Ứng dụng công nghệ GIS xây dựng bản đồ đơn vị đất đai phục vụ công tác đánh giá sản xuất nông nghiệp xã cổ lũng huyện phú lương tỉnh thái nguyên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
-------------------

NGUYỄN THỊ TRANG

Tên đề tài:
“ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS XÂY DỰNG BẢN ĐỒ ĐƠN VỊ
ĐẤT ĐAI PHỤC VỤ CÔNG TÁC ĐÁNH GIÁ SẢN XUẤT NÔNG
NGHIỆP XÃ CỔ LŨNG - HUYỆN PHÚ LƯƠNG
TỈNH THÁI NGUYÊN”

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo
Chuyên ngành
Khoa
Khoá học

: Chính quy
: Địa chính môi trường
: Quản lý tài nguyên
: 2010 - 2014

Thái Nguyên, năm 2014


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
-------------------

NGUYỄN THỊ TRANG

Tên đề tài:
“ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS XÂY DỰNG BẢN ĐỒ ĐƠN VỊ
ĐẤT ĐAI PHỤC VỤ CÔNG TÁC ĐÁNH GIÁ SẢN XUẤT NÔNG
NGHIỆP XÃ CỔ LŨNG - HUYỆN PHÚ LƯƠNG
TỈNH THÁI NGUYÊN”

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo
: Chính quy
Chuyên ngành : Địa chính môi trường
Khoa
Khoá học

: Quản lý tài nguyên
: 2010 - 2014

Giáo viên hướng dẫn: ThS. Ngô Thi Hồng Gấm
Khoa Quản lý tài nguyên - Trường đại học Nông Lâm Thái Nguyên

Thái Nguyên, năm 2014


LỜI CẢM ƠN
Thực tập tốt nghiệp là một khâu rất quan trọng trong quá trình học tập
của mỗi sinh viên nhằm hệ thống lại toàn bộ lượng kiến thức đó học, vận dụng
lý thuyết vào thực tiễn, bước đầu làm quen với những kiến thức khoa học. Qua
đó sinh viên ra trường sẽ hoàn thiện hơn về kiến thức lý luận, phương pháp làm

việc, năng lực công tác nhằm đáp ứng nhu cầu thực tiễn của công việc sau này.
Được sự giúp đỡ của Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm và Ban
chủ nhiệm khoa Quản lý Tài nguyên, em đó tiến hành nghiên cứu đề tài:
“Ứng dụng công nghệ GIS xây dựng bản đồ đơn vị đất đai phục vụ công
tác đánh giá sản xuất nông nghiệp xã Cổ Lũng- huyện Phú Lương- tỉnh
Thái Nguyên”.
Trong suốt quá trình thực tập em đã nhận được sự giúp đỡ của các thầy
cô giáo và anh chị nơi em thực tập tốt nghiệp.
Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm,
Ban chủ nhiệm khoa Quản lý Tài nguyên, các thầy, cô giáo Bộ môn “Trắc
địa- GIS-Viễn thám” và đặc biệt là cô giáo ThS.Ngô Thị Hồng Gấm người
đã trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này.
Do trình độ có hạn mặc dù đã rất cố gắng song bản khóa luận tốt
nghiệp của em không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được
những ý kiến chỉ bảo của các thầy cô giáo, ý kiến đóng góp của bạn bè để bài
khóa luận tốt nghiệp của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, ngày 30 tháng 04 năm 2014
Sinh viên

Nguyễn Thị Trang


DANH MỤC CÁC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT
TỪ VIẾT TĂT
CCNNN
DEM
ĐBSCL
FAO
GIS

HTTT
LUT
LMU
PRA
UBND

GIẢI NGHĨA
Cây công nghiệp ngắn ngày
Mô hình số hóa độ cao
Đồng bằng sông Cửu Long
Tổ chức nông lương thế giới
Hệ thống thông tin địa lý
Hệ thống thông tin
Loại hình sử dụng đất
Đơn vị bản đồ đất đai
Phương pháp điều tra đánh giá nhanh nông thôn
Uỷ ban nhân dân


DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2.1: Diện tích cơ cấu các loại đất của toàn quốc .................................... 4
Bảng 4.1. Tình hình dân số năm 2013 của xã Cổ Lũng................................. 28
Bảng 4.2: Các chỉ tiêu phân cấp xây dựng bản đồ đơn vị đất đai
Xã Cổ Lũng ................................................................................... 36
Bảng 4.3. Bảng thuộc tính bản đồ loại đất .................................................... 38
Bảng 4.4. Bảng thuộc tính của bản đồ địa hình xã Cổ Lũng ......................... 40
Bảng 4.5. Bảng thuộc tính của bản đồ chế độ tưới ........................................ 42
Bảng 4.7. Bảng thuộc tính của bản đồ độ dày tầng đất ................................. 46
Bảng 4.8: Tổng hợp phân cấp các chỉ tiêu xây dựng bản đồ đơn vị đất đai ... 50

Bảng 4.9: Các loại hình sử dụng đất xã Cổ Lũng .......................................... 54


DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1. Biểu đồ cơ cấu các loại đất trên toàn quốc ...................................... 5
Hình 2.2: Quan hệ giữa dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính ................. 11
Hình 2.3. Mô hình chồng xếp bản đồ trong GIS ........................................... 12
Hình 2.4: Quy trình xây dựng bản đồ đơn vị đất đai ..................................... 16
Hình 4.2. Bản đồ đất xã Cổ Lũng ................................................................. 39
Hình 4.3. Bản đồ địa hình xã Cổ Lũng ......................................................... 41
Hình 4.4. Bản đồ chế độ tưới xã Cổ Lũng .................................................... 43
Hình 4.5. Bản đồ thành phần cơ giới xã Cổ Lũng ......................................... 45
Hình 4.6. Bản đồ độ dày tầng đất xã Cổ Lũng .............................................. 47
Hình 4.7. Quy trình chồng xếp bản đồ đơn vị đất đai xã Cổ Lũng ................ 48
Hình 4.8: Bản đồ đơn vị đất đai xã Cổ Lũng ................................................ 51


LỜI CẢM ƠN
Thực tập tốt nghiệp là một khâu rất quan trọng trong quá trình học tập
của mỗi sinh viên nhằm hệ thống lại toàn bộ lượng kiến thức đó học, vận dụng
lý thuyết vào thực tiễn, bước đầu làm quen với những kiến thức khoa học. Qua
đó sinh viên ra trường sẽ hoàn thiện hơn về kiến thức lý luận, phương pháp làm
việc, năng lực công tác nhằm đáp ứng nhu cầu thực tiễn của công việc sau này.
Được sự giúp đỡ của Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm và Ban
chủ nhiệm khoa Quản lý Tài nguyên, em đó tiến hành nghiên cứu đề tài:
“Ứng dụng công nghệ GIS xây dựng bản đồ đơn vị đất đai phục vụ công
tác đánh giá sản xuất nông nghiệp xã Cổ Lũng- huyện Phú Lương- tỉnh
Thái Nguyên”.
Trong suốt quá trình thực tập em đã nhận được sự giúp đỡ của các thầy

cô giáo và anh chị nơi em thực tập tốt nghiệp.
Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm,
Ban chủ nhiệm khoa Quản lý Tài nguyên, các thầy, cô giáo Bộ môn “Trắc
địa- GIS-Viễn thám” và đặc biệt là cô giáo ThS.Ngô Thị Hồng Gấm người
đã trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này.
Do trình độ có hạn mặc dù đã rất cố gắng song bản khóa luận tốt
nghiệp của em không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được
những ý kiến chỉ bảo của các thầy cô giáo, ý kiến đóng góp của bạn bè để bài
khóa luận tốt nghiệp của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, ngày 30 tháng 04 năm 2014
Sinh viên

Nguyễn Thị Trang


PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU ........................................................................................... 23
3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ......................................................... 23
3.1.1. Đối tượng .......................................................................................... 23
3.1.2. Phạm vi nghiên cứu ........................................................................... 23
3.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ......................................................... 23
3.2.1. Địa điểm ............................................................................................ 23
3.2.2. Thời gian ........................................................................................... 23
3.3. Nội dung nghiên cứu ............................................................................ 23
3.3.1. Thu thập dữ liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế và xã hội của vùng
nghiên cứu ................................................................................................... 23
3.3.2 .Xác định và lựa chọn các yếu tố đất đai có liên quan đến việc xây dựng
bản đồ đơn vị đất đai phục vụ cho mục đích sản xuất nông nghiệp của
xã Cổ Lũng .................................................................................................. 23

3.3.3. Xây dựng bản đồ đơn vị đất đai của xã Cổ Lũng bằng
công nghệ GIS ............................................................................................. 23
3.4. Phương pháp thành lập bản đồ đơn vị đất đai ....................................... 23
3.4.1. Phương pháp điều tra cơ bản ............................................................. 23
3.4.2. Phương pháp thành lập bản đồ ........................................................... 24
3.4.3. Phương pháp xây dựng bản đồ đơn vị đất đai .................................... 24
3.4.4. Phương pháp chồng xếp bản đồ bằng công nghệ GIS ........................ 24
3.4.5. Phương pháp phân tích và thống kê số liệu ........................................ 24
PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ........................ 25
4.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội xã Cổ Lũng ................................... 25
4.1.1. Điều kiện tự nhiên ............................................................................. 25
4.1.1.1. Vị trí địa lý ..................................................................................... 25
4.1.1.2. Địa hình .......................................................................................... 25
4.1.1.3. Khí hậu ........................................................................................... 25
4.1.1.4. Điều kiện thủy văn, thủy lợi ............................................................ 26


4.1.1.5. Điều kiện thổ nhưỡng ..................................................................... 26
4.1.1.6. Thảm thực vật và cây trồng ............................................................. 27
4.1.1.7. Nhận xét chung về điều kiện tự nhiên- tài nguyên môi trường ........ 27
4.1.2. Điều kiện kinh tế - xã hội ................................................................... 28
4.1.2.1. Dân số và lao động ......................................................................... 28
4.1.2.2. Thực trạng phát triển kinh tế ........................................................... 28
4.2. Xây dựng bản đồ đơn vị đất đai bằng công nghệ GIS ........................... 32
4.2.1. Xác định chỉ tiêu phân cấp xây dựng bản đồ đơn vị đất đai ............... 32
4.2.2. Xây dựng các bản đồ đơn tính ........................................................... 37
4.2.2.1. Cơ sở dữ liệu không gian ................................................................ 37
4.2.2.2. Cơ sở dữ liệu thuộc tính .................................................................. 37
4.2.3. Xây dựng bản đồ đơn vị đất đai bằng phương pháp chồng xếp
bản đồ .......................................................................................................... 48

4.2.3.1. Chồng xếp bản đồ ........................................................................... 48
4.2.3.2. Xác định số đơn vị đất đai của bản đồ đơn vị đất đai ...................... 49
4.3. Mô tả các đơn vị đất đai xã Cổ Lũng .................................................... 52
4.3.1. Mô tả các đơn vị bản đồ đất đai (LMU) theo các loại đất ................... 52
4.3.2. Nhận xét các đơn vị đất đai ................................................................ 53
4.3.3. Nhận xét về khả năng thích hợp của các LMU đối với các LUT ........ 54
4.3.3. Ý nghĩa của việc đánh giá các đơn vị đất đai và xây dựng bản đồ đơn vị
đất đai xã Cổ Lũng ...................................................................................... 57
4.3.4. Nhận xét về công nghệ GIS trong việc xây dựng bản đồ đơn vị
đất đai .......................................................................................................... 58
4.4. Đề xuất các phương án cải tạo và sử dụng có hiệu quả cho từng đơn vị
bản đồ đất đai .............................................................................................. 58
PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ....................................................... 60
5.1. Kết luận ................................................................................................ 60
5.2. Đề nghị ................................................................................................. 60
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................... 61


1

PHẦN I
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Đất đai vừa là sản phẩm của tự nhiên, vừa là sản phẩm của lao động, là
nhân tố đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong việc quyết định sự tồn tại và
phát triển xã hội loài người.
Dân số ngày càng tăng trong khi đất đai lại có hạn, con người sử dụng
đất cùng với nhiều yếu tố khác đã gây không ít những ảnh hưởng tiêu cực đến
tài nguyên đất. Trên thực tế đã để lại những hậu quả nghiêm trọng do việc sử
dụng đất chưa hợp lý như đất bị rửa trôi, xói mòn, đất bị sa mạc hóa. Việc

thiếu đất sản xuất, an toàn lương thực không được đảm bảo đã và đang trở
thành mức báo động toàn cầu.
Để giải quyết vấn đề trên, các nhà khoa học của nhiều nước trên thế
giới đã tập trung nghiên cứu, đánh giá và đã đưa ra các phương án sử dụng đất
hợp lý nhằm góp phần tích cực trong việc sử dụng, quản lý cũng như bảo vệ
mộ cách có hệ thống nhất nguồn tài nguyên đất trên thế giới và quốc gia.
Ngày nay, công nghệ thông tin đã và đang không ngừng phát triển
mạnh mẽ. Nó được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của đời sống xã
hội. Đầu thập kỷ 70, công nghệ GIS ra đời và ngày càng được áp dụng rộng
rãi trong các lĩnh vực nghiên cứu. GIS hỗ trợ chúng ta trong công tác quản lý
nhà nước, quản lý kinh doanh và hầu hết các lĩnh vực quản lý các hệ thống tài
nguyên thiên nhiên khác trong đó có quản lý đất đai, môi trường là những lĩnh
vực đang được ưu tiên hàng đầu.
Cổ Lũng là xã nằm ở phía Nam thuộc vùng tương đối bằng phẳng so với
huyện Phú Lương, địa hình mang đặc điểm trung du miền núi Bắc Bộ. Tổng
diện tích tự nhiên của xã là 1.696,92 km2 . Đây là vùng có vị trí địa lí tương
đối thuận lợi cho việc bố trí cơ cấu cây trồng trong sản xuất nông nghiệp.
Để hội nhập với xu hướng phát triển kinh tế chung của tỉnh và khu vực.
Cổ Lũng cần phải có định hướng cụ thể trong phát triển kinh tế - xã hội toàn
diện, ổn định và vững chắc từ nay đến năm 2020 nhằm tạo đà cho những năm
tiếp theo.


2

Việc xây dựng bản đồ đơn vị đất đai là một trong những nội dung có ý
nghĩa rất quan trọng làm cơ sở để so sánh với các yêu cầu sử dụng đất của
từng loại hình sử dụng đất nhằm sử dụng đất một cách hiệu quả và lâu bền,
xây dựng một ngành nông nghiệp đa canh đang là nhu cầu bức thiết trong
phát triển nông nghiệp nông thôn ở nước ta nói chung là nhu cầu bức thiết

trong phát triển nông nghiệp nông thôn ở nước ta nói chung và ở huyện Phú
Lương - xã Cổ Lũng nói riêng.
Xuất phát từ thực tiễn trên, dưới sự hướng dẫn của Th.s Ngô Thị Hồng
Gấm, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Ứng dụng công nghệ GIS xây dựng
bản đồ đơn vị đất đai phục vụ công tác đánh giá sản xuất nông nghiệp xã
Cổ Lũng- huyện Phú Lương- tỉnh Thái Nguyên”.
1.2. Mục đích của đề tài
- Nghiên cứu, thu thập các số liệu về đặc điểm và tính chất đất đai của
xã Cổ Lũng, xác định các chỉ tiêu phân cấp cho bản đồ đơn vị đất đai phục vụ
cho mục tiêu đánh giá đất trong sản xuất nông nghiệp của xã.
- Xây dựng các bản đồ đơn tính.
- Ứng dụng bộ phần mềm GIS xây dựng bản đồ đơn vị đất đai xã Cổ
Lũng trên cơ sở các xây dựng chồng xếp các bản đồ đơn tính.
- Xác định được các đơn vị đất đai và mô tả được các đơn vị đất đai
trên bản đồ đơn vị đất đai thành lập.
1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
1.3.1. Ý nghĩa khoa học
- Ứng dụng công nghệ GIS vào việc thành lập bản đồ đơn vị đất đai,
phục vụ cho công tác đánh giá phân hạng đất đai nhằm xác định được các loại
hình sử dụng đất (LUT - Land Use Type) thích hợp.
- Xây dựng bản đồ đơn vị đất đai phục vụ công tác đánh giá theo FAO
các LUT tìm được sẽ là cơ sở phục vụ cho quy hoạch sử dụng đất nông
nghiệp, khai thác tiềm năng đất đai, góp phần phát triển nông nghiệp bền
vững tại xã Cổ Lũng - huyện Phú Lương.
- Ứng dụng được lợi ích của công nghệ GIS trong việc làm bản đồ.
- Trong quá trình thu thập số liệu sử dụng phương pháp PRA tránh tình
trạng áp đặt và thiếu khách quan khi thực hiện công tác thành lập bản đồ đơn


3

vị đất đai phục vụ cho công tác đánh giá đất đai theo FAO.
1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn
- Xây dựng được bản đồ đơn vị đất đai của Cổ Lũng - huyện Phú Lương.
- Giúp cho công tác quản lý và sử dụng đất đai của xã tốt hơn.
- Xây dựng được bản đồ đơn vị đất đai phục vụ cho công tác đánh giá
đất đai ở xã nhằm đưa ra các kiểu sử dụng đất thích hợp cho từng đơn vị đất.


4

PHẦN 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Tổng quan về sử dụng đất nông nghiệp
2.1.1. Khái quát tình hình sử dụng đất nông nghiệp ở Việt Nam và trên thế giới
* Thế giới
Hiện nay, trên thế giới có khoảng 800 triệu người sống thiếu lương
thực, 1,3 tỷ người sống trong cảnh nghèo khổ và gần 17 triệu người chết hàng
năm vì các loại bệnh tật sinh ra do mức sống quá thấp [9]. Vì vậy xóa đói,
giảm nghèo, đảm bảo an ninh lương thực là một trong những chiến lược quan
trọng của việc phát triển kinh tế.
Tổng diện tích tự nhiên của cả thế giới là 14,8 tỷ ha, trong đó có
khoảng 3,3, tỷ ha đất nông nghiệp, trong đó đã khai thác được 1,5 tỷ, còn lại
phần đa là đất xấu, sản xuất nông nghiệp gặp nhiều khó khăn. Quy mô đất
nông nghiệp được phân bố như sau: Châu Mỹ chiếm 35%, Châu Á chiếm
26%, Châu Âu chiếm 13%, Châu Phi chiếm 20%, Châu Đại Dương chiếm
6%. Như vậy Châu Á và Châu Phi có tiềm năng đất nông nghiệp lớn nhất.
Bình quân đất nông nghiệp trên đầu người trên toàn thế giới là 1,2 ha, trong
đó: Mỹ 2 ha, Bungari 0,7 ha, Pháp 0,62 ha, Nhật 0,065 ha. [11]
* Việt Nam

Việt Nam là một nước nông nghiệp với tổng diện tích tự nhiên là
33.093.857 ha, thuộc loại trung bình trên thế giới. Trong đó, diện tích đất
nông nghiệp là 10.117.893 ha.
Bảng 2.1: Diện tích cơ cấu các loại đất của toàn quốc
Diện tích (ha)
Tỷ lệ (%)
Đất nông nghiệp
26.100.160
78,87
Đất phi nông nghiệp
3.670.186
11,09
Đất chưa sử dụng
3.323.511
10,04
Tổng
33.093,857
100,00
(Nguồn: Số liệu theo báo cáo tổng điều tra đất đai năm 2010)[13]


5

Hình 2.1. Biểu đồ cơ cấu các loại đất trên toàn quốc
Về diện tích, Việt Nam đứng thứ 59 trên thế giới, trong đó 3/4 diện tích
là đồi núi, diện tích đất chứa sử dụng chiếm tỉ lệ cao. Đất đai phân bố không
đều giữa các vùng, những vùng có diện tích đất tự nhiên lớn nhưng tỉ lệ đất
nông nghiệp lại nhỏ lại gây khó khăn trong quá trình quản lý sản xuất nông
nghiệp tập trung, cụ thể:
- Vùng Trung du Bắc Bộ: Chiếm 31,1% diện tích đất tự nhiên nhưng

chỉ chiếm 16,47 % diện tích đất nông nghiệp của cả nước.
- Vùng Đồng bằng Sông Hồng chiếm 3,78% diện tích đất tự nhiên và
chiếm 8,7% diện tích đất nông nghiệp của cả nước.
- Vùng Đồng bằng Sông Cửu Long chiếm 11,59% diện tích đất tự
nhiên nhưng chiếm 34,3% diện tích đất nông nghiệp của cả nước.
Dân số nước ta hiện nay có trên 90 triệu người, đứng thứ 14 trên thế
giới. Do đó diện tích đất tự nhiên trên đầu người rất thấp chỉ bằng 1/7 mức
trung bình thế giới. Theo thống kê, bình quân diện tích đất tự nhiên trên đầu
người trên thế giới là 3,0 ha, còn ở Việt Nam chỉ có 0,41 ha. Trong khi đó số
hoạt động trong lĩnh vực sản xuất nông nghiệp chiếm 80% dân số, bình quân
đất nông nghiệp trên đầu người chỉ có 0,12 ha.
Trong những năm qua, với sự quan tâm của Đảng và Nhà nước nền sản
xuất nông nghiệp của nước ta đã có sự phát triển vượt bậc. Từ một nước thiếu
lương thực chúng ta đã trở thành nước xuất khẩu lương thực đứng thứ 2 trên
thế giới.


DANH MỤC CÁC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT
TỪ VIẾT TĂT
CCNNN
DEM
ĐBSCL
FAO
GIS
HTTT
LUT
LMU
PRA
UBND

GIẢI NGHĨA
Cây công nghiệp ngắn ngày
Mô hình số hóa độ cao
Đồng bằng sông Cửu Long
Tổ chức nông lương thế giới
Hệ thống thông tin địa lý
Hệ thống thông tin
Loại hình sử dụng đất
Đơn vị bản đồ đất đai
Phương pháp điều tra đánh giá nhanh nông thôn
Uỷ ban nhân dân


7

Thực chất của nông nghiệp bền vững là phải thực hiện được khâu cơ
bản là giữ độ phì nhiêu của đất được lâu bền. Độ phì nhiêu của đất là tổng hòa
nhiều yếu tố vật lý, hóa học và sinh vật học để tạo ra môi trường sống thuận
lợi nhất cho cây trồng tồn tại và phát triển. Trong số các yếu tố đó quan trọng
nhất là mùn.
Việc sử dụng đất hiệu quả và bền vững luôn là mong muốn cho sự tồn
tại và tương lai phát triển của loài người. Vì vậy, việc tìm kiếm các giải pháp
sử dụng đất thích hợp, bền vững được nhiều nhà nghiên cứu đất, các tổ chức
Quốc tế quan tâm và không ngừng hoàn thiện theo sự phát triển của khoa học.
Khái niệm về phát triển nông nghiệp bền vững trong sự phát triển của xã hội
loài người mới chỉ hình thành rõ nét trong những năm 1990. Điều cơ bản nhất
của phát triển nông nghiệp bền vững là cải thiện chất lượng cuộc sống trong
sự tiếp cận đúng đắn về môi trường để giữ gìn những tài nguyên cơ bản nhất
cho thế hệ sau. Có rất nhiều định nghĩa về nông nghiệp bền vững như sau:
Theo Brundtlandetal (1987), phát triển bền vững là một dạng phát triển

mới, nó kết hợp quá trình sản xuất với bảo tồn nguồn tài nguyên và đề cao
môi trường. Phát triển bền vững phải đáp ứng được những nhu cầu ở hiện tại
mà không làm ảnh hưởng đến những nhu cầu ở tương lai.
Theo FAO (1989), phát triển bền vững là sự quản lý và bảo tồn cơ sở
tài nguyên thiên nhiên, là sự định hướng thay đổi của nghệ và thể chế như
một cách thức để bảo đảm sự thỏa mãn nhu cầu của con người cho các thế hệ
hiện tại và tương lai.
Theo ngành nông nghiệp của Canada (1990), những hệ thống nông
nghiệp bền vững là những hệ thống có thể đạt được về mặt kinh tế và đáp ứng
được những nhu cầu về lương thực, dinh dưỡng và an toàn của xã hội trong
khi vẫn bảo tồn hoặc làm gia tăng những nguồn tài nguyên thiên nhiên, chất
lượng môi trường của những thế hệ tương lai của quốc gia.
Các định nghĩa được biểu thị khác nhau nhưng về nội dung chúng gồm
3 thành phần cơ bản sau:
- Bền vững về an ninh lương thực trong thời gian dài trên cơ sở hệ
thống nông nghiệp phù hợp với điều kiện sinh thái và không tổn hại tới môi
trường.


8

- Bền vững về tổ chức quản lý, hệ thống nông nghiệp phù hợp trong
mối quan hệ con người và cả cho đời sau.
- Bền vững thể hiện ở tính cộng đồng trong hệ thống nông nghiệp hợp lý.
Vận dụng nguyên tắc trên vào Việt Nam ta thấy một loại hình sử dụng
đất được coi là bền vững phải đạt được 3 yêu cầu sau:
- Bền vững về kinh tế: Cây trồng phải đạt năng suất cao và được thị
trường chấp nhận. Hệ thống nông nghiệp được coi là bền vững phải đạt được
năng suất sinh học cao trên mức bình quân của vùng có cùng điều kiện đất
đai. Năng suất sinh học bao gồm sản phẩm chính và phụ phẩm.

Về chất lượng thì sản phẩm phải đạt tiêu chuẩn tiêu thụ tại địa phương,
trong nước và xuất khẩu, điều này tùy thuộc vào mục tiêu của từng vùng.
Tổng giá trị sản phẩm trên đơn vị diện tích canh tác là thước đo quan trọng
cho hiệu quả kinh tế đối với hệ thống sử dụng đất. Tổng giá trị trong một giai
đoạn hay cả chu kỳ phải trên mức bình quân của vùng, nếu tổng thu dưới mức
trung bình thì người sản xuất sẽ không có lãi. Lãi suất phải lớn hơn lãi suất
tiền vốn vay ngân hàng, có như vậy hệ thống đó mới mang lại thu nhập ổn
định cho người sản xuất nông nghiệp.
- Bền vững về mặt xã hội: Một hệ thống sản xuất nông nghiệp được coi là
bền vững phải thu hút được lao động và phải đảm bảo đời sống xã hội phát triển.
Đáp ứng nhu cầu của các nông hộ là điều cần quan tâm trước, nếu
muốn họ quan tâm đến lợi ích lâu dài và bảo vệ đất đai, môi trường. Sản
phẩm thu được phải thỏa mãn được các nhu cầu thiết yếu hàng ngày của
người nông dân. Việc sử dụng đất đai phải được tổ chức trên đất mà nông dân
có quyền sử dụng lâu dài, đất đã được giao và rừng đã được khoán phải có lợi
ích các bên cụ thể. Nguồn vốn vay phải ổn định, có lãi suất và có thời hạn phù
hợp. Một hệ thống sản xuất nông nghiệp sẽ bền vững nếu việc sử dụng đất đai
phù hợp với nền văn hóa dân tộc và tập quán địa phương, còn ngược lại việc
sử dụng đất sẽ không được cộng đồng ủng hộ.
- Bền vững về môi trường: Loại hình sử dụng đất đai phải bảo vệ được độ
màu mỡ của đất, ngăn chặn thoái hóa đất và bảo vệ môi trường sinh thái đất. Độ
màu mỡ của đất phải được bảo vệ và tăng dần là điều kiện bắt buộc đối với quản
lý và sử dụng đất nông nghiệp bền vững. Độ che phủ phải đạt ngưỡng an toàn


9

sinh thái (>35%). Đa dạng sinh học biểu hiện theo thành phần loài (đa canh bền
vững hơn độc canh, cây lâu năm bảo vệ đất tốt hơn cây hàng năm).
Ba yêu cầu trên là cơ sở để xem xét đánh giá các loại hình sử dụng đất

hiện tại và định hướng cho việc phát triển nông nghiệp ở từng vùng sinh thái.
2.2. Tổng quan về hệ thống thông tin địa lý GIS
2.2.1. Giới thiệu về hệ thống thông tin địa lý GIS (Geographic Information
system - Hệ thống thông tin địa lý)
Trong vài thập kỷ gần đây, chuyên ngành địa lý học đã áp dụng mạnh
mẽ kỹ thuật thông tin, trong đó có những phương pháp ứng dụng mới về các
mô hình toán học và thống kê cũng như những ứng dụng các nguồn thông tin
mới như dữ liệu viễn thám. Trong bối cảnh này, hệ thống thông tin địa lý
(GIS) đó đóng một vai trò quan trọng như là một kỹ thuật tổ hợp. GIS đã phát
triển bởi sự liên kết một số kỹ thuật rời rạc vào một tổng thể hơn là cộng
những phần của nó lại. Ngoài ra, GIS còn cho phép tạo ra cơ sở dữ liệu bản
đồ, xây dựng mô hình, hỏi đáp và phân tích một lượng lớn dữ liệu mà tất cả
đều được lưu trữ trong một cơ sở dữ liệu. Hiện nay, GIS đang được sử dụng
rộng rãi ở các nước đã và đang phát triển, đặc biệt ở các lĩnh vực quản lý
nguồn tài nguyên thiên nhiên, môi trường, sử dụng đất đai, rừng và quản lý đô
thị. Trong nông nghiệp, phần lớn GIS được ứng dụng để lập kế hoạch cũng
như đánh giá sử dụng đất đai.
2.2.2. Các thành phần và chức năng của hệ thống thông tin địa lý
GIS được cấu thành bởi 5 thành tố chính sau
- Dữ liệu (Data): đây là thành phần quan trọng nhất của GIS, GIS có 2
loại dữ liệu.
- Phần cứng (Hardware): Bao gồm máy tính và các thiết bị ngoại vi.
- Phần mềm (Software): Bao gồm nhiều modul, công cụ để thực hiện các
chức năng:
+ Thu thập dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính
+ Xử lý sơ bộ dữ liệu
+ Lưu trữ và truy cập dữ liệu
+ Tìm kiếm và phân tích không gian
+ Hiển thị đồ hoạ và tương tác

10

- Con người (People): yếu tố con người có ảnh hưởng rất lớn tới việc
quản lý, xây dựng và phát triển các ứng dụng. Một dụ án GIS chỉ thành
công khi nó được quản lý tốt và con người tại mỗi công đoạn phải có kỹ năng
thành thạo.
- Phương pháp (Method): để hệ thống GIS thành công phụ thuộc vào
phương pháp sử dụng để thiết kế hệ thống.
2.2.3. Cơ sở dữ liệu của hệ thống thông tin địa lý
Cơ sở dữ liệu GIS là một tập hợp các thông tin (các tệp dữ liệu) ở dạng
vector, raster và bảng số liệu với những cấu trúc chuẩn bảo đảm cho các bài
toán đề tài có mức độ phức tạp khác nhau [3]. Cơ sở dữ liệu trong GIS bao
gồm 2 loại đó là: cơ sở dữ liệu không gian và cơ sở dữ liệu thuộc tính.
2.2.3.1. Cơ sở dữ liệu không gian
Dữ liệu không gian dùng để mô tả vị trí, hình dạng và kích thước của
đối tượng trong không gian, chúng bao gồm toạ độ và các ký hiệu dựng để
xác định các đối tượng trên bản đồ. Hệ thống thông tin địa lý dựng các số liệu
không gian để tạo ra bản đồ hay hình ảnh bản đồ trên màn hình máy tính hoặc
trên giấy thông qua thiết bị ngoại vi.
Dữ liệu không gian bao gồm 3 loại đối tượng: điểm (point), đường
(polyline) và vùng (polygon). Các đối tượng không gian này được lưu trữ ở 2
mô hình dữ liệu là vector và raster.
- Mô hình dữ liệu raster: trong mô hình này, thực thể không gian được
biểu diễn thông qua các ô (cell) hoặc ô ảnh (pixel) của một lưới các ô (hình
2.1). Trong máy tính, lưới ô này được lưu trữ ở dạng ma trận trong đó mỗi
cell là giao điểm của một hàng hàng hay một cột trong ma trận. Trong cấu
trúc này, điểm được xác định bởi cell, đường được xác định bởi một số các
cell kề nhau theo một hướng và vùng được xác định bởi một số các cell mà
trên đó thực thể phủ lên.

- Mô hình dữ liệu vector: trong mô hình này, thực thể không gian được
biểu diễn thông qua các phần tử cơ bản là điểm, đường, vùng và các quan hệ
topo (khoảng cách, tính liên thông, tính kề nhau,…) giữa các đối tượng với
nhau. Vị trí không gian của các thực thể được xác định bởi toạ độ chung trong
một hệ thống toạ độ thống nhất toàn cầu.


DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2.1: Diện tích cơ cấu các loại đất của toàn quốc .................................... 4
Bảng 4.1. Tình hình dân số năm 2013 của xã Cổ Lũng................................. 28
Bảng 4.2: Các chỉ tiêu phân cấp xây dựng bản đồ đơn vị đất đai
Xã Cổ Lũng ................................................................................... 36
Bảng 4.3. Bảng thuộc tính bản đồ loại đất .................................................... 38
Bảng 4.4. Bảng thuộc tính của bản đồ địa hình xã Cổ Lũng ......................... 40
Bảng 4.5. Bảng thuộc tính của bản đồ chế độ tưới ........................................ 42
Bảng 4.7. Bảng thuộc tính của bản đồ độ dày tầng đất ................................. 46
Bảng 4.8: Tổng hợp phân cấp các chỉ tiêu xây dựng bản đồ đơn vị đất đai ... 50
Bảng 4.9: Các loại hình sử dụng đất xã Cổ Lũng .......................................... 54


12

Tóm lại, đối với việc xây dựng các LMU thì mối quan hệ giữa cơ sở dữ
liệu không gian và dữ liệu thuộc tính là rất quan trọng và cần thiết vì chúng có
thể giúp cho việc thu nạp và kiểm chứng những thuộc tính liên quan đến các
đặc tính và tính chất của các LMU.
2.2.4. Chồng xếp bản đồ
"Chồng xếp" là thao tác không gian trong đó những lớp đề tài được
chồng lên nhau để tạo ra một lớp đề tài mới chứa đựng những thông tin mới.

Để rút ra những thông tin này, các thao tác số học hoặc thao tác logic được
vận dụng trên những lớp dữ liệu khác nhau được nhập vào. Chồng xếp những
lớp dữ liệu khác nhau là một quá trình bậc thang. Hai lớp dữ liệu nhập vào
được tổ hợp vào một lớp trung gian, sau đó nó lại được tổ hợp với lớp thứ 3
để tạo ra lớp trung gian khác. Điều này được thực hiện tới khi tất cả các lớp
dữ liệu nhập vào đều được chồng xếp lên nhau (hình 2.3).
Việc thi hành các thao tác chồng xếp
chủ yếu tuỳ thuộc vào dạng của mô hình dữ
liệu đang được sử dụng. Chức năng chồng
xếp trong mô hình raster và vector được
thực hiện theo các cách khác nhau.
Trong hệ thống raster, diện tích không
gian được chia nhỏ thành những ô đều nhau,
mỗi một thuộc tính ứng với một lớp. Trong
hệ thống vector, thao tác chồng xếp phức tạp
hơn. Trong hệ thống này, khu vực thông tin
Hình 2.3. Mô hình chồng xếp bản đồ trong GIS
được biểu diễn bởi các vùng và thuộc tính. Toàn bộ các vùng có mó nhận
dạng riêng biệt bằng một khóa (ID) và nó được dùng để liên kết một bảng tính
chất với các vùng đó.
Dữ liệu dùng trong thao tác chồng xếp được lưu trữ trong bảng thuộc
tính này. Bước đầu tiên của thao tác chồng xếp trong hệ thống vector là tạo ra
những vùng trên lớp mới bằng việc dùng thuật toán giao cắt vùng. Khi các
vùng của lớp được đặt trên một lớp thứ hai thì sẽ gộp liên tiếp các vùng được
tạo ra bởi sự chia cắt nhỏ của những vùng trước bằng chính những đường bao


13

của chúng. Việc tổ hợp các giá trị thuộc tính của các vùng bao trùm trên bản

đồ gốc làm sinh ra bảng thuộc tính mới được gọi là quá trình "chồng xếp".
Trong GIS có 6 phương pháp chồng xếp bản đồ như sau:
* Chồng xếp bản đồ bằng phương pháp số học: chồng xếp số học bao
gồm các thao tác như: cộng, trừ, nhân, chia. Thao tác số học được thiết lập trên
mỗi giá trị của lớp dữ liệu và giá trị trên vị trí tương ứng của lớp dữ liệu thứ hai.
* Chồng xếp bản đồ bằng phương pháp logic: phương pháp này dùng
các phép toán logic (and, or và not) để thực hiện việc chồng xếp.
* Chồng xếp bản đồ bằng phương pháp có điều kiện: theo phương pháp
này thì các phép toán logic được thay bằng các biểu thức có điều kiện khi
thực hiện chồng xếp.
* Chồng xếp bản đồ bằng phương pháp sử dụng một cột của bảng thuộc
tính: phương pháp này sử dụng một cột của bảng thuộc tính và bản đồ gốc để
xây dựng lên bản đồ đơn tính.
* Chồng xếp bản đồ bằng bảng phân lớp.
* Chồng xếp bản đồ bằng phương pháp trượt (Map Crossing): phương
pháp này thực hiện bằng cách lấy hai bản đồ trượt qua nhau.
Phương pháp chồng xếp bản đồ được thực hiện trên cả hai mô hình dữ
liệu raster và vector tuy nhiên, chồng xếp bản đồ bằng mô hình raster sẽ tiết
kiệm được thời gian và đạt được hiệu quả cao hơn so với mô hình vector.
Đối với việc xây dựng bản đồ đơn vị đất đai thì các phương pháp chồng
xếp này rất có ý nghĩa. Sau khi xây dựng được các bản đồ đơn tính về các đặc
tính và tính chất của các LMU (ví dụ: bản đồ đơn tính về loại đất, thành phần
cơ giới, chế độ tưới, chế độ tiêu,...), công nghệ GIS sẽ giúp chúng ta chồng
xếp các loại bản đồ này để tạo ra bản đồ đơn vị đất đai.
2.2.5. Tình hình ứng dụng GIS trên thế giới
Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin, đã tạo nền tảng
cho sự phát triển của công nghệ GIS với các chức năng vượt trội về đồ họa và
phân tích quản lý dữ liệu. GIS đã được ứng dụng đầu tiên ở Canada để xử lý
thông tin về nông nghiệp, lâm nghiệp, sử dụng đất và động vật hoang dã.
Hiện nay, trên thế giới, ứng dụng công nghệ GIS trở nên phổ biến, có

khoảng trên 60.000 tổ chức và cá nhân sử dụng GIS trong rất nhiều lĩnh vực


14

khác nhau. Trong nhiều năm trở lại đây GIS đã được các nhà khoa học thuộc
nhiều lĩnh vực như: địa chất, thổ nhưỡng, quy hoạch sử dụng đất,… nghiên
cứu và đã ứng dụng thành công trong nhiều công trình có giá trị. Có thể điểm
qua một số thành tựu đó là:
- FAO (1983) đã ứng dụng GIS trong mô hình phân vùng sinh thái nông
nghiệp để đánh giá tài nguyên đất đai trên phạm vi toàn thế giới ở tỷ lệ bản đồ
1/5.000.000.
- Đánh giá và quy hoạch đất ở Srilanca(1991).
- Tiến hành quy hoạch đất để phát triển cây cà phê ở Indônêsia (1994).
- Ứng dụng mô hình số hoá độ cao DEM (Digital Evaluation Model) để
xây dựng bản đồ địa hình từ đó phân tích địa chất, địa mạo của khu vực.
- Năm 1995 đã tiến hành đánh giá đất trồng lúa vùng lưu vực sông Ping
- Huyện Mactang - Tỉnh ChiangMai - Thái lan.
- Đánh giá tính toán, xây dựng các mô hình chống xói mòn trên các
vùng đất dốc.
- Ứng dụng GIS để điều khiển quản lý giao thông phòng cháy chữa
cháy và vấn đề an ninh, chiến sự các quốc gia.
- Viện nghiên cứu hàng không vũ trụ của Mỹ (Nasa), Nhật Bản (Nasda)
đã ứng dụng thành công sự kết hợp giữa khoa học viễn thám và công nghệ
GIS trong việc dự báo mang tính toàn cầu về: khí hậu, sự thay đổi cấu trúc
sinh quyển, các hiện tượng cháy rừng.
Một số nước phát triển như Canada, Úc, Thụy Điển,… đã ứng dụng
GIS để xây dựng một hệ thống thông tin chuyên dụng khác như HTTT địa
chính phục vụ cho các mục đích đa dạng về quản lý trong ngành địa chính.
2.2.6. Tình hình ứng dụng GIS ở Việt Nam

Trên Thế giới, công nghệ GIS đã phát triển và đạt được nhiều thành
tựu, nhưng ở Việt Nam trong khoảng 10 năm trở lại đây công nghệ GIS mới
được quan tâm và phát triển ứng dụng trong các cơ quan Nhà nước, các
trường Đại học và các Viện nghiên cứu.
Trong những năm qua chúng ta thấy việc ứng dụng công nghệ GIS đã
đạt được một số thành tựu sau:


15

- Năm 1990, lần đầu tiên FAO đã ứng dụng GIS vào xây dựng bản đồ
vùng sinh thái cho vùng Đồng Bằng Sông Hồng ở lỷ lệ bản đồ 1/250.000.
- Nghiên cứu bố trí cơ cấu cây trồng hợp lý ở huyện Ô Môn - tỉnh Cần
Thơ (Đặng Kim Sơn, Nguyễn Văn Nhân - 1993).
- Ứng dụng kỹ thuật viễn thám và GIS trong nghiên cứu tiềm năng sử
dụng đất vùng Đồng Tháp Mười của ĐBSCL (Nguyễn Văn Nhân - 1993).
- Mẫn Quang Huy (1999) nghiên cứu đề tài “Ứng dụng GIS thiết kế cơ
sở dữ liệu bản đồ cho hệ thống thông tin đánh giá tài nguyên đất cấp huyện”.
Kết quả nghiên cứu đã ứng dụng GIS trong việc xây dựng cơ sở dữ liệu tài
nguyên đất huyện Đông Anh - Thành Phố Hà Nội, từ đó đề xuất phương pháp
ứng dụng công nghệ thông tin cho việc quản lý và khai thác tài nguyên đất
hợp lý và hiệu quả[5].
- Với nghiên cứu: “Xây dựng và quản lý cơ sở dữ liệu bản đồ đơn vị
đất đai dựa trên công nghệ GIS của huyện Yên Châu - tỉnh Sơn La”, tác giả
Vann Varth (2003) đã xây dựng khá thành công cơ sở dữ liệu bản đồ đơn vị
đất đai trên máy tính cho địa bàn toàn huyện Yên Châu [14].
2.3. Xây dựng bản đồ đơn vị đất đai
2.3.1. Một số khái niệm
Theo FAO: Đơn vị bản đồ đất đai (Land Mapping Unit- LMU) là một
khoanh/ vạt đất được xác định cụ thể trên bản đồ đơn vị đất đai với những đặc

tính và tính chất đất đai riêng biệt thích hợp đồng nhất cho từng loại hình sử
dụng đất, có cùng một điều kiện quản lý đất và cùng một khả năng sản xuất, cải
tạo đất. Mỗi đơn vị đất đai có chất lượng riêng và nó có khả năng thích hợp với
một loại hình sử đất nhất định (FAO, 1983). Tập hợp các đơn vị bản đồ đất đai
trong khu vực/ vùng đánh giá đất được thể hiện bằng bản đồ đơn vị đất đai.
- Các đặc tính của đất: đặc tính đất đai là các thuộc tính của đất có tác
động riêng biệt, khác biệt ảnh hưởng đến tính thích hợp của đất đối với các
loại hình sử dụng đất riêng biệt. Các đặc tính đất đai là các đặc thù của đất, có
ảnh hưởng đến sử dụng đất theo các cách riêng biệt.
- Tính chất đất đai: tính chất đất đai là các thuộc tính của đất có thể đo
đếm hoặc ước tính được.
Tính chất đất đai dùng để phân biệt các đơn vị bản đồ đơn vị đất đai và có ý
nghĩa mô tả đặc tính đất đai. Các tính chất đất đai có thể ảnh hưởng cùng một lúc


DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1. Biểu đồ cơ cấu các loại đất trên toàn quốc ...................................... 5
Hình 2.2: Quan hệ giữa dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính ................. 11
Hình 2.3. Mô hình chồng xếp bản đồ trong GIS ........................................... 12
Hình 2.4: Quy trình xây dựng bản đồ đơn vị đất đai ..................................... 16
Hình 4.2. Bản đồ đất xã Cổ Lũng ................................................................. 39
Hình 4.3. Bản đồ địa hình xã Cổ Lũng ......................................................... 41
Hình 4.4. Bản đồ chế độ tưới xã Cổ Lũng .................................................... 43
Hình 4.5. Bản đồ thành phần cơ giới xã Cổ Lũng ......................................... 45
Hình 4.6. Bản đồ độ dày tầng đất xã Cổ Lũng .............................................. 47
Hình 4.7. Quy trình chồng xếp bản đồ đơn vị đất đai xã Cổ Lũng ................ 48
Hình 4.8: Bản đồ đơn vị đất đai xã Cổ Lũng ................................................ 51