báo cáo nghiên cứu khoa học ''''xây dựng bản đồ độ dốc huyện hương trà, tỉnh thừa thiên huế tỷ lệ 1 50.000 dưới sự trợ giú

111
TẠP CHÍ KHOA HỌC, ðại học Huế, Số 65, 2011

XÂY DỰNG BẢN ðỒ ðỘ DỐC HUYỆN HƯƠNG TRÀ,
TỈNH THỪA THIÊN HUẾ TỶ LỆ 1/50.000
DƯỚI SỰ TRỢ GIÚP CỦA CÔNG NGHỆ GIS
ðỗ Thị Việt Hương
Trường ðại học Khoa học, ðại học Huế
TÓM TẮT
Bản ñồ ñộ dốc là một trong những công cụ ñóng vai trò quan trọng trong việc trợ giúp
ra quyết ñịnh phương hướng quy hoạch các loại hình sử dụng ñất, góp phần sử dụng hợp lý
lãnh thổ. Tuy nhiên, công tác thành lập bản ñồ ñộ dốc từ trước ñến nay chủ yếu bằng phương
pháp thủ công dựa vào bản ñồ ñịa hình giấy nên tốn nhiều thời gian và mức ñộ chính xác không
cao. Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ tin học hiện nay, hệ thống thông tin ñịa lý (GIS)
ñã cho ra ñời nhiều phần mềm chuyên dụng có khả năng tích hợp thông tin và phân tích không
gian, trợ giúp cho công tác thành lập bản ñồ ñộ dốc nhanh chóng và chính xác. Hương Trà là
một huyện có ñịa hình tương ñối phức tạp mà diện tích ñồi, núi chiếm tương ñối nhiều. Do ñó, việc
thành lập bản ñồ ñộ dốc lãnh thổ theo phương pháp truyền thống sẽ rất phức tạp và tốn nhiều thời
gian. Trong khuôn khổ bài báo này, chúng tôi ñã ñưa ra quy trình và phương pháp thành lập bản
ñồ ñộ dốc huyện Hương Trà tỷ lệ 1/50.000 dưới sự trợ giúp của phần mềm ArcGIS 9.2.

1. ðặt vấn ñề
Bản ñồ ñộ dốc là một trong những công cụ ñóng vai trò quan trọng trong việc trợ
giúp ra quyết ñịnh phương hướng quy hoạch các loại hình sử dụng ñất, góp phần sử
dụng hợp lý lãnh thổ. ðây là một trong những bản ñồ làm nền tảng cho việc thành lập
các bản ñồ chuyên ñề như bản ñồ ñịa mạo, bản ñồ thổ nhưỡng, bản ñồ cảnh quan,
Ngoài ra qua các thông tin thu ñược trên bản ñồ ñộ dốc như cấp ñộ dốc, diện tích phân
bố sẽ giúp chúng ta giải quyết các bài toán phân tích không gian như mở ñường, bài
toán vận chuyển, quy hoạch vùng chuyên canh

Tuy nhiên, công tác thành lập bản ñồ ñộ dốc từ trước ñến nay chủ yếu bằng
phương pháp thủ công dựa vào bản ñồ ñịa hình giấy. Công tác này ñòi hỏi nhiều thời
gian và công sức nhưng mức ñộ chính xác không cao và khó áp dụng trên phạm vi rộng.
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin, hệ thống thông tin ñịa lý
(Geographic Information System - GIS) ñã ñược ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống.
Với khả năng phân tích không gian, mô hình hóa cao với các thuật toán nội suy chính
xác, GIS sẽ trợ giúp cho công tác thành lập bản ñồ ñộ dốc một cách nhanh chóng và
chính xác.


112

Là một huyện nằm ở phía Bắc của thành phố Huế, Hương Trà có ñịa hình tương
ñối phức tạp, trong ñó diện tích ñồi, núi chiếm tương ñối nhiều. Do ñó, việc ứng dụng bộ
phần mềm ArcGIS vào thành lập bản ñồ ñộ dốc thay cho phương pháp truyền thống trước
ñây sẽ có ý nghĩa thực tiễn lớn lao.
2. Khu vực nghiên cứu
Hương Trà nằm ở vị trí trung ñộ của tỉnh Thừa Thiên Huế, với tổng diện tích ñất
tự nhiên là 52.090,88 ha, chiếm 10,31% so với tổng diện tích ñất tự nhiên của tỉnh Thừa
Thiên Huế. Toàn huyện có 15 xã và 1 thị trấn, trong ñó có 2 xã thuộc vùng ñầm phá ven
biển, 5 xã vùng núi, còn lại 8 xã và 1 thị trấn thuộc vùng ñồng bằng và bán sơn ñịa. ðịa
hình của Hương Trà bị chia cắt mạnh bởi hệ thống sông suối và ñồi núi, có hướng thấp
dần từ Tây sang ðông. Lãnh thổ nghiên cứu có ñầy ñủ các dạng ñịa hình từ vùng ñồi
núi, ñồng bằng ñến ñầm phá ven biển với nhiều lợi thế về ñiều kiện tự nhiên, ñất ñai,
mặt nước ñể phát triển nền sản xuất nông lâm nghiệp ña dạng và phong phú. Trong
những năm vừa qua, nhờ những chính sách ñổi mới của ðảng và Nhà nước cùng với sự
ổn ñịnh về chính trị và những thành tựu trong cải cách kinh tế ñã làm thay ñổi ñáng kể
bộ mặt kinh tế - xã hội của huyện Hương Trà. Nền kinh tế tăng trưởng với tốc ñộ khá,
cơ cấu kinh tế chuyển dịch ñúng hướng, ñầu tư có trọng ñiểm, tạo chuyển biến mới về
kết cấu hạ tầng kinh tế - xã hội.

Hình 1. ðịa ñiểm nghiên cứu
3. Quy trình thành lập và phương pháp tính toán ñộ dốc
3.1. Quy trình thành lập
ðể thành lập bản ñồ ñộ dốc, chúng tôi ñã thực hiện theo các bước sau:


113


3.2. Phương pháp tính toán
Với sự trợ giúp của các phần mềm chuyên dụng ArcGIS, MapInfo cùng với cơ sở
dữ liệu là bản ñồ ñịa hình lãnh thổ nghiên cứu, tiến hành biên tập, hiệu chỉnh, ño vẽ bổ
sung trên thực ñịa và sau ñó tiến hành phân tích không gian và thành lập bản ñồ ñộ dốc.
Giá trị ñộ dốc sẽ ñược tính toán dựa trên cơ sở tập dữ liệu ñộ cao (elevation
dataset), tức là từ hệ thống ñường bình ñộ, qua quá trình xử lý, tính toán bằng các thuật
toán nội suy sẽ tạo nên một bản ñồ ñộ cao dạng Raster. ðiều này có nghĩa chúng ta phải
thành lập một mô hình số ñộ cao (Digital Elevation Model - DEM) khu vực nghiên cứu,
sau ñó dựa trên ñó ta mới thực hiện phép phân tích không gian ñể tính toán giá trị ñộ
dốc.
Chúng tôi ñã thu thập hệ thống các tư liệu liên quan:
- Bản ñồ ñịa hình huyện Hương Trà 1/ 25.000 ñược thành lập năm 2004 theo hệ
quy chiếu VN 2000 do Bộ Tài nguyên Môi trường và Nhà xuất bản Bản ñồ ban hành.


114

- Bản ñồ ñịa hình số các xã của huyện Hương Trà, bao gồm 15 xã, 1 thị trấn với
32 mảnh bản ñồ tỉ lệ 1/10.000, khoảng cao ñều 10m ở vùng ñồi núi và 5m ở ñồng bằng.
Tất cả các tư liệu bản ñồ thu thập ñược ñều ở dạng vector chúng tôi thống nhất

về một hệ tọa ñộ là VN-2000, kinh tuyến trục 107
0
00'. Tiến hành hiệu chỉnh các dữ liệu
vector, tách lọc các lớp thông tin cần thiết ñể làm lớp bản ñồ nền (“yếu tố cơ sở ñịa lý”)
như các lớp giao thông, thủy văn, ñịa hình (ñiểm ñộ cao, ñường bình ñộ), ranh giới hành
chính, ñịa danh… Trong ñó, các ñiểm ñộ cao và ñường bình ñộ có ý nghĩa quan trọng
nhất, là yếu tố cơ bản ñể tính toán ñộ dốc của lãnh thổ. Số lượng ñiểm ñộ cao và giá trị
ñường bình ñộ càng chi tiết thì giá trị ñộ dốc càng chính xác.
4. Các yếu tố nội dung trên bản ñồ ñộ dốc
4.1. Cơ sở toán học của bản ñồ
Dựa trên cơ sở dữ liệu bản ñồ nền ñịa hình có sẵn với hệ quy chiếu VN2000, bản
ñồ ñộ dốc thành lập cũng ñược thành lập theo hệ quy chiếu này.
Các tham số của hệ quy chiếu VN-2000 ñược hiển thị trong phần mềm ArcGIS như sau:
Projection: Hệ thống lưới chiếu hình trụ ngang ñồng góc UTM
False - easting: Khoảng cách dịch chuyển theo hướng ðông: 500000.000000
False-northing: Khoảng cách dịch chuyển theo hướng Bắc: 0.000000
Central-meridian: Giá trị kinh tuyến trục: 107.000000
Scale-factor: Hệ số tỷ lệ sai số K : 0,999900
Latitude - of - origin: Giá trị vĩ tuyến gốc: 0,00000
Bản ñồ ñộ dốc huyện Hương Trà ñược thành lập ở tỷ lệ 1:50.000.
4.2. Nội dung của bản ñồ
Trên bản ñồ ñộ dốc sẽ thể hiện hai nội dung chính, ñó là yếu tố cơ sở ñịa lý
chung và yếu tố chuyên ñề.
- Yếu tố cơ sở ñịa lý chung:
+ Thủy hệ: Thể hiện các con sông, suối và khe chính trên lãnh thổ, trên ñó có
ghi chú ñịa danh.
+ Giao thông: Thể hiện sự phân bố các tuyến ñường giao thông chính, bao gồm
ñường sắt, quốc lộ, tỉnh lộ.
+ Ranh giới hành chính: Thể hiện ñịa giới hành chính của lãnh thổ, trong ñó bao
gồm hai loại: ranh giới huyện và ranh giới xã

+ ðịa danh: Thể hiện ñịa danh xã, ñịa danh núi


115

- Yếu tố chuyên ñề: Thể hiện nội dung chuyên ñề về ñộ dốc, bao gồm các bậc ñộ
dốc ñược phân chia theo quy ñịnh của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, bao
gồm 6 cấp như sau: Cấp I: < 3
0
, cấp II: 3-8
0
, cấp III: 8-15
0
, cấp IV: 15-20
0
, cấp V: 20-
25
0
, cấp VI: >25
0
.
Ngoài hai yếu tố cơ sở ñịa lý và chuyên ñề, trên bản ñồ còn có yếu tố phụ của bản
ñồ, ñây chính là hệ thống các ký hiệu bản ñồ ñược sử dụng có kèm theo giải thích cần
thiết.
5. Kết quả thành lập bản ñồ ñộ dốc huyện Hương Trà, tỉnh Thừa Thiên Huế
5.1. Nội suy mô hình số ñộ cao (DEM) khu vực nghiên cứu
* Chuyển ñường thành ñiểm
ðể nội suy mô hình số ñộ cao (DEM) khu vực nghiên cứu, trước hết ta phải
chuyển các ñường bình ñộ với giá trị ñộ cao thành các ñiểm ñộ cao. Dữ liệu ñường bình
ñộ ñược chuyển thành dạng ñiểm với sự trợ giúp của extension Xtool pro 2.0 chạy trên

nền ArcGIS.
* Nội suy DEM


Hình 2. Kết quả xây dựng mô hình số ñộ cao từ tập hợp ñiểm ñộ cao
Trong ArcGIS có rất nhiều phương pháp ñể nội suy mô hình số ñộ cao như
phương pháp Spline, Inverse Distance Weigth, Kriging, Trong nghiên cứu này, chúng
tôi chọn lựa phương pháp nội suy Kriging vì ñây là một phương pháp nội suy chính xác
giúp cho việc ño ñạc ñúng những giá trị ñộ cao bị mất, nó còn có ưu thế là tính chính
xác cao. Ngoài ra Kriging có ưu ñiểm hơn so với các phương pháp nội suy khác là nó


116

không chỉ nội suy các giá trị nội suy mà còn xác ñịnh ñược tổng số những lỗi trong kết
quả. Trong bài toán này sử dụng phép nội suy Kriging với ñộ phân giải (hiển thị) là
10m.
5.2. Nội suy bản ñồ ñộ dốc
Dựa trên mô hình số ñộ cao ñã xây dựng, tiến hành nội suy bản ñồ ñộ dốc. Lúc
này, ñộ phân giải của DEM quyết ñịnh ñến sự chính xác và chi tiết của bản ñồ ñộ dốc.
Sử dụng bài toán phân tích không gian Raster (Raster surface) ñể nội suy bản ñồ ñộ
dốc.
5.3. Phân loại lại kết quả nội suy
- Do phần mềm ArcGIS nội suy và gán khoảng cách giá trị ñộ dốc tự ñộng và
phụ thuộc vào giá trị của các Pixel trong bản ñồ. Vì vậy, giá trị của các ngưỡng ñộ dốc
chưa phù hợp với thang ñộ dốc chuẩn nên ta phải tiến hành phân loại lại (Reclassify)
cho phù hợp với yêu cầu ñặt ra của bài toán bằng thuật toán Reclassify gồm 6 cấp như
ñã trình bày ở trên.

Hình 3. Kết quả xây dựng bản ñồ ñộ dốc (trước và sau khi reclassify)
5.4. Kết quả thành lập bản ñồ ñộ dốc
Bản ñồ ñộ dốc huyện Hương Trà ñược thành lập bao gồm 6 cấp ñộ dốc, ứng với
một màu trên ô picxel tương ứng sẽ có một giá trị ñộ dốc riêng. Muốn biết giá trị ñộ dốc
bao nhiêu, ta sử dụng công cụ Identify click vào vị trí cần xác ñịnh ñộ dốc sẽ cho ra một
bảng thông tin thuộc tính của ô picxel ñó.
Dựa theo giá trị các ô màu picxel trên bản ñồ sẽ giúp chúng ta xác ñịnh ñược các
cấp ñộ dốc của một vị trí bất kỳ.


117

+ Ô màu picxel có giá trị Value = 1 sẽ tương ứng với ñộ dốc cấp I (0-3
0
);
+ Giá trị Value = 2 sẽ tương ứng với ñộ dốc cấp II (3-8
0
);
+ Giá trị Value = 3 sẽ tương ứng với ñộ dốc cấp III (8-15
0
);
+ Giá trị Value = 4 sẽ tương ứng với ñộ dốc cấp IV (15-20
0
);
+ Giá trị Value = 5 sẽ tương ứng với ñộ dốc cấp V (20-25
0
);
+ Giá trị Value = 6 sẽ tương ứng với ñộ dốc cấp VI (>25
0
).

Hình 4. Khai thác thông tin bản ñồ ñộ dốc bằng công cụ Identify
Bản ñồ ñộ dốc ñược quản lý thành một file Project với tên là Ban do.mxd. Trong
ñó có một Data frame là Do doc Huong Tra bao gồm các lớp dữ liệu ñược quản lý bao
gồm các thông tin: UBND huyện; Ranh giới huyện; Ranh giới xã; Ðường sắt; Quốc lộ;
Tỉnh lộ; Suối; Sông; Cấp ñộ dốc.
Sau khi biên tập hoàn thiện bản ñồ ñộ dốc, ta tiến hành tính toán thống kê diện
tích theo các cấp ñộ dốc trên lãnh thổ nghiên cứu. Sử dụng thuật toán Calculate Area ñể
tính toán diện tích cho mỗi vùng ñộ dốc riêng biệt.


118


CẤP ðỘ DỐC DIỆN TÍCH (ha) TỶ LỆ (%)
Tổng diện tích 52090,88 100,00
I (< 3
0
)
18348,68 25,22
II (3 - 8
0
)
12375,98 23,76
III (8 - 15
0
)
11200,37 21,50
IV (15 - 20
0

)
4072,48 7,82
V (20 - 25
0
)
1788,06 3,43
VI (> 25
0
)
915,61 1,76
Sông, suối 3389,70 6,51
6. Kết luận
Qua nghiên cứu và xây dựng bản ñồ ñộ dốc huyện Hương Trà, tỉnh Thừa Thiên
Huế dưới sự trợ giúp của công nghệ GIS, có thể rút ra một số kết luận sau:
- Ứng dụng các bài toán phân tích của GIS là một trong những phương pháp
hiện ñại cho hiệu quả cao khi thành lập bản ñồ, ñặc biệt là bản ñồ chuyên ñề ñòi hỏi
lượng thông tin lớn.
- Xây dựng bản ñồ ñộ dốc dưới sự trợ giúp của công nghệ GIS cho hiệu quả
công việc cao, tiết kiệm thời gian, quy trình thành lập ñơn giản, kết quả chính xác.
- ArcGIS là một trong những phần mềm GIS cho khả năng phân tích không gian
mạnh và hiệu quả. Với nhiều thuật toán nội suy giúp ta chọn lựa phương pháp hợp lý ñề
giải quyết bài toán xây dựng bản ñồ ñộ dốc. Phương pháp nội suy Kriging là phương
pháp nội suy bề mặt ñịa hình hiệu quả, với thiết lập ñộ phân giải 20m/picxel cho kết quả
mô hình số ñộ cao (DEM) tương ñối chính xác và ñẹp. DEM là dữ liệu ñầu vào quan
trọng ñể xây dựng nên bản ñồ ñộ dốc.
- Kết quả thành lập bản ñồ ñộ dốc cho thấy lãnh thổ huyện ñược phân ra 6 vùng
ñộ dốc, trong ñó vùng có ñộ dốc cấp I chiếm diện tích tương ñối nhiều, gần 23,22% diện
tích lãnh thổ, phân bố chủ yếu ở các xã vùng ñồng bằng và ven biển. Vùng có ñộ dốc
cấp II, III tập trung ở các khu vực giáp ranh giữa các xã ñồng bằng và vùng ñồi núi.
Vùng có ñộ dốc cấp IV, V và V phân bố ở các xã vùng ñồi núi, có ñịa hình phức tạp.

119


Hình 5. Bản ñồ ñộ dốc huyện Hương Trà tỉnh Thừa Thiên Huế


120
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Nguyễn Tác An, Tống Phước Hoàng Sơn, Sử dụng hệ thông tin ñịa lý GIS trong quản
lý tổng hợp vùng ven bờ, NXB ðại học Quốc gia TP HCM.
[2]. Trần Quốc Bình, Bài giảng ESRI ArcGIS 8.3, (Dùng cho sinh viên ngành ðịa lý - ðịa
chính), ðại học Khoa học Tự nhiên, ðại học Quốc gia Hà Nội, 2004.
[3]. Lưu Thế Vinh, ðánh giá ảnh hưởng của mật ñộ các ñiểm ño ñộ cao tự ñộng tới ñộ
chính xác của mô hình số ñộ cao ñược thành lập bằng công nghệ ảnh số, Luận văn
Thạc sĩ Khoa học, Chuyên ngành ðịa chính, Mã số: 01.07.15, Hà Nội, 2006.
[4]. Colin Child, Interpolating Surfaces in ArcGIS Spatial Analyst. ESRI Education
Services.
[5]. ESRI, ArcGIS Desktop help, ArcGIS 9.1 edition. Canada.

ESTABLISHMENT OF SLOPE MAP IN HUONG TRA DISTRICT,
THUA THIEN HUE PROVINCE ON SCALE OF 1/50.000
USING GIS TECHNOLOGY
Do Thi Viet Huong
College of Sciences, Hue University
SUMMARY
Slope map is one of the important tools in facilitating deciding and planning reasonable
territory-using policy. However, slope map has mainly been established by handmade method
basing on analoge topograhy map, taking much time and yeilding low accuracy. Nowadays,

with the development of computer technology, Geographic Information System (GIS) has
created many specialized software with integrated information and space analysis capabilities,
facilitating the establishment of slope map in a fast and exact manner.
Huong Tra district is a territorry having relatively complex terrain, where hills and
mountains make up a high proportion. Therefore, establishing slope map by handmade method
will be very complicated and take much time. In the framework of this article, we bring out the
process and the calculating method of establishing slope map in Huong Tra district on a scale
of 1/50.000 by ArcGIS 9.2 software.