Ứng dụng GIS xây dựng cơ sở dữ liệu đất đai phục vụ quy hoạch sử dụng đất xã quang kim, huyện bát xát, tỉnh lào cai

Quang Kim là một xã thuộc huyện Bát Xát, tỉnh Lào Cai, cũng giống nhưcác xã khác nằm trong tình hình chung, hiện nay các số liệu điều tra cơ bản, cácloại bản đồ, các loại sổ sách… liên q

PHẦN I:

ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Đất đai là nguồn tài nguyên quốc gia vô cùng quý giá, là tư liệu sản xuất đặcbiệt, nguồn vốn to lớn của đất nước, là thành phần quan trọng hàng đầu của môitrường sống, là địa bàn phân bố dân cư, xây dựng cơ sở kinh tế, văn hóa, an ninh

và quốc phòng Sử dụng nguồn tài nguyên đất đai một cách hợp lý và hiệu quả làmột trong những vấn đề được cả nước đặc biệt quan tâm hiện nay

Mọi hoạt động sống của con người đều không thể tách rời vai trò của đất đai,

vì vậy nó chính là phương tiện tồn tại và là tài nguyên quan trọng bậc nhất đối vớicộng đồng xã hội Tuy nhiên nó là tài nguyên có hạn về số lượng, nếu sử dụngkhông hợp lý thì đất đai sẽ bị phá hủy dưới tác động tiêu cực của con người Chính

vì vậy đòi hỏi con người phải có những biện pháp quản lý và sử dụng hợp lý, cóhiệu quả và bền vững Trước yêu cầu bức thiết đó Nhà nước ta đã sớm ra các vănbản pháp luật quy định về quản lý và sử dụng đất và ngày càng được bổ sung vàhoàn thiện trong quá trình quản lý và sử dụng tài nguyên đất

Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System- gọi tắt là GIS) làmột thành tựu của công nghệ thông tin được hình thành vào những năm 1960 vàphát triển rất rộng rãi trong những năm trở lại đây GIS đóng một vai trò đặc biệtquan trọng, là một tập hợp các công cụ cho việc thu thập, lưu trữ, thể hiện vàchuyển đổi các dữ liệu mang tính chất không gian từ thế giới thực thể để giải quyếtcác bài toán ứng dụng phục vụ các mục đích cụ thể GIS có khả năng trợ giúp các

cơ quan chính phủ, các nhà quản lý, các doanh nghiệp, các cá nhân…đánh giáđược hiện trạng của các quá trình, các thực thể kinh tế - xã hội thông qua các chứcnăng thu thập, quản lý truy vấn, phân tích và tích hợp các thông tin được gắn vớimột nền hình học nhất quán trên cơ sở tọa độ của các dữ liệu đầu vào… để đưa ra

các quyết định sáng suốt trong việc lựa chọn các phương án quy hoạch sử dụngđất.

Hệ thống thông tin địa lý ra đời là một bước tiến to lớn trong việc đưa ra các

ý tưởng, kết quả nghiên cứu địa lý học vào cuộc sống Do vậy việc ứng dụng côngnghệ của hệ thống thông tin (GIS) vào phục vụ công tác quản lý quy hoạch sửdụng đất là một yêu cầu cấp bách và cần thiết

Quang Kim là một xã thuộc huyện Bát Xát, tỉnh Lào Cai, cũng giống nhưcác xã khác nằm trong tình hình chung, hiện nay các số liệu điều tra cơ bản, cácloại bản đồ, các loại sổ sách… liên quan đến tài nguyên đất còn chưa được thốngnhất,lưu trữ cồng kềnh, tra cứu thông tin khó khăn làm cho công tác quản lý đất đaigặp nhiều vướng mắc và hiệu quả không cao

Nhận thức rõ sự cần thiết và quan trọng của việc ứng dụng công nghệ GISvào công tác quy hoạch sử dụng đất, em tiến hành nghiên cứu đề tài:

“Ứng dụng GIS xây dựng cơ sở dữ liệu đất đai phục vụ quy hoạch sử dụng đất xã Quang Kim, huyện Bát Xát, tỉnh Lào Cai”

1.2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

- Xây dựng cơ sở dữ liệu đất đai phục vụ công tác quy hoạch sử dụng đất trênđịa bàn xã Quang Kim, huyện Bát Xát, tỉnh Lào Cai

- Khai thác cơ sở dữ liệu đất đai phục vụ công tác quy hoạch sử dụng đất trênđịa bàn xã Quang Kim, huyện Bát Xát, tỉnh Lào Cai

PHẦN II GIỚI THIỆU VỀ GIS VÀ ỨNG DỤNG CỦA GIS

2.1 Giới thiệu về GIS

2.1.1 Lịch sử phát triển của hệ thống thông tin địa lý

Sự phát triển không ngừng của công nghệ thông tin đã đưa tin học thâmnhập sâu vào nhiều lĩnh vực khoa học và đời sống, mở ra một giai đoạn mới trongquá trình phát triển khoa học Hệ thống thông tin địa lý là một trong những ứngdụng rất có giá trị của công nghệ tin học trong ngành địa lý, điều tra cơ bản, quyhoạch đô thị và cảnh báo môi trường

Hệ thống thông tin địa lý - GIS ( Geographic Information System ) là mộtcông cụ máy tính để lập bản đồ và phân tích các sự vật hiện tượng trên Trái Đất.Công nghệ GIS kết hợp các thao tác dữ liệu thông thường và các phép phân tíchthống kê, phân tích địa lý và hình ảnh được cung cấp duy nhất từ các bản đồ.Những khả năng này phân biệt GIS với các hệ thống thông tin khác và được ứngdụng

CGIS là hệ thống thông tin địa lý đầu tiên trên Thế giới và là một sự cải tiếncác ứng dụng thành lập bản đồ (Mapping), các cơ chế chồng xếp (Overlay), đo đạc

và số hóa Nó hỗ trợ các thông tin về hệ thống tọa độ quốc tế, các thông tin vềthuộc tính và địa điểm được lưu trữ trong các file tách biệt Chính vì thế,Tomlinson được xem như là cha đẻ của GIS, đặc biệt khi ông sử dụng cơ chếchồng xếp trong việc đề xướng sự phân tích không gian của sự hội tụ dữ liệu hìnhhọc Đến năm 1990, CGIS đã xây dựng được một cơ sở dữ liệu về số tài nguyênđất lớn nhất ở Canada Nó được phát triển như một hệ thống khung chính , quản lýviệc sử dụng và hoạch định tài nguyên đất ở các bang

Ngày nay, GIS là một ngành công nghiệp hàng tỷ đô la với sự tham gia củahàng trăm nghìn người trên toàn thế giới GIS được dạy trong các trường phổthông, trường đại học trên toàn thế giới Các chuyên gia của mọi lĩnh vực đều nhậnthức được những ưu điểm của sự kết hợp công việc của họ và GIS

2.1.2 Khái niệm hệ thống thông tin địa lý

- Ưu điểm của hệ thống thông tin địa lý:

+ Tiết kiệm chi phí và thời gian nhất là trong việc lưu trữ số liệu

+ Có thể thu thập số liệu với số lượng lớn

+ Số liệu lưu trữ có thể được cập nhật hóa một cách dễ dàng

+ Chất lượng số liệu được quản lý, xử lý và hiệu chỉnh tốt

+ Dễ dàng truy cập, phân tích số liệu từ nhiều nguồn và nhiều loại khácnhau

+ Tổng hợp một lần được được nhiều loại số liệu khác nhau để phân tích vàtạo ra nhanh chóng một lớp số liệu tổng hợp mới

- Nhược điểm của hệ thống thông tin địa lý:

+ Đòi hỏi chi phí và kỹ thuật cao trong việc chuẩn bị lại các số liệu thô hiện

có, nhằm có thể chuyển từ bản đồ dạng giấy truyền thống sang dạng kỹ thuật sốtrên máy tính ( thông qua việc số hóa, quét ảnh )

+ Đòi hỏi nhiều kiến thức của các kỹ thuật cơ bản về máy tính và yêu cầulớn về nguồn tài chính ban đầu

+ Chi phí của việc mua sắm và lắp đặt thiết bị và phần mềm GIS khá cao.Trong một số lĩnh vực ứng dụng, hiệu quả tài chính thu lại thấp

- Ở Canada, Mỹ đã đưa GIS vào ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như địa chất,thổ nhưỡng quy hoạch đô thị, lâm nghiệp, thủy lợi…

- Đánh giá quy hoạch sử dụng đất ở Srilanka

- Học viện quốc tế ITC ở Hà Lan đã ứng dụng thành công trông công tácđánh giá và quy hoạch sử dụng đất đai.

- Các nước Châu Á cũng đã bước đầu tiếp cận và ứng dụng công nghệ nàytrong công tác quản lý đất đai như Thái Lan, Indonexia (năm 1994,1995)

-Trong năm 1995 Úc đã tiến hành nghiên cứu, ứng dụng công nghệ thông tinvào các quá trình lưu trữ và quản lý đất đai

-Viện địa lý “Agusstin Codazzi” của Columbia đã dùng công nghệ GIS đểhiện thị và kiểm soát hiện trạng sử dụng đất hiện nay và trong tương lai của thànhphố Ibague

Trong quản lý rừng, GIS được ứng dụng để kiểm kê trạng thái rừng, mô hìnhhóa hệ sinh thái rứng… Sở bảo vệ môi trường Alerta, Trung tâm đào tạo môitrường Alerta (Cannada) đã dùng GIS để mô hình hóa các quần hợp sinh thái, cácđiều kiện sống …Làm cơ sở cho dự báo Dùng mô hình GIS cho phép nâng caochất lượng quản lý tài nguyên rừng

Trong quản lý tài nguyên nước, GIS được sử dụng để kiểm soát sự phục hồimực nước ngầm, phân tích hệ thống sông ngòi, quản lý các lưu vực sông TrườngĐại học Kỹ thuật Aachen (Đức) đã sử dụng GIS để kiểm soát mực nước ngầm đểkiểm soát mực nước ngầm cho các vùng khai thác than, tạo bản đồ mực nướcngầm, cùng với các dữ liệu như thổ nhưỡng, địa hình, quy mô khai thác mỏ, đồngthời kết hợp với công nghệ kỹ thuật đã cung cấp những công cụ đắc lực cho cácnhà phân tích

Công ty quản lý chất thải và Năng lượng hạt nhân Thụy Điển và NespakPakistan phối hợp sử dụng GIS hỗ trợ quản lý lưu vực sông Torrent ở Pakistan.GIS được sử dụng để mô hình hóa sự cân bằng nước, quá trình sói mòn và kiểmsoát lũ cho khu vực

2.2.1 Tại Việt Nam

Tại Việt Nam công nghệ GIS cũng được thí điểm khá sớm và đến nay đãđược ứng dụng trong khá nhiều ngành như quy hoạch nông lâm nghiệp, quản lýrừng, lưu trữ tư liệu địa chất, đo đạc bản đồ, địa chính, quản lý đô thị… Tuy nhiêncác ứng dụng có hiệu quả nhất mới giới hạn ở các lĩnh vực lưu trữ, in ấn các tư liệubản đồ bằng công nghệ GIS Có thể kể đến như: Dự án của UNDP ứng dụng viễnthám ở Việt Nam là nâng cao năng lực về thống kê rừng ở Viện Điều tra Quyhoạch Rừng vào những năm 80.

Ngoài các dự án được đầu tư của nước ngoài, trong những năm gần đây cácnhà khoa học Việt Nam cũng đã có những đề tài nghiên cứu ứng dụng GIS: sửdụng ảnh Landsat TM để thành lập bản đồ hiện trạng rừng tỷ lệ 1/250.000- Đánhgiá ảnh hưởng của chất độc hóa học đối với tài nguyên rừng trong chiến tranh ViệtNam

Hiện Nay GIS đã và đang được nghiên cứu, ứng dụng tại một số cơ quan:

- Viện Quy hoạch Thuỷ lợi Việt Nam đã ứng dụng công nghệ GIS sử dụng

mô hình thuỷ động lực học kênh hở MIKE 11 trong dự án quy hoạch sông HồngXây dựng và thành lập bản đồ quân đội

- Viện quy hoạch và thiết kế nông nghiệp ứng dụng GIS trong quản lý nôngnghiệp đặc biệt là theo dõi cây trồng và đất trồng

- Cục kiểm lâm ứng dụng GIS để cảnh báo cháy rừng, phân vùng trọng điểmcháy rừng

PHẦN III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Điều kiện tự nhiên, tài nguyên thiên nhiên

3.1.1 Vị trí địa lý:

Quang Kim là xã vùng thấp nằm ở phía đông nam của huyện Bát Xát, trungtâm xã cách trung tâm huyện lỵ 3,0 km và cách thành phố Lào Cai 5,0 km, đườngBiên giới Quốc gia giáp Trung Quốc 6,0 km dọc theo sông Hồng

- Phía bắc và đông bắc giáp Trung Quốc

- Phía nam giáp xã Phìn Ngan và Cốc San.

- Phía đông giáp thành phố Lào Cai

- Phía tây giáp Bản Qua, Phìn Ngan

Là cửa ngõ của huyện Bát Xát tiếp giáp với thành phố Lào Cai, có trụcđường tỉnh lộ 156 chạy qua với chiều dài khoảng 3,0 km, đây là điều kiện rất thuậnlợi cho việc phát triển tổng thể kinh tế - xã hội trong tương lai, nhất là phát triểncác khu công nghiệp, khu thương mại - dịch vụ và mở rộng không gian kiến trúcnông thôn

3.1.2 Địa hình

Địa hình có dạng trung du miền núi bắc bộ gồm nhiều dải đồi thấp liên tiếp,thấp dần từ Tây Nam xuống Đông Bắc, điểm cao nhất có độ cao 1500m, điểm thấpnhất là 81 m, độ cao trung bình từ 250m – 500m

Kết quả điều tra khảo sát địa hình cho thấy sự phân cấp độ dốc trên địa bàn

xã như sau:

- Độ dốc dưới 30 diện tích 130,0 ha, chiếm 4,21% diện tích tự nhiên

- Độ dốc từ 30 – < 70 diện tích 85,0 ha, chiếm 2,75% diện tích tự nhiên

- Độ dốc từ 70 – <150 diện tích 250,0 ha, chiếm 8,09% diện tích tự nhiên

- Độ dốc từ 150 – <250 diện tích 2100,0 ha, chiếm 67,98% diện tích tự nhiên

- Độ dốc trên từ 250 trởlên diện tích 524,0 ha, chiếm 16,96% diện tích tựnhiên

3.1.3 Khí hậu

Nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa nên mang đặc điểm chung củakhí hậu toàn vùng, mùa nóng từ tháng 5 đến tháng 10, mùa khô từ tháng 11 đếntháng 4 năm sau

Nhiệt độ bình quân hàng năm là 23,40C, nhiệt độ trung bình tháng cao nhất

là 31,80C, (tháng 6, tháng 7), nhiệt độ trung bình tháng thấp nhất 16,20C (tháng 10

và tháng 01)

Lượng mưa trung bình hàng năm từ 1400mm – 1600mm nhưng phân bốkhông đều giữa các vùng, các thời điểm trong năm, mưa chủ yếu tập trung từ tháng

5 đến tháng 8 với tổng lượng mưa khoảng 80%, những tháng còn lại chiếm khoảng20% tổng lượng mưa, đặc biệt các tháng 11 và 12 lượng mưa rất thấp

Tổng số giờ nắng trung bình năm là 1833 giờ (trung bình 5,1 giờ/ngày) sốgiờ nắng cao nhất là tháng 7 với 263 giờ, ít nhất là tháng 3 thường số giờ nắng daođộng từ 70 – 90 giờ

Hướng gió: Mùa nóng thịnh hành là gió Đông Nam từ tháng 3 đến tháng 9,mùa khô thịnh hành là gió Đông Bắc từ tháng 10 đến háng 2 năm sau

Độ ẩm không khí trung bình là 83%, độ ẩm thấp nhất là 77% vào tháng 12,

độ ẩm cao nhất là 88% vào tháng 3 và tháng 4

Quang Kim nằm trong lưu vực sông Hồng chịu ảnh hưởng trực tiếp khí hậunhiệt đới nên thường có gió bão và mưa lớn tập trung, gây lũ lụt, ảnh hưởng đếnsản xuất và đời sống dân sinh, về mùa khô sương muối, giá rét thường xuất hiện,đây cũng là một tác nhân gây thiệt hại đến sản xuất nông nghiệp

3.1.4 Thủy văn

Trên địa bàn xã ngoài 02 suối chính là suối Quang Kim, Ngòi San còn có hệthống khe lạch, ao hồ được phân bố khá đồng đều trên địa bàn, diện tích rừngphòng hộ, đầu nguồn được bảo vệ tốt nên nguồn nước mặt, nước ngầm khá dồidào, đây là điều kiện thuận lợi cho việc cung cấp nước sản xuất, nước sinh hoạt

3.1.5 Các nguồn tài nguyên

3.1.5.1 Tài nguyên đất

Tổng diện tích tự nhiên 3089,0 ha, chiếm 2,91% tổng diện tích toàn huyện

- Đất nông nghiệp, diện tích 2352,15ha, chiếm 76,15% tổng diện tích tựnhiên, trong đó:

+ Đất sản xuất nông nghiệp 445,54ha

+ Đất lâm nghiệp 1859,6ha.

+ Đất nuôi trồng thuỷ sản 47,01ha

- Đất phi nông nghiệp 230,04 ha, chiếm 7,45% tổng diện tích tự nhiên, trongđó:

+ Đất ở nông thôn 21,51 ha

+ Đất chuyên dùng 85,21 ha

+ Đất nghĩa trang nghĩa địa 2,43 ha

+ Đất sông suối và mặt nước chuyên dùng 121,07 ha

- Đất chưa sử dụng (đồi núi chưa sử dụng) 506,63 ha, chiếm 16,41% tổngdiện tích tự nhiên

3.1.5.2 Tài nguyên nước

- Nguồn nước mặt khá dồi dào do có 2 dòng suối chính và hệ thống khe lạch,

ao hồ phân bố trên địa bàn

- Nguồn nước ngầm: Do ở vùng thấp, diện tích rừng khá lớn, nguồn nước ngầm gần như lộ thiên rất thuận lợi cho việc khai thác sử dụng

vệ nguồn tài nguyên đất, tài nguyên nước và môi trường sinh thái

3.1.5.4 Tài nguyên khoáng sản

Theo kết quả điều tra của Viện Địa chất khoáng sản cho thấy xã Quang kimnằm trong dải qụăng Apatit, do đó tạo ra ưu thế về độ phì của đất, ngoài ra dọctheo sông Hồng có những mỏ vàng nhỏ nhưng không tập trung khó khai thác.

3.1.5.5 Tài nguyên nhân văn

Trên địa bàn xã có 04 dân tộc sinh sống, gồm: Dân tộc Kinh, dân tộc Dáy,dân tộc Mường, dân tộc Dao, mỗi dân tộc đều có phong tục tập quán riêng trong lễhội truyền thống như lễ hội xuống đồng của người Dáy, lễ tết nhảy của ngườiDao…đã tạo ra các hoạt động văn hoá phong phú, đa dạng giàu bản sắc văn hoádân tộc, ngày nay những giá trị văn hoá đó cần duy trì, tôn vinh và phát triển

3.1.5.6 Tài nguyên nhân lực

Quang kim có 1218 hộ, 5085 nhân khẩu, bình quân 4 nhân khẩu/hộ, mật độdân số 165 người/km2, sự phân bố dân cư không đồng đều giữa các thôn bản Tổng

số lao động trong độ tuổi là 3134 người, chiếm 61,63% tổng nhân khẩu, trong đólao động nông nghiệp 2582 người, chiếm 82,4%; lao động CN-TTCN là 398người, chiếm 12,7%; thương mại dịch vụ 154 người, chiếm 4,9% Lao động đã quađào tạo 1200 lao động, chiếm 38,3%; lao động chưa qua đào tạo 1934 lao động,chiếm 61,7%

3.2 Xây dựng cơ sở dữ liệu.

3.2.1 Các tài liệu thu thập.

Từ các nguồn tài liệu, dữ liệu thu thập được ở xã Quang Kim và trên thựcđịa tôi tiến hành nghiên cứu, phân tích và lựa chọn dữ liệu đất đai cần thiết để phục

vụ công tác quy hoạch sử dụng đất cấp xã Xây dựng cơ sở dữ liệu không gian và

dữ liệu thuộc tính năm 2013

- Nguồn số liệu không gian

+ Bản đồ hiện trạng sử dụng đất( 1: 10000)

- Nguồn dữ liệu để xây dựng cơ sở dữ liệu thuộc tính bao gồm:

+ Bảng biểu thống kê, kiểm kê của xã

+ Báo cáo tình hình kinh tế- xã hội của xã năm 2013

+ Báo cáo thuyết minh quy hoạch nông thôn mới của xã

Các số liệu điều tra về dân số, lao động, giao thông, thủy lợi, tình hình sửdụng đất, các công trình trường học, y tế, bệnh viện các tài liệu có liên quan

3.2.2 Chuẩn cơ sở dữ liệu.

- Dữ liệu bản đồ mô hình cấu trúc vector topology

- Sử dụng hệ quy chiếu và hệ tọa độ quốc gia VN- 2000 với các thông số sau:+ Elipsoid quy chiếu: WGS-84 toàn cầu

+ Điểm gốc tọa độ quốc gia: Điểm N00 đặt ở trong khuôn viên Viện nghiêncứu địa chính, đường Hoàng Quốc Việt, Hà Nội

+ Chia múi và phân mảnh hệ thống bản đồ cơ bản theo hệ thống UTM quốctế

- Tỷ lệ bản đồ là 1: 10000

- Khuôn dạng file: các dữ liệu được lưu trữ ở các dạng file chuẩn của GIS

- Phân lớp thông tin theo quy phạm thành lập bản đồ hiện trạng sử dụngđất năm 2007

3.2.3 Xây dựng cơ sở dữ liệu đất đai bao gồm cơ sở dữ liệu không gian, cơ sở

Bước 2: Đặt hệ thống tọa độ

Bước 3: Số hóa bản đồ và biên tập bản đồ

Sau khi đã đặt hệ thống tọa độ cho các bản đồ theo yêu cầu tôi bắt đầu vecterhóa bản đồ Đây là bước quan trọng, đòi hỏi phải tỉ mỉ, nó ảnh hưởng trực tiếp tớicác kết quả sau này

Song song cùng với quá trình số hóa bản đồ, trên cơ sở xây dựng cơ sở dữliệu thuộc tính cững như thuận tiện cho việc quản lý tôi đã tiến hành phân lớp cácđối tượng

Cơ sở dữ liệu không gian được phân thành 4 lớp chính như sau:

- Lớp hiện trạng sử dụng đất

- Lớp đất giao thông

- Lớp đất thủy hệ

- Lớp đối tượng điểm

Bước 4: Hoàn thiện cơ sở dữ liệu bản đồ và các tài liệu liên quan

Trong quá trình xây dựng các lớp thông tin cho bản đồ mới hoặc bản đồ gốc

có thể có những sai sót, vì vậy ta phải sử dụng các công cụ để sửa chữa hoàn thiệnbản đồ

3.2.3.2 Xây dựng cơ sở dữ liệu thuộc tính.

Sau khi xây dựng xong cơ sở dữ liệu không gian, tiến hành xây dựng cơ sở

dữ liệu thuộc tính và nhập dữ liệu thuộc tính

Trong bản đồ hiện trạng tôi tiến hành phân ra các lớp bản đồ nhằm mục đíchlưu trữ dữ liệu dễ dàng, thuận tiện, không bị chồng chéo các dữ liệu lưu trữ Ngoài

ra còn thuận tiện tra cứu thông tin phục vụ cho quy hoạch vì vậy với bản đồ hiệntrạng sử dụng đất tôi phân ra 4 lớp bản đồ: Lớp thửa đất( bao gồm các loại đất hiệntrạng), lớp giao thông, lớp đất thủy hệ, lớp đối tượng các công trình công cộng