Đất dốc được xác định là loại đất có độ dốc từ 10 trở lên, vùng đất dốc có vai trò quan trọng khi làm giảm ảnh hưởng của hiệu ứng nhà kính rõ rệt, đặc biệt là khi mức bước biển dâng cao ảnh hưởng nhiều đến vùng châu thổ rộng lớn[7]. Tuy nhiên đất dốc thường chịu tác động của các hiện tượng xói mòn rửa trôi, dẫn đến sự thoái hóa đất, làm đất nghèo kiệt về dinh dưỡng, về cấu trúc[1]. Độ cao tầng địa hình có ảnh hưởng tới địa chất, thảm phủ thực vật và có mối tương quan chặt chẽ với khí hậu với mối tương quan có hệ số gần bằng 1. Việc phân chia và xác định các tầng độ cao có liên quan đến nhiệt độ không khí trung bình năm là tương đối chính xác[10, 11].
ASTER GDEM (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection radiometer Global Digital Elevation Model)[13] là sản phẩm bởi sự hợp tác giữa Bộ Kinh tế, Thương mại, công nghiệp Nhật Bản và Cơ quan hàng không, vũ trụ Hoa Kỳ được phát triển lần thứ 2 vào năm 2011. ASTER GDEM sử dụng một thuật toán tiên tiến để cải thiện mô hình toàn cầu số độ cao, tăng độ phân giải và độ chính xác theo chiều ngang và chiều dọc của thiết bị quan sát cung cấp dữ liệu mô hình số độ cao (DEM) cho người dùng trên toàn thế giới[9, 13, 16].
Việc nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu địa hình đất dốc, phân tầng độ cao địa hình bao gồm bản đồ độ dốc, bản đồ địa hình độ cao và dữ liệu thuộc tính từ nguồn dữ liệu độ cao toàn thế giới (ASTER GDEM) có ý nghĩa quan trọng trong xây dựng và quy hoạch phát triển nông lâm nghiệp, quy hoạch phát triển kinh tế xã hội. Kết quả nghiên cứu là nguồn dữ liệu đầu vào cần thiết khi đánh giá tiềm năng đất đai, xây dựng giải pháp và định hướng sử dụng đất, được áp dụng và được công bố trên nhiều tạp chí khoa học trong nước và hội thảo quốc tế[2-4, 14, 15].
I. TÀI LIỆU, PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN
1. Tài liệu, vật liệu
- Bản đồ hiện trạng sử dụng đất, số liệu thống kê diện tích đất đai năm hiện trạng, dữ liệu độ cao toàn thế giới khai thác từ ASTER GDEM.
- Phần mềm sử dụng nghiên cứu và trình bày kết quả: Mapinfo Professtional, Verical Mapper, Global Mapper, Microsoft Word, Microsoft Excel.
2. Phương pháp thực hiện.
* Phương pháp thu thập số liệu.
- Thu thập cơ sở dữ liệu không gian: Bản đồ hiện trạng sử dụng đất, kết quả thống kê đất đai năm, bản đồ địa giới hành chính 364CT. Mô hình số độ cao (DEM) khai thác dữ liệu từ hệ thống dữ liệu độ cao toàn thế giới ASTER GDEM.
- Thu thập cơ sở dữ liệu thuộc tính: Điều kiện tự nhiên, tài nguyên thiên nhiên, điều kiện kinh tế - xã hội, hệ thống cơ sở hạ tầng kỹ thuật, tình hình quản lý tại khu vực nghiên cứu.
- Số liệu khác có liên quan: Thu thập các quyết định, quy định, tài liệu hướng dẫn thực hiện, các công trình nghiên cứu có liên quan. Điều tra, khảo sát, đối chiếu thực địa nhằm xác minh độ chính xác của các tài liệu, số liệu đã thu thập được, kiểm tra kết quả xây dựng và chính xác hóa các thông tin về nội dung đã thu thập và xây dựng được.
* Phương pháp thống kê, xử lý số liệu và xây dựng bản đồ. Sử dụng phần mềm Mapinfo, Vertical Mapper, Global Mapper, phân tích, chồng ghép, chia tách thông tin và phân tích mối quan hệ không gian và thuộc tính của các đối tượng.
* Phương pháp chuyên gia. Tham khảo ý kiến các chuyên gia trong các lĩnh vực GIS, xây dựng bản đồ, quản lý tài nguyên đất, v.v…
II. CÁC BƯỚC THỰC HIỆN
1. Xác định vị trí vùng nghiên cứu và khai thác dữ liệu từ ASTER GDEM
Vị trí vùng nghiên cứu được xác định dựa vào ranh giới hành chính. Sử dụng hệ quy chiếu và hệ tọa độ quốc gia Việt Nam VN2000 với kinh tuyến trục bản đồ 106030’, E-líp-xô-ít quy chiếu WSG-84 với kích thước bán trục lớn là 6.378.137m, độ dẹt là 1/298, 257223563[8, 12].
Dựa trên tọa độ ranh giới hành chính của khu vực nghiên cứu đã được xác định, sử dụng phần mềm Global Mapper với để khai thác nguồn dữ liệu trực tuyến từ ASTER GDEM (hình 1), kết quả thu được là dữ liệu DEM khu vực nghiên cứu với độ phân giải 30m/pixel.
Mô hình số độ cao (DEM) khai thác từ ASTER GDEM
2. Phân cấp, xây dựng cơ sở dữ liệu độ dốc và phân tầng địa hình độ cao.
Từ dữ liệu DEM được khai thác, tiến hành phân cấp và nội suy độ dốc và độ cao địa hình theo TCVN[6][5], phân tích độ dốc, độ cao địa hình theo các đơn vị hành chính.
Xây dựng cơ sở dữ liệu độ dốc và phân tầng độ cao
Xây dựng cơ sở dữ liệu độ dốc được phân cấp theo 8 cấp
3. Biên tập, hoàn thiện cơ sở dữ liệu và bản đồ độ dốc, bản đồ phân tầng độ cao địa hình
Biên tập, hoàn thiện Bản đồ độ dốc và Bản đồ phân tầng độ cao địa hình
Sau khi phân tích cơ sở dữ liệu độ dốc, dữ liệu phân tầng độ cao địa hình theo các đơn vị hành chính, theo hiện trạng sử dụng đất trên địa bàn nghiên cứu, tiến hành biên tập và hoàn thiện dữ liệu trên phần mềm Mapinfo. Nội dung biên tập và hoàn thiện dữ liệu bao gồm hoàn thiện cơ sở dữ liệu độ dốc, cơ sở dữ liệu phân tầng độ cao địa hình của khu vực nghiên cứu, hoàn thiện các yếu tố địa lý trên bản đồ độ dốc, bản đồ phân tầng độ cao theo tỷ lệ với hai nội dung chính.
- Biên tập các yếu tố cơ sở địa lý: Thủy hệ và đất có mặt nước chuyên dùng (thể hiện các con sông, suối và vùng đất có mặt nước chuyên dùng trên địa bàn). Giao thông (thể thiện sự phân bố giao thông, các tuyến đường quốc lộ, tỉnh lộ, liên huyện và liên xã). Ranh giới hành chính (thể hiện ranh giới hành chính của huyện, ranh giới giữa các xã trên địa bàn). Địa danh (thể hiện tên địa danh, khu vực, tên núi, tên sông).
- Biên tập các yếu tố chuyên đề và dữ liệu thuộc tính độ dốc, dữ liệu thuộc tính phân tầng độ cao địa hình: Cấp độ dốc phản ánh bằng màu sắc bao gồm 8 cấp độ, tầng độ cao địa hình được phản ảnh bằng màu sắc bao gồm 17 cấp độ. Dữ liệu thuộc tính độ dốc, dữ liệu thuộc tính phân tầng độ cao địa hình được sắp xếp theo 9 đơn vị hành chính trên địa bàn vùng nghiên cứu.
III. NHẬN XÉT
Việc nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu địa hình đất dốc, phân tầng độ cao địa hình bao gồm bản đồ độ dốc, bản đồ địa hình độ cao và dữ liệu thuộc tính từ nguồn dữ liệu độ cao toàn thế giới (ASTER GDEM) có ý nghĩa quan trọng trong xây dựng và quy hoạch phát triển nông lâm nghiệp, quy hoạch phát triển kinh tế xã hội. Kết quả nghiên cứu sẽ là nguồn dữ liệu cần thiết khi ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong chồng xếp các bản đồ đơn tính khi đánh giá tiềm năng đất và định hướng sử dụng đất bền vững cho vùng nghiên cứu.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Thế Đặng, Đào Châu Thu, và Đặng Văn Minh (2003), Đất đồi núi Việt Nam, NXB Nông nghiệp, Hà Nội.
2. Trương Thành Nam, Hoàng Văn Hùng, Vương Vân Huyền, Trần Văn Chính, và Trần Danh Thìn (2013), Nghiên cứu xây dựng bản đồ độ dốc phục vụ quy hoạch phát triển nông nghiệp huyện Định Hóa tỉnh Thái Nguyên, Tạp chí Nông nghiệp & Phát triển Nông thôn, số 9, tr. 134.
3. Trương Thành Nam và Nguyễn Ngọc Nông (2021), Nghiên cứu đặc điểm tài nguyên đất huyện Định Hoá, tỉnh Thái Nguyên, Khoa học Đất, số 65, tr. 18.
4. Trương Thành Nam và Hà Anh Tuấn (2018), Kết quả nghiên cứu xây dựng Cơ sở dữ liệu đất dốc và Phân tầng độ cao địa hình tỉnh Thái Nguyên từ dữ liệu độ cao toàn cầu (ASTER GDEM), Tạp chí Khoa học & Công nghệ, số 189(13).
5. Bộ Khoa học và Công nghệ (2012), TCVN 8409:2012 "Quy trình đánh giá đất sản xuất nông nghiệp", Hà Nội.
6. Bộ Khoa học và Công nghệ (2012), TCVN 9487:2012 "Quy trình điều tra, lập bản đồ đất tỷ lệ trung bình và lớn", Hà Nội.
7. Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn (2009), Cẩm nang sử dụng đất nông nghiệp, Phân hạng đánh giá đất đai, Tập 2, NXB Nông nghiệp, Hà Nội.
8. Tổng cục Địa chính (2001), Hướng dẫn áp dụng hệ quy chiếu và hệ tọa độ quốc gia VN-2000, Thông tư số 973/2001/TT-TCĐC.
9. Ngô Tường Dân, Huỳnh Xuân Điệp, và Phạm Đăng Trí (2013), Mô phỏng diễn biến ngập dưới tác động của lượng mưa tại đồng bằng sông Cửu Long, Kỷ yếu hội thảo toàn quốc về CNTT, Đại học Cần Thơ.
10. Phạm Hoàng Hải, Nguyễn Thượng Hùng, và Nguyễn Ngọc Khánh (1997), Cơ sở cảnh quan học của việc sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên, bảo vệ môi trường lãnh thổ Việt Nam, NXB Giáo dục, Hà Nội.
11. Nguyễn Thị Hiền và Nguyễn Khanh Vân (1995), Tài nguyên khí hậu vùng Bắc Trung Bộ, Hà Nội.
12. Chính phủ Việt Nam (2000), Sử dụng Hệ quy chiếu và Hệ tọa độ Việt Nam, Quyết định số 83/2000/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ.
13. Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường (2011), Tài liệu hướng dẫn Đánh giá tác động của Biến đổi khí hậu và xác định các giải pháp thích ứng, Hà Nội.
14. Truong Thanh Nam và Nguyen Thuy Linh (2017), Results of researching on building the long-term data of sloping land from elevation data of world data (ASTER GDEM) to serve estimating the land potentiality of Thai Nguyen province, Imperial Journal of Interdisciplinary Research (IJIR), số 3(11).
15. Truong Thanh Nam và Pham Van Tuan (2019), Building the database of sloping land and stratification of terrain elevation from elevation data of world data (ASTER GDEM): A case study in the northern of Vietnam, Hội thảo quốc tế tại Viện Địa lý "Quan trắc Trái đất và Tai biến thiên nhiên (International Conference on Earth Observations & Natural Hazards - ICEO&NH)".
16. Masumoto, S, T. V. Anh, và V. Raghavan (2004). DEM generation form SAR
Image-An Experiment in Kagoshima Region, South Japan.
Tác giả
Trương Thành Nam