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 còn 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 không 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 nhất bên trong thửa. Hình 3.17 thể hiện các điểm độ cao mà đề tài lựa chọn trong thử nghiệm này.
Hình 3.17: Lớp điểm độ cao mới khi lọc điểm độ cao
Áp dụng quy trình tính tốn diện tích thực của thửa đất với lớp điểm độ cao mới sau khi lựa chọn lọc điểm, kết quả của bảng thuộc tính đƣợc thể hiện ở hình 3.18 với trƣờng thuộc tính là dientich_locdiem.
Để kiểm nghiệm sự thay đổi diện tích của xã Khai Trung khi thay đổi số lƣợng điểm độ cao, ta lập bảng so sánh diện tích của các thửa đất sau các lần tính tốn. Ở đây đề tài lựa chọn 7 thửa đất và các số liệu diện tích đƣợc thống kê dƣới bảng 3.1.
Bảng 3.1: Diện tích thửa đất tương ứng với sự thay đổi điểm độ cao
STT Số hiệu thửa Diện tích phẳng (m2 ) Diện tích dốc (m2 ) Diện tích dốc sau chêm dày (m2 ) Diện tích dốc khi lọc điểm (m2 ) 1 100 2500.43 2525.69 2525.83 2513.35 2 140 29623.8 29645.66 29647.33 29645.63 3 210 2521.35 2528.76 2533.33 2526.99 4 225 4689.3 4697.07 4698.1 4696.7 5 26 3336.8 3368.92 3369.14 3366.44 6 39 2024.99 2028.57 2029.02 2028.09 7 42 1113.17 1113.76 1122.75 1113.52
Nhìn vào bảng 3.1 có thể thấy khi thay đổi số lƣợng điểm độ cao thì diện tích dốc cũng thay đổi tƣơng ứng. Diện tích dốc khi chêm dày điểm độ cao cho kết quả có độ chính xác cao nhất, tiếp theo là diện tích dốc trƣớc chêm dày và cuối cùng là diện tích dốc sau khi lọc điểm.
Từ các số liệu nêu trên có thể thấy số lƣợng điểm độ cao ảnh hƣởng khá lớn đến kết quả tính tốn độ dốc trung bình trong từng thửa đất cũng nhƣ diện tích của chúng. Khi thêm hoặc bớt điểm độ cao đều dẫn đến sự thay đổi về diện tích của từng thửa đất, song sai số này lớn hay nhỏ còn phụ thuộc vào số lƣợng điểm độ cao và vị trí của nó xung quanh các thửa đất. Theo bảng 3.1 cũng nhƣ thực tế thực nghiệm đề tài nhận thấy khi tăng số lƣợng điểm độ cao thì diện tích các thửa đất sẽ có độ chính xác cao hơn.
Từ đó, có thể kết luận rằng điểm độ cao có mối quan hệ chặt chẽ cũng nhƣ ảnh hƣởng trực tiếp tới các kết quả tính tốn diện tích. Tùy thuộc vào mức độ khó khăn của địa hình cũng nhƣ các yêu cầu khác trong tính tốn ta có thể lựa chọn đƣợc số lƣợng điểm độ cao phù hợp để có đƣợc kết quả chuẩn xác nhất.
3.4. Phân tích kết quả thử nghiệm và kiến nghị về cách thức đo đạc độ dốc của thửa đất thửa đất
Sau q trình tính tốn trên ta có thể thấy: diện tích thực của các thửa đất khi tính theo bề mặt địa hình có sự chênh so với diện tích khi tính trên mặt phẳng bản đồ. Sự chênh lệch này có xu hƣớng thay đổi phụ thuộc vào độ cao của địa hình, tại các khu vực bằng phẳng sự chênh lệch là rất ít và đơi khi đƣợc coi là khơng đáng kể, tuy nhiên tại các khu vực gồ ghề, có địa hình khơng bằng phẳng, độ dốc biến thiên lớn thì chênh lệch về diện tích sẽ tăng cao.
Để xác định mức độ cần thiết của việc tính giá trị góc dốc trong đo đạc diện tích, đề tài đề xuất việc tính góc dốc giới hạn. Nếu độ dốc trung bình lớn hơn góc này thì phải đo đạc độ cao và tính diện tích dốc, nếu nhỏ hơn thì có thể coi nhƣ thửa đất phẳng.
Theo Thông tƣ 25/2014, sai số trung phƣơng cạnh thửa là md=0,2mm trên bản đồ. Theo Nguyễn Phi Sơn, sai số tọa độ đỉnh thửa bằng sai số đo cạnh: mxy=md
[10]. Cũng theo Nguyễn Phi Sơn, nếu thửa đất có hình chữ nhật thì sai số trung phƣơng (SSTP) diện tích tính theo sai số trung phƣơng đo cạnh là:
𝑚𝑃 = 𝑚𝑥𝑦 𝑃 1 + 𝐾 2 2𝐾
Với K là tỷ lệ giữa chiều dài và chiều rộng của thửa, P là diện tích thửa [10]. Nếu thửa đất hình vng thì K=1, do đó SSTP tƣơng đối diện tích cho phép là:
𝑚𝑃 𝑃 = 𝑚𝑥𝑦 𝑃 1 + 12 2𝑥1 = 𝑚𝑥𝑦 𝑃 = 𝑚𝑥𝑦 𝐷
(Với D là chiều dài cạnh thửa)
Từ SSTP tƣơng đối diện tích cho phép có thể tính đƣợc góc dốc giới hạn cho phép của thửa đất nhƣ sau:
𝑃𝑑ố𝑐 𝑃𝑡ℎẳ𝑛𝑔 = 1 cos 𝛼 ↔ 𝑃𝑡ℎẳ𝑛𝑔 + 𝑚𝑃 𝑃𝑡ℎẳ𝑛𝑔 = 1 cos 𝛼 Từ cơng thức trên ta có đƣợc: 1 +𝑚𝑃 𝑃 = 1 cos 𝛼 ↔ cos 𝛼 = 1 1 +𝑚𝑃
Nhƣ vậy, có thể tính đƣợc góc dốc giới hạn nhƣ trong bảng sau:
Bảng 3.2: Giá trị độ dốc giới hạn theo tỷ lệ bản đồ và diện tích thửa đất
Tỷ lệ bản đồ Cạnh (D) Diện tích (P) Sai số cạnh (md) SSTP Tƣơng đối diện tích Độ dốc giới hạn (độ) 500 10 100 0.1 0.01 8.1 500 12 144 0.1 0.0083 7.4 500 15 225 0.1 0.0067 6.6 500 18 324 0.1 0.0056 6.0 500 20 400 0.1 0.005 5.7 500 25 625 0.1 0.004 5.1 1000 10 100 0.2 0.02 11.4 1000 12 144 0.2 0.0167 10.4 1000 15 225 0.2 0.0133 9.3 1000 18 324 0.2 0.0111 8.5 1000 20 400 0.2 0.01 8.1 1000 25 625 0.2 0.008 7.2 1000 30 900 0.2 0.0067 6.6 1000 35 1225 0.2 0.0057 6.1 1000 40 1600 0.2 0.005 5.7 2000 20 400 0.4 0.02 11.4 2000 30 900 0.4 0.0133 9.3 2000 40 1600 0.4 0.01 8.1 2000 50 2500 0.4 0.008 7.2 2000 60 3600 0.4 0.0067 6.6
Từ bảng trên ta thấy thửa đất càng lớn thì góc dốc giới hạn càng nhỏ. Tức là nhu cầu tính diện tích mặt dốc cho thửa đất lớn sẽ cao hơn so với thửa đất nhỏ. Hơn nữa tỷ lệ bản đồ càng lớn thì góc dốc giới hạn cũng càng nhỏ. Tức là nhu cầu tính mặt dốc ở các bản đồ tỷ lệ lớn sẽ cao hơn so với bản đồ ở tỷ lệ nhỏ hơn.
Từ dữ liệu điểm độ cao cùng với sự trợ giúp của cơng cụ 3D Analyst có thể dễ dàng tính tốn đƣợc độ dốc trung bình của các thửa đất. Với các số liệu đo đạc cho từng thửa đất cụ thể và cho các tỷ lệ khác nhau ta có thể tính đƣợc góc dốc giới hạn cho từng thửa đất đó. Nếu độ dốc trung bình lớn hơn góc này thì phải đo đạc độ cao và tính diện tích dốc, nếu nhỏ hơn thì có thể coi nhƣ thửa đất phẳng và khơng cần tính đến việc đo đạc lại độ cao.
- Với sự trợ giúp của cơng cụ 3D Analyst, từ điểm độ cao có thể tính đƣợc mơ hình số độ cao và độ dốc trung bình của các thửa đất. Cũng theo đó, với dữ liệu đo cạnh kết hợp tỷ lệ bản đồ cần thành lập, có thể tính đƣợc góc dốc giới hạn của từng thửa đất. Nếu độ dốc trung bình lớn hơn góc này thì phải đo đạc độ cao và tính diện tích dốc. Nếu nhỏ hơn thì có thể coi nhƣ thửa đất phẳng và khơng cần tính đến việc đo đạc lại độ cao.