Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Công tác quản lý nhà nước về đất đai đòi hỏi hệ thống tài liệu địa chính phải phản ánh chính xác hiện trạng sử dụng đất tại từng thời kỳ. Dưới tác động của quá trình đô thị hóa, sự chia tách, sáp nhập và điều chỉnh địa giới hành chính diễn ra liên tục, khiến ranh giới và cấu trúc sử dụng đất có nhiều biến động. Trong khi đó, các tài liệu bản đồ truyền thống dạng giấy thành lập qua các thời kỳ trước đây bộc lộ nhiều hạn chế: tốn kém nhân lực, thời gian, kinh phí cập nhật và gặp khó khăn lớn khi theo dõi biến động thửa đất.

Trước yêu cầu chuẩn hóa cơ sở dữ liệu đất đai theo công nghệ số, việc ứng dụng các thiết bị đo đạc điện tử và phần mềm chuyên dụng là giải pháp kỹ thuật bắt buộc nhằm đảm bảo độ chính xác của bản đồ địa chính phục vụ công tác đăng ký đất đai, lập hồ sơ địa chính và cấp Giấy chứng nhận quyền sử dụng đất. Xuất phát từ dự án đo đạc lập bản đồ địa chính trên địa bàn quận Hai Bà Trưng (Thành phố Hà Nội) do Xí nghiệp Tài nguyên và Môi trường 3 thực hiện, tác giả Dương Đức Quân đã thực hiện khóa luận tốt nghiệp với đề tài: "Ứng dụng công nghệ tin học và phương pháp toàn đạc điện tử thành lập bản đồ địa chính tờ số 70 tỷ lệ 1:1000 phường Đồng Tâm - Quận Hai Bà Trưng – Thành phố Hà Nội".

Nhiệm vụ và mục tiêu nghiên cứu của đề tài được xác định cụ thể như sau:

  1. Thành lập lưới khống chế địa chính để phục vụ cho công tác đo vẽ và chỉnh lý bản đồ ở phường Đồng Tâm.
  2. Đo vẽ và thành lập tờ bản đồ địa chính để phục vụ cho công tác quản lý đất đai của phường Đồng Tâm - Quận Hai Bà Trưng - Thành phố Hà Nội.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Quy trình ứng dụng máy toàn đạc điện tử (Topcon GTS-235N, South NTS-312B) và các phần mềm tin học chuyên ngành (T-COM, COMPASS, Pronet, MicroStation, FAMIS) trong công tác đo vẽ chi tiết và biên tập bản đồ địa chính dạng số.
  • Phạm vi không gian: Tờ bản đồ địa chính số 70 tỷ lệ 1:1000 thuộc địa bàn phường Đồng Tâm, quận Hai Bà Trưng, thành phố Hà Nội. Địa bàn phường có tổng diện tích tự nhiên 0,53 km², gồm 12 địa bàn dân cư, 32 tổ dân phố, 2 khu ký túc xá sinh viên (Trường Đại học Kinh tế Quốc dân và Trường Đại học Xây dựng) và 596 hộ kinh doanh cá thể.
  • Phạm vi thời gian: Quá trình thu thập dữ liệu, đo đạc ngoại nghiệp và xử lý nội nghiệp được tiến hành từ ngày 29/05/2018 đến ngày 15/09/2018 tại Xí nghiệp Tài nguyên và Môi trường 3.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng trên hệ thống lý luận trắc địa - địa chính, hệ thống văn bản quy phạm pháp luật của ngành quản lý đất đai và cơ sở toán học bản đồ số:

  • Cơ sở pháp lý:

    • Luật Đất đai năm 2003 và năm 2013;
    • Nghị định số 43/2014/NĐ-CP ngày 15/05/2014 của Chính phủ quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật Đất đai;
    • Quyết định số 08/2008/QĐ-BTNMT của Bộ Tài nguyên và Môi trường ban hành quy phạm thành lập bản đồ địa chính tỷ lệ 1:200, 1:500, 1:1000, 1:2000, 1:5000 và 1:10000;
    • Thông tư số 25/2014/TT-BTNMT ngày 19/05/2014 của Bộ Tài nguyên và Môi trường quy định về bản đồ địa chính;
    • Thông tư số 24/2014/TT-BTNMT ngày 19/05/2014 quy định về hồ sơ địa chính;
    • Thông tư số 23/2014/TT-BTNMT ngày 19/05/2014 quy định về Giấy chứng nhận quyền sử dụng đất, quyền sở hữu nhà ở và tài sản khác gắn liền với đất;
    • Thông tư số 05/2009/TT-BTNMT ngày 01/06/2009 về việc hướng dẫn kiểm tra, thẩm định và nghiệm thu công trình, sản phẩm địa chính.

  • Cơ sở toán học của bản đồ:

    • Bản đồ địa chính được xây dựng trên Hệ quy chiếu và Hệ tọa độ quốc gia VN-2000, Ellipsoid quy ước WGS-84 với bán trục lớn $a = 6378137,0\text{ m}$, độ dẹt $\alpha = 1/298,25723563$.
    • Phép chiếu hình trụ ngang đồng góc UTM, múi chiếu $3^\circ$, kinh tuyến trục quy định cho khu vực đo vẽ là $106^\circ30'$.
    • Quy tắc phân mảnh bản đồ địa chính tỷ lệ 1:1000: Chia mảnh bản đồ tỷ lệ 1:2000 (kích thước thực tế $1\times 1\text{ km}$, diện tích 100 ha) thành 4 ô vuông ký hiệu a, b, c, d. Mỗi mảnh bản đồ 1:1000 có kích thước thực địa $0,5\times 0,5\text{ km}$, diện tích 25 ha, kích thước khung tiêu chuẩn $50\times 50\text{ cm}$.

  • Phương pháp nghiên cứu:

    • Phương pháp thu thập tài liệu: Thu thập bản đồ địa giới hành chính 364 (biên vẽ, chỉnh lý năm 1996, 1999), bản đồ hiện trạng sử dụng đất qua các kỳ kiểm kê, hồ sơ đăng ký biến động, sổ mục kê, sổ cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất từ các cơ quan chuyên trách.
    • Phương pháp trắc địa xây dựng lưới khống chế: Sử dụng máy định vị vệ tinh GPS đo lưới địa chính cơ sở theo sơ đồ tam giác dày đặc; sử dụng máy toàn đạc điện tử South NTS-312B đo dẫn đường chuyền kinh vĩ cấp 1 và cấp 2 bằng phương pháp toàn đạc (đo đi và đo về).
    • Phương pháp tọa độ cực đo vẽ chi tiết: Sử dụng máy toàn đạc điện tử Topcon GTS-235N đặt tại các trạm máy khống chế đã biết tọa độ ($X_A, Y_A, H_A$), định hướng về điểm chuẩn ($X_B, Y_B$) để xác định góc bằng $\beta_1$, góc đứng $\nu_1$ (hoặc thiên đỉnh $Z_1$) và khoảng cách nghiêng $D_{A1}$, từ đó tính tọa độ mặt phẳng ($X_1, Y_1$) và độ cao $H_1$ của điểm chi tiết theo công thức: $$\begin{cases} X_1 = X_A + S_{A1} \cdot \cos \alpha_{A1} \ Y_1 = Y_A + S_{A1} \cdot \sin \alpha_{A1} \ H_1 = H_A + h_{A1} \end{cases}$$
    • Phương pháp xử lý số liệu và biên tập bản đồ số: Sử dụng phần mềm COMPASS và Pronet để bình sai lưới khống chế mặt bằng và độ cao; sử dụng phần mềm T-COM để trút dữ liệu từ bộ nhớ máy toàn đạc sang máy tính; sử dụng môi trường đồ họa MicroStation kết hợp phần mềm chuyên ngành FAMIS để triển điểm, làm sạch dữ liệu hình học (MRFClean, MRFFlag), tạo vùng topology, gán nhãn thuộc tính, đánh số thửa và biên tập khung bản đồ.
Yếu tố kỹ thuật Quy định theo Thông tư 25/2014/TT-BTNMT
Sai số trung phương vị trí điểm sau bình sai ($M_p$) $\le 5\text{ cm}$
Sai số tương đối cạnh sau bình sai ($M_s/S$) $\le 1:50000$ (hoặc $f_s/\Sigma S \le 1:25000$ cho đường chuyền)
Chiều dài cạnh đường chuyền $200\text{ m} \le S \le 1400\text{ m}$ (trung bình $500 - 700\text{ m}$)
Sai số trung phương đo góc $\le 5''$
Giới hạn sai số khép góc đường chuyền ($f_\beta$) $f_\beta \le 5''\sqrt{n}$ ($n$ là số đỉnh góc)
Sai số trung phương độ cao sau bình sai (đồng bằng) $\le 10\text{ cm}$

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Đặt vấn đề

Phần này trình bày tính cấp thiết của công tác đo đạc, lập bản đồ địa chính trong bối cảnh quỹ đất đô thị biến động phức tạp và yêu cầu hiện đại hóa hồ sơ địa chính phục vụ công tác cấp Giấy chứng nhận quyền sử dụng đất tại quận Hai Bà Trưng. Tác giả xác lập rõ 2 mục tiêu nghiên cứu trọng tâm, nêu bật ý nghĩa khoa học trong việc củng cố kỹ năng trắc địa số và ý nghĩa thực tiễn đối với công tác quản lý đất đai cấp cơ sở tại phường Đồng Tâm.

Phần 2: Tổng quan tài liệu

Chương tổng quan tập trung hệ thống hóa các khái niệm nền tảng về bản đồ địa chính (bản đồ gốc và bản đồ trọn thửa), các yếu tố không gian (điểm, đường, thửa đất, lô đất, ranh giới hành chính, giao thông, thủy văn, công trình xây dựng) và cơ sở toán học gồm các phép chiếu Gauss-Kruger, UTM, hệ tọa độ VN-2000 cùng quy tắc chia mảnh bản đồ địa chính từ tỷ lệ 1:10000 đến 1:200. Đồng thời, chương này phân tích nguyên lý cấu tạo máy toàn đạc điện tử (sự tích hợp giữa khối EDM, kinh vĩ số DT và vi xử lý CPU), nguyên tắc tính toán tọa độ cực và giới thiệu chi tiết bộ công cụ xử lý bản đồ số gồm phần mềm nền MicroStation, bộ ứng dụng Mapping Office (MGE, I/RASC, I/RASB, I/GeoVec) và phần mềm chuyên ngành FAMIS với hai phân hệ chức năng: xử lý trị đo 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 3 xác định địa bàn nghiên cứu tại phường Đồng Tâm và cơ quan phối hợp là Xí nghiệp Tài nguyên và Môi trường 3 trong khoảng thời gian từ tháng 5/2018 đến tháng 9/2018. Khung nội dung nghiên cứu được chia làm 3 hợp phần chính:

  1. Đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội và hiện trạng quản lý đất đai phường Đồng Tâm.
  2. Thành lập lưới khống chế đo vẽ (công tác ngoại nghiệp chọn điểm, chôn mốc, đo GPS, đo toàn đạc và công tác nội nghiệp bình sai).
  3. Đo vẽ chi tiết và ứng dụng MicroStation, FAMIS biên tập, in ấn tờ bản đồ địa chính số 70 tỷ lệ 1:1000.

Phương pháp luận được chuẩn hóa từ khâu thu thập hồ sơ địa giới 364, quy trình đo GPS 1 tần số (tối thiểu 4 vệ tinh, PDOP < 4.0, thời gian đo một ca $\ge 60$ phút), phương pháp bố trí tổ đo thực địa (1 người đứng máy GTS-235N, 2 người đi gương) đến quy trình xử lý nội nghiệp trên máy tính.

Phần 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương kết quả thể hiện toàn bộ số liệu thực nghiệm và quy trình kỹ thuật đã triển khai:

  • Đặc điểm địa bàn: Phường Đồng Tâm có diện tích $0,53\text{ km}^2$, mật độ dân cư tập trung rất cao, địa hình bằng phẳng nhưng cấu trúc đô thị phức tạp với nhiều ngõ hẻm và công trình nhà ở dày đặc.
  • Thành lập lưới khống chế: Dựa trên 6 điểm địa chính gốc ban đầu (tổng số điểm khống chế khởi tính sử dụng là 10 điểm, trong đó có điểm DT-34 với tọa độ $X = 2322798.205\text{ m}$), nhóm nghiên cứu đã thiết kế, chôn 97 điểm mốc cọc gỗ kích thước $4\times 4\text{ cm}$, dài $30-50\text{ cm}$ có đinh tâm và đánh dấu sơn đỏ. Số liệu đo GPS và đường chuyền được bình sai chặt chẽ bằng phần mềm COMPASS trong hệ tọa độ VN-2000 (kinh tuyến trục $106^\circ30'$). Kết quả đánh giá độ chính xác lưới đạt sai số trung phương đơn vị trọng số $M = 7.5''$, điểm yếu nhất trong lưới là điểm KV1-13.
  • Đo vẽ chi tiết và biên tập bản đồ số: Từ các trạm máy khống chế (ví dụ trạm máy KV1-154, định hướng về điểm KV1-108, chiều cao máy $1.6\text{ m}$), nhóm đo đã đo đạc tọa độ ranh giới thửa đất, mép đường giao thông, hệ thống thoát nước, chân cột điện và các công trình xây dựng kiên cố. Dữ liệu từ máy Topcon GTS-235N được trút qua cổng USB bằng phần mềm T-COM dưới định dạng FC5 chuyển sang ASC. Sau đó, số liệu được nạp vào FAMIS trên nền MicroStation để triển điểm, nối ranh giới thửa, chạy lọc lỗi hình học (tự động xử lý đường thừa, hở đỉnh), tạo vùng topology, gán số hiệu thửa, lập nhãn thửa, tạo khung bản đồ và xuất bản hoàn chỉnh tờ bản đồ địa chính số 70 tỷ lệ 1:1000.
Hạng mục công việc Thiết bị / Phần mềm sử dụng Kết quả kỹ thuật đạt được
Đo lưới khống chế cơ sở Máy GPS một tần số Thu nhận tín hiệu $\ge 4$ vệ tinh, PDOP $< 4.0$, thời gian ca đo $\ge 60$ phút
Đo đường chuyền kinh vĩ Máy toàn đạc South NTS-312B Phát triển mạng lưới gồm 97 điểm mốc cọc gỗ có định tâm
Bình sai mạng lưới khống chế Phần mềm COMPASS, Pronet Bình sai trong hệ VN-2000 ($106^\circ30'$); sai số $M = 7.5''$; kiểm soát điểm yếu nhất KV1-13
Đo vẽ chi tiết địa vật, thửa đất Máy toàn đạc Topcon GTS-235N Thu thập đầy đủ tọa độ ranh giới thửa, nhà ở, đường giao thông, thủy hệ
Trút và chuyển đổi số liệu Phần mềm T-COM Chuyển đổi định dạng FC5 sang tệp số liệu chuẩn ASC qua giao tiếp USB
Biên tập và chuẩn hóa bản đồ số MicroStation, FAMIS Sửa lỗi topology (MRFClean, MRFFlag), gán nhãn thửa, xuất tờ bản đồ số 70 tỷ lệ 1:1000

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đã hoàn thành đầy đủ các nội dung chuyên môn theo quy trình thành lập bản đồ địa chính số hiện hành:

  1. Kết quả xây dựng lưới khống chế: Thiết lập thành công hệ thống lưới khống chế đo vẽ gồm 97 điểm đường chuyền kinh vĩ dựa trên 10 điểm địa chính gốc khởi tính trên địa bàn phường Đồng Tâm. Toàn bộ số liệu đo được bình sai đạt độ chính xác theo quy chuẩn của Thông tư 25/2014/TT-BTNMT, với sai số trung phương đơn vị trọng số $M = 7.5''$, đảm bảo làm cơ sở tọa độ vững chắc để đo chi tiết.
  2. Kết quả đo vẽ và biên tập tờ bản đồ số 70: Hoàn thành quy trình khép kín từ trút số liệu (T-COM), chuyển đổi định dạng tệp sang tệp đồ họa DGN, xử lý quan hệ không gian, tạo topology, đánh số thửa và tạo nhãn tự động trên phần mềm FAMIS chạy trên nền MicroStation. Tác giả đã xuất bản và bàn giao sản phẩm tờ bản đồ địa chính số 70 tỷ lệ 1:1000 phường Đồng Tâm đảm bảo tính chuẩn xác về ranh giới không gian và thuộc tính địa chính.
  3. Đánh giá thực nghiệm giải pháp công nghệ: Khóa luận làm rõ tính năng kỹ thuật của máy toàn đạc điện tử Topcon GTS-235N với khả năng lưu trữ số liệu lớn, tốc độ đo nhanh, tự động hóa tính toán tọa độ cực, giảm thiểu sai số ghi chép thủ công. Đồng thời, nghiên cứu khẳng định sự kết hợp giữa MicroStation và FAMIS là giải pháp phần mềm tối ưu trong ngành địa chính Việt Nam nhờ khả năng quản lý lớp thông tin chuẩn, tự động hóa phát hiện và sửa lỗi hình học, hỗ trợ đồng bộ dữ liệu đồ họa với cơ sở dữ liệu hồ sơ địa chính.

Kiến nghị từ tác giả:

  • Đề nghị địa phương tiếp tục đầu tư, nâng cấp trang thiết bị đo đạc công nghệ cao và bảo vệ hệ thống mốc khống chế đo vẽ đã chôn ngoài thực địa để phục vụ các đợt chỉnh lý biến động tiếp theo.
  • Cần hoàn thiện cơ sở hạ tầng giáo dục, trường học và trạm y tế tại địa phương nhằm đáp ứng tốc độ gia tăng dân số cơ học trên địa bàn phường Đồng Tâm.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế:
    • Thời gian thực tập tốt nghiệp có hạn (gần 4 tháng, từ 29/05/2018 đến 15/09/2018), do đó phạm vi nghiên cứu thực nghiệm nội nghiệp và ngoại nghiệp chỉ tập trung hoàn thiện trên 01 tờ bản đồ địa chính (tờ số 70 tỷ lệ 1:1000).
    • Địa bàn phường Đồng Tâm có mật độ dân cư và công trình xây dựng rất dày đặc, dẫn đến hiện tượng che khuất đường ngắm trắc địa, đòi hỏi phải bố trí nhiều trạm đo phụ và tốn thời gian xác minh ranh giới sử dụng đất ngoài thực địa.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Mở rộng quy trình công nghệ để hoàn thiện đo vẽ và biên tập đồng bộ toàn bộ các tờ bản đồ địa chính còn lại của phường Đồng Tâm.
    • Thực hiện kết nối hai chiều cơ sở dữ liệu không gian từ phần mềm FAMIS với cơ sở dữ liệu thuộc tính hồ sơ địa chính (phần mềm CADDB hoặc hệ thống Vilis) nhằm hoàn thiện hệ thống thông tin đất đai (LIS) phục vụ cấp Giấy chứng nhận quyền sử dụng đất đồng loạt cho toàn quận Hai Bà Trưng.

Giá trị tham khảo

Bản khóa luận là tài liệu tham khảo thực tế cho:

  • Sinh viên ngành Quản lý đất đai, Kỹ thuật Trắc địa - Bản đồ: Tham khảo phương pháp thiết kế lưới khống chế đo vẽ đô thị, quy trình vận hành máy toàn đạc điện tử Topcon GTS-235N, thao tác phần mềm T-COM và các bước xử lý lỗi topology, gán nhãn thửa đất trên phần mềm FAMIS/MicroStation.
  • Kỹ thuật viên, cán bộ địa chính cấp xã/phường: Ứng dụng quy trình công nghệ đo đạc trực tiếp bằng phương pháp tọa độ cực kết hợp biên tập bản đồ số để thực hiện công tác đo đạc chỉnh lý biến động đất đai và lập hồ sơ cấp Giấy chứng nhận quyền sử dụng đất tại các khu vực đô thị có mật độ xây dựng cao.

Câu hỏi thường gặp

1. Khóa luận sử dụng hệ quy chiếu và các tham số toán học cụ thể nào để thành lập tờ bản đồ số 70?
Bản đồ được thành lập trên Hệ quy chiếu và Hệ tọa độ quốc gia VN-2000, Ellipsoid quy ước WGS-84, phép chiếu hình trụ ngang đồng góc UTM múi chiếu $3^\circ$ với kinh tuyến trục $106^\circ30'$.

2. Mạng lưới khống chế đo vẽ phục vụ đo chi tiết tại phường Đồng Tâm được thiết kế với quy mô bao nhiêu điểm?
Mạng lưới khống chế được khởi tính từ 10 điểm mốc địa chính gốc đo bằng GPS (trong đó có điểm DT-34) và phát triển thành mạng lưới đường chuyền kinh vĩ gồm 97 điểm mốc cọc gỗ (kích thước $4\times 4\text{ cm}$, dài $30-50\text{ cm}$) có chôn đinh tâm và đánh dấu sơn đỏ.

3. Sai số đánh giá chất lượng bình sai mạng lưới khống chế đạt giá trị bao nhiêu?
Kết quả bình sai bằng phần mềm COMPASS cho thấy sai số trung phương đơn vị trọng số của lưới đạt $M = 7.5''$, và điểm yếu nhất trong mạng lưới khống chế được xác định là điểm KV1-13.

4. Dữ liệu đo ngoại nghiệp từ máy toàn đạc điện tử Topcon GTS-235N được xử lý sang phần mềm biên tập bản đồ qua các bước nào?
Dữ liệu lưu trong bộ nhớ máy đo được trút sang máy tính thông qua cổng kết nối USB bằng phần mềm T-COM (chuyển đổi tệp dữ liệu định dạng FC5 sang dạng tệp chuẩn ASC). Sau đó, tệp ASC được nạp vào phần mềm FAMIS trên nền MicroStation để triển điểm tọa độ lên tệp bản vẽ DGN, kết nối điểm chi tiết, xử lý lỗi tiếp biên/hở đỉnh bằng module MRFClean và MRFFlag, tạo vùng và gán nhãn thuộc tính thửa đất.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Dương Đức Quân đã chuẩn hóa thành công quy trình kết hợp giữa thiết bị toàn đạc điện tử Topcon GTS-235N và tổ hợp phần mềm T-COM, COMPASS, MicroStation, FAMIS trong thành lập bản đồ địa chính số. Công trình đã xây dựng hoàn chỉnh mạng lưới khống chế gồm 97 điểm đạt chỉ tiêu kỹ thuật theo Thông tư 25/2014/TT-BTNMT và hoàn thiện tờ bản đồ địa chính số 70 tỷ lệ 1:1000 tại phường Đồng Tâm, quận Hai Bà Trưng. Kết quả nghiên cứu cung cấp tài liệu kỹ thuật có độ tin cậy cao, phục vụ trực tiếp cho công tác cấp Giấy chứng nhận quyền sử dụng đất và hiện đại hóa hệ thống quản lý đất đai tại địa phương.