2.3.1 .Các công thức tính tốn
3.2.1.Thu thập, đánh giá dữ liệu đầu vào
3.2. Đánh giá ảnh hƣởng của sự biến thiên bề mặt địa hình tới kết quả tính diện tích
3.2.1.Thu thập, đánh giá dữ liệu đầu vào
quả tính diện tích của thửa đất, đề tài thu thập dữ liệu bản đồ địa chính cơ sở và cơ sở dữ liệu nền địa lý ở cùng một tỷ lệ 1/10.000 của khu vực xã Khai Trung, huyện Lục Yên, tỉnh Yên Bái.
a. Bản đồ địa chính cơ sở
Bản đồ địa chính cơ sở xã Khai Trung đƣợc đo vẽ từ tháng 4 năm 2007 do Xí nghiệp Trắc địa bản đồ 104, Cơng ty Đo đạc địa chính và cơng trình thực hiện và đƣợc cơ quan của Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng nghiệm thu vào tháng 11 năm 2007. Bản đồ đƣợc xây dựng ở tỷ lệ 1:10.000 phục vụ cho công tác lập hồ sơ địa chính, cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất lâm nghiệp cho các xã của huyện Lục Yên.
Hầu hết các thông tin trên bản đồ đều đƣợc biên tập đầy đủ và chính xác, tuy nhiên cịn một vài thiếu sót nhƣ:
- Một số lớp thông tin của bản đồ còn lẫn lộn, chƣa thống nhất. Ví dụ lớp ranh giới thửa đất còn nằm rải rác ở các lớp khác nhau là 10, 21, 53,… Cần phải đƣa các lớp về đúng quy định. Mỗi lớp chứa một yếu tố riêng biệt.
- Lỗi topology: ví dụ lớp ranh giới thửa đất vẫn còn bị chồng đè và chƣa khép kín. Sử dụng cơng cụ tìm và sửa lỗi của phần mềm Famis để phát hiện và sửa lỗi.
Sau khi chỉnh sửa các lỗi, đề tài tách riêng 2 lớp cần thiết là ranh thửa và nhãn thửa. Trong lớp nhãn thửa chỉ giữ lại thông tin về số hiệu thửa đất.
b. Cơ sở dữ liệu nền địa lý
Cơ sở dữ liệu nền địa lý sử dụng trong đề tài đƣợc tiến hành đo đạc và xây dựng ở tỷ lệ 1:10.000 bao trùm toàn lãnh thổ tỉnh Yên Bái phục vụ cho mục đích giao đất, cho thuê đất và cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất lâm nghiệp.
CSDL nền địa lý có 7 chủ đề (lớp dữ liệu), bao gồm: Cơ sở đo đạc; biên giới địa giới; địa hình; thủy hệ; giao thơng; dân cƣ cơ sở hạ tầng và lớp phủ bề mặt.
Để phục vụ cho cơng tác tính tốn diện tích thực của khu vực thử nghiệm, đề tài sử dụng lớp địa hình với thơng tin về điểm độ cao kết hợp với các điểm đặc trƣng hiện có của địa hình.
3.2.2. Đánh giá ảnh hưởng của sự biến thiên bề mặt địa hình tới kết quả tính diện tích thửa đất
a. Diện tích của thửa đất ở dạng mặt phẳng, chưa tính đến sự biến thiên bề mặt địa hình
Trong cơ sở dữ liệu nền địa lý khu vực Yên Bái, từ GeoDatabase có tên là YenBai, tạo Feature dataset KHAITRUNG trong hệ tọa độ quốc gia VN-2000, múi chiếu 30. Sử dụng chức năng Import Class chuyển đổi lớp dữ liệu ranh thửa và nhãn thửa đã đƣợc tách ở bƣớc trên vào feature dataset vừa tạo.
Để tính diện tích tự động cho các thửa đất bằng phần mềm ArcGIS, lớp ranh thửa cần đƣợc chuyển sang dạng vùng. Công cụ Feature to Polygon đƣợc gọi ra từ ArcToolbox cho phép tạo vùng và có đƣợc thơng tin diện tích của từng thửa đất. Kết quả sau khi tạo vùng, ta sẽ có bảng thuộc tính nhƣ hình 3.2. Tuy nhiên, diện tích này ở dạng mặt phẳng, chƣa tính đến các yếu tố địa hình.
Hình 3.2: Diện tích của thửa đất chưa tính đến sự biến thiên bề mặt địa hình b. Diện tích của thửa đất có tính đến sự biến thiên bề mặt địa hình
Tại các khu vực các thôn Giáp Luồng, Giáp Chẩy và một phần thơn Tát Én, địa hình tƣơng đối bằng phẳng, các điểm độ cao có giá trị tƣơng đối đồng đều nhau, phân bổ thƣa thớt. Các khu vực cịn lại địa hình khơng bằng phẳng, các giá trị độ cao thay đổi liên tục, mật độ phân bố điểm dày đặc hơn. Số liệu về độ cao của xã Khai Trung đƣợc thể hiện ở hình 3.3.
Hình 3.3: Bảng số liệu lớp điểm độ cao của xã Khai Trung
- Tạo mơ hình số độ cao DEM: Từ lớp điểm độ cao, tiến hành nội suy để tạo mơ hình số độ cao. Theo các phân tích và thử nghiệm thực tế, đề tài sử dụng phép nội suy Spline Regularized để nội suy cho khu vực (hình 3.4). Kết thúc q trình nội suy ta có đƣợc mơ hình số độ cao của xã Khai Trung, huyện Lục Yên, tỉnh Yên Bái dạng raster, trong đó mỗi pixel chứa một giá trị độ cao (hình 3.5).
Hình 3.5: Mơ hình số độ cao (DEM) xã Khai Trung dạng raster
- Xây dựng lớp dữ liệu độ dốc: Từ mơ hình số độ cao thành lập raster độ dốc thông qua công cụ Slope đƣợc gọi ra từ thanh công cụ 3D Analyst. Độ dốc là thông số địa hình chính đƣợc tính tốn từ mơ hình số độ cao. Trên bề mặt địa hình, độ dốc tại một điểm mô tả tốc độ thay đổi lớn nhất của độ cao trên mặt phẳng tiếp tuyến với bề mặt địa hình do mơ hình số độ cao mơ tả tại điểm đó. Giá trị của độ dốc thay đổi từ 00
đến 900. Kết quả tính tốn độ dốc của Khai Trung cho ta biết giá trị độ dốc trong từng pixel, đƣợc thể hiện nhƣ hình 3.6.
Theo kết quả tính tốn, độ dốc của địa điểm thực nghiệm thay đổi từ 00 đến 700 đƣợc chia làm 5 cấp độ khác nhau. Những khu vực có màu xanh đậm độ dốc thay đổi từ 00 đến 100; những khu vực màu xanh nhạt độ dốc thay đổi từ 100 đến 250; độ dốc từ 250
đến 400 đƣợc hiển thị bằng màu vàng, độ dốc từ 40o đến 55o thể hiện bằng màu cam và màu đỏ biểu thị cho độ dốc từ 550 đến 700
.
Chú giải: Độ cao (Đơn vị: mét)
Hình 3.6: Raster độ dốc xã Khai Trung
- Xây dựng lớp dữ liệu 1/cosαi và dữ liệu diện tích phẳng: Sử dụng cơng cụ
Spatial Analyst với chức năng Raster Calculator chuyển đổi dữ liệu độ dốc trong từng cell sang giá trị tính bằng radian, và tính giá trị 1/cosαi cho mỗi pixel. Mỗi thửa đất đƣợc tập hợp bởi nhiều pixel, vì vậy để biết giá trị độ dốc và diện tích của tồn thửa đất, tiến hành tính tổng các giá trị 1/cosαi bằng công cụ Zonal Statistic as Table. Kết quả sẽ cho ra tổng 1/cosαi của từng thửa (trƣờng SUM trong bảng kết quả) và diện tích phẳng của thửa đất (trƣờng AREA trong bảng kết quả) dựa vào số lƣợng pixel của thửa đó nhân với kích thƣớc của một pixel (hình 3.7).
- Xây dựng lớp dữ liệu diện tích thực của thửa đất: Vì diện tích đƣợc tính ở bƣớc trên bao gồm cả các pixel nằm trong và ngoài thửa đất nên kết quả chƣa chính xác. Dựa vào cơng thức 2.6 đã đề cập ở Chƣơng 2, diện tích thực của thửa đất là:
𝐷𝑇𝑑𝑜𝑐𝑡ℎ𝑢𝑐 = 𝐷𝑇𝑑𝑜𝑐𝑝𝑖𝑥𝑒𝑙 ×𝐷𝑇𝑝ℎ𝑎𝑛𝑔 𝑡ℎ𝑢𝑐 𝐷𝑇𝑝ℎ𝑎𝑛𝑔𝑝𝑖𝑥𝑒𝑙
Chú giải: Độ dốc (Đơn vị: độ)
Hình 3.7: Giá trị tổng 1/cosα của các thửa đất và diện tích phẳng của từng thửa
Kết quả diện tích thực của các thửa đất đƣợc thể hiện trên hình 3.8. Để xác định sự chênh lệch giữa diện tích thực và diện tích phẳng do phần mềm tự động tính trong q trình tạo vùng, tạo thêm một trƣờng mới là delta_dientich với cơng thức tính là: delta_dientich = DT_DOC – Shape_Area (trong đó DT_DOC là diện tích
thực của thửa đất, Shape_Area là diện tích phẳng đƣợc tính tự động trong q trình tạo vùng).
Từ kết quả ở hình 3.8 có thể thấy các giá trị diện tích thực đều lớn hơn diện tích phẳng. Sự chênh lệch này có xu hƣớng ngày càng tăng tại các khu vực có độ cao tăng dần. Nhƣ vậy diện tích sẽ thay đổi theo sự biến thiên của bề mặt địa hình. Ở những nơi có bề mặt địa hình hay thay đổi, gồ ghề, có độ cao lớn thì sai số về diện tích cũng lớn hơn so với các khu vực có địa hình tƣơng đối bằng phẳng, độ cao thấp. Để thấy đƣợc sự thay đổi về độ dốc của các thửa đất, từ dữ liệu độ dốc vừa tính đƣợc cùng với cơng cụ Zonal statistic, đề tài có đƣợc lớp độ dốc trung bình của các thửa đất nhƣ hình 3.9.
Chú giải
Độ dốc trung bình của các thửa đất
Hình 3.9: Độ dốc trung bình các thửa đất của xã Khai Trung
Mối quan hệ giữa diện tích thực và diện tích phẳng trên bản đồ có thể đƣợc biểu diễn thông qua hệ số:
cos 1 = Area Shape Doc DT _ _
Hệ số này cịn đƣợc gọi là hệ số diện tích. Hình 3.10 thể hiện hệ số diện tích của xã Khai Trung, huyện Lục Yên, tỉnh Yên Bái.
Chú giải
Hệ số diện tích của các thửa đất
Hình 3.10: Hệ số diện tích của xã Khai Trung
So sánh kết quả thu đƣợc với MHSĐC và bản đồ độ dốc, ta thấy rằng tại những nơi có địa hình cao, độ dốc lớn thì hệ số diện tích cũng rất cao (biểu thị bằng vùng mầu đỏ trên hình). Tại những vị trí này sự chênh lệch giữa diện tích thực và diện tích bản đồ là rất lớn. Ngƣợc lại tại những nơi có địa hình thấp, bằng phẳng độ dốc nhỏ thì hệ số diện tích cũng nhỏ (biểu thị bằng vùng màu xanh). Tại đây sự sai khác về diện tích là nhỏ và đơi khi chúng ta có thể bỏ qua sự khác nhau này.
3.3. Đánh giá ảnh hƣởng của mức độ chi tiết đo vẽ địa hình tới kết quả tính diện tích thửa đất diện tích thửa đất
Mức độ chi tiết đo vẽ của địa hình đƣợc thể hiện phần lớn thông qua số lƣợng và mật độ của các điểm độ cao. Từ đó sẽ ảnh hƣởng đến việc thành lập mơ hình số độ cao, dẫn đến ảnh hƣởng trực tiếp đến các kết quả tính tốn diện tích thực của thửa đất. Để xem xét sự ảnh hƣởng đó, đề tài nghiên cứu trƣờng hợp khu vực thực nghiệm với lớp điểm độ cao bị lƣợc bỏ một số điểm độ cao thƣờng và trƣờng hợp chêm dày thêm điểm độ cao.
Trong lớp điểm độ cao của khu vực xã Khai Trung, cơ quan đo đạc tiến hành đo vẽ các điểm độ cao có ƣu tiên các điểm đặc trƣng nhƣ chân núi, đỉnh núi, điểm tụ thủy, điểm phân thủy, điểm yên ngựa. Để nghiên cứu trƣờng hợp thứ nhất, đề tài lƣợc bỏ bớt một số điểm độ cao theo các thửa đất nhƣng vẫn đảm bảo xung quanh các thửa đất vẫn có các điểm độ cao bao bọc.
Áp dụng quy trình tính tốn diện tích thực của thửa đất với lớp điểm độ cao đã đƣợc loại bớt, kết quả của bảng thuộc tính đƣợc thể hiện ở hình 3.11 với trƣờng thuộc tính là dientich_botdiem.
Hình 3.11: Bảng thuộc tính của xã Khai Trung khi bớt điểm độ cao
Tƣơng tự ở mục trên, ta cũng tính đƣợc hệ số diện tích trong trƣờng hợp điểm độ cao bị lƣợc bớt (trong hình 3.11 là trƣờng thuộc tính heso_botdiem). Để thể hiện trực quan, đề tài mơ tả dƣới dạng thang màu hình 3.12 và hình 3.13 thể hiện hệ số diện tích trƣớc và sau khi bớt điểm độ cao.
Chú giải
Hệ số diện tích của các thửa đất
Hình 3.12: Hệ số diện tích khi chưa bớt điểm độ cao
Chú giải
Hệ số diện tích của các thửa đất
Để thấy rõ hơn sự thay đổi khi thêm và bớt các điểm độ cao, đề tài thực hiện tính tốn độ dốc trung bình của các thửa đất sau khi bớt các điểm độ cao và điểu đó đƣợc thể hiện trong thang màu hình 3.14.
Chú giải
Độ dốc trung bình của các thửa đất
Hình 3.14: Độ dốc trung bình của các thửa đất sau khi bớt điểm độ cao
Từ thực tế tính tốn, đề tài nhận thấy khi bớt các điểm độ cao thì diện tích của các thửa đất thay đổi không đáng kể ở các khu vực giữa của xã, biểu thị bởi vùng màu xanh đậm với hệ số chênh lệch 1 – 1.05 lần. Ở khu vực này, địa hình tƣơng đối bằng phẳng, chính vì vậy nó ko bị ảnh hƣởng q nhiều bởi số lƣợng các điểm độ cao, khi bớt điểm độ cao thì độ dốc của khu vực thay đổi khơng lớn lắm. Tuy nhiên ở các khu vực đồi núi, địa hình đồ ghề, diện tích có sự thay đổi lớn hơn biểu thị bởi vùng màu đỏ và màu đồng. Nếu nhƣ hệ số diện tích của các thửa đất khi chƣa bớt điểm độ cao dao động từ 1.10 – 1.20 (biểu thị bằng màu đồng) bao trùm xung quanh rìa của xã thì sau khi bớt điểm độ cao phần màu đồng này đã thu hẹp rất nhiều và chỉ phân bố rải rác. Cũng nhƣ hệ số diện tích, độ dốc trung bình của các thửa đất cũng có sự phân bố khác nhau khi thêm và bớt các điểm độ cao. Độ dốc trung bình dao động từ 0 – 10 độ khi chƣa bớt điểm độ cao chủ yếu phân bổ ở phần trung tâm của xã nhƣng sau khi bớt điểm độ cao đã có sự phân bố rộng hơn xuống khu vực cuối của xã và thay vào đó khu vực có độ dốc dao động từ 10 – 16 độ đƣợc thu hẹp lại.
Trƣờng hợp thứ hai, đề tài tiến hành chêm dày thêm các điểm độ cao vào dữ liệu điểm độ cao. Nguyên tắc chêm thêm điểm là: điểm độ cao đƣợc bổ sung thêm có giá trị bằng trung bình cộng giá trị của độ cao lớn nhất và độ cao nhỏ nhất ở khu vực lân cận nhằm mục đích tạo ra bề mặt địa hình chi tiết hơn.
Kết thúc q trình tính tốn này, ta có đƣợc lớp diện tích thực của thửa đất khi thêm điểm độ cao. Từ đó, tính trƣờng hệ số diện tích để biểu thị giá trị chênh lệch diện tích khi thêm điểm độ cao so với diện tích phẳng và hệ số đó thể hiện ở hình 3.15.
Chú giải
Hệ số diện tích của các thửa đất
Hình 3.15: Hệ số diện tích khi đã thêm điểm độ cao
Từ kết quả tính tốn trên đề tài nhận thấy, khi thêm điểm độ cao thì diện tích thửa đất cũng thay đổi theo các hệ số khác nhau. Nếu nhƣ hệ số diện tích khi chƣa thêm điểm độ cao có giá trị lớn nhất là 1.42 thì sau khi thêm điểm độ cao giá trị lớn nhất của hệ số diện tích là 1.33, tuy nhiên sự phân bố hệ số diện tích giữa hai lần thêm bớt điểm độ cao là khác nhau. Cùng với cách chia khoảng của hệ số diện tích nhƣ nhau nhƣng sự phân bổ vùng màu có sự khác nhau rõ rệt. Ở khu vực giữa của xã, nơi địa hình bằng phẳng, ít gồ ghề, độ dốc trung bình thấp đề tài nhận thấy hệ số diện tích tại đây có sự thay đổi thấp, sự phân bổ vùng màu hầu nhƣ không chênh
lệch nhau nhiều. Hệ số diện tích khi chƣa thêm điểm độ cao dao dộng từ 1.10 – 1.20 phân bổ rộng bao quanh xã, thì khi thêm điểm độ cao hệ số này đƣợc thu hẹp lại và thay vào đó là hệ số dao động từ 1.20 – 1.33. Để thấy sự khác biệt khi thêm điểm độ cao, đề tài sử dụng độ dốc trung bình của các thửa đất thể hiện bằng thang màu hình 3.16.
Chú giải
Độ dốc trung bình của các thửa đất
Hình 3.16: Độ dốc trung bình của các thửa đất sau khi thêm điểm độ cao
Từ bảng độ dốc trung bình của các thửa đất cũng nhƣ hệ số diện tích đề tài tính tốn đƣợc, có thể nhận thấy độ dốc trung bình và hệ số diện tích có mối tƣơng quan khá chặt chẽ với nhau. Độ dốc trung bình tại khu vực bằng phẳng thì hệ số diện tích tại đó thấp cũng nhƣ ít có bị ảnh hƣởng của việc thêm hay bớt các điểm độ cao. Khi độ dốc trung bình của các thửa đất lớn thì hệ số diện tích thửa đất cũng thay đổi theo tùy thuộc vào từng khu vực.
Trong thử nghiệm tiếp theo, đề tài thực hiện tính diện tích cho trƣờng hợp các đỉnh thửa có độ cao. Ngồi ra mỗi thửa có thêm một điểm độ cao ở điểm cao