2.4.1. Khái niệm bản đồ đơn vị đất đai
Theo FAO đơn vị bản đồ đất đai (Land Mapping Unit – LMU) là một khoanh/vạt đất được xác định cụ thể trên bản đồ đơn vị đất đai với những đặc tính và tính chất đất đai riêng biệt thích hợp đồng nhất cho từng loại hình sử dụng đất, có cùng điều kiện quản lý đất và cùng một khả năng sản xuất và cải tạo đất. Mỗi đơn vị đất đai có chất lượng riêng và nó có khả năng thích hợp với một loại hình sử dụng đất nhất định (FAO, 1983). Tập hợp các đơn vị bản đồ đất đai trong khu vực/ vùng đánh giá đất được thể hiện bằng bản đồ đơn vị đất đai.
Để xây dựng bản đồ đơn vị đất cần phải tuân thủ các chỉ dẫn sau:
- LMU cần đảm bảo tính đồng nhất tối đa hoặc các chỉ tiêu phân cấp phải được xác định rõ. Nếu chúng không thể hiện được lên bản đồ thì cũng phải được mô tả chi tiết.
- Các LMU phải có ý nghĩa thực tiễn cho các loại hình sử dụng đất sẽ được lựa chọn.
- Các LMU phải vẽ được trên bản đồ.
- Các LMU phải được xác định một cách đơn giản dựa vào những đặc điểm quan sát trực tiếp trên đồng ruộng hoặc qua sử dụng kỹ thuật ảnh máy bay, viễn thám.
- Các đặc tính và tính chất của các LMU phải là đặc tính và tính chất khá ổn định vì chúng sẽ là các nhu cầu sử dụng đất thích hợp cho các loại hình sử dụng đất.
2.4.2. Quy trình xây dựng bản đồ đơn vị đất đai
Sơ đồ 2.2. Quy trình xây dựng bản đồ đơn vị đất đai
Bước 1:Xác định và phân cấp chỉ tiêu các yếu tố + Lựa chọn các chỉ tiêu xây dựng bản đồ ĐVĐĐ.
Xác định các chỉ tiêu phân cấp của bản đồ ĐVĐĐ có ý nghĩa đảm bảo tính chính xác của bản đồ ĐVĐĐ và phản ánh đúng điều kiện đất đai đối với nhu cầu của các loại hình sử dụng đất. Cơ sở lựa chọn chỉ tiêu xây dựng bản đồ ĐVĐĐ phụ thuộc vào phạm vi chương trình ĐGĐĐ như: Phạm vi vùng lãnh thổ, tỉnh, huyện, ... và phụ thuộc vào mối quan hệ giữa yêu cầu đánh giá đất chi tiết, bán chi tiết, tổng thể...) với tỷ lệ bản đồ cần thể hiện.
+ Phân cấp chỉ tiêu xây dựng bản đồ ĐVĐĐ
Dựa vào yêu cầu, mục đích của chương trình đánh giá đất, kết hợp với các nguồn tài liệu sẵn có hoặc bổ sung thêm để lựa chọn được chỉ tiêu phân cấp phù hợp với mục đích, yêu cầu sử dụng đất và mức độ thích hợp đất đai.
Cơ sở lựa chọn các chỉ tiêu phân cấp xây dựng bản đồ đơn vị đất đai phụ thuộc vào phạm vi, mục đích và yêu cầu cụ thể của chương trình đánh giá đất, cụ thể là:
- Phạm vi toàn lãnh thổ thì lựa chọn các chỉ tiêu phân cấp theo vùng sinh thái nông nghiệp (khí hậu, hình dạng đất đai, điều kiện thuỷ văn, lớp phủ thổ nhưỡng...).
- Phạm vi vùng, tỉnh thì lựa chọn phân cấp theo ranh giới hành chính và mục đích sử dụng đất. Các yếu tố chính là các đặc tính và khả năng sản xuất của khu vực như hệ thống tưới tiêu, thời vụ, chế độ luân canh...
Xác định và phân cấp chỉ tiêu các yếu tố
Xây dựng các bản đồ đơn tính
Xây dựng bản đồ đơn vị đất đai
- Phạm vi huyện thì lựa chọn phân cấp theo mục đích và điều kiện sử dụng đất. Các yếu tố lựa chọn thường là tính chất đất, điều kiện thuỷ lợi, luân canh, thâm canh...
Đơn vị bản đồ đất đai được xác định cho từng vùng cụ thể phải đảm bảo các yêu cầu chính sau:
- Mỗi LMU phải đảm bảo được tính đồng nhất tối đa theo các chỉ tiêu phân cấp đã được xác định.
- Các LMU phải mang ý nghĩa thực tiễn cho các LUT được đề xuất lựa chọn.
- Các đặc tính và tính chất dùng để xác định LMU phải là những đặc tính hay tính chất khá ổn định vì chúng là cơ sở cho việc so sánh và đối chiếu với các yêu cầu của từng loại sử dụng trong đánh giá thích hợp.
- Các LMU phải được xác định một cách đơn giản dựa trên những kết quả điều tra thực tiễn.
- Các LMU phải được thể hiện rõ trên bản đồ. Bước 2: Xây dựng các bản đồ đơn tính
Bản đồ đơn tính là bản đồ chỉ thể hiện duy nhất một yếu tố đơn lẻ, mỗi yếu tố đó là chỉ tiêu xây dựng bản đồ đơn vị đất đai đã được lựa chọn (loại đất, khả năng nhiễm mặn (đối với đất ven biển), độ dốc, thành phần cơ giới, điều kiện tưới…). Trong xây dựng bản đồ ĐVĐĐ, ở mức độ và phạm vi nghiên cứu khác nhau, chủ đề thể hiện của các bản đồ đơn tính càng khác nhau. Sau khi lựa chọn xác định các chỉ tiêu xây dựng bản đồ đơn vị đất đai phải kết hợp thu thập, điều tra và khảo sát thực địa để xây dựng các bản đồ đơn tính. Trong hệ thống thông tin địa lý (GIS) thì các bản đồ đơn tính được thể hiện dưới dạng bản đồ số, chúng được xây dựng với sự kết hợp của một số phần mềm GIS như: ArcGIS, Microstation, Mapinfo và ArcView.
Bước 3: Xây dựng bản đồ đơn vị đất đai
Việc xây dựng bản đồ đơn vị đất đai được tiến hành bằng phương pháp chồng xếp các bản đồ đơn tính để tạo ra các đơn vị đất đai qua sự hỗ trợ của công nghệ GIS.
Các bản đồ đơn tính được biên soạn trên cùng một phép chiếu, được chồng ghép để tạo thành bản đồ ĐVĐĐ. Kỹ thuật GIS là một công cụ đắc lực trong việc xây dựng bản đồ ĐVĐĐ. GIS thực hiện phép chồng ghép nhanh chóng, có độ
chính xác cao đồng thời hỗ trợ nhiều phép xử lý, phân tích không gian (Spatial Analysis) phức tạp nhưng rất thuận tiện. Phần mềm GIS quản lý các ĐVĐĐ đã tạo bằng các đơn vị không gian (Polygons trong kỹ thuật Vector và Grids Cells trong kỹ thuật Raster) và mô tả chúng bằng các trường dữ liệu thuộc tính (Attribute Data Fields).
Bước 4: Mô tả bản đồ đơn vị đất đai
Việc mô tả các đơn vị bản đồ đất đai nhằm thể hiện được những thuộc tính cơ bản trong mỗi đơn vị đất đai, qua đó nó sẽ giúp cho người sử dụng nhận biết được những sai khác chi tiết về mặt chất lượng giữa các đơn vị bản đồ đất đai trong toàn vùng nghiên cứu. Công tác xây dựng bản đồ đơn vị đất đai là bước đi mang tính kỹ thuật không thể thiếu được trong quá trình đánh giá đất theo FAO và là cơ sở cho toàn bộ quá trình đánh giá đất.
Trong mô tả bản đồ ĐVĐĐ, phải chỉ rõ được: + Số ĐVĐĐ, diện tích từng đơn vị.
+ Số khoanh, diện tích, mức độ phân tán... của từng ĐVĐĐ.
+ Mô tả các đặc điểm (đặc tính, tính chất) của từng ĐVĐĐ (đặc điểm khí hậu, địa hình, thủy văn, thực vật, động vật và đặc điểm đất).
Xây dựng bản đồ ĐVĐĐ là bước đầu tiên, không thể thiếu trong quy trình đánh giá đất đai theo FAO. Bản đồ ĐVĐĐ là cơ sở, xuất phát điểm cho toàn bộ quá trình đánh giá đất đai
Bản đồ đơn vị đất đai là sự tổng hợp các điều kiện sinh thái và môi trường tự nhiên của mỗi vùng. Các đặc tính và tính chất trong phân cấp xây dựng bản đồ đơn vị đất đai là sự thể hiện rõ nét về các điều kiện tự nhiên của khu vực nghiên cứu như đặc điểm đất đai, khí hậu, thuỷ văn, địa hình, lớp phủ thổ nhưỡng... Các đặc điểm tự nhiên này có ý nghĩa đặc biệt quan trọng để xác định các lợi thế và hạn chế về mặt tự nhiên của vùng nghiên cứu, từ đó đưa ra hướng phát triển nông nghiệp phù hợp với thực tế sản xuất.
Việc xây dựng và phân chia ra các đơn vị bản đồ đất đai chính là việc tìm ra những sự khác nhau về mặt chất lượng của các khoanh đất theo đặc tính và tính chất đất đai. Chất lượng này chi phối đến khả năng đáp ứng yêu cầu đất đai của các LUT và khả năng sử dụng chúng. Chính bởi vậy cần phải lựa chọn được các yếu tố có liên quan mật thiết tới yêu cầu sử dụng của LUT. Thực chất trước đây các đặc tính hay tính chất đã được người ta xác định song chỉ theo ý nghĩa tác
động độc lập tới yêu cầu của LUT chứ chưa thể hiện một cách là tổ hợp của nhiều yếu tố như trong mỗi một LMU.
2.4.3. Xác định chỉ tiêu phân cấp xây dựng bản đồ đơn vị đất đai
Việc lựa chọn các chỉ tiêu phân cấp xây dựng bản đồ ĐVĐĐ là rất quan trọng, nó yêu cầu phản ánh được ở mức cao nhất các yếu tố liên quan đến lượng đất đai nhằm trả lời các câu hỏi về yêu cầu của các loại hình sử dụng đất trên cơ sở dựa vào các dữ liệu về đất đai trong hệ thống sử dụng đất.
Cơ sở lựa chọn các chỉ tiêu và phân cấp tùy thuộc vào mục đích, yêu cầu và phạm vi sử dụng của chương trình đánh giá đất đai, song phải đảm bảo được các nguyên tắc chung trong xác định các ĐVĐĐ mà FAO đã đề ra.
Theo chỉ dẫn của FAO, để đánh giá các đặc tính đất đai ở phạm vi vùng có diện tích không lớn lắm và có các đặc điểm khí hậu tương đồng, thì có thể đi sâu lựa chọn các yếu tố thổ nhưỡng như: Tính chất của đất (loại đất, các tính chất vật lý, hóa học của đất), các đặc tính về địa hình (độ dốc, địa hình tương đối, độ cao) các tính chất về nước (tình hình tưới, tiêu, ngập úng), tính chất phân bố của thực vật và động vật. Các yếu tố trên có ảnh hưởng quyết định đến sức sản xuất và khả năng sử dụng đất. Trong đó có những yếu tố ảnh hưởng rất mạnh (yếu tố trội) và cũng có những yếu tố ảnh hưởng yếu (yếu tố thường) tới khả năng và hiệu quả sử dụng đất. Nếu sử dụng được nhiều yếu tố để xác định các ĐVĐĐ, thì kết quả thu được có độ chính xác cao hơn và sẽ có nhiều đơn vị bản đồ đất đai. Tuy nhiên cũng sẽ rất khó khăn trong việc đánh giá và phân hạng thích hợp, vì có quá nhiều đơn vị bản đồ đất đai mặc dù sự sai khác về tính chất giữa chúng là không đáng kể và điều này không mang ý nghĩa lớn cho thực tiễn sử dụng đất.
2.5. QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN VÀ ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS) THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS)
2.5.1. Lịch sử ra đời và phát triển của hệ thống thông tin địa lý
Từ xa xưa con người đã biết cách biểu diễn các thông tin địa lý bằng cách thu nhỏ các sự vật theo một kích thước nào đó, rồi vẽ lên mặt phẳng. Để đánh dấu các đặc tính của sự vật, người ta dùng các loại ký hiệu khác nhau như độ cao được biểu diễn bằng những đường bình độ, một số đối tượng được biểu thị bởi các loại màu sắc tương ứng hoặc bằng chú thích cùng các số hiệu đi kèm. Sự biểu thị kết quả thể hiện các ý tưởng đó được gọi là bản đồ. Dần dần, bản đồ chiếm một vị trí quan trọng không thể thiếu được trong đời sống của con người và có
thể nói: Bản đồ là một công cụ thông tin quen thuộc đối với loài người. Trong quá trình phát triển kinh tế kỹ thuật, bản đồ luôn được cải tiến sao cho ngày càng đầy đủ thông tin hơn, ngày càng chính xác hơn. Khi khối lượng thông tin quá lớn trên một đơn vị diện tích bản đồ thì người ta tiến đến lập bản đồ chuyên đề. Trên cơ sở của hệ thông tin bản đồ, những năm đầu của thập kỷ 60 (1963-1964) các nhà khoa học Canada đã cho ra đời hệ thống thông tin địa lý hay còn gọi là GIS (Geographical Information Systems - GIS). GIS kế thừa mọi thành tựu trong ngành bản đồ cả về ý tưởng lẫn thành tựu của kỹ thuật bản đồ. GIS bắt đầu hoạt động cũng bằng việc thu thập dữ liệu theo định hướng tuỳ thuộc vào muc tiêu đặt ra. Dù là hệ thông tin địa lý hay hệ thông tin bản đồ, đều có nhiệm vụ phục vụ những yêu cầu chung nhất của các ngành như: Địa chính, Nông nghiệp, Lâm nghiệp, Ngư nghiệp, Giao thông, Xây dựng, Thuỷ lợi…Nhưng mỗi ngành lại có những yêu cầu khác nhau về các thông tin đó. Cho nên một hệ thông tin xây dựng cho nhiều ngành thì không thể thoả mãn yêu cầu riêng của một ngành. Vì vậy lại xuất hiện hệ thông tin chuyên ngành như hệ thông tin địa lý nông nghiệp, hệ thông tin địa lý lâm nghiệp, hệ thông tin địa lý giao thông …
Hệ thông tin đia lý (GIS) có thể hiểu một cách đơn giản là tập hợp các thông tin có liên quan đến các yếu tố địa lý một cách đồng bộ và logic. Như vậy về ý tưởng nó được xuất hiện rất sớm cùng với sự phát minh ra bản đồ. Nhưng sự hình thành rõ nét của hệ thông tin địa lý một cách hoàn chỉnh, và đưa vào ứng dụng có hiệu quả thì cũng chỉ nghiên cứu phát triển trong một số năm gần đây.
Trong những năm 70 ở Bắc Mỹ đã có sự quan tâm nhiều hơn đến việc bảo vệ môi trường và phát triển GIS. Thời kỳ này hàng loạt thay đổi một cách thuận lợi cho sự phát triển của GIS, đặc biệt là sự gia tăng ứng dụng của máy tính với kích thước bộ nhớ và tốc độ tăng. Chính những thuận lợi này mà GIS dần dần được thương mại hoá. Thập kỷ 80 được đánh dấu bởi các nhu cầu sử dụng GIS ngày càng tăng với các quy mô khác nhau. Người ta tiếp tục giải quyết những tồn tại của những năm trước mà nổi lên là vấn đề số hoá dữ liệu. Thập kỷ này đánh dấu bởi sự nảy sinh các nhu cầu mới trong ứng dụng GIS như: theo dõi sử dụng tối ưu các nguồn tài nguyên, đánh giá khả thi các phương án quy hoạch, các bài toán giao thông… GIS trở thành một công cụ hữu hiệu trong công tác quản lý và trợ giúp quyết định. Những năm đầu của thập kỷ 90 được đánh dấu bằng việc nghiên cứu hoà nhập giữa viễn thám và GIS. Các nước Bắc Mỹ và châu Âu thu được nhiều thành công trong lĩnh vực này. Khu vực châu Á Thái Bình Dương
cũng đã thành lập nhiều trung tâm nghiên cứu viễn thám và GIS. Ở các nước như Trung Quốc, Nhật Bản, Thái Lan… đã chú ý nghiên cứu đến GIS chủ yếu vào lĩnh vực quản lý, đánh giá tài nguyên thiên nhiên và môi trường.
Ở Việt Nam việc nghiên cứu và ứng dụng hệ thông tin địa lý cũng mới chỉ bắt đầu, và chỉ được triển khai ở những cơ quan lớn như tổng cục địa chính, trường Đại học mỏ Địa chất, Viện Điều tra quy hoạch rừng, Viện địa chất…Đồng thời mức độ ứng dụng còn hạn chế, và mới chỉ có ý nghĩa nghiên cứu hoặc ứng dụng để giải quyết một số các nhiệm vụ trước mắt.
Như vậy hầu hết các nước trên thế giới trong đó có Việt nam đều quan tâm nghiên cứu hệ thông tin địa lý và ứng dụng nó vào nhiều ngành, trong đó có ngành Lâm nghiệp. Ngày nay, phần mềm GIS đang hướng tới đưa công nghệ GIS trở thành hệ tự động thành lập bản đồ và xử lý dữ liệu ngày càng đạt hiệu quả cao về tốc độ và độ chính xác (Chu Thi Bình, 2010).
2.5.2. Dữ liệu của hệ thống thông tin địa lý
2.5.2.1. Dữ liệu không gian
Như chúng ta đã biết, bản đồ là một hình thức thể hiện dữ liệu không gian quen thuộc mà chúng ta thường gặp nhất. Bản đồ trình bày các đối tượng theo các điểm, đường và vùng, chúng được đặt ở vị trí điạ lý (tọa độ) nào đó. Bản đồ thường được thể hiện ở dạng hai chiều. Các chú thích trên bản đồ cho biết những thông tin hay định nghĩa các điểm, đường và vùng mà nó thể hiện, những thông