Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Công tác đo đạc lập bản đồ địa chính, xây dựng hồ sơ địa chính và cấp Giấy chứng nhận quyền sử dụng đất là những nội dung trọng tâm trong quản lý nhà nước về đất đai được quy định tại Luật Đất đai. Bản đồ địa chính đóng vai trò là tài liệu cơ sở cung cấp thông tin không gian và thuộc tính pháp lý đến từng thửa đất, phục vụ công tác thống kê, đăng ký, giao đất, thu hồi đất và giải quyết tranh chấp đất đai. Tại xã Quỳnh Lập, thị xã Hoàng Mai, tỉnh Nghệ An, tình hình quản lý và sử dụng đất đai có nhiều biến động do chuyển mục đích sử dụng, chuyển nhượng quyền sử dụng đất và triển khai các dự án quy hoạch hạ tầng giao thông, thủy lợi. Nhằm hiện đại hóa hệ thống hồ sơ địa chính và phục vụ công tác cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất, Chi nhánh Công ty CP tư vấn đầu tư và công nghệ môi trường HQ Miền Trung đã lập Thiết kế kỹ thuật - Dự toán đo vẽ bản đồ địa chính dưới sự phê duyệt của Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Nghệ An. Đề tài khóa luận tốt nghiệp của tác giả Đinh Thế Vinh được thực hiện nhằm giải quyết yêu cầu kỹ thuật thực tế này.

Mục tiêu nghiên cứu:

  1. Mục tiêu tổng quát: Ứng dụng công nghệ tin học và máy toàn đạc điện tử trong thành lập bản đồ địa chính mảnh bản đồ số 16 từ số liệu đo đạc thực tế tại xã Quỳnh Lập, thị xã Hoàng Mai, tỉnh Nghệ An.
  2. Mục tiêu cụ thể:
    • Tìm hiểu điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của xã Quỳnh Lập.
    • Đánh giá hiện trạng sử dụng đất và tình hình công tác quản lý đất đai tại địa phương.
    • Ứng dụng công nghệ tin học và máy toàn đạc điện tử để thành lập lưới khống chế đo vẽ, đo vẽ chi tiết và biên tập hoàn chỉnh một tờ bản đồ địa chính tỷ lệ 1:1000 (mảnh số 16).

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Quy trình xây dựng lưới khống chế đo vẽ, đo vẽ chi tiết ngoại nghiệp và công nghệ biên tập bản đồ địa chính mảnh số 16 tỷ lệ 1:1000.
  • Phạm vi không gian: Địa bàn xã Quỳnh Lập, thị xã Hoàng Mai, tỉnh Nghệ An.
  • Phạm vi thời gian: Quá trình khảo sát, thu thập số liệu và thực tập sản xuất được tiến hành từ ngày 28 tháng 05 năm 2018 đến ngày 15 tháng 09 năm 2018.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận được xây dựng dựa trên hệ thống cơ sở lý luận trắc địa - địa chính và các quy định kỹ thuật hiện hành của ngành tài nguyên và môi trường:

Khung lý thuyết và văn bản quy phạm:

  • Khung pháp lý kỹ thuật: Tuân thủ các quy định tại Thông tư số 25/2014/TT-BTNMT ngày 19 tháng 05 năm 2014 của Bộ Tài nguyên và Môi trường quy định về thành lập bản đồ địa chính.
  • Cơ sở toán học bản đồ: Áp dụng Hệ quy chiếu và Hệ tọa độ quốc gia VN-2000, Ellipsoid quy chiếu WGS-84 (bán trục lớn $a = 6.378.137,0\text{ m}$, độ dẹt $\alpha = 1/298,25723563$, điểm gốc tọa độ quốc gia N00 đặt tại Viện Công nghệ Địa chính, Hà Nội). Kinh tuyến trục quy định cho khu vực đo vẽ tỉnh Nghệ An là $104^\circ45'$, múi chiếu $3^\circ$, sử dụng phép chiếu hình trụ ngang đồng góc UTM.
  • Quy chuẩn phân mảnh bản đồ: Bản đồ địa chính tỷ lệ 1:1000 được chia từ mảnh bản đồ tỷ lệ 1:2000 thành 4 ô vuông (ký hiệu a, b, c, d) với kích thước khung trong tiêu chuẩn $50 \times 50\text{ cm}$, tương ứng kích thước thực địa $0,5 \times 0,5\text{ km}$ và diện tích quản lý $25\text{ ha}$.

Phương pháp nghiên cứu:

  • Phương pháp thu thập tài liệu và khảo sát thực địa: Thu thập tài liệu điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội, báo cáo thống kê đất đai năm 2018 tại Ủy ban nhân dân xã Quỳnh Lập và Phòng Tài nguyên và Môi trường thị xã Hoàng Mai; khảo sát địa hình thực tế để lập phương án đặt trạm máy và hướng ngắm.
  • Phương pháp đo đạc trắc địa ngoại nghiệp:
    • Xây dựng lưới khống chế đo vẽ bằng công nghệ GPS đo tĩnh (sử dụng máy GPS nhãn hiệu X20 HUACE, thời gian đo ngắm tối thiểu 45 phút/trạm).
    • Đo vẽ chi tiết ranh giới thửa đất và địa vật bằng phương pháp tọa độ cực trên máy toàn đạc điện tử TOPCON GTS-236; tăng dày điểm trạm máy bằng phương pháp giao hội và điểm dẫn.
  • Phương pháp xử lý số liệu và bình sai: Tính toán, bình sai tọa độ lưới khống chế bằng phần mềm chuyên dụng DPSurvey; trút dữ liệu trị đo từ bộ nhớ máy toàn đạc điện tử sang máy tính qua cổng giao tiếp bằng phần mềm T-COM và TOP2ASC; xử lý định dạng tệp từ đuôi .top sang .asc thông qua tiện ích CVF.EXE.
  • Phương pháp biên tập bản đồ số: Sử dụng hệ thống phần mềm MicroStation (v8i và SE) kết hợp module FAMIS (Field Work and Cadastral Mapping Integrated Software) và phần mềm Gcadas để nhập trị đo, sửa lỗi hình học (MRFClean, MRFFlag), đóng vùng topology tạo tâm thửa, gán nhãn thuộc tính, đánh số thửa và xuất bản đồ gốc tỷ lệ 1:1000.

Nguồn dữ liệu sử dụng:

  • Dữ liệu tọa độ 03 điểm khống chế địa chính cấp cao nhà nước làm điểm khởi tính (điểm mốc gốc số hiệu 232404).
  • Dữ liệu đo đạc GPS của 100 điểm lưới khống chế đo vẽ (từ điểm 1QL-1 đến 1QL-107).
  • Toàn bộ tệp số liệu đo góc, đo cạnh chi tiết ngoại nghiệp của mảnh bản đồ số 16 xã Quỳnh Lập.
  • Số liệu thống kê diện tích đất đai năm 2018 do UBND xã Quỳnh Lập cung cấp.

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 phục vụ quản lý nhà nước về đất đai tại xã Quỳnh Lập, thị xã Hoàng Mai; công bố mục tiêu tổng quát, 3 mục tiêu cụ thể, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài trong việc tiếp cận công nghệ số và quy trình sản xuất thực tế tại Chi nhánh Công ty CP tư vấn đầu tư và công nghệ môi trường HQ Miền Trung.

Phần 2: Tổng quan tài liệu

Hệ thống hóa toàn diện các vấn đề lý luận về bản đồ địa chính:

  • Đặc trưng bản đồ địa chính: Là thành phần cơ bản của hồ sơ địa chính, mang tính pháp lý cao, quản lý chi tiết đến từng thửa đất, gồm 10 yếu tố nội dung biểu thị (điểm khống chế tọa độ/độ cao, địa giới hành chính, ranh giới thửa đất, loại đất, công trình xây dựng, ranh giới sử dụng đất, hệ thống giao thông, thủy văn, địa vật quan trọng, mốc giới quy hoạch và dáng đất).
  • Cơ sở toán học: Phân tích nguyên lý lưới chiếu Gauss-Kruger và UTM, tham số hệ tọa độ VN-2000, quy tắc chia mảnh và đặt số hiệu bản đồ địa chính từ tỷ lệ 1:10000 đến 1:200.
  • Kỹ thuật đo đạc và thiết bị: Cấu tạo máy toàn đạc điện tử (ghép nối giữa khối đo xa EDM, kinh vĩ số DT và bộ vi xử lý CPU), nguyên lý đo tọa độ cực, công thức tính toán số gia tọa độ ($\Delta X = S \cdot \cos\alpha$, $\Delta Y = S \cdot \sin\alpha$) và chênh cao ($\Delta H$). Các chỉ tiêu kỹ thuật của lưới đường chuyền kinh vĩ cấp 1 (KV1) và cấp 2 (KV2) theo Thông tư 25/2014/TT-BTNMT.
  • Hệ thống phần mềm ứng dụng: Cấu trúc Mapping Office, môi trường đồ họa MicroStation v8i/SE, các module xử lý topology và tính năng của phần mềm FAMIS, Gcadas trong việc tự động hóa thành lập bản đồ địa chính số.

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

Xác định rõ đối tượng nghiên cứu là quy trình thành lập tờ bản đồ số 16 tỷ lệ 1:1000; địa bàn thực tập tại xã Quỳnh Lập (từ 28/05/2018 đến 15/09/2018); chi tiết hóa 3 nội dung nghiên cứu và quy trình thao tác 4 phương pháp kỹ thuật (thu thập tài liệu, đo đạc trắc địa ngoại nghiệp, bình sai xử lý dữ liệu và biên tập bản đồ số).

Phần 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Nội dung chương tập trung vào các kết quả khảo sát và triển khai kỹ thuật:

  • Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội: Xã Quỳnh Lập có diện tích tự nhiên $2.208,43\text{ ha}$, tọa độ $19^\circ13'$ đến $19^\circ18'$ Vĩ độ Bắc và $105^\circ44'$ đến $105^\circ48'$ Kinh độ Đông. Địa hình gồm 75% đồi núi (độ cao 40 - 500 m) và 20 - 25% đồng bằng, bãi bồi ven sông Hoàng Mai (sông dài $21\text{ km}$). Dân số đạt 11.575 người (2.721 hộ), lực lượng lao động có 4.848 người (chiếm 42% dân số).
  • Hiện trạng sử dụng đất năm 2018: Tổng hợp cơ cấu sử dụng đất toàn xã phản ánh qua bảng số liệu chi tiết.
  • Thành lập lưới khống chế đo vẽ: Thiết kế và đo đạc mạng lưới tam giác gồm 103 điểm (03 điểm gốc địa chính, 100 điểm đo mới đánh số từ 1QL-1 đến 1QL-107) bằng máy GPS X20 HUACE; xử lý bình sai trên phần mềm DPSurvey theo kinh tuyến trục $104^\circ45'$, hệ tọa độ VN-2000. Điểm mốc gốc 232404 có tọa độ $X = 2.136.646,013\text{ m}$.
  • Đo vẽ chi tiết và xử lý số liệu: Phối hợp chính quyền thôn xóm và chủ sử dụng đất xác định ranh giới mốc giới thửa đất; đo vẽ chi tiết bằng máy toàn đạc TOPCON GTS-236 (bố trí tối thiểu 2 điểm kiểm tra trên mỗi trạm đo).
  • Quy trình xử lý dữ liệu nội nghiệp: Trút file dữ liệu ngoại nghiệp dạng .top bằng phần mềm TOP2ASC, chuyển đổi sang file .asc qua phần mềm CVF.EXE; nhập file vào phần mềm FAMIS, chạy các lệnh làm sạch dữ liệu hình học, sửa lỗi bắt điểm thừa/thiếu, tạo vùng topology, gán bảng nhãn thửa, tự động đánh số thửa và xuất mảnh bản đồ địa chính số 16 tỷ lệ 1:1000 hoàn chỉnh.

Kết quả và đóng góp

Số liệu hiện trạng sử dụng đất xã Quỳnh Lập năm 2018

Dữ liệu thống kê đất đai xã Quỳnh Lập năm 2018 được tác giả tổng hợp cụ thể như sau:

STT Loại đất Diện tích (ha) Cơ cấu (%)
I Tổng diện tích đất tự nhiên 2.208,43 100,00
1 Nhóm đất nông nghiệp 1.831,61 82,93
- Đất sản xuất nông nghiệp 234,42 10,61
- Đất lâm nghiệp 1.573,38 71,24
- Đất nuôi trồng thủy sản 23,08 1,05
2 Nhóm đất phi nông nghiệp 261,93 11,86
- Đất chuyên dùng 163,80 7,42
- Đất tôn giáo, tín ngưỡng 0,40 0,02
- Đất nghĩa trang, nghĩa địa 3,50 0,16
- Đất sông suối và mặt nước chuyên dùng 54,14 2,45
- Đất phi nông nghiệp khác 0,09 0,004
3 Nhóm đất chưa sử dụng 114,89 5,21
- Đất bằng chưa sử dụng 97,76 4,43
- Đất đồi núi chưa sử dụng 3,33 0,15
- Núi đá không có rừng cây 13,80 0,63

Tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng cho lưới khống chế đo vẽ

Khóa luận áp dụng các chỉ tiêu kỹ thuật theo Thông tư 25/2014/TT-BTNMT đối với lưới đường chuyền và lưới khống chế đo vẽ:

STT Tiêu chí đánh giá chất lượng lưới khống chế Lưới đo vẽ cấp 1 Lưới đo vẽ cấp 2
1 Sai số trung phương vị trí điểm sau bình sai so với điểm gốc $\le 5\text{ cm}$ $\le 7\text{ cm}$
2 Sai số trung phương tương đối cạnh sau bình sai $\le 1/25.000$ $\le 1/10.000$
3 Sai số khép tương đối giới hạn ($f_s / [S]$) $\le 1/10.000$ $\le 1/5.000$

Các hạn sai đo góc đối với máy đo có độ chính xác từ $1''$ đến $5''$:

  • Số chênh trị giá góc giữa các lần đo: $\le 8''$.
  • Số chênh trị giá góc giữa các nửa lần đo: $\le 8''$.
  • Dao động 2C trong 1 lần đo (máy không tự cân bằng): $\le 12''$.
  • Sai số khép về hướng mở đầu: $\le 8''$.
  • Chênh giá trị hướng các lần đo đã quy "0": $\le 8''$.

Kết quả kỹ thuật và đóng góp của đề tài

  • Kết quả thực nghiệm: Xây dựng hoàn chỉnh mạng lưới khống chế đo vẽ gồm 103 điểm (3 điểm gốc, 100 điểm kinh vĩ đóng cọc gỗ $4 \times 4\text{ cm}$, dài $30 - 50\text{ cm}$, đánh dấu tâm đinh và sơn đỏ) bảo đảm chỉ tiêu kỹ thuật sau bình sai bằng phần mềm DPSurvey. Biên tập hoàn chỉnh tờ bản đồ địa chính số 16 tỷ lệ 1:1000 xã Quỳnh Lập theo đúng cấu trúc lớp dữ liệu quy phạm.
  • Đóng góp về mặt giải pháp: Chuẩn hóa chuỗi quy trình công nghệ kết hợp giữa đo đạc GPS tĩnh, đo chi tiết bằng máy toàn đạc điện tử TOPCON GTS-236 và liên kết chuỗi phần mềm xử lý dữ liệu ngoại nghiệp (TOP2ASC $\rightarrow$ CVF.EXE $\rightarrow$ FAMIS $\rightarrow$ MicroStation). Quy trình này giúp xử lý tự động dữ liệu trị đo, loại bỏ các sai sót hình học topology và đẩy nhanh tiến độ thành lập bản đồ địa chính số so với các phương pháp đo vẽ thủ công truyền thống.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế:
    • Địa hình xã Quỳnh Lập có tính chất phức tạp với 75% diện tích là đồi núi chia cắt mạnh, độ dốc lớn, gây cản trở tầm ngắm quang học và đòi hỏi phải bố trí thêm nhiều điểm trạm đo phụ (điểm dẫn, giao hội).
    • Khóa luận mới chỉ dừng lại ở phạm vi nghiên cứu, xử lý số liệu và biên tập thực nghiệm cho 01 tờ bản đồ địa chính (mảnh bản đồ số 16) tỷ lệ 1:1000, chưa bao quát toàn bộ các tờ bản đồ còn lại trên địa bàn toàn xã.
    • Mức độ tích hợp dữ liệu mới chỉ hoàn thiện ở giai đoạn biên tập bản đồ số trên môi trường đồ họa MicroStation/FAMIS, chưa kết nối trực tiếp vào hệ thống cơ sở dữ liệu địa chính đồng bộ cấp huyện/tỉnh (như VILIS hay ELIS).
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Mở rộng triển khai đo vẽ và biên tập đồng loạt toàn bộ các mảnh bản đồ địa chính còn lại của xã Quỳnh Lập nhằm hoàn thiện cơ sở dữ liệu bản đồ địa chính cấp cơ sở.
    • Nghiên cứu ứng dụng thêm các công nghệ đo đạc hiện đại khác như đo động GPS RTK hoặc công nghệ chụp ảnh số bằng thiết bị bay không người lái (UAV) ở các khu vực địa hình đồi núi phức tạp nhằm nâng cao hiệu suất ngoại nghiệp.
    • Xuất và tích hợp cơ sở dữ liệu không gian từ MicroStation sang các phần mềm quản lý đất đai chuyên dụng (VILIS, ELIS, TMV) phục vụ việc cấp đổi Giấy chứng nhận quyền sử dụng đất đồng loạt.

Giá trị tham khảo

Báo cáo khóa luận là tài liệu tham khảo hữu ích cho các nhóm đối tượng sau:

  • Sinh viên chuyên ngành Quản lý Đất đai, Trắc địa - Bản đồ, Địa chính: Nắm vững quy trình công nghệ thành lập bản đồ địa chính số từ thực địa đến văn phòng theo tiêu chuẩn kỹ thuật của Bộ Tài nguyên và Môi trường.
  • Kỹ thuật viên, cán bộ địa chính cơ sở và đơn vị tư vấn đo đạc: Tham khảo chi tiết các bước thiết kế lưới khống chế đo vẽ GPS, phương pháp xử lý bình sai trên phần mềm DPSurvey, quy trình trút dữ liệu từ máy toàn đạc TOPCON qua cổng USB và các thao tác kỹ thuật sửa lỗi topology, tạo tâm thửa trên phần mềm FAMIS chạy trên nền MicroStation.

Câu hỏi thường gặp

1. Mục tiêu kỹ thuật cụ thể và phạm vi triển khai của khóa luận là gì?
Khóa luận thực hiện ứng dụng công nghệ tin học và máy toàn đạc điện tử để thành lập lưới khống chế đo vẽ, đo vẽ chi tiết và biên tập mảnh bản đồ địa chính số 16 tỷ lệ 1:1000 tại xã Quỳnh Lập, thị xã Hoàng Mai, tỉnh Nghệ An trong thời gian thực tập từ ngày 28/05/2018 đến ngày 15/09/2018.

2. Khóa luận sử dụng các thiết bị phần cứng và phần mềm chuyên dụng nào trong quá trình đo đạc và xử lý dữ liệu?

  • Thiết bị ngoại nghiệp: Máy đo GPS tĩnh X20 HUACE dùng đo lưới khống chế; máy toàn đạc điện tử TOPCON GTS-236 dùng đo vẽ chi tiết; cọc gỗ $4 \times 4\text{ cm}$, thước thép $2\text{ m}$, gương sào và bảng ngắm.
  • Phần mềm xử lý: DPSurvey (bình sai lưới GPS); T-COM và TOP2ASC (trút số liệu từ máy toàn đạc); CVF.EXE (chuyển đổi tệp .top sang .asc); MicroStation (v8i/SE), FAMIS, Gcadas và TMV-MAP (xử lý topology, biên tập và hoàn thiện bản đồ).

3. Cơ sở toán học quy chuẩn của bản đồ địa chính mảnh số 16 được thiết lập như thế nào?
Bản đồ được thành lập trên Hệ quy chiếu và Hệ tọa độ quốc gia VN-2000, Ellipsoid quy chiếu WGS-84, phép chiếu UTM múi chiếu $3^\circ$ với kinh tuyến trục $104^\circ45'$ quy định cho tỉnh Nghệ An. Tờ bản đồ tỷ lệ 1:1000 có kích thước khung tiêu chuẩn $50 \times 50\text{ cm}$, tương ứng diện tích thực địa $25\text{ ha}$ ($0,5 \times 0,5\text{ km}$).

4. Quy trình chuyển đổi dữ liệu từ máy toàn đạc điện tử vào phần mềm biên tập FAMIS diễn ra qua các bước nào?
Dữ liệu từ máy TOPCON GTS-236 được trút sang máy tính qua cổng USB bằng phần mềm TOP2ASC tạo ra tệp số liệu định dạng .top (ví dụ: 14-06-18S.top). Tệp này sau đó được chuyển đổi sang định dạng .asc thông qua phần mềm tiện ích CVF.EXE trước khi nạp vào cơ sở dữ liệu trị đo của phần mềm FAMIS để xử lý đồ họa trên nền MicroStation.

5. Hiện trạng quỹ đất tự nhiên xã Quỳnh Lập năm 2018 được ghi nhận với các tỷ lệ cơ cấu chính nào?
Tổng diện tích tự nhiên của xã là $2.208,43\text{ ha}$, trong đó: Nhóm đất nông nghiệp chiếm $1.831,61\text{ ha}$ ($82,93%$), Nhóm đất phi nông nghiệp chiếm $261,93\text{ ha}$ ($11,86%$), và Nhóm đất chưa sử dụng chiếm $114,89\text{ ha}$ ($5,21%$).

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Đinh Thế Vinh đã phản ánh toàn diện quy trình kỹ thuật thành lập bản đồ địa chính mảnh số 16 tỷ lệ 1:1000 tại xã Quỳnh Lập, thị xã Hoàng Mai, tỉnh Nghệ An. Tác giả đã kết hợp hiệu quả giữa phương pháp đo GPS tĩnh, đo vẽ chi tiết bằng máy toàn đạc điện tử TOPCON GTS-236 và chuỗi phần mềm chuyên ngành DPSurvey, CVF, FAMIS trên nền MicroStation. Các kết quả tính toán bình sai lưới khống chế 103 điểm và biên tập bản đồ địa chính đều bảo đảm đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật theo Thông tư số 25/2014/TT-BTNMT, cung cấp tài liệu kỹ thuật phục vụ trực tiếp công tác quản lý đất đai và cấp Giấy chứng nhận quyền sử dụng đất tại địa phương.