toàn đạc thìcông nghệ GPS mang lại rất nhiều thuận lợi mà phương tiện đo đạc truyền thống khôngthể 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 thời tiết

- Phép đo sử dụng công nghệ GPS đòi hỏi ít thời gian hơn so với các phương pháp

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 các điểm 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 năng thuộc UBNDhuyện: 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

3.2.2 Phương pháp nhập số liệu.

- Dùng phần mềm Microstation và các phần mềm như: Famis, Irasb, Geovec,Mrfclean, Mrfflag để số hoá và sửa lỗi cho các bản đồ

- Sử dụng phần mềm MapInfo để thực hiện chuyển đổi dữ liệu, xây dựng cơ sở

dữ liệu và quản lý dữ liệu

3.2.3 Phương pháp đo GPS động.

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 địa bằng việc đo đạc bằng máyGPS 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 HợpThành – huyện Sơn Dương - tỉnh Tuyên Quang, cách trung tâm Thành Phố Tuyên Quang

35 km về phía Nam, được tiếp giáp với các đơn vị hành 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 đối thuận 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 yếu của 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 theo dải bờ sông

Lô, được hình thành do sản phẩm bồi tụ phù sa, có độ cao từ 50-70 m so với mực nướcbiển

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 độ trung bìnhkhoảng 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 độtrung bình là 160 C Do vị trí địa lý nên hàng năm chịu ảnh hưởng của 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 trình cải tạo trồnglúa nước, loại đất này phân bố chủ yếu ở vùng tiếp giáp với đồi núi và thung lũng sông,suối thích hợp cho việc trồng lúa và các cây nông nghiệp

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

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

Xã có điều kiện về thổ nhưỡng phù hợp, thuận lợi cho phát triển cây nông nghiệpcũng như cây lâm nghiệp Trong thời gian quy hoạch cần đầu tư phát triển tận dụng tốtnguồn tài nguyên đất đai, sử dụng và bảo vệ đất bền 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 suối diện tích139,9 ha đây là những nguồn nước mặt rất phong phú, tạo điều kiện cho phát triển sảnxuất nông nghiệp và cân bằng môi trường sinh thái Một nguồn nước mặt khác là nướcmưa, với lượng mưa bình quân trên 1.500 mm/năm đã bổ sung nguồn nước quan trọngcho sinh hoạt và sản xuất

Bên cạnh đó, xã Hợp Thành có nguồn nước ngầm rất phong phú, có khả năng đápứng đủ nhu cầu sử dụng nước sạch cho toàn khu vực trong nhiều năm, tuy nhiên hiện nayviệc khai thác nguồn nước ngầm của xã còn nhiều hạn chế, chưa cung cấp được nướcsinh hoạt cho người dân

c, Tài nguyên rừng

Trung tâm có diện tích rừng là 429,1 ha chiếm, trong đó: Rừng sản xuất là 187,1

ha, đất trống và rừng tự nhiên là 242 ha Diện tích rừng tự nhiên được khoanh nuôi bảo

vệ kết hợp với các chính sách giao đất giao rừng, các khu vực đất đồi núi trống đã đượcphủ xanh, diện tích rừng không ngừng được nâng lên

Có thể nói rừng của Trung tâm hiện nay đang được phát triển tốt góp phần bảo vệmôi trường sinh thái, giữ nước đầu nguồn, chống xói mòn rửa trôi, bảo vệ đất và cảnhquan môi trường Do diện tích rừng ngày càng được khôi phục đã tạo điều kiện cho cácthảm thực vật trước đây có nguy cơ mất trắng giờ phát triển trở lại làm đa dạng cho sựphát triển của tự nhiên Đặc biệt là hiện nay rừng và đất rừng của Trung tâm đã góp phầnquan trọng trong việc chuyển dịch cơ cấu cây trồng theo hướng nông lâm kết hợp, tạothêm công ăn việc làm cho lao động địa phương