- Vũ Thị Bình (1995) [5] nghiên cứu ựề tài Ộđánh giá ựất ựai phục vụ ựịnh hướng quy hoạch nâng cao hiệu quả sử dụng ựất huyện Gia Lâm, vùng ựồng bằng sông HồngỢ. Kết quả xây dựng bản ựồ ựơn vị ựất ựai cho huyện Gia Lâm tỷ lệ 1/25.000 gồm 20 ựơn vị ựất ựai trên cơ sở xác ựịnh 6 chỉ tiêu phân cấp ựể xây dựng bản ựồ ựơn vị ựất ựai là loại ựất, thành phần cơ giới, ựộ phì ựất, ựiều kiện tưới, ựiều kiện tiêu và ngập úng.
- Theo nghiên cứu của đoàn Công Quỳ (2000) [26]: Tổng diện tắch ựược ựiều tra ựánh giá của huyện đại Từ - tỉnh Thái Nguyên là 48.801,20 ha, bao gồm 680 khoanh và 52 ựơn vị ựất ựai trên cơ sở xác ựịnh 8 chỉ tiêu phân
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ẦẦẦ 21
cấp ựể xây dựng bản ựồ ựơn vị ựất ựai là nhóm ựất, thành phần cơ giới, ựịa hình tương ựối, ựộ dốc, ựộ cao, ựộ dày tầng ựất, chế ựộ tưới và tiêụ
- đỗ Nguyên Hải (2000) [19] ựã nghiên cứu ựề tài Ộđánh giá ựất và hướng sử dụng ựất bền vững trong sản xuất nông nghiệp của huyện Tiên Sơn, Bắc NinhỢ. Trong nghiên cứu này, ựất canh tác huyện Tiên Sơn ựược phân chia thành 25 ựơn vị ựất ựai ở tỷ lệ bản ựồ 1/25.000 trên cơ sở xác ựịnh 6 chỉ tiêu phân cấp là loại ựất, thành phần cơ giới, ựịa hình, ựộ phì ựất, ựiều kiện tưới, và ngập úng. Kết quả ựánh giá sử dụng ựất thắch hợp hiện tại và tương lai ựã cho thấy bằng biện pháp cải tạo thủy lợi và cải thiện ựộ phì ựất có thể làm thay ựổi mức ựộ thắch hợp của các LUT. Những ựề xuất sử dụng ựất thắch hợp có thể khai thác một cách có hiệu quả thế mạnh tiềm năng ựất ựai và duy trì khả năng sử dụng ựất bền vững cho huyện Tiên Sơn.
- Theo nghiên cứu của Nguyễn Văn Thông (2002) [27]: Kết quả xây dựng bản ựồ ựơn vị ựất ựai cho ựất nông nghiệp huyện Nghĩa Hưng - tỉnh Nam định tỷ lệ 1/25.000 gồm 40 ựơn vị ựất ựai trên cơ sở xác ựịnh 7 chỉ tiêu phân cấp ựể xây dựng bản ựồ ựơn vị ựất ựai là loại ựất, thành phần cơ giới, ựộ phì ựất, ựịa hình tương ựối, ựộ nhiễm mặn, chế ựộ tưới và tình trạng ngập úng
- Theo nghiên cứu của Lê Quang Vịnh (1998) [29]: Kết quả xây dựng bản ựồ ựơn vị ựất ựai cho ựất nông nghiệp huyện Xuân Trường - tỉnh Nam định ở tỷ lệ 1/25.000 gồm 33 ựơn vị ựất ựai trên cơ sở xác ựịnh 6 chỉ tiêu phân cấp ựể xây dựng bản ựồ ựơn vị ựất ựai là loại ựất, thành phần cơ giới, ựộ phì ựất, ựịa hình, khả năng tưới nước và ựộ nhiễm mặn ựất.
- Phạm Thị Phin (2009) ựã nghiên cứu ựề tài: ỘXây dựng bản ựồ ựơn vị ựất ựai khu vực các huyện ven biển tỉnh Nam định nhằm phục vụ ựánh giá, phân hạng ựất cho mục ựắch phát triển nông nghiệpỢ. Kết quả ựã xây dựng ựược 8 bộ bản ựồ ựơn tắnh (bản ựồ ựất, bản ựồ thành phần cơ giới, bản ựồ ựịa hình, bản ựồ ựộ phì, bản ựồ ựộ mặn, bản ựồ chế ựộ tưới, bản ựồ ngập úng, bản
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ẦẦẦ 22
ựồ ngập triều) và 01 bản ựồ ựơn vị ựất ựai khu vực các huyện ven biển tỉnh Nam định [23].
Tóm lại, các nghiên cứu ựánh giá ựất ở tầm vĩ mô của nhiều tác giả ựã có những ựóng góp lớn trong việc hoàn thiện dần quy trình ựánh giá ựất ở Việt Nam. đối với việc xây dựng bản ựồ ựơn vị ựất ựai ở các vùng khác nhau phụ thuộc vào ựiều kiện cụ thể của vùng nghiên cứu, mục ựắch nghiên cứu và cấp tỷ lệ bản ựồ cần xây dựng. Các chỉ tiêu và yếu tố ựược lựa chọn cho xây dựng bản ựồ ựơn vị ựất ựai chủ yếu là các chỉ tiêu thể hiện về tắnh chất của ựất ựai (ựịa hình, ựộ dốc, thành phần cơ giớiẦ) còn các chỉ tiêu thể hiện ựặc tắnh còn ắt.
2.4. Hệ thống thông tin ựịa lý và cơ sở ứng dụng cho việc xây dựng bản ựồ ựơn vị ựất ựai
2.4.1. Giới thiệu về hệ thống thông tin ựịa lý
Trong vài thập kỷ gần ựây, chuyên ngành ựịa lý học ựã áp dụng mạnh mẽ kỹ thuật thông tin, trong ựó có những phương pháp ứng dụng mới về các mô hình toán học và thống kê cũng như những ứng dụng các nguồn thông tin mới như dữ liệu viễn thám. Trong bối cảnh này, hệ thống thông tin ựịa lý (GIS) ựã ựóng một vai trò quan trọng như là một kỹ thuật tổ hợp. GIS ựã phát triển bởi sự liên kết một số các kỹ thuật rời rạc vào một tổng thể hơn là cộng những phần của nó lạị Ngoài ra, GIS còn cho phép tạo ra cơ sở dữ liệu bản ựồ, xây dựng mô hình, hỏi ựáp và phân tắch một lượng lớn dữ liệu mà tất cả ựều ựược lưu trữ trong một cơ sở dữ liệụ Hiện nay, GIS ựang ựược sử dụng rộng rãi ở các nước ựã và ựang phát triển, ựặc biệt ở các lĩnh vực quản lý nguồn tài nguyên thiên nhiên, môi trường, sử dụng ựất ựai, rừng và quản lý ựô thịẦ Trong nông nghiệp, phần lớn GIS ựược ứng dụng ựể lập kế hoạch cũng như ựánh giá sử dụng ựất ựaị đối với Việt Nam, kỹ thuật GIS thực tế ựã ựược biết ựến khoảng 10 năm trở lại ựây, nhưng chủ yếu ựược dùng trong lĩnh vực
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ẦẦẦ 23
quốc phòng, quản lý ựô thịẦ GIS có thể giúp chúng ta xác ựịnh ựược những quyết ựịnh ựúng ựắn ựể quản lý và cải tạo nguồn tài nguyên thiên nhiên có hiệu quả.
Sự phát triển rộng rãi và mạnh mẽ của kỹ thuật vi tắnh cả về phần cứng và phần mềm ựã tạo ựiều kiện cho việc thể hiện các số liệu ựịa lý ở dạng bản ựồ phát triển nhanh chóng. Do nhu cầu cần thiết về sự lưu trữ, phân tắch và thể hiện các số liệu ựịa lý cho các vùng rộng lớn và phức tạp ựã dẫn ựến sự cần thiết phải sử dụng máy tắnh ựể lưu giữ và tạo ra các hệ thống thông tin tỷ mỉ và chi tiết [12].
Theo Burrough (1986) ựịnh nghĩa: GIS như là một tập hợp các công cụ cho việc thu nhập, lưu trữ, thể hiện và chuyển ựổi các dữ liệu mang tắnh chất không gian từ thế giới thực nhằm giải quyết các bài toán ứng dụng phục vụ các mục ựắch cụ thể [39].
Từ khái niệm trên, chúng ta có thể thấy rằng GIS là Ộmột hệ thống liên hợpỢ, có khả năng thu nhận, truy nhập, xử lý, lưu trữ, tắnh toán, phân tắch, tra cứu, hiển thị, khai thác và cập nhật các thông tin, số liệu ựịa lý.
2.4.2. Các thành phần và chức năng của hệ thống thông tin ựịa lý
Cấu trúc của hệ thống thông tin ựịa lý bao gồm 5 thành phần: phần cứng, cơ sở dữ liệu, phần mềm, con người và phương pháp. Chức năng của GIS bao gồm thu thập dữ liệu, thao tác với dữ liệu (cập nhật, sửa chữa, lưu trữ và khai thác dữ liệu), phân tắch không gian và hiển thị dữ liệụ
2.4.3. Cơ sở dữ liệu của hệ thống thông tin ựịa lý
Cơ sở dữ liệu GIS là một tập hợp các thông tin (các tệp dữ liệu) ở dạng vector, raster và bảng số liệu với những cấu trúc chuẩn bảo ựảm cho các bài toán chuyên ựề có mức ựộ phức tạp khác nhau [15]. Cơ sở dữ liệu trong GIS bao gồm 2 loại ựó là: cơ sở dữ liệu không gian và cơ sở dữ liệu thuộc tắnh.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ẦẦẦ 24
Dữ liệu không gian dùng ựể mô tả vị trắ, hình dạng và kắch thước của ựối tượng trong không gian, chúng bao gồm tọa ựộ và các ký hiệu dùng ựể xác ựịnh các ựối tượng trên bản ựồ. Hệ thống thông tin ựịa lý dùng các số liệu không gian ựể tạo ra bản ựồ hay hình ảnh bản ựồ trên màn hình máy tắnh hoặc trên giấy thông qua thiết bị ngoại vị
Dữ liệu không gian bao gồm 3 loại ựối tượng: ựiểm (point), ựường (polyline) và vùng (polygon). Các ựối tượng không gian này ựược lưu trữ ở 2 mô hình dữ liệu là vector và raster.
- Mô hình dữ liệu raster: trong mô hình này, thực thể không gian ựược biểu diễn thông qua các ô (cell) hoặc ô ảnh (pixel) của một lưới các ô (hình 1). Trong máy tắnh, lưới ô này ựược lưu trữ ở dạng ma trận trong ựó mỗi cell là giao ựiểm của một hàng hàng hay một cột trong ma trận. Trong cấu trúc này, ựiểm ựược xác ựịnh bởi cell, ựường ựược xác ựịnh bởi một số các cell kề nhau theo một hướng và vùng ựược xác ựịnh bởi một số các cell mà trên ựó thực thể phủ lên. Mô hình raster còn ựược xây dựng trên cơ sở hình học Ơcơlit. Mỗi một cell sẽ tương ứng với một diện tắch vuông trên thực tế. độ lớn của cạnh ô vuông này còn ựược gọi là ựộ phân giải của dữ liệu [8].
Hình 1: Biểu diễn raster dữ liệu theo dạng lưới ựiểm
Trong cấu trúc raster sự biểu diễn hai chiều của dữ liệu không gian là không liên tục nhưng ựược ựịnh lượng hóa ựể có thể dễ dàng tắnh toán ựược chiều dài và diện tắch của ựối tượng không gian. Ngoài ra, dữ liệu ựịa lý dạng
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ẦẦẦ 25
raster còn ựược biểu diễn theo phương pháp ô chữ nhật phân cấp. Theo phương pháp này, người ta chia diện tắch vùng dữ liệu ra thành các ô chữ nhật không ựều nhau bằng cách lần lượt chia ựoi các cell bắt ựầu từ hình chữ nhật lớn, bao phủ diện tắch dữ liệụ Quá trình chia cứ tiếp tục ựến khi nào các cell ựủ nhỏ ựể ựạt ựược ựộ chắnh xác cần thiết (hình 2)
Hình 2: Biểu diễn raster dữ liệu theo cấu trúc ô chữ nhật phân cấp
- Mô hình dữ liệu vector: trong mô hình này, thực thể không gian ựược biểu diễn thông qua các phần tử cơ bản là ựiểm, ựường, vùng và các quan hệ topo (khoảng cách, tắnh liên thông, tắnh kề nhauẦ) giữa các ựối tượng với nhaụ Vị trắ không gian của các thực thể ựược xác ựịnh bởi tọa ựộ chung trong một hệ thống tọa ựộ thống nhất toàn cầụ điểm dùng cho tất cả các ựối tượng không gian ựược biểu diễn như một cặp tọa ựộ (X, Y). Ngoài giá trị tọa ựộ (X, Y), ựiểm còn thể hiện kiểu ựiểm, màu, hình dạng và dữ liệu thuộc tắnh ựi kèm. Do ựó, trên bản ựồ ựiểm có thể ựược biểu hiện bằng ký hiệu hoặc dạng text (dạng chữ). đường dùng ựể biểu diễn tất cả các thực thể có dạng tuyến và ựược tạo nên từ hai hoặc nhiều hơn 2 cặp tọa ựộ (X, Y). Vùng là một ựối tượng hình học hai chiều, vùng có thể là một ựa giác ựơn giản hay hợp của nhiều ựa giác ựơn giản. Như vậy, mô hình dữ liệu vector sử dụng các ựoạn thẳng hay ựiểm rời rạc ựể nhận biết các vị trắ của thế giới thực. Việc ựo diện
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ẦẦẦ 26
tắch và khoảng cách của các ựối tượng ựược thực hiện bằng cách tắnh toán hình học từ các tọa ựộ của các ựối tượng thay vì việc ựếm các cell trong mô hình raster [8].
Mô hình vector bao gồm 2 dạng cấu trúc sau:
+ Cấu trúc dữ liệu toàn ựa giác: mỗi tầng trong cơ sở dữ liệu của cấu trúc toàn ựa giác ựược chia thành tập các ựa giác. Mỗi ựa giác ựược mã hóa thành trật tự các vị trắ hình thành ựường biên của vùng khép kắn theo hệ trục tọa ựộ nào ựó (hình 3). Mỗi ựa giác ựược lưu trữ như ựặc trưng ựộc lập. Trong cấu trúc này không có tham số ựể biết ngay các vùng kề nhaụ
đa giác 1 1,4 4,3 4,2 2,2 đa giác 2 2,2 4,2 4,0 1,0 đa giác 3 6,4 7,2 6,1 4,2 4,3 Hình 3: Cấu trúc toàn ựa giác
+ Cấu trúc cung - nút: một khắa cạnh quan trọng của mô hình vector là cho khả năng tách biệt các thành phần ựể thực hiện ựo ựạc và ựể xác ựịnh các quan hệ không gian giữa các thành phần. Quan hệ không gian của liên kết và gần kề là những thắ dụ của quan hệ topọ Mô hình không gian GIS có chứa các quan hệ nói trên thì ựược mô tả như cấu trúc topọ Trong tập dữ liệu có cấu trúc topo ựầy ựủ, mỗi khi ựường hay vùng cắt nhau thì các giao ựiểm sẽ là nút và các vùng mới ựược tạo rạ Mô hình dữ liệu vector có kiến trúc topo thường ựược mô tả bằng khái niệm ựối tượng topo có số chiều topo, trong ựó ựối tượng topo n - cell sẽ có n chiều [22].
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ẦẦẦ 27
Hiện nay các dữ liệu bản ựồ lưu trữ trong cơ sở dữ liệu thường ựược ựể dưới cấu trúc vector. Các dữ liệu ựược số hóa từ các bản ựồ giấy cũng hay ựược số hóa dưới cấu trúc vector. Nguyên nhân chắnh của cách này là ựộ chắnh xác, cập nhật dễ dàng và chiếm ắt không gian lưu trữ. Số hóa bản ựồ trực tiếp từ bản ựồ thành raster khó sửa chữa và phụ thuộc rất nhiều vào ựộ phân giải của dụng cụ. Do ựó, nếu người sử dụng làm việc với GIS sử dụng mô hình dữ liệu raster thì các dữ liệu vector phải ựược chuyển thành dữ liệu raster. Như vậy, quá trình chuyển ựổi mô hình vector sang raster và ngược lại (từ raster sang vector) là rất cần thiết khi xây dựng cơ sở dữ liệu không gian trong GIS.
+ Sự chuyển ựổi từ vector sang raster (quá trình raster hoá): là tìm tập pixel trong không gian raster trùng khớp với vị trắ của ựiểm, ựường, ựường cong hay ựa giác trong biểu diễn vector, tức là toàn bộ thông tin cần ựược chia nhỏ thành các ô raster. Trong quá trình raster hoá, các tham số quan trọng là kắch thước cell trong lưới ô kết quả. Nếu chọn kắch cỡ cell lớn thì tiết kiệm không gian lưu trữ dữ liệu nhưng dữ liệu sẽ kém chắnh xác và nếu cần ựộ chắnh xác dữ liệu cao thì lưới ô kết quả sẽ có dung lượng lớn (hình 4)
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ẦẦẦ 28
Hình 4: Chuyển ựổi mô hình vector sang raster
+ Sự chuyển ựổi từ raster sang vector (quá trình vector hoá): là tạo ra các ựiểm, ựường và vùng. Mục ựắch của chuyển ựổi raster sang vector là phát sinh các ựường biên bản ựồ từ ảnh quét. độ chắnh xác của sự chuyển ựổi này phụ thuộc vào kắch cỡ cell của hệ raster (hình 5)
Hình 5: Chuyển ựổi mô hình raster sang vector
2.4.3.2. Cơ sở dữ liệu thuộc tắnh
Dữ liệu thuộc tắnh (dữ liệu phi không gian) là các thông tin ựi kèm với các dữ liệu không gian, nó ựược dùng ựể chỉ ra các tắnh chất ựặc trưng cho mỗi ựối tượng ựiểm, ựường và vùng trên bản ựồ. Thông thường, dữ liệu thuộc tắnh ựược tổ chức thành các bảng theo mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ, phân cấp và mạng lướị Một ựặc ựiểm khác biệt của các thông tin trong GIS so với các thông tin trong các hệ ựồ họa máy tắnh là sự liên kết chặt chẽ, không thể tách rời giữa các thông tin thuộc tắnh với các ựối tượng bản ựồ (sơ ựồ 3)
Cơ sở dữ liệu của GIS
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ẦẦẦ 29
Sơựồ 3: Mối quan hệ giữa dữ liệu không gian và thuộc tắnh của GIS
Bản ựồ số khác với bản ựồ giấy thông thường là nó không chỉ cho biết các thông tin hình họa về các ựối tượng trên bản ựồ mà còn có khả năng hiển thị kèm theo các thông tin thuộc tắnh về các tắnh chất và nội dung của chúng.