Tài liệu Nghiên cứu ứng dụng hệ thống thông tin địa lí (gis), đánh giá biến động hiện trạng sử dụng đất lưu vực thủy điện sơn la giai đoạn 2005 2010

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÂY BẮC NGUYỄN THỊ THANH THÚY NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÍ (GIS), ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT LƢU VỰC THỦY ĐIỆN SƠN LA GIAI ĐOẠN 2005 - 2010 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC SƠN LA, NĂM 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÂY BẮC NGUYỄN THỊ THANH THÚY NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÍ (GIS), ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT LƢU VỰC THỦY ĐIỆN SƠN LA GIAI ĐOẠN 2005 - 2010 Chuyên ngành: Địa lí tự nhiên KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Giảng viên hƣớng dẫn: ThS. Phạm Anh Tuân SƠN LA, NĂM 2014 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành tốt khóa học của mình và được sự đồng ý của Ban giám hiệu trường Đại học Tây Bắc, Ban chủ nhiệm khoa Sử - Địa và dưới sự hướng dẫn của thầy giáo - Thạc Sĩ Phạm Anh Tuân, em thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng hệ thống thông tin Địa Lí (GIS), đánh giá biến động hiện trạng sử dụng đất lưu vực thủy điện Sơn La giai đoạn 2005 - 2010”. Đến nay đề tài đã được hoàn thành. Em xin bày tỏ sự cảm ơn chân thành nhất tới ban giám hiệu nhà trường, Phòng Đào tạo, Phòng Khoa học công nghệ và Hợp tác quốc tế, Khoa Sử - Địa, Thư viện Trường Đại học Tây Bắc đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình thực hiện đề tài. Đặc biệt là giáo viên hướng dẫn đã tận tình hướng dẫn giúp đỡ em trong quá trình hoàn thành đề tài. Đồng thời em cũng xin chân thành cảm ơn các cơ quan có liên quan đã tạo điều kiện thuận lợi nhất cho em trong quá trình nghiên cứu. Mặc dù bản thân đã rất cố gắng cùng với sự giúp đỡ của các thầy cô giáo và bạn bè nhưng do trình độ và thời gian có hạn nên đề tài không thể tránh khỏi các thiếu sót. Rất mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo và các bạn để đề tài của em được hoàn thiện và đầy đủ hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Sơn La, tháng 05 năm 2014 Sinh viên Nguyễn Thị Thanh Thúy DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt BĐĐC BĐHTSDĐ CSDL Dịch là Bản đồ địa chính Bản đồ hiện trạng sử dụng đất Cơ sở dữ liệu GIS Hệ thống thông tin địa lí FAO Tổ chức lương thực và nông nghiệp Liên Hiệp Quốc MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU .................................................................................................. 1 1.1. Tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu............................................................. 1 1.2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu .................................................................. 2 1.2.1. Mục tiêu....................................................................................................... 2 1.2.2. Nhiệm vụ ..................................................................................................... 2 1.3. Giới hạn nghiên cứu ....................................................................................... 2 1.4. Quan điểm và phương pháp nghiên cứu. ....................................................... 3 1.4.1. Quan điểm nghiên cứu ................................................................................ 3 1.4.1.1. Quan điểm tổng hợp lãnh thổ ................................................................... 3 1.4.1.2. Quan điểm hệ thống ................................................................................. 3 1.4.1.3. Quan điểm về môi trường sinh thái .......................................................... 3 1.4.1.4. Quan điểm lịch sử .................................................................................... 4 1.4.2. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................. 4 1.4.2.1. Phương pháp thu thập, xử lí số liệu ......................................................... 4 1.4.2.3. Phương pháp thực địa............................................................................... 5 1.5. Những đóng góp của đề tài ............................................................................ 5 1.6. Bố cục của khóa luận ..................................................................................... 5 PHẦN NỘI DUNG .............................................................................................. 6 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ............................ 6 1.1. Lịch sử phát triển hệ thống thông tin địa lí .................................................... 6 1.1.1. Trên thế giới và tại Việt Nam ..................................................................... 6 1.1.2. Tại khu vực nghiên cứu ............................................................................... 8 1.2. Tổng quan về công tác đánh giá biến động ở Việt Nam ............................... 9 1.3. Sự cần thiết phải đánh giá biến động hiện trạng sử dụng đất ...................... 10 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 12 2.1. Cơ sở lí luận về đánh giá biến động hiện trạng sử dụng đất ........................ 12 2.1.1. Một số khái niệm cơ bản về đất đai và bản đồ hiện trạng sử dụng đất ..... 12 2.1.2. Phương pháp thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất ............................. 14 2.1.3. Các phương pháp đánh giá biến động ....................................................... 16 2.1.4. Vai trò của công nghệ GIS trong xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất .... 18 2.2. Cơ sở thực tiễn ............................................................................................. 19 2.2.1. Khái quát các đặc điểm của khu vực nghiên cứu ...................................... 19 2.2.1.1. Điều kiện tự nhiên .................................................................................. 19 2.2.1.2. Điều kiện kinh tế - xã hội ....................................................................... 25 2.2.1.3. Đánh giá tổng hợp điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội.......................... 28 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU........................................................ 29 3.1. Đánh giá biến động hiện trạng sử dụng đất lưu vực thủy điện Sơn La giai đoạn 2005 - 2010 ................................................................................................. 29 3.1.1. Đánh giá hiện trạng sử dụng đất trước khi có thủy điện Sơn La .............. 29 3.1.2. Đánh giá hiện trạng sử dụng đất sau khi có thủy điện .............................. 33 3.2. Biến động sử dụng đất canh tác dưới tác động của thủy điện Sơn La ......... 38 3.2.1. Đánh giá biến động hiện trạng sử dụng đất lưu vực thủy điện Sơn La bằng phương pháp truyền thống .................................................................................. 38 3.2.2. Đánh giá biến động hiện trạng sử dụng đất ứng dụng công nghệ GIS ..... 43 PHẦN KẾT LUẬN ............................................................................................ 48 1. Kết luận ........................................................................................................... 48 2. Tồn tại và kiến nghị......................................................................................... 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 49 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Cơ cấu dân tộc ở khu vực dự án ......................................................... 26 Bảng 2.2 : Hiện trạng năng lực học vấn khu vực dự án (năm 1986 - 1987)...... 27 Bảng 3.1. Hiện trạng sử dụng đất lưu vực thủy điện Sơn La năm 2005 ............. 29 Bảng 3.2. Hiện trạng sử dụng đất sản xuất nông nghiệp lưu vực thủy điện Sơn La năm 2005 ........................................................................................................ 31 Bảng 3.3. Hiện trạng đất lâm nghiệp lưu vực thủy điện Sơn La năm 2005........ 32 Bảng 3.4. Hiện trạng sử dụng đất lưu vực thủy điện Sơn La năm 2010 ............. 34 Bảng 3.5. Hiện trạng sử dụng đất sản xuất nông nghiệp lưu vực thủy điện Sơn La năm 2010 ........................................................................................................ 35 Bảng 3.6. Hiện trạng sử dụng đất lâm nghiệp lưu vực thủy điện Sơn La năm 2010………….. ................................................................................................... 37 Bảng 3.7. Kết quả thống kê số liệu hiện trạng sử dụng đất lưu vực thủy điện Sơn La năm 2005, 2010 .............................................................................................. 39 Bảng 3.8. Thống kê diện tích đất đai biến động giai đoạn 2005 - 2010 ............. 40 Loại hình sử dụng đất .......................................................................................... 40 Bảng 3.9. Bảng ma trận chuyển đổi hiện trạng sử dụng đất canh tác ................. 44 lưu vực thủy điện Sơn La giai đoạn 2005 - 2010 ................................................ 44 Bảng 3.10. Thống kê đánh giá biến động các nhóm đất tại lưu vực thủy điện Sơn La giai đoạn 2005 - 2010..................................................................................... 45 DANH MỤC BIỂU ĐỒ Biểu đồ 01: Hiện trạng sử dụng đất lưu vực thủy điện Sơn La năm 2005……..30 Biểu đồ 02: Hiện trạng sử dụng đất theo đối tượng sử dụng đất năm 2005… ..31 Biểu đồ 03: Hiện trạng sử dụng đất lâm nghiệp lưu vực thủy điện sơn la năm 2005.....................................................................................................................33 Biểu đồ 04: Hiện trạng sử dụng đất lưu vực thủy điện Sơn La năm 2010…..…34 Biểu đồ 05: Hiện trạng sử dụng đất sản xuất nông nghiệp theo đối tượng sử dụng năm 2010……………………………………………………………………….36 Biểu đồ 06: Hiện trạng sử dụng đất lâm nghiệp lưu vực thủy điện Sơn La 2010…………………………………………………………………………….37 Biểu đồ 07: Tình hình biến động sử dụng các loại đất lưu vực thủy điện Sơn La giai đoạn 2005 – 2010 ………………………………………………………....41 Biểu đồ: 08: Tình hình sử dụng các loại đất nông nghiệp lưu vực thủy điện Sơn La giai đoạn 2005 – 2010 ……………………………………………………..41 Biểu đồ: 09: Tình hình sử dụng các loại đất phi nông nghiệp lưu vực thủy điện Sơn La giai đoạn 2005 – 2010………………………………………………….42 Biểu đồ 10: Biến động sử dụng các loại đất chưa sử dụng giai đoạn 2005 – 2010…………………………………………………………………………….43 PHẦN MỞ ĐẦU 1.1. Tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu Đất đai là tài nguyên quốc gia vô cùng quý giá, là tư liệu sản xuất đặc biệt không gì có thể thay thế được, là thành phần quan trọng của môi trường sống, là địa bàn phân bố của các khu dân cư, xây dựng các công trình văn hóa, kinh tế, xã hội, an ninh quốc phòng, là yếu tố cấu thành lãnh thổ của mỗi quốc gia. Đất đai có những tính chất đặc trưng khiến nó không giống bất kì một tư liệu sản xuất nào khác. Đó là nguồn tài nguyên có giới hạn về diện tích nhưng vô hạn về thời gian sử dụng. Vì vậy, đối với mỗi quốc gia nào trên thế giới, sử dụng đất một cách “khôn ngoan” là hết sức cần thiết cho sự phát triển bền vững. Cùng với đó thì trong xã hội hiện nay, dưới sức ép của gia tăng dân số thì đất đai đã trở thành vấn đề sống còn của mỗi quốc gia, mỗi dân tộc và là một trong những chỉ tiêu đánh giá sự phát triển của mỗi quốc gia, mỗi dân tộc đôi khi còn được tính theo mức độ biến động trong quá trình sử dụng đất của Quốc gia, của dân tộc đó. Chính sự gia tăng dân số, sự phát triển đô thị và quá trình công nghiệp hoá đã gây sức ép lớn trong việc sử dụng đất. Diện tích đất nông nghiệp ngày càng giảm kéo theo đó là sự tăng lên của đất phi nông nghiệp như nhu cầu về nhà ở, đất xây dựng các công trình công cộng, khu công nghiệp tăng. Đây là bài toán nan giải “bức xúc” hiện nay. Để giải quyết vấn đề này, mỗi quốc gia đều xây dựng cho mình những chương trình, kế hoạch, chiến lược riêng phù hợp với hoàn cảnh, điều kiện của mình để sử dụng đất đai được hợp lý, hiệu quả, tiết kiệm. Đặc biệt là đối với nước ta - một đất nước mà quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá và đô thị hoá đang diễn ra mạnh mẽ trên khắp cả nước. Vì vậy việc xác định biến động đất đai càng trở thành một vấn đề cấp thiết. Ngày nay cùng với sự phát triển không ngừng của nền khoa học hiện đại đòi hỏi các thông tin phải nhanh chóng, chính xác và kịp thời. Đặc biệt hơn, đất đai lại luôn luôn biến động từng ngày từng giờ thông tin phải được cập nhật thường xuyên, việc quản lý đất đai bằng các biện pháp thô sơ như: Bản đồ giấy, sổ sách cũ không còn phù hợp đối với những nước những khu vực phát triển. Hệ 1 thống thông tin địa lí (Geographic Information Systems - viết tắt là GIS) ra đời đánh dấu một bước ngoặt mới trong lịch sử loài người, hệ thống này có những chức năng cơ bản đó là tự động tìm kiếm, thu thập và quản lý thông tin theo ý muốn, đặc biệt là có khả năng chuẩn hoá và biểu thị dữ liệu không gian từ thế giới thực phục vụ cho các mục đích khác nhau trong đời sống. Sự ra đời của Hệ thống thông tin địa lí đã đáp ứng rất nhiều yêu cầu thực tế và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Vì vậy GIS chính là công cụ hữu ích cho việc theo dõi, giám sát, đánh giá những biến động tài nguyên nói chung và biến động đất đai nói riêng giúp những nhà quản lý, những nhà quy hoạch đề ra những chiến lược phát triển kinh tế vùng một cách nhanh chóng, chính xác và hiệu quả. Xuất phát từ thực tế, đòi hỏi của sự phát triển kinh tế - xã hội cũng như sự cần thiết của việc ứng dụng GIS trong công tác đánh giá biến động, em tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng hệ thống thông tin Địa Lí (GIS), đánh giá biến động hiện trạng sử dụng đất lưu vực thủy điện Sơn La giai đoạn 2005 - 2010”. 1.2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu 1.2.1. Mục tiêu Nghiên cứu ứng dụng hệ thống thông tin Địa Lí (GIS), đánh giá biến động hiện trạng sử dụng đất lưu vực thủy điện Sơn La giai đoạn 2005 - 2010. 1.2.2. Nhiệm vụ Thực hiện đề tài này, nhiệm vụ chung là: - Thu thập tài liệu, bản đồ phục vụ cho nghiên cứu. - Đánh giá biến động hiện trạng sử dụng đất giai đoạn 2005 - 2010. - Phân tích kết quả biến động hiện trạng sử dụng đất lưu vực thủy điện Sơn La giai đoạn 2005 - 2010. 1.3. Giới hạn nghiên cứu - Thời gian: Đề tài bắt đầu thực hiện từ tháng 10/2013 đến tháng 5/2014 - Đối tượng nghiên cứu: Đất đai thuộc lưu vực thủy điện tỉnh Sơn La. 2 - Phạm vi nghiên cứu: Ứng dụng hệ thống thông tin Địa lí (GIS), đánh giá biến động hiện trạng sử dụng đất lưu vực thủy điện Sơn La giai đoạn 2005 2010. 1.4. Quan điểm và phƣơng pháp nghiên cứu. 1.4.1. Quan điểm nghiên cứu 1.4.1.1. Quan điểm tổng hợp lãnh thổ Mọi sự vật hiện tượng tuy có sự khác biệt về cả ngoại diện và nội hàm nhưng lại có mối quan hệ gắn bó với nhau theo một chừng mực nhất định. Nghiên cứu các sự vật hiện tượng đó theo quan điểm tổng hợp nhằm phát hiện ra bản chất của vấn đề và vạch rõ mối quan hệ hữu cơ, biện chứng giữa chúng. Ở đề tài này, quan điểm tổng hợp được sử dụng khi xem xét các nhân tố ảnh hưởng tới biến động hiện trạng sử dụng đất tại lưu vực thủy điện Sơn La. 1.4.1.2. Quan điểm hệ thống Lưu vực thủy điện Sơn La là một bộ phận của lãnh thổ Việt Nam nên việc sử dụng đất ở khu vực này vừa mang những đặc diểm chung của việc sử dụng đất trên cả nước, vừa mang nét đặc thù riêng của vùng núi cao Tây Bắc. Vận dụng quan điểm vào hệ thống vào quá trình nghiên cứu để đi sâu tìm hiểu mối quan hệ chặt chẽ giữa các nhân tố ảnh hưởng tới biến động hiện trạng sử dụng đất tại lưu vực thủy điện Sơn La với các vùng lân cận và mối quan hệ giữa việc sử dụng đất của khu vực này với hoạt động sản xuất, sinh hoạt của người dân địa phương. 1.4.1.3. Quan điểm về môi trường sinh thái Môi trường sinh thái là một trong những vấn đề mang tính toàn cầu của thời đại. Theo quan điểm sinh thái: Mỗi cá thể có mối quan hệ chặt chẽ với các nhân tố môi trường xung quanh và tác động trực tiếp đến sự tồn tại và phát triển của xã hội loài người. Khi phát triển kinh tế - xã hội cần chú ý tới cả hai mặt đối với môi trường để hướng tới sự phát triển bền vững. Quan điểm này được thể hiện rõ nhất trong tác động của việc sử dụng đất đến kinh tế - xã hội cũng như tự nhiên của vùng Tây Bắc. Việc sử dụng đất để xây dựng nhà máy thủy điện Sơn La sẽ làm cho nhiều hệ sinh thái bị biến đổi, vì vậy sự thích nghi với môi trường 3 mới của sinh vật cũng như con người sẽ là một thách thức lớn và phải có những định hướng cụ thể. 1.4.1.4. Quan điểm lịch sử Bất kì một sự vật hiện tượng nào cũng có quá trình phát sinh, phát triển gắn với từng thời điểm, thời gian và sự kiện lịch sử nào đó. Trên thế giới cũng như ở nước ta trước đó đã có nhiều hướng sử dụng đất vào những mục đích khác nhau và thấy được vai trò to lớn, cũng như tác động hai mặt của nó. Vì vậy dựa vào quan điểm này mà ta có thể hạn chế được phần nào những tác động tiêu cực của nó. 1.4.2. Phương pháp nghiên cứu 1.4.2.1. Phương pháp thu thập, xử lí số liệu Là phương pháp quan trọng giúp chúng ta tiếp cận vấn đề nhanh hơn, phát hiện chính xác vấn đề trọng tâm. Mặt khác, nó còn cung cấp những thông tin cần thiết giúp người nghiên cứu hoạch định quy trình các bước thực hiện đề tài. Tuy nhiên, tài liệu thu thập được từ các nguồn khác nhau thường không đồng bộ và không đầy đủ. Do đó đòi hỏi người nghiên cứu phải có sự chọn lọc phù hợp và logic. Vì thế, để xây dựng bản đồ nói chung và bản đồ hiện trạng sử dụng đất nói riêng hay để đánh giá biến động thì công việc đầu tiên không thể thiếu được là công tác chuẩn bị cho việc thành lập bản đồ. Nhiệm vụ chủ yếu của công đoạn này là thu thập, kiểm tra, đánh giá các tài liệu, số liệu sẵn có và điều tra khảo sát thực địa theo những yêu cầu của nội dung, mục đích của đề tài. Kế thừa có chọn lọc các bản đồ, tài liệu đã có trên khu vực nghiên cứu. Bản đồ địa chính, địa hình, bản đồ hiện trạng sử dụng đất cũ có thể dùng làm bản đồ nền trong khi xây dựng bản đồ hiện trạng mới. Cũng có thể sử dụng tài liệu này đối chiếu với thực địa để chỉnh lý các biến động về đất đai cho phù hợp với tình hình sử dụng đất tại thời điểm lập bản đồ. Thu thập bản đồ của các năm 2005, 2010 và các điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội của khu vực nghiên cứu làm tài liệu phục vụ cho công tác xây dựng cơ sở dữ liệu cho bản đồ. - Các tài liệu sổ sách có liên quan phục vụ cho nghiên cứu của đề tài. 4 1.4.2.2. Phương pháp bản đồ, biểu đồ Đây là một phương pháp đặc trưng khi nghiên cứu một vấn đề địa lí. Trong đề tài này nội dung quan trọng đó là “Nghiên cứu ứng dụng hệ thống thông tin Địa Lí (GIS), đánh giá biến động hiện trạng sử dụng đất lưu vực thủy điện Sơn La giai đoạn 2005 - 2010”. Dựa trên các bàn đồ hành chính, số liệu liên quan để xây dựng các biểu đồ, bản đồ địa lí qua đó thể hiện nội dung của đề tài cho phù hợp. 1.4.2.3. Phương pháp thực địa Thực địa là “ cánh tay phải” của khoa học địa lí. Do đó, phương pháp thực địa là phương pháp không thể thiếu khi nghiên cứu biến động hiện trạng sử dụng đất tại một địa phương cụ thể. Thông qua việc tìm hiểu nhân dân địa phương, các trạm quan trắc và các cơ quan thống kê chúng em đã sẽ sử dụng phương pháp này để thu thập số liệu, tài liệu. Sau đó nhờ quá trình khảo sát chúng em sẽ kiểm chứng lại những đánh giá của mình về vấn đề nghiên cứu để có sự điều chỉnh hợp lí. 1.5. Những đóng góp của đề tài Đề tài hoàn thành sẽ đưa ra được kết quả biến động hiện trạng sử dụng đất lưu vực thủy điện Sơn La giai đoạn 2005 - 2010 và trở thành tài liệu trong quản lý và sử dụng. Đồng thời, đưa ra số liệu biến động về diện tích của một số loại hình sử dụng đất, giúp địa phương thuận tiện trong chỉnh lý, bổ sung sự biến động các thông tin đất trong quá trình quản lý, sử dụng và phát triển bền vững nguồn tài nguyên quý giá này. 1.6. Bố cục của khóa luận Ngoài phần mở đầu và kết luận, đề tài gồm 3 chương: Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu Chương 2: Cơ sở khoa học và phương pháp nghiên cứu Chương 3: Kết quả nghiên cứu 5 PHẦN NỘI DUNG CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU “Ứng dụng hệ thống thông tin địa lí trong đánh giá biến động hiện trạng sử dụng đất” thực chất là ứng dụng hệ thống thông tin địa lí (GIS) để xây dựng và chuẩn hoá bản đồ hiện trạng sử dụng đất qua các thời điểm rồi từ đó đưa ra được các bản đồ biến động tương ứng thể hiện sự thay đổi hiện trạng tại khu vực nghiên cứu. Từ lâu con người đã biết đến bản đồ như một công cụ, một tài liệu hữu hiệu cho công việc của mình. Tuỳ theo các ngành, các lĩnh vực sẽ có các loại bản đồ riêng như bản đồ hiện trạng sử dụng đất, bản đồ địa chính, bản đồ địa hình (ngành quản lý đất đai) ; Bản đồ hiện trạng rừng (ngành quản lý tài nguyên rừng và môi trường) ; Các bản đồ chuyên ngành khác như : Bản đồ giao thông, bản đồ khai thác khoáng sản... Bản đồ hiện trạng sử dụng đất là bản đồ thể hiện sự phân bố các loại đất tại một thời điểm xác định, được lập theo đơn vị hành chính (Khoản 17 - Điều 4 - Luật Đất đai 2003). 1.1. Lịch sử phát triển hệ thống thông tin địa lí 1.1.1. Trên thế giới và tại Việt Nam Hệ thống thông tin địa lí (Geographic Information System - gọi tắt là GIS) được hình thành vào những năm 1960 và phát triển rất rộng rãi trong 10 năm lại đây. GIS ngày nay là công cụ trợ giúp quyết định trong nhiều hoạt động kinh tế xã hội, quốc phòng của nhiều quốc gia trên thế giới. GIS có khả năng trợ giúp các cơ quan chính phủ, các nhà quản lý, các doanh nghiệp, các cá nhân... đánh giá được hiện trạng của các quá trình, các thực thể tự nhiên, kinh tế - xã hội thông qua các chức năng thu thập, quản lý, truy vấn, phân tích và tích hợp các thông tin được gắn với một nền hình học (bản đồ) nhất quán trên cơ sở toạ độ của các dữ liệu đầu vào. GIS ra đời chính là sự kế tục các ý tưởng trong ngành địa lí mà nhất là ngành địa lí bản đồ trong thời đại mà công nghệ thông tin đủ mạnh để tạo ra các 6 công cụ định lượng mới và có khả năng thực thi hầu hết các phép phân tích bản đồ bằng công cụ định lượng mới. Có nhiều khái niệm về hệ thống thông tin địa lí khác nhau. Tuy nhiên ở mức độ tương đối chúng ta có thể hiểu GIS theo định nghĩa sau: “Hệ thống thông tin địa lí (GIS) là một hệ thống các thông tin được sử dụng để thu thập, lưu trữ, xây dựng lại, thao tác, phân tích, biểu diễn các dữ liệu địa lí phục vụ công tác quy hoạch hoặc lập các quyết định sử dụng đất, các nguồn tài nguyên thiên nhiên môi trường, giao thông, đô thị và nhiều thủ tục hành chính” (Định nghĩa của Nitin Kumar Triphthi, 2000 học viện Công nghệ Châu Á ). Hệ thống thông tin địa lí có thể hiểu một cách đơn giản là tập hợp các thông tin có liên quan đến yếu tố địa lí một cách đồng bộ và logic; là công cụ được dùng để tập hợp, lưu trữ, xử lý và phân tích thông tin (không gian và phi không gian) thông qua các thiết bị máy tính và tin học; cho phép đánh giá tổng thể với nhiều yếu tố theo không gian và thời gian. Như vậy, về ý tưởng nó được xuất hiện rất sớm cùng với sự phát minh ra bản đồ. Nhưng sự hình thành rõ nét của hệ thống thông tin địa lí một cách hoàn chỉnh và đưa vào ứng dụng có hiệu quả thì cũng chỉ được nghiên cứu phát triển trong một số năm gần đây. Trong những năm 70 ở Bắc Mỹ đã có sự quan tâm nhiều hơn đến việc bảo vệ môi trường và phát triển GIS. Thời kỳ này, hàng loạt thay đổi một cách thuận lợi cho sự phát triển của hệ thống thông tin địa lí, đặc biệt là sự gia tăng ứng dụng của máy tính với kích thước bộ nhớ và tốc độ lớn. Chính những thuận lợi này mà GIS dần dần được thương mại hóa. Năm 1977 đã có nhiều hệ thống thông tin địa lí khác nhau trên thế giới. Bên cạnh GIS, thời kỳ này còn phát triển mạnh mẽ các kỹ thuật xử lý ảnh Viễn Thám, một hướng nghiên cứu kết hợp giữa GIS và Viễn Thám được đặt ra. Một số nước đã có những đầu tư đáng kể cho việc phát triển ứng dụng làm bản đồ, hay quản lý dữ liệu có sự trợ giúp của máy tính là Canada và Mỹ sau đó đến các nước Thụy Điển, Đan Mạch, Pháp… Thập kỷ 80 được đánh dấu bởi các nhu cầu sử dụng GIS ngày càng tăng với các quy mô khác nhau. Người ta tiếp tục giải quyết những tồn tại của các 7 năm trước mà nổi lên là vấn đề số hoá dữ liệu. Thập kỷ này đánh dấu bởi sự nảy sinh các nhu cầu mới trong ứng dụng GIS như: Theo dõi sử dụng tối ưu các nguồn tài nguyên, Đánh giá khả thi các phương án quy hoạch, Các bài toán giao thông… GIS trở thành một công cụ hữu hiệu trong công tác quản lý và trợ giúp quyết định. Những năm đầu của thập kỷ 90 được đánh dấu bằng việc nghiên cứu hoà nhập giữa GIS và Viễn thám. Các nước Bắc Mỹ và Châu Âu thu được nhiều thành công trong lĩnh vực này. Khu vực Châu Á - Thái Bình Dương cũng đã thành lập nhiều trung tâm nghiên cứu Viễn thám và GIS. Ở các nước như Trung Quốc, Nhật Bản, Thái Lan… đã chú ý nghiên cứu đến GIS chủ yếu vào lĩnh vực quản lý, đánh giá Tài nguyên thiên nhiên và Môi trường. Ở Việt Nam việc nghiên cứu và ứng dụng GIS cũng chỉ mới bắt đầu và chỉ được triển khai ở những cơ quan lớn như: Bộ Tài nguyên và Môi trường, trường Đại học Mỏ Địa Chất, Viện điều tra quy hoạch rừng, Cục kiểm lâm, Viện địa chất… Đồng thời mức độ ứng dụng còn hạn chế, và mới chỉ có ý nghĩa nghiên cứu hoặc ứng dụng để giải quyết một số nhiệm vụ trước mắt. Như vậy, hầu hết các nước trên thế giới đều quan tâm nghiên cứu hệ thống thông tin địa lí và ứng dụng của nó vào nhiều ngành. Ngày nay, phần mềm GIS đang hướng tới đưa công nghệ GIS trở thành hệ tự động thành lập bản đồ, và xử lý dữ liệu. Phần cứng của GIS phát triển mạnh theo giải pháp máy tính để bàn, nhất là những năm gần đây ra đời các bộ vi xử lý cực mạnh, thiết bị lưu trữ dữ liệu, hiển thị và in ấn tiên tiến đã làm cho công nghệ GIS thay đổi về chất. Có thể nói trong suốt quá trình hình thành và phát triển của mình, công nghệ GIS đã luôn tự hoàn thiện từ thấp đến cao, từ đơn giản đến phức tạp để phù hợp với các tiến bộ mới nhất của khoa học kỹ thuật và những ứng dụng của nó trong thời gian gần đây thật đáng ghi nhận. 1.1.2. Tại khu vực nghiên cứu Việc ứng dụng Hệ thống thông tin địa lí trong xây dựng bản đồ số và quản lý dữ liệu tại địa phương mới bước đầu áp dụng và phát triển trong những năm gần đây chủ yếu để lưu trữ, quản lý hiện trạng, in ấn mà chưa thực sự khai thác 8 được thế mạnh của công nghệ mới này. Mặc dù vậy, việc đưa công nghệ mới này vào sử dụng tại khu vực đã giúp việc cập nhật, lưu trữ thông tin hết sức dễ dàng, nhanh chóng, tiện lợi hơn rất nhiều so với phương pháp thủ công truyền thống, tạo nên những bước phát triển mới cho khu vực. Từ đó giúp cho việc quản lý tài nguyên một cách chặt chẽ, đưa ra các giải pháp bảo vệ, phát triển phù hợp với từng thời kỳ . 1.2. Tổng quan về công tác đánh giá biến động ở Việt Nam Từ trước đến nay chưa có một khái niệm chính xác về đánh giá biến động, nhưng đánh giá biến động có thể được hiểu là: Việc theo dõi, giám sát và quản lý đối tượng nghiên cứu để từ đó thấy được sự thay đổi về đặc điểm, tính chất của đối tượng nghiên cứu, sự thay đổi có thể định lượng được. Ví dụ như : Diện tích đất chuyển mục đích sử dụng, diện tích rừng mất đi hay được trồng mới... Đánh giá biến động hiện trạng sử dụng đất : Là đánh giá được sự thay đổi về loại hình sử dụng đất (đất sản xuất nông nghiệp, đất ở nông thôn, đất giao thông, đất thuỷ lợi, đất cơ sở sản xuất kinh doanh...) qua các thời điểm. Hiện nay trên thế giới, đặc biệt là các nước công nghiệp phát triển, việc đánh giá hiện trạng sử dụng đất, hiện trạng rừng và theo dõi diễn biến tài nguyên thiên nhiên được tiến hành thường xuyên trên cơ sở sử dụng phương pháp truyền thống trên bản đồ giấy dựa vào các số liệu thống kê ngoài thực địa. Gần đây công việc này đã được hiện đại hoá, đã ứng dụng công nghệ thông tin trong đánh giá biến động. Và đặc biệt đó là ứng dụng hệ thống thông tin địa lí (GIS) hoặc kết hợp với công nghệ Viễn thám đã đem lại hiệu quả hết sức to lớn. Ở nước ta việc theo dõi, đánh giá biến động hiện trạng sử dụng đất được quan tâm đáng kể. Tuy nhiên từ trước đến nay công việc này thường được thực hiện bằng phương pháp truyền thống nên kết quả nhận được chưa thực sự chính xác, và thậm chí còn chậm hơn vài năm so với hiện tại, ít có ý nghĩa trong việc đưa ra các biện pháp thích hợp để phục vụ cho công tác quản lý hay quy hoạch sử dụng đất. 9 1.3. Sự cần thiết phải đánh giá biến động hiện trạng sử dụng đất Quá trình phát triển của đất nước diễn ra nhanh chóng và sôi nổi, Luật đất đai năm 2003 ra đời bổ sung quyền lợi và nghĩa vụ của người dân với đất đai. Theo đó người dân được hưởng các quyền như : Chuyển đổi, chuyển nhượng, cho thuê, thừa kế, thế chấp, tặng cho quyền sử dụng đất, bảo lãnh, góp vốn bằng quyền sử dụng đất. Trong quá trình thực hiện các quyền hợp pháp của người sử dụng đất đã gây ra nhiều biến động lớn về đất đai. Các biến động đó là : - Biến động về yếu tố không gian của thửa đất do chia mảnh, ghép thửa, do sạt nở đất... làm biến động hình dạng kích thước của thửa đất. - Chuyển mục đích sử dụng đất. - Thay đổi chủ sử dụng đất. Trước tình hình này thì công tác quản lý nhà nước về đất đai càng phải được trú trọng và quan tâm hơn, việc cập nhật biến động phải được cập nhật thường xuyên sao cho sát thực tế nhất. Tuy nhiên đây là việc làm không đơn giản nếu việc quản lý chỉ dừng lại ở mức độ thô sơ : Bản đồ giấy, sổ sách... GIS là hệ thống quản lý không gian được phát triển dựa trên cơ sở công nghệ máy tính với mục đích lưu trữ, hợp nhất, mô hình hoá, phân tích và miêu tả được nhiều dữ liệu. GIS được gọi là công nghệ xúc tác vì tiềm năng to lớn của nó đối với phạm vi các ngành có liên quan. GIS hợp nhất các số liệu mang tính liên ngành lại bằng tổng hợp, mô hình hoá và phân tích. Hệ thống thông tin địa lí và các ứng dụng của nó giúp đạt được nhiều yêu cầu của thực tiễn, với các ưu điểm nổi bật như sau : - Giảm hoặc loại bỏ các hoạt động thừa từ đó tiết kiệm được thời gian, công sức và tiền của. - Số liệu có thể được cập nhật hoá một cách dễ dàng. - Chất lượng số liệu được quản lý, xử lý và hiệu chỉnh tốt. - Dễ dàng truy cập, phân tích số liệu từ nhiều nguồn và nhiều loại khác nhau. - Tổng hợp một lần được nhiều loại số liệu khác nhau để phân tích và tạo ra nhanh chóng một lớp số liệu tổng hợp mới. 10 - Có thể làm bản đồ không cần kỹ xảo hoặc vắng kỹ thuật viên. - Có thể làm cho bản đồ gần gũi với mục đích sử dụng. - Hạn chế sử dụng bản đồ in tránh tác hại làm giảm chất lượng dữ liệu. Với những ứng dụng to lớn của GIS không chỉ trong công tác xây dựng, biên tập và khai thác thông tin bản đồ mà GIS còn là công cụ đắc lực trong công tác quản lý và sử dụng đất hiệu quả, thực hiện tốt các giải pháp phát triển bền vững Tài nguyên môi trường. Chính vì vậy mà GIS đã và đang được nhiều ngành nghiên cứu phát triển. 11 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Cơ sở lí luận về đánh giá biến động hiện trạng sử dụng đất 2.1.1. Một số khái niệm cơ bản về đất đai và bản đồ hiện trạng sử dụng đất Đất là một thành phần của lớp vỏ địa lí, phân bố ở các bề mặt lục địa. Đây là nơi tiếp xúc, xâm nhập và tác động qua lại của tất cả các thành phần tự nhiên. Vì thế đất có thành phần vật chất, cấu trúc phức tạp và đa dạng nhất trong lớp vỏ địa lí. Những kiến thức về đất đã được tích lũy từ khi con người chuyển từ hái lượm thực vật hoang dại sang trồng trọt, cách đây khoảng 7000 - 8000 năm. Song mãi tới cuối thế kỉ XIX, lần đầu tiên khái niệm về đất trên cơ sở phát sinh học mới được đề xuất bởi nhà thổ nhưỡng học người Nga V.V.Docusaep (1846 1903) : „„Đất là vật thể tự nhiên hoàn toàn độc lập, là sản phẩm của hoạt động tổng hợp bao gồm đá mẹ, khí hậu, sinh vật, tuổi và địa hình địa phương‟‟. Khái niệm về đất của V.V.Docusaep đã thể hiện rõ tính chất phát sinh của đất : chúng được hình thành từ các hợp chất vô cơ và hữu cơ, là thể biến động và có quá trình phát triển. Theo quan điểm này, tất cả các loại đất đều được tạo thành từ các sản phẩm phong hóa của đá gốc. Các sản phẩm này bị biến đổi dần cùng với thời gian về các mặt lí hóa, và sinh học dưới tác động của sinh vật trong các điều kiện khác nhau của khí hậu và địa hình, cuối cùng trở thành đất. Một khía cạnh khác mà khái niệm trên đề cập tới là tác động tổng hợp của các nhân tố hình thành đất. Trong quá trình thành tạo đất, mỗi nhân tố đóng một vài trò riêng, song giữa chúng có mối liên hệ chặt chẽ, có thể hỗ trợ hoặc hạn chế lẫn nhau, không nhân tố nào tác động đơn độc. Mặc dù khái niệm về đất của Docusaep chưa nêu được đặc trưng cơ bản của đất, nhưng khái niệm mang tính chất phát sinh này là khái niệm đầu tiên xác định một cách khoa học về đất. Sau này, nhiều nhà thổ nhưỡng học đã nêu ra các định nghĩa khác, nhưng định nghĩa của V.R.Viliam (1863 - 1930) cho ta nhận thức đầy đủ hơn về đất : „„Đất là lớp tơi xốp ở bề mặt lục địa, có khả năng cho thu hoạch thực vật. Độ phì là một tính chất hết sức quan trọng của đất, là đặc trưng cơ bản của đất‟‟. 12