Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS phục vụ công tác quy hoạch sử dụng đất và bảo vệ tài nguyên đất huyện sóc sơn, thành phố hà nội

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - - Phạm Thị Hà Nhung XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU GIS PHỤC VỤ CÔNG TÁC QUY HOẠCH SỬ DỤNG ĐẤT VÀ BẢO VỆ TÀI NGUYÊN ĐẤT HUYỆN SÓC SƠN, THÀNH PHỐ HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Hà Nội – 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - - Phạm Thị Hà Nhung XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU GIS PHỤC VỤ CÔNG TÁC QUY HOẠCH SỬ DỤNG ĐẤT VÀ BẢO VỆ TÀI NGUYÊN ĐẤT HUYỆN SÓC SƠN, THÀNH PHỐ HÀ NỘI Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã số: 60440301 Người hướng dẫn khoa học: PGS TSKH Nguyễn Xuân Hải Hà Nội – 2014 LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn tới PGS TSKH Nguyễn Xuân Hải, Chủ nhiệm Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội, ThS Nguyễn Quốc Việt, Cán giảng dạy Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội ThS Phạm Anh Hùng, Cán Viện Quy hoạch Thiết kế Nơng nghiệp, tận tình bảo, giúp đỡ em suốt trình thực luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Khoa Môi trường, đặc biệt thầy cô giáo Bộ môn Thổ nhưỡng Môi trường đất, Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội, tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ em q trình cơng tác, học tập thực luận văn Ngoài ra, em nhận quan tâm, chia sẻ, động viên, giúp đỡ từ gia đình, bạn bè, điều tạo động lực cho em hồn thành tất cơng việc Em xin chân thành cảm ơn! Học viên Phạm Thị Hà Nhung MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan sở liệu GIS 1.1.1 Khái niệm sở liệu 1.1.2 Vai trị sở liệu cơng tác quy hoạch, sử dụng bảo vệ tài nguyên đất 1.1.3 Tổng quan GIS 1.2 Tổng quan xây dựng ứng dụng sở liệu quản lý, bảo vệ quy hoạch sử dụng đất 1.2.1 Trên giới 1.2.2 Ở Việt Nam 12 1.2.3 Nghiên cứu ứng dụng GIS phát triển nông nghiệp bền vững 15 1.2.4 Tình hình nghiên cứu ứng dụng GIS sử dụng quản lý tài nguyên đất huyện Sóc Sơn, thành phố Hà Nội 16 CHƯƠNG MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17 2.1 Mục tiêu 17 2.2 Nội dung nghiên cứu 17 2.2.1 Nghiên cứu điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội tài nguyên đất huyện Sóc Sơn, thành phố Hà Nội 17 2.2.2 Nghiên cứu xây dựng quản lý sở liệu GIS phục vụ quy hoạch sử dụng bảo vệ tài nguyên đất huyện Sóc Sơn, thành phố Hà Nội 17 2.2.3 Nghiên cứu đề xuất giải pháp sử dụng hợp lý bảo vệ tài nguyên đất nơng nghiệp huyện Sóc Sơn, thành phố Hà Nội 18 2.3 Phương pháp nghiên cứu 18 2.3.1 Phương pháp nghiên cứu tài liệu 18 2.3.2 Phương pháp xây dựng phát triển ứng dụng sở liệu 18 2.3.3 Phần mềm sử dụng 19 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 22 3.1 Điều kiện tự nhiên kinh tế - xã hội tác động đến sử dụng đất huyện Sóc Sơn, thành phố Hà Nội 22 3.1.1 Điều kiện tự nhiên 22 3.1.2 Đặc điểm tài nguyên đất 24 3.1.3 Điều kiện kinh tế - xã hội 31 3.2 Hiện trạng sử dụng đất huyện Sóc Sơn, thành phố Hà Nội 33 3.2.1 Hiện trạng sử dụng đất 33 3.2.2 Yêu cầu sử dụng bảo vệ tài nguyên đất 37 3.3 Mơ hình cấu trúc liệu 38 3.3.1.Tổ chức sở liệu 38 3.3.2 Mơ hình cấu trúc liệu 39 3.4 Xây dựng chuẩn hóa sở liệu 40 3.4.1 Xây dựng sở liệu 40 3.4.2 Chuẩn hóa sở liệu 46 3.4.3 Đặc tính đồ họa lớp liệu 51 3.4.4 Kết xây dựng sở liệu 52 3.5 Sử dụng quản lý sở liệu 56 3.5.1 Thực chức phần mềm GIS với sở liệu 56 3.5.2 Truy vấn liệu 57 3.6 Khả ứng dụng phát triển sở liệu 60 3.6.1 Khả ứng dụng sở liệu 60 3.6.2 Phát triển sở liệu với WebGIS 61 3.7 Đề xuất giải pháp sử dụng hợp lý bảo vệ tài nguyên đất huyện Sóc Sơn, thành phố Hà Nội 63 3.7.1 Giải pháp sách 63 3.7.2 Giải pháp nguồn nhân lực vốn đầu tư 64 3.7.3 Giải pháp cải tạo đất bảo vệ môi trường 64 3.7.4 Giải pháp khoa học công nghệ 65 3.7.5 Giải pháp tổ chức thực 65 3.8 Định hướng ứng dụng công nghệ viễn thám GIS quản lý tài nguyên đất đai 65 KẾT LUẬN 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 DANH MỤC CHỮ CÁI VIẾT TẮT CNTT: Công nghệ thông tin CNVT: Công nghệ viễn thám CSDL: Cơ sở liệu DTTN: Diện tích tự nhiên ESRI: Viện nghiên cứu mơi trường Mỹ (Environmental System Research Institute) FAO: Tổ chức Nông Lương Liên Hợp Quốc (Food and Agriculture Organization of the United Nations) HTTTĐL - GIS: Hệ thống thông tin địa lý - Geographical Information System HTSDĐ: Hiện trạng sử dụng đất KTXH: Kinh tế - xã hội QH&TKNN: Quy hoạch Thiết kế nông nghiệp SXNN: Sản xuất nông nghiệp STNN: Sinh thái nông nghiệp TN&MT: Tài nguyên Môi trường UBND: Ủy ban nhân dân DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Diện tích loại đất huyện Sóc Sơn 25 Bảng 2: Hiện trạng sử dụng đất huyện Sóc Sơn 34 Bảng 3: Nhóm đất theo phân cấp tiêu tự nhiên 41 Bảng 4: Yêu cầu sử dụng đất loại hình sử dụng đất 42 Bảng 5: Diện tích kiểu thích nghi đất đai 43 Bảng 6: Diện tích đất mức độ thích nghi đất đai 43 Bảng 7: Dữ liệu thuộc tính theo đơn vị hành cấp huyện 47 Bảng 8: Chuẩn hóa lớp thơng tin thổ nhưỡng 48 Bảng 9: Chuẩn hóa lớp thơng tin trạng sử dụng đất 48 Bảng 10: Chuẩn hóa lớp thơng tin thích nghi đất đai 49 Bảng 11: Chuẩn hóa lớp thơng tin địa hình 49 Bảng 12: Chuẩn hóa lớp thơng tin thủy văn 50 Bảng 13: Chuẩn hóa lớp thơng tin khống sản 50 Bảng 14: Đặc tính đồ họa lớp liệu 51 DANH MỤC HÌNH Hình Các hợp phần GIS theo quan niệm ESRI – 2000 Hình 2: Bản đồ đất huyện Sóc Sơn 28 Hình 3: Bản đồ trạng sử dụng đất thành phố Hà Nội 36 Hình 4: Mơ hình tổ chức liệu 39 Hình 5: Bản đồ thích nghi đất đai huyện Sóc Sơn 45 Hình 6: Cơ sở liệu tài nguyên đất huyện Sóc Sơn 52 Hình 7: Cơ sở liệu trạng sử dụng đất huyện Sóc Sơn 52 Hình 8: Cơ sở liệu thích nghi đất đai cho số loại sử dụng đất 53 Hình 9: Cơ sở liệu giao thông 53 Hình 10: Cơ sở liệu thủy văn 54 Hình 11: Cơ sở liệu địa hình 54 Hình 12: Cơ sở liệu địa chất khoáng sản 55 Hình 13: Cơ sở liệu thảm thực vật 55 Hình 14: Kết truy vấn trường liệu 58 Hình 15: Kết truy vấn nhiều trường liệu 59 Hình 16: Kết truy vấn theo gộp nhóm đối tượng 60 Hình 17: Kết nối sở liệu với phần mềm ArcMap thông qua PostGIS 61 Hình 18: Cấu trúc liệu GeoServer 62 Hình 19: Giao diện phần mềm GeoServer 62 Hình 20: Dữ liệu xây dựng trang WebGIS 63 ĐẶT VẤN ĐỀ Đất nguồn tài nguyên vô thiên nhiên ban tặng cho chúng ta, địa bàn cho hoạt động sống người sinh vật, đồng thời tư liệu sản xuất đặc biệt thay Việc sử dụng hợp lý hiệu nguồn tài nguyên không đem lại lợi ích kinh tế mà cịn đảm bảo cho ổn định trị, xã hội đặc biệt tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển bền vững tương lai Tiến trình cơng nghiệp hóa, đại hóa thị hóa, có tác động mạnh mẽ tới diện tích đất dành cho mục đích sử dụng đất khác nhau, đặc biệt đất sản xuất nông nghiệp số lượng chất lượng Đất đai thường xuyên biến có động mạnh thông tin tài nguyên đất thơng tin bổ trợ liên ngành cịn hạn chế Thực tế cho thấy, công tác quản lý thông tin, tư liệu phương pháp truyền thống dựa hồ sơ, sổ sách đồ giấy, hay quản lý sở liệu thiếu tính hệ thống, thiếu tính đồng bộ, khó đáp ứng nhu cầu cập nhật, tra cứu, khai thác thông tin Chính vậy, vấn đề đặt cần có cơng cụ có khả cung cấp thơng tin kịp thời, xác phục vụ cho cơng tác quản lý, đánh giá, quy hoạch bảo vệ đất đai bền vững Trong ứng dụng công nghệ cơng nghệ viễn thám GIS (Geographical information system - Hệ thống thơng tin địa lý) đáp ứng yêu cầu này, với khả ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực, đặc biệt hỗ trợ quy hoạch, chồng ghép đồ, tích hợp thông tin liên ngành, quản lý thông tin tài nguyên thiên nhiên… Việc thành lập sở liệu dựa cơng nghệ GIS có ưu điểm chức quản lý thông tin không gian thuộc tính gắn liền với đối tượng Thơng tin chuẩn hóa, cơng cụ tìm kiếm, phân tích, truy vấn… phục vụ hữu ích cơng tác quản lý đất đai, mà thực theo phương pháp truyền thống khó thực Sóc Sơn huyện ngoại thành, nằm phía Bắc Thủ Hà Nội, có diện tích tự nhiên 30.651,30 Địa hình đa dạng bao gồm đồng ven sơng, đồi gị thấp núi cao Là vùng có tiềm phát triển kinh tế - xã hội đại hóa nơng nghiệp, nơng thơn Trong năm gần đây, Sóc Sơn bước xây dựng nơng thơn với nhiều hạng mục cơng trình xây dựng Đây lý mà diện tích sử dụng đất huyện có xáo trộn mạnh, đặc biệt đất sản xuất nông nghiệp ngày thu hẹp, chất lượng đất bị suy giảm Theo quy hoạch phát triển đến năm 2020 huyện Sóc Sơn ngồi việc đảm bảo sản xuất lúa, cịn vùng sản xuất rau an toàn, hoa cảnh chất lượng cao phục vụ cho đô thị, khu công nghiệp, đảm bảo mơi trường sinh thái thị Ngồi ra, mục tiêu xây dựng khu công nghiệp, khu thị, khu dự trữ thiên nhiên… có ảnh hưởng lớn tới tài nguyên đất huyện Chính vậy, đất dành cho sản xuất nơng nghiệp nói riêng đất đai nói chung huyện Sóc Sơn cần đặc biệt quan tâm Đề tài, “Xây dựng sở liệu GIS phục vụ công tác quy hoạch sử dụng đất bảo vệ tài nguyên đất huyện Sóc Sơn, thành phố Hà Nội”, với mục tiêu xây dựng sở liệu GIS đất đai thông tin liên ngành bổ trợ khác theo hệ tọa độ quốc gia VN2000 có tính tổng hợp, hệ thống, dễ quản lý, cập nhật, khai thác sử dụng, đáp ứng yêu cầu sử dụng, bảo vệ đất nơng nghiệp nói riêng tài nguyên đất nói chung, bước mở đầu cho việc tăng cường lực quản lý, bảo vệ, đánh giá phân hạng đất đai quy hoạch sử dụng đất cách hệ thống TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Tuấn Anh, Nguyễn Việt Anh nnk (2010), Nghiên cứu ảnh hưởng trình cơng nghiệp hóa, thị hóa đến chất lượng, số lượng đất nông nghiệp đề xuất giải pháp nâng cao hiệu sử dụng đất số tỉnh thuộc vùng kinh tế trọng điểm phía Bắc, Viện quy hoạch Thiết kế Nông nghiệp Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn (2009), Cẩm nang sử dụng đất nông nghiệp, Tập - Đại cương đất, phân loại lập đồ đất, NXB Khoa học Kỹ thuật Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn (2009), Cẩm nang sử dụng đất nông nghiệp, Tập - Phân hạng đánh giá đất đai, NXB Khoa học Kỹ thuật Bộ Nông nghiệp & PTNT Tiêu chuẩn ngành, số 10 TCN343-98 Quy trình đánh giá đất đai phục vụ nông nghiệp NXB Nông Nghiệp, Hà Nội, 1999 Vũ Năng Dũng, Bùi Thị Ngọc Dung nnk (2011), Nghiên cứu đánh giá đề xuất sử dụng hợp lý tài nguyên đất làm sở cho phát triển nông nghiệp bền vững Tây Nguyên, Hà Nội Đỗ Đình Đài, Bùi Thị Ngọc Dung, Nguyễn Thanh Xuân (2001), Nghiên cứu xây dựng hệ thống thông tin đất sử dụng đất phát triển sản phẩm phong hoá đá bazan tỉnh Lâm Đồng, Báo cáo kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ, Hà Nội Đỗ Đình Đài, Nguyễn Văn Toàn, Bùi Thị Ngọc Dung (2005), Nội dung điều tra chỉnh lý xây dựng đồ đất đồ thích nghi đất đai tỷ lệ 1/25.000 1/50.000 phục vụ chuyển đổi trồng cấp huyện, Tài liệu nội bộ, Viện Quy hoạch Thiết kế Nông nghiệp Đỗ Đình Đài, Bùi Thị Ngọc Dung, Nguyễn Thành (2009), Ứng dụng công nghệ viễn thám hệ thông tin địa lý (GIS) đánh giá đất sản xuất nông nghiệp, phục vụ cho quy hoạch sử dụng đất bố trí lại cấu trồng hợp lý huyện EaKar- Đăk Lăk, Đề tài nghiên cứu Khoa học Viện Quy hoạch Thiết kế Nông nghiệp với sở Khoa học&Công nghệ tỉnh ĐăkLăk, Hà Nội Hội Khoa học Đất Việt Nam (2000), Đất Việt Nam, NXB Nông Nghiệp, Hà Nội 10 Hội khoa học đất Việt Nam (1999), Sổ tay điều tra phân loại đánh giá đất, NXB Nông Nghiệp, Hà Nội 11 Nguyễn Khang (2004), Ứng dụng cơng nghệ thơng tin để hình thành hệ thống thông tin đại phục vụ phát triển nông nghiệp nông thôn, NXB Nông nghiệp, Hà Nội 68 12 Nguyễn Khang, Nguyễn Xuân Thành, Nguyễn Xuân Tình (2004 - 2005), Ứng dụng công nghệ thông tin để hình thành hệ thống thơng tin đại phục vụ phát triển nông nghiệp nông thôn tỉnh Tĩnh, Đề tài nghiên cứu Khoa học Viện Quy hoạch Thiết kế Nông nghiệp với sở Khoa học & Công nghệ tỉnh Hà Tĩnh 13 Nguyễn Kim Lợi, Vũ Minh Tuấn (2007), Thực hành hệ thống thông tin địa lý (Mapinfor 9.0 + AcrView GIS 3.3a), NXB Nông nghiệp, Hà Nội 14 Võ Thị Bé Năm (2001), Ứng dụng kỹ thuật GIS Hệ thống đánh giá đất tự động (ALES) đánh giá khả thích nghi đất đai tự nhiên cho đất lúa tỉnh Sóc Trăng, ĐBSCL, Kết nghiên cứu Khoa học 1996 - 2001 Viện Quy hoạch Thiết kế Nơng nghiệp NXB Chính trị Quốc gia, Hà Nội 15 Lê Văn Nghinh (2006), Giáo trình Kỹ thuật viễn thám hệ thơng tin địa lý NXB Nông nghiệp, Hà Nội 16 Phạm Thị Hà Nhung, Nguyễn Xuân Hải, Nguyễn Quốc Việt, Phạm Anh Hùng (2014), “Xây dựng quản lý sở liệu đất đai phục vụ quy hoạch sử dụng đất bảo vệ tài nguyên đất huyện Sóc Sơn, thành phố Hà Nội”, Tạp chí Khoa học Đ QG N, Khoa học tự nhiên Công nghệ, Tập 30 (số 4S), tr 124-130 17 Trần An Phong (1995), Đánh giá trạng sử dụng đất theo quan điểm sinh thái phát triển lâu bề, Đề tài KT 02-09 Viện Quy hoạch Thiết kế nông nghiệp, NXB Nông nghiệp, Hà Nội 18 Đồn Cơng Quỳ (2003), Giáo trình Quy hoạch sử dụng đất, Đại học Nông nghiệp, Hà Nội 19 Nguyễn Ngọc Thạch (2006), Bài giảng Cơ sở viễn thám, Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội 20 Nguyễn Ngọc Thạch (2005), Bài giảng Hệ thống thông tin địa lý - Geographical information system, Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội 21 Nguyễn Thế Thận (2002), Cơ sở Hệ thống thông tin địa lý GIS, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 22 Thổ nhưỡng học (1986), Tập I, NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội 23 Nguyễn Công Vinh công (2010), Xây dựng đồ mạng (Webmap) hướng dẫn canh tác trồng cho nơng dân dựa điều kiện khí hậu, địa hình độ phì nhiêu đất quy mơ lô tiểu vùng, Báo cáo khoa học Viện Thổ nhưỡng Nơng hóa 24 Nguyễn Quốc Việt (2007), ướng dẫn sử dụng Mapinfo Professional V7.5, Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội 69 Tiếng Anh 25 Nguyen Xuan Hai, Pham Thi Ha Nhung, Nguyen Quoc Viet (2014), “Standardized database of land evaluation for agricultural production”, ARPN Journal of Agricultural and Biological Science, ISSN 1990-6145, Vol (No 7), p 219-225 26 FAO (1991), Guidelines Land evaluation for farming system analysis for land use planning, Rome 27 Giles Foody & Paul Curran (1994),Environmental Remote Sensing from Regional to Global scales, England 28 Ratih Fitria Futri (2000), RS and GIS Tsumani Inundation Hazard Map, Chiba University, Japan 70