Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Công tác quản lý nhà nước về đất đai đòi hỏi hệ thống hồ sơ địa chính phải phản ánh chính xác hiện trạng không gian và tính pháp lý của từng thửa đất. Việc đăng ký đất đai, cấp mới và cấp đổi Giấy chứng nhận quyền sử dụng đất chỉ có thể triển khai đồng bộ khi có hệ thống bản đồ địa chính chính quy, tuân thủ đúng quy định pháp luật. Tại xã Chu Hương, huyện Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn, nhằm phục vụ công tác lập dự án gắn liền với đất và tăng cường hiệu quả quản lý đất đai của chính quyền cơ sở, Công ty Cổ phần Khảo sát Thiết kế Đo đạc và Bản đồ đã được Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Kạn cùng Chi cục Đo đạc và Bản đồ chấp thuận triển khai công tác đo đạc, thành lập hệ thống bản đồ địa chính chính quy. Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Hoàng Văn Tài thực hiện nhiệm vụ ứng dụng công nghệ định vị vệ tinh GPS, kỹ thuật tin học và các phần mềm chuyên ngành để thành lập mảnh bản đồ địa chính số 12, tỷ lệ 1:1000 tại khu vực này.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài được xác định cụ thể trong văn bản bao gồm:

  • Mục tiêu tổng quát:
    1. Thành lập được bản đồ địa chính đúng với hiện trạng ngoài thực tế nhờ vào máy toàn đạc điện tử và sử dụng các phần mềm tin học.
    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 xã Chu Hương dễ dàng và hiệu quả.
  • Mục tiêu cụ thể:
    1. Ứng dụng công nghệ GPS, tin học và các phần mềm chuyên ngành thành lập tờ bản đồ địa chính số 12 tỷ lệ 1:1000 xã Chu Hương, huyện Ba Bể.
    2. Nghiên cứu khả năng ứng dụng của công nghệ tin học trong công tác thành lập bản đồ địa chính và quản lý cơ sở dữ liệu tại xã Chu Hương.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Công tác đo vẽ chi tiết ngoại nghiệp và quy trình sử dụng các phần mềm tin học chuyên ngành để xử lý số liệu, chỉnh lý và thành lập bản đồ địa chính tờ số 12 tỷ lệ 1:1000.
  • Phạm vi không gian: Địa bàn xã Chu Hương, huyện Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn.
  • Phạm vi thời gian: Đề tài được tiến hành từ tháng 12 năm 2021 đến tháng 05 năm 2022.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Về cơ sở pháp lý và lý luận, nghiên cứu căn cứ vào định nghĩa bản đồ địa chính tại Khoản 13 Điều 4 Luật Đất đai năm 2003, xác định bản đồ địa chính là bản đồ thể hiện các thửa đất, các yếu tố địa lý và là tài liệu quan trọng trong hồ sơ địa chính phục vụ quản lý nhà nước, thống kê đất đai và xác lập ranh giới pháp lý cho từng chủ sử dụng đất. Các chỉ tiêu kỹ thuật đo đạc, cấu trúc lưới đường chuyền và quy chuẩn bản đồ được áp dụng nghiêm ngặt theo Thông tư số 25/2014/TT-BTNMT ngày 19 tháng 5 năm 2014 của Bộ Tài nguyên và Môi trường quy định về bản đồ địa chính.

Về cơ sở toán học, bản đồ địa chính được thành lập trên Hệ quy chiếu và Hệ tọa độ quốc gia VN-2000, sử dụng lưới chiếu hình trụ ngang đồng góc UTM (với ellipsoid quy ước WGS-84 toàn cầu hoặc ellipsoid quy chiếu quốc gia), áp dụng múi chiếu hẹp 3 độ và kinh tuyến trục quy định cho tỉnh Bắc Kạn là 106°30' (theo Phụ lục 2 của Thông tư 25/2014/TT-BTNMT). Đối với tỷ lệ 1:1000, bản đồ được chia mảnh dựa trên cơ sở lưới kilomet vuông, kích thước khung bản vẽ chuẩn là 50 x 50 cm, tương ứng với kích thước ngoài thực địa là 500 x 500 m và diện tích bao phủ thực tế của mỗi mảnh là 25 ha.

Phương pháp nghiên cứu thực tế bao gồm sự kết hợp giữa kỹ thuật ngoại nghiệp và xử lý nội nghiệp:

  • Phương pháp thu thập, điều tra: Thu thập các mốc tọa độ, độ cao nhà nước hiện có trên địa bàn, tài liệu pháp lý và số liệu thống kê điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của xã Chu Hương.
  • Phương pháp đo đạc ngoại nghiệp: Thiết kế mạng lưới khống chế đo vẽ bằng công nghệ định vị vệ tinh GNSS đo tĩnh; đo vẽ chi tiết ranh giới thửa đất và các yếu tố địa hình bằng công nghệ đo động thời gian thực RTK (Real-Time Kinematic) với trạm cố định (Base) truyền tín hiệu tới máy di động (Rover) qua sóng vô tuyến (Radio) hoặc kết hợp máy toàn đạc điện tử theo phương pháp tọa độ cực.
  • Phương pháp xử lý số liệu và bình sai: Sử dụng phần mềm GPS Trimble và Pronet để tính toán bình sai mạng lưới tọa độ khống chế; chuyển đổi tệp số liệu thô từ sổ tay điện tử sang định dạng bảng tính.
  • Phương pháp biên tập nội nghiệp: Sử dụng phần mềm nền MicroStation V8i cùng các mô-đun ứng dụng chuyên ngành gCadas pro (và VietMap v8i) để số hóa, xây dựng cấu trúc quan hệ không gian (topology), tự động phát hiện và sửa lỗi hình học, tính diện tích thửa đất và gán nhãn thông tin thuộc tính quy chủ.

Nội dung chính theo từng chương

Phần I: Đặt vấn đề

Phần này làm rõ vị trí chiến lược của đất đai đối với sản xuất nông - lâm nghiệp và phân bố dân cư tại địa phương. Tác giả chỉ ra tính cấp thiết của việc áp dụng khoa học - kỹ thuật đo đạc hiện đại nhằm thay thế các phương pháp trắc địa thủ công, nâng cao độ chính xác khi lập hồ sơ địa chính phục vụ công tác quản lý của chính quyền cấp xã. Nội dung phần I xác lập rõ mục tiêu tổng quát, mục tiêu cụ thể và ý nghĩa khoa học - thực tiễn của đợt thực tập tại Công ty Cổ phần Khảo sát Thiết kế Đo đạc và Bản đồ.

Phần II: Tổng quan tài liệu

Chương tổng quan hệ thống hóa cơ sở khoa học của bản đồ địa chính, bao gồm khái niệm, mục đích thành lập (làm nền tảng cơ sở dữ liệu đất đai, xác định hiện trạng địa giới, theo dõi biến động), và phân loại theo công nghệ (bản đồ giấy và bản đồ số). Tác giả phân tích chi tiết các đối tượng nội dung trên bản đồ địa chính như yếu tố điểm, yếu tố đường, thửa đất, thửa đất phụ, lô đất, khu đất/xứ đồng, thôn bản/xóm ấp và ranh giới hành chính.

Về cơ sở toán học, văn bản so sánh các thông số hình học của lưới chiếu Gauss-Kruger (bán trục lớn a = 6.378.245 m, bán trục nhỏ b = 6.356.863,3 m, hệ số k = 1,000) và phép chiếu UTM (hệ số co giãn kinh tuyến trục m0 = 0,9996), đồng thời tổng hợp các thông số phân mảnh bản đồ địa chính theo các tỷ lệ đo vẽ.

Tỷ lệ đo vẽ Cơ sở để chia mảnh Kích thước bản vẽ (cm) Kích thước thực tế (m) Diện tích (ha) Ký hiệu thêm vào Ví dụ
1:10000 Khu đo 60 x 60 6000 x 6000 3600 - 10-738 495
1:5000 1:10000 60 x 60 3000 x 3000 900 - 735 487
1:2000 1:5000 50 x 50 1000 x 1000 100 1:9 735 500-9
1:1000 1:2000 50 x 50 500 x 500 25 a, b, c, d 735 500-9-d
1:500 1:2000 40 x 40 250 x 250 6,25 (1)... -

Phần này cũng trình bày đặc tính kỹ thuật của các phần mềm chuyên ngành như MicroStation (nền đồ họa vector), gCadas, VietMap v8i, Famis; nguyên lý hoạt động của hệ thống vệ tinh GPS/GNSS và công nghệ RTK với cự ly liên lạc giữa trạm Rover và trạm Base đạt tới 12 km trong điều kiện địa hình thuận lợi; công thức tính tọa độ cực điểm chi tiết: $X_P = X_{A1} + D_{XA1-P}$ với $D_{XA1-P} = S \cdot \cos(\alpha_{A1-P})$ $Y_P = Y_{A1} + D_{YA1-P}$ với $D_{YA1-P} = S \cdot \sin(\alpha_{A1-P})$

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

Tác giả cụ thể hóa địa điểm, thời gian thực hiện đề tài và phân kỳ nội dung công việc. Nội dung nghiên cứu bao gồm đánh giá điều kiện tự nhiên - kinh tế xã hội xã Chu Hương; xây dựng lưới khống chế đo vẽ; triển khai công tác ngoại nghiệp và quy trình nội nghiệp.

Văn bản mô tả các bước thao tác kỹ thuật khi thiết lập trạm máy RTK:

  1. Đặt trạm Base cố định, khởi động sổ tay điều khiển và thiết lập kết nối Bluetooth với Base.
  2. Cấu hình thông số phát sóng Radio ngoài (ExtraRadio) cho Base.
  3. Thiết lập kết nối giữa máy di động Rover với sổ tay và kích hoạt sóng Radio trong (IntraRadio) để nhận tín hiệu hiệu chỉnh vi phân từ trạm Base.

Quy trình biên tập bản đồ nội nghiệp được xác lập qua 4 bước: (1) Thu thập số liệu, khảo sát thực địa và thiết lập lưới khống chế; (2) Đo đạc chi tiết tọa độ ranh giới thửa đất và địa vật; (3) Nhập dữ liệu vào máy tính, sử dụng MicroStation V8i và gCadas pro xử lý đồ họa, topology; (4) Kiểm tra thực địa, in ấn và lập biểu thống kê diện tích đất đai.

Phần IV: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương kết quả trình bày toàn bộ số liệu khảo sát và các bước thực nghiệm:

  • Điều kiện tự nhiên và kinh tế - xã hội xã Chu Hương: Tổng diện tích tự nhiên là 35,06 km², dân số 3.464 người (thời điểm thống kê trong tài liệu là năm 1999), mật độ dân số 99 người/km². Xã gồm 14 thôn với 2.270 người trong độ tuổi lao động, gồm các dân tộc Kinh, Nùng, Dao, Tày cùng sinh sống. Xã có Tỉnh lộ 258 chạy qua. Nhiệt độ trung bình năm dao động 23,1 - 24,4 °C; lượng mưa trung bình năm đạt 2.500 mm; độ ẩm trung bình 81 - 82%. Nguồn nước ngầm xuất hiện ở độ sâu 5 - 20 m; hệ thống thủy lợi phụ thuộc chính vào nguồn nước sông Thương và 3 hồ đập với sản lượng khai thác khoảng 2 tấn cá/năm. Trạm y tế xã có diện tích 2.031 m², quy mô 8 phòng và 6 cán bộ y tế.
  • Hiện trạng tư liệu bản đồ: Xã Chu Hương từng được đo đạc số hóa năm 1993 trên hệ tọa độ VN-2000 (kinh tuyến trục 106°30', múi chiếu 3 độ) và năm 2007 đã thành lập 75 mảnh bản đồ địa chính nhưng nay đã có nhiều biến động ranh giới.
  • Thành lập mạng lưới khống chế: Lưới địa chính được thiết kế dạng chuỗi tam giác dày đặc dựa trên 3 mốc địa chính cơ sở có sẵn, gồm tổng số 4 điểm địa chính và 20 điểm GNSS đo tĩnh, được bình sai bằng phần mềm GPS Trimble. Các chỉ tiêu kỹ thuật của đường chuyền địa chính tuân thủ theo Thông tư 25/2014/TT-BTNMT:
STT Các yếu tố kỹ thuật của lưới đường chuyền Chỉ tiêu quy định
1 Góc ngoặt của đường chuyền $\ge 30^\circ$
2 Số cạnh trong một đường chuyền $\le 15$ cạnh
3 Chiều dài đường chuyền nối 2 điểm cấp cao $\le 8\text{ km}$
4 Chiều dài đường chuyền từ điểm đầu đến điểm nút hoặc giữa hai điểm nút $\le 5\text{ km}$
5 Chu vi vòng khép đường chuyền $\le 20\text{ km}$
6 Chiều dài cạnh đường chuyền dài nhất $\le 1.400\text{ m}$
7 Chiều dài cạnh đường chuyền ngắn nhất $\ge 200\text{ m}$
8 Chiều dài trung bình một cạnh đường chuyền $500 - 700\text{ m}$
9 Sai số trung phương đo góc $\le 5''$ (giây)
10 Sai số khép giới hạn tương đối $f_s / [s]$ $\le 1:25.000$
  • Quy trình công nghệ nội nghiệp trên MicroStation V8i và gCadas pro:
    1. Trút tệp dữ liệu đo chi tiết từ máy thu RTK sang máy tính dưới định dạng tệp thô .dat (được lưu trữ có hệ thống theo ngày đo).
    2. Chuyển đổi định dạng tệp số liệu thô .dat sang định dạng văn bản .txt thông qua phần mềm Microsoft Excel để phần mềm biên tập có thể nhận diện tọa độ điểm.
    3. Khởi động phần mềm gCadas pro chạy trên nền MicroStation V8i, kết nối cơ sở dữ liệu và khởi tạo tệp dữ liệu thuộc tính đồ họa.
    4. Thiết lập đơn vị hành chính khu đo: Tỉnh Bắc Kạn, Huyện Ba Bể, Xã Chu Hương.
    5. Thiết lập tỷ lệ bản đồ chuẩn 1:1000 cho tờ bản đồ số 12.
    6. Tạo tệp thiết kế đồ họa .dgn theo hệ quy chiếu VN-2000, nạp tệp số liệu .txt và triển khai tự động các điểm chi tiết lên màn hình làm việc.
    7. Tiến hành nối ranh giới thửa đất và vẽ các yếu tố địa lý, địa hình dựa trên sổ tay thực địa và sơ đồ phác họa ngoại nghiệp.
    8. Kiểm tra và xử lý lỗi hình học: Chạy chức năng tạo cấu trúc liên kết không gian (topology) để tự động rà soát, hiển thị và khắc phục triệt để các lỗi bắt điểm chưa tới (hở ranh giới thửa) hoặc bắt điểm vượt quá giới hạn.
    9. Chọn lớp ranh giới thửa đất (lớp số 10) để phần mềm tính toán tự động diện tích khép kín cho từng thửa đất.
    10. Đồng bộ thông tin quy chủ: Sử dụng bảng số liệu thuộc tính từ Excel, chạy tính năng vẽ nhãn thửa và tự động gán các thông tin (số thứ tự thửa, diện tích, loại đất, tên chủ sử dụng) lên mặt bằng tờ bản đồ số 12.

Phần V: Kết luận và đề nghị

Khóa luận khẳng định đã hoàn thành việc đo đạc, chỉnh lý và thành lập mảnh bản đồ địa chính số 12 tỷ lệ 1:1000 tại xã Chu Hương bảo đảm độ chính xác theo quy chuẩn. Tác giả kiến nghị các cơ quan chuyên môn tiếp tục đẩy mạnh ứng dụng công nghệ GNSS/RTK và các phần mềm chuyên ngành MicroStation, gCadas pro để đo vẽ, chỉnh lý đồng loạt các mảnh bản đồ còn lại trên địa bàn xã Chu Hương và các địa phương lân cận.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đạt được các kết quả kỹ thuật cụ thể:

  • Xây dựng hoàn chỉnh mạng lưới khống chế đo vẽ mặt đất gồm 4 điểm địa chính và 20 điểm GNSS được liên kết chặt chẽ từ 3 mốc địa chính cơ sở có sẵn, bảo đảm độ chính xác bình sai đạt yêu cầu kỹ thuật của Thông tư số 25/2014/TT-BTNMT.
  • Ứng dụng công nghệ RTK đo vẽ hàng trăm điểm chi tiết ngoài thực địa và số hóa thành công mảnh bản đồ địa chính số 12 tỷ lệ 1:1000 (khung 50 x 50 cm, quản lý diện tích thực địa 25 ha) trên nền tảng hệ tọa độ VN-2000 kinh tuyến trục 106°30'.
  • Thực hiện đồng bộ quy trình công nghệ xử lý số liệu tự động: Chuyển đổi tệp dữ liệu thô .dat sang .txt, triển khai phun điểm tọa độ vào môi trường đồ họa MicroStation V8i, xây dựng topology trên gCadas pro, sửa triệt để các lỗi hình học, tính diện tích trên lớp ranh giới số 10 và gán nhãn thuộc tính thửa đất từ file dữ liệu Excel.
  • Đóng góp thực tiễn: Cung cấp sản phẩm bản đồ địa chính số chính xác, cập nhật đúng hiện trạng sử dụng đất năm 2022, trực tiếp hỗ trợ Ủy ban nhân dân xã Chu Hương và cơ quan tài nguyên môi trường trong công tác cấp Giấy chứng nhận quyền sử dụng đất, chỉnh lý biến động và quản lý quy hoạch đất đai tại địa phương.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận ghi nhận một số hạn chế và hướng phát triển:

  • Hạn chế về công nghệ: Công nghệ đo động RTK dù có tốc độ đo nhanh và độ chính xác cao nhưng tầm hoạt động truyền sóng giữa trạm Base và Rover bị hạn chế khi gặp địa hình đồi núi hiểm trở, nhiều vật cản che khuất; chi phí đầu tư trang thiết bị máy móc GNSS/RTK chuyên dụng tương đối tốn kém.
  • Hạn chế về phạm vi: Do thời gian thực tập có hạn (từ tháng 12/2021 đến tháng 05/2022) và nhân lực hạn chế, tác giả mới chỉ tập trung xử lý trọn vẹn mảnh bản đồ địa chính số 12 tỷ lệ 1:1000, chưa mở rộng ra toàn bộ 75 mảnh bản đồ trên địa bàn xã.
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Ứng dụng quy trình công nghệ kết hợp giữa RTK và phần mềm gCadas pro/MicroStation V8i để tiếp tục đo đạc, chỉnh lý và biên tập hoàn thiện toàn bộ các tờ bản đồ địa chính còn lại của xã Chu Hương, xây dựng hoàn chỉnh cơ sở dữ liệu địa chính số đa mục tiêu cho toàn huyện Ba Bể.

Giá trị tham khảo

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

  • Sinh viên chuyên ngành Quản lý đất đai, Kỹ thuật trắc địa - bản đồ, Quản lý tài nguyên môi trường: Cung cấp một tài liệu tham khảo hoàn chỉnh về cấu trúc báo cáo tốt nghiệp, phương pháp luận nghiên cứu và quy trình thực hiện đồ án chuyên ngành.
  • Cán bộ địa chính và kỹ thuật viên đo đạc: Tham khảo quy trình thực tế về cách thiết lập kết nối giữa trạm Base và máy Rover qua sóng Radio; các bước chuyển đổi định dạng tệp số liệu thô từ máy đo sang tệp văn bản; thao tác xử lý lỗi hình học (lỗi bắt điểm quá, bắt điểm chưa tới), tạo topology và kỹ thuật liên kết dữ liệu nhãn thửa từ Excel trên phần mềm gCadas pro và MicroStation V8i.

Câu hỏi thường gặp

Khóa luận sử dụng hệ tọa độ và cơ sở toán học nào để thành lập mảnh bản đồ địa chính số 12?

Khóa luận thành lập bản đồ dựa trên Hệ quy chiếu và Hệ tọa độ quốc gia VN-2000, múi chiếu 3 độ, kinh tuyến trục 106°30' quy định riêng cho tỉnh Bắc Kạn (theo Thông tư số 25/2014/TT-BTNMT). Bản đồ có tỷ lệ 1:1000 với kích thước khung chuẩn 50 x 50 cm, tương ứng diện tích thực tế ngoài thực địa là 25 ha.

Quy mô và phương pháp xây dựng lưới khống chế trắc địa khu đo được triển khai như thế nào?

Mạng lưới tọa độ khống chế khu đo xã Chu Hương được thành lập bằng công nghệ định vị vệ tinh GNSS đo tĩnh, triển khai liên kết từ 3 mốc địa chính cơ sở có sẵn. Lưới được thiết kế dưới dạng chuỗi tam giác dày đặc gồm tổng cộng 4 điểm địa chính và 20 điểm GNSS, sau đó được tính toán bình sai chặt chẽ bằng phần mềm GPS Trimble.

Tệp số liệu ngoại nghiệp từ máy RTK có định dạng gì và được xử lý trung gian ra sao trước khi nạp vào phần mềm biên tập?

Dữ liệu đo chi tiết từ máy RTK sau khi trút vào máy tính ở định dạng tệp thô là .dat. Để phần mềm biên tập bản đồ có thể nhận diện và trút điểm, tệp .dat được mở và chuyển đổi định dạng thông qua phần mềm Microsoft Excel để xuất ra tệp văn bản có phần mở rộng .txt chứa danh sách số hiệu điểm và tọa độ tương ứng.

Trong phần mềm gCadas pro, lớp (layer) nào được sử dụng để tính diện tích thửa đất và quy trình sửa lỗi topology diễn ra như thế nào?

Lớp số 10 được lựa chọn làm lớp ranh giới khép kín tham gia tính diện tích thửa đất. Trước khi tính diện tích, phần mềm khởi chạy mô hình cấu trúc liên kết không gian (topology) để tự động rà soát các vị trí nối ranh giới, giúp người biên tập phát hiện và sửa chữa các lỗi như bắt điểm chưa tới (đường ranh bị hở) hoặc bắt điểm quá (đường ranh bị thừa đỉnh), bảo đảm tính khép kín tuyệt đối của từng thửa.

Thông tin nhãn thửa quy chủ được đưa lên tờ bản đồ số 12 bằng phương pháp nào?

Sau khi hoàn thiện sửa lỗi ranh giới và tạo vùng topology, thông tin thuộc tính thửa đất (tên chủ sử dụng, số thửa, loại đất, diện tích) được tổ chức theo các cột và hàng tương ứng trong bảng tính Excel. Kỹ thuật viên sử dụng công cụ gán nhãn quy chủ của gCadas pro để liên kết dữ liệu từ Excel và tự động gán nhãn trực tiếp lên tâm từng thửa đất trên tờ bản đồ.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Hoàng Văn Tài đã giải quyết trọn vẹn mục tiêu thành lập mảnh bản đồ địa chính số 12 tỷ lệ 1:1000 tại xã Chu Hương, huyện Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn thông qua việc tích hợp hiệu quả công nghệ định vị vệ tinh GNSS/RTK và các phần mềm đồ họa chuyên ngành MicroStation V8i, gCadas pro. Công trình thể hiện quy trình công nghệ đo đạc và biên tập địa chính hoàn chỉnh, tuân thủ đúng các tiêu chuẩn kỹ thuật quy định tại Thông tư 25/2014/TT-BTNMT và Luật Đất đai. Kết quả sản phẩm cung cấp tư liệu không gian và hồ sơ pháp lý chuẩn xác, đóng góp trực tiếp cho công tác cấp Giấy chứng nhận quyền sử dụng đất và nâng cao năng lực quản lý nhà nước về đất đai tại địa phương.