Chƣơng 3 : KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.3. Ứng dụng GIS xây dựng bản đồ nguy cơ xói mịn đất huyện võ Nhai
3.3.1. Phân cấp mức độ nguy cơ xói mịn huyện Võ Nhai * Phân cấp độ dốc
Bảng 3.9: Phân cấp mức độ xói mịn của độ dốc
Stt Độ dốc (0 ) Độ dốc (%) Cấp độ xói mịn 1 0 – 5 0 – 4,5 1 2 5 – 8 7,2 – 13,5 2 3 8 – 15 4,5 – 7,2 3 4 15 – 25 13,5 – 22,5 4 5 25 – 100 22,5 – 90 5
Võ Nhai là huyện có địa hình phức tạp, đồi núi là chủ yếu, trong đó diện tích núi đá vơi 23.234,488ha chiếm 27,497% tổng diện tích tự nhiên. Tồn huyện có 3 nhóm đất chính là đất phù sa (có 1.722,198 ha chiếm 2,037% diện tích đất tự nhiên), đất xám bạc màu (có 55.993,209 ha chiếm 66,572% tổng diện tích đất tự nhiên), đất đỏ (có 3.560,515 ha chiếm 4,238% tổng diện tích tự nhiên).
* Phân cấp kết cấu đất
Bảng 3.10: Phân cấp mức độ xói mịn của các loại đất
Stt Tên đất Ký hiệu Cấp độ xói mịn
1 Đất phù sa ngòi suối Fld-h 2
2 Đất dốc tụ trồng lúa nước Acg-2 0
3 Đất dốc tụ trồng lúa bạc màu Acg-al 1
4 Đất đỏ vàng biến đổi do trồng lúa ACg-al 6
5 Đất nâu vàng trên phù sa cổ ACh-PC 5
6 Đất vàng nhạt trên đá cát ACh-CK 7
7 Đất đỏ vàng trên đá sét ACf-PS 2
8 Đất nâu đỏ trên đá vôi FRr-DV 9
9 Đất nâu đỏ trên đá Gabro FRr-GB 8
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
* Phân cấp độ che phủ
Bảng 3.11: Bảng phân cấp mức độ xói mịn của độ che phủ
Stt Tên loại đất Ký hiệu Cấp độ xói mịn
1 Đất chuyên nuôi trồng thuỷ sản nước ngọt TSN 0
2 Đất có rừng phịng hộ tự nhiên RPN 2
3 Đất chuyên trồng lúa nước LUC 0
4 Đất có rừng tự nhiên sản xuất RSN 5
5 Đất nương trồng cây hàng năm khác HNK 8
6 Đất ở nông thôn ONT 1
7 Đất có rừng trồng phịng hộ RPT 4
8 Đất có rừng trồng sản xuất RST 5
9 Đất trồng lúa nước còn lại LUK 0
10 Đất trồng cây hàng năm khác HNC 7
11 Đất nương trồng cây công nghiệp lâu năm LNC 6
12 Đất cơ sở giáo dục đào tạo DGD 1
13 Đất nuôi trồng thủy sản NST 0
14 Đất văn hóa DVH 1
15 Đất nghĩa trang, nghĩa địa NTD 1
16 Đất chợ DCH 1
17 Đất trụ sở cơ quan, tổ chức DTS 1
18 Đất truyền dẫn năng lượng, viễn thông DNT 1
19 Đất cơ sở, y tế DYT 1
20 Đất bằng chưa sử dụng BCS 3
21 Đất núi chưa sử dụng DCS 9
22 Đất sông, suối và mặt nước SMN 0
23 Đất thủy lợi DTL 0
3.3.2. Xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ đơn tính
3.3.2.1. Xây dựng bản đồ độ dốc huyện Võ Nhai
- Quy trình xây dựng mơ hình số hóa độ cao
Ứng dụng cơng nghệ GIS xây dựng mơ hình số hóa độ cao từ dữ liệu bản đồ địa hình theo quy trình được thể hiện ở sơ đồ bên dưới. Dữ liệu bản đồ địa hình là nguồn dữ liệu có sẵn được thu thập và chuẩn hóa theo quy phạm
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
bản đồ. Hệ thống phần mềm dùng để xây dựng mơ hình số hóa độ cao bao gồm: Microstation và Mapping Office là hệ thống phần mềm xây dựng và biên tập bản đồ số địa hình. Phần mềm ArcGIS là phần mềm GIS của ESRI, phần mềm này với các tính năng rất mạnh về phân tích khơng gian, phân tích 3 chiều, phân tích chun đề phục vụ cho việc thiết lập mơ hình và xây dựng mơ hình số hóa độ cao huyện Võ Nhai.
Hình 3.5: Qui trình xây dựng bản đồ độ dốc - Chuẩn hóa bản đồ địa hình huyện Võ Nhai - Chuẩn hóa bản đồ địa hình huyện Võ Nhai
Lớp đường đồng mức của bản đồ địa hình huyện Võ Nhai được lấy tách ra từ bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2010 của huyện Võ Nhai. Sử dụng bộ phần mềm Microstation và Mapping Office sửa lỗi và biên tập lại
Chuẩn hóa bản đồ địa hình trên Microstation
Xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ địa hình trên ArcMap
Chuyển đổi cơ sở dữ liệu sang ArcGIS (*.Shp) Xây dựng mơ hình số hóa độ cao TIN Bản đồ độ dốc Bản đồ địa hình (*.dgn)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
cho các đối tương đường đồng mức sao cho khép kín ranh giới. Sau đó tiến hành chuẩn hóa lớp đường đồng mức theo trên bản đồ theo đúng qui phạm bản đồ địa hình, kết quả thể hiện ở hình sau:
Hình 3.6: Chuẩn hóa lớp bản đồ địa hình trên Microstation - Chuyển đổi cơ sở dữ liệu bản đồ địa hình sang ArcGIS - Chuyển đổi cơ sở dữ liệu bản đồ địa hình sang ArcGIS
Sau khi tồn bộ lớp dữ liệu địa hình đã được chuẩn hóa, tiến hành thực hiện việc chuyển đổi từ bản đồ địa hình ở dạng đồ họa *.dgn sang CSDL bản đồ địa hình ở định dạng *.shp của phần mềm ArcMAP. Kết quả việc chuyển đổi thành cơng CSDL bản đồ địa hình bao gồm CSDL khơng gian và CSDL thuộc tính trên phần mềm ArcMAP thể hiện ở hình dưới đây:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hình 3.7: Cơ sở dữ liệu bản đồ địa hình được chuyển đổi sang ArcMap
- Xây dựng cơ sở bản đồ địa hình trên phần mềm ArcMap
Hình 3.8: Cơ sở dữ liệu địa hình huyện Võ Nhai
CSDL khơng gian CSDL thuộc
Hồng Viết Thảo Quản lý đất đai
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
39
Tiến hành nhập giá trị độ cao cho các đường đồng mức ở CSDL bản đồ địa hình huyện võ nhai trên phần mềm ArcMap. Kết quả ở bước này đã xây dựng hoàn thiện CSDL bản đồ địa hình huyện Võ Nhai bao gồm bản đồ đường đồng mức và thuộc tính độ cao của các đường đồng mức. CSDL bản đồ địa hình hồn chỉnh này sẽ là CSDL nền để xây dựng mơ hình số hóa độ cao huyện Võ Nhai.
- Xây dựng mơ hình số hóa độ cao huyện Võ Nhai
Từ CSDL bản đồ địa hình, tiến hành thiết lập xây dựng mơ hình số hóa độ cao cho huyện Võ Nhai bằng chức năng phân tích khơng gian (Spatial analyse) của ArcMap.
Mơ hình số hóa độ cao là sự thể hiện bằng số sự thay đổi liên tục của độ cao trong không gian đều. Mơ hình số hóa độ cao cho thấy rõ dáng địa hình ở cấu trúc 3 chiều. Mơ hình số hóa độ cao là cơ sở để thành lập các bản đồ chuyên đề đánh giá độ dốc, hướng dốc, độ dài sườn dốc và dáng địa hình phục vụ cho phân tích địa hình địa mạo của khu vực, ứng dụng trong qui hoạch, đánh giá đất đai…
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
3.3.2.2. Bản đồ độ dốc
Bản đồ độ dốc được tạo nên từ quy trình xây dựng mơ hình số hóa độ cao theo trình tự các bước ở phần trên, sử dụng chức năng phân tích 3 chiều (3D analyst) của ArcMAP để nội suy số liệu trên ArcGIS và chuyển đổi sang dạng vector.
Kết quả cuối cùng là tạo ra các bản đồ chuyên đề đơn tính về độ dốc được trình bày trong hình dưới đây:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
Độ dốc là nhân tố chủ yếu trong các chỉ tiêu trắc lượng hình thái của địa hình có ảnh hưởng tới xói mịn. Độ dốc càng lớn, tốc độ dịng chảy càng mạnh, dẫn đến cường độ xói mịn càng tăng. Theo bản đồ độ dốc chúng tôi đã sử dụng cách tính tốn bằng phần mềm trên máy vi tính để tính diện tích của từng bậc độ dốc và đã rút ra được những diện tích của từng bậc độ dốc trên bảng sau đây:
Bảng 3.12. Phân cấp độ dốc đất của huyện Võ Nhai
Độ dốc () Số khoanh Diện tích TB/khoanh (ha) Tổng diện tích (ha) Tỷ lệ (%) 0 - 5 112 404,8 45334,8 53,64 5 - 8 181 3,6 650,61 0,77 8 - 15 437 2,9 1280,53 1,51 15 - 25 1496 4,2 6315,73 7,47 25 - 90 3643 8,5 30928,74 36,61 Tổng 5869 428,9 84510,41 100
Theo kết quả bảng 3.12 cho thấy địa hình của huyện rất phức tạp và độ dốc có giá trị từ 0 - 90. Số khoanh nhiều nhất là đất có độ dốc từ 25 - 90 có
tổng diện tích là 30928,74 ha chiếm 36,61% tổng diện tích tự nhiên. Như vậy diện tích đất dốc của huyện là khá lớn.. Diện tích trung bình trên khoanh lớn nhất ở độ dốc từ 0 - 5 có diện tích là 404,8 ha chiếm 53,64% tổng diện tích tự nhiên.
Huyện Võ Nhai có điều kiện địa hình với độ dốc khá lớn. Đây là một trong những yếu tố cơ bản có ảnh hưởng lớn đến sự phát triển kinh tế xã hội của huyện như giao thơng đi lại khó khăn, đất đai bị xói mịn rửa trơi mạnh, đất phục vụ cho sản xuất nông nghiệp hạn chế, tài nguyên đất của huyện phong phú và đa dạng về loại hình thổ nhưỡng, cho phép phát triển đa dạng về chủng loại cây trồng, tuy nhiên độ dốc của đất khá cao từ 250
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
36,61% diện tích đất tồn huyện, tập trung nhiều ở vùng núi cao phía Bắc của huyện. Do vậy, diện tích đất này bị rửa trơi, xói mịn, tầng đất mỏng, đất chua, nghèo lân, kali...Với những đặc điểm trên trong quá trình khai thác và sử dụng vào sản xuất nơng nghiệp, lâm nghiệp cần khai thác triệt để diện tích đất thích hợp và áp dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật làm tăng độ phì của đất, tăng cường giải pháp kỹ thuật để khoanh nuôi, phục hồi rừng tái sinh.
3.3.2.3. Bản đồ đất (Soil Map)
Việc xây dựng bản đồ đất được thực hiện trên cơ sở theo phân loại đất của FAO – UNESCO bằng phần mềm Mapinfo.
Hình 3.11: Quy trình thành lập bản đồ đất dạng lưới - Quét bản đồ - Quét bản đồ
Mục đích của việc quét bản đồ để chuyển bản đồ được lưu trữ trên giấy hoặc các chất liệu khác thành dạng ảnh raster. Ảnh raster là ảnh được thể hiện và lưu trữ trong khuôn dạng của máy tính. Raster là cấu trúc dữ liệu ma trận hàng và cột.
Dữ liệu đầu vào
- Ảnh quét (Bản đồ đất)
2. Số hoá 3. Nhập dữ liệu thuộc tính
- Tên đất - Ký hiệu
4. Bản đồ đất
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Số hóa bản đồ (sử dụng phần mềm MapInfo)
MapInfo là phần mềm GIS có chức năng xây dựng và quản lý cơ sở dữ liệu bản đồ số. Sử dụng phần mềm MapInfo nắn ảnh và số hóa biên tập bản đồ đất huyện Võ Nhai.
- Nhập thuộc tính cho lớp bản đồ đất (sử dụng phần mềm ArcMap) Sau khi số hóa và biên tập hoàn chỉnh bản đồ đất, tiến hành chuyển đổi toàn bộ cơ sở dữ liệu sang phần mềm ArcMap để tiến hành nhập các thơng tin thuộc tính cho bản đồ đất. Kết quả thể hiện ở hình dưới đây.
Hình 3.12: Nhập thuộc tính cho lớp bản đồ
CSDL bản đồ đất được nhập hồn chỉnh các thuộc tính thơng tin về loại đất, cập nhật diện tích sẽ được chuyển đổi sang bản đồ đất ở dạng ô lưới bằng chức năng Spatial Analyst của phần mềm ArcGIS. Bản đồ đất dạng ô lưới (GRID) là bản đồ đơn tính thể hiện kết cấu đất được đưa vào mơ hình chồng ghép bản đồ dự báo nguy cơ xói mịn đất huyện Võ Nhai. Kết quả bản đồ đất Grid và diện tích của các loại đất theo phân loại đất của FAO - UNESCO được thể hiện ở hình 3.13 và bảng 3.13
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
Diện tích các đơn vị đất theo bản đồ đất được thể hiện theo bảng sau:
Bảng 3.13: Diện tích các đơn vị đất theo bản đồ đất huyện Võ Nhai
Stt Tên đất Ký hiệu Diện tích (ha) Tỷ lệ (%)
1 Đất phù sa ngòi suối Fld-h 1.722,198 2,037
2 Đất dốc tụ trồng lúa nước Acg-2 2.441,898 2,889 3 Đất dốc tụ trồng lúa bạc màu Acg-al 468,489 0,554 4 Đất đỏ vàng biến đổi do trồng lúa ACg-al 457,616 0,541 5 Đất nâu vàng trên phù sa cổ ACh-PC 685,944 0,811 6 Đất vàng nhạt trên đá cát ACh-CK 3.017,836 3,571 7 Đất đỏ vàng trên đá sét ACf-PS 48.921,426 57,888 8 Đất nâu đỏ trên đá vôi FRr-DV 2.828,201 3,346 9 Đất đất nâu đỏ trên đá Gabro FRr-GB 732,314 0,866
10 Đá vôi DV 23.234,488 27,497
Tổng 84.510,410 100
Theo bản đồ đất và thống kê diện tích ở trên cho thấy đất đai của huyện Võ Nhai phần lớn tập trung vào 3 nhóm đất chính:
- Nhóm đất phù sa (đất phù sa ngịi suối)
- Nhóm đất xám (bao gồm 6 đơn vị đất: Đất dốc tụ trồng lúa nước; Đất dốc tụ trồng lúa bạc màu; Đất đỏ vàng biến đổi do trồng lúa; Đất nâu vàng trên phù sa cổ; Đất vàng nhạt trên đá cát; Đất đỏ vàng trên đá sét).
- Nhóm đất đỏ (bao gồm 2 đơn vị đất: Đất nâu đỏ trên đá vôi; Đất đất nâu đỏ trên đá Gabro).
Các nhóm đất trên đều có tầng đất khá dày. Nhóm đất xám mà đại diện là đơn vị đất đỏ vàng trên đá sét có diện tích 48.921,426ha chiếm tỷ lệ cao nhất 57,888% tổng diện tích tự nhiên tồn huyện.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
Đất đai huyện Võ Nhai độ màu mỡ không cao, hàm lượng mùn và chất hữu cơ thấp, lân dễ tiêu nghèo, độ chua trung bình, đất có tầng canh tác mỏng, thấm nước kém và dễ bị xói mịn. Cường độ xói mịn của đất phụ thuộc vào nhiều yếu tố của bản thân nó như thành phần cơ giới, hàm lượng chất hữu cơ, kết cấu đất và độ dày tầng đất.
3.3.2.4. Bản đồ độ che phủ (Vegetation Map) - Quy trình xây dựng bản đồ thực phủ
Ứng dụng công nghệ GIS xây dựng bản đồ thực phủ từ dữ liệu bản đồ hiện trạng sử dụng đất theo quy trình được thể hiện ở sơ đồ bên dưới. Dữ liệu bản đồ hiện trạng sử dụng đất là nguồn dữ liệu có sẵn được thu thập và chuẩn hóa theo quy phạm bản đồ. Hệ thống phần mềm dùng để xây dựng bản đồ thực phủ bao gồm: Microstation và Mapping Office là hệ thống phần mềm xây dựng và biên tập bản đồ số. Hình 3.14: Quy trình xây dựng bản đồ thực phủ Bản đồ thực phủ Chuẩn hóa bản đồ HT SDĐ trên Microstation
Xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ thực phủ trên ArcMap
Chuyển đổi cơ sở dữ liệu sang ArcGIS (*.Shp)
Bản đồ hiện trạng SDĐ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Chuẩn hóa bản đồ hiện trạng sử dụng đất huyện Võ Nhai
Lớp hiện trạng sử dụng đất của bản đồ hiện trạng sử dụng đất huyện Võ Nhai được lấy tách ra từ bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2010 của huyện Võ Nhai. Sử dụng bộ phần mềm Microstation và Mapping Office sửa lỗi và biên tập lại cho các đối tương hiện trạng sử dụng đất sao cho khép kín ranh giới. Sau đó tiến hành chuẩn hóa lớp hiện trạng sử dụng đất theo trên bản đồ theo đúng qui phạm bản đồ hiện trạng sử dụng đất, kết quả thể hiện ở hình sau:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Chuyển đổi cơ sở dữ liệu bản đồ hiện trạng sử dụng đất sang ArcGIS
Sau khi toàn bộ lớp dữ liệu hiện trạng đã được chuẩn hóa, tiến hành