Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Công tác đo đạc lập bản đồ địa chính, xây dựng cơ sở dữ liệu đất đai và cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất là nhiệm vụ trọng tâm trong quản lý nhà nước về đất đai theo quy định của Bộ Tài nguyên và Môi trường. Tại xã Nghinh Tường, huyện Võ Nhai, tỉnh Thái Nguyên – một xã miền núi có địa hình phức tạp, bị chia cắt mạnh bởi đồi núi và hệ thống sông suối – tài liệu quản lý đất đai trước đây chủ yếu dựa trên bản đồ giải thửa lập theo Chỉ thị 299/TT (năm 1986) và bản đồ địa giới hành chính 364 (giai đoạn 1996–1999). Các tài liệu này đã cũ, độ chính xác hạn chế và không còn phản ánh đúng hiện trạng biến động đất đai. Nhằm đáp ứng yêu cầu quản lý chặt chẽ theo hệ thống số liệu chính quy, đề tài khóa luận tập trung nghiên cứu quy trình công nghệ kết hợp máy toàn đạc điện tử, máy định vị vệ tinh GPS và các phần mềm chuyên ngành để thành lập bản đồ địa chính dạng số.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu được xác định cụ thể như sau:

  1. Mục tiêu chung: Nắm vững quy trình công nghệ đo vẽ bản đồ bằng phương pháp toàn đạc điện tử kết hợp công nghệ GPS; ứng dụng công nghệ tin học để thành lập lưới khống chế đo vẽ, đo vẽ chi tiết và biên tập bản đồ địa chính chính quy tại địa bàn xã Nghinh Tường.
  2. Mục tiêu cụ thể: Thành lập hoàn chỉnh tờ bản đồ địa chính số 47 tỷ lệ 1:1000 xã Nghinh Tường, phục vụ công tác thống kê đất đai, lập hồ sơ địa chính, cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất, quyền sở hữu nhà ở và tài sản gắn liền với đất.
  3. Yêu cầu kỹ thuật: Tuân thủ các quy chuẩn, quy phạm kỹ thuật hiện hành của Bộ Tài nguyên và Môi trường (Thông tư số 25/2014/TT-BTNMT); đảm bảo độ chính xác của mạng lưới tọa độ, độ cao và ranh giới thửa đất; hoàn thành đúng tiến độ theo thiết kế kỹ thuật.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Quy trình ứng dụng máy toàn đạc điện tử (Topcon GTS-235), công nghệ định vị GPS tĩnh và các phần mềm tin học chuyên ngành (MicroStation, FAMIS, Emap, GPSPro, TOP2AS) trong xây dựng lưới khống chế và đo vẽ bản đồ địa chính.
  • Phạm vi không gian: Tờ bản đồ địa chính số 47 tỷ lệ 1:1000 tại xã Nghinh Tường, huyện Võ Nhai, tỉnh Thái Nguyên.
  • Phạm vi thời gian: Đề tài được tiến hành từ ngày 18/01/2016 đến ngày 20/04/2016 tại Công ty Cổ phần trắc địa địa chính và xây dựng Thăng Long phối hợp với UBND xã Nghinh Tường.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở pháp lý và quy chuẩn kỹ thuật của đề tài dựa trên Luật Đất đai năm 2003; 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; cùng Hợp đồng đặt hàng số 17/HĐĐH ngày 20/04/2015 giữa Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Thái Nguyên với Công ty Cổ phần trắc địa địa chính và xây dựng Thăng Long.

Cơ sở toán học của bản đồ địa chính được xây dựng trên Hệ quy chiếu và Hệ tọa độ quốc gia VN-2000, Ellipsoid WGS-84 với các tham số: bán trục lớn $a = 6378137,0\text{ m}$, độ dẹt $\alpha = 1/298,25723563$, điểm gốc tọa độ quốc gia $N_{00}$ đặt tại Viện Khoa học Đo đạc và Bản đồ (Hà Nội). Phép chiếu sử dụng là phép chiếu hình trụ ngang đồng góc UTM (múi chiếu $3^\circ$), kinh tuyến trục của tỉnh Thái Nguyên được quy định là $106^\circ30'$. Bản đồ địa chính tỷ lệ 1:1000 được phân mảnh dựa trên việc chia mảnh bản đồ tỷ lệ 1:2000 thành 4 ô vuông (ký hiệu a, b, c, d) có kích thước thực tế ngoài thực địa là $0,5 \times 0,5\text{ km}$ (tương ứng 25 ha), kích thước khung trong tiêu chuẩn trên bản vẽ là $50 \times 50\text{ cm}$.

Phương pháp nghiên cứu và hệ thống công cụ áp dụng:

  • Phương pháp thu thập tài liệu và khảo sát thực địa: Tiếp nhận 10 mốc tọa độ địa chính cấp cao đã có trên địa bàn xã; thu thập số liệu tự nhiên, kinh tế - xã hội và hồ sơ địa chính cũ. Khảo sát thực địa để đánh giá mức độ che khuất và chọn vị trí chôn mốc khống chế đo vẽ.
  • Phương pháp đo lưới khống chế: Sử dụng 04 máy định vị GPS South (các model X20 019038, X20 019049, X20 019028, X20 019018) đo tĩnh đồng thời, thời gian thu tín hiệu mỗi ca trùng nhau tối thiểu 50 phút; đo nối với 10 điểm địa chính cơ sở.
  • Phương pháp đo vẽ chi tiết: Sử dụng máy toàn đạc điện tử Topcon GTS-235 (GTS 235.OL 8185 và GTS 235.OL 7408) thực hiện đo theo phương pháp tọa độ cực. Trạm máy đặt tại các điểm khống chế đã bình sai, định hướng về mốc liền kề và đo quét các điểm góc thửa, ranh giới đường giao thông, thủy hệ, địa vật và công trình xây dựng.
  • Phương pháp xử lý số liệu và biên tập bản đồ số: Trút dữ liệu thô từ GPS bằng phần mềm TOP2AS; tính toán bình sai không gian mạng lưới bằng phần mềm GPSPro. Trút dữ liệu đo chi tiết từ máy toàn đạc, sau đó sử dụng phần mềm MicroStation kết hợp module FAMIS và Emap để xử lý mã, sửa lỗi hình học (Clean, Flag), tạo vùng thửa đất (topology), gán nhãn thuộc tính, đánh số thửa và biên tập khung bản đồ địa chính tiêu chuẩn.

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Mở đầu

Trình bày tính cấp thiết của việc xây dựng hệ thống bản đồ địa chính chính quy dạng số nhằm phục vụ quản lý nhà nước về đất đai tại xã Nghinh Tường, huyện Võ Nhai. Xác định mục đích chung, mục tiêu cụ thể, các yêu cầu kỹ thuật cần đạt và ý nghĩa khoa học - thực tiễn của đề tài trong việc chuẩn hóa dữ liệu địa chính theo công nghệ hiện đại.

Phần 2: Tổng quan tài liệu

Hệ thống hóa toàn diện các khái niệm, cơ sở toán học và quy trình công nghệ thành lập bản đồ địa chính:

  • Bản đồ địa chính và các yếu tố nội dung: Định nghĩa, vai trò pháp lý và kỹ thuật của bản đồ địa chính; phân tích các yếu tố không gian dạng điểm (mốc trắc địa, góc thửa), dạng đường (ranh giới thửa, tim đường, mép nước), dạng vùng (thửa đất, lô đất) và các yếu tố chuyên môn (loại đất, công trình xây dựng, địa vật, chỉ giới quy hoạch).
  • Cơ sở toán học và chia mảnh bản đồ: Trình bày đặc điểm biến dạng của lưới chiếu Gauss-Kruger và phép chiếu UTM; các tham số của hệ tọa độ VN-2000; quy tắc phân mảnh và đặt phiên hiệu bản đồ từ tỷ lệ 1:10000 xuống tỷ lệ 1:500 và 1:200.
  • Phương pháp trắc địa và thành lập lưới: Quy định kỹ thuật về lưới đường chuyền kinh vĩ cấp 1 (KV1) và cấp 2 (KV2) theo quy phạm; yêu cầu kỹ thuật đo góc, đo cạnh và đo cao lượng giác; cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy toàn đạc điện tử (khối đo xa EDM, kinh vĩ số DT, bộ vi xử lý CPU).
  • Phần mềm tin học chuyên ngành: Giới thiệu môi trường đồ họa MicroStation, bộ công cụ Mapping Office (MGE, I/RasB, I/RasC, I/Geovec) và phần mềm FAMIS (xử lý trị đo ngoại nghiệp, quản lý dữ liệu topology, tạo vùng tự động, biên tập nhãn thửa và xuất hồ sơ kỹ thuật thửa đất).

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

Xác định cụ thể đối tượng nghiên cứu là quy trình ứng dụng máy toàn đạc điện tử và các phần mềm MicroStation, FAMIS, Emap tại tờ bản đồ số 47 xã Nghinh Tường. Quy định chi tiết nội dung nghiên cứu bao gồm điều kiện tự nhiên - kinh tế xã hội, hiện trạng quản lý đất đai, công tác ngoại nghiệp (chôn mốc, đo GPS, đo chi tiết) và công tác nội nghiệp (bình sai GPSPro, biên tập bản đồ trên MicroStation). Nêu rõ phương pháp luận và các bước tiến hành từ thu thập số liệu đến in ấn, giao nộp sản phẩm.

Phần 4: Kết quả nghiên cứu & thảo luận

Tập trung trình bày toàn bộ số liệu khảo sát, kết quả đo đạc thực nghiệm và biên tập bản đồ địa chính tại khu vực nghiên cứu:

  • Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội và quản lý đất đai xã Nghinh Tường: Xã vùng cao có tổng diện tích tự nhiên $8.429,65\text{ ha}$, trong đó đất nông nghiệp chiếm $7.718,03\text{ ha}$ ($91,56%$), đất phi nông nghiệp $49,90\text{ ha}$ ($0,59%$) và đất chưa sử dụng $191,72\text{ ha}$ ($7,85%$). Dân số gồm 648 hộ với 3.006 nhân khẩu phân bố trên 12 xóm, tỷ lệ đồng bào dân tộc thiểu số chiếm $99,9%$ (chủ yếu là dân tộc Tày và Dao), tỷ lệ hộ nghèo là $42,36%$. Địa hình đồi núi dốc, giao thông đi lại khó khăn.
  • Công tác xây dựng lưới khống chế đo vẽ: Dựa trên 10 điểm địa chính cấp cao làm điểm khởi tính, thiết kế và đo đạc bổ sung 97 điểm lưới kinh vĩ (tổng số 107 điểm) bằng công nghệ GPS tĩnh.
  • Bình sai lưới kinh vĩ: Số liệu đo GPS được trút qua TOP2AS và bình sai bằng GPSPro. Kết quả sai số trung phương vị trí điểm, sai số khép tam giác và sai số cạnh đều đạt tiêu chuẩn kỹ thuật Thông tư 25/2014/TT-BTNMT.
  • Đo vẽ chi tiết và biên tập bản đồ: Thực hiện đo chi tiết bằng máy Topcon GTS-235; trút dữ liệu vào FAMIS, tạo mô tả trị đo, tự động tìm và sửa lỗi hình học (MRFClean, MRFFlag), tạo tâm thửa, đánh số thửa tự động, gán dữ liệu nhãn thửa và tạo khung bản đồ hoàn chỉnh tờ số 47 tỷ lệ 1:1000.
Hiện trạng quỹ đất xã Nghinh Tường (Năm 2013) Diện tích (ha) Cơ cấu (%)
Đất nông nghiệp 7.718,03 91,56%
- Đất trồng lúa 283,04 -
- Đất trồng cây hàng năm khác 88,35 -
- Đất trồng cây lâu năm 78,52 -
- Đất rừng sản xuất 2.866,34 -
- Đất rừng phòng hộ 2.572,57 -
- Đất rừng đặc dụng 2.279,12 -
- Đất nuôi trồng thủy sản 20,09 -
Đất phi nông nghiệp 49,90 0,59%
- Đất ở nông thôn 19,98 -
- Đất trụ sở cơ quan, công trình sự nghiệp 5,40 -
- Đất quốc phòng 10,02 -
- Các loại đất phi nông nghiệp khác 14,50 -
Đất chưa sử dụng 191,72 7,85%
Tổng diện tích tự nhiên 8.429,65 100,00%

Phần 5: Kết luận và kiến nghị

Tổng kết các kết quả đạt được về mặt kỹ thuật đo đạc, độ chính xác mạng lưới và sản phẩm bản đồ số. Đưa ra các kiến nghị đối với chính quyền địa phương trong việc khai thác dữ liệu bản đồ để đẩy nhanh tiến độ cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất và tăng cường quản lý quy hoạch.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đã triển khai đầy đủ quy trình kỹ thuật và đạt được các kết quả cụ thể với số liệu đo đạc thực tế:

  1. Xây dựng và bình sai thành công mạng lưới khống chế đo vẽ:
    • Hoàn thành đo đạc và tính toán bình sai cho mạng lưới gồm 107 điểm (10 điểm địa chính gốc và 97 điểm lưới kinh vĩ đo mới).
    • Chiều dài cạnh trung bình trong mạng lưới đạt $S_{\text{tb}} = 613,2\text{ m}$; cạnh dài nhất là cạnh KV1-94 đến KV1-95 ($1.160\text{ m}$).
    • Sai số trung phương trọng số đơn vị và các chỉ tiêu baseline:
      • Giá trị RMS dao động từ $0,009$ (cạnh KV1-94 – KV1-95) đến $0,013$ (cạnh DC-127 – KV1-16).
      • Tỷ số RATIO dao động từ $1,600$ (DC-127 – KV1-76) đến $12.153,700$ (KV1-36 – KV1-94).
      • Tổng số tam giác khép hình là 80 tam giác; sai số khép tương đối tam giác lớn nhất đạt $1/12.322$ (tam giác DC-127 – KV1-76 – KV1-77) và nhỏ nhất đạt $1/1.824.861$ (tam giác KV1-10 – KV1-12 – KV1-77).
      • Sai số trung phương tương đối chiều dài cạnh sau bình sai đạt từ $1/10.314$ đến $1/148.179$, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật quy định trong Thông tư 25/2014/TT-BTNMT (yêu cầu $\le 1/10.000$ đối với cấp 2 và $\le 1/25.000$ đối với cấp 1).
Chỉ tiêu kỹ thuật đánh giá lưới khống chế Giá trị thực nghiệm đạt được
Tổng số điểm trong mạng lưới 107 điểm (10 điểm gốc, 97 điểm đo mới)
Tổng số tam giác kiểm tra khép hình 80 tam giác
Sai số khép tương đối tam giác lớn nhất $1/12.322$ (DC-127 – KV1-76 – KV1-77)
Sai số khép tương đối tam giác nhỏ nhất $1/1.824.861$ (KV1-10 – KV1-12 – KV1-77)
RMS baseline lớn nhất / nhỏ nhất $0,013$ (DC-127 – KV1-16) / $0,009$ (KV1-94 – KV1-95)
Số hiệu chỉnh cạnh lớn nhất / nhỏ nhất $0,122\text{ m}$ (DC-127 – KV1-76) / $0,001\text{ m}$ (KV1-36 – KV1-43)
Sai số trung phương cạnh lớn nhất / nhỏ nhất $0,029\text{ m}$ (081405 – KV1-45) / $0,008\text{ m}$ (KV1-36 – KV1-43)
Chiều dài cạnh trung bình ($S_{\text{tb}}$) $613,2\text{ m}$

  1. Thành lập hoàn chỉnh tờ bản đồ địa chính số 47 tỷ lệ 1:1000:

    • Đo vẽ chi tiết đầy đủ các ranh giới thửa đất, nhà ở, công trình xây dựng kiên cố, mép đường giao thông liên xóm, hệ thống suối và kênh cấp III ($3,5\text{ km}$ kênh kiên cố), cột điện và các công trình cầu cống.
    • Biên tập chuẩn hóa trên nền phần mềm MicroStation SE/V8 và FAMIS: sửa sạch toàn bộ các lỗi bắt điểm, đường thừa, hở vùng bằng công cụ MRFClean; thiết lập cấu trúc topology; gán nhãn thửa, số thửa, diện tích và mục đích sử dụng đất đúng quy phạm; tạo lập khung bản đồ tỷ lệ 1:1000 kích thước $50 \times 50\text{ cm}$.

  2. Giải pháp và đóng góp kỹ thuật:

    • Chuẩn hóa quy trình tích hợp giữa máy GPS tĩnh, máy toàn đạc điện tử Topcon GTS-235 và bộ phần mềm TOP2AS - GPSPro - MicroStation - FAMIS cho khu vực miền núi có địa hình chia cắt phức tạp.
    • Cung cấp tài liệu bản đồ số chuẩn xác cho UBND xã Nghinh Tường và Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Võ Nhai, thay thế tài liệu bản đồ 299 cũ, tạo nền tảng số hóa hồ sơ địa chính và phục vụ đăng ký cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế:

    • Khu vực đo vẽ có địa hình đồi núi dốc, chia cắt mạnh bởi nhiều sông suối, hệ thống giao thông chủ yếu là đường đất dọc sườn núi thường xuyên bị sạt lở và phải đi bộ, gây khó khăn cho việc di chuyển thiết bị và chọn vị trí thông hướng giữa các mốc khống chế.
    • Một số khu vực bị tán cây rừng và sườn núi che khuất làm hạn chế khả năng thu nhận tín hiệu vệ tinh GPS, dẫn đến một số cạnh đo phải đo bù hoặc kéo dài thời gian thu tín hiệu.
    • Nghiên cứu chưa có điều kiện điều tra, đánh giá toàn diện về trữ lượng tài nguyên nước ngầm trên địa bàn toàn xã do thiếu tài liệu khảo sát chuyên ngành.

  • Hướng nghiên cứu tiếp:

    • Ứng dụng quy trình công nghệ đã hoàn thiện để mở rộng đo vẽ đồng loạt cho toàn bộ các tờ bản đồ địa chính còn lại trên phạm vi toàn xã Nghinh Tường.
    • Kết nối cơ sở dữ liệu không gian của bản đồ số trên FAMIS với phần mềm quản lý hồ sơ địa chính CADDB nhằm xây dựng cơ sở dữ liệu địa chính đồng bộ phục vụ quản lý đất đai hiện đại.

Giá trị tham khảo

Khóa luận có giá trị tham khảo thiết thực cho:

  • Sinh viên và học viên chuyên ngành Quản lý đất đai, Kỹ thuật Trắc địa - Bản đồ, Địa chính: Tài liệu cung cấp quy trình thực hành chi tiết từ công tác ngoại nghiệp (thiết kế đồ hình GPS, vận hành máy toàn đạc điện tử Topcon GTS-235) đến công tác nội nghiệp (bình sai GPSPro, xử lý mã trị đo và biên tập bản đồ trên MicroStation kết hợp FAMIS).
  • Cán bộ kỹ thuật và đơn vị đo đạc địa chính: Cung cấp phương án tổ chức đo đạc thực tế, các bảng tính hạn sai đo góc, đo cạnh và cách xử lý lỗi hình học topology ở khu vực miền núi có địa hình phức tạp.
  • Phần đáng tham khảo nhất: Quy trình công nghệ đo tĩnh GPS kết hợp toàn đạc điện tử tại Chương 4; các bảng tiêu chuẩn kỹ thuật đường chuyền kinh vĩ theo Thông tư 25/2014/TT-BTNMT; và các bước thao tác sửa lỗi Clean/Flag, tạo vùng, gán nhãn thửa trên phần mềm FAMIS.

Câu hỏi thường gặp

1. Cơ sở toán học và kinh tuyến trục được sử dụng để thành lập tờ bản đồ số 47 xã Nghinh Tường là gì?
Bản đồ được thành lập trên Hệ quy chiếu và Hệ tọa độ quốc gia VN-2000, Ellipsoid WGS-84, phép chiếu UTM múi chiếu $3^\circ$, kinh tuyến trục quy định cho tỉnh Thái Nguyên là $106^\circ30'$.

2. Khối lượng và phương pháp xây dựng lưới khống chế đo vẽ trong khóa luận được thực hiện như thế nào?
Mạng lưới khống chế gồm tổng cộng 107 điểm, trong đó có 10 điểm địa chính cấp cao đã có làm điểm khởi tính và 97 điểm lưới kinh vĩ đo mới. Mạng lưới được đo bằng 04 máy GPS South (model X20) theo phương pháp đo tĩnh đồng thời, thời gian thu tín hiệu mỗi ca trùng nhau tối thiểu 50 phút và được bình sai bằng phần mềm GPSPro.

3. Sai số khép tương đối tam giác và sai số trung phương cạnh sau bình sai đạt giá trị bao nhiêu?
Tổng số tam giác kiểm tra là 80 tam giác; sai số khép tương đối tam giác lớn nhất là $1/12.322$ (tam giác DC-127 – KV1-76 – KV1-77) và nhỏ nhất là $1/1.824.861$ (tam giác KV1-10 – KV1-12 – KV1-77). Sai số trung phương tương đối chiều dài cạnh sau bình sai dao động từ $1/10.314$ đến $1/148.179$, đạt yêu cầu theo quy chuẩn kỹ thuật.

4. Quy trình xử lý nội nghiệp trên phần mềm FAMIS gồm những bước chính nào?
Quy trình gồm: trút số liệu trị đo $\rightarrow$ hiển thị và sửa chữa trị đo $\rightarrow$ xử lý mã tạo bản đồ tự động $\rightarrow$ sửa lỗi hình học (MRFClean, MRFFlag) $\rightarrow$ tạo vùng thửa đất (topology) $\rightarrow$ tạo tâm thửa và đánh số thửa tự động $\rightarrow$ gán nhãn thuộc tính thửa $\rightarrow$ tạo khung bản đồ địa chính tỷ lệ 1:1000 và lưu trữ file định dạng DGN.

5. Cơ cấu sử dụng đất của xã Nghinh Tường năm 2013 có đặc điểm gì nổi bật?
Tổng diện tích tự nhiên của xã là $8.429,65\text{ ha}$. Trong đó, đất nông nghiệp chiếm tỷ trọng áp đảo với $7.718,03\text{ ha}$ ($91,56%$, chủ yếu là đất lâm nghiệp với $7.819,12\text{ ha}$ gồm rừng sản xuất, phòng hộ và đặc dụng); đất phi nông nghiệp chỉ chiếm $49,90\text{ ha}$ ($0,59%$); và đất chưa sử dụng là $191,72\text{ ha}$ ($7,85%$).

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Trần Văn Sơn đã hoàn thành toàn diện quy trình ứng dụng máy định vị vệ tinh GPS, máy toàn đạc điện tử Topcon GTS-235 cùng các phần mềm chuyên ngành GPSPro, MicroStation và FAMIS để thành lập tờ bản đồ địa chính số 47 tỷ lệ 1:1000 tại xã Nghinh Tường, huyện Võ Nhai, tỉnh Thái Nguyên. Toàn bộ mạng lưới khống chế 107 điểm và các yếu tố chi tiết thửa đất được đo đạc, tính toán bình sai và biên tập đạt độ chính xác theo đúng quy định của Thông tư số 25/2014/TT-BTNMT. Kết quả của đề tài cung cấp bộ dữ liệu bản đồ số tin cậy, đóng góp trực tiếp vào công tác quản lý nhà nước về đất đai và cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất tại địa phương.