Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đất đai là nguồn tài nguyên thiên nhiên quốc gia có tính chất hạn chế về không gian và không thể tái tạo. Để thực hiện tốt công tác quản lý Nhà nước về đất đai theo quy định của Luật Đất đai, việc đo đạc lập bản đồ địa chính, thiết lập hệ thống hồ sơ địa chính chính quy và cấp Giấy chứng nhận quyền sử dụng đất là những nhiệm vụ trọng tâm hàng đầu. Bản đồ địa chính số đóng vai trò là cơ sở pháp lý và kỹ thuật cung cấp thông tin không gian và thuộc tính của từng thửa đất, phục vụ hiệu quả cho các cơ quan quản lý nhà nước từ cấp cơ sở đến cấp tỉnh.

Xuất phát từ yêu cầu thực tế của địa phương và được sự đồng ý của Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Lào Cai, Công ty TNHH Vietmap đã triển khai công tác khảo sát, thu thập tài liệu và lập phương án Thiết kế kỹ thuật - Dự toán đo vẽ bản đồ địa chính tỷ lệ 1:1000 nhằm phục vụ cấp giấy chứng nhận tại thị trấn Phố Lu, huyện Bảo Thắng, tỉnh Lào Cai. Đề tài khóa luận tốt nghiệp "Ứng dụng công nghệ tin học và thành lập bản đồ số bằng máy toàn đạc điện tử tờ số 26 tỷ lệ 1:1000 thị trấn Phố Lu huyện Bảo Thắng - tỉnh Lào Cai" được tác giả Dương Ngọc Dự thực hiện nhằm giải quyết yêu cầu kỹ thuật và nghiệp vụ đo đạc địa chính tại khu vực này.

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

  1. Mục tiêu tổng quát:
    • Thành lập bản đồ địa chính đúng với hiện trạng thực tế ngoài thực địa thông qua việc sử dụng máy toàn đạc điện tử kết hợp các phần mềm tin học chuyên ngành (MicroStation, TMV.Map).
    • Hỗ trợ công tác quản lý hồ sơ địa chính và nâng cao hiệu quả quản lý nhà nước về đất đai cho Ủy ban nhân dân các cấp.
  2. Mục tiêu và nhiệm vụ cụ thể:
    • (1) Ứng dụng công nghệ tin học và máy toàn đạc điện tử để phát triển lưới khống chế đo vẽ, tiến hành đo vẽ chi tiết và biên tập hoàn chỉnh tờ bản đồ địa chính số 26 tỷ lệ 1:1000 tại thị trấn Phố Lu.
    • (2) Khảo sát, đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội và hiện trạng quản lý sử dụng đất tại địa bàn nghiên cứu.
    • (3) Nghiên cứu quy trình tích hợp giữa thiết bị đo đạc ngoại nghiệp (máy toàn đạc điện tử South 312B) và các hệ thống phần mềm xử lý nội nghiệp (Southchange, TDC, MicroStation, TMV.Map) trong việc xây dựng cơ sở dữ liệu địa chính.
    • (4) Đảm bảo toàn bộ quy trình đo đạc, tính toán, bình sai và biên tập bản đồ tuân thủ chặt chẽ các quy chuẩn kỹ thuật và quy phạm hiện hành của Bộ Tài nguyên và Môi trường.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Quy trình ứng dụng máy toàn đạc điện tử South 312B và các phần mềm đồ họa, biên tập bản đồ địa chính (MicroStation v8i, TMV.Map, Southchange) trong công tác thành lập lưới khống chế đo vẽ, đo vẽ chi tiết và biên tập bản đồ địa chính.
  • Phạm vi không gian: Khu vực tờ bản đồ địa chính số 26 tỷ lệ 1:1000 thuộc thị trấn Phố Lu, huyện Bảo Thắng, tỉnh Lào Cai.
  • Phạm vi thời gian: Quá trình nghiên cứu và thực tập thực tế được tiến hành từ ngày 02 tháng 01 năm 2018 đến ngày 25 tháng 04 năm 2018.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận được xây dựng dựa trên hệ thống cơ sở lý thuyết trắc địa - địa chính, các quy định kỹ thuật của ngành Quản lý đất đai và hệ thống tiêu chuẩn đo đạc quốc gia:

  • Khung pháp lý và cơ sở toán học bản đồ:

    • Quy định của Luật Đất đai (bao gồm Luật Đất đai 2003 và hệ thống quy chuẩn kỹ thuật đo đạc của Bộ Tài nguyên và Môi trường).
    • 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 Công nghệ Địa chính (Hà Nội). Kinh tuyến trục áp dụng cho tỉnh Lào Cai là $106^\circ30'$, múi chiếu $3^\circ$.
    • Cơ sở lý thuyết về phép chiếu Gauss-Kruger và phép chiếu UTM (Universal Transverse Mercator), các quy chuẩn chia mảnh bản đồ địa chính ở các tỷ lệ 1:10000, 1:5000, 1:2000, 1:1000, 1:500, 1:200. Đối với tỷ lệ 1:1000, mảnh bản đồ có kích thước khung trong tiêu chuẩn là $50 \times 50\text{ cm}$, tương ứng diện tích thực địa là 25 ha.
    • Quy chuẩn kỹ thuật mạng lưới đường chuyền kinh vĩ (cấp 1 và cấp 2): quy định về chiều dài tuyến, sai số khép góc $f_\beta = 2m_\beta\sqrt{n}$, sai số trung phương đo cạnh, và sai số khép tương đối $f_s/[S]$.

  • Phương pháp nghiên cứu thực tế:

    • Phương pháp khảo sát, thu thập tài liệu: Thu thập số liệu địa giới hành chính, mốc tọa độ, độ cao, bản đồ hiện có, số liệu thống kê kinh tế - xã hội và hiện trạng sử dụng đất từ UBND thị trấn Phố Lu và Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Bảo Thắng.
    • Phương pháp đo đạc ngoại nghiệp: Sử dụng máy toàn đạc điện tử South 312B thực hiện phương pháp tọa độ cực để đo chi tiết các ranh giới thửa đất, địa vật và công trình xây dựng; đo đạc mạng lưới đường chuyền theo phương pháp đo đi và đo về để lấy giá trị trung bình.
    • Phương pháp xử lý số liệu và bình sai: Chuyển giao dữ liệu từ bộ nhớ máy toàn đạc điện tử sang máy tính qua phần mềm chuyên dụng (Southchange), tính toán tọa độ, độ cao, kiểm tra sai số và tiến hành bình sai mạng lưới theo quy chuẩn.
    • Phương pháp thành lập và biên tập bản đồ số: Sử dụng phần mềm đồ họa MicroStation kết hợp phần mềm TMV.Map để chuyển đổi dữ liệu điểm đo, sửa lỗi hình học (topology), tạo vùng, gán nhãn thuộc tính, đánh số thửa tự động và biên tập khung bản đồ chuẩn.

  • Nguồn dữ liệu:

    • Số liệu thống kê dân số, lao động và hiện trạng sử dụng đất năm 2017 - 2018 của UBND thị trấn Phố Lu.
    • Tài liệu bản đồ lưu trữ tại địa phương (bản đồ địa chính tỷ lệ 1:10000, 1:1000, 1:500).
    • Tọa độ các điểm mốc khống chế tọa độ cấp trên và điểm lưới đường chuyền cấp 1, cấp 2 trên địa bàn thực tập do Công ty TNHH Vietmap cung cấp.
    • Tập hợp 177 điểm đo chi tiết ngoại nghiệp thu nhận trực tiếp từ máy toàn đạc điện tử South 312B tại thực địa tờ bản đồ số 26.

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1. Mở đầu

Phần này trình bày tính cấp thiết của công tác đo vẽ bản đồ địa chính chính quy đối với công tác quản lý nhà nước về đất đai. Tác giả nêu rõ bối cảnh triển khai dự án đo đạc tỷ lệ 1:1000 của Công ty TNHH Vietmap tại thị trấn Phố Lu, xác định mục tiêu tổng quát, các nhiệm vụ kỹ thuật cụ thể, cùng ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn của đề tài trong việc rèn luyện kỹ năng chuyên môn và chuẩn hóa hệ thống hồ sơ địa chính cơ sở.

Phần 2. Tổng quan tài liệu

Chương này tổng hợp toàn diện các cơ sở lý luận và công nghệ liên quan đến bản đồ địa chính:

  • Bản chất và nội dung bản đồ địa chính: Định nghĩa bản đồ địa chính, vai trò trong thống kê đất đai, cấp giấy chứng nhận, giải quyết tranh chấp; phân biệt bản đồ giấy và bản đồ số; các yếu tố cơ bản gồm điểm, đường, thửa đất, thửa đất phụ, lô đất, xứ đồng, ranh giới hành chính, hệ thống giao thông, thủy văn, địa vật và công trình xây dựng.
  • Cơ sở toán học: Trình bày chi tiết phép chiếu Gauss-Kruger, phép chiếu UTM, tham số hệ quy chiếu VN-2000 và quy tắc phân mảnh bản đồ địa chính từ tỷ lệ 1:10000 đến 1:200.
  • Quy chuẩn kỹ thuật mạng lưới khống chế: Các chỉ tiêu kỹ thuật của đường chuyền kinh vĩ cấp 1 (KV1) và cấp 2 (KV2) được tổng hợp tại Bảng 2.1:
TT Tỷ lệ bản đồ Khu vực $[S]_{\max}$ (m) KV1 $[S]_{\max}$ (m) KV2 $m_\beta$ (") KV1 $m_\beta$ (") KV2 $f_s/[S]$ KV1 $f_s/[S]$ KV2
1 1:500, 1:1000, 1:2000 Đô thị 600 300 15 15 1:4000 1:2500
2 1:1000 Nông thôn 900 500 15 15 1:4000 1:2000
3 1:2000 Nông thôn 2000 1000 15 15 1:4000 1:2000
4 1:5000 Nông thôn 4000 2000 15 15 1:4000 1:2000
5 1:10000 - 1:25000 Nông thôn 8000 6000 15 15 1:4000 1:2000
  • Thiết bị và công nghệ phần mềm: Trình bày cấu tạo tích hợp của máy toàn đạc điện tử (khối đo xa điện tử EDM, kinh vĩ số DT, bộ vi xử lý CPU), nguyên tắc tính toán số gia tọa độ ($\Delta X, \Delta Y$), góc định hướng, độ cao; giới thiệu các phần mềm MicroStation, hệ thống MGE/Mapping Office (I/RASC, I/RASB, I/GeoVec) và phần mềm biên tập địa chính chuyên dụng TMV.Map (nhóm chức năng xử lý trị đo mặt đất và nhóm chức năng xử lý cơ sở dữ liệu không gian, mô hình topology).

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

Nội dung chương mô tả cụ thể phạm vi thực tập tại Công ty TNHH Vietmap, địa bàn thực địa thị trấn Phố Lu trong thời gian từ 02/01/2018 đến 25/04/2018. Chương này vạch rõ quy trình kỹ thuật gồm 4 bước: (1) Khảo sát, thu thập tài liệu địa hình, kinh tế - xã hội; (2) Đo đạc ngoại nghiệp bằng máy South 312B; (3) Xử lý, trút và chuyển đổi định dạng số liệu; (4) Sử dụng phần mềm MicroStation và TMV.Map để nối điểm, sửa lỗi hình học, tạo vùng, gán nhãn thuộc tính, phân mảnh và biên tập bản đồ địa chính tờ số 26.

Phần 4. Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương này phản ánh các kết quả khảo sát thực địa và triển khai kỹ thuật:

  • Điều kiện tự nhiên và kinh tế - xã hội thị trấn Phố Lu: Diện tích tự nhiên toàn thị trấn là 1642.13 ha, nằm dọc thung lũng sông Hồng, có Quốc lộ 4E, đường sắt Hà Nội - Lào Cai và đường cao tốc chạy qua. Năm 2017, dân số toàn xã là 6832 người với 1571 hộ, phân bố tại 13 thôn/tổ dân phố (người Kinh chiếm 80.57%, các dân tộc khác chiếm 19.93%, tỷ lệ tăng tự nhiên 1.42%, mật độ dân số 790 người/$\text{km}^2$). Tổng lực lượng lao động là 3150 người (lao động nông lâm nghiệp chiếm 2165 người).
  • Hiện trạng sử dụng đất thị trấn Phố Lu năm 2018:
STT Hiện trạng sử dụng đất Diện tích (ha) Tỷ lệ (%)
Tổng Tổng diện tích tự nhiên 1642.13 100.00
1 Đất nông nghiệp 267.10 --
1.1 Đất sản xuất nông nghiệp (cây hàng năm, cây lâu năm) 231.10 --
1.2 Đất lâm nghiệp (rừng sản xuất, rừng phòng hộ) 28.10 --
1.3 Đất nuôi trồng thủy sản 36.20 --
2 Đất phi nông nghiệp 66.10 --
2.1 Đất ở tại nông thôn 60.20 --
2.2 Đất chuyên dùng (trụ sở, quốc phòng, giao thông, thủy lợi, giáo dục...) 92.30 --
2.3 Đất sông suối và mặt nước chuyên dùng 51.11 --
3 Đất chưa sử dụng 3.10 --
  • Hiện trạng tài liệu bản đồ tại địa phương: Thị trấn đang quản lý 01 tờ bản đồ tỷ lệ 1:10000, 42 tờ tỷ lệ 1:1000 và 22 tờ tỷ lệ 1:500.
  • Thực nghiệm đo vẽ và thành lập tờ bản đồ số 26:
    • Khai thác lưới tọa độ phẳng VN-2000 kinh tuyến trục $106^\circ30'$ sau bình sai (trích dẫn điểm mốc $KV1-1$ có tọa độ $X = 2469328\dots$).
    • Tiến hành đo vẽ chi tiết ngoại nghiệp với tổng số 177 điểm đo.
    • Quy trình trút và xử lý số liệu qua các giai đoạn chuyển đổi tệp: Trút tệp dữ liệu gốc từ máy South 312B bằng phần mềm Southchange $\rightarrow$ chuyển đổi tệp định dạng .tcm sang định dạng .asc $\rightarrow$ chuyển đổi sang tệp định dạng tọa độ .txt $\rightarrow$ nạp vào MicroStation v8i để phun điểm chi tiết lên bản vẽ.
    • Biên tập bản đồ bằng phần mềm TMV.Map: Nối các điểm chi tiết, xử lý lỗi tự động bằng công cụ MRFClean/MRFFlag, thiết lập vùng bao khép kín cho các thửa đất, đánh số thửa tự động, gán thông tin thuộc tính từ nhãn thửa, tạo khung bản đồ địa chính tỷ lệ 1:1000 và xuất bản vẽ hoàn chỉnh.

Phần 5. Kết luận và kiến nghị

Tổng kết toàn bộ kết quả thực hiện đề tài về mặt lý luận, kỹ thuật đo đạc ngoại nghiệp và năng lực ứng dụng phần mềm đồ họa địa chính; đưa ra các kiến nghị đối với chính quyền địa phương và cơ quan quản lý đất đai trong việc tiếp tục cập nhật cơ sở dữ liệu và hoàn thiện hồ sơ địa chính.

Kết quả và đóng góp

  • Kết quả kỹ thuật chính:

    • Đã ứng dụng thành công quy trình công nghệ kết hợp giữa máy toàn đạc điện tử South 312B và các phần mềm tin học (Southchange, TDC, MicroStation v8i, TMV.Map) để thành lập hoàn chỉnh tờ bản đồ địa chính số 26 tỷ lệ 1:1000 tại thị trấn Phố Lu, huyện Bảo Thắng, tỉnh Lào Cai.
    • Tiếp nhận và xử lý chuẩn xác số liệu bình sai lưới đường chuyền cấp 1 và cấp 2 trong hệ tọa độ quốc gia VN-2000 (kinh tuyến trục $106^\circ30'$).
    • Thu thập, xử lý và số hóa đầy đủ 177 điểm đo chi tiết ngoại nghiệp, bao gồm ranh giới các thửa đất, đường địa giới hành chính, hệ thống giao thông, thủy văn và các công trình xây dựng cố định trên đất.
    • Hoàn thiện đầy đủ các lớp thông tin không gian, cấu trúc topology (sửa lỗi vùng bằng MRFClean), bảng nhãn thửa, số thứ tự thửa đất tự động và hệ thống khung bản đồ theo quy chuẩn kỹ thuật của Bộ Tài nguyên và Môi trường.

  • Giải pháp và kiến nghị của tác giả:

    • Đề nghị UBND thị trấn Phố Lu và Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Bảo Thắng tiếp tục đẩy mạnh công tác cấp đổi Giấy chứng nhận quyền sử dụng đất dựa trên nền tảng bộ bản đồ địa chính số mới thành lập.
    • Tăng cường công tác kiểm tra, rà soát biến động đất đai, thường xuyên cập nhật các thay đổi về ranh giới, mục đích sử dụng đất vào cơ sở dữ liệu số để phục vụ công tác quản lý lâu dài.
    • Nâng cao năng lực chuyên môn và trang bị đồng bộ phương tiện kỹ thuật cho cán bộ địa chính cấp cơ sở nhằm khai thác hiệu quả các phần mềm chuyên ngành.

  • Đóng góp của khóa luận:

    • Tác giả đã cụ thể hóa và thực hiện hoàn chỉnh một quy trình công nghệ khép kín từ khâu thu thập tài liệu, đo đạc ngoại nghiệp bằng máy toàn đạc điện tử đến xử lý số liệu nội nghiệp và xuất bản đồ số địa chính tỷ lệ lớn (1:1000) tại một địa bàn miền núi trung du có địa hình phức tạp.
    • Cung cấp sản phẩm tờ bản đồ địa chính số 26 có độ chính xác cao, trực tiếp phục vụ cho công tác quản lý đất đai và cấp giấy chứng nhận của địa phương.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế:
    • Khóa luận chỉ tập trung thực nghiệm chuyên sâu trên phạm vi 01 tờ bản đồ địa chính (tờ số 26 tỷ lệ 1:1000) với 177 điểm đo chi tiết, chưa phản ánh toàn bộ khối lượng đo vẽ của tất cả các tờ bản đồ khác trên toàn địa bàn thị trấn Phố Lu.
    • Tác giả tham gia thực tập vào thời điểm đơn vị đã hoàn thành việc xây dựng lưới khống chế kinh vĩ, do đó phần thực nghiệm ngoại nghiệp chủ yếu tập trung từ công đoạn đo chi tiết, trút số liệu và biên tập nội nghiệp.
  • Hướng mở rộng:
    • Mở rộng ứng dụng quy trình công nghệ đo đạc bằng máy toàn đạc điện tử và biên tập số trên phần mềm TMV.Map/MicroStation cho toàn bộ các tờ bản đồ còn lại của thị trấn Phố Lu và các xã lân cận thuộc huyện Bảo Thắng.
    • Tích hợp dữ liệu không gian của bản đồ địa chính số với hệ thống cơ sở dữ liệu thuộc tính hồ sơ địa chính để xây dựng hệ thống thông tin đất đai (LIS/GIS) hoàn chỉnh cấp huyện.

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng tham khảo:
    • Sinh viên và học viên chuyên ngành Quản lý đất đai, Trắc địa - Bản đồ, Địa chính và Quản lý tài nguyên môi trường.
    • Kỹ thuật viên, cán bộ đo đạc tại các công ty tư vấn khảo sát trắc địa bản đồ và cán bộ địa chính xã/phường/thị trấn.
  • Nội dung giá trị:
    • Hướng dẫn chi tiết từng bước kỹ thuật chuyển đổi định dạng tệp dữ liệu trắc địa: từ tệp thô .tcm của máy toàn đạc South sang .asc, sang .txt qua phần mềm Southchange/TDC.
    • Quy trình từng thao tác biên tập bản đồ địa chính trên nền MicroStation v8i kết hợp phần mềm TMV.Map (phun điểm, nối ranh giới, sửa lỗi Clean/Flag, tạo tâm thửa, đánh số thửa tự động, vẽ nhãn và xuất khung bản đồ chuẩn).
    • Phương pháp tổng hợp, phân tích số liệu hiện trạng kinh tế - xã hội và hiện trạng sử dụng đất cấp cơ sở.

Câu hỏi thường gặp

1. Khóa luận sử dụng hệ quy chiếu và các tham số tọa độ nào để thành lập bản đồ địa chính?
Khóa luận sử dụng Hệ quy chiếu và Hệ tọa độ quốc gia VN-2000, Ellipsoid WGS-84 với bán trục lớn $a = 6378137.0\text{ m}$, độ dẹt $\alpha = 1/298.25723563$. Kinh tuyến trục quy định cho tỉnh Lào Cai là $106^\circ30'$, múi chiếu $3^\circ$.

2. Thiết bị đo đạc ngoại nghiệp và các phần mềm tin học chính được tác giả ứng dụng là gì?
Thiết bị đo đạc chính là máy toàn đạc điện tử South 312B (kèm gương sào, chân máy, bảng ngắm dọi tâm quang học, thước thép). Các phần mềm ứng dụng gồm: Southchange (trút và đổi đuôi số liệu), TDC (chuyển đổi số liệu), MicroStation v8i (môi trường đồ họa nền) và TMV.Map (phần mềm chuyên ngành biên tập bản đồ địa chính).

3. Quy trình chuyển đổi định dạng tệp dữ liệu từ máy đo sang phần mềm biên tập diễn ra qua các bước nào?
Số liệu đo từ máy South 312B được trút ra dưới dạng tệp .tcm $\rightarrow$ dùng phần mềm Southchange chuyển sang tệp .asc để kiểm tra, chỉnh sửa $\rightarrow$ tiếp tục chuyển đổi sang tệp tọa độ .txt $\rightarrow$ nhập trực tiếp vào MicroStation để phun các điểm chi tiết lên bản vẽ.

4. Quy mô diện tích tự nhiên và cơ cấu dân số của thị trấn Phố Lu được ghi nhận trong văn bản như thế nào?
Thị trấn Phố Lu có tổng diện tích tự nhiên là 1642.13 ha. Tính đến hết năm 2017, toàn thị trấn có 6832 nhân khẩu với 1571 hộ phân bố tại 13 thôn/tổ dân phố; trong đó dân tộc Kinh chiếm 80.57% (5504 người) và các dân tộc khác chiếm 19.93% (1328 người); tỷ lệ tăng dân số tự nhiên là 1.42%.

5. Kết quả thực nghiệm đo vẽ chi tiết trên tờ bản đồ số 26 thu được bao nhiêu điểm đo?
Dựa trên mạng lưới khống chế đường chuyền kinh vĩ đã được bình sai, tác giả đã tiến hành đo vẽ chi tiết ngoại nghiệp và xử lý nội nghiệp cho tổng cộng 177 điểm đo chi tiết để hoàn thành tờ bản đồ địa chính số 26 tỷ lệ 1:1000.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Dương Ngọc Dự đã giải quyết trọn vẹn nhiệm vụ ứng dụng máy toàn đạc điện tử South 312B kết hợp hệ thống phần mềm MicroStation v8i và TMV.Map để thành lập tờ bản đồ địa chính số 26 tỷ lệ 1:1000 tại thị trấn Phố Lu, huyện Bảo Thắng, tỉnh Lào Cai. Toàn bộ các công đoạn kỹ thuật từ trút số liệu, chuyển đổi định dạng, phun điểm, xử lý topology đến biên tập nhãn thửa và khung bản đồ đều được thực hiện đúng quy chuẩn kỹ thuật của Bộ Tài nguyên và Môi trường. Kết quả nghiên cứu cung cấp tư liệu bản đồ chính quy, phục vụ thiết thực cho công tác quản lý đất đai và cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất tại địa phương.