Ứng dụng phần mềm Vertical Mapper trong xây dựng bản đồ độ dốc phục vụ công tác định hướng phát triển nông lâm nghiệp huyện Hòa An, tỉnh Cao Bằng.

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

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Địa chính môi trường

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

NÔNG LÂM NGHIỆP HUYỆN HÒA AN,TỈNH CAO BẰNG”

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Địa chính môi trường

Khoa : Quản lí tài nguyên Khóa học : 2010 - 2014

Giảng viên hướng dẫn: ThS Trương Thành Nam

Khoa Quản lý tài nguyên - Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên

Thái nguyên – năm 2014

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 lí tài nguyên, em đã tiến hành nghiên cứu đề tài: “Ứng

dụng phần mềmVertical Mapper trong xây dựng bản đồ độ dốc phục vụ công tác định hướng phát triển nông lâm nghiệp huyện Hòa An, tỉnh Cao Bằng”

Trong suốt quá trình thực tập em đã nhận được sự giúp đỡ của các thầy cô giáo và các bạn trong khoa Quản lí tài nguyên

Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm, Ban chủ nhiệm khoa Quản lí tài nguyên, các thầy, cô giáo Bộ môn “Luật

chính sách Tài nguyên Môi trường” 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 30 tháng 04 năm 2014

Sinh viên Dương Thị Như Quỳnh

Bảng 2.1 Phân loại đất dốc 12

Bảng 4.1: Diện tích, năng suất, sản lượng một số cây trồng chính năm 2012 29

Bảng 4.2: Số lượng gia súc, gia cầm giai đoạn 2008- 2012 30

Bảng 4.3 Các chỉ tiêu xã hội của huyện Hòa An (2010 - 2012) 31

Bảng 4.4: Dân số trung bình phân theo giới tính và phân theo thành thị, nông thôn 31

Bảng 4.5 Cơ cấu sử dụng đất huyện Hòa An năm 2012 34

Bảng 4.6: Hiện trạng sử dụng các loại đất theo đơn vị hành chính 35

Bảng 4.7: Mô hình CSDL bản đồ độ dốc ở huyện Hòa An– tỉnh Cao Bằng 41

Bảng 4.8: Danh mục các lớp dữ liệu trong bộ cơ sở dữ liệu bản đồ độ dốc 41

Bảng 4.9 Cấp độ dốc huyện Hòa An, tỉnh Cao Bằng 43

Bảng 4.10 Cấu trúc cơ sở dữ liệu bản đồ độ dốc 49

Bảng 4.11 Tổng hợp diện tích đất theo cấp độ dốc 50

Bảng 4.12 Bảng thống kê cơ sở dữ liệu độ dốc xã Hồng Việt 55

Bảng 4.13 Thống kê cơ sở dữ liệu bản đồ độ dốc theo đơn vị hành chính xã 57

Bảng 4.14 So sánh Số liệu diện tích trên bản đồ và diện tích thống kê đất đai 61

Hình4.1: Sơ đồ các bước xây dựng bản đồ độ dốc huyện Hòa An, tỉnh Cao Bằng 36 Hình 4.2:Phân tích và nội suy bản đồ độ dốc 39 Hình 4.4: Mô hình số hóa độ cao khu vực huyện Hòa An – tỉnh Cao Bằng 46 Hình 4.6: Cơ sở dữ liệu bản đồ đảm bảo yêu cầu kỹ thuật 48 Hình 4.7: Cơ cấu diện tích đất theo cấp độ dốc 51 Hình 4.8: Tổng hợp cơ sở dữ liệu phân cấp độ dốc từ 00 – 80 trên bản đồ 52 Hình 4.9: Tổng hợp cơ sở dữ liệu phân cấp độ dốc từ 80 – 150 trên bản đồ 53 Hình 4.10: Tổng hợp cơ sở dữ liệu phân cấp độ dốc từ 150 – 200 trên bản đồ 54 Hình 4.11: Tổng hợp cơ sở dữ liệu phân cấp độ dốc từ 200 – 250 trên bản đồ 54 Hình 4.12: Tổng hợp cơ sở dữ liệu phân cấp độ dốc từ 250 – 740 trên bản đồ 55 Hình 4.13: Tìm kiếm các trường xã Hà Trì 58 Hình 4.14 : Tìm kiếm các trường có diện tích bằng 0.01ha 58 Hình 4.15: Tính diện tích xã Bạch Đằng 59

độ cao toàn thế giới

GDP : Gross Domestic Product - Tổng thu nhập quốc nội

GIS : Geographic Information System Hệ thống thông tin địa lý

GPS : Hệ thống định vị toàn cầu

KT : Kinh tế

MAX : Gía trị trên

MIN : Gía trị dưới

MỤC LỤC

Trang

Phần 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục đích của đề tài 2

1.3 Yêu cầu của đề tài 2

1.4 Ý nghĩa của đề tài 2

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

1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn 2

Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.1 Tổng quan về GIS - Geographic Information System 3

2.1.1 Khái niệm về Hệ thống thông tin địa lý 3

2.1.2 Các thành phần cơ bản của một Hệ thống thông tin địa lý 4

2.2 Cơ sở dữ liệu (CSDL) 5

2.2.1 Khái niệm 5

2.2.2 Các tiêu chuẩn của một cơ sở dữ liệu 5

2.3 Phần mềm Mapinfo 6

2.3.1 Các dữ liệu trong Mapinfo 6

2.3.2 Cách tổ chức thông tin trong Mapinfo 7

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

2.5 Module Vertical Mapper 8

2.6 Phần mềm Global Mapper 10

2.7 Tổng quan về đất dốc 11

2.7.1 Đất dốc 11

2.7.2 Đặc điểm 12

2.7.2.1.Thế mạnh: 12

2.7.2.2 Hạn chế: 15

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 hình nghiên cứu trong và ngoài nước 18

2.8.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 18

2.7.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 19

PHẦN 3.ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21

3.1.1 Đối tượng nghiên cứu 21

3.1.2 Phạm vi nghiên cứu 21

3.2 Địa điểm và thời gian tiến hành 21

3.2.1 Địa điểm nghiên cứu 21

3.2.2 Thời gian tiến hành 21

3.3 Nội dung nghiên cứu 21

3.3.1.Điều kiện tự nhiên, tài nguyên thiên nhiên 21

3.3.2.Điều kinh tế - xã hội huyện Hòa An, tỉnh Cao Bằng………22

3.3.3 Xây dựng bản đồ độ dốc 22

3.3.4 Ứng dụng phần mềm Mapinfo xây dựng bản đồ độ dốc bằng module Vertical Mapper 22

3.3.5 Đánh giá khả năng khai thác bản đồ độ dốc trong phát triển nông lâm nghiệp huyện Hòa An, tỉnh Cao Bằng 22

3.3.6 Đề xuất sử dụng bản đồ độ dốc trong định hướng phát triển nông lâm nghiệp huyện Hòa An, tỉnh Cao Bằng 22

3.4 Phương pháp nghiên cứu 22

3.4.1 Phương pháp thu thập số liệu 22

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 23

3.4.4 Phương pháp chuyên gia 23

Phần 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 24

4.1 Điều kiện tự nhiên, tài nguyên thiên nhiên………25

4.1.1.Vị trí địa lý 24

4.1.2.Địa hình, địa mạo 24

4.1.3 Khí hậu 26

4.1.4 Thủy văn 27

4.1.5 Thảm thực vật 28

4.2 Điều kiện kinh tế - xã hội huyện Hòa An, tỉnh Cao Bằng 29

4.2.1 Điều kiện kinh tế 29

4.2.2 Điều kiện văn hoá xã hội 30

4.2.3 Nhận xét chung về điều kiện tự nhiên - kinh tế - xã hội 32

4.2.4 Hiện trạng sử dụng đất và hiệu quả sử dụng các loại hình sử dụng đất 33 4.2.4.1.Hiện trạng sử dụng đất: 33

4.2.4.2 Về hiệu quả sử dụng các loại hình sử dụng đất: 34

4.3 Xây dựng bản đồ độ dốc 36

4.3.1.1 Thu thập nội dung thông tin dữ liệu: 37

4.3.1.2 Xử lý số liệu: 38

4.3.2 Phân tích và nội suy bản đồ độ dốc huyện Hòa An– tỉnh Cao Bằng 39

4.3.3 Tạo chuyên đề về độ dốc 40

4.3.4 Tạo cơ sở dữ liệu 40

4.3.4.1 Thiết kế mô hình cơ sở dữ liệu 40

4.3.4.2 Xây dựng danh mục 41

4.3.4.3 Chuẩn hóa và chuyển đổi dữ liệu 42

4.3.4.4 Nhập dữ liệu 42

4.3.5 Biên tập và kiểm tra 42

4.4 Ứng dụng phần mềm Mapinfor xây dựng bản đồ độ dốc bằng module Vertical Mapper 43

4.4.1 Bản đồ độ dốc 43

4.4.2 Xây dựng Cơ sở dữ liệu bản đồ độ dốc 44

4.4.2.1 Xác định cơ sở toán học và hệ tọa độ vùng nghiên cứu 44

4.4.2.2 Xây dựng cơ sở dữ liệu không gian 45

4.4.2.3 Xây dựng cấu trúc cơ sở dữ liệu của bản đồ độ dốc 48

4.4.3 Ứng dụng cơ sở dữ liệu bản đồ độ dốc phục vụ quản lý và cung cấp thông tin 49

4.4.3.1 Thống kê cơ sở dữ liệu trong bản đồ độ dốc: 49

4.4.3.2 Truy vấn cơ sở dữ liệu thuộc tính trong bản đồ độ dốc: 57

4.5 Đánh giá khả năng khai thác bản đồ độ dốc trong phát triển nông lâm nghiệp huyện Hòa An, tỉnh Cao Bằng 59

4.6 Đề xuất sử dụng bản đồ độ dốc trong định hướng phát triển nông lâm nghiệp huyện Hòa An, tỉnh Cao Bằng 62

Phần 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 65

5.1 Kết luận 65

5.2 Đề nghị 66

TÀI LIỆU THAM KHẢO 67

I Tài liệu trong nước 67

II Tài liệu nước ngoài 68

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

Hòa An là huyện có địa hình chia cắt phức tạp, đại bộ phận có đồi núi thấp xen kẽ địa hình castơ (đá vôi) với các thung lũng sâu, kín và bồn địa giữa núi 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 tùy 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:“Ứng dụng phần mềm Vertical Mapper

trong xây dựng bản đồ độ dốc phục vụ công tác định hướng phát triển nông lâm nghiệp huyện Hòa An, tỉnh Cao Bằng”

1.2 Mục đích của đề tài

- Ứng dụng module Vertical Mapper trong xây dựng bản đồ độ dốc phục

vụ quy hoạch phát triển nông lâm nghiệp huyện Hòa An – Tỉnh Cao Bằng

1.3 Yêu cầu của đề tài

- Nắm vững các bước để thực hiện việc thành lập một mô hình số địa hình trong môi trường Vertical Maper

- Bản đồ độ dốc xây dựng phải đảm bảo đầy đủ, tính chính xác cao, thuận lợi trong việc lưu trữ và sử dụng

- Quy trình thực hiện đảm bảo tính khoa học và chính xác

1.4 Ý nghĩa của đề tài

1.4.1 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 Hòa An – Tỉnh Cao Bằng

- Nâng cao kỹ năng sử dụng và tích hợp các phần mềm tin học ứng dụng

1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn

- Kết quả nghiên cứu có thể giúp cho các nhà hoạch định chính sách đưa

ra các quyết định đúng đắn trong việc thực hiện chương trình dự án liên quan đến công tác phát triển nông lâm nghiệp huyện Hòa An – Tỉnh Cao Bằng

Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

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” (Vũ Văn Trọng,2006) [14]

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 (Lê Văn Thơ và Trương Thành Nam,2008) [17]

Phần mềm + cơ sở dữ liệu 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 (Ngô Thị Hồng Gấm,2009)[8]

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 (Ngô Công Châu, 2008)[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(Ngô Công Châu, 2008)[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(Ngô Công Châu, 2008)[2]

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

DEM 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 trái đất, độ cao của các tầng đất hoặc của mực nước ngầm [3]

DEM mô hình số độ cao có nhiều ứng dụng 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 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) và cho mục đích thiết kế và quy hoạch kiến trúc cảnh quan

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

Phần mềm Vertical Maper được viết ra để thực hiện các nhiệm vụ nghiên cứu thành lập các mô hình số địa hình và các nhiệm vụ khác có liên quan

Để thực hiện việc thành lập một mô hình số địa hình trong môi trường Vertical Maper:

- Chuẩn bị một bản đồ địa hình, thể hiện bằng phương pháp đường đẳng cao

- Chuyển các đường đẳng cao thành các chuỗi điểm độ cao

- Thực hiện phép nội suy để tạo ra mô hình số độ cao địa hình

Các đặc tính trong Modul Vertical Mapper 3.0:

- 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

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 [21,17]

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 góiphần mềm dễ dùng với chi phí thấp

Global Mapperbao 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 vớicác 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 Global Mapper [20]

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 (Lê Văn Khoa, Trần Thị Lành)[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

tỷ lệ rất nhỏ (Nguyễn Thế Đặng, Đào Châu Thu, Đặng Văn Minh, 2003)[5]

đình… Ngoài ra miền núi với những cánh rừng rộng lớn, còn là một máy điều hòa khổng lồ chi phối sự an toàn sinh thái và môi trường cho sự sống (Lê Văn Khoa, Trần Thị Lành)[12]

Tiềm năng mở rộng đất canh tác: Đất 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 (Lê Quốc Doanh và cs(2006)[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 dốc 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 (Thái Phiên, Nguyễn Tử Siêm, 1998)[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 hình 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 địa hình 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 [11]

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 được 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 [11]

2.7.2 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 (Đỗ Thị Việt Hương, 2011)[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

- Phần mềm Vertical Mapper

- Đất dốc địa bàn huyện Hòa An – tỉnh Cao Bằng

3.1.2 Phạm vi nghiên cứu

- Huyện Hòa An – tỉnh Cao Bằng

3.2 Địa điểm và thời gian tiến hành

3.2.1 Địa điểm nghiên cứu

- Địa điểm nghiên cứu: Huyện Hòa An-Tỉnh Cao Bằng

- 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: 20/01/2013 đến 30/04/2014

3.3 Nội dung nghiên cứu

3.3.1.Điều kiện tự nhiên, tài nguyên thiên nhiên:

3.3.2 Điều kiện kinh tế - xã hội:

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

+ Điều kiện văn hóa xã hội: số dân, số hộ, tỷ lệ lao động/tổng số dân,

tỷ lệ tăng dân số (tăng tự nhiên, tăng cơ học) …

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

+ Hiện trạng sử dụng đất và hiệu quả sử dụng các loại hình sử dụng đất

3.3.3 Xây dựng bản đồ độ dốc

+ Thu thập và xử lý số liệu

+ Phân tích và nội suy bảo đồ độ dốc huyện Hòa An- tỉnh Cao Bằng + Tạo chuyên đề về độ dốc

+ Tạo cơ sở dữ liệu

+ Biên tập và kiểm tra

3.3.4 Ứng dụng phần mềm Mapinfo xây dựng bản đồ độ dốc bằng module Vertical Mapper

Xác định các yếu tố thông tin, nguồn dữ liệu đưa vào biên tập, xử lý trên phần mềm Mapinfo, Arc view và modunl Vertical Mapper bao gồm

cả dữ liệu không gian và dữ liệu phi không gian

3.3.5 Đánh giá khả năng khai thác bản đồ độ dốc trong phát triển nông lâm nghiệp huyện Hòa An, tỉnh Cao Bằng

3.3.6 Đề xuất sử dụng bản đồ độ dốc trong định hướng phát triển nông lâm nghiệp huyện Hòa An, tỉnh Cao Bằng

3.4 Phương pháp nghiên cứu

3.4.1 Phương pháp thu thập số liệu

- Thu thập cơ sở dữ liệu không gian:

+ Khai thác dữ liệu từ hệ thống dữ liệu độ cao toàn thế giới ASTER GDEM + Bản đồ hiện trạng sử dụng đất, bản đồ địa giới hành chính 364, …

- Phân tích cơ sở dữ liệu không gian:

+ Sử dụng Globol Mapper

+ Sử dụng Modul Vetical Mapper

+ Phần mềm MapInfo professional V9.5

- 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 2007

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 Hòa An

Ranh giới theo địa giới hành chính có giới hạn:

- Phía Bắc giáp các huyện Hà Quảng và Trà Lĩnh

- Phía Nam giáp huyện Thạch An

- Phía Đông giáp các huyện Quảng Uyên và Phục Hòa

- Phía Tây giáp các huyện Nguyên Bình và Thông Nông

Huyện Hòa An có tổng diện tích tự nhiên 60.710,33 ha (đã trừ 3 xã chuyển về thị xã Cao Bằng), dân số 53.135 người, chia thành 21 đơn vị hành chính gồm 20 xã và 1 thị trấn

Trung tâm huyện là Thị trấn Nước Hai cách thị xã Cao Bằng 16 km về hướng Bắc theo tỉnh lộ 203, cách cửa khẩu Sóc Giang 40 km Nhìn chung huyện Hòa An có vị trí tương đối thuận lợi để giao lưu phát triển kinh tế, văn hóa, xã hội với các địa bàn khác trong và ngoài tỉnh

4.1.2.Địa hình, địa mạo

Huyện Hòa An có kiến tạo địa hình dạng lòng máng dọc theo sông Bằng theo hướng Tây Bắc - Đông Nam Độ cao trung bình 350m so với mực nước biển Địa hình ở đây chia cắt phức tạp, đại bộ phận có đồi núi thấp xen

kẽ địa hình castơ (đá vôi) với các thung lũng sâu, kín và bồn địa giữa núi Sự

phân hóa nền địa hình chia thành 3 dạng chính: địa hình đồi núi đất, địa hình thũng lũng và địa hình núi đá

- Dạng địa hình đồi núi đất: có độ cao trung bình từ 300 - 350m, phân bố

ở các xã phía Bắc, Đông Bắc và phía Nam của huyện Địa hình có độ dốc thoải ở ven rìa các khối núi, càng tiến vào trong càng dốc Đất đai phần lớn có

độ dốc trên 250

xen kẽ có các thung lũng hẹp và chân sườn đồi dốc thoải, có

độ dốc dưới 200

, dạng địa hình này chiếm 63% diện tích toàn huyện

- Dạng địa hình thung lũng bồn địa: có độ cao trung bình 140 - 200m so với mực nước biển, phân bố chủ yếu trên địa bàn 8 xã, thị trấn trung tâm huyện dọc theo 2 bờ sông Bằng Đây là một bồn địa lớn của tỉnh, được hình thành do sự bồi đắp phù sa của các sông suối thuộc hệ thống sông Bằng, có địa hình tương đối bằng phẳng và là vùng sản xuất lúa màu tập trung lớn của huyện Dạng địa hình này chiếm 17% diện tích toàn huyện

- Dạng địa hình núi đá: có độ cao trung bình từ 350 - 400m, phân bố chủ yếu ở các xã phía đông, đông bắc và phía tây của huyện (trên địa bàn 6 xã trong đó tập trung chủ yếu ở 4 xã phía đông huyện) Nền địa hình này chủ yếu

là các dãy núi đá vôi dốc đứng xen kẽ các thung lũng nhỏ, hẹp Khả năng khai thác sử dụng đất vào mục đích nông nghiệp bị hạn chế, chỉ có thể canh tác được ở các thung lũng Một hạn chế khác của dạng địa hình này là thiếu nước, thậm chí nước sinh hoạt cũng thiếu vào mùa khô Vùng địa hình này chiếm 20% diện tích toàn huyện

Đặc điểm địa hình của huyện Hòa An cho thấy sự phân hóa rõ rệt các dạng địa hình khác nhaugây khó khăncho việc đi lại và xây dựng cơ sở hạ tầng nhưng lại mang sự đa dạng trong khả năng khai thác sử dụng đất Vì vậy việc khai thác sử dụng đất cần trú trọng nâng cao hiệu quả sử dụng đất, đặc biệt là ở các vùng đồng bằng là nơi tập trung đông dân cư gắn liền với quá trình đô thị hóa và cơ sở hạ tầng phát triển mạnh gây sức ép lớn Các vùng địa

hình đồi núi cần gắn việc khai thác sử dụng với việc bảo vệ tài nguyên, môi trường nhằm đảm bảo tính bền vững trong quá trình sử dụng

4.1.3 Khí hậu

Huyện Hòa An chịu ảnh hưởng của chế độ khí hậu lục địa nhiệt đới gió mùa và phân hoá thành 2 mùa :

- Mùa đông nhiệt độ thấp, khô lạnh, ít mưa, đôi khi có sương muối

- Mùa hè nhiệt độ và độ ẩm cao, mưa nhiều, đôi khi có mưa đá

Những đặc trưng trong chế độ khí hậu thời tiết là:

Chế độ nhiệt: nền nhiệt độ trung bình cả năm vào khoảng 20 - 220C, nhiệt độ trung bình tối cao 32,30C (tháng 7), nhiệt độ trung bình tối thấp 10,40C (tháng 1) Nền nhiệt độ phân hóa theo 2 mùa rõ rệt trong năm Mùa nóng ẩm từ tháng 5-9, mùa khô lạnh từ tháng 10-4 năm sau Nhiệt độ trung bình các tháng mùa nóng đạt 26,20C Nhiệt độ trung bình các tháng mùa lạnh khoảng 18,90C Biên độ nhiệt trung bình giữa các tháng trong năm khoảng 8,4°C

Tổng tích ôn hàng năm khoảng 7.8900C, trong đó vụ đông xuân 3.3180C, vụ mùa khoảng 4.7520C Với nền nhiệt độ như trên có thể canh tác được 2-3 vụ cây trồng nhiệt đới, á nhiệt đới và ôn đới…

Chế độ mưa: huyện Hòa An có lượng mưa bình quân khoảng

1.300-1.500 mm/năm, tuy nhiên phân bố không đều trong năm: mùa mưa (từ tháng 3-8) chiếm tới 80% lượng mưa cả năm

Lượng bốc hơi bình quân 800-1.000 mm/năm

Độ ẩm trung bình cả năm đạt 82%

Nhìn chung chế độ mưa, ẩm của huyện tương đối khá nhưng không đều Sự chênh lệch lượng mưa giữa các mùa ảnh hưởng đến độ ẩm trong mùa khô, lạnh làm hạn chế đáng kể tới khả năng tăng vụ cây trồng trên những diện tích chưa chủ động được nước tưới

Các hiện tượng thời tiết đặc biệt: trên địa bàn huyện Hòa An còn có một số hiện tượng thời tiết đặc biệt như:

Mưa đá: có thể xảy ra vào các tháng 3, 4 và 9, 10 Tuy ít gặp nhưng

thường gây thiệt hại lớn cho các loại cây trồng ngắn ngày như rau, thuốc lá, ngô, lúa…

Sương muối: có thể xảy ra trong các tháng 12 và tháng 1 thường đi đôi

với rét hại nên gây thiệt hại nặng cho các loại cây trồng và đàn trâu bò…

Lũ lụt: thường xảy ra trong các tháng mùa mưa tại các vùng ven sông

suối gây lũ quét, xói lở đất… ảnh hưởng tới cuộc sống của nhân dân

Tóm lại nền nhiệt của Hoà An đảm bảo có khả năng canh tác 2-3 vụ cây ngắn ngày trong năm Với đặc điểm khí hậu và thời tiết như trên, đòi hỏi khi quy hoạch đất đai và bố trí cây trồng cần chú trọng phát huy ưu thế về nền nhiệt, độ ẩm để bố trí cây trồng hợp lý, nhằm nâng cao hệ số sử dụng đất Đồng thời cần hạn chế những bất lợi của thời tiết, khí hậu đến đất đai và cây trồng như rửa trôi, xói mòn đất, khô hạn, sương muối, mưa đá…

4.1.4 Thủy văn

Hoà An có nguồn nước khá dồi dào với mạng lưới sông suối khá dày song lại phân bốkhông đều Tại các vùng đối núi thấp nhìn chung nguồn nước mặt khá phong phú, đáp ứng đủ nước sinh hoạt và sản xuất, nhưng ở các vùng núi đá vôi rất thiếu nước, nhất là vào mùa khô

Các con sông chính chạy qua huyện gồm:

Sông Bằng: là con sông chính chảy qua huyện, với 2 chi lưu lớn là sông

Tsè Lao ở phía Tây và sông Tả Pàng ở Đông Bắc Hai chi lưu này hợp với sông Bằng ở thị trấn Nước Hai Sông Bằng chảy qua địa phận huyện Hoà An với độ dài 40 km theo hướng Tây Bắc- Đông Nam Sông có lưu lượng Qmax: 1.879 m3/s Qmin: 7,43 m3/s Đây là con sông chính cung cấp nước tưới cho cánh đồng lúa của Hoà An

Sông Hiến:Chảy theo hướng Tây Nam - Đông Bắc với độ dài hơn 20

km, đi qua địa bàn các xã nằm ở phía Nam huyện Sông có lưu lượng Qmax:

431 m3/s, Qmin: 3,38 m3/s

Hồ đập, ở huyện có 4 hồ lớn: Hồ Phia Gào thuộc xã Đức Long, hồ Nà

Tấu thuộc xã Bề Triều, hồ Khuổi Áng thuộc xã Hoàng Tung, hồ Khuổi Lái ở

xã Bạch Đằng Các hồ này là hồ thủy lợi nhân tạo, cung cấp nguồn nước tưới chủ yếu cho cánh đồng lúa Hoà An

Ngoài ra trên địa bàn huyện còn có nhiều các con sông suối nằm trong lưu vực của các con sông trên Ngoài việc cung cấp nước tưới và sinh hoạt, các sông suối trên địa bàn huyện còn cung cấp lượng thủy năng khá dồi dào

Nguồn nước ngầm ở Hoà An chưa được điều tra, khảo sát chi tiết, tuy nhiên ở nhiều nơi nhân dân đã sử dụng giếng đào lấy nước sinh hoạt

Ở các vùng núi đá vôi, nguồn nước mặt khá hạn chế (nhất là mùa khô) Tại đây thường xuất hiện các mỏ nước, tuy lưu lượng không lớn nhưng có nước quanh năm nên đã và đang được khai thác phục vụ cho sinh hoạt

Nhìn chung nguồn nước mặt trên địa bàn huyện Hòa An tương đối phong phú, về cơ bản đáp ứng đủ nước cho nhu cầu sản xuất và đời sống Tuy nhiên lượng mưa tập trung chủ yếu theo mùa nên thường gây úng lụt, sụt lở ở ven sông suối vào mùa mưa và hạn hán về mùa khô Do vậy trong phương án quy hoạch sử dụng đất cần tránh bố trí công trình kiên cố và khu dân cư gần các khu vực dễ bị sạt lở đất

nứa có sức tái sinh mạnh Thảm thực vật rừng trồng có thông, sa mộc, bạch đàn, keo,… Để đảm bảo phục hồi và phát triển quỹ rừng, ngành lâm nghiệp thực sự là thế mạnh của một huyện miền núi và đảm bảo an toàn sinh thái trong những năm tới cần đặc biệt chú trọng quản lý, bảo vệ nhằm không ngừng nâng cao độ che phủ và trữ lượng lâm sản

4.2 Điều kiện kinh tế - xã hội huyện Hòa An, tỉnh Cao Bằng

4.2.1 Điều kiện kinh tế

Năng suất ( tạ/ha)

Sản lượng ( tấn )

(Nguồn: Số liệu phòng Thống kê huyện Hòa An)

Số liệu tại bảng 4.1 cho thấymột số cây trồng chính cho năng suất và sản lượng tương đối cao, cây lúa bình quân cả năm đạt 43,6 tạ/ha, sản lượng đạt 21.078 tấn, cây ngô đạt năng suất 39,7 tạ/ha, sản lượng đạt 8.653 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 dântrong 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