Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Đất đai là nguồn tài nguyên thiên nhiên có hạn, là nền tảng không gian để phân bố dân cư, tổ chức các hoạt động kinh tế – xã hội và là tư liệu sản xuất đặc biệt trong nông – lâm nghiệp. Tại các khu vực trung du và miền núi Việt Nam, diện tích đất chưa sử dụng còn chiếm tỷ trọng đáng kể. Tuy nhiên, việc khai thác quỹ đất này gặp nhiều rào cản do địa hình chia cắt phức tạp, độ dốc lớn, cơ sở hạ tầng thiếu thốn, tập quán canh tác nương rẫy, chăn thả tự do và tình trạng thoái hóa, xói mòn đất diễn ra phổ biến.
Trà Lĩnh là huyện miền núi biên giới nằm ở phía Đông Bắc tỉnh Cao Bằng, có đường biên giới tiếp giáp với Trung Quốc, cách trung tâm thành phố Cao Bằng 30 km. Huyện có tổng diện tích tự nhiên là 25.911,95 ha, địa hình thấp trũng so với các khu vực lân cận, tạo nên tính chất trữ nước và khí hậu á nhiệt đới vùng núi đặc trưng. Dù địa phương đã được thụ hưởng các chính sách hỗ trợ như Chương trình 135 và phong trào xây dựng nông thôn mới, các dự án trước đây vẫn chưa đi sâu nghiên cứu giải pháp sử dụng hợp lý quỹ đất chưa sử dụng. Việc ứng dụng Hệ thống thông tin địa lý (GIS) vào công tác quản lý, phân tích không gian và đánh giá thích nghi đất đai là yêu cầu cấp thiết nhằm phục vụ quy hoạch nông – lâm nghiệp bền vững tại địa phương.
Khóa luận xác định mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể như sau:
- Mục tiêu tổng quát: Ứng dụng công nghệ GIS để đánh giá hiện trạng và định hướng sử dụng đất chưa sử dụng trên địa bàn huyện Trà Lĩnh, tỉnh Cao Bằng.
- Mục tiêu cụ thể:
- Đánh giá hiện trạng quỹ đất chưa sử dụng của huyện nhằm đề xuất kế hoạch khai thác, đưa vào sử dụng cho các mục đích nông nghiệp và lâm nghiệp.
- Định hướng khai thác, bố trí loại hình sử dụng đất thích hợp đối với quỹ đất chưa sử dụng, làm cơ sở khoa học cho công tác quy hoạch sử dụng đất đến năm 2020.
- Đối tượng nghiên cứu: Toàn bộ diện tích đất chưa sử dụng trên địa bàn huyện Trà Lĩnh, bao gồm đất chưa sử dụng thuộc quyền quản lý của nhà nước và diện tích đã giao cho các tổ chức, hộ gia đình, cá nhân nhưng thực tế chưa đưa vào khai thác.
- Phạm vi nghiên cứu:
- Phạm vi không gian: Địa bàn hành chính huyện Trà Lĩnh gồm 1 thị trấn (Hùng Quốc) và 9 xã (Cô Mười, Quang Hán, Quang Vinh, Quang Trung, Xuân Nội, Tri Phương, Cao Chương, Quốc Toản, Lưu Ngọc).
- Phạm vi thời gian: Đề tài tiến hành từ ngày 18/08/2014 đến ngày 30/11/2014, dựa trên số liệu kiểm kê đất đai năm 2010, chuỗi số liệu biến động giai đoạn 2005 – 2010 và định hướng quy hoạch đến năm 2020.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Khóa luận được xây dựng dựa trên khung pháp lý của Nhà nước Việt Nam về quản lý đất đai và tài nguyên môi trường, bao gồm: Luật Đất đai năm 1993, Luật Đất đai năm 2003, Luật Đất đai năm 2013; Nghị định số 181/2004/NĐ-CP (quy định phân loại đất chưa sử dụng thành: đất bằng chưa sử dụng, đất đồi núi chưa sử dụng, núi đá không có rừng cây); Nghị định số 88/2009/NĐ-CP; Nghị định số 43/2014/NĐ-CP; và Thông tư số 07/2009/TT-BTNMT của Bộ Tài nguyên và Môi trường.
Về mặt học thuật, đề tài tiếp cận lý thuyết phát sinh đất đai của V.V. Dokuchaev (1887), quan điểm sinh thái nông nghiệp của Đào Thế Tuấn (1984), Lê Trọng Cúc (1990) và khung tiêu chí đánh giá đất đai bền vững của FAO (1976, 1987) theo 3 trụ cột: bền vững kinh tế, bền vững xã hội và bền vững môi trường. Về mặt kỹ thuật, đề tài sử dụng nền tảng Hệ thống thông tin địa lý (GIS) với các mô hình cấu trúc dữ liệu không gian (Vector, Raster, TIN) và kỹ thuật chồng lớp bản đồ chuyên đề.
Tác giả đã triển khai các phương pháp nghiên cứu sau:
- Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp: Thu thập dữ liệu khí tượng thủy văn, địa hình, thổ nhưỡng, bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2010, số liệu thống kê – kiểm kê đất đai, báo cáo phát triển kinh tế – xã hội từ Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Trà Lĩnh.
- Phương pháp xử lý số liệu thống kê: Sử dụng phần mềm Microsoft Excel để xử lý, tính toán số liệu cơ cấu diện tích và biến động đất đai.
- Phương pháp GIS và phân tích không gian:
- Sử dụng phần mềm Microstation SE để mở, biên tập và xuất dữ liệu bản đồ sang định dạng trung gian.
- Sử dụng phần mềm ArcGIS để chuẩn hóa dữ liệu qua công cụ
Feature Class to Feature Class, gán thuộc tính và chuyển đổi toàn bộ dữ liệu không gian về hệ quy chiếu thống nhất WGS 1984 UTM Zone 48N.
- Thành lập các bản đồ đơn tính: bản đồ loại đất, bản đồ độ dốc, bản đồ độ dày tầng đất; từ đó xây dựng các bản đồ tính thích nghi của cây trồng và thực hiện phép chồng ghép không gian để tạo lập bản đồ định hướng sử dụng đất chưa sử dụng.
Nội dung chính theo từng chương
Phần 1: Mở đầu
Trình bày tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ yêu cầu quản lý và khai thác hiệu quả quỹ đất trống đồi núi trọc tại huyện Trà Lĩnh; xác định rõ mục tiêu tổng quát, mục tiêu cụ thể, các yêu cầu kỹ thuật và ý nghĩa học thuật, thực tiễn của khóa luận tốt nghiệp ngành Quản lý Đất đai.
Phần 2: Tổng quan tài liệu
Hệ thống hóa các văn bản quy phạm pháp luật của Nhà nước về phân loại và quản lý đất chưa sử dụng. Tổng quan các quan điểm khoa học về nguồn gốc suy thoái đất dốc nhiệt đới do yếu tố tự nhiên (mưa tập trung, xói mòn) và con người (quảng canh, nương rẫy, phá rừng). Khái quát lý thuyết sử dụng đất bền vững theo tiêu chuẩn FAO và nguyên lý cấu thành công nghệ GIS. Đồng thời, chương này tổng thuật các công trình nghiên cứu ứng dụng GIS trong đánh giá và quản lý đất đai trên thế giới (Mỹ, Ý, Ấn Độ, Nigeria, Trung Quốc) và tại Việt Nam (các nghiên cứu tại Võ Nhai – Thái Nguyên, Bình Xuyên – Vĩnh Phúc, Bát Xát – Lào Cai, Văn Yên – Yên Bái).
Phần 3: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu
Xác định đối tượng nghiên cứu là diện tích đất chưa sử dụng tại 10 đơn vị hành chính cấp xã/thị trấn của huyện Trà Lĩnh trong thời gian thực hiện từ tháng 8 đến tháng 11 năm 2014. Thiết lập quy trình công nghệ GIS tích hợp bao gồm 3 bước chính: thu thập dữ liệu nguồn (không gian và thuộc tính), xử lý chuẩn hóa cơ sở dữ liệu trên ArcGIS và thực hiện phân tích chồng ghép các lớp bản đồ chuyên đề để lựa chọn loại hình sử dụng đất (LUT).
Phần 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Chương này tập trung vào 4 nội dung kết quả chính:
- Điều kiện tự nhiên, kinh tế – xã hội: Huyện Trà Lĩnh có tọa độ từ 22°42’ đến 22°54’ vĩ độ Bắc và từ 106°12’ đến 106°26’ kinh độ Đông. Địa hình trũng núi đá vôi chiếm tới 15.177,15 ha (59,06% diện tích tự nhiên). Hệ thống thủy văn có 3 nhánh sông với lưu lượng biến thiên từ $Q_{min} = 2,7\text{ m}^3/\text{s}$ đến $Q_{max} = 14 - 15\text{ m}^3/\text{s}$. Dân số toàn huyện là 21.576 người (mật độ 83 người/km²), gồm 4 dân tộc: Tày, Nùng, Mông, Kinh; thu nhập bình quân đầu người năm 2009 đạt 9,5 triệu đồng.
- Hiện trạng và biến động đất chưa sử dụng: Phân tích chi tiết hiện trạng quỹ đất năm 2010 và chuỗi biến động giai đoạn 2005 – 2010 trên địa bàn toàn huyện.
- Ứng dụng GIS xây dựng cơ sở dữ liệu: Thực hiện chuyển đổi và chuẩn hóa hệ tọa độ WGS 1984 UTM Zone 48N cho 11 lớp đối tượng địa lý (giao thông, thủy hệ, địa hình, ranh giới, loại đất...). Thiết lập quy trình chồng lớp bản đồ đơn tính để đánh giá tính thích nghi sinh thái.
- Đề xuất giải pháp: Đưa ra 6 nhóm giải pháp về cơ chế chính sách, thị trường tiêu thụ nông sản, nguồn vốn đầu tư, hoàn thiện giao thông – thủy lợi, kỹ thuật canh tác trên đất dốc và công tác phòng chống thiên tai.
Phần 5: Kết luận và đề nghị
Tổng kết các kết quả đạt được về quy mô, cơ cấu đất chưa sử dụng năm 2010 (1.610,27 ha) và sự suy giảm tích cực so với năm 2005. Khẳng định hiệu quả của việc ứng dụng công nghệ GIS trong phân hạng thích nghi đất đai và định hướng sử dụng quỹ đất chưa sử dụng phục vụ phát triển nông – lâm nghiệp bền vững đến năm 2020.
Kết quả và đóng góp
Khóa luận đã trích xuất, xử lý và tổng hợp hệ thống số liệu hiện trạng và biến động đất đai huyện Trà Lĩnh năm 2010 qua các bảng thống kê chi tiết:
| STT |
Loại đất |
Diện tích (ha) |
Tỷ lệ cơ cấu (%) |
| 1 |
Đất nông nghiệp |
22.820,00 |
88,07 |
| 2 |
Đất phi nông nghiệp |
1.481,68 |
5,72 |
| 3 |
Đất chưa sử dụng |
1.610,27 |
6,21 |
| Tổng |
Tổng diện tích đất tự nhiên |
25.911,95 |
100,00 |
Cơ cấu sử dụng đất tổng thể huyện Trà Lĩnh năm 2010
Trong nhóm đất nông nghiệp, đất rừng phòng hộ chiếm diện tích lớn nhất với 14.582,65 ha (56,28% tổng diện tích tự nhiên), đất rừng sản xuất chiếm 3.481,94 ha (13,44%), đất trồng lúa chiếm 1.701,93 ha (6,57%), đất rừng đặc dụng chiếm 725,31 ha (2,80%), đất trồng cây lâu năm chiếm 125,89 ha (0,49%) và đất nuôi trồng thủy sản chiếm 15,79 ha (0,06%).
Đối với quỹ đất chưa sử dụng năm 2010, cơ cấu chi tiết gồm:
- Đất bằng chưa sử dụng (BCS): 102,35 ha (chiếm 6,36% diện tích đất chưa sử dụng).
- Đất đồi núi chưa sử dụng (DCS): 236,45 ha (chiếm 14,68% diện tích đất chưa sử dụng).
- Núi đá không có rừng cây (NCS): 1.271,47 ha (chiếm 79,09% diện tích đất chưa sử dụng).
| STT |
Tên đơn vị hành chính |
Đất bằng chưa sử dụng (ha) |
Đất đồi núi chưa sử dụng (ha) |
Núi đá không có rừng cây (ha) |
Tổng diện tích đất chưa sử dụng (ha) |
| 1 |
TT Hùng Quốc |
12,19 |
45,49 |
- |
57,68 |
| 2 |
Xã Quang Hán |
0,02 |
77,54 |
141,82 |
219,39 |
| 3 |
Xã Quang Vinh |
0,32 |
1,04 |
324,19 |
325,46 |
| 4 |
Xã Quang Trung |
4,74 |
4,00 |
7,92 |
16,66 |
| 5 |
Xã Xuân Nội |
- |
- |
136,46 |
136,46 |
| 6 |
Xã Tri Phương |
45,73 |
0,63 |
73,28 |
119,64 |
| 7 |
Xã Cô Mười |
3,47 |
- |
428,02 |
431,49 |
| 8 |
Xã Cao Chương |
5,12 |
80,09 |
- |
85,21 |
| 9 |
Xã Quốc Toản |
3,30 |
27,02 |
58,52 |
88,85 |
| 10 |
Xã Lưu Ngọc |
35,68 |
- |
93,10 |
128,78 |
| Tổng |
Toàn huyện |
110,57 |
235,81 |
1.263,31 |
1.610,27 |
Phân bố diện tích các loại đất chưa sử dụng tại các xã và thị trấn huyện Trà Lĩnh
Về biến động đất chưa sử dụng trong giai đoạn 2005 – 2010, tổng diện tích đất chưa sử dụng của huyện đã giảm từ 5.549,53 ha xuống còn 1.610,27 ha (giảm 3.939,26 ha). Quá trình suy giảm này phản ánh quỹ đất hoang hóa đã được khai thác chuyển sang đất trồng rừng, khoanh nuôi tái sinh rừng phòng hộ, sản xuất nông nghiệp và các công trình hạ tầng.
| STT |
Loại đất chưa sử dụng |
Diện tích năm 2005 (ha) |
Diện tích năm 2010 (ha) |
Biến động tăng / giảm (ha) |
| 1 |
Đất bằng chưa sử dụng |
117,67 |
102,35 |
-15,32 |
| 2 |
Đất đồi núi chưa sử dụng |
1.290,38 |
236,45 |
-1.053,93 |
| 3 |
Núi đá không có rừng cây |
4.141,48 |
1.271,47 |
-2.870,01 |
| Tổng |
Tổng đất chưa sử dụng |
5.549,53 |
1.610,27 |
-3.939,26 |
Biến động quỹ đất chưa sử dụng huyện Trà Lĩnh giai đoạn 2005 – 2010
Về đóng góp thực tiễn, đề tài đã thiết kế hoàn chỉnh cơ sở dữ liệu GIS chuẩn hóa cho huyện Trà Lĩnh trên phần mềm ArcGIS với 11 nhóm lớp đối tượng không gian và thuộc tính, hỗ trợ cơ quan chuyên môn địa phương trong việc quản lý không gian địa chính và xây dựng phương án quy hoạch đất đai giai đoạn 2010 – 2020.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế: Nghiên cứu phụ thuộc chủ yếu vào nguồn số liệu thứ cấp và mốc kiểm kê đất đai năm 2010 của Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Trà Lĩnh. Quá trình phân tích GIS chủ yếu dựa trên các thuộc tính vật lý tĩnh (loại đất, độ dốc, độ dày tầng đất) mà chưa tích hợp sâu các biến động kinh tế vi mô của từng nông hộ trong thời gian thực địa (tháng 8 – tháng 11/2014).
- Hướng nghiên cứu tiếp: Mở rộng ứng dụng ảnh viễn thám đa thời gian có độ phân giải cao để tự động hóa giám sát biến động lớp phủ đất chưa sử dụng; xây dựng mô hình định lượng chi tiết về hiệu quả kinh tế – xã hội cho từng mô hình cây trồng nông – lâm nghiệp sau khi đưa vào khai thác thực tế.
Giá trị tham khảo
Khóa luận là tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên, học viên chuyên ngành Quản lý Đất đai, Khoa học Môi trường và Địa lý ứng dụng:
- Cơ sở dữ liệu và cấu trúc lớp bản đồ: Cung cấp mẫu chuẩn về thiết kế cơ sở dữ liệu địa lý cấp huyện (Bảng 4.6), phân loại thuộc tính điểm, đường, vùng và định dạng chuẩn hóa hệ tọa độ WGS 1984 UTM Zone 48N.
- Phương pháp luận chồng lớp không gian: Trình bày rõ ràng các bước kỹ thuật từ việc chuyển đổi dữ liệu từ Microstation SE sang ArcGIS đến quy trình chồng lớp bản đồ đơn tính nhằm đánh giá tính thích nghi sinh thái phục vụ quy hoạch đất dốc miền núi.
Câu hỏi thường gặp
1. Hiện trạng đất chưa sử dụng tại huyện Trà Lĩnh năm 2010 có diện tích bao nhiêu và cơ cấu như thế nào?
Tổng diện tích đất chưa sử dụng của huyện Trà Lĩnh năm 2010 là 1.610,27 ha (chiếm 6,21% tổng diện tích tự nhiên). Cơ cấu gồm: núi đá không có rừng cây 1.271,47 ha (79,09% đất chưa sử dụng), đất đồi núi chưa sử dụng 236,45 ha (14,68%) và đất bằng chưa sử dụng 102,35 ha (6,36%).
2. Quỹ đất chưa sử dụng của huyện Trà Lĩnh biến động như thế nào trong giai đoạn 2005 – 2010?
Trong giai đoạn 2005 – 2010, tổng diện tích đất chưa sử dụng giảm mạnh từ 5.549,53 ha xuống còn 1.610,27 ha (giảm 3.939,26 ha). Trong đó, núi đá không có rừng cây giảm 2.870,01 ha, đất đồi núi chưa sử dụng giảm 1.053,93 ha và đất bằng chưa sử dụng giảm 15,32 ha do chuyển dịch sang trồng rừng, khoanh nuôi phục hồi rừng phòng hộ và phát triển sản xuất.
3. Đơn vị hành chính nào tại huyện Trà Lĩnh có diện tích đất chưa sử dụng lớn nhất và nhỏ nhất năm 2010?
Xã Cô Mười có diện tích đất chưa sử dụng lớn nhất với 431,49 ha (chủ yếu là núi đá không có rừng cây với 428,02 ha). Đơn vị có diện tích đất chưa sử dụng nhỏ nhất là xã Quang Trung với 16,66 ha.
4. Đề tài đã sử dụng những phần mềm và quy chuẩn kỹ thuật nào để xử lý dữ liệu không gian GIS?
Đề tài sử dụng phần mềm Microstation SE để xuất nhập dữ liệu bản đồ ban đầu, phần mềm Microsoft Excel để xử lý thống kê thuộc tính và ArcGIS để chuẩn hóa dữ liệu qua công cụ Feature Class to Feature Class. Toàn bộ dữ liệu bản đồ được chuyển đổi thống nhất về hệ tọa độ UTM chuẩn WGS 1984 Zone 48N.
5. Bản đồ định hướng sử dụng đất chưa sử dụng được thành lập dựa trên việc chồng ghép các bản đồ đơn tính nào?
Bản đồ định hướng được xây dựng dựa trên việc chồng ghép 3 bản đồ đơn tính bao gồm: bản đồ loại đất, bản đồ độ dốc và bản đồ độ dày tầng đất, kết hợp với các chỉ tiêu thích nghi cây trồng nông – lâm nghiệp theo nguyên tắc phát triển bền vững.
Kết luận
Khóa luận của tác giả Hoàng Thị Đẩy đã giải quyết trọn vẹn mục tiêu ứng dụng công nghệ GIS vào đánh giá hiện trạng, phân tích biến động và định hướng khai thác 1.610,27 ha đất chưa sử dụng tại huyện Trà Lĩnh, tỉnh Cao Bằng. Bằng phương pháp chuẩn hóa dữ liệu địa lý trên ArcGIS kết hợp phân tích chồng lớp bản đồ đơn tính, nghiên cứu đã cung cấp luận cứ khoa học và số liệu không gian tin cậy cho quy hoạch sử dụng đất giai đoạn 2010 – 2020. Kết quả đề tài không chỉ phản ánh nỗ lực thu hẹp diện tích đất hoang hóa của địa phương trong giai đoạn 2005 – 2010 mà còn đóng góp giải pháp kỹ thuật thiết thực cho công tác quản lý tài nguyên đất vùng cao biên giới.
