Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đất đai là nguồn tài nguyên thiên nhiên đặc biệt, có tính hạn chế về không gian và không thể tái tạo. Trong công tác quản lý nhà nước về đất đai theo quy định của Luật Đất đai, việc đo đạc lập bản đồ địa chính, xây dựng hồ sơ địa chính và cấp Giấy chứng nhận quyền sử dụng đất là những nhiệm vụ trọng tâm. Bản đồ địa chính là tài liệu cơ bản, mang tính pháp lý cao, cung cấp thông tin không gian và thuộc tính phục vụ quản lý đến từng thửa đất và từng chủ sử dụng.

Xã Biên Sơn, huyện Lục Ngạn, tỉnh Bắc Giang là địa bàn miền núi có địa hình bán sơn địa phức tạp, hệ thống hồ sơ và bản đồ địa chính cần được chuẩn hóa theo quy chuẩn hiện đại. Để phục vụ công tác quản lý đất đai và cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất tại địa phương, Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Giang cùng Công ty Cổ phần Tài nguyên và Môi trường Phương Bắc đã triển khai khảo sát, thiết kế kỹ thuật - dự toán đo vẽ bản đồ địa chính các tỷ lệ 1:1000, 1:2000 và 1:5000. Đề tài khóa luận tập trung thực hiện việc ứng dụng thiết bị đo đạc điện tử và các phần mềm chuyên ngành để xây dựng một mảnh bản đồ cụ thể tại khu vực này.

Mục tiêu nghiên cứu:

  1. Ứng dụng công nghệ tin học và máy toàn đạc điện tử vào thành lập lưới khống chế đo vẽ, đo vẽ chi tiết và biên tập một tờ bản đồ địa chính tỷ lệ 1:2000 tại xã Biên Sơn, huyện Lục Ngạn, tỉnh Bắc Giang.
  2. Hỗ trợ việc quản lý hồ sơ địa chính và công tác quản lý nhà nước về đất đai cho Ủy ban nhân dân các cấp.
  3. Nghiên cứu khả năng ứng dụng của công nghệ tin học bao gồm hệ thống phần mềm trắc địa và máy toàn đạc điện tử trong công tác thành lập bản đồ địa chính và quản lý cơ sở dữ liệu tài nguyên đất xã Biên Sơn.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Quy trình xây dựng lưới khống chế đo vẽ, kỹ thuật đo vẽ chi tiết và công tác biên tập bản đồ địa chính tờ số 16 tỷ lệ 1:2000.
  • Phạm vi không gian: Địa bàn tờ bản đồ địa chính số 16, xã Biên Sơn, huyện Lục Ngạn, tỉnh Bắc Giang.
  • Phạm vi thời gian: Quá trình thực tập và thu thập số liệu thực địa được tiến hành từ ngày 04/03/2018 đến ngày 04/06/2018.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận dựa trên các quy chuẩn kỹ thuật của ngành địa chính, trọng tâm là Thông tư số 25/2014/TT-BTNMT ngày 19/05/2014 của Bộ Tài nguyên và Môi trường quy định về thành lập bản đồ địa chính.

Cơ sở toán học của bản đồ địa chính:

  • Hệ quy chiếu và hệ tọa độ: Hệ tọa độ quốc gia VN-2000, Elipsoid WGS-84 với bán trục lớn $a = 6378137{,}0\text{ m}$, độ dẹt $\alpha = 1/298{,}25723563$, tốc độ quay quanh trục $\omega = 7292115{,}0 \times 10^{-11}\text{ rad/s}$, hằng số trọng trường Trái Đất $GM = 3986005 \times 10^{8}\text{ m}^3/\text{s}^2$. Điểm gốc tọa độ quốc gia $N_{00}$ đặt tại Viện Công nghệ Địa chính, Hà Nội.
  • Phép chiếu: Phép chiếu hình trụ ngang đồng góc UTM, kinh tuyến trục quy định cho tỉnh Bắc Giang là $107^\circ00'$.
  • Phương pháp chia mảnh: Mảnh bản đồ địa chính tỷ lệ 1:2000 được chia từ mảnh tỷ lệ 1:5000 thành 09 ô vuông (kích thước thực tế $1 \times 1\text{ km}$, tương ứng diện tích 100 ha ngoài thực địa; kích thước khung trong tiêu chuẩn trên giấy là $50 \times 50\text{ cm}$).

Nguyên lý đo đạc và công thức tính toán: Đo vẽ chi tiết sử dụng phương pháp tọa độ cực bằng máy toàn đạc điện tử: $$\Delta X_{A-P} = S \cdot \cos\alpha_{A-P}$$ $$\Delta Y_{A-P} = S \cdot \sin\alpha_{A-P}$$ $$X_P = X_A + \Delta X_{A-P}$$ $$Y_P = Y_A + \Delta Y_{A-P}$$ $$S = D \cdot \cos v \quad (\text{hoặc } S = D \cdot \sin z)$$ $$H_P = H_A + h_{A-P} = H_A + S \cdot \tan v + i_m - l_g$$ Trong đó: $D$ là khoảng cách nghiêng; $S$ là khoảng cách ngang; $v$ là góc đứng ($z$ là góc thiên đỉnh); $\alpha$ là góc định hướng; $i_m$ là chiều cao máy; $l_g$ là chiều cao gương.

Phương pháp nghiên cứu thực tế:

  • Phương pháp thu thập, khảo sát tài liệu: Thu thập số liệu mốc độ cao, mốc tọa độ địa chính hiện có từ UBND xã Biên Sơn và Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Lục Ngạn; khảo sát thực địa khu vực đo vẽ.
  • Phương pháp đo đạc ngoại nghiệp: Sử dụng công nghệ định vị vệ tinh GPS để lập lưới khống chế đo vẽ (cặp điểm thông hướng); dùng máy toàn đạc điện tử SOUTH đo đường chuyền kinh vĩ và đo chi tiết các đối tượng địa vật, ranh giới thửa đất theo phương pháp tọa độ cực.
  • Phương pháp xử lý số liệu: Tính toán và bình sai lưới tọa độ mặt bằng trong hệ tọa độ VN-2000 bằng phần mềm chuyên dụng; trút số liệu dã ngoại qua phần mềm trung gian T-COM/TOP2ASC.
  • Phương pháp biên tập bản đồ số: Ứng dụng phần mềm nền MicroStation và phần mềm ứng dụng chuyên ngành FAMIS (phiên bản 2006) để xử lý mã điểm, sửa lỗi hình học (MRFClean, MRFFlag), tạo vùng thửa đất theo mô hình topology, đánh số thửa, vẽ nhãn và lập khung bản đồ chuẩn.

Nội dung chính theo từng chương

Phần I: Mở đầu

Trình bày tính cấp thiết của việc xây dựng hệ thống bản đồ địa chính chính quy phục vụ công tác quản lý nhà nước về đất đai; nêu rõ 3 mục tiêu nghiên cứu cụ thể; xác định ý nghĩa khoa học trong việc rèn luyện kỹ năng xây dựng CSDL địa chính trên nền GIS và ý nghĩa thực tiễn đối với công tác đo đạc tại xã Biên Sơn.

Phần II: Tổng quan tài liệu

Hệ thống hóa toàn diện các vấn đề lý luận về bản đồ địa chính:

  • Khái niệm, mục đích sử dụng và các yếu tố nội dung trên bản đồ địa chính (ranh giới thửa đất, loại đất, công trình xây dựng, hệ thống giao thông, thủy văn, địa vật định hướng, mốc giới quy hoạch).
  • Cơ sở toán học, so sánh đặc tính biến dạng giữa phép chiếu Gauss-Kruger và UTM, quy định tham số hệ quy chiếu VN-2000 và quy tắc phân mảnh bản đồ các tỷ lệ từ 1:10000 đến 1:200.
  • Các phương pháp thành lập bản đồ địa chính (phương pháp toàn đạc, ảnh hàng không, biên tập bổ sung); cấu tạo ba khối cơ bản của máy toàn đạc điện tử (máy đo xa điện tử EDM, máy kinh vĩ số DT, bộ vi xử lý CPU).
  • Quy chuẩn kỹ thuật đường chuyền kinh vĩ (KV1, KV2) theo Thông tư 25/2014/TT-BTNMT.
  • Giới thiệu các modul trong bộ phần mềm Mapping Office (MicroStation, MGE, I/RASC, I/RASB, I/GEOVEC) và các chức năng của phần mềm FAMIS (quản lý trị đo, tạo topology, quản lý phân lớp, vẽ nhãn, liên kết cơ sở dữ liệu thuộc tính).

Phần III: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Xác định cụ thể đối tượng nghiên cứu (lưới khống chế và việc đo vẽ tờ bản đồ số 16 tỷ lệ 1:2000), địa bàn thực tập tại xã Biên Sơn từ tháng 3/2018 đến tháng 6/2018. Thiết lập 4 nhóm nội dung nghiên cứu chính và chi tiết hóa 4 phương pháp kỹ thuật (thu thập tài liệu, đo đạc ngoại nghiệp bằng máy SOUTH, xử lý số liệu bình sai, biên tập bản đồ số bằng MicroStation và FAMIS).

Phần IV: Kết quả nghiên cứu & Thảo luận

  • Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội xã Biên Sơn: Phân tích đặc điểm địa hình bán sơn địa (độ cao trung bình 20 m so với mực nước biển, dốc từ Bắc xuống Nam), khí hậu nhiệt đới 4 mùa (lượng mưa 1600 - 1800 mm/năm), mạng lưới thủy văn (kênh hồ Bấu, mương Đồng Phấn). Phân tích cơ cấu kinh tế năm 2015 (nông nghiệp 60,7%, thương mại dịch vụ 20%, tiểu thủ công nghiệp 19,3%); dân số 8.160 người (1.873 hộ, mật độ 395,5 người/km²); nguồn lao động 5.050 người.
  • Hiện trạng sử dụng đất và quản lý đất đai: Phân tích bảng cân đối quỹ đất năm 2017 với tổng diện tích 2.063,23 ha; thống kê nguồn tài liệu bản đồ hiện có tại xã (43 tờ tỷ lệ 1:1000, 22 tờ tỷ lệ 1:2000, 3 tờ tỷ lệ 1:5000).
  • Thành lập lưới khống chế đo vẽ: Xây dựng lưới gồm 156 điểm đo bằng công nghệ GPS dạng lưới tam giác, tứ giác tạo thành các cặp điểm thông hướng, kiểm tra và hiệu chỉnh thiết bị trước khi đo, tuân thủ các hạn sai kỹ thuật theo Thông tư 25/2014/TT-BTNMT.
  • Đo vẽ chi tiết và biên tập bản đồ: Thực hiện đo chi tiết bằng máy SOUTH; trút dữ liệu qua phần mềm T-COM và TOP2ASC; nạp tệp tọa độ vào MicroStation; tiến hành nối điểm ranh giới; dùng các công cụ Clean để tự động tìm và sửa lỗi hình học (lỗi bắt điểm, dóng thừa/thiếu); tạo vùng thửa đất topology; đánh số thửa tự động; gán dữ liệu thuộc tính; vẽ nhãn thửa; tạo khung bản đồ chuẩn tỷ lệ 1:2000 và hoàn thiện tờ bản đồ số 16.

Phần V: Kết luận và kiến nghị

Tổng kết kết quả thực hiện thành lập tờ bản đồ số 16 tỷ lệ 1:2000; khẳng định tính hiệu quả của quy trình phối hợp thiết bị toàn đạc điện tử và các phần mềm tin học chuyên ngành; kiến nghị tiếp tục ứng dụng công nghệ để hoàn thiện công tác đo vẽ bản đồ địa chính chính quy cho các khu vực còn lại.

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đã tổng hợp các số liệu đo đạc, hiện trạng sử dụng đất và chỉ tiêu kỹ thuật cụ thể tại địa bàn nghiên cứu:

TT Nhóm loại đất Diện tích (ha) Cơ cấu (%)
I Tổng diện tích đất tự nhiên 2063,23 100,00
1 Nhóm đất nông nghiệp 1639,10 79,44
1.1 Đất sản xuất nông nghiệp 914,70 44,33
- Đất trồng cây hàng năm 103,10 -
- Đất trồng cây lâu năm 811,20 -
1.2 Đất lâm nghiệp (Đất rừng sản xuất) 724,20 35,10
1.3 Đất nuôi trồng thủy sản 0,20 0,01
2 Nhóm đất phi nông nghiệp 413,50 20,04
2.1 Đất ở tại nông thôn 320,10 15,51
2.2 Đất chuyên dùng 56,20 2,72
2.3 Đất cơ sở tín ngưỡng 0,40 0,02
2.4 Đất nghĩa trang, nghĩa địa, nhà tang lễ 3,50 0,17
2.5 Đất sông, ngòi, kênh, rạch, suối 0,60 0,03
2.6 Đất có mặt nước chuyên dùng 32,55 1,58
3 Nhóm đất chưa sử dụng (đất bằng) 10,60 0,51

Nguồn: Hiện trạng quỹ đất xã Biên Sơn năm 2017 tổng hợp trong khóa luận.

Bên cạnh đó, lưới khống chế phục vụ đo vẽ được xây dựng đáp ứng các chỉ tiêu kỹ thuật của đường chuyền địa chính quy định tại Thông tư 25/2014/TT-BTNMT:

STT Yếu tố kỹ thuật của đường chuyền Chỉ tiêu quy định
1 Góc ngoặt đường chuyền $\ge 30^\circ$
2 Số cạnh trong đường chuyền $\le 15$
3 Chiều dài đường chuyền nối 2 điểm cấp cao $\le 8\text{ km}$
4 Chiều dài cạnh dài nhất / ngắn nhất $\le 1400\text{ m}$ / $\ge 200\text{ m}$
5 Chiều dài trung bình một cạnh $500\text{ m} - 700\text{ m}$
6 Trị tuyệt đối sai số trung phương đo góc $\le 5''$
7 Sai số giới hạn khép góc đường chuyền ($f_\beta$) $\le 5\sqrt{n}''$ ($n$ là số góc)
8 Sai số khép giới hạn tương đối ($f_s / [S]$) $\le 1:25.000$

Kết quả chính đạt được:

  • Xây dựng hoàn chỉnh lưới khống chế đo vẽ gồm 156 điểm đo bằng công nghệ GPS kết hợp đường chuyền toàn đạc.
  • Thu thập, xử lý và trút dữ liệu đo chi tiết từ máy toàn đạc điện tử SOUTH sang máy tính thông qua phần mềm T-COM và TOP2ASC.
  • Biên tập và hoàn thiện 01 mảnh bản đồ địa chính số tờ số 16 tỷ lệ 1:2000 xã Biên Sơn trên phần mềm MicroStation và FAMIS, bảo đảm chuẩn hóa cấu trúc dữ liệu không gian, mô hình topology không còn lỗi hở vùng/chồng đè, hiển thị đầy đủ thông tin số thửa, diện tích, loại đất và khung bản đồ theo quy định.

Đóng góp của đề tài:

  • Chuẩn hóa quy trình kỹ thuật đo đạc - xử lý số liệu - biên tập bản đồ số địa chính cho khu vực nông thôn miền núi có địa hình bán sơn địa.
  • Cung cấp tài liệu bản đồ địa chính tờ số 16 phục vụ trực tiếp cho công tác cấp đổi Giấy chứng nhận quyền sử dụng đất và xây dựng cơ sở dữ liệu đất đai tại xã Biên Sơn, huyện Lục Ngạn.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế:

  • Đề tài chỉ tập trung thực hiện trên phạm vi 01 mảnh bản đồ (tờ số 16 tỷ lệ 1:2000) trong tổng số 22 tờ bản đồ tỷ lệ 1:2000 của toàn xã Biên Sơn.
  • Địa hình khu vực đo vẽ mang đặc trưng bán sơn địa, có nhiều đồi bát úp và ruộng bậc thang chênh cao lớn, một số khu vực bị che khuất tầm ngắm khiến việc bố trí trạm máy và đo chi tiết gặp khó khăn.

Hướng nghiên cứu tiếp:

  • Mở rộng ứng dụng quy trình kỹ thuật để đo vẽ, biên tập và hoàn thiện toàn bộ các tờ bản đồ địa chính còn lại trên địa bàn xã Biên Sơn (43 tờ tỷ lệ 1:1000, 21 tờ tỷ lệ 1:2000 còn lại, 3 tờ tỷ lệ 1:5000).
  • Nghiên cứu kết nối đồng bộ cơ sở dữ liệu không gian từ phần mềm FAMIS với hệ thống cơ sở dữ liệu hồ sơ địa chính thuộc tính (phần mềm CADDB hoặc hệ thống VBDLIS) nhằm hoàn thiện hồ sơ địa chính số phục vụ quản lý đa mục tiêu.

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận có giá trị tham khảo hữu ích cho:

  • Sinh viên ngành Quản lý đất đai, Kỹ thuật trắc địa - Bản đồ, Địa chính: Tham khảo phương pháp xây dựng lưới khống chế đo vẽ, các bước tính toán tọa độ cực, công thức bình sai và trình tự thao tác thực tế trên phần mềm MicroStation kết hợp FAMIS.
  • Kỹ thuật viên, cán bộ địa chính cấp xã/huyện: Tham khảo quy trình thực địa từ khâu kiểm tra thiết bị đo đạc, đo vẽ bằng máy toàn đạc điện tử SOUTH, trút số liệu dã ngoại qua TOP2ASC/T-COM đến kỹ thuật sửa lỗi Clean, gán nhãn và tạo khung bản đồ số theo Thông tư 25/2014/TT-BTNMT.

Câu hỏi thường gặp

1. Khóa luận áp dụng cơ sở toán học và hệ quy chiếu nào để thành lập bản đồ?
Bản đồ được thành lập trên hệ quy chiếu và hệ tọa độ quốc gia VN-2000, sử dụng Elipsoid WGS-84, phép chiếu hình trụ ngang đồng góc UTM với kinh tuyến trục $107^\circ00'$ quy định cho tỉnh Bắc Giang.

2. Kích thước và diện tích quy định của mảnh bản đồ địa chính tỷ lệ 1:2000 là bao nhiêu?
Mảnh bản đồ địa chính tỷ lệ 1:2000 được chia từ mảnh tỷ lệ 1:5000 thành 9 ô vuông. Mỗi ô vuông có kích thước thực tế ngoài thực địa là $1 \times 1\text{ km}$ (tương ứng diện tích 100 ha), kích thước khung trong tiêu chuẩn trên bản vẽ là $50 \times 50\text{ cm}$.

3. Lưới khống chế đo vẽ tại xã Biên Sơn được thiết lập với quy mô như thế nào?
Lưới khống chế đo vẽ gồm 156 điểm đo, được thiết kế dưới dạng lưới tam giác, tứ giác và đo bằng công nghệ GPS để tạo thành các cặp điểm thông hướng nhau, đáp ứng yêu cầu mật độ trạm đo để đo vẽ chi tiết các khu vực thung lũng xen kẽ chân núi.

4. Dữ liệu đo dã ngoại từ máy toàn đạc SOUTH được xử lý sang phần mềm biên tập bản đồ bằng cách nào?
Dữ liệu lưu trong bộ nhớ máy đo được trút sang máy vi tính qua phần mềm T-COM và TOP2ASC để chuyển đổi thành tệp số liệu dạng văn bản/ASCII (tọa độ X, Y, H và mã điểm), sau đó nạp trực tiếp vào môi trường đồ họa MicroStation để chạy các phân hệ của FAMIS.

5. Cơ cấu sử dụng đất của xã Biên Sơn năm 2017 có đặc điểm gì nổi bật?
Năm 2017, tổng diện tích đất tự nhiên của xã là 2.063,23 ha, trong đó đất nông nghiệp chiếm tỷ trọng lớn nhất với 1.639,10 ha (79,44%), đất phi nông nghiệp chiếm 413,50 ha (20,04%) và đất chưa sử dụng là 10,60 ha (0,51%). Trong đất nông nghiệp, diện tích đất trồng cây lâu năm (vải thiều, nhãn) chiếm ưu thế với 811,20 ha.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Tẩn Tông Mìn đã giải quyết trọn vẹn nhiệm vụ ứng dụng máy toàn đạc điện tử SOUTH cùng phần mềm MicroStation và FAMIS để thành lập tờ bản đồ địa chính số 16 tỷ lệ 1:2000 tại xã Biên Sơn, huyện Lục Ngạn, tỉnh Bắc Giang. Nghiên cứu đã tuân thủ chặt chẽ các chỉ tiêu kỹ thuật theo Thông tư 25/2014/TT-BTNMT trong các khâu xây dựng lưới 156 điểm khống chế, đo vẽ chi tiết và chuẩn hóa cấu trúc dữ liệu topology của thửa đất. Kết quả thực hiện cung cấp nguồn tư liệu bản đồ chính quy, phục vụ thiết thực cho công tác đăng ký, cấp Giấy chứng nhận quyền sử dụng đất và nâng cao hiệu quả quản lý đất đai tại địa phương.