tuyển tập các báo cáo hội nghị khoa học lần thứ 20 hà nội tháng 11 năm 2012 đại học mỏ địa chất

HỘI NGHỊ KHOA HỌC LẦN THỨ 20
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT


BAN TỔ CHỨC

Trưởng ban:

PGS.TS. Trần Đình Kiên

Phó trưởng ban:
PGS.TS. Lê Hải An

Ủy viên thư ký:
PGS.TS. Nguyễn Quang Luật
Ủy viên:
TS. Nguyễn Phụ Vụ
PGS.TS. Nguyễn Trường Xuân
TS. Trần Thùy Dương
TS. Phạm Quang Hiệu
GS.TS. Võ Trọng Hùng
TS. Nguyễn Duy Lạc
PGS.TS. Nguyễn Văn Lâm
PGS.TS. Bùi Xuân Nam
PGS.TS. Nguyễn Phương
TS. Trần Đình Sơn
TS. Nguyễn Chí Tình
PGS.TS. Nguyễn Bình Yên
TS. Trần Xuân Trường
TS. Phạm Đức Thiên

ThS. Đinh Thị Xuân

BAN BIÊN TẬP

Trưởng ban:

TS. Đinh Văn Thắng
Ủy viên:
ThS. Nguyễn Thị Ngọc Dung

ThS. Hoàng Thu Hằng

TS. Nguyễn Anh Dũng

TS. Trần Vân Anh

TS. Đỗ Văn Bình

PGS.TS. Đặng Vũ Chí

PGS.TS. Trần Thanh Hải

TS. Lê Thanh Huệ

TS. Nguyễn Đức Khoát

PGS.TS. Nguyễn Văn Sơn

TS. Vũ Bá Dũng

TS. Phan Thị Thái

ThS. Nguyễn Tài Tiến

LỜI NÓI ĐẦU

Hội nghị Khoa học lần thứ 20 Trường Đại học Mỏ - Địa chất được tổ chức vào ngày
15 tháng 11 năm 2012 nhân dịp kỷ niệm 46 năm ngày thành lập Trường (15/11/1966-
15/11/2012). Hội nghị là diễn đàn để các nhà khoa học, các chuyên gia trong nước và quốc tế
gặp gỡ trao đổi, công bố các kết quả nghiên cứu, thảo luận và cùng hợp tác giải quyết những
vấn đề về khoa học và công nghệ đang đặt ra đối với sự phát triển kinh tế - xã hội của nước ta
trong thời kỳ Hiện đại hóa, Công nghiệp hóa và Hội nhập quốc tế. Hội nghị khoa học lần thứ
20 cũng là mốc đánh dấu sự trưởng thành vượt bậc của Nhà trường trong các hoạt động
nghiên cứu khoa học và chuyển giao công nghệ phục vụ phát triển kinh tế - xã hội, góp phần
thực hiện thắng lợi Nghị quyết Đại hội Đảng lần thứ XI về Giáo dục - Đào tạo và Khoa học -
Công nghệ.

Ban Tổ chức Hội nghị đã nhận được sự hưởng ứng tích cực của các thầy, cô giáo, các
nghiên cứu sinh và học viên cao học của Trường và đặc biệt có sự tham gia nhiệt tình của
nhiều nhà khoa học đang công tác tại các cơ quan nghiên cứu, các cơ sở sản xuất trong cả
nước. Ban Biên tập cùng các tiểu ban chuyên môn đã tuyển chọn 235 báo cáo khoa học có nội
dung đa dạng, phong phú, phản ánh những kết quả nghiên cứu khoa học thuộc nhiều lĩnh vực
khác nhau để công bố trong Tuyển tập các Báo cáo khoa học tại Hội nghị theo các lĩnh vực:

1 - Cơ điện
2 - Công nghệ thông tin
3 - Dầu khí
4 - Địa chất
5 - Khoa học cơ bản
6 - Kinh tế và QTKD

7 - Khai thác mỏ - Tuyển khoáng
8 - Lý luận chính trị
9 - Môi trường
10 - Trắc địa
11 - Xây dựng


Để đảm bảo tính thời sự của thông tin khoa học và kịp thời phục vụ Hội nghị, các
thành viên Ban Biên tập và các Tiểu ban chuyên môn đã hết sức cố gắng trong việc tuyển
chọn và biên tập các báo cáo khoa học. Trong quá trình biên tập do nhiều yếu tố khách quan,
nhất là thời gian rất gấp nên không thể tránh khỏi những lỗi kỹ thuật, rất mong nhận được sự
thông cảm của tác giả báo cáo và bạn đọc.

Trường Đại học Mỏ - Địa chất xin chân thành cám ơn các nhà khoa học trong và
ngoài trường đã gửi báo cáo khoa học tới Hội nghị, sự hợp tác nhiệt tình, có hiệu quả của các
cơ quan đã góp phần vào sự thành công của Hội nghị. Mong rằng trong các kỳ hội nghị tiếp
theo, Trường Đại học Mỏ - Địa chất tiếp tục nhận được sự hợp tác nhiều hơn nữa để nội dung
Hội nghị khoa học được phong phú hơn.


BAN BIÊN TẬP



Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học lần thứ 20, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội, 15/11/2012


1

MỤC LỤC

KHOA TRẮC ĐỊA


TIẾU BAN : BẢN ĐỒ - VIỄN THÁM – HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ
Trang
1. Trần Thị Hương Giang. Nghiên cứu xây dựng mô hình cơ sở dữ liệu GIS-3D phục
vụ công tác giảng dạy môn học trình bày bản đồ của Bộ môn Bản đồ trường đại học
Mỏ- Địa chất
3
2. Dương Anh Quân, Tạ Thị Minh Thu, Trần Đình Hải, Nguyễn Thị Hồng
Huê. Ứng dụng hệ thống thông tin địa lý nhằm xác định tác động của hiện tượng khí
hậu bất thường (El-Nino) tới hiện tượng xói mòn đất tại ĐăkNông
9
3. Bùi Ngọc Quý, Nguyễn Văn Lợi, Nguyễn Danh Đức, Boua Vanh
Chawnmounmy, Phạm Văn Tuấn. Nghiên cứu ứng dụng Arcscene trong xây dựng
cơ sở dữ liệu GIS 3D thành phố Lạng Sơn
18
4. Nguyễn Thị Lan Phương. Sử dụng cơ sở dữ liệu địa không gian trong thành lập
bản đồ quân sự đa hiển thị
24
5. Sisomphone Inssiengmay, Vũ Việt Anh, Phạm Văn Hiệp. Hiện trạng cơ sở dữ
liệu không gian trong hệ thống thông tin địa lý và khả năng, nhu cầu phục vụ công tác
phát triển kinh tế- xã hội tại Cộng hòa dân chủ nhân dân Lào
30
6. Nguyễn Thế Việt. Nghiên cứu sự phát triển hệ thống ký hiệu trong bản đồ học 36
7. Nguyễn Văn Trung, Phạm Vọng Thành. Mô hình thay đổi hệ số tán xạ phản hồi
phụ thuộc vào mực nước ở vùng ngập lũ hồ Tonle Sap, Campuchia sử dụng ảnh
AlLOS PALSAR
42
8. Trần Vân Anh, Nguyễn Minh Hải. Nghiên cứu giải pháp chia sẻ dữ liệu địa lý

bằng phần mềm mã nguồn mở Geoserver
51
9. Nguyễn Bá Duy, Tống Sỹ Sơn. Nghiên cứu lựa chọn chỉ số thực vật và ngưỡng
biến động trong đánh giá biến động lớp phủ bằng phương pháp phân tích vector biến
động (CVA)
60
10. Lê Thanh Nghị. Nghiên cứu phương pháp lọc điểm trong công nghệ LIDAR 69
11. Trần Đình Trí, Vũ Long, Trần Thanh Hà. Mô hình toán học và tham số kiểm
định trong công nghệ LIDAR
73
12. Trần Xuân Trường, Nguyễn Minh Hải, Phạm Xuân Trường, Nguyễn Như
Hùng. Nghiên cứu xây dựng chương trình giám sát ô nhiễm không khí từ dữ liệu ảnh
vệ tinh
77
13. Nguyễn Quang Minh. Phân loại lớp phủ bằng thuật toán Support Vector
Machine (SVM)
84
TIẾU BAN : TRẮC ĐỊA - ĐỊA CHÍNH- TRẮC ĐỊA MỎ

14. Nguyễn Thị Dung. Một số giải pháp hoàn thiện cơ chế tài chính đất đai, nhà ở
góp phần quản lý hiệu quả thị trường bất động sản
91
15. Trần Xuân Miễn, Nguyễn Thị Kim Yến. Quy hoạch khu tái định cư Nậm Hàng-
huyện Mường Tè, tỉnh Lai Châu
97


Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học lần thứ 20, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội, 15/11/2012

2

16. Đặng Hoàng Nga. Đăng ký bất động sản ở Việt Nam- một vài nhận định 104
17. Đặng Nam Chinh, Nguyễn Duy Đô, Lương Thanh Thạch. Ứng dụng địa thống
kê và phương pháp Kriging để nội suy khoảng chênh dị thường độ cao xác định theo
số liệu GPS- thủy chuẩn và mô hình GEOID
110
18. Vy Quốc Hải, ThS. Bùi Thị Hồng Thắm, Dương Chí Công. Tính chuyển vận
tốc chuyển dịch tuyệt đối giữa các khung quy chiếu trái đất quốc tế (IRTF)
117
19. Nguyễn Gia Trọng, Vũ Văn Trí, Phạm Ngọc Quang. Thuật toán tính cạnh sử
dụng các trị đo khoảng cách giả theo mã
120
20. Trần Khánh, Nguyễn Việt Hà. Phân tích độ ổn định điểm lưới cơ sỏ mặt bằng
quan trắc biến dạng công trình theo luật toán bình sai tự do
128
21. Trần Khánh, Lê Đức Tình. Xác định thời gian trễ chuyển dịch so với thời điểm
tác động của các tác nhân gây chuyển dịch
134
22. Phạm Văn Chung, Vương Trọng Kha. Xác định thông số dịch chuyển và biến
dạng đất đá do ảnh hưởng của khai thác than hầm lò mỏ than Mông Dương
140
23. Vương Trọng Kha, Phạm Văn Chung. Xây dựng hệ thống phân loại các đứt
gãy kiến tạo theo mức độ ảnh hưởng đến tính chất dịch chuyển biến dạng đất đá khi
khai thác hầm lò
147
24. Vũ Trung Rụy. Ảnh hưởng của số lượng trị đo trong mạng lưới GPS đến độ
chính xác của nó
152

Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học lần thứ 20, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội, 15/11/2012


3

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH CƠ SỞ DỮ LIỆU GIS – 3D PHỤC
VỤ CÔNG TÁC GIẢNG DẠY MÔN HỌC TRÌNH BÀY BẢN ĐỒ CỦA
BỘ MÔN BẢN ĐỒ TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

Trần Thị Hương Giang
Trường Đại học Mỏ - Địa Chất

Tóm tắt: Bề mặt đất nhấp nhô và liên tục của trái là một đối tượng quen thuộc đối với
người sử dụng bản đồ và được phân tích, thể hiện lên bản đồ trong hàng trăm năm
nay. Các nhà bản đồ đã đưa ra rất nhiều phương pháp thể hiện địa hình của mặt đất
lên bản đồ như đường đồng mức, vờn bóng, thang tầng màu và phối cảnh ba chiều.
Ngày nay, với sự ra đời của GIS – 3D, việc thể hiện bề mặt trái đất trở nên dễ dàng và
thuận tiện hơn so với những phương pháp truyền thống. Nó hỗ trợ những nhà phân
tích, người sử dụng bản đồ trong việc thể hiện trực quan sinh động bề mặt trái đất và
đưa ra những phân tích hiệu quả phục vụ cho đời sống dân sinh. Chính vì lý do đó,
việc đưa vào giảng dạy mô hình cơ sở dữ liệu GIS – 3D cho sinh viên ngành Bản đồ là
hết sức cần thiết.
1. Mở đầu
Như chúng ta đều biết, mục đích cuối cùng của bản đồ là mô hình hoá thế giới thực.
Trong quyển Nature of Maps
2. Các phương pháp tạo ảnh nổi 3D truyền thống
của Robinson & Petchenik (năm 1976) bản đồ được định nghĩa
có sử dụng một thuật ngữ là "milieu". Thuật ngữ "milieu" thú vị bởi hàm ý bản đồ không
riêng là tờ giấy phẳng và tĩnh yên như một tờ bản đồ giấy [4]. Thật vậy, chúng ta đã có nhiều

cố gắng thể hiện bằng bản đồ những đối tượng có số chiều nhiều hơn hai chiều (2D). Một
trong những cố gắng đem lại một mô hình gần với thực tế là việc thiết lập bản đồ ba chiều
(3D). Hữu ích và thực tiễn, bản đồ 3D luôn có sức hấp dẫn trong mọi ngành liên quan đến,
nhất là trong lĩnh vực Công nghệ Thông tin Địa lý (GIS).
Năm 1989, Van Driel nhận ra rằng lợi thế của 3D được thể hiện trong hiển thị thông
tin [6]. Theo ước tính, 50% neuron của bộ não liên quan đ ến thị giác. Hơn nữa, người ta tin
rằng hiển thị 3D cần nhiều neurons và quá trình nhận biết, xử lý sẽ nhanh chóng và trực quan
hơn. Ví dụ với bản đồ các đường đồng mức độ cao 2D, bộ não phải trước tiên xây dựng mô
hình khái niệm trước khi phân tích dữ liệu địa điểm nào cao hơn. Đối với mô hình 3D, việc
xây dựng hiển thị mô hình độ cao giúp người xem dễ dàng nhận và hiểu sự thay đổi.
Đối với môn học Trình bày bản đồ, các thủ thuật vẽ tạo ra hình khối ba chiều và chiều
sâu không gian gọi là các phương pháp tạo hình nổi hình ảnh trên mặt phẳng.
2.1. Phương pháp phối cảnh: Phối cảnh là một cách vẽ trong hội họa, hay tạo hình,
dùng để thể hiện các hình ảnh 3 chiều một cách gần đúng trên một bề mặt 2 chiều nhờ vào các
quy luật phối cảnh. Các quy luật phối cảnh được xây dựng trên các quy tắc hình học chặt chẽ.
Chúng ta đang sống trong một không gian 3 chiều nhưng mặt phẳng giấy chỉ có 2 chiều, vì
thế sử dụng các quy tắc phối cảnh giúp hình ảnh 2 chiều trở thành 3 chiều, khiến chúng được
quan sát được trực quan hơn trên tranh vẽ.


Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học lần thứ 20, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội, 15/11/2012


4


Hình 1: Nguyên lý của phối cảnh


Hình 2: Phối cảnh địa hình

2.2. Phương pháp thang tầng màu: Đối với phương pháp tạo hình nổi mầu là sử dụng kết
hợp các mầu nhất định để đạt được hiệu ứng thể tích hình ảnh. Có nhiều đề xuất về các thang
tầng màu, nhưng việc dùng thang tầng màu nào thì cần phải nêu ra các luận cứ xác đáng để
bản đồ trở thành một công cụ cung cấp thông tin nhanh và nhiều nhất cho người đọc. Ta có
thể khái quát qua về các loại thang màu đã có: thang đồng nhất và thang hỗn hợp [1].

Hình 4: Vờn bóng địa hình kết hợp với thang tầng màu.
2.3. Phương pháp tạo hình bóng nổi là dựa trên quy luật phân bố ánh sáng và hình bóng
trong điều kiện chiếu sáng cụ thể.


Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học lần thứ 20, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội, 15/11/2012


5


Hình 3: Tạo hình bóng nổi bằng tay
(Nguồn: />hinh.html)
Phương pháp này được sử dụng trên bản đồ giấy nhằm trình bày yếu tố nội dung địa
hình. Dáng đất lồi lõm đư ợc thể hiện bằng hình bóng nổi làm cho người đọc dễ thấy không
gian ba chiều bề mặt trái đất một cách sinh động. Tuy nhiên phương pháp này vẫn ở dạng mặt
phẳng 2 chiều, phụ thuộc vào kinh nghiệm của nhà bản đồ và tính trực quan sinh động không
cao bằng mô hình 3D.

Hình 4: Phương pháp tạo mô hình nổi kết hợp giữa phối cảnh và vờn bóng địa hình

Nhìn chung, những phương pháp truyền thống trong việc tạo mô hình nổi chủ yếu dựa
vào kinh nghiệm của nhà bản đồ, ngoài những kiến thức về nhận dạng mô hình đ ịa hình dựa
vào đường đồng mức, quy luật kết hợp màu sắc và hướng sáng tối cũng được vận dụng triệt

để để tạo ra một tác phẩm bản đồ hoàn chỉnh. Một nhược điểm nữa của phương pháp truyền
thống đó là thời gian và tiến độ thực hiện chậm, thực hiện các phân tích không gian khó và
hạn chế. Vì vậy, đòi hỏi xây dựng mô hình GIS – 3D bằng công nghệ số đóng vai trò quan
trọng trong giáo dục và đời sống.
3. Phương pháp sử dụng mô hình GIS – 3D
Có hai loại dữ liệu đầu vào phổ biến cho thành lập bề mặt và phân tích là mô hình số
độ cao dựa trên raster DEM và dựa trên vector TIN. Hai mô hình này không thể sử dụng đồng
thời cùng một lúc nhưng nó có thể chuyển đổi cho nhau.
3.1. Cấu trúc DEM dạng tam giác không đều (TIN): TIN là từ viết tắt của mạng tam giác
không đều (Triangulated Irregular Networks). Đây là mô hình d ạng Vector, có cấu trúc topo
mạng đa giác khá phức tạp, lấy điểm làm đơn vị và xét xem mỗi điểm sẽ được kết nối với các
điểm liền kề để tạo ra tam giác [5]. TIN là một tập hợp của các tam giác liền kề, không chồng


Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học lần thứ 20, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội, 15/11/2012


6

đè, không có tam giác đảo (tam giác nằm bên trong một tam giác khác), được tạo nên từ các
điểm phân bố không đồng đều với tọa độ X, Y và Z. Mô hình TIN với cấu trúc dữ liệu dạng
Vector dựa trên điểm, đường, vùng có phân bố không đồng đều; thường được chia ra thành
các tập hợp điểm (Masspoints) và các đường breakelines. Mô hình TIN thư ờng được xây
dựng áp dụng thuật toán Delaunay để tối ưu hoá việc thể hiện bề mặt địa hình. Ý tư ởng chủ
đạo của thuật toán này là tạo ra các tam giác mà xét một cách tổng thể càng có dạng gần với
tam giác đều càng tốt. Nói một cách chính xác hơn thì tam giác Delaunay là tam giác tho ả
mãn điều kiện đường tròn ngoại tiếp bất kỳ một tam giác nào đều không chứa bên trong nó
đỉnh của các tam giác khác. Mô hình TIN khá phức tạp khi xử lý nhưng nó cũng tránh đư ợc
việc lưu trữ thừa thông tin và có khả năng mô tả các biến đổi địa hình phức tạp.
3.2. Cấu trúc DEM dạng lưới đều (GRID):

Ở dạng này DEM còn đư ợc gọi là DEM dạng lưới ô vuông quy chuẩn hay ma
trận độ cao (Altitude matrix). Các điểm độ cao trong DEM dạng này được bố trí theo khoảng
cách đều đặn trên hướng tọa độ X,Y để biểu diễn địa hình. Trong mô hình số độ cao dạng này
tọa độ mặt phẳng của một điểm mặt đất bất kỳ có độ cao Z (Zij) được xác định theo số thứ tự
(i, j) của ô lưới trên hai hướng [5].
DEM dạng lưới đều là một mô hình bề mặt có cấu trúc đơn giản, dễ xử lý. Độ chính
xác của DEM được xác định bởi khoảng cách mắt lưới và để tăng độ chính xác phải giảm
khoảng cách giữa các mắt lưới. Các đối tượng đặc trưng, chẳng hạn các đỉnh hay các đường
phân thuỷ không thể được miêu tả chính xác hơn độ rộng của mắt lưới. Đối với các vùng bằng
phẳng, không hiệu quả khi lưu trữ DEM ở dạng lưới đều, còn ở vùng độ cao biến đổi phức tạp
mô hình GRID khó có thể diễn tả được các chi tiết này nếu không có giảm đáng kể về kích cỡ
ô lưới.
Mỗi một dạng DEM (dạng lưới đều - GRID DEM) hay dạng tam giác không đều (TIN
DEM) đều có những ưu điểm và nhược điểm nhất định. Có một số ứng dụng thì cần DEM ở
dạng GRID, một số ứng dụng khác lại cho kết quả tốt hơn nếu có DEM ở dạng TIN. Nhiều
thuật toán phân tích dòng chảy tính toán lưu vực sông hay phân tích thuỷ văn các vùng ngập
lụt được phát triển trên mô hình GRID DEM. Còn nếu trong các ứng dụng cụ thể nào đó mà
các thông tin vi địa hình (Micro relief information) được coi là quan trọng thì mô hình TIN có
thể tỏ ra có ưu thế hơn. Hai dạng này của DEM có thể được chuyển đổi qua lại lẫn nhau, các
phần mềm hiện có đều cung cấp công cụ để thực hiện quá trình chuyển đổi này.
3.3. Thành lập mô hình số độ cao DEM
Dữ liệu sẵn có và chủ yếu cho sinh viên có thể tự tạo một mô hình số độ cao là từ bản
đồ địa hình. Việc nắn ảnh đưa về đúng hệ quy chiếu xác định được thực hiện sau khi quét bản
đồ và công tác số hóa. Sau đó, công tác biên tập đường đồng mức làm dữ liệu cho việc tạo mô
hình số độ cao. Với sự hỗ trợ của phần mềm, thao tác chạy ra mô hình 3D đư ợc thực hiện
nhanh chóng:
- Lựa chọn lớp đường đồng mức đã được gán độ cao
- Chạy topo to raster nhằm thực hiện thao tác chuyển đường đồng mức thành
mô hình số độ cao DEM.
- Lựa chọn thang màu cho mô hình DEM, tạo vờn bóng (hillshade), chồng ghép

đường đồng mức với DEM được vờn bóng hoặc kết hợp vờn bóng với thang tầng màu.
- Xoay chuyển, thu phóng mô hình hiển thị chi tiết.



Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học lần thứ 20, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội, 15/11/2012


7


Hình 5: Đường đồng mức

Hình 6: Bản đồ vờn bóng địa
hình

Hình 7: Kết hợp đường đồng
mức và vờn bóng

Hình 8: Thang tầng màu độ cao

Hình 9: kết hợp vờn bóng địa
hình với thang tầng màu
Bốn yếu tố kiểm soát hiệu ứng hiển thị của vờn bóng đó là: góc phương vị mặt trời,
thời điểm chiếu sáng, độ dốc bề mặt (slope) và mặt chiếu sáng (aspect). Máy tính tạo ra vờn
bóng sử dụng các giá trị bức xạ tương đối (relative radiance) ở trong mô hình TIN. Giá trị này
nằm từ 0 đến 1; khi nhân nó với hằng số 255 nó trở thành giá trị chiếu sáng (illumination
value) được hiển thị trên màn hình máy tính. Một giá trị chiếu sáng là 255 sẽ được hiển thị
bằng màu trắng, và giá trị 0 sẽ được thể hiện là màu đen trên bản đồ vờn bóng địa hình. Một
phép tính nữa có chức năng gần giống với giá trị bức xạ tương đối là giá trị góc tới (incidence

value) có thể thu được giá trị này bằng cách nhân bức xạ tương đối với sin của độ cao mặt trời
(altitude’s sun). Bên cạnh việc vờn bóng địa hình, cả giá trị bức xạ tương đối và góc tới có thể
được sử dụng trong quá trình xử lý ảnh như những biến thể hiện sự tương tác giữ bức xạ chiếu
tới và địa hình cục bộ (local topography) [2].
4. Kết luận và kiến nghị
Kết luận
Qua nghiên cứu đã chỉ ra rằng phương pháp xây dựng mô hình GIS – 3D thể hiện bề
mặt địa hình giúp cho việc hiển thị ba chiều trở nên nhanh chóng, chính xác và thuận tiện
hơn. Những công việc đòi hỏi sự khéo léo, trình độ cao và sự tỉ mỉ của nhà bản đồ đã được
giảm bớt gánh nặng nhờ công nghệ GIS – 3D và những hạn chế trong việc trình bày bản đồ
bằng phương pháp truyền thống được khắc phục. Ngoài ra, sử dụng sản phẩm thể hiện địa
hình của GIS – 3D, giúp cho sinh viên có một cái nhìn trực quan hơn, bài giảng sẽ sinh động
hơn, dễ hiểu và nắm được bản chất vấn đề thể hiện không gian ba chiều.
Kiến nghị
Phương pháp xây dựng mô hình GIS – 3D ngày nay đang đóng vai trò quan tr ọng
trong đời sống phục vụ dân sinh như xây dựng, quy hoạch đô thị, dùng trong quân sự, xây
dựng cầu đường, dự báo thiên tai…, vì vậy việc nghiên cứu và học tập GIS – 3D đang thực sự
cần thiết đối với sinh viên ngành Bản đồ nói riêng và sinh viên trường Đại học Mỏ - Địa chất
nói chung. Do đó, cần nhanh chóng đưa lĩnh v ực này vào giảng dạy nâng cao hiệu quả giáo
dục và đào tạo.


Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học lần thứ 20, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội, 15/11/2012


8


TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Trần Trung Hồng, 2001. Trình bày bản đồ. Nhà xuất bản Giao thông Vận tải. Hà Nội.

[2] Kang-tsung Chang, 2007. 4
th
edition, Introduction to Geographic Information Systems,
ISBN 978-0-7-305115-4.
[3] Th.s. Nguyễn Thế Việt, Biên tập và thành lập bản đồ, trường đại học Mỏ - Địa Chất, Hà
Nội.
[4] Robinson AH, Petchenik BB, 1976. The Nature of Maps: Essays Toward Understanding
Maps and Meaning. Chicago: Univ. Chicago Press.
[5] Cục bản đồ quân đội, 2006. Giáo trình “Mô hình địa hình 3D”, Bộ tổng tham mưu.
[6] Van Driel J.N, 1989. Three Dimensional Display of Geologic Data, Three Dimensional
Applications in Geographic Information Systems, Taylor & Francis Publishing,
London.

SUMMARY
Research on establishing GIS – 3D database model for map
representation subject of Cartography Department, Hanoi University
of Mining and Geology

Tran Thi Huong Giang
Hanoi University of Mining and Geology

Continuous undulating earth’s surface which analyzed and represented on the
map is a familiar object of map users for hundreds of

years. Cartographers have provided a
lot of methods to present the terrain into the map by using contours, hill shade, color scale
and 3D perspective approaches. Nowadays, with the advent of GIS – 3D, earth’s surface
representation become easier and more effective compared with traditional methods. It
supports for analysts and map users a lively visual representation of earth surface and offers
many effective analyses serving to people’s daily lives. For that reasons, teaching GIS – 3D

in map representation subject is an essential demand.
Người biên tập: Bùi Ngọc Quý


Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học lần thứ 20, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội, 15/11/2012


9

ỨNG DỤNG HỆ THỐNG THỐNG TIN ĐỊA LÝ NHẰM XÁC ĐỊNH TÁC
ĐỘNG CỦA HIỆN TƯỢNG KHÍ HẬU BẤT THƯỜNG (EL-NINO) TỚI
HIỆN TƯỢNG XÓI MÒN ĐẤT TẠI ĐĂK NÔNG

Dương Anh Quân, Tạ Thị Minh Thu, Trần Đình Hải
Nguyễn Thị Hồng Huê
Trường Đại học Mỏ-Địa Chất Hà Nội

Tóm tắt: Hiện tượng khí hậu bất thường và những ảnh hưởng của nó tới môi trường
và kinh tế-xã hội hiện đang là mối quan tâm lớn của nhiều quốc gia trên thế giới. Việt
Nam là một trong những quốc gia chịu ảnh hưởng lớn nhất của biến đối khí hậu và
các hiện tượng khí hậu bất thường, trong đó, sự thay đổi bất thường của các chỉ số
thời tiết gây ra các tác động lớn như xói mòn đất, lũ lụt, bão… Khu vực Tây Nguyên là
một khu vực bị ảnh hưởng điển hình của các tác động này. Các hiện tượng này cũng
gây ra sự thay đổi bất thường về khả năng xói mòn đất, gây ảnh hưởng nghiêm trọng
tới phát triển nông nghiệp và bảo vệ môi trường. Bài báo này trình bày nghiên cứu về
sự tác động của hiện tượng khí hậu bất thường tới khả năng xói mòn đất với khu vực
nghiên cứu được lựa chọn là tỉnh Đăk Nông, Tây Nguyên.

1. Mở đầu
Hiện nay, đất đai là một nguồn tài nguyên thiên nhiên vô cùng quý giá, là thành phần

quan trọng hàng đầu của môi trường sống, là nguyên liệu lao động chính của nền kinh tế
Nông – Lâm nghiệp. Tuy nhiên, trong vài thập kỷ gần đây cùng với sự gia tăng dân số, các
nguồn tài nguyên khoáng sản,thảm thực vật, đất đai đã và đang đư ợc sử dụng ở mức độ cao,
thậm chí không hợp lý. Vì vậy, hiện tượng thoái hoá đất đang diễn ra mạnh ở hầu hết các
quốc gia trên thế giới với các mức độ khác nhau. Môi trường đất thường xuyên chịu tác động
của các quá trình như xói mòn, r ửa trôi, sạt lở, trượt lở, mặn hóa, phèn hóa, ô nhiễm do chất
thải, mất chất dinh dưỡng và chất hữu cơ,…
Đắk Nông là một tỉnh nằm ở phía Tây Nam vùng Tây Nguyên, có diện tích tự nhiên là
6514,38 km
2
với mật độ dân số 64,66 người/km
2
- Chỉ số xói mòn của mưa: hàm số biểu diễn tổng lượng mưa và cường độ mưa.
(năm 2008). Địa hình tỉnh Đăk Nông gồm
đồi núi xen kẽ giữa các địa hình thung lũng manh mún, cao nguyên và núi cao, đ ịa hình bị
chia cắt mạnh, chênh lệch về độ cao và độ dốc lớn. Hiện tượng xói mòn rửa trôi đang xảy ra
mạnh ở đây.
2. Tổng quan về xói mòn đất
Xói mòn đất là một quá trình đ ộng lực phá hủy và làm biến đổi không ngừng bề mặt
đất, là một dạng tai biến thiên nhiên xảy ra thường xuyên trên đất dốc làm giảm độ phì nhiêu
của đất một cách nhanh chóng và nghiêm trọng, ảnh hưởng lớn đến cảnh quan và môi trường
sinh thái. Xói mòn đ ất chịu ảnh hưởng của nhiều nhân tố tự nhiên và kinh tế - xã hội, mỗi một
nhân tố có thể làm tăng hoặc giảm lượng đất xói mòn. Theo [1] lượng đất tổn thất do xói mòn
phụ thuộc vào các chỉ số như:
- Thảm thực vật: bao gồm thảm thực vật rừng, cây trồng nông nghiệp có tác
dụng làm giảm tác động của mưa lên lớp đất bề mặt thông qua việc tiêu hao năng lượng của
hạt mưa hay dòng chảy mặt và tạo điều kiện cho nước mưa thấm sâu vào đất, thảm rừng nhiệt
đới được coi là chiếc áo phủ tốt nhất để bảo vệ đất khỏi bị hoặc giảm bớt xói mòn.
- Khả năng chống xói mòn của đất: hàm số thể hiện khả năng trữ ẩm và giữ
nước của đất, làm giảm dòng chảy mặt và chống lại sự phá vỡ cấu trúc đất của nước mưa và

Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học lần thứ 20, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội, 15/11/2012


10

dòng chảy mặt; thành phần cơ giới của đất, cấu trúc đất là những thông số cơ bản để đánh giá
khả năng chống xói mòn của đất.
- Địa hình: ngoài các chỉ số về mưa, thảm phủ bề mặt, tính chất của đất, địa
hình là một chỉ số chính ảnh hưởng đến xói mòn đ ất do mưa; những khu vực địa hình dốc rất
nhạy cảm với xói mòn vì tốc độ và năng lượng dòng chảy mặt trên địa hình dốc thường rất
lớn; những nơi có mật độ dòng chảy mặt tập trung cũng làm gia tăng xói mòn đất.
3. Các mô hình xói mòn đất
3.1. Các mô hình thực nghiệm
- Phương trình mất đất phổ dụng (Universal Soil Loss Equation - USLE): đây là mô
hình đầu tiên được xây dựng dựa trên các kết quả thực nghiệm do các tác giả người Mỹ là
Wischmeier và Smith (1958-1978) [9] nghiên cứu và phát triển. Wischmeier và Smith đã ti ến
hành quan trắc và thực nghiệm ở 47 địa phương của 21 bang vùng Trung và Tây Hoa Kỳ.
USLE là mô hình phổ biến được sử dụng để tính toán dòng chảy mặt và dự báo xói mòn khe
rãnh trên đ ất dốc do canh tác nông nghiệp. Phương trình này đư ợc Cơ quan Bảo vệ đất của
Mỹ dùng làm cơ sở cho việc quyết định các biện pháp chống xói mòn:
A = R*K*L*S*C*P (1)
Trong đó:
A: Lượng đất mất trung bình do xói mòn (tấn/ha/năm);
R: Chỉ số xói mòn của mưa;
L: Chỉ số chiều dài sườn dốc;
S: Chỉ số độ dốc của địa hình;
K: Chỉ số về khả năng chống xói mòn của đất;
C: Chỉ số lớp phủ thực vật bề mặt;

P: Chỉ số bảo vệ đất của các biện pháp chống xói mòn.
Hiện nay, USLE được áp dụng phổ biến trên thế giới và ở Việt Nam để tính toán và
dự báo lượng đất bị xói mòn trung bình hàng năm. Th ời gian sau đó, nhiều mô hình đ ịnh
lượng xói mòn đất ra đời trên cơ sở của USLE.
- Phương trình mất đất phổ dụng hiệu chỉnh (Revised Universal Soil Loss Equation -
RUSLE): RUSLE là mô hình tính toán định lượng xói mòn đất do mưa trên cơ sở nền tảng
của mô hình USLE được [3] hoàn thiện và phát triển năm 1997. Mô hình RUSLE cập nhật
thông tin của dữ liệu đầu vào và kết hợp với một số quá trình của xói mòn đất. Phương trình
tương quan để tính toán lượng đất xói mòn của mô hình RUSLE cũng tương tự như phương
trình mất đất phổ dụng USLE.
Tuy nhiên, nguyên tắc để hiệu chỉnh chỉ số xói mòn do mưa R là dựa vào lượng
mưa, khả năng gây xói mòn của dòng chảy mặt hình thành do nước mưa hoặc tuyết tan. Chỉ
số C cũng được hiệu chỉnh và thay đổi so với mô hình USLE, cụ thể C được tính toán dựa
trên chỉ số phụ về tỷ số tổn thất đất SLR (Soil loss ratios). Chỉ số SLR phụ thuộc vào độ ẩm
đất, độ nhám của bề mặt, lớp phủ bề mặt, độ dày tán lá, kiểu sử dụng đất chính,… [4][5].
Cả hai mô hình USLE và RUSLE đ ều không thích hợp để tính toán và dự báo các
quá trình lắng đọng phù sa cũng như quá trình v ận chuyển vật chất tạo ra do xói mòn của
dòng chảy mặt.
3.2. Các mô hình bán thực nghiệm
- Phương trình mất đất phổ dụng cải tiến (Modified Universal Soil Loss Equation -
MUSLE): năm 1975, Williams [8] đã đề nghị cải tiến phương trình tương quan của mô hình
USLE thành:
Sye = Xe*K*L*S*Ce*Pe (2)
Trong đó, Sye là lượng vật chất (đất, bùn, cát) hình thành do xói mòn đất (tấn/ha/ngày)
với Xe là chỉ số được xác định theo công thức sau :


Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học lần thứ 20, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội, 15/11/2012

11

Xe = *(Qe. q
p
) 0.56 (3)
Trong đó:
α là hệ số thực nghiệm;
Qe là tổng dòng chảy mặt hình thành do nước mưa (mm/ha);
q
p
là lưu lượng dòng chảy mặt cực đại (m
3
- Mô hình Morgan, Morgan và Finney (MMF): năm 1984, Morgan và Finney [3] đã
phát triển một mô hình để dự báo lượng đất mất trung bình hàng năm. Với mục đích cố gắng
giữ nguyên tính đơn giản của mô hình USLE kết hợp với một số kỹ thuật mới trong nghiên
cứu các pha của quá trình xói mòn gồm: pha nước (năng lượng của hạt mưa phá vỡ cấu trúc
của đất) và pha vận chuyển, bồi lắng vật chất. Sự vận chuyển và bồi lắng vật chất trong quá
trình xói mòn đất là kết quả của sự tách các hạt đất ra khỏi các tập hợp (phá vỡ cấu trúc của
đất) bởi dòng chảy mặt hình thành do nước mưa.
3.3 Các mô hình dựa trên các quá trình tự nhiên
Các mô hình thực nghiệm có hạn chế khi ứng dụng cho các khu vực mới, mặc dù các
khu vực này có điều kiện sinh thái tương tự như các điều kiện thực nghiệm. Hơn nữa, mô hình
thực nghiệm như USLE không thể giải quyết bài toán bồi lắng của các hạt vật chất hình thành
do xói mòn, đồng thời mô hình này cũng bị hạn chế khi ứng dụng cho các vùng rộng lớn và
lưu vực sông. Nhằm khắc phục một số hạn chế của các mô hình thực nghiệm, một số mô hình
mới đã ra đời như: mô hình dự báo xói mòn đất do nước (WEPP), mô hình xói mòn đất do
Châu Âu xây dựng (EUROSEM), hay mô hình xói mòn đất Limburg (LISEM) do [2] xây
dựng năm 2001.
- Mô hình dự báo xói mòn do mưa (WEPP): WEPP là một mô hình tính toán định
lượng xói mòn đất được sử dụng rộng rãi. Mô hình này do Renard [4] và đồng nghiệp phát

triển năm 1996 dựa trên các quá trình vật lý để dự báo và tính toán lượng đất bị xói mòn phục
vụ cho công tác quản lý và bảo vệ lưu vực sông.
- Mô hình xói mòn áp dụng cho vùng lãnh thổ của Thornes: năm 1985 và 1989,
Thornes [6,7] đã xây dựng mô hình nghiên cứu định lượng xói mòn đ ất do mưa dựa trên các
quá trình tự nhiên trong cơ chế xói mòn đất, mô hình kết hợp tính toán khả năng vận chuyển
vật chất và khả năng bảo vệ đất khỏi xói mòn của thảm phủ thực vật thông qua chỉ số thực vật
chuẩn NDVI (Normalized Difference Vegetation Index).
4. Ứng dụng GIS trong đánh giá xói mòn đất theo mô hình USLE
Theo mô hình đánh giá xói mòn đ ất USLE thì chúng ta sử dụng phương trình (1) lần
lượt đánh giá các thành phần:
4.1. Chỉ số xói mòn của đất (K): được tính toán dựa trên các số liệu về các thành phần cơ giới
(Soil texture) của các loại đất.
4.2. Chỉ số thảm thực vật (C): chỉ số độ che phủ của thảm thực vật (C) được chuyển đổi từ giá
trị NDVI của tư liệu ảnh vệ tinh.
C = Exp(-α*NDVI/(β – NDVI)) (4)

Với α=2,β=1
4.3. Chỉ số độ dốc của địa hình (LS)
LS = (FlowAccumulation*20/22,13)
/s); và
K, L, S, Ce, Pe được xác định và định nghĩa tương tự như trong mô hình USLE.
0,6
*((Sin(Slope)*0,01745/0,09)
1,3
)*1,6 (5)
Trong đó: dòng chảy tích luỹ (FlowAccumulation) được tính dựa vào hướng của dòng
chảy (Flow Direction). Kích thước của pixel (Cellsize) trong nghiên cứu sử dụng cellsize =
20*20 m

Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học lần thứ 20, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội, 15/11/2012


12

- Bản đồ độ dốc (Slope Map) khu vực tỉnh Đăk Nông được tính toán từ mô hình số độ
cao (DEM) được nội suy từ bản đồ nền địa hình tỷ lệ 1/50.000. Sau đó, được chuyển từ đơn vị
độ (degree) sang đơn vị radian.
4.4. Tổng lượng mưa
R
i
- Diện tích đất có độ dốc cấp 1 (0 - 3
= 0,082*P – 21 (6)
4.5 Chỉ số mô hình canh tác P đư ợc xác định bằng giá trị P của các cây trồng lâu năm như cà
phê, cao su Trong nghiên cứu này, P=0,5 tương ứng với C canh tác của cây cà phê, cao su
và mô hình vườn rừng thông dụng.
5. Kết quả nghiên cứu
5.1. Mô hình số độ cao
Mô hình số độ cao (DEM) tỉnh Đăk Nông được nội suy từ bản đồ địa hình tỷ lệ
1/50.000. Bản đồ độ dốc được chiết tách từ mô hình số độ cao DEM và phân cấp thành 8 cấp
khác nhau.
Số liệu thống kê từ bản đồ cho thấy:
0
- Diện tích khu vực có độ dốc cấp 2 (3 - 8
) chiếm 49,19% tổng diện tích tự nhiên
toàn tỉnh;
0
- Diện tích đất có độ dốc cấp 3 (8 - 13
) chiếm 13,70%;
0

- Diện tích khu vực có độ dốc cấp 4 (13 - 18
) chiếm 12,90%;
0
- Diện tích có độ dốc trên 18
) chiếm 10,61%;
0
chiếm 13,6%.

Hình 1. Bản đồ độ dốc tỉnh Đăk Nông tính theo đơn vị radian và bản đồ chỉ số xói mòn đất (K)
tỉnh Đăk Nông

Từ bản đồ độ dốc khu vực tỉnh Đăk Nông: Địa hình tỉnh Đăk Nông có độ dốc lớn nhất
ở phía Đông Bắc (76
0
) và thấp dần về phía Tây Bắc.
5.2. Chỉ số xói mòn của đất (K).
Các số liệu phân tích đất tầng mặt của 30 phẫu diện được tham khảo để xác định chỉ số
xói mòn của đất (K). Giá trị chỉ số xói mòn của các loại đất khu vực tỉnh Đăk Nông dao động
từ 0,01 đến 0,56.


Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học lần thứ 20, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội, 15/11/2012


13

Trong đó, chỉ số xói mòn đất K của loại đất xói mòn trơ sỏi đá với diện tích nhỏ không
đáng kể (313,24 ha); và chỉ số xói mòn đất lớn nhất (0,56) là loại đất nâu vàng trên đá bazan
với diện tích (29496,88 ha).
Xói mòn đất diễn ra mạnh rải rác ở một số khu vực nhỏ và tốc độ xói mòn giảm dần về

phía Tây Bắc tỉnh Đăk Nông.
5.3. Chỉ số lớp phủ thực vật (C).
Chỉ số thảm thực vật (%) được tính toán và chuyển đổi từ giá trị NDVI của ảnh
SPOT4 khu vực tỉnh Đăk Nông theo công thức (4). Chỉ số C càng cao thì biểu thị cho vực đó
có thảm thực vật tốt.
Giá trị chỉ số thảm thực vật khu vực tỉnh Đăk Nông dao động từ - 64,99 - 58,68%. Sở
dĩ có giá trị âm của chỉ số thảm thực vật vì giá trị chỉ số khác biệt thực vật chuẩn (NDVI) của
các đối tượng mặt nước và đất trống mang giá trị âm.

Hình 2. Bản đồ chỉ số thực vật chuẩn NDVI và Bản đồ chỉ số thực vật (C)
5.4. Chỉ số xói mòn do mưa

Hình 3. Bản đồ lượng mưa và Bản đồ chỉ số xói mòn do mưa khu vực tỉnh Đăk Nông



Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học lần thứ 20, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội, 15/11/2012


14

5.5. Đánh giá xói mòn đất
5.5.1 Lượng đất xói mòn trung bình theo số liệu khí tượng trung bình 30 năm và theo s ố
liệu khí tượng năm 1998 tại khu vực tỉnh Đăk Nông
Đơn vị đo lượng đất xói mòn khi tính toán bằng mô hình mất đất phổ dụng USLE
được tính bằng đơn vị tấn/ha/năm [9].
Kết quả tính toán bằng mô hình USLE đ ối với khu vực Đăk Nông cho thấy, khối
lượng đất bị tổn thất do xói mòn bề mặt dao động từ 0,000 - 6400 tấn/ha/năm tùy thuộc địa
hình của từng khu vực, mục đích sử dụng đất (loại hình sử dụng đất) và đặc điểm thảm phủ
thực vật khác nhau. Các khu vực có lượng đất xói mòn là 0,00 tấn/ha/năm là những nơi có địa

hình thấp trũng, địa hình bằng phẳng, diện tích đất chuyên lúa nước. Các khu vực thấp trũng
và bằng phẳng thường có lượng đất xói mòn rất nhỏ, không đáng kể. Các khu vực có địa hình
dốc và thảm phủ thực vật nghèo nàn thì lượng đất xói mòn tính toán được là rất lớn, cụ thể giá
trị xói mòn đất lớn nhất từ kết quả tính toán đạt 6400 tấn/ha/năm, tuy nhiên diện tích này nhỏ,
không đáng kể.
Kết quả tổng hợp diện tích theo các cấp độ xói mòn tỉnh Đăk Nông được trình bày
trong Bảng 1.
Bảng 1: Tổng hợp diện tích theo các cấp xói mòn tỉnh Đăk Nông
Cấp xói mòn
Cường độ xói mòn
(tấn/ha/năm)
Diện tích (ha) Tỷ lệ % diện tích
1 Dưới 50 650304,84 98,293
2
50 -100
11109,00
1,6791
3
100 - 200
138,68
0,021
4 200 - 400 32,04 0,0048
5 400 - 800 7,8 0,001
6 800 - 1600 2,96 0,0004
7
1600 - 3200
1,88
0,0003
8 3200 - 6400 1,00 0,0002
9 > 6400 0,36 0,0001

Tổng số 661598,56 100



Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học lần thứ 20, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội, 15/11/2012


15

Hình 4. Bản đồ lượng đất xói mòn bề mặt trung bình theo số liệu khí tượng trung bình 30 năm
và bản đồ lượng đất xói mòn theo số liệu khí tượng năm 1998 khu vực tỉnh Đăk Nông theo
các cấp khu vực tỉnh Đăk Nông theo các cấp khác nhau (tấn/ha/năm)
Từ số liệu trình bày trong Bảng 1 cho thấy, khu vực có mức độ xói mòn trung bình
năm:
+ dưới 50 tấn/ha/năm chiếm diện tích lớn nhất (650304,84 ha; chiếm 98,293% tổng
diện tích tự nhiên toàn tỉnh)
+ 50 - 100 tấn/ha/năm chiếm 1,6791% tổng diện tích tự nhiên (11109,00 ha)
+100 - 200 tấn/ha/năm chiếm 0,021 % ( 138,68 ha)
+ 200 - 400 tấn/ha/năm chiếm 0,0048% diện tích toàn tỉnh ( 32,04 ha)
+ 400 - 800 tấn/ha/năm chiếm 0,001% (7,8 ha)
+ 800 - 1600 tấn/ha/năm chiếm 0,0004% (2,96 ha)
+1600 - 3200 tấn/ha/năm chiếm 0,0003% (1,88ha)
+ 3200 – 6400 tấn/ha/năm chiếm 0,0002% (1ha)
+ trên 6400 tấn/ha/năm chiếm diện tích nhỏ không đáng kể.
Nghiên cứu tiến hành lặp lại với số liệu khí tượng năm 1998 là năm sảy ra hiện tượng
El- Nino mạnh gây tác động tới lượng mưa. Kết quả được thể hiện trong hình 4.
5.5.2 So sánh giữa lượng đất xói mòn trung bình đánh giá từ số liệu khí tượng trung bình
30 năm và lượng đất xói mòn theo số liệu khí tượng năm 1998 tại tỉnh Đăk Nông.
Từ kết quả so sánh giữa các năm có thể thấy, đa phần lãnh thổ ở phía Đông Bắc có chỉ

số xói mòn giảm từ 0 – 2 tấn/ha/năm, trong khi ở phía Tây Bắc chỉ số xói mòn tăng lên từ 0 –
2 tấn/ha/năm. Các khu vực tăng giảm với biên độ lớn hơn, có diện tích rất bé có thể bỏ qua.
Từ đó, cho ta thấy ảnh hưởng của biến đổi khí hậu có thể tác động tốt hoặc tác động xấu tới
từng vị trí cụ thể. Trong một số khu vực, hiện tượng biến đổi khí hậu làm giảm lượng mưa,
giảm lượng xói mòn nhưng cũng là nguyên nhân chính gây nên hạn hán tại khu vực đó

Hình 5. Mức độ biến đổi xói mòn đất khu vực tỉnh Đăk Nông


Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học lần thứ 20, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội, 15/11/2012


16

6. Kết luận
- Kết quả nghiên cứu cho thấy, ứng dụng mô hình xói mòn đ ất phổ dụng USLE cho
vùng lãnh thổ đã đưa ra một bức tranh tổng quan về xói mòn đ ất bề mặt tỉnh Đắk Nông qua
kết quả tính toán lượng đất xói mòn bề mặt trung bình năm.
- Đối với khu vực nghiên cứu, kết quả tính toán dòng chảy tích luỹ (Flow
Accumulation) hình thành do nư ớc mưa cũng ch ỉ ra rằng, dòng chảy tích luỹ bề mặt trung
bình năm lớn nhất của một số khu vực ghi nhận được là tấn/ha/năm.
- Kết quả tính toán lượng đất xói mòn bề mặt trung bình năm khu vực tỉnh Đăk Nông
cho thấy, lượng đất tổn thất lớn nhất có thể đạt 6400 tấn/ha/năm. Những khu vực có địa hình
bằng, thấp trũng, diện tích chuyên lúa nước, diện tích cà phê trên 15 năm tuổi và rừng tự
nhiên có lượng đất tổn thất không đáng kể, thậm chí nhiều khu vực lượng đất bị tổn thất ghi
nhận là 0 tấn/ha/năm.
- Quá trình tính toán cũng cho th ấy, giá trị độ dốc của địa hình, thảm thực vật là các
chỉ số nhạy cảm và ảnh hưởng rất lớn đến kết quả tính toán lượng đất xói mòn đất; dòng chảy
tích luỹ hình thành do nước mưa là thông số khó tính toán và phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:
loại đất, độ ẩm đất, hàm lượng mùn, thành phần cơ giới đất và loại thực vật.

- Mô hình USLE hoàn toàn có thể sử dụng rộng rãi ở Việt Nam để tính toán định
lượng xói mòn đất bề mặt. Kết quả tính toán xói mòn đất bề mặt tỉnh Đăk Nông sẽ làm căn cứ
để xác định các khu vực có khả năng xảy ra xói mòn bề mặt ở các mức độ khác nhau, từ đó có
thể đề xuất các giải pháp, biện pháp canh tác thích hợp nhằm hạn chế tối đa lượng đất bị tổn
thất, góp phần bảo vệ môi trường đất.
- Mô hình USLE đã đư ợc sử dụng để tính toán lượng đất xói mòn bề mặt trong điều
kiện của Việt Nam, cụ thể là khu vực tỉnh Đăk Nông, nơi có địa hình chia cắt và phức tạp,
lượng mưa lớn. Hơn nữa, do hạn chế của báo cáo nên trong quá trình triển khai đã không thể
kiểm nghiệm độ chính xác của kết quả tính toán bằng mô hình với thực tế. Vì vậy, cần tiếp tục
nghiên cứu, đặc biệt là triển khai thực nghiệm trên thực địa, đo đạc lượng đất bị tổn thất thực
tế tại các điểm quan trắc khác nhau để làm cơ sở cho việc hiểu chỉnh mô hình cho phù hợp.
- Từ việc so sánh kết quả tính toán khối lượng xói mòn đất dựa trên số liệu lượng mưa
trung bình của 30 năm và lượng mưa của năm 1998, nghiên cứu cho thấy ảnh hưởng của hiện
tượng khí hậu bất thường tới các kết quả tính toán. Tuy nhiên, với việc áp dụng công thức tính
toán tác nhân xói mòn do mưa d ựa trên số liệu tổng lượng mưa trung bình không phản ánh
đúng bản chất của ảnh hưởng của biến đôi khí hậu. Điều này cho thấy trong các nghiên cứu
tiếp theo cần tập trung vào việc xác định ảnh hưởng của việc tăng lượng mưa bất thường
trong mùa mưa do cường độ mưa là một yếu tố ảnh hưởng rất lớn tới xói mòn đât.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Lưu Thế Anh và nnk, Đánh giá mức độ xói mòn đ ất, Viện Địa lý, Viện Khoa học Việt
Nam.
[2] Lal, R., 2001. Soil degradation by erosion, Land degradation & development, 12, pp. 519 -
539.
[3] Morgan, R. P. C., Morgan, D. D. V., and Finney, H. J., 1984. A Predictive Model for the
Assessment of Soil Erosion Risk. Journal Agricultural Engineering Research 30, pp.
245 - 253.


Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học lần thứ 20, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội, 15/11/2012

17

[4] Renard, K.G., foster, G.R., Lane, I.J., Laflen, J.M., 1996. Soil loss estimation, In soil
erosion, Conservation and Rehabilitation; Agassi, M. (ed.) Marcel Dekkar, New York,
pp. 169 - 202.
[5] Renard, K.G., Foster, G.R., Weesies, G.A., Mc Cool, D.K., Yoder, D.C., 1997. Predicting
soil erosion by water : A guide to conservation planning with the revised USLE, USDA
Hand Book No. 703, USDA, Washington, D.C.
[6] Thornes, J.B., 1985. The ecology of erosion, Geography, 70, pp. 222 - 234.
[7] Thornes, J.B., 1989. Erosional equilibria under grazing, in J. Bintliff, D. Davidson and E.
Grant (eds), Conceptual Issues in Environmental Archaeology (Edinburgh: University
Press), pp. 193 – 210
[8] Williams, R., 1975. Sediment Yield Prediction with USLE using run-off energy factor. In
present and prospective technology for predicting sediment yields and sources, ARS-S-
40, USDA, Washington D.C., pp. 244 - 252.
[9] Wischmeier, W. H. & Smith, D. D., 1978. Predicting Rainfall Erosion Losses.
Agricultural Handbook no. 537, USDA, Washington DC, USA.


SUMMARY
Access the impacts of abnormal climatic phenomenon in soil erosion by using
Geographical Information System – A case study in DakNong Province, Vietnam.

Duong Anh Quan, Ta Thi Minh Thu, Tran Dinh Hai,
Nguyen Thi Hong Hue
University of Mining And Geology

The abnormal climatic phenomena (El Nino, La Nina) and their impacts to

environment and socio-economics are interesting topic of many countries over the world.
Vietnam is one of most affected countries by climate change, with various unwanted effects as
soil erosion, floods, storms The Central Highland is one of particular affected area. The
abnormal climatic phenomena involved the soil erosion, making serios problems in
agricultural development and environment. This paper present a study about impacts of
abnormal climatic phenomena in soil erosion in Dak Nong province, Central Highlands,
Vietnam.

Người biên tập: Trần Xuân Trường


Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học lần thứ 20, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội, 15/11/2012


18

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ARCSCENCE TRONG XÂY DỰNG CƠ SỞ
DỮ LIỆU GIS 3D THÀNH PHỐ LẠNG SƠN

Bùi Ngọc Quý, Nguyễn Văn Lợi, Nguyễn Danh Đức
Trường Đại học Mỏ - Địa Chất
Boua Vanh Chănnounmy
Bộ Năng lượng và Mỏ - Cộng hòa dân chủ nhân dân Lào
Phạm Văn Tuấn
Công ty cổ phần cung ứng thiết bị dầu khí petrol heart

Tóm tắt:. Các sản phẩm bản đồ 3D gắn với các thông tin thuộc tính để tạo ra một mô
hình sản phẩm GIS 3D hiện nay là một vấn đề khá mới mẻ. Nó không những mang lại
cho người sử dụng một cái nhìn trực quan mà còn có thể truy vấn và phân tích các
thông tin nhằm giải quyết các vấn đề trong thực tiễn. Chẳng hạn như từ cơ sở dữ liệu

của GIS 3D xác định được các khu vực có thể xảy ra ngập lụt, hay sự thông hướng
giữa 2 điểm trong thực tế và hàng loạt các vấn đề về môi trường khác,…Bài báo giới
thiệu kết quả của việc ứng dụng ArcScence trong xây dựng cơ sở dữ liệu GIS 3D khu
vực thành phố Lạng Sơn.

1. Mục đích thành lập bản đồ 3D thành phố Lạng Sơn.
Trong những năm gần đây, với sự phát triển vượt bậc của công nghệ thông tin, các dữ
liệu không gian được mô hình hoá rất trực quan và sinh động đã phần nào đáp ứng được nhu
cầu của nhiều đối tượng sử dụng. Ngành Trắc địa - Bản đồ cũng không ngừng đa dạng hoá
sản phẩm của mình. Trong tương lai gần, bản đồ 3 chiều sẽ được sản xuất, sử dụng rộng rãi và
đây cũng chính là cơ sở hạ tầng để xây dựng nên dạng “Thông tin địa lý mới”- Hệ thông tin
địa lý 3 chiều (GIS 3D) [5]. Mô hình đ ịa hình 3D trư ớc tiên giúp chúng ta có cái nhìn trực
quan, sinh động và hiểu biết thông tin một cách nhanh chóng, nó có ứng dụng trong nhiều
ngành như: Thiết kế và xây dựng tuyến đường; Quy hoạch và bố trí các khu dân cư, các công
trình xây dựng; Khảo sát bề mặt địa hình, tính toán diện tích bề mặt, thể tích, độ dốc, độ cao,
tạo bóng địa hình,…
Lạng Sơn là thành phố thương mại cửa khẩu đang trên đà phát triển, là cửa ngõ giao
lưu Kinh tế - Văn hoá của cả nước với Trung Quốc và các nước trong trên thế giới, là địa bàn
quan trọng có mối quan hệ mật thiết với vùng tam giác kinh tế trọng điểm của miền bắc Hà
Nội - Hải Phòng - Quảng Ninh. Chính vì thế việc xây dựng một hệ thống cơ sở dữ liệu GIS
3D của khu vực thành phố Lạng Sơn sẽ góp phần tích cực trong công tác hỗ trợ quản lý cũng
như tạo tiền đề cho việc ứng dụng công nghệ GIS trong nhiều lĩnh vực khác của Thành phố
Lạng Sơn.
2. Thành lập mô hình GIS 3D thành phố Lạng Sơn.
2.1. Sơ đồ quy trình công nghệ
Mô hình GIS 3D Thành phố Lạng Sơn được thành lập theo quy trình công nghệ thể
hiện trong hình 1.
2.2. Công tác chuẩn bị
Đây là công việc quan trọng nhằm đem lại một tập hợp các dữ liệu đầu vào “sạch”
giúp cho công tác triển khai xây dựng hệ cơ sở dữ liệu không bị các lỗi (do quá trình biên tập

bản đồ số mắc phải). Dữ liệu bản đồ địa hình đư ợc số hóa trên 7 file dgn theo 7 nhóm nội
dung: cơ sở toán học, địa hình, dân cư, thủy hệ, giao thông, ranh giới, thực vật (theo quy định
của Bộ Tài nguyên và Môi trường). Các file dữ liệu bản đồ địa hình được kiểm tra, chuẩn hóa
các đối tượng, nội dung đảm bảo không bị nằm nhầm lớp, nhầm file,
2.3. Thiết kế bộ ký hiệu 3D


Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học lần thứ 20, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội, 15/11/2012


19

Các kí hiệu 3D phức tạp như nhà cửa, cầu, được thiết kế trong phần mềm SketchUp,
ưu điểm của phần mềm này là dựng hình nhanh, vật liệu thể hiện bề mặt phong phú. Đặc biệt
là có thể xuất nhập được nhiều định dạng, cụ thể là có thể nhập thẳng ký hiệu vào ArcScene
phần mềm thể hiện sản phẩm chính. Ngoài ra có thể tận dụng bộ ký hiệu có sẵn rất đa dạng và
phong phú có trong ArcScene.

Hình 1: Quy trình công nghệ thành lập mô hình GIS 3D thành phố Lạng Sơn [3]

Bảng 1: Một số ký hiệu 3D nhóm dân cư và thực vật sử dụng cho mô hình 3D thành phố Lạng
Sơn.

Nhóm dân cư
Nhà dưới 3 tầng, nhà trên 3 tầng
, ,
Bệnh viện, ga hàng không, ủy ban nhân dân
, ,
Nhà thờ, Đền thờ
,
Nhà máy nhỏ, nhà máy lớn, lò nung
, ,
Tháp cao, trạm biến thế, mộ xây
, ,
Nhóm thực vật
Cây lá rộng, cây lá kim, cây trồng thành rừng
thưa, cây bụi, thân gỗ
, , , ,

Gán - kiểm tra độ cao của
bình độ và điểm độ cao

Hiển thị các đối tượng
của BĐ ĐH 3D trong
môi trường lập thể của
ArcScene
Thành lập DEM

Bản đồ địa hình số
Thiết kế, xác định
nội dung và cách
thể hiện các yếu tố
Xây dựng bộ ký
hiệu địa hình 3D
Biªn tËp vµ g¸n
th«ng tin thuéc tÝnh
cho c¸c ®èi tîng
néi dung
T
hiÕt kÕ thang mµu ®é
cao


Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học lần thứ 20, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội, 15/11/2012


20

Lúa, hoa màu, cỏ

, ,
Nếu hệ thống ký hiệu càng phân cấp chi tiết thì viêc thể hiện các đối tượng lên trên mô
hình càng hiệu quả, rõ ràng. Tuy nhiên trong phạm vi thử nghiệm xây dựng mô hình GIS 3D
cho bài báo này chúng tôi chưa có điều kiện phân cấp và thể hiện chi tiết các đối tượng mà chỉ
nhóm thành từng nhóm theo nội dung của bản đồ địa hình.
2.4. Thiết kế thang màu theo độ cao cho mô hình địa hình 3D
Trong quá trình thiết kế mô hình đ ịa hình 3D chúng tôi đã th ử nghiệm trên rất nhiều
các thang màu khác nhau như: thang cảnh quan, Poiker, Im hốp, Lục nâu, Quang phổ [1]. Tuy
nhiên, trong hàng loạt các phương án thử nghiệm thì Mô hình đ ịa hình 3D khu vực thành phố
Lạng Sơn được thiết kế và thể hiện trên thang mầu Poiker là thích hợp nhất. Bởi vì khi kết
hợp với các đối tượng có trên bề mặt như thực vật, dân cư, giao thông thì thang màu Poiker đã
đưa ra được phương án giảm thiểu tải trọng cho bản đồ khi hiển thị với những khu vực có mật
độ các đối tượng cao như khu vực đông dân cư, khu vực có đường sá giao thông dày đặc,…


Hình 2: Thang màu độ cao Poiker

2.5. Tạo mô hình số độ cao DEM theo thang màu
Trên cơ sở file dia_hinh_ls.shape tiến hành tạo mô hình DEM cho khu vực thành phố
Lạng Sơn. Để mô hình DEM đ ẹp và trơn đáp ứng các yêu cầu của việc trình bày bản đồ cần
thực hiện những thao tác sau [4]:
+ Chuyển đổi từ mô hình sang dạng Raster.
+ Hiệu chỉnh các thông số về mô hình như: h ệ thống toạ độ, các trường thuộc tính,
thang độ cao,
+ Thể hiện mô hình DEM bằng thang màu độ cao Poiker.
2.6. Thể hiện các nhóm nội dung địa hình thành phố Lạng Sơn lên mô hình DEM
Việc đưa các đối tượng nội dung lên trên nền DEM nhằm thực hiện việc mô hình hoá
thể giới thực một cách trực quan hơn. Công việc này được tiến hành lần lượt trên 7 nhóm đối
tượng nội dung của bản đồ địa hình.
2.7. Xây dựng các lớp thông tin thuộc tính cho các đối tượng nội dung

Các đối tượng nội dung địa hình từ file dgn khi xuất sang sang hệ cơ sở dữ liệu
GeoDatabase đều có một bảng thuộc tính kèm theo, tất cả các trường thuộc tính được giữ
nguyên (ID, shape, entity, layer, level, text, color, shape_lenghth, shape_area,…). Lần lượt
nhập thông tin thuộc tính cho từng đối tượng trong các lớp nội dung bản đồ: lớp dân cư, giao
thông, thủy hệ, thực vật, ranh giới,
3. Kết quả xây dựng cơ sở dữ liệu GIS3D thành phố Lạng Sơn
Sau khi hoàn thiện các công tác thiết kế và xây dựng theo quy trình công nghệ (hình 1)
sản phẩm GIS 3D khu vực thành phố Lạng Sơn như sau:


Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học lần thứ 20, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội, 15/11/2012


21


Hình 3: Toàn cảnh thành phố Lạng Sơn khi hiển thị trên
cơ sở dữ liệu GIS3D bằng thang màu Poiker [2].




Hình 4: Mô hình Thành phố Lạng Sơn khi quan sát gần [2].



Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học lần thứ 20, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội, 15/11/2012


22

Hình 5: Kiểm tra sự thông hướng giữa các điểm.

Hình 6: Thành lập bản đồ độ dốc.
Từ các kết quả của quá trình xây dựng cơ sở dữ liệu ta có thể sử dụng, phân tích và
hiển thị mô hình địa hình 3D khu vực thành phố Lạng Sơn với các ứng dụng cụ thể khác nhau:
+ Kiểm tra sự thông hướng của tia ngắm giữa hai điểm bất kì trên mô hình.
+ Tô bóng địa hình.
+ Lập bản đồ độ dốc địa hình.
+ Truy vấn dữ liệu dựa vào thuộc tính đối tượng.
+ Và nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực như: Quân sự, du lịch, giám sát thiên tai, thiết
kế - quy hoạch lãnh thổ,…
4. Kết luận
Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ GIS, ngành bản đồ nước ta đang hướng tới
việc phổ biến những sản phẩm bản đồ mới như bản đồ 3D và bản đồ động. Việc ứng dụng
công nghệ GIS vào sản xuất bản đồ 3D là một hướng đi cần thiết cho nhu cầu sử dụng bản đồ
hiện nay.
Mô hình đ ịa hình 3D khu vực thành phố Lạng Sơn, tỷ lệ 1:25 000 được thành lập từ
mô hình đ ịa hình có sẵn với nội dung được lưu trữ và thể hiện ở mức độ chi tiết trung bình.
Trong quá trình thực hiện, nhiều phương án thể hiện nội dung được tiến hành thử nghiệm và
kết quả đã cho thấy sự hợp lý, tính khả thi của phương pháp cũng như qui trình thành lập. Với
một chi phí thấp, chúng ta hoàn toàn có thể thực hiện việc xây dựng mô hình đ ịa hình 3D từ