Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Công tác đo đạc, lập bản đồ địa chính, đăng ký đất đai và cấp Giấy chứng nhận quyền sử dụng đất là các nhiệm vụ trọng tâm trong quản lý nhà nước về đất đai đã được quy định cụ thể tại Luật Đất đai. Để quản lý quỹ đất chặt chẽ theo hệ thống dữ liệu mang tính khoa học và kỹ thuật, các cơ quan chức năng cần thiết lập bộ bản đồ địa chính chính quy cùng hệ thống hồ sơ địa chính hoàn chỉnh theo quy chuẩn của Bộ Tài nguyên và Môi trường. Bản đồ địa chính là tài liệu cơ bản nhất của bộ hồ sơ địa chính, có giá trị pháp lý cao, cung cấp thông tin không gian và thuộc tính đến từng thửa đất và từng chủ sử dụng đất.

Tại xã Biên Sơn, huyện Lục Ngạn, tỉnh Bắc Giang, hệ thống bản đồ địa chính hiện có gồm 6 tờ tỷ lệ 1:1000, 14 tờ tỷ lệ 1:2000 và 5 tờ tỷ lệ 1:5000 đều ở tình trạng chất lượng không tốt, không còn phản ánh chính xác hiện trạng quản lý và sử dụng đất đang biến động nhanh chóng. Nhằm phục vụ công tác chuẩn hóa cơ sở dữ liệu đất đai, Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Giang đã chấp thuận để Công ty Cổ phần Tài nguyên và Môi trường Phương Bắc khảo sát, lập Thiết kế kỹ thuật - Dự toán đo vẽ bản đồ địa chính tỷ lệ 1:1000, 1:2000, 1:5000 và cấp Giấy chứng nhận quyền sử dụng đất trên địa bàn xã. Trong bối cảnh đó, đề tài "Ứng dụng công nghệ tin học và máy toàn đạc điện tử thành lập tờ bản đồ địa chính số 10 xã Biên Sơn, huyện Lục Ngạn, tỉnh Bắc Giang" được thực hiện.

Mục tiêu nghiên cứu được xác định theo văn bản gồm:

  1. Mục tiêu chung: Nâng cao hiệu quả công tác quản lý nhà nước về đất đai thông qua việc lập bản đồ địa chính; giúp công tác quản lý đất đai được thực hiện cụ thể, chặt chẽ và rõ ràng.
  2. Mục tiêu cụ thể:
    • Ứng dụng công nghệ tin học và phương pháp toàn đạc điện tử đo vẽ để thành lập bản đồ địa chính xã Biên Sơn.
    • Nắm được điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội và tình hình quản lý đất đai cơ bản của xã Biên Sơn.
    • Thành lập lưới khống chế đo vẽ phục vụ công tác ngoại nghiệp trên địa bàn xã Biên Sơn.
    • Đo vẽ chi tiết và biên tập hoàn chỉnh bản đồ địa chính (trọng tâm là tờ bản đồ địa chính số 10).

Đối tượng nghiên cứu của khóa luận là quy trình xây dựng lưới khống chế đo vẽ và kỹ thuật đo vẽ chi tiết nhằm thành lập tờ bản đồ địa chính số 10. Phạm vi không gian nghiên cứu đặt tại địa bàn xã Biên Sơn, huyện Lục Ngạn, tỉnh Bắc Giang. Phạm vi thời gian thực hiện nghiên cứu và thực tập kéo dài từ ngày 02/01/2018 đến ngày 10/04/2018.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Về cơ sở lý thuyết và cơ sở toán học, nghiên cứu vận dụng các quy phạm kỹ thuật đo đạc bản đồ địa chính của Bộ Tài nguyên và Môi trường. Bản đồ được xây dựng trên Hệ quy chiếu và hệ tọa độ quốc gia VN-2000, sử dụng phép chiếu hình trụ ngang đồng góc UTM (Universal Transverse Mercator) và Elipxoid quy chiếu WGS-84 với kinh tuyến trục quy định cho khu vực đo là 107°00'. Nghiên cứu hệ thống hóa các quy định toán học về phân mảnh bản đồ địa chính ở các tỷ lệ 1:10000, 1:5000, 1:2000, 1:1000, 1:500 và 1:200; đồng thời áp dụng 11 yếu tố nội dung cơ bản cấu thành bản đồ địa chính bao gồm: điểm khống chế tọa độ và độ cao, địa giới hành chính các cấp, ranh giới thửa đất, loại đất, công trình xây dựng trên đất, ranh giới sử dụng đất, hệ thống giao thông, mạng lưới thủy văn, địa vật quan trọng, mốc giới quy hoạch và dáng đất.

Phương pháp nghiên cứu thực tế được triển khai qua các quy trình kỹ thuật sau:

  • Phương pháp khảo sát, thu thập tài liệu, số liệu: Thu thập số liệu hành chính, hiện trạng kinh tế - xã hội, báo cáo kiểm kê đất đai năm 2017 và bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2015 từ Ủy ban nhân dân xã Biên Sơn và Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Lục Ngạn; khảo sát thực địa để xác định đặc điểm địa hình, ranh giới và mật độ che phủ.
  • Phương pháp đo đạc trắc địa: Thiết lập lưới khống chế đo vẽ mặt bằng bằng công nghệ định vị vệ tinh GPS kết hợp phương pháp toàn đạc. Thiết bị đo lưới gồm 7 máy GPS Huace - X20 (các số hiệu máy: 951815, 925104, 101540, 951646, 954945, 951633, 951811) đo theo đồ hình mạng lưới liên kết với 4 điểm địa chính cơ sở có sẵn. Đo vẽ chi tiết ranh giới thửa đất và địa vật bằng phương pháp tọa độ cực, sử dụng máy toàn đạc điện tử SOUTH NTS-305B, SOUTH NTS-312B và máy toàn đạc điện tử TOPCON kết hợp gương sào, mia thép 2m và thiết bị đo khí tượng.
  • Phương pháp tính toán và xử lý số liệu: Trút số liệu đo GPS bằng phần mềm Compass; tính toán bình sai mạng lưới tọa độ mặt bằng và độ cao bằng phần mềm chuyên dụng GPSurvey phiên bản 2.35. Xử lý trị đo chi tiết từ máy TOPCON thông qua phần mềm T-COM để chuyển đổi dữ liệu thô định dạng FC5 sang định dạng text (.asc) và dạng bảng (.tcm).
  • Phương pháp bản đồ số: Sử dụng phần mềm đồ họa nền MicroStation kết hợp phần mềm chuyên ngành FAMIS (Field Analysis and Mapping Information System) do Bộ Tài nguyên và Môi trường phát hành. Dữ liệu không gian được xử lý tự động hóa topology bằng các công cụ MRFClean và MRFFlag để sửa lỗi bắt điểm, nối đỉnh, tạo vùng, gán nhãn thuộc tính, đánh số thửa tự động và lập khung tờ bản đồ.

Nguồn dữ liệu của nghiên cứu bao gồm: tọa độ 4 điểm mốc địa chính gốc do Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Lục Ngạn cung cấp; số liệu thống kê đất đai xã Biên Sơn năm 2017; số liệu đo GPS thực tế 179 điểm khống chế; và tệp dữ liệu đo góc, cạnh của các điểm chi tiết ngoại nghiệp tại khu vực tờ bản đồ số 10.

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1. Mở đầu

Phần mở đầu xác định tính cấp thiết của việc áp dụng tin học hóa và thiết bị trắc địa điện tử trong công tác đo đạc địa chính tại địa phương. Tác giả trình bày mục tiêu tổng thể và mục tiêu cụ thể gắn với tờ bản đồ số 10 xã Biên Sơn. Đồng thời, phần này xác định ý nghĩa khoa học trong việc làm chủ công nghệ đo đạc số, chuẩn hóa cơ sở dữ liệu GIS và ý nghĩa thực tiễn đối với công tác cấp Giấy chứng nhận quyền sử dụng đất, phục vụ đắc lực cho công tác quản lý đất đai tại địa bàn huyện Lục Ngạn.

Phần 2. Tổng quan tài liệu

Chương này tổng kết toàn diện các cơ sở lý luận và quy chuẩn kỹ thuật chuyên ngành:

  • Khái niệm, vai trò pháp lý và 11 nhóm yếu tố nội dung hiển thị trên bản đồ địa chính.
  • Cơ sở toán học của bản đồ địa chính: So sánh lưới chiếu Gauss-Kruger và lưới chiếu UTM; thiết lập các tham số hệ tọa độ VN-2000 (bán trục lớn a = 6378137,0m; độ dẹt α = 1/298,25723563; hằng số trọng trường GM = 3986005). Quy chuẩn chia mảnh và đặt số hiệu mảnh bản đồ từ tỷ lệ 1:10000 đến 1:200.
  • Kỹ thuật thành lập lưới khống chế đo vẽ: Trình bày các tiêu chuẩn kỹ thuật đường chuyền kinh vĩ cấp 1 và cấp 2 (chiều dài tuyến, sai số khép góc $f_\beta = 2m_\beta\sqrt{n}$, sai số tương đối $f_s/[S]$ theo Bảng 2.1).
  • Nguyên lý đo vẽ chi tiết bằng phương pháp tọa độ cực; công thức tính tọa độ gia số $(\Delta X, \Delta Y)$; cấu tạo ghép nối của máy toàn đạc điện tử giữa khối đo xa EDM, kinh vĩ số DT và bộ vi xử lý CPU.
  • Giới thiệu các phần mềm biên tập: Môi trường đồ họa MicroStation, các modul xử lý ảnh và vector hóa (I/rasc, I/rasb, I/Geovec); cấu trúc và tính năng của phần mềm FAMIS gồm 2 phân hệ lớn là quản lý số liệu đo đạc mặt đất và quản lý cơ sở dữ liệu bản đồ địa chính.

Phần 3. Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chương này xác định cụ thể đối tượng nghiên cứu là lưới khống chế đo vẽ và các điểm chi tiết của tờ bản đồ số 10 tại xã Biên Sơn; thời gian thực hiện từ 02/01/2018 đến 10/04/2018. Nội dung nghiên cứu bao quát các khâu: điều tra điều kiện tự nhiên - kinh tế xã hội, đánh giá hiện trạng quản lý đất đai; khảo sát, thiết kế và đo đạc lưới kinh vĩ; bình sai lưới tọa độ; đo vẽ chi tiết ngoại nghiệp; trút và chuyển đổi số liệu; biên tập bản đồ số trên MicroStation và FAMIS; đánh giá những thuận lợi, khó khăn trong quá trình thực hiện. Tác giả trình bày chi tiết phương pháp luận cho từng công đoạn từ ngoại nghiệp đến nội nghiệp.

Phần 4. Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương kết quả phản ánh chi tiết các dữ liệu điều tra thực địa và kết quả kỹ thuật:

  • Điều kiện tự nhiên - kinh tế xã hội: Xã Biên Sơn có diện tích tự nhiên 2.063,23 ha, dân số 8.160 người (1.873 hộ, mật độ 395,5 người/km²). Địa hình đồi bát úp xen kẽ đồng bằng với độ cao trung bình 20m, nghiêng từ Bắc xuống Nam, chịu ảnh hưởng ngập úng từ sông Cầu. Cơ cấu kinh tế năm 2017: nông nghiệp chiếm 60,7%, thương mại - dịch vụ chiếm 20%, tiểu thủ công nghiệp chiếm 19,3%.
  • Hiện trạng sử dụng đất năm 2017: Đất nông nghiệp chiếm 1.569,71 ha (76,08%); đất phi nông nghiệp chiếm 413,50 ha (20,04%); đất chưa sử dụng chiếm 10,42 ha (0,50%). Đánh giá tài liệu đo đạc cũ cho thấy toàn bộ 25 tờ bản đồ các tỷ lệ 1:1000, 1:2000, 1:5000 đều không đạt chất lượng.
  • Xây dựng và bình sai lưới khống chế đo vẽ: Lưới tọa độ toàn xã gồm 179 điểm (24 điểm địa chính gồm 4 điểm cơ sở hạng III và 20 điểm hạng IV; 155 điểm lưới kinh vĩ; tổng điểm đo thực tế là 240 điểm). Mạng lưới được đo nối từ 4 điểm gốc tọa độ Nhà nước (điểm 094418, 094422, 094424, 094426). Kết quả bình sai bằng GPSurvey 2.35 cho thấy sai số trung phương trọng số đơn vị đạt $M_0 = 1,0$; sai số vị trí điểm nhỏ nhất đạt $m_{p\min} = 0,004\text{ m}$ (điểm BS-17), lớn nhất đạt $m_{p\max} = 0,018\text{ m}$ (điểm BS-10); sai số tương đối cạnh đạt từ $1/989.390$ đến $1/147.748$.
  • Đo vẽ chi tiết và biên tập tờ bản đồ số 10: Quy trình trút số liệu từ máy TOPCON qua phần mềm T-COM từ tệp FC5 thành tệp .asc và .tcm; nhập vào MicroStation, kết nối FAMIS để xử lý đường bao thửa đất, sửa lỗi Clean/Flag, tự động tạo tâm thửa, đánh số thửa tự động, gán thông tin loại đất và tạo khung bản đồ địa chính hoàn chỉnh.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đã đưa ra các kết quả định lượng cụ thể về hiện trạng sử dụng đất và các chỉ tiêu kỹ thuật trắc địa tại xã Biên Sơn.

Về hiện trạng quỹ đất, số liệu kiểm kê đất đai năm 2017 của xã Biên Sơn được tổng hợp chi tiết như sau:

STT Loại đất Diện tích (ha) Cơ cấu (%)
I Tổng diện tích đất tự nhiên 2.063,23 100,00
1 Đất nông nghiệp 1.569,71 76,08
1.1 Đất sản xuất nông nghiệp 914,70 44,33
- Đất trồng cây hàng năm 103,24 5,00
- Đất trồng cây lâu năm 811,46 39,33
1.2 Đất lâm nghiệp (rừng sản xuất) 654,46 31,72
1.3 Đất nuôi trồng thủy sản 0,55 0,03
2 Đất phi nông nghiệp 413,50 20,04
2.1 Đất khu dân cư nông thôn 320,68 15,54
2.2 Đất chuyên dùng 56,43 2,74
- Đất xây dựng trụ sở cơ quan 0,55 0,03
- Đất xây dựng công trình sự nghiệp 3,10 0,15
- Đất sản xuất, kinh doanh phi nông nghiệp 23,91 1,16
- Đất có mục đích công cộng 16,70 0,81
2.3 Đất cơ sở tín ngưỡng 0,29 0,01
2.4 Đất nghĩa trang, nghĩa địa, nhà tang lễ 3,22 0,16
2.5 Đất sông, ngòi, kênh, rạch, suối 0,85 0,04
2.6 Đất có mặt nước chuyên dùng 32,02 1,55
3 Đất chưa sử dụng 10,42 0,50

Về kết quả trắc địa và độ chính xác mạng lưới khống chế đo vẽ:

  • Lưới tọa độ khống chế được bình sai bằng phần mềm GPSurvey 2.35 trên hệ tọa độ VN-2000 (kinh tuyến trục 107°00') với 179 điểm mốc đạt độ chính xác cao.
  • Sai số trung phương trọng số đơn vị đạt $M_0 = 1,0$.
  • Sai số vị trí điểm: Nhỏ nhất là 0,004m (mốc BS-17), lớn nhất là 0,018m (mốc BS-10), hoàn toàn nằm trong giới hạn sai số cho phép của quy phạm kỹ thuật đo vẽ bản đồ địa chính.
  • Sai số tương đối cạnh: Nhỏ nhất đạt 1/989.390 (cạnh 094426_BS-01, chiều dài $S = 5.406,4\text{ m}$), lớn nhất là 1/147.748 (cạnh BS-06_BS-10, chiều dài $S = 767,1\text{ m}$).
  • Chiều dài cạnh đường chuyền: Ngắn nhất là 539,778m (cạnh BS-08_BS-04), dài nhất là 5.406,359m (cạnh 094426_BS-01), chiều dài trung bình đạt 1.583,1m.
  • Sai số đo phương vị: Dao động từ 0,15" (cạnh 094424_094418) đến 1,54" (cạnh BS-12_BS-07).

Về giải pháp và đóng góp của đề tài:

  • Đã thiết lập được quy trình công nghệ tích hợp khép kín từ trắc địa ngoại nghiệp (sử dụng phối hợp máy GPS Huace-X20 và máy toàn đạc điện tử SOUTH/TOPCON) đến xử lý nội nghiệp tự động (phần mềm Compass, GPSurvey 2.35, T-COM, MicroStation và FAMIS).
  • Biên tập hoàn chỉnh tờ bản đồ địa chính số 10 xã Biên Sơn, đảm bảo đầy đủ cấu trúc topology, thông tin hình học thửa đất, số hiệu thửa, diện tích và phân loại đất chính xác, thay thế cho bộ tư liệu bản đồ cũ đã hư hỏng, không đạt tiêu chuẩn kỹ thuật.
  • Đề xuất chính quyền địa phương và các cơ quan chuyên môn đẩy mạnh công tác cấp đổi Giấy chứng nhận quyền sử dụng đất, khắc phục các tồn tại của giấy chứng nhận cũ, hoàn thiện hệ thống hồ sơ địa chính đồng bộ phục vụ quản lý nhà nước.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận chỉ ra một số khó khăn và hạn chế trong quá trình thực hiện:

  • Địa hình xã Biên Sơn là vùng trung du miền núi, gồm nhiều đồi bát úp xen kẽ khu dân cư; hệ thống giao thông đi lại khó khăn, một số khu vực thường xuyên bị úng ngập khi nước sông Cầu dâng cao, gây trở ngại cho việc di chuyển máy móc và dựng gương đo đạc.
  • Tài liệu bản đồ lưu trữ trước đó tại xã có chất lượng kém (toàn bộ 25 tờ bản đồ cũ tỷ lệ 1:1000 đến 1:5000 đều không tốt), ranh giới nhiều thửa đất có sự biến động lớn so với hồ sơ ban đầu.
  • Giới hạn về mặt thời gian thực tập (khoảng 3 tháng, từ tháng 1 đến tháng 4 năm 2018) và nhân lực khiến đề tài mới chỉ hoàn thành việc biên tập chuyên sâu đối với tờ bản đồ địa chính số 10 trong tổng thể dự án đo đạc toàn xã.

Hướng mở nghiên cứu và triển khai tiếp theo được xác định là: Tiếp tục sử dụng kết quả bình sai của 179 điểm mốc lưới khống chế đã thiết lập để đo vẽ chi tiết và biên tập toàn bộ các tờ bản đồ địa chính còn lại trên tổng diện tích 2.063,23 ha của xã Biên Sơn; liên kết cơ sở dữ liệu không gian của bản đồ số với cơ sở dữ liệu thuộc tính hồ sơ địa chính để cấp đổi Giấy chứng nhận quyền sử dụng đất đồng loạt cho người dân.

Giá trị tham khảo

Báo cáo khóa luận có giá trị tham khảo thiết thực đối với:

  • Sinh viên chuyên ngành Quản lý đất đai, Kỹ thuật trắc địa - bản đồ và Quản lý tài nguyên môi trường: Cung cấp tài liệu tham khảo cụ thể về quy trình ứng dụng kết hợp giữa máy toàn đạc điện tử, máy định vị GPS hai tần số và bộ phần mềm FAMIS, MicroStation trong đồ án tốt nghiệp hoặc nghiên cứu ứng dụng.
  • Cán bộ địa chính cấp xã, huyện và kỹ sư đo đạc tại các doanh nghiệp tài nguyên môi trường: Tham khảo phương án thiết kế kỹ thuật lưới khống chế đo vẽ, các bước xử lý số liệu bình sai bằng GPSurvey 2.35, và quy trình xử lý tệp dữ liệu thô (.FC5, .asc, .tcm) từ máy đo đạc điện tử TOPCON phục vụ công tác thành lập bản đồ địa chính thực tế.

Câu hỏi thường gặp

1. Mạng lưới khống chế đo vẽ tại xã Biên Sơn được xây dựng với quy mô bao nhiêu điểm và sử dụng thiết bị gì?
Mạng lưới khống chế đo vẽ toàn xã Biên Sơn gồm 179 điểm, trong đó có 24 điểm địa chính (4 điểm cơ sở hạng III và 20 điểm hạng IV) làm điểm khởi tính và 155 điểm lưới kinh vĩ; tổng số điểm cần đo là 240 điểm. Mạng lưới được đo bằng 7 máy định vị GPS Huace - X20 (số máy: 951815, 925104, 101540, 951646, 954945, 951633, 951811) theo phương pháp đo nối chuỗi tam giác, tứ giác dày đặc với 2 lượt đo đi và đo về.

2. Độ chính xác sau bình sai của lưới khống chế bằng phần mềm GPSurvey 2.35 đạt các chỉ tiêu cụ thể nào?
Kết quả bình sai trong hệ tọa độ phẳng VN-2000 (kinh tuyến trục 107°00', Ellipsoid WGS-84) đạt sai số trung phương trọng số đơn vị $M_0 = 1,0$. Sai số vị trí điểm nhỏ nhất là $m_{p\min} = 0,004\text{ m}$ (điểm BS-17) và lớn nhất là $m_{p\max} = 0,018\text{ m}$ (điểm BS-10). Sai số tương đối cạnh đạt từ 1/989.390 đến 1/147.748; sai số phương vị nằm trong khoảng 0,15" đến 1,54".

3. Số liệu đo chi tiết từ máy toàn đạc điện tử TOPCON được trút và xử lý qua các định dạng tệp nào trước khi nhập vào bản đồ?
Số liệu thô từ máy TOPCON được trút qua phần mềm T-COM bằng chức năng nhận và chuyển đổi dữ liệu FC5 sang định dạng text (.asc). Sau đó, tệp .asc tiếp tục được chuyển đổi thành tệp định dạng .tcm bằng công cụ TCON trong phần mềm T-COM để trút trực tiếp danh sách tọa độ các điểm đo chi tiết vào môi trường MicroStation và FAMIS.

4. Hiện trạng hệ thống bản đồ địa chính xã Biên Sơn trước khi thực hiện dự án đo đạc mới như thế nào?
Theo thống kê tài liệu năm 2018 của Ủy ban nhân dân xã Biên Sơn, toàn bộ hệ thống bản đồ địa chính lưu trữ của xã gồm 6 tờ tỷ lệ 1:1000, 14 tờ tỷ lệ 1:2000 và 5 tờ tỷ lệ 1:5000 đều được đánh giá ở tình trạng chất lượng không tốt, không đáp ứng yêu cầu quản lý biến động đất đai hiện thời.

5. Cơ cấu sử dụng đất năm 2017 của xã Biên Sơn có đặc điểm diện tích phân bố ra sao?
Tổng diện tích tự nhiên của xã là 2.063,23 ha; trong đó nhóm đất nông nghiệp chiếm tỷ trọng lớn nhất với 1.569,71 ha (76,08%), bao gồm 811,46 ha đất trồng cây lâu năm, 654,46 ha đất rừng sản xuất và 103,24 ha đất trồng cây hàng năm. Nhóm đất phi nông nghiệp chiếm 413,50 ha (20,04%), chủ yếu là đất khu dân cư nông thôn (320,68 ha). Nhóm đất chưa sử dụng còn lại 10,42 ha (chiếm 0,50%).

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Đức Phong đã giải quyết trọn vẹn quy trình kỹ thuật thành lập tờ bản đồ địa chính số 10 xã Biên Sơn thông qua việc kết hợp công nghệ định vị vệ tinh GPS, máy toàn đạc điện tử và các phần mềm tin học chuyên ngành (MicroStation, FAMIS, GPSurvey 2.35). Kết quả bình sai lưới khống chế 179 điểm và đo vẽ chi tiết thực địa đạt độ chính xác cao, tuân thủ đúng quy chuẩn kỹ thuật của Bộ Tài nguyên và Môi trường. Đây là công trình thực nghiệm kỹ thuật có giá trị thực tiễn đối với công tác chuẩn hóa cơ sở dữ liệu hồ sơ địa chính và hỗ trợ đắc lực cho công tác quản lý đất đai tại huyện Lục Ngạn, tỉnh Bắc Giang.