Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Lý do chọn đề tài và bối cảnh thực tiễn

Đất đai là tài nguyên thiên nhiên đặc biệt, nguồn tư liệu sản xuất chủ yếu và tư liệu không thể thay thế của ngành nông nghiệp cũng như đầu vào của mọi ngành kinh tế. Dưới tác động của các hoạt động nhân sinh và biến động tự nhiên, tình hình quản lý, sử dụng đất đai luôn diễn biến phức tạp. Để nâng cao hiệu lực quản lý nhà nước về đất đai, việc đo đạc, lập bản đồ địa chính chính quy, hoàn thiện hồ sơ địa chính và cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất là nhiệm vụ trọng tâm theo quy định của Bộ Tài nguyên và Môi trường.

Tại xã Nhạo Sơn, huyện Sông Lô, tỉnh Vĩnh Phúc, nhu cầu chuẩn hóa dữ liệu không gian đất đai phục vụ công tác quy hoạch, giao đất, giải quyết tranh chấp và cấp mới, cấp đổi giấy chứng nhận quyền sử dụng đất đòi hỏi phải xây dựng một hệ thống bản đồ địa chính số có độ chính xác cao. Đề tài "Ứng dụng công nghệ tin học và máy toàn đạc điện tử thành lập bản đồ địa chính tờ số 20 tỷ lệ 1:1000 xã Nhạo Sơn – huyện Sông Lô – tỉnh Vĩnh Phúc" được thực hiện nhằm giải quyết yêu cầu kỹ thuật và nghiệp vụ đo đạc thực tế tại địa phương thông qua sự kết hợp giữa thiết bị đo đạc điện tử và các phần mềm chuyên ngành.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

Mục tiêu nghiên cứu được tác giả xác định cụ thể theo văn bản:

  1. Mục tiêu tổng quát:

    • Xây dựng và thành lập lưới khống chế đo vẽ trên địa bàn xã Nhạo Sơn.
    • Thành lập bản đồ địa chính tỷ lệ 1:1000 cho xã Nhạo Sơn trong giai đoạn 2015 – 2017.

  2. Mục tiêu cụ thể:

    • Xác định và đánh dấu ranh giới các thửa đất ngoài thực địa.
    • Đo vẽ chi tiết các yếu tố ranh giới, địa vật, địa hình cho toàn bộ khu vực khảo sát.
    • Biên tập, hoàn thiện mảnh bản đồ địa chính tờ số 20 tỷ lệ 1:1000 và lập các tài liệu địa chính liên quan.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Ứng dụng máy toàn đạc điện tử và các phần mềm tin học chuyên ngành (MicroStation SE, FAMIS, Emap, Pronet) trong xây dựng lưới khống chế đo vẽ, đo vẽ chi tiết và biên tập bản đồ địa chính số.
  • Phạm vi không gian: Địa bàn xã Nhạo Sơn, huyện Sông Lô, tỉnh Vĩnh Phúc; thực hiện tập trung vào phạm vi tờ bản đồ địa chính số 20 tỷ lệ 1:1000. Quá trình triển khai có sự phối hợp thực địa cùng Đội đo đạc số 1 thuộc Công ty Cổ phần Trắc địa Địa chính và Xây dựng Thăng Long.
  • Phạm vi thời gian: Nghiên cứu và thực tập tiến hành từ ngày 20/04/2016 đến ngày 20/07/2016 (số liệu hiện trạng sử dụng đất tổng hợp năm 2015).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và cơ sở toán học bản đồ

Khóa luận vận dụng hệ thống cơ sở toán học và quy định pháp lý của ngành Quản lý đất đai và Trắc địa bản đồ tại Việt Nam:

  • Cơ sở pháp lý: Tuân thủ các quy định của Luật Đất đai năm 2003 và các quy chuẩn kỹ thuật thành lập bản đồ địa chính của Bộ Tài nguyên và Môi trường.
  • Hệ quy chiếu và hệ tọa độ quốc gia: Áp dụng hệ tọa độ VN-2000, Ellipsoid WGS-84 với các tham số: bán trục lớn $a = 6.378.137,0\text{ m}$, độ dẹt $\alpha = 1/298,25723563$, tốc độ quay quanh trục $\omega = 7.292.115,0 \times 10^{-11}\text{ rad/s}$, hằng số trọng trường Trái Đất $GM = 398.600,5 \times 10^9\text{ m}^3/\text{s}^2$. Điểm gốc tọa độ quốc gia $N_{00}$ đặt tại Viện Công nghệ Địa chính, Hà Nội.
  • Phép chiếu và kinh tuyến trục: Sử dụng lưới chiếu hình trụ ngang đồng góc UTM (múi chiếu $3^\circ$), kinh tuyến trục quy định cho tỉnh Vĩnh Phúc là $105^\circ00'$.
  • Quy chuẩn phân mảnh bản đồ tỷ lệ 1:1000: Chia mảnh từ bản đồ tỷ lệ 1:2000 (kích thước $1 \times 1\text{ km}$) thành 4 ô vuông $a, b, c, d$ với kích thước thực địa $0,5 \times 0,5\text{ km}$ ($25\text{ ha}$ ngoài thực địa), kích thước khung trong tiêu chuẩn trên giấy là $50 \times 50\text{ cm}$.

Phương pháp nghiên cứu và công cụ kỹ thuật

Tác giả kết hợp đồng bộ các phương pháp kỹ thuật trắc địa và tin học:

  • Phương pháp khảo sát và thu thập tài liệu: Thu thập số liệu mốc tọa độ, điểm khống chế địa chính sẵn có, số liệu địa giới hành chính, tự nhiên - kinh tế - xã hội tại UBND xã Nhạo Sơn và Phòng Tài nguyên & Môi trường huyện Sông Lô; khảo sát thực địa để lập phương án bố trí lưới.
  • Phương pháp đo đạc ngoại nghiệp:
    • Sử dụng máy toàn đạc điện tử South NTS-312B để đo lưới khống chế đo vẽ (đường chuyền kinh vĩ cấp 1, cấp 2) theo phương pháp đo toàn đạc (đo đi, đo về lấy giá trị trung bình).
    • Đo vẽ chi tiết ranh giới thửa đất, ranh giới sử dụng đất, nhà ở, đường giao thông, thủy hệ theo phương pháp tọa độ cực (đo góc bằng, góc đứng, khoảng cách nghiêng và tính tự động tọa độ phẳng $X, Y$ cùng độ cao $H$).
  • Phương pháp xử lý số liệu và bình sai: Sử dụng phần mềm Pronet để tính toán, bình sai lưới đường chuyền tọa độ mặt bằng, đánh giá các chỉ tiêu sai số khép góc, sai số khép tương đối trước khi đưa vào sử dụng.
  • Phương pháp biên tập bản đồ số: Sử dụng môi trường đồ họa MicroStation SE kết hợp bộ công cụ địa chính FAMIS (Field Work and Cadastral Mapping Integrated Software) và Emap để trút dữ liệu từ sổ tay điện tử, tạo mô hình topology (sử dụng tiện ích MRFClean, MRFFlag để làm sạch lỗi đồ họa), tự động tạo vùng thửa đất, gán nhãn, đánh số thửa, biên tập khung và in bản đồ.

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Lời mở đầu

Phần mở đầu xác lập tính cấp thiết của công tác quản lý đất đai dựa trên bản đồ địa chính chính quy; công bố đề tài, mục tiêu tổng quát (xây dựng lưới khống chế và lập bản đồ 1:1000 giai đoạn 2015 – 2017), mục tiêu cụ thể (đo vẽ, biên tập tờ số 20), cùng ý nghĩa khoa học và thực tiễn trong công tác quản lý nhà nước về đất đai theo hướng số hóa.

Phần 2: Tổng quan tài liệu

Tác giả hệ thống hóa toàn bộ kiến thức chuyên ngành liên quan đến bản đồ địa chính:

  • Định nghĩa, vai trò pháp lý, các yếu tố nội dung cơ bản của bản đồ địa chính (yếu tố điểm, đường, thửa đất, thửa đất phụ, lô đất, xứ đồng, loại đất, công trình xây dựng, hệ thống giao thông, thủy văn, địa giới hành chính).
  • Cơ sở toán học: So sánh phép chiếu Gauss - Kruger và phép chiếu UTM, quy định tham số hệ tọa độ quốc gia VN-2000 và quy tắc phân mảnh bản đồ địa chính các tỷ lệ từ 1:10.000 đến 1:200.
  • Các phương pháp thành lập bản đồ địa chính: Phương pháp toàn đạc ngoại nghiệp, phương pháp ảnh hàng không kết hợp thực địa, phương pháp biên vẽ bổ sung.
  • Yêu cầu kỹ thuật lưới khống chế đo vẽ (đường chuyền kinh vĩ 1 và 2): Chiều dài tuyến, sai số khép góc $f_\beta \le 2m_\beta\sqrt{n}$, sai số tương đối $f_S/[S]$ ($1:4000$ cho KV1 và $1:2000$ cho KV2), chiều dài cạnh từ $20\text{ m}$ đến $400\text{ m}$, tỷ lệ chênh lệch cạnh liền kề không quá 2,5 lần, số cạnh không quá 15.
  • Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy toàn đạc điện tử (ghép nối giữa máy đo xa điện tử EDM, kinh vĩ số DT và vi xử lý CPU).
  • Tổng quan hệ thống phần mềm đồ họa và địa chính: Bộ phần mềm Mapping Office của Intergraph (MicroStation, MGE, I/RASC, I/RASB, I/Geovec) và các phân hệ chức năng xử lý trị đo, quản lý CSDL bản đồ của phần mềm FAMIS phiên bản 2006.

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

Xác định cụ thể đối tượng, phạm vi không gian (xã Nhạo Sơn), thời gian thực hiện (20/4/2016 – 20/7/2016), đơn vị phối hợp (Công ty Thăng Long). Quy định chi tiết các bước công tác chuẩn bị ngoại nghiệp (khảo sát, thiết kế sơ bộ, chôn mốc, đo góc - cạnh - chênh cao), công tác nội nghiệp (trút số liệu, bình sai lưới bằng Pronet, biên tập trên MicroStation và FAMIS, kiểm tra nghiệm thu).

Phần 4: Kết quả nghiên cứu & thảo luận

Tác giả trình bày toàn bộ số liệu và kết quả thực nghiệm:

  • Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội xã Nhạo Sơn: Tọa độ địa lý từ $21^\circ29'05''$ đến $21^\circ32'45''$ vĩ độ Bắc và từ $104^\circ55'52''$ đến $104^\circ59'16''$ kinh độ Đông. Địa hình trung du chia cắt bởi đồi thấp, núi và sông ngòi; có 4 nhóm đất chính (đất phù sa bồi tụ, đất bạc màu, đất feralit đỏ vàng, đất xói mòn trơ sỏi đá). Dân số gồm 895 hộ với 3.248 nhân khẩu thuộc 7 khu; lao động trong độ tuổi là 1.726 người.
  • Hiện trạng sử dụng đất năm 2015: Tổng diện tích tự nhiên $366,23\text{ ha}$, trong đó đất nông nghiệp chiếm $227,02\text{ ha}$ ($61,98%$), đất phi nông nghiệp $138,57\text{ ha}$ ($37,85%$), đất chưa sử dụng $0,64\text{ ha}$ ($0,17%$).
  • Thành lập lưới khống chế đo vẽ: Thiết kế mạng lưới đường chuyền kinh vĩ cấp 1 và cấp 2 dựa trên các điểm tọa độ gốc nhà nước, đo ngắm bằng máy South NTS-312B, xử lý bình sai trên phần mềm Pronet trong hệ tọa độ VN-2000 (kinh tuyến trục $105^\circ00'$).
  • Đo vẽ chi tiết và biên tập bản đồ số:
    • Nhập file số liệu đo ngoại nghiệp định dạng TXT/ACS/SDR vào FAMIS.
    • Sửa chữa hiển thị, xử lý mã địa vật và tạo các đối tượng bản đồ dạng vector trên nền tảng tệp tin DGN của MicroStation.
    • Sử dụng module MRFClean và MRFFlag để sửa lỗi bắt điểm, hở vùng, tự động tạo vùng (Topology), tính diện tích thửa đất.
    • Gán nhãn thửa, quy chủ sơ bộ, đánh số thửa tự động, tạo lưới kinh tọa độ và khung bản đồ địa chính tờ số 20 tỷ lệ 1:1000.
    • Kiểm tra đối soát thực địa, đánh giá sai số vị trí điểm và nghiệm thu kỹ thuật.

Phần 5: Kết luận và kiến nghị

Tổng kết toàn diện kết quả đạt được về lưới khống chế và sản phẩm bản đồ tờ số 20; đưa ra kiến nghị với chính quyền địa phương và các cơ quan quản lý đất đai nhằm tiếp tục đẩy mạnh công tác đo vẽ bản đồ số cho các tờ bản đồ còn lại trên toàn xã, phục vụ đăng ký cấp đổi giấy chứng nhận quyền sử dụng đất.

Kết quả và đóng góp

Kết quả định lượng và dữ liệu kỹ thuật

Đề tài đã hoàn thành việc đo đạc thực địa và biên tập hoàn chỉnh mảnh bản đồ địa chính tờ số 20 tỷ lệ 1:1000 tại xã Nhạo Sơn. Kết quả phân tích hiện trạng quỹ đất xã Nhạo Sơn năm 2015 được tổng hợp chi tiết theo bảng số liệu sau:

STT Loại đất Diện tích (ha) Cơ cấu (%)
1 Đất nông nghiệp 227,02 61,98
Đất trồng lúa 158,31 43,23
Đất trồng cỏ 4,73 1,29
Đất trồng cây hàng năm khác 18,24 4,98
Đất trồng cây lâu năm 8,14 2,22
Đất rừng sản xuất 31,84 8,69
Đất nuôi trồng thủy sản 5,76 1,57
2 Đất phi nông nghiệp 138,57 37,85
Đất ở nông thôn 77,29 21,13
Đất trụ sở cơ quan, công trình sự nghiệp 14,76 4,03
Đất quốc phòng 1,68 0,46
Đất an ninh 0,41 0,11
Đất sản xuất kinh doanh phi nông nghiệp 4,91 1,34
Đất có mục đích công cộng, giao thông 35,42 9,67
Đất tôn giáo - tín ngưỡng 0,11 0,03
Đất nghĩa trang, nghĩa địa 2,25 0,61
Đất sông suối, mặt nước chuyên dùng 1,74 0,47
3 Đất chưa sử dụng 0,64 0,17
Tổng Tổng diện tích tự nhiên 366,23 100,00

Về mặt kỹ thuật trắc địa, các chỉ tiêu kỹ thuật của mạng lưới đường chuyền kinh vĩ cấp 1 (KV1) và cấp 2 (KV2) được bảo đảm theo đúng quy phạm:

Chỉ tiêu kỹ thuật Đường chuyền KV1 (Khu vực nông thôn 1:1000) Đường chuyền KV2 (Khu vực nông thôn 1:1000)
Chiều dài tuyến tối đa ($[S]_{\max}$) $900\text{ m}$ $500\text{ m}$
Sai số trung phương đo góc ($m_\beta$) $15''$ $15''$
Sai số khép tương đối tuyến ($f_S/[S]$) $1:4000$ $1:2000$
Giới hạn chiều dài cạnh $20\text{ m} - 400\text{ m}$ $20\text{ m} - 400\text{ m}$
Chênh lệch chiều dài cạnh liền kề $\le 2,5\text{ lần}$ $\le 2,5\text{ lần}$
Sai số trung phương đo cạnh sau bình sai $\le 0,05\text{ m}$ $\le 0,05\text{ m}$

Giải pháp và kiến nghị của tác giả

  • Tiếp tục duy trì và bảo vệ các mốc khống chế đo vẽ đã chôn ngoài thực địa để phục vụ các đợt đo đạc chỉnh lý biến động sau này.
  • Chính quyền địa phương cần tăng cường kiểm soát việc san lấp, lấn chiếm hành lang an toàn giao thông, đổ đất thải xây dựng không đúng quy định.
  • Hoàn thiện cơ sở dữ liệu địa chính số đồng bộ giữa bản đồ không gian và hồ sơ thuộc tính (sổ mục kê, sổ địa chính) để đẩy nhanh tiến độ cấp mới, cấp đổi giấy chứng nhận quyền sử dụng đất.

Đóng góp của đề tài

  • Chứng minh tính hiệu quả, độ chính xác và tốc độ xử lý khi áp dụng quy trình công nghệ kết hợp máy toàn đạc điện tử South NTS-312B với các phần mềm MicroStation SE, FAMIS và Pronet trong điều kiện địa hình phức tạp tại vùng trung du Vĩnh Phúc.
  • Cung cấp sản phẩm bản đồ địa chính tờ số 20 tỷ lệ 1:1000 hoàn chỉnh về mặt kỹ thuật, phục vụ trực tiếp cho công tác quản lý đất đai cơ sở tại xã Nhạo Sơn.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế

  • Nghiên cứu chỉ tập trung biên tập chi tiết hoàn chỉnh cho 01 mảnh bản đồ địa chính (tờ số 20 tỷ lệ 1:1000) trong tổng thể mạng lưới bản đồ địa chính của toàn xã Nhạo Sơn do giới hạn về thời gian thực tập tốt nghiệp (3 tháng).
  • Mức độ tích hợp cơ sở dữ liệu mới dừng lại ở bước quy chủ sơ bộ trên bản đồ dạng vector/dữ liệu thuộc tính CAD, chưa tích hợp toàn diện vào các hệ quản trị cơ sở dữ liệu địa chính hoàn chỉnh đa người dùng như CADDB hay VILIS.

Hướng nghiên cứu tiếp

  • Mở rộng đo vẽ chi tiết và biên tập toàn bộ các tờ bản đồ địa chính còn lại trên toàn địa bàn xã Nhạo Sơn.
  • Kết nối dữ liệu không gian từ phần mềm FAMIS với hệ thống cơ sở dữ liệu hồ sơ địa chính để phục vụ quy trình cấp Giấy chứng nhận quyền sử dụng đất và xây dựng hệ thống thông tin đất đai (LIS) cấp huyện/tỉnh.

Giá trị tham khảo

Đối tượng sử dụng

  • Sinh viên và học viên: Chuyên ngành Quản lý đất đai, Kỹ thuật Trắc địa - Bản đồ, Địa chính và Quản lý tài nguyên môi trường.
  • Cán bộ kỹ thuật và cán bộ địa chính: Nhân viên đo đạc tại các công ty trắc địa, công chức địa chính - xây dựng cấp xã, cán bộ Phòng Tài nguyên và Môi trường cấp huyện.

Nội dung giá trị

  • Toàn bộ quy trình công nghệ từ khâu thiết kế lưới đường chuyền, thao tác máy toàn đạc điện tử South NTS-312B, xử lý bình sai Pronet đến các bước làm sạch topology, tạo vùng, gán nhãn và xuất bản đồ trên FAMIS và MicroStation SE.
  • Hệ thống bảng biểu kỹ thuật về định mức hạn sai đo góc, đo cạnh và bảng phân loại chi tiết hiện trạng quỹ đất cấp xã theo quy phạm của Bộ Tài nguyên và Môi trường.

Câu hỏi thường gặp

1. Bản đồ địa chính tờ số 20 xã Nhạo Sơn được thành lập ở tỷ lệ nào và kích thước tiêu chuẩn quy định ra sao?

Bản đồ được thành lập ở tỷ lệ 1:1000. Theo quy chuẩn toán học bản đồ địa chính, mảnh bản đồ 1:1000 được phân chia từ mảnh bản đồ 1:2000 thành 4 ô vuông ($a, b, c, d$). Kích thước khung trong tiêu chuẩn trên giấy là $50 \times 50\text{ cm}$, tương ứng với kích thước ngoài thực địa là $0,5 \times 0,5\text{ km}$ và diện tích quản lý là $25\text{ ha}$.

2. Thiết bị phần cứng và các phần mềm chính được tác giả sử dụng trong quá trình thực hiện đề tài là gì?

  • Phần cứng: Máy toàn đạc điện tử South NTS-312B kết hợp gương sào, chân máy, bảng ngắm dọi tâm quang học và thước thép.
  • Phần mềm: Phần mềm bình sai lưới Pronet; phần mềm đồ họa nền tảng MicroStation SE; phần mềm chuyên ngành địa chính FAMIS (phiên bản 2006); cùng các công cụ Emap, MRFClean, MRFFlag.

3. Tham số cơ sở toán học hệ quy chiếu VN-2000 áp dụng cho khu đo tỉnh Vĩnh Phúc được xác định như thế nào?

Sử dụng hệ quy chiếu và hệ tọa độ quốc gia VN-2000, Ellipsoid WGS-84, lưới chiếu UTM múi $3^\circ$ với kinh tuyến trục quy định riêng cho tỉnh Vĩnh Phúc là $105^\circ00'$. Bán trục lớn ellipsoid $a = 6.378.137,0\text{ m}$, độ dẹt $\alpha = 1/298,25723563$.

4. Cơ cấu sử dụng đất của xã Nhạo Sơn năm 2015 có đặc điểm gì nổi bật?

Tổng diện tích tự nhiên của xã là $366,23\text{ ha}$. Trong đó:

  • Đất nông nghiệp chiếm ưu thế lớn nhất với $227,02\text{ ha}$ ($61,98%$), chủ yếu là đất trồng lúa ($158,31\text{ ha}$, chiếm $43,23%$) và rừng sản xuất ($31,84\text{ ha}$, chiếm $8,69%$).
  • Đất phi nông nghiệp chiếm $138,57\text{ ha}$ ($37,85%$), với đất ở nông thôn là $77,29\text{ ha}$ ($21,13%$).
  • Đất chưa sử dụng còn rất ít, chỉ chiếm $0,64\text{ ha}$ ($0,17%$).

5. Yêu cầu kỹ thuật về sai số đối với lưới đường chuyền kinh vĩ cấp 1 (KV1) ở khu vực nông thôn tỷ lệ 1:1000 là bao nhiêu?

Chiều dài tuyến tối đa quy định là $900\text{ m}$; sai số trung phương đo góc $m_\beta = 15''$; sai số khép tương đối giới hạn $f_S/[S] = 1:4000$; sai số khép góc $f_\beta \le 2m_\beta\sqrt{n}$; chiều dài cạnh nằm trong khoảng $20\text{ m} - 400\text{ m}$ và sai số trung phương đo cạnh sau bình sai không vượt quá $0,05\text{ m}$.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Văn Cường đã trình bày hoàn chỉnh quy trình kỹ thuật ứng dụng máy toàn đạc điện tử South NTS-312B kết hợp các phần mềm chuyên ngành MicroStation SE, FAMIS và Pronet để xây dựng lưới khống chế đo vẽ và thành lập bản đồ địa chính tờ số 20 tỷ lệ 1:1000 tại xã Nhạo Sơn, huyện Sông Lô, tỉnh Vĩnh Phúc. Tác phẩm cung cấp hệ thống số liệu thực địa tin cậy, tuân thủ nghiêm ngặt các chỉ tiêu kỹ thuật theo hệ tọa độ quốc gia VN-2000 (kinh tuyến trục $105^\circ00'$) và quy định của Luật Đất đai năm 2003. Kết quả nghiên cứu đáp ứng đầy đủ các yêu cầu chuyên môn, đóng góp sản phẩm cụ thể phục vụ công tác quản lý nhà nước về đất đai và là tài liệu tham khảo thực hành giá trị cho ngành Quản lý đất đai và Trắc địa - Bản đồ.