2.3.4.1. Tình hình ứng dụng GIS trên thế giới
Hệ thống thông tin địa lý tuy mới chỉ ra đời vào thập niên 70 của thế kỷ trước nhưng cho tới nay nó đã được ứng dụng rộng khắp trên toàn thế giới và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
nghiệp để đánh giá tài nguyên đất đai trên phạm vi toàn Thế giới ở tỷ lệ bản đồ 1/5.000.000.
Tại Châu Âu và các nước phát triển, công nghệ GIS được coi là một cụ không thể thiếu của các nhà quản lý, các nhà doanh nghiệp. Hầu hết các nước công nghiệp phát triển đã ứng dụng công nghệ GIS để xây dựng cơ sở liệu tài nguyên môi trường thống nhất trong toàn quốc. Công nghệ GIS còn được dùng để xây dựng các hệ thống thông tin chuyên ngành, trợ giúp lãnh đạo, quản lý nhân sự, cấp cứu y tế, hướng dẫn hàng không...
- Tại Canada, công nghệ GIS đã trở thành công cụ chuyên dụng trong công
tác quản lý ngành lâm nghiệp, nông nghiệp và quản lý môi trường. Canada là nước đầu tiên ứng dụng công nghệ GIS và hiện nay cũng là một trong các nước đi đầu trong lĩnh vực GIS trên Thế giới.
- Tại Trung Quốc, Nhật Bản, công cụ GIS được sử dụng để thực hiện giám
sát và xây dựng mô hình biến động môi trường.
- Tại Mỹ, GIS được ứng dụng để thực hiện dự án xây dựng cơ sở dữ liệu
địa lý toàn Liên bang ngay từ những năm 1980. Hiện nay, Mỹ là nước đứng đầu Thế giới về sản phẩm phần mềm GIS cũng như ứng dụng công nghệ GIS phục vụ phát triển kinh tế - xã hội.
-Các vấn đề ứng dụng GIS trong việc sử dụng các tài nguyên thiên nhiên
được áp dụng khá rộng rãi ở Mỹ, Anh. Hiện nay Đông Nam Á áp dụng kĩ thuật GIS để xây dựng “Hệ thống sử dụng đất đai tổng hợp”.
- Ngoài ra GIS còn được ứng dụng trong đánh giá đất. Trên thế giới, nhận
thấy GIS là một công nghệ có thể xử lý được cả hai loại dữ liệu: dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính, do đó nó rất thích hợp trong việc quản lý và bảo vệ tài nguyên môi trường. Vì vậy ngày nay GIS được ứng dụng ngày càng nhiều trong việc quản lý và sử dụng tài nguyên thiên nhiên, đặc biệt là trong lĩnh vực Nông nghiệp.
2.3.4.2. Tình hình ứng dụng GIS ở Việt Nam
Hệ thống thông tin địa lý GIS được ứng dụng ở Việt Nam từ những năm 80, tuy nhiên do điều kiện khoa học công nghệ và vốn nên GIS vẫn chưa được ứng dụng một cách rộng rãi trong các lĩnh vực Khoa học công nghệ mà chỉ tập trung tại một số cơ quan hay viện nghiên cứu của Trung ương đã chứng tỏ vai trò của nó đối với nhiều lĩnh vực, đặc biệt như: ngành nông, lâm nghiệp, Địa chất, Khí tượng, Thủy văn và Quốc Phòng , ... Một số cơ quan đã đầu tư thiết kế, xây
dựng các phần mềm nội địa có một số chức năng của GIS như Viện Công nghệ thông tin thuộc Trung tâm Khoa học tự nhiên và Công nghệ quốc gia (POPMAP), Công ty DOLSOFT thành phố Hồ Chí Minh (WINGIS).
Một số ứng dụng công nghệ GIS ở các cơ quan, viện nghiên cứu:
Bộ môn Hệ thống thông tin đất, khoa Quản lý đất đai - Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã ứng dụng công nghệ GIS trong công tác giảng dạy và đào tạo cho sinh viên. Hiện nay khoa đã áp dụng được các công nghệ sử dụng các phần mềm: Mapinfo, ARCGIS, MicroStation... Ngoài ra, các thầy cô giáo trong khoa đã ứng dụng công nghệ GIS để nghiên cứu một số vấn đề trong lĩnh vực đất đai, đã viết được rất nhiều những bài báo được đăng trên tạp chí khoa học. Ví dụ bài: “Tìm hiểu sự thay đổi sử dụng đất huyện Yên Châu tỉnh Sơn La bằng công nghệ GIS và viễn thám” được đăng trên tạp chí Khoa học đất số 17 (Lê Thị Giang và Đào Châu Thu 2002); bài báo “Ứng dụng kỹ thuật Viễn thám và công nghệ GIS để xác định biến động đất đai trong tiến trình đô thị hóa ở huyện Gia Lâm và quận Long Biên thành phố Hà Nội”, tạp chí Khoa học Đất số 30 (Nguyễn Khắc Thời, Lê Thị Giang, Trần Quốc Vinh, Nguyễn Thị Thu Hiền )…
-Bộ Tài nguyên và Môi trường: Là cơ quan quản lý nhà nước xây dựng hệ
thống tọa độ quốc gia, các loại bản đồ địa chính, bản đồ địa hình và hồ sơ địa chính, các loại bản đồ sử dụng đất. Các phần mềm đang được sử dụng: Mapinfo, MicroStation, IGE (Intergraph)..
- Viện địa lý của Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ quốc gia: Là
một nơi chuyên đánh giá tiềm năng khai thác sử dụng đất, bảo vệ môi trường và xử lý rác thải cho các tỉnh. Hiện nay Viện đang sử dụng các phần mềm: Mapinfo, ARC Info, ArcView..
- Trung tâm viễn thám thuộc Tổng cục địa chính: Trung tâm đã xây được
nhiều cơ sở dữ liệu hệ thống thông tin địa lý, đặc biệt ở đây có nguồn dữ liệu về ảnh vệ tinh spot toàn quốc rất phong phú. Trung tâm đang sử dụng các phần mềm: ArcView, ARC Info, Mapinfo...
- Việt Nam bắt đầu ứng dụng công nghệ GIS trong công tác đánh giá đất từ
những năm 90 bằng việc xây dựng “Bản đồ sinh thái đồng bằng châu thổ Sông Hồng” ở tỷ lệ 1/25000 (theo FAO, 1990).
- Lê Thị Giang và Nguyễn Khắc Thời (2010) nghiên cứu đề tài “Ứng dụng GIS đánh giá thích hợp đất đai phục vụ sản xuất nông nghiệp huyện Sơn Động, tỉnh Bắc Giang”.
- Hồ Huy Thành và cs. (2016), nghiên cứu đề tài “Xây dựng bản đồ đất đai và đánh giá thích hợp đất sản xuất nông nghiệp khu vực ven đô thành phố Hà Tĩnh”.
Tóm lại, GIS có ý nghĩa rất lớn đối với yêu cầu thực tiễn sử dụng và quản lý nguồn tài nguyên đất đai. Đây cũng là việc làm cần thiết cho sự phát triển nông nghiệp trong giai đoạn hiện nay, khi chúng ta đang cần đẩy mạnh tốc độ phát triển kinh tế của đất nước nói chung và phát triển sản xuất nông nghiệp nói riêng. Hệ thống thông tin địa lý (GIS) đã trở thành một khung công cụ tổng hợp rất hiệu quả nhằm quản lý các hoạt động cả của con người và thiên nhiên bởi nó giúp ta tổng hợp phân tích mọi dữ liệu phức tạp và đưa ra kết quả để tất cả mọi người, từ các nhà khoa học, nghiên cứu, nhà hoạch định kế hoạch và công chúng, đều có thể cảm nhận được.
2.3.4.3. Giới thiệu ph n mềm ARCGIS
ARCGIS: là hệ thống GIS hàng đầu hiện nay, cung cấp một giải pháp toàn
diện từ thu thập, nhập số liệu, chỉnh lý, phân tích và phân phối thông tin trên mạng Internet tới các cấp độ khác nhau như CSDL địa lý cá nhân hay CSDL của các doanh nghiệp. Về mặt công nghệ, hiện nay các chuyên gia GIS coi công nghệ ESRI là một giải pháp mang tính chất mở, tổng thể và hoàn chỉnh, có khả năng khai thác hết các chức năng của GIS trên các ứng dụng khác nhau như: desktop (ARCGIS Desktop), máy chủ (ARCGIS Server), các ứng dụng Web (ArcIMS, ARCGIS Online), hoặc hệ thống thiết bị di động (ArcPAD)... và có khả năng tương tích cao đối với nhiều loại sản phẩm của nhiều hãng khác nhau.
ARCGIS Desktop (với phiên bản mới nhất là ARCGIS 10) bao gồm những công cụ rất mạnh để quản lý, cập nhật, phân tích thông tin và xuất bản tạo nên một hệ thống thông tin địa lý (GIS) hoàn chỉnh, cho phép:
Tạo và chỉnh sửa dữ liệu tích hợp (dữ liệu không gian tích hợp với dữ liệu thuộc tính) - cho phép sử dụng nhiều loại định dạng dữ liệu khác nhau thậm chí cả những dữ liệu lấy từ Internet;
Truy vấn dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính từ nhiều nguồn và bằng
nhiều cách khác nhau;
Hiển thị, truy vấn và phân tích dữ liệu không gian kết hợp với dữ liệu thuộc tính;
Thành lập bản đồ chuyên đề và các bản in có chất lượng trình bày chuyên nghiệp.
ARCGIS Desktop gồm 3 thành phần: ArcMap, Arc Catalog và Arc Toolbox. ArcMap: ArcMap cho phép người sử dụng trình bày và truy vấn bản đồ, tạo nên bản sao đầy đủ của bản đồ và thực hiện các chức năng phân tích bản đồ. ArcMap cung cấp một cách đơn giản việc chuyển từ quan sát đến sửa chữa đặc trưng không gian của bản đồ. Dữ liệu bên trong ArcMap có thể xem dưới 2 chế độ: Data View và Layout View. Các ứng dụng chính của ArcMap là hiển thị trực quan cơ sở dữ liệu không gian, tạo lập bản đồ, trình bày sản phẩm.
- Arc Catalog: ArcCatalog cho phép người sử dụng dễ dàng truy cập và
quản lý những dữ liệu địa lý được lưu trữ trong thư mục và đĩa cứng hoặc trong những vùng có thể liên kết dữ liệu hệ thống. Dữ liệu có thể copy, di chuyển, xóa, quan sát sơ bộ trước khi thêm vào bản đồ. ArcCatalog cung cấp các phương tiện để xem, quản lý các dữ liệu địa lí và các bảng dữ liệu thuộc tính. Có 3 chế độ xem dữ liệu trong ArcCatalog: Contents, Preview và Metadata view.
- ArcToolbox: ArcToolbox cung cấp cho người dùng môi trường xử lý
thông tin (bao gồm cả thay đổi hoặc trích dẫn thông tin). ArcToolbox được gắn vào ArcCatalog và ArcMap. ArcToolbox có các tính năng thông dụng như:
Chuyển đổi định dạng dữ liệu không gian (Conversion Tools)
Phân tích dữ liệu không gian (Analysis Tools)
PHẦN 3. NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu đánh giá đất đai thích hợp các loại đất nông nghiệp trên địa bàn huyện Lâm Thao, tỉnh Phú Thọ.
3.2. THỜI GIAN NGHIÊN CỨU
Thời gian thực hiện đề tài luận văn: Từ tháng 3 năm 2017 đến tháng 5 năm 2018.
3.3. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU
Các đặc tính, tính chất đất đai và các LUT trên địa bàn huyện Lâm Thao.
3.4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
3.4.1. Đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội, hiện trạng sử dụng đất huyện Lâm Thao, tỉnh Phú Thọ huyện Lâm Thao, tỉnh Phú Thọ
3.4.1.1. Điều kiện tự nhiên
Xác định vị trí địa lý, địa hình, địa mạo của vùng nghiên cứu, xem xét các điều kiện khí hậu, thời tiết, thủy văn cũng như các đặc điểm thảm thực vật, tài nguyên đất của huyện Lâm Thao tỉnh Phú Thọ.
3.4.1.2. Điều kiện kinh tế, xã hội
Tìm hiểu đánh giá tình hình dân số, lao động, mức sống của người dân, các ngành nghề lao động chủ yếu như cơ cấu ngành nghề trong vùng nghiên cứu, thực trạng phát triển các ngành kinh tế.
3.4.1.3. Hiện trạng sử dụng đất huyện Lâm Thao
- Đánh giá hiện trạng sử dụng đất năm 2016 của huyện Lâm Thao. - Xác định các loại sử dụng đất nông nghiệp chính của huyện Lâm Thao.
3.4.2. Xây dựng bản đồ đơn vị đất đai huyện Lâm Thao, tỉnh Phú Thọ
- Lựa chọn và phân cấp các chỉ tiêu đất đai của huyện Lâm Thao; - Xây dựng các bản đồ đơn tính theo các chỉ tiêu đã phân cấp; - Xây dựng bản đồ đơn vị đất đai huyện Lâm Thao tỷ lệ 1/10.000; - Thống kê và mô tả các đơn vị đất đai của huyện LâmThao.
3.4.3. Đánh giá thích hợp đất đai của các LUT
- Xác định các yêu cầu sử dụng đất của các loại sử dụng đất chính; - Đánh giá thích hợp đất đai cho các loại sử dụng đất nông nghiệp; - Xác định các mức độ thích hợp đất đai đối với các LUT.
3.5. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.5.1. Phƣơng pháp điều tra, thu thập số liệu
- Kế thừa những tài liệu đã có tại Phòng Tài nguyên và Môi trường, phòng Nông nghiệp và Chi cục Thống kê huyện Lâm Thao thu thập các thông tin, tài liệu, số liệu về: Điều kiện tự nhiên; thực trạng phát triển kinh tế - xã hội; tình hình quản lý sử dụng đất và dữ liệu không gian (các loại bản đồ như: bản đồ đất, bản đồ hiện trạng sử dụng đất, bản đồ địa hình) và dữ liệu mô tả tính chất về thổ nhưỡng, thành phần cơ giới, độ dày tầng đất, …
- Xác định và khoanh vẽ hiện trạng các loại sử dụng đất chính và hiện trạng chế độ tưới lên bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2015 huyện Lâm Thao.
3.5.2. Phƣơng pháp xây dựng bản đồ
Sử dụng các phần mềm MicroStation, ArcGIS để tiến hành quá trình nhập, phân tích, xử lý số liệu và xây dựng các loại bản đồ sau:
3.5.2.1. Xây dựng bản đồ nền
- Sử dụng bản đồ đất huyện Lâm Thao năm 2005, tỷ lệ 1/25.000 làm bản đồ nền.
- Chuẩn hóa dữ liệu bản đồ theo định dạng của phần mềm MicroStation. - Chuyển bản đồ đất huyện Lâm Thao năm 2005 về hệ tọa độ WGS84. - Chỉnh lý các yếu tố nền địa lý theo bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2015 tỷ lệ 1/10.000 huyện Lâm Thao bằng phần mềm MicroStation.
- Bổ sung ranh giới khoanh đất và một số thông tin về đất từ bản đồ đất
và độ phì nhiêu đất năm 2015 tỷ lệ 1/50.000 tỉnh Phú Thọ (sản phẩm hạng mục: chỉnh lý bản đồ đất và độ phì nhiêu đất thuộc dự án Điều tra, đánh giá thoái hóa đất kỳ đầu tỉnh Phú Thọ do Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Phú Thọ thực hiện).
- Chuyển dữ liệu bản đồ nền đã chỉnh lý, cập nhật thông tin và chuẩn hóa được sang kiểu dữ liệu của ArcGIS.
- Nhập các dữ liệu thuộc tính cho bản đồ nền theo lớp dữ liệu với các trường thông tin đã thiết kế: Nhóm yếu tố nền địa lý (lớp địa giới hành chính; lớp ký hiệu các đối tượng kinh tế, văn hóa, xã hội; lớp đường giao thông, lớp thủy hệ và các đối tượng liên quan; lớp ghi chú địa danh và thuyết minh, khung lưới và chú dẫn bản đồ); Nhóm yếu tố về đất (ranh giới khoanh đất, tên đất, thành phần cơ giới, độ dày tầng đất).
3.5.2.2. Xây dựng bản đồ đơn tính
- Xác định các chỉ tiêu xây dựng bản đồ đơn tính: Trên cơ sở kế thừa những tài liệu, số liệu đã khảo sát và thu thập được kết hợp với một số yêu cầu liên quan xác định các chỉ tiêu xây dựng bản đồ đơn tính (gồm Bản đồ đất; Địa hình tương đối; Độ dốc; Độ dày tầng đất; Thành phần cơ giới và Chế độ tưới)
- Sử dụng phần mềm ArcGIS, trên cơ sở bản đồ nền đã xây dựng tiến hành nhập thông tin thuộc tính theo từng chỉ tiêu để xây dựng từng bản đồ đơn tính: Bản đồ đất; Địa hình tương đối; Độ dốc; Độ dày tầng đất; Thành phần cơ giới và Chế độ tưới. Các bản đồ đơn tính có cùng tỷ lệ với bản đồ nền là 1/10.000.
3.5.2.3. Xây dựng bản đồ đơn vị đất đai
- Sử dụng chức năng chồng xếp bản đồ của phần mềm ArcGIS, đề tài đã
tiến hành chồng xếp 6 bản đồ đơn tính với nhau theo phương pháp ghép đôi từng cặp để thành lập bản đồ đơn vị đất đai của huyện Lâm Thao, tỉnh Phú Thọ là bản đồ tổ hợp của các bản đồ đơn tính. Mỗi đơn vị bản đồ đất đai chứa đựng đầy đủ các thông tin thể hiện trong các bản đồ đơn tính và phân biệt với các đơn vị khác bởi sự sai khác của ít nhất một yếu tố.
3.5.3. Phƣơng pháp đánh giá thích hợp đất đai theo AO
Đánh giá thích hợp đất đai cho các LMU và các LUT theo hướng dẫn của FAO:
Đánh giá thích hợp đất đai là sự kết hợp các tính thích hợp từng phần của từng đặc tính đất đai vào thành lớp thích hợp tổng thể của LMU cho 1 LUT nhất định. Như vậy, phân hạng thích hợp đất đai sẽ xác định được cấp phân hạng chung nhất về khả năng thích hợp của một LMU đối với một LUT nào đó.
Trong đánh giá đất ở Lâm Thao, sử dụng phương pháp đối chiếu, so sánh và phương pháp kết hợp các điều kiện hạn chế. Trong phương pháp đánh giá đất này cần xác định được các yếu tố trội (yếu tố hạn chế) mà có ý nghĩa quyết định