Ứng dụng GIS trong quản lý đất trồng lúa huyện kim thành, tỉnh hải dương

Với sự phát triển của hệ thống máy tính, hệ thống thông tin địa lý đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như giao thông, cấp thoát nước, quản lý và sử dụng thông tin đất đai, kh

-

NGUYỄN THỊ THANH THỦY

ỨNG DỤNG GIS TRONG QUẢN LÝ ĐẤT TRỒNG LÚA

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội, 2016

-

NGUYỄN THỊ THANH THỦY

ỨNG DỤNG GIS TRONG QUẢN LÝ ĐẤT TRỒNG LÚA

Chuyên ngành : Quản lý đất đai

Mã số : 60.85.01.03

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NHỮ THỊ XUÂN

Hà Nội, 2016

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là kết quả nghiên cứu của tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn này là trung thực và chưa từng có ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ trong quá trình thực hiện luận văn đã được cám ơn, các thông tin trích dẫn đã chỉ rõ nguồn gốc

Hà Nội, ngày tháng…… năm 2016

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Thanh Thủy

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện đề tài, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ nhiệt tình, chu đáo của các thầy, cô giáo, các nhà khoa học và những ý kiến đóng góp quý báu của nhiều cá nhân, tập thể để tôi hoàn thành bản luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nhữ Thị Xuân đã hướng dẫn, giúp đỡ rất tận tình, tạo điều kiện để tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp

Tôi xin chân thành cảm ơn đến các thầy, cô giáo trong Ban Giám hiệu nhà trường, khoa Sau đại học, Khoa địa lý- bộ môn Quản lý đất đai và các phòng ban trong Trường Đại học Khoa học tự nhiên- Đại học Quốc Gia Hà Nội đã giảng dạy, đóng góp ý kiến, tạo điều kiện để tôi hoàn thành luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn đến cán bộ phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Kim Thành, tỉnh Hải Dương; Lãnh đạo Sở, cán bộ, các phòng, trung tâm thuộc Sở Tài nguyên và Môi trường huyện Kim Thành, tỉnh Hải Dương đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong quá trình thu thập tài liệu thực hiện đề tài

Luận văn chắc chắn không tránh khỏi những sai sót, tôi rất mong nhận được sự đóng góp, chỉ bảo của các thầy, các cô và các bạn để luận văn được hoàn thiện hơn

Với tấm lòng biết ơn, tôi xin chân thành cám ơn mọi sự giúp đỡ quý báu đó!

Hà Nội, ngày tháng…… năm 2016

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Thanh Thủy

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4

1.1 Tổng quan về hê ̣ thống thông tin đi ̣a lý (GIS) 4

1.1.1 Sự hình thành và phát triển của GIS 4

1.1.2 Khái niê ̣m hê ̣ thông tin đi ̣a lý (GIS) 5

1.1.3 Các thành phần cơ bản của hệ thông tin địa lý 5

1.1.4 Chức năng của hệ thông tin địa lý 7

1.1.5 Khả năng xử lý dữ liệu trong GIS 8

1.2 Tổng quan về cơ sở dữ liệu đất trồng lúa 9

1.2.1 Cơ sở dữ liê ̣u đất đai 9

1.2.2 Cơ sở dữ liê ̣u đất trồng lúa 13

1.3 Tổng quan tình hình quản lý đất trồng lúa 19

1.4 Tổng quan tình hình ứng dụng GIS trong việc xây dựng và quản lý CSDL đất trồng lúa trên thế giới 19

1.5 Tổng quan tình hình ứng dụng GIS trong việc xây dựng và quản lý CSDL đất trồng lúa tại Việt Nam 19

1.6 Các quan điểm và phương pháp nghiên cứu 21

CHƯƠNG 2: ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG SỬ DỤNG, QUẢN LÝ ĐẤT TRỒNG LÚA HUYỆN KIM THÀNH, TỈNH HẢI DƯƠNG 24

2.1 Khái quát về điều kiện tự nhiên và tình hình sản xuất lương thực huyện Kim Thành, tỉnh Hải Dương 24

2.1.1 Điều kiện tự nhiên 24

2.1.2 Tình hình sản xuất lương thực 32

2.2 Thực trạng phát triển kinh tế - xã hội 36

2.2.1 Thực trạng phát triển các ngành kinh tế 36

2.2.2 Đánh giá chung 43

2.3 Tình hình quản lý và sử dụng đất trồng lúa 45

2.3.1 Hiện trạng, biến động diện tích đất trồng lúa giai đoạn 2000 - 2014 45

2.3.2 Hồ sơ địa chính đất trồng lúa 53

2.3.3 Thực trạng quản lý sử dụng đất trồng lúa 56

2.3.4 Đánh giá chung 66

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG GIS XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ QUẢN LÝ ĐẤT TRỒNG LÚA HUYỆN KIM THÀNH, TỈNH HẢI DƯƠNG 68 3.1 Giới thiệu chung về phần mềm ArcGIS 68

3.1.1.ArcGIS Desktop 69

3.2 Mục tiêu xây dựng cơ sở dữ liệu đất trồng lúa huyện Kim Thành 74

3.3 Thiết kế cơ sở dữ liệu đất trồng lúa huyện Kim Thành 74

3.3.1 Nội dung cơ sở dữ liệu đất trồng lúa huyện Kim Thành 74

3.3.2 Thiết kế cấu trúc cơ sở dữ liệu đất trồng lúa huyện Kim Thành 75

3.4 Xây dựng cơ sở dữ liệu đất trồng lúa huyện Kim Thành từ nguồn bản đồ địa chính dạng số 78

3.4.1 Quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu đất trồng lúa từ nguồn bản đồ địa chính dạng số 78

3.4.2 Các bước thực nghiệm 81

3.3.3 Xây dựng cơ sở dữ liệu 84

3.5 Xây dựng cơ sở dữ liệu đất trồng lúa huyện Kim Thành từ nguồn bản đồ hiện trạng sử dụng đất 92

3.5.1 Quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu 92

3.5.2 Các bước thực hiện 92

3.6 Quy trình tích hợp cơ sở dữ liệu đất trồng lúa từ cấp xã lên cấp huyện,

từ cấp huyện lên cấp tỉnh, từ cấp tỉnh lên cấp trung ƣơng 98

3.6.1 Quy trình tổng quát 98

3.6.2 Các bước tiến hành 100

3.6.3 Phương án tối ưu lựa chọn nguồn dữ liệu cho việc xây dựng cơ sở dữ liệu đất trồng lúa 103

3.7 Phân tích hiệu quả của CSDL đất lúa 104

3.7.1 Hiệu quả với nền kinh tế 104

3.7.2 Hiệu quả kinh tế đối với các cơ quan quản lý Nhà nước về đất đai 104

3.7.3 Hiệu quả kinh tế đối với khu vực hộ gia đình, cá nhân 105

3.7.4 Đánh giá về hiệu quả chính trị 105

3.8 Khai thác CSDL trong quản lý đất trồng lúa huyện Kim Thành 106

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 109

TÀI LIỆU THAM KHẢO 111

PHỤ LỤC 113

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

(GIS) : (Geographic Information Systems)

BVMT : Bảo vệ môi trường CSDL : Cơ sở dữ liệu HST : Hệ Sinh Thái HTTT : Hệ thống thông tin HTX : Hợp tác xã

PTBV : Phát triển bền vững PTNT : Phát triển Nông thôn TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1: Phân loại đất huyện Kim Thành 26

Bảng 2.2 Tổng hợp diện tích đất trồng lúa đến 31/12/2014 46

trên địa bàn huyện Kim Thành, tỉnh Hải Dương 46

Bảng 2.3 Tổng hợp năng suất, sản lượng và diện tích gieo trồng lúa từ năm 2005 - 2014 trên địa bàn huyện Kim Thành, tỉnh Hải Dương 47

Bảng 2.4 Tổng hợp tình hình đầu tư sản xuất lúa năm 2014 48

trên địa bàn huyện Kim Thành, tỉnh Hải Dương 48

Bảng 2.5 Biến động đất trồng lúa thời kỳ 2000 – 2014 trên địa bàn huyện Kim Thành, tỉnh Hải Dương 49

Bảng 2.6: Tổng hợp số tờ bản đồ địa chính khu vực đất trồng lúa 54

trên địa bàn huyện Kim Thành, tỉnh Hải Dương 54

Bảng 2.7: Diện tích đất trồng lúa đến năm 2020, định hướng 59

đến năm 2030 huyện Kim Thành theo quy hoạch ANLT tỉnh Hải Dương 59

Bảng 2.8 Diện tích đất trồng lúa đến năm 2020 trong quy hoạch 61

sử dụng đất huyện Kim Thành dự kiến phân bổ cho các xã, thị trấn 61

Bảng 2.9 Diện tích đất trồng lúa đến năm 2020 theo đề xuất 63

của các xã, thị trấn huyện Kim Thành, tỉnh Hải Dương 63

Bảng 2.10 Diện tích đất trồng lúa đến năm 2020 theo các quy hoạch 65

trên địa bàn các xã, thị trấn huyện Kim Thành, tỉnh Hải Dương 65

Bảng 3.1: Cấu trúc dữ liệu thông tin lớp Khoanh đất hiện trạng 84

Bảng 3.2: Cấu trúc dữ liệu thông tin lớp Địa danh 85

Bảng 3.3: Cấu trúc dữ liệu thông tin lớp Điểm kinh tế văn hóa xã hội 86

Bảng 3.4: Cấu trúc dữ liệu thông tin lớp Địa phận cấp xã 86

Bảng 3.5: Cấu trúc dữ liệu thông tin lớp Đường biên giới, địa giới 87

Bảng 3.6: Cấu trúc dữ liệu thông tin lớp Giao thông dạng vùng 88

Bảng 3.7: Cấu trúc dữ liệu thông tin lớp Thủy hệ dạng vùng 88

Bảng 3.8: Cấu trúc dữ liệu thông tin lớp Ranh giới đất trồng lúa 89

Bảng 3.9: Cấu trúc dữ liệu thông tin lớp Khoanh đất hiện trạng 94

Bảng 3.10: Cấu trúc dữ liệu thông tin lớp Địa danh 94

Bảng 3.11: Cấu trúc dữ liệu thông tin lớp Điểm kinh tế văn hóa xã hội 95

Bảng 3.12: Cấu trúc dữ liệu thông tin lớp Địa phận cấp xã 95

Bảng 3.13: Cấu trúc dữ liệu thông tin lớp Đường biên giới, địa giới 95

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Các thành phần của hệ thông tin địa lý 6

Hình 1.2: Sơ đồ phân lớp thông tin trong cơ sở dữ liệu đất đai 12

Hình 1.3: Vị trí CSDL đất trồng lúa trong CSDL đất đai 15

Hình 1.4 Mô hình tổng thể CSDL đất trồng lúa quốc gia 16

Hình 1.5 Quy trình tổng quát xây dựng cơ sở dữ liệu đất trồng lúa 18

Hình 1.6: Bản đồ hành chính huyện Kim Thành – tỉnh Hải Dương 24

Hình 2.1: Xu thế biến đô ̣ng đất trồng lúa thời kỳ 2000 – 2014 50

Hình 3.1: Hê ̣ thống ArcGIS 69

Hình 3.2: Cấu trúc ArcGIS Desktop 69

Hình 3.3: Cấu trúc GeoDatabase 73

Hình 3.4: Mô hình, cấu trúc cơ sở dữ liệu đất trồng lúa 77

Hình 3.5: Quy trình tổng quát xây dựng CSDL đất trồng lúa từ nền bản đồ địa chính 79

Hình 3.6: Quy trình công nghệ xây dựng CSDL đất trồng lúa từ nền bản đồ địa chính 80

Hình 3.7: Quá trình chuyển đổi dữ liệu dạng điểm sang *.shp 83

Hình 3.8: Quá trình tạo shapefile dạng vùng 83

Hình 3.9: Lớp Khoanh đất hiện trạng 84

Hình 3.10: Lớp Địa danh 85

Hình 3.11: Lớp Điểm kinh tế văn hóa xã hội 86

Hình 3.12: Lớp Địa phận cấp xã 87

Hình 3.13: Lớp Đường biên giới, địa giới 87

Hình 3.14: Lớp Thủy hệ dạng vùng 88

Hình 3.15: Lớp Thủy hệ dạng vùng 89

Hình 3.16: Lớp Ranh giới đất trồng lúa 90

Hình 3.17: Cơ sở dữ liệu đất trồng lúa xã Cộng Hòa, huyện Kim Thành 91

Hình 3.18: Dữ liệu thuộc tính đất trồng lúa xã Cộng Hòa, huyện Kim Thành 91

Hình 3.19: Cơ sở dữ liệu đất trồng lúa xã Đồng Gia, huyện Kim Thành 97

Hình 3.20: Dữ liệu thuộc tính đất trồng lúa xã Đồng Gia, huyện Kim Thành 98Hình 3.21: Quy trình tổng quát tích hợp cơ sở dữ liệu từ cấp dưới lên cấp trên 98Hình 3.22: Quy trình công nghệ chi tiết tích hợp cơ sở dữ liệu 99Hình 3.23: Tích hợp cơ sở dữ liệu đất trồng lúa các xã của huyện Kim Thành, tỉnh Hải Dương 102Hình 3.24: Dữ liệu thuộc tính đất trồng lúa huyện Kim Thành, tỉnh Hải Dương 103Hình 3.25: Tìm kiếm các khoanh đất trồng lúa theo địa giới hành chính 107Hình 3.26: Tìm kiếm các khoanh đất trồng lúa theo diện tích 108

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Việt Nam là quốc gia có truyền thống trồng lúa nước, đất trồng lúa của nước

ta được hình thành trải qua hàng nghìn năm với công sức của bao thế hệ người dân Hầu hết đất trồng lúa là đất phù sa thuộc 02 vùng đồng bằng châu thổ sông Hồng và sông Cửu Long, là loại đất tốt của thế giới Theo số liệu thống kê đến ngày 01/01/2014, cả nước có gần 4,10 triệu ha đất trồng lúa (riêng đất chuyên trồng lúa còn khoảng 3,27 triệu ha) Trong hơn 13 năm qua, đã có khoảng 350 nghìn ha đất lúa (đất lúa nước khoảng 270 nghìn ha) được chuyển cho các mục đích khác, trong

đó nhiều diện tích đất lúa thuộc khu vực đồng bằng là dạng “bờ xôi ruộng mật” đã chuyển sang để phát triển đô thị, khu công nghiệp, các cơ sở sản xuất kinh doanh, Khi diện tích đất lúa đã chuyển sang đất phi nông nghiệp thì khả năng quay trở lại là rất khó, trong khi quỹ đất để khai hoang, mở rộng diện tích đất trồng lúa, bù đắp vào diện tích mất đi là rất hạn chế

Trước những biến động mạnh đó, ngày 30 tháng 10 năm 2013, Chính phủ đã đưa ra quyết định số 1975/QĐ-TTg phê duyệt dự án “Xây dựng cơ sở dữ liệu quốc gia về đất đai” trong phạm vi cả nước, trong đó có hạng mục “Xây dựng cơ sở dữ liệu đất trồng lúa”

Trong thời đại bùng nổ thông tin như hiện nay, người thành công là người biết nắm bắt và xử lý thông tin nhanh nhất, sớm nhất và chính xác nhất Việc ra đời

và phát triển nhanh chóng của khoa học bản đồ mà đỉnh cao là hệ thống thông tin địa lý (GIS) (Geographic Information Systems) Hiện nay, hệ thống thông tin địa lý

đã được ứng dụng vào các lĩnh vực của cuộc sống, bao gồm cả lĩnh vực quản lý thông tin đất GIS đã giúp cho việc cập nhật, phân tích, tổng hợp, quản lý, truy xuất thông tin về thửa đất và giúp cho việc quản lý các lớp dữ liệu bản đồ thuận lợi cho việc tra cứu, sử dụng các thông tin trên thửa đất một cách nhanh chóng và hiệu quả Khoa học thông tin địa lý là sự kết hợp của các ngành bản đồ, địa lý và công nghệ thông tin

Kim Thành là huyện đồng bằng của tỉnh Hải Dương, cách thành phố Hải Dương khoảng 23 km về phía Đông Toàn huyện có 20 xã và 01 thị trấn, diện tích 115,75 km2, dân số đến năm 2014 có gần 125 nghìn người, trong đó dân số nông thôn khoảng 118 nghìn người Huyện nằm trọn trong tam giác phát triển kinh tế Hà Nội - Hải Phòng - Quảng Ninh, thuộc vùng Kinh tế trọng điểm Bắc Bộ, trên địa bàn huyện có Quốc lộ 5, đường sắt Hà Nội - Hải Phòng chạy qua, gần các trung tâm phát triển kinh tế lớn của cả nước nên huyện có nhiều cơ hội và điều kiện để giao lưu, phát triển kinh tế - xã hội Trong thời gian qua, trên địa bàn huyện đã hình thành nhiều khu, cụm công nghiệp tập trung quy mô lớn và các cơ sở sản xuất kinh doanh, dịch vụ, cơ sở hạ tầng đã làm giảm một phần diện tích đất trồng lúa có chất lượng tốt Đến năm 2014, theo số liệu thống kê, diện tích đất trồng lúa của huyện có 4.957 ha Dự báo đến năm 2020, nếu không có những giải pháp hữu hiệu, diện tích đất trồng lúa của huyện có thể còn tiếp tục giảm khoảng 1.000 ha để chuyển sang các mục đích phi nông nghiệp và nội bộ trong nông nghiệp

Do nằm trong vùng động lực phát triển của vùng kinh tế trọng điểm Bắc Bộ, chịu sự ảnh hưởng của tiến trình công nghiệp hóa, đô thị hóa; trong bối cảnh nền kinh tế tiếp tục có sự chuyển đổi mạnh mẽ thì nhu cầu chuyển đất nông nghiệp nói chung, đất trồng lúa nói riêng sang các mục đích phi nông nghiệp là xu thế khó tránh khỏi trong tương lai gần Tuy nhiên, vấn đề đặt ra là phải có giải pháp hài hòa giữa phát triển kinh tế với bảo vệ quỹ đất trồng lúa để vẫn đảm bảo được quỹ đất cho phát triển kinh tế - xã hội nhưng cũng duy trì, bảo vệ được quỹ đất trồng lúa có chất lượng tốt phục vụ mục tiêu an ninh lương thực quốc gia

Từ những thực tế trên, đề tài “Ứng dụng GIS trong quản lý đất trồng lúa

huyện Kim Thành, tỉnh Hải Dương” đã được lựa chọn để thực hiện

2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu đất trồng lúa trên phần mềm ArcGIS phục vụ cho công tác quản lý đất trồng lúa Huyện Kim Thành, tỉnh Hải Dương

3 Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài

Để đạt được mục tiêu trên, đề tài đã giải quyết các nhiệm vụ sau:

- Thu thập, phân tích, đánh giá tài liệu, dữ liệu phục vụ xây dựng CSDL hiện trạng đất trồng lúa;

- Tổng quan ứng dụng GIS trong quản lý đất trồng lúa huyện Kim Thành, tỉnh Hải Dương

- Đánh giá thực trạng quản lý, sử dụng đất lúa huyện Kim Thành và chỉ tiêu quy hoạch đất trồng lúa, biến động sử dụng đất lúa huyện Kim Thành giai đoạn

2005 – 2014

- Xây dựng và khai thác CSDL phục vụ quản lý đất trồng lúa khu vực nghiên cứu

4 Phạm vi và đối tƣợng nghiên cứu

- Phạm vi không gian: Toàn bộ quỹ đất trồng lúa nằm trong phạm vi địa giới

hành chính của huyện Kim Thành, tỉnh Hải Dương

Phạm vi khoa học: Xây dựng cơ sở dữ liệu đất trồng lúa từ một số dữ liệu

khác nhau phục vụ giám sát và quản lý đất trồng lúa của huyện Kim Thành, tỉnh

Hải Dương Đánh giá thực trạng quản lý, sử dụng đất trồng lúa khu vực nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Đất trồng lúa

5 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, nội dung luận văn được cấu trúc làm 3 chương:

Chương 1: Tổng quan các vấn đề nghiên cứu

Chương 2: Đánh giá thực trạng quản lý, sử dụng đất lúa huyện Kim Thành, tỉnh Hải Dương

Chương 3: Ứng dụng GIS xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ quản lý đất trồng lúa huyện Kim Thành, tỉnh Hải Dương

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan về hê ̣ thống thông tin đi ̣a lý (GIS)

1.1.1 Sự hình thành và phát triển của GIS

Những năm 1960, với sự có mặt và phát triển của máy tính thì việc phân tích không gian làm bản đồ chuyên đề đã mở ra khả năng rất lớn đối với các nhà khoa học về trái đất Các nhà khoa học Canada đã cho ra đời hệ thống thông tin địa lý Tuy nhiên sự phát triển của hệ thống thông tin địa lý phụ thuộc rất nhiều vào hệ thống phần cứng của máy tính mà các máy tính những năm đó chưa đủ mạnh Ban đầu hệ thống thông tin địa lý chủ yếu dùng để phục vụ cho công tác quản lý thông tin đất đai, sau đó là áp dụng trong lĩnh vực quản lý đô thị

Những năm cuối của thế kỷ XX đánh dấu sự phát triển và lớn mạnh không ngừng của hệ thống thông tin địa lý với sự phát triển và thay đổi mạnh mẽ trong lĩnh vực phần cứng Việc tăng kích thước bộ nhớ và tốc độ tính toán đã mở ra khả năng ứng dụng rộng rãi hệ thống thông tin địa lý vào lĩnh vực của nền kinh tế - xã hội Chính vì vậy hệ thống thông tin địa lý đã từng bước được thương mại hoá, xuất hiện nhiều công ty phát triển phần mềm và hệ thống khác nhau Sự phát triển này đã làm nảy sinh nhiều vấn đề như không tương thích về khuôn dạng dữ liệu, các phần mềm không liên kết dữ liệu được với nhau… Từ đó đã dẫn đến yêu cầu phải nghiên cứu khả năng liên kết các phần mềm và các hệ thống khác nhau cũng như giữa các khuôn dạng dữ liệu khác nhau…

Với sự phát triển của hệ thống máy tính, hệ thống thông tin địa lý đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như giao thông, cấp thoát nước, quản lý và

sử dụng thông tin đất đai, khảo sát thị trường… và ngày càng phục vụ đắc lực cho các ngành, các lĩnh vực khác nhau trong nền kinh tế quốc dân Cùng với đó, sự phát triển của ngành khoa học vũ trụ đã đạt được rất nhiều thành tựu quan trọng, việc ứng dụng kỹ thuật viễn thám vào công tác thành lập bản đồ sẽ đem lại hiệu quả rất lớn cho công tác quản lý thông tin đất đai cũng như việc theo dõi các biến đổi của

bề mặt địa hình và khí hậu, thời tiết…

Tuy nhiên, các sản phẩm của ngành hàng không vũ trụ không phải là các bản đồ

mà là các hình ảnh hay các số liệu trên băng từ Để những thông tin này có giá trị thì cần phải có các số liệu liên kết chúng với các yếu tố trên mặt đất Để giải quyết vấn đề này đã xuất hiện nhiều phần mềm khác nhau giúp cho việc ứng dụng kỹ thuật viễn thám càng trở nên hiệu quả hơn Từ đó hệ thống thông tin địa lý ngày càng thâm nhập vào mọi mặt của nền kinh kế – xã hội và phục vụ đắc lực cho cuộc sống của con người

1.1.2 Khái niệm hệ thông tin địa lý (GIS)

Có rất nhiều quan niệm về GIS nhưng xét một cách tổng thể thì đều tập trung theo hai hướng:

- GIS như một cơ sở dữ liệu bản đồ được điều khiển bằng các kỹ thuật đồ họa máy tính với các chức năng nhập, tổ chức, hiển thị, truy vấn các thông tin bản

đồ được lưu trong cơ sở dữ liệu

- GIS như một hệ thống thông tin gồm các chức năng nhập, phân tích hiển thị

và có khả năng mô hình hóa các lớp thông tin được tổ chức trong một cơ sở dữ liệu để thành lập các bản đồ chuyên đề (Đặng Hùng Võ, Đinh Hồng Phong, 2000)

Nhưng cho dù với quan niệm nào thì GIS cũng phải đáp ứng tiêu chí của một

hệ thống gồm 4 phần:

+ Máy tính và các thiết bị ngoại vi có khả năng thực hiện các chức năng vào

ra và xử lý thông tin của phần mềm;

+ Một phần mềm có khả năng nhập, lưu trữ, điều chỉnh, cập nhật và tổ chức các thông tin không gian và thông tin thuộc tính, phân tích, biến đổi thông tin trong

cơ sở dữ liệu, hiển thị và trình bày thông tin dưới nhiều dạng khác nhau, với các cách khác nhau;

+ Có một cơ sở dữ liệu chứa các thông tin không gian và các thông tin thuộc tính, được tổ chức theo ý đồ chuyên ngành nhất định;

+ Người sử dụng với các kiến thức chuyên gia chuyên ngành

1.1.3 Các thành phần cơ bản của hệ thông tin địa lý

GIS là một hệ thống chặt chẽ được kết hợp bởi nhiều thành phần khác nhau, mỗi thành phần đều có một chức năng riêng biệt và không thể thiếu trong hệ thống

Các thành phần này có quan hệ mật thiết, gắn bó, hỗ trợ với nhau thành một thể thống nhất đảm bảo cho hệ hoạt động một cách nhịp nhàng, đạt hiệu quả cao về mặt khoa học công nghệ và kinh tế Một hệ thống GIS hoàn chỉnh sẽ mang lại những chức năng cần thiết và quan trọng cho người sử dụng Khi đó, việc khai thác và sử dụng những chức năng này sẽ đem lại hiệu quả công việc cao cho người dùng

Thông thường GIS gồm có 5 thành phần chính: Phần cứng, phần mềm, dữ liệu, con người và quy trình thực hiện

Hình 1.1: Các thành phần của hệ thông tin địa lý

Dữ liệu: Phần dữ liệu GIS bao gồm dữ liệu không gian và phi không gian

Có thể coi thành phần quan trọng nhất trong một hệ thống GIS là dữ liệu Các dữ liệu địa lý và dữ liệu thuộc tính liên quan có thể được người sử dụng tự tập hợp hoặc được mua từ nhà cung cấp dữ liệu thương mại Hệ GIS sẽ kết hợp dữ liệu không gian với các nguồn dữ liệu khác, thậm chí có thể sử dụng DBMS để tổ chức lưu giữ và quản lý dữ liệu

+ Dữ liệu không gian chứa các thông tin vị trí của đối tượng nằm trong hệ quy chiếu được chọn và cụ thể, nó phản ánh vị trí đối tượng đang tồn tại trên bề mặt hoặc trong lòng của quả đất

+ Dữ liệu thuộc tính là cơ sở dữ liệu phản ánh tính chất của các đối tượng khác nhau và không nhất thiết phải mang tính địa lý như các thông tin về chủ sử dụng đất, chất đất, loại đất…

1.1.4 Chức năng của hệ thông tin địa lý

Các chức năng cơ bản của phần mềm hệ thống thông tin địa lý là nhập liệu, quản lý, lưu trữ, tiềm kiếm, thể hiện, trao đổi và xử lý các dữ liệu không gian cũng như dữ liệu thuộc tính

- Nhập và kiểm tra dữ liệu

Nhập dữ liệu tức là biến đổi các dữ liệu thu thập được dưới hình thức bản đồ, các trị đo ngoại nghiệp, ảnh hàng không, vệ tinh…và các văn bản, các bảng biểu thống kê…thành một dữ liệu dạng số

- Lưu trữ và quản lý dữ liệu

Việc lưu trữ và quản lý cơ sở dữ liệu là tổ chức các dữ liệu về vị trí, các liên kết topo, các tính chất của các yếu tố địa lý (điểm, đường, vùng…), chúng được tổ chức và quản lý theo cấu trúc, khuôn dạng riêng tuỳ thuộc vào chức năng phần mềm nào đó của hệ thống thông tin địa lý

- Xuất dữ liệu và trình bày dữ liệu

Xuất dữ liệu và trình bày dữ liệu là những phương thức thể hiện kết quả cho người sử dụng Các dữ liệu có thể biểu thị dưới dạng bản đồ, bảng biểu, hình vẽ Việc trình bày và xuất dữ liệu được thông qua các thiết bị đầu ra như thiết bị hiện hình, máy in, máy vẽ hay các thông tin được ghi trên các phương tiện từ dưới dạng

số hoá

- Biến đổi dữ liệu:

+ Thực hiện việc phân tích dữ liệu không gian và phi không gian phục vụ cho việc trả lời các câu hỏi cần đưa ra đối với hệ thống thông tin địa lý;

+ Các phép biến đổi có thể là thay đổi tỷ lệ, kích thước nhằm đưa chúng vào

hệ quy chiếu mới;

+ Phương pháp biến đổi có thể là việc phân tích các mô hình không gian hay

mô hình hoá địa lý

- Giao diện với người sử dụng

Hệ thống GIS cho phép người sử dụng có thể hỏi một số lượng lớn các câu hỏi như:

+ Toạ độ X,Y, Z của một vị trí ?

+ Diện tích, chu vi, số lượng các vật thể trong khu vực ?

+ Tìm con đường ngắn nhất, có chi phí nhỏ nhất từ vị trí này đến vị trí khác? + Mô tả đối tượng, vị trí…

Để thực hiện việc trả lời các câu hỏi này, đối với các phương pháp truyền thống sẽ gặp rất nhiều khó khăn Nếu muốn thêm bớt thông tin cho một tờ bản đồ thì lại phải làm lại từ đầu các quy trình công nghệ bản đồ Chính vì vậy hệ thống thông tin địa lý là một công cụ hữu ích để giải quyết vấn đề này một cách dễ dàng, nhanh chóng

1.1.5 Khả năng xử lý dữ liệu trong GIS

- Đa số dữ liệu trong GIS lưu giữ dưới dạng số (vector hoặc raster) Dạng vector là những cặp tọa độ của các điểm (X, Y) hoặc (X, Y, Z) với các quy luật liên kết các điểm đó để biểu diễn chúng thành các đối tượng trong một hệ toạ độ xác định Có 2 loại hệ toạ độ cơ bản: Hệ toạ độ vuông góc Đề các (X, Y, Z) và Hệ toạ

độ trắc địa cầu (B, L, H) Thông thường mỗi quốc gia người ta thường chọn thống nhất một hệ thống toạ độ gắn với trái đất thực phù hợp với lãnh thổ và thường gọi là

Hệ toạ độ quốc gia

- Số liệu Raster (dạng ảnh) được tạo bởi các ô lưới dưới dạng các chấm điểm có lực phân giải nhất định cho trước nào đó Thông thường số liệu lưu trữ dưới dạng raster này đòi hỏi dung lượng bộ nhớ lớn Tuỳ theo kích thước của bản đồ và nội dung cần thể hiện mà lựa chọn lực phân giải cho phù hợp để sử dụng và lưu trữ

- Thông thường, cơ sở dữ liệu bản đồ được quản lý dưới dạng các lớp đối tượng Mỗi một lớp chứa các hình ảnh liên quan đến một chức năng, phục vụ cho một ứng dụng cụ thể Việc phân chia thành các lớp có ý nghĩa quan trọng trong khai thác sử dụng sau này Các công cụ phần mềm của GIS rất phong phú và đa dạng cho phép chúng ta:

- Chuyển đổi các hệ toạ độ:

+ Chuyển đổi lưới chiếu bản đồ từ kinh tuyến gốc này sang kinh tuyến gốc khác; + Chuyển đổi toạ độ các điểm bản đồ từ hệ toạ độ Đề các (X, Y, H) sang hệ toạ độ trắc địa cầu (B, L, H) và ngược lại;

+ Nắn chỉnh hình học hình ảnh bản đồ để loại bỏ các sai số biến dạng cho phù hợp với thế giới thực

- Xử lý các thông tin về bản đồ:

+ Tiếp biên hoặc nối ghép bản đồ trên cơ sở sử dụng tập hợp các điểm chung để tạo ra một tờ bản đồ mới hoặc mở rộng tờ bản đồ tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng

+ Tạo ra một cửa sổ các đối tượng bản đồ và có thể tách chúng ra khỏi bản

đồ hiện thời để xử lý riêng hoặc dùng cho mục đích khác

Giao diện theo thực đơn (Menu Driven Command Interfaces);

Giao diện theo câu lệnh (Command Interfaces);

Giao diện theo lập trình (Macro Programming)

1.2 Tổng quan về cơ sở dữ liệu đất trồng lúa

1.2.1 Cơ sở dữ liê ̣u đất đai

Cơ sở dữ liệu (viết tắt CSDL; tiếng Anh là database) là một hệ thống các thông tin có cấu trúc, được lưu trữ trên các thiết bị lưu trữ nhằm thõa mãn yêu cầu khai thác thông tin đồng thời của nhiều người sử dụng hay nhiều chương trình ứng dụng chạy cùng một lúc với những mục đích khác nhau

Việc sử dụng hệ thống CSDL này sẽ khắc phục được những khuyết điểm của cách lưu trữ dưới dạng hệ thống tập tin, đó là:

+ Giảm trùng lặp thông tin ở mức thấp nhất, đảm bảo tính nhất quán và toàn vẹn dữ liệu

+ Đảm bảo dữ liệu được truy xuất theo nhiều cách khác nhau, từ nhiều người khác nhau và nhiều ứng dụng khác nhau

+ Tăng khả năng chia sẻ thông tin (Free Tutorials, 2014)

Tại Điều 3, Thông tư số 34/2014/TT-BTNMT về xây dựng, quản lý, khai thác hệ thống thông tin đất đai nêu rõ:

- Cơ sở dữ liệu đất đai: là tập hợp thông tin có cấu trúc của dữ liệu địa chính,

dữ liệu quy hoạch sử dụng đất, dữ liệu giá đất, dữ liệu thống kê, kiểm kê đất đai được sắp xếp, tổ chức để truy cập, khai thác, quản lý và cập nhật thường xuyên bằng phương tiện điện tử (Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2014)

* Nguyên tắc xây dựng cơ sở dữ liê ̣u đất đai

- Cơ sở dữ liê ̣u đất đai được xây dựng tâ ̣p trung thống nhất từ Trung ương đến các tỉnh, thành phố trực thuộc trung ương (sau đây go ̣i chung là cấp tỉnh) và các huyê ̣n, quâ ̣n, thị xã, thành phố thuộc tỉnh (sau đây go ̣i tắt là cấp huyê ̣n)

- Đơn vi ̣ hành chính xã, phường, thị trấn là đơn vị cơ bản để thành lập cơ sở dữ liê ̣u đất đai Cơ sở dữ liê ̣u đất đai của cấp huyê ̣n là tâ ̣p hợp dữ liê ̣u đất đai của các xã thuộc huyện Cơ sở dữ liê ̣u đất đai cấp tỉnh được tâ ̣p hợp từ cơ sở dữ liê ̣u đất đai của tất cả các huyê ̣n thuô ̣c tỉnh Cơ sở dữ liê ̣u đất đai cấp Trung ương được tổng

hơ ̣p từ cơ sở dữ liê ̣u đất đai của tất cả các tỉnh trên pha ̣m vi cả nước (Bộ Tài nguyên

và Môi trường, 2014)

* Nội dung, cấu trúc cơ sở dữ liê ̣u đất đai

a Căn cứ để xác định nội dung cơ sở dữ liệu đất đai

- Nhu cầu về công tác quản lý nhà nước về đất đai

- Các dạng thông tin, số liệu về đất đai cần có để phục vụ công tác quản lý nhà nước về đất đai thường xuyên

- Các dạng thông tin, số liệu về đất đai hiện có

- Nhu cầu của các ngành về thông tin đất đai trong cả nước

- Nội dung của cơ sở dữ liệu đất đai

b Các thông tin chính trong cơ sở dữ liệu đất đai gồm hai loại dữ liệu chính là:

+ Các thông tin vĩ mô về đất đai: Các thông tin vĩ mô về đất đai bao gồm các thông tin về hiện trạng tự nhiên, cơ cấu sử dụng các loại đất, thống kê đất đai phục

vụ công tác quản lý đất đai cấp tỉnh, cấp bộ và cấp trung ương

+ Các thông tin chi tiết về đất đai: các thông tin chi tiết về đất đai liên quan đến từng thửa đất, từng chủ sử dụng được quản lý tại các địa phương theo 3 cấp tỉnh, cấp huyện, và cấp xã

- Đối tượng quản lý chính của cơ sở dữ liệu đất đai trong công tác quản lý nhà nước về đất đai đó là thửa đất Các thông tin về thửa đất cần được quản lý được thể hiện chi tiết trên bản đồ địa chính và bản đồ hiện trạng sử dụng đất và bản đồ quy hoạch sử dụng đất với các thông tin:

+ Thông tin về vị trí, hình thửa, kích thước và tính chất tự nhiên của thửa đất + Các thông tin về phân hạng, giá trị và giá trị đất

+ Các công trình trên đất (Bất động sản trên đất)

+ Các thông tin về quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất

+ Các thông tin về giao thông

+ Các thông tin về thủy hệ

- Bên cạnh các thông tin về không gian còn có các thông tin thuộc tính của các thửa đất và chúng được thể hiện qua hệ thống các tài liệu liên quan đến đất đai: các loại sổ sách địa chính như: sổ mục kê, sổ địa chính, sổ cấp giấy chứng nhận, các biểu thống kê, các số liệu liên quan khác Như vậy, các thông tin về đất đai là một tập hợp các thông tin có liên quan trực tiếp đến công tác quản lý Nhà nước về đất đai tại các cấp

* Phân lớp thông tin trong hệ thống thông tin đất đai:

Mục đích của việc phân lớp thông tin nhằm phục vụ cho việc xây dựng cơ sở

dữ liệu, quản lý dữ liệu, cung cấp thông tin cho ngành và đa ngành Có thể phân lớp đối tượng thông tin theo mô hình phân cấp sau:

+ Đối với cơ sở dữ liệu đất đai, thông tin trong cơ sở dữ liệu thường được phân thành các nhóm đối tượng, trong các nhóm đối tượng chúng ta có các lớp, trong các lớp đối tượng chúng ta có các đối tượng

+ Nhóm đối tượng: trong một nhóm đối tượng có chứa nhiều các lớp đối tượng, bên cạnh các thông tin không gian còn có các thông tin thuộc tính của các nhóm đối tượng

+ Lớp đối tượng: trong một lớp đối tượng có chứa nhiều đối tượng, các đối tượng này có các tính chất như nhau và chúng được xếp vào thành lớp đối tượng Với mỗi lớp đối tượng đó chúng có các thông tin không gian và thuộc tính

+ Đối tượng: trong một lớp đối tượng các đối tượng quản lý riêng rẽ và các đối tượng là mức độ chi tiết nhất trong quá trình phân lớp thông tin

Các đối tượng cũng có đầy đủ các thông tin cả về không gian và thuộc tính

Hình 1.2: Sơ đồ phân lớp thông tin trong cơ sở dữ liệu đất đai

- Đối với việc phân lớp thông tin chúng ta cần phải quan tâm đến một số nội dung sau:

+ Các đối tượng trong một lớp thông tin thuộc vào một loại đối tượng không gian + Mỗi một lớp thông tin chỉ thể hiện một loại đối tượng

+ Mỗi một lớp thông tin có một mã duy nhất

+ Tên của các lớp thông tin được đặt sao cho dễ nhận biết

* Hiê ̣u quả khai thác , sử dụng cơ sở dữ liê ̣u đất đai trong công tác quản lý đất đa i

- Phục vụ đắc lực tác nghiệp chuyên môn như đăng ký cấp giấy chứng nhận quyền sử du ̣ng đất , quy hoa ̣ch , đền bù giải phóng mặt bằng , … được thực hiê ̣n chính xác, rút ngắn thời gian

Nhóm đối tượng

Lớp đối tượng

Thuộc tính các nhóm đối tượng

Thuộc tính một nhóm đối tượng

Thuộc tính các lớp đối tượng

Thuộc tính một lớp đối tượng

Thuộc tính các đối tượng Đối tượng

- Thông tin về đất đai đươ ̣c truy vấn , khai thác đơn giản, thuâ ̣n tiê ̣n làm tăng hiê ̣u quả công viê ̣c

- Thay đổi cách điều hành công viê ̣c hành chính theo phương pháp hiện đại , phát hiện và làm chuẩn hóa kết quả giải quyết công việc của cán bộ cấp dưới , tăng cường tư duy và năng lực cán bô ̣

- Nâng cao trình đô ̣ ứng du ̣ng Công nghê ̣ thông tin trong ngành

- Tăng cường khả năng tiếp cận , ứng dụng công nghệ thông tin vào công tác chuyên môn cho đô ̣i ngũ cán bô ̣ cơ sở, nhằm nâng cao hiê ̣u quả công tác quản lý, xử

lý khai thác dữ liệu đất đai; khai thác và sử du ̣ng hiê ̣u quả cơ sở dữ liê ̣u đất đ ai Đáp ứng được yêu cầu , nhiê ̣m vu ̣ quản lý nhà nước về đất đai trong tình hình mới (Bộ Tài nguyên và Môi trường)

1.2.2 Cơ sở dữ liê ̣u đất trồng lúa

1.2.2.1 Khái niệm đất trồng lúa

Theo quan niệm truyền thống của người Việt Nam thì đất nông nghiệp thường được hiểu là đất trổng lúa, trổng cây hoa màu như: ngô, khoai, sắn và những loại cây được coi là lương thực Tuy nhiên, trên thực tế việc sử dụng đất nông nghiệp tương đối phong phú, không chỉ đơn thuần là để trồng lúa, hoa màu

mà còn dùng vào mục đích chăn nuôi gia súc, nuôi trồng thuỷ sản hay để trổng các cây lâu năm

Trước đây Luật đất đai năm 1993 quy định về đất nông nghiệp tại Điều 42 như sau: Đất nông nghiệp là đất được xác định chủ yếu đế sử dụng vào sản xuất nông nghiệp như trồng trọt, chăn nuôi, nuôi trồng thuỷ sản hoặc nghiên cứu thí nghiệm vê nông nghiệp

Theo quy định tại khoản 1 Điều 13 Luật đất đai năm 2003 nhóm đất nông nghiệp bao gồm các loại đất sau:

- Đất trồng cây hàng năm gồm đất trồng lúa, đất đồng cỏ cùng và chăn nuôi, đất trồng cây hàng năm khác;

- Đất trồng cây lâu năm;

- Đất nông nghiệp khác theo quy định của Chính phủ (Luật Đất đai, 2003)

Ngoài ra, theo Điều 3 - Nghị định số 42/2012/NĐ-CP ngày 11 tháng 5 năm

2012 về quản lý, sử du ̣ng đất trồng lúa quy đi ̣nh:

1 Đất trồng lúa là đất có các điều kiện phù hợp để trồng lúa, bao gồm đất chuyên trồng lúa nước và đất lúa khác

2 Đất chuyên trồng lúa nước là đất đang trồng hoặc có đủ điều kiện trồng được hai vụ lúa nước trở lên trong năm

3 Đất lúa khác bao gồm đất lúa nước chỉ trồng được một vụ lúa nước trong năm và đất lúa nương

4 Đất lúa nương là đất có các điều kiện phù hợp cho trồng lúa nương

Tức những vùng đất có điều kiê ̣n thổ nhưỡng và tưới tiêu phù hợp với viê ̣c canh tác cây lúa gọi là đất trồng lúa Ở Vi ệt nam khu vực Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), đồng bằng sông Hồng và đồng bằng ven biển Miền Trung là vùng đất trồng hai vụ lúa (thường gọi là đất hai lúa), nhưng hiện nay ta ̣i ĐBSCL ngư ời nông dân đã canh tác tới ba vụ lúa trong mô ̣t năm , các vùng đồng bằng khác thực hiện canh tác xen canh mô ̣t vu ̣ lúa – mô ̣t vu ̣ màu Đối với một số tỉnh vùng núi phía bắc của Việt nam, diện tích đất trồng lúa chủ yếu là diện tích đất ở triền đồi (gọi là ruộng bậc thang), vùng miền Đông Nam Bộ đất trồng lúa là diện tích đất lung, bàu, một năm chỉ canh tác được mô ̣t vụ lúa (Chính phủ, 2012)

1.2.2.2 Vị trí của cơ sở dữ liệu đất trồng lúa trong CSDL đất đai

Hình 1.3: Vị trí CSDL đất trồng lúa trong CSDL đất đai

CSDL đất trồng lúa là một phần quan trọng và không thể tách rời của

cơ sở dữ liệu đất đai, là một thành phần của CSDL đất đai, về cơ bản CSDL đất lúa chia sẻ về mặt kiến trúc chung cũng như cơ chế vận hành với CSDL đất đai nói chung

HTTT ĐẤT TRỒNG LÚA QUỐC GIA

CSDL ĐẤT TRỒNG LÚA QUỐC GIA

HTTT ĐẤT ĐAI QUỐC GIA

CSDL QUỐC GIA VỀ ĐẤT ĐAI

Các phần mềm nghiệp vụ quản lý đất đai

biên tập, chuẩn hóa, chuyển đổi dữ

liệu

HTTT ĐẤT ĐAI CẤP TỈNH

CSDL ĐẤT ĐAI CẤP TỈNH

Các phần mềm nghiệp vụ quản lý đất đai

Tổng cục QLĐĐ

Quản trị hệ thống Cập nhật dữ liệu Khai thác, tổng hợp thống kê dữ liệu

Cung cấp dữ liệu:

- Thửa đất

- Hiện trạng SDĐ

- Quy hoạch SDĐ

Hình 1.4 Mô hình tổng thể CSDL đất trồng lúa quốc gia

Theo mô hình trên, hệ thống CSDL đất trồng lúa quốc gia nằm trong mối quan hệ tổng thể với HTTT quốc gia về đất đai cũng như HTTT đất đai cấp Tỉnh/Thành phố:

HTTT quốc gia về đất đai: hệ thống quản lý CSDL đất đai cấp quốc gia,

quản lý chi tiết các thông tin đến từng thửa đất theo quy định kỹ thuật về chuẩn

dữ liệu địa chính

CSDL đất trồng lúa quốc gia: quản lý CSDL đất trồng lúa với các đối

tượng chính như sau:

- Khu vực đất chuyên trồng lúa nước cần phải bảo vệ nghiêm ngặt

- Hiện trạng đất trồng lúa hàng năm theo thực trạng quản lý

- Quy hoạch sử dụng đất trồng lúa

HTTT đất đai cấp Tỉnh/Thành phố: hệ thống quản lý CSDL đất đai cấp

Tỉnh/Thành phố, quản lý chi tiết các thông tin đến từng thửa đất theo quy định kỹ thuật về chuẩn dữ liệu địa chính (Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2014a)

1.2.2.3 Quy trình chung xây dựng cơ sở dữ liệu đất trồng lúa

Cơ sở dữ liệu đất trồng lúa có thể được xây dựng từ ba tài liệu sau:

- Cơ sở dữ liệu địa chính (cơ sở dữ liệu đất đai);

- Bản đồ địa chính dạng số;

- Bản đồ hiện trạng sử dụng đất dạng số;

- Các nguồn dữ liệu khác: Bản đồ quy hoạch sử dụng đất, bản đồ quy hoạch xây dựng nông thôn mới, bản đồ quy hoạch sản xuất nông nghiệp, bản đồ đánh giá phân hạng đất, bản đồ phân hạng đất trồng lúa, đất trồng lúa cần bảo vệ nghiêm ngặt, các bản đồ chuyên đề có liên quan đến đất lúa

Chuẩn hóa dữ liệu

CSDL đất lúa cấp xã (Geodatabase)

CSDL địa

chính

Thu thập dữ liệu

Bản đồ đia chính

Bản đồ hiện trạng

sử dụng đất

Ảnh viễn thám

Nhập dữ liệu thuộc tính

Tích hợp

CSDL đất lúa cấp huyện (ArcSDE Geodatabase)

cấp tỉnh (ArcSDE Geodatabase)

CSDL đất lúa cấp Trung ương (ArcSDE Geodatabase)

Tập hợp cơ

sở dữ liệu các tỉnh của cả nước

Hình 1.5 Quy trình tổng quát xây dựng cơ sở dữ liệu đất trồng lúa

1.3 Tổng quan tình hình quản lý đất trồng lúa

Quản lý đất trồng lúa bao gồm quản lý ranh giới diện tích đất trồng lúa, đất trồng lúa nước cần bảo vệ và đất chuyên trồng lúa nước cần bảo vệ nghiêm ngặt Bao gồm:

+ Ranh giới đất trồng lúa

+ Ranh giới bảo vệ đất trồng lúa

Có hai cấp độ bảo vệ đất trồng lúa:

+ Bảo vệ đất trồng lúa nước,

+ Bảo vệ nghiêm ngặt đất chuyên trồng lúa nước

Mỗi một khu vực đất trồng lúa theo mức độ bảo vệ cần thể hiện về địa danh (xứ đồng), diện tích (ha); Mốc chuyển hướng ranh giới bảo vệ đất trồng lúa nghiêm ngặt và Ranh giới biến động đất trồng lúa

1.4 Tổng quan tình hình ứng dụng GIS trong việc xây dựng và quản lý CSDL đất trồng lúa trên thế giới

Cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin, hiện nay việc ứng dụng GIS

đã trở nên đa dạng và phổ biến, đã đạt được rất nhiều thành tựu trong nhiều lĩnh vực khác nhau như quy hoạch đô thị, quy hoạch sử dụng đất, bảo vệ môi trường…

Đặc biệt là kết qủa nghiên cứu của cơ quan hàng không vũ trụ của Mỹ (NASA), Nhật Bản (NASDA) đã ứng dụng thành công trong việc kết hợp giữa kỹ thuật viễn thám với GIS trong việc dự báo mang tính toàn cầu về khí hậu, sự thay đổi về cấu trúc sinh quyển, các hiện tượng cháy rừng…

Bên cạnh đó, một số nước phát triển như Australia, Canada, Thụy Điển đã phát triển và ứng dụng GIS để xây dựng một số hệ thống chuyên dụng khác như hệ thống thông tin đất đai LIS… để phục vụ cho công tác quản lý thông tin đất đai

1.5 Tổng quan tình hình ứng dụng GIS trong việc xây dựng và quản lý CSDL đất trồng lúa tại Việt Nam

Hiện nay GIS đã từng bước được áp dụng và phổ biến ở Việt Nam, các trường đại học, các viện nghiên cứu đã tiến hành áp dụng GIS trong việc thực thi các kế hoạch và dự án của mình Tuy nhiên việc xây dựng và bảo trì các số liệu GIS

ở các cơ quan, đơn vị chủ yếu phục vụ cho mục đích riêng của mình Do vậy giữa các cơ quan, các hệ thống thu thập và biên tập số liệu là khác nhau, dẫn đến việc trao đổi liên kết dữ liệu gặp nhiều khó khăn phức tạp Trong khi đó việc phát triển

hệ thống thông tin địa lý đòi hỏi phải mang tính chất liên ngành, liên quốc gia, do vậy vấn đề chuyển hoá dữ liệu là yêu cầu khách quan và cần phải giải quyết để có thể áp dụng rộng rãi vào các ngành, lĩnh vực kinh tế hiện nay

Ngoài ra công nghệ GIS đã được nghiên cứu ứng dụng trong công tác quản

lý, lưu trữ hồ sơ đất đai phục vụ cho công tác quản lý nguồn thông tin đất đai

Trong xu thế phát triển mạnh về kinh tế và xã hội của cả nước như hiện nay thì công tác quản lý về tài nguyên và môi trường đang đứng trước nhiều thách thức lớn, đặc biệt là trong lĩnh vực quản lý đất đai

Công tác quản lý, lưu trữ hồ sơ đất đai ở địa phương nói chung đang gặp một

- Nhu cầu tiếp cận và khai thác thông tin về đất đai của cá nhân, tổ chức rất lớn

- Yêu cầu khai thác giá trị kinh tế của thông tin đất đai theo quy định của pháp luật, làm nguồn thu tái sử dụng phục vụ cho sự phát triển của hệ thống

Mặt khác hiện nay công tác đo đạc thành lập hồ sơ địa chính tại nhiều địa phương đã cơ bản hoàn thành Đây là nguồn dữ liệu đầu vào của hệ thống CSDL Quốc gia về đất đai Do vậy, xây dựng CSDL hiện trạng đất trồng lúa đem lại các lợi ích sau:

- Đảm bảo hệ thống dữ liệu chính xác, an toàn và thống nhất giữa các cấp quản lý Cung cấp một kênh truy cập thông tin tập trung, đồng nhất và tránh được các sai sót trong việc quản lý dữ liệu nguồn

- Nâng cao chất lượng trong quá trình ra quyết định và nâng cao hiệu quả quản lý nhà nước trong lĩnh vực quản lý đất đai ở cả trung ương và địa phương

- Các dịch vụ của cơ quan quản lý nhà nước, tiếp nhận và xử lý hồ sơ được tổ chức hợp lý hơn, tiết kiệm thời gian thực hiện các giao dịch về đất đai

- Nâng cao khả năng tiếp cận thông tin đất đai, đáp ứng nhu cầu khai thác thông tin đất đai của cá nhân, tổ chức

- Cung cấp thông tin đất đai kịp thời hơn thúc đẩy nền kinh tế cạnh tranh và gia tăng thu nhập, giảm nguồn lực và gánh nặng quản lý hành chính của Chính phủ

- CSDL đất đai của các tỉnh, thành phố trực thuộc trung ương luôn được sao lưu dự phòng tại CSDL Trung tâm

Bên cạnh đó, thực hiện theo Chỉ thị số 1474/CT- TTg ngày 24 tháng 8 năm

2011 của Thủ tướng Chính phủ về việc thực hiện một số nhiệm vụ giải pháp cấp bách để chấn chính việc cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất, quyền sở hữu nhà

ở và tài sản gắn liền với đất và xây dựng CSDL đất đai, “Cơ sở dữ liệu đất đai” được xây dựng dựa trên các tiêu chí có chọn lọc trong quản lý Nhà nước của ngành,

ưu tiên quản lý đất đai, từng bước phát triển toàn diện trong quản lý các lĩnh vực khác nhằm phù hợp nguồn nhân lực, kinh phí đầu tư, thời gian triển khai thực hiện

và đáp ứng được nhu cầu cấp bách trong việc quản lý đất trồng lúa đảm bảo an ninh lương thực Quốc gia

1.6 Các quan điểm và phương pháp nghiên cứu

Quan điểm nghiên cứu:

a Quan điểm hệ thống

Đất lúa nằm trong hệ thống đất đai là hệ thống phức tạp của các hợp phần cấu tạo thành (cấu trúc đứng) và một hệ thống quan hệ giữa các đơn vị cảnh quan cấp nhỏ hơn với các đơn vị cấp lớn hơn (cấu trúc ngang) Giữa các thành phần và

bộ phận tạo nên hệ thống đều có mối quan hệ mật thiết với nhau thông qua các dòng vật chất - năng lượng và thông tin Chính vì vậy, khi có những tác động vào mọi thành phần hay một bộ phận nào đó thì các thành phần hay bộ phận khác sẽ bị thay đổi theo phản ứng dây chuyền Do đó, nghiên cứu đất lúa cần nhìn nhận và xem xét phản ánh tự nhiên một cách đầy đủ các nhân tố, khía cạnh có ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp trong một thể thống nhất hữu cơ

b Quan điểm lịch sử

Đất lúa là một trong các loại hình sử dụng đất được tạo thành từ nhiều hợp phần Các hợp phần này đều tồn tại và phát triển theo một quy luật riêng của nó, song sự tồn tại và phát triển của các hợp phần đó có mối quan hệ chặt chẽ và tác

động qua lại lẫn nhau

Hiện nay sử dụng đất lúa do sự phát triển kinh tế - xã hội làm chúng biến động Do vậy, nghiên cứu sử dụng đất lúa trên quan điểm lịch sử, chúng ta sẽ biết được lịch sử phát sinh, phát triển và tồn tại của chúng trong mối tương quan giữa các yếu tố với nhau, trên cơ sở đó dự báo sự phát triển trong tương lai Những thay đổi của khu vực nghiên cứu

c Quan điểm phát triển bền vững

Tháng 6 năm 1992, Hội nghị Thượng đỉnh về Môi trường và Phát triển họp

tại Rio de Janeiro đã đưa ra bản tuyên ngôn “Về Môi trường và Phát triển” và

“Chương trình nghị sự 21” (Agenda 21-Action Plan for Sustainable Development

for the 21st Century) thống nhất định nghĩa về PTBV : “Phát triển bền vững là sự

phát triển nhằm thoả mãn các nhu cầu hiện tại của con người nhưng không làm tổn hại tới sự thỏa mãn các nhu cầu của các thế hệ tương lai” và PTBV phải là mục

tiêu của toàn nhân loại trong thế kỷ XXI

Mục tiêu của PTBV là thoả mãn yêu cầu căn bản của con người, cải thiện cuộc sống, bảo tồn và quản lý hữu hiệu HST, bảo đảm tương lai ổn định PTBV thực hiện và đảm bảo sự liên đới giữa các thế hệ, giữa các quốc gia, giữa hiện tại với tương lai PTBV có tính chất đa diện, thống nhất, toàn bộ Muốn PTBV phải lồng ghép được 3 thành tố quan trọng của sự phát triển với nhau: phát triển kinh tế, phát triển xã hội và BVMT Đây là nguyên lý chung để hướng sự PTBV của các lĩnh vực trong nền kinh tế

Phương pháp nghiên cứu:

a) Phương pháp điều tra, thu thập thông tin, tài liệu

Đây là phương pháp dùng để điều tra thu thập các tài liệu, số liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, các số liệu thống kê đất lúa, tình hình giao đất, cho thuê

đất, cấp Giấy chứng nhận quyền sử dụng đất lúa…, để phục vụ cho việc đánh giá tình hình quản lý và sử dụng đất lúa, xây dựng cơ sở dữ liệu đất lúa huyện Kim Thành

b) Phương pháp tổng hợp, phân tích thống kê

- Trên cơ sở các thông tin, số liệu, tài liệu thu thập được, tiến hành tổng hợp, phân nhóm, thống kê, xử lý các tài liệu, số liệu điều tra thu thập; phân tích các yếu tố tác động, các vấn đề có liên quan đến đất lúa theo các hình thức định tính và định lượng

- Các thông tin, tài liệu, số liệu thu thập được xử lý bằng các phần mềm thống kê thông dụng và phần mềm Excel trong tổng hợp và xử lý tài liệu, số liệu điều tra

c) Phương pháp kế thừa

- Phương pháp kế thừa các sản phẩm, kết quả nghiên cứu của các công trình,

dự án khác có liên quan đến nội dung xây dựng cơ sở dữ liệu đất lúa

d) Phương pháp chuyên gia

Tham khảo, lấy ý kiến của cơ quan chuyên môn, cán bộ địa phương về các giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý, sử dụng đất nông nghiệp huyện Kim Thành

e) Phương pháp GIS và bản đồ

Ứng dụng công nghệ GIS để xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ đất trồng lúa khu vực nghiên cứu

CHƯƠNG 2: ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG SỬ DỤNG, QUẢN LÝ ĐẤT TRỒNG LÚA HUYỆN KIM THÀNH, TỈNH HẢI DƯƠNG

2.1 Khái quát về điều kiện tự nhiên và tình hình sản xuất lương thực huyện Kim Thành, tỉnh Hải Dương

2.1.1 Điều kiện tự nhiên

2.1.1.1 Vị trí địa lý

Hình 1.6: Bản đồ hành chính huyện Kim Thành – tỉnh Hải Dương

Nguồn Sở Tài Nguyên Môi trường Hải Dương

Kim Thành là huyện đồng bằng, nằm ở phía Đông của tỉnh Hải Dương, cách trung tâm thành phố Hải Dương khoảng 23 km, cách thành phố Hà Nội khoảng 80

km về phía Tây và thành phố Hải Phòng 24 km về phía Đông theo Quốc lộ 5A, tiếp giáp với các huyện:

- Phía Bắc giáp huyện Kinh Môn;

- Phía Nam giáp huyện An Lão (Thành phố Hải Phòng)

- Phía Đông giáp huyện An Hải, An Dương (Thành phố Hải Phòng);

- Phía Tây giáp huyện Thanh Hà

Kim Thành có vị trí tương đối thuận lợi trong giao lưu kinh tế, văn hoá, xã hội với các huyện trong và ngoài tỉnh, vùng Với tuyến đường sắt Hà Nội - Hải Phòng, Quốc lộ 5A và nối Thủ đô Hà Nội với thành phố Cảng Hải Phòng đã tạo điều kiện thuận lợi cho huyện thu hút đầu tư, tiếp nhận thông tin kinh tế thị trường, chuyển giao nhanh các tiến bộ khoa học kỹ thuật để phát triển sản xuất hàng hoá và

mở rộng giao lưu kinh tế, thương mại với các huyện trong tỉnh và các tỉnh lân cận

2.1.1.2 Địa hình

Kim Thành có địa hình tương đối bằng phẳng, rất thuận lợi cho việc đầu tư thâm canh lúa và hoa màu Hướng địa hình nghiêng và thấp dần từ Tây Bắc xuống Đông Nam, độ cao phổ biến từ 0,5 - 1m Tuy nhiên xét về tiểu địa hình không đồng đều, cao thấp xen kẽ Nhiều tiểu vùng bị sông ngòi chia cắt nên địa hình thấp trũng, thường bị úng cục bộ vào mùa mưa

2.1.1.3 Khí hậu

Kim Thành nằm trong vùng Đồng bằng sông Hồng, có đặc điểm khí hậu nổi bật là mùa hè nóng ẩm, mưa nhiều và có gió bão Mùa đông thường lạnh, khô hanh (cuối mùa có mưa phùn, độ ẩm không khí cao)

Nhiệt độ bình quân năm 23oC, trong đó có 4 tháng có nhiệt độ bình quân dưới 20oC (tháng 12, 1, 2, 3); biên độ nhiệt trong năm 11- 12oC; biên độ nhiệt ngày đêm 6 - 7oC Tháng có nhiệt độ trung bình cao nhất là tháng 6 (31,8oC), tháng có nhiệt độ trung bình thấp nhất là tháng 1 (14,3oC)

Tổng nhiệt độ trong năm bình quân 8500oC, cho phép trồng 3 vụ cây hàng năm Do mùa đông nhiệt độ xuống thấp tạo điều kiện tốt cho các cây á nhiệt đới phân hoá mầm hoa tốt và cho phép trồng các loại rau ôn đới

Lượng mưa bình quân 1.500 – 1.700mm Mưa tập trung từ tháng 4 - 9 (chiếm hơn 81% lượng mưa cả năm) Độ ẩm không khí bình quân 80 - 90%

Do nằm gần bờ biển, nên hàng năm chịu ảnh hưởng trực tiếp của các trận bão vào Bắc Bộ

2.1.1.4 Tài nguyên đất

Kết quả tổng hợp từ bản đồ Thổ nhưỡng huyện Kim Thành, tỷ lệ 1/25.000 do Viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp xây dựng, trên địa bàn toàn huyện có 3 nhóm đất, bao gồm 6 loại (bảng 2.1):

Bảng 2.1: Phân loại đất huyện Kim Thành

3 Đất phù sa được bồi, trung tính ít chua Pbe 470,9 4,1

Kết quả phân loại xác định có một loại đất thuộc nhóm đất mặn: Đất mặn ít

và trung bình (M)

Đặc điểm hình thái: Thành phần cơ giới đất thịt nặng- sét toàn phẫu diện; glây trung bình ở các tầng sâu Tầng mặt và tầng sâu đã có sự phân hoá rõ về cấu trúc, độ chặt Màu nâu đỏ của phù sa sông là chủ đạo trong toàn phẫu diện Tầng mặt màu nâu đỏ sẫm khi ẩm (5YR 5/4); glây yếu; thịt nặng; bùn nhão; không có cấu trúc; cứng khi khô, chặt khi ẩm, dẻo dính khi ướt; nhiều rễ nhỏ; chuyển tầng không rõ; tầng sâu màu xám hơi sẫm khi ẩm (2,5Y 5/3); thịt nặng; ít vệt xám xanh; glây trung bình; cấu trúc tảng; cứng khi khô, chặt khi ẩm, dẻo dính khi ướt ít rễ cây

* Tính chất lý-hoá học: Phản ứng đất ít chua (pHKCL: 5,8-7,0); mặn ít- trung bình (mặn clo): Tổng muối tan 0,36-0,39%; hàm lượng clo đạt 0,01- 0,1%

Đất giàu chất hữu cơ và đạm tổng số (OM: 2,4-3,8%; N: 0,16-0,18%), lân tổng số giàu (P2O5: 0,09-0,21%), kali tổng số trung bình (K2O: 1,32-1,36%), lân và kali dễ tiêu đều nghèo (P2O5: 4-7mg/100g đất; K2O: 9-15mg/100g đất) Dung tích cation trao đổi trong đất cao (CEC: 16-19lđl/100g đất), độ no bazo cao (V: >60%)

* Khả năng sử dụng: Hiện nay phần lớn đất mặn ít và trung bình đều được sử dụng để trồng lúa; ở địa hình cao có thể trồng 2 lúa + 1 màu, Tuy nhiên muốn sử dụng hiệu quả loại đất này cần phải đắp đê, làm bờ vùng ngăn mặn tràn để tránh nhiễm mặn, sau đó dùng biện pháp thuỷ lợi để rửa mặn

Đất phèn được xác định bởi sự có mặt trong phẫu diện đất 2 loại tầng chẩn đoán chính là tầng sinh phèn (sunfidic horizon) và tầng phèn (sunfuric horizon) Đất chỉ có tầng sinh phèn gọi là đất phèn tiềm tàng (Sp), đất có tầng phèn (đôi khi có cả tầng sinh phèn) gọi là đất phèn hoạt động

- Tầng sinh phèn (sunfidic horizon) là tầng tích luỹ vật liệu chứa phèn (sunfuric materials) là tầng sinh sét hoặc hữu cơ ngập nước, thường ở trạng thái yếm khí, khi oxy hoá pH đo được có trị số nhỏ hơn hoặc bằng 3,5; sự chênh lệch độ chua hình thành khi ôxy hoá tầng sinh phèn thường đạt 2,5 đơn vị pHKCl

- Tầng phèn (sunfuric horizon) là một dạng tầng B, xuất hiện trong quá trình hình thành và phát triển của đất phèn Từ đất phèn tiềm tàng, nếu gặp điều kiện háo khí, các Pyrite sẽ chuyển thành Jarosite dưới dạng đốm, vệt vàng rơm (2,5Y) có pH thường dưới 3,5 Tầng Jarosite thường vẫn được gọi là tầng phèn

và tầng phèn là tầng chỉ thị cho đất phèn hoạt động (Sj) Dựa vào độ sâu xuất hiện tầng sinh phèn, tầng phèn và một số đặc tính tầng phèn đi kèm có thể chia thành 5 đơn vị dưới nhóm

Kết quả phân loại xác định một loại đất trong nhóm đất phèn: Đất phèn tiềm tàng sâu, mặn (Sp2M)

Đặc điểm hình thái: Đất có tầng dày trên 100cm, màu xám sẫm - xám xanh,glây toàn phẫu diện, thành phần cơ giới thịt trung bình- sét Tầng mặt bùn nhão, không có cấu trúc, nhiều rễ nhỏ; tầng sâu cấu trúc tảng, dẻo dính khi ướt, cứng khi khô, rất chặt khi ẩm, có chứa nhiều xác hữu cơ bán phân huỷ (tầng Pyrit)

* Tính chất lý - hoá học: Ở độ sâu 52 - 120cm đất có tầng phèn tiềm tàng: có tầng Pyrite, phản ứng đất chua (pHKCL: 4,2-4,7), hàm lượng lưu huỳnh tổng số cao (S: 0,75-0,8%), đồng thời bị mặn ít đến trung bình (mặn clo): Hàm lượng Cl- đạt 0,03-0,09%, tổng muối tan 0,16-0,22% ở các tầng mặt và tăng cao ở các tầng sâu (0,55-0,82%) Hàm lượng chất hữu cơ cao toàn phẫu diện (OM: 2,5-3,5%); lân tổng

số giàu ở tầng mặt (P2O5: 0,1-0,09%) và giảm dần theo chiều sâu; lân dễ tiêu giàu (P2O5: >15mg/100g đất)