Tổng quan tàı lıệu
Tình hình nghıên cứu và đánh gıá đất đaı theo FAO
Trong những năm qua, tốc độ công nghiệp hóa và đô thị hóa mạnh mẽ đã dẫn đến biến động diện tích đất nông nghiệp tại Việt Nam Tỷ lệ đất nông nghiệp của nước ta so với nhiều quốc gia khác là khá thấp, trong khi phần lớn dân số làm nghề nông, dẫn đến diện tích canh tác bình quân trên đầu người cũng rất hạn chế Để phát triển nông nghiệp bền vững, cung cấp đủ lương thực cho dân cư và gia tăng xuất khẩu, cần khai thác hợp lý đất đai, tiết kiệm và sử dụng đất một cách hiệu quả.
2.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ ĐẤT ĐAI THEO FAO 2.2.1 Sự cần thiết phải đánh giá đất đai Đánh giá đất đai là một nội dung nghiên cứu không thể thiếu được trong chương trình phát triển nền nông nghiệp bền vững và có hiệu quả, vì đất đai là tư liệu cơ bản nhất của người nông dân Trong quá trình sản xuất, họ phải tự có những hiểu biết khoa học về tiềm năng sản xuất của đất và những khó khăn hạn chế trong sử dụng đất của mình, đồng thời nắm được những phương thức sử dụng đất thích hợp Từ khi loài người sử dụng đất để sản xuất đã nảy sinh yêu cầu đánh giá đất đai để sử dụng đất ngày càng hợp lý, có hiệu quả hơn Chính vì thế người ta thực hiện đánh giá đất ngay từ khi khoa học còn sơ khai. Đất đai là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá, không có khả năng tái tạo, hạn chế về không gian và vô hạn về thời gian sử dụng Trong quá trình phát triển xã hội con người đã xây dựng các hệ sinh thái nhân tạo, thay thế cho hệ sinh thái tự nhiên, do tăng dân số, công nghiệp hóa hiện đại hóa đất đai ngày càng bị tàn phá mạnh mẽ Nhiều trường hợp khai thác sử dụng đất một cách tùy tiện dẫn đến sản xuất không thành công.
Dân số tăng nhanh đang tạo áp lực lớn lên nguồn tài nguyên đất đai quý giá, vốn là yếu tố quyết định cho sự tồn tại và phát triển của xã hội Đất đai không chỉ cần thiết cho sản xuất nông nghiệp nhằm đáp ứng nhu cầu lương thực, mà còn phải dành cho đất ở và hạ tầng phục vụ sinh hoạt, dẫn đến việc giảm diện tích đất canh tác Đánh giá đất đai từ góc độ sinh thái là cần thiết để phát triển nông nghiệp bền vững, một hệ thống sản xuất đa dạng và cân bằng với hệ sinh thái Việc đánh giá này cung cấp thông tin quan trọng cho quyết định quản lý sử dụng đất, đặc biệt trong quy hoạch nông nghiệp và phát triển nông thôn.
FAO (1976) đã phát triển phương pháp đánh giá đất đai tự nhiên với yếu tố kinh tế nhưng chưa xem xét toàn diện các điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội và môi trường Đến FAO (1993), phương pháp đánh giá đất đai đã được cải tiến để hỗ trợ quản lý sử dụng đất bền vững (FESLM), chú trọng đồng thời đến các lĩnh vực kinh tế, xã hội và môi trường.
Vào năm 2007, sự phát triển công nghệ đã nhấn mạnh tầm quan trọng của việc đánh giá đất đai bền vững Do đó, việc đánh giá đất đai cần được thực hiện thông qua một phương pháp phân tích đa tiêu chuẩn.
2.2.2 Đánh giá đất theo chỉ dẫn của FAO
Theo FAO (1976), đánh giá đất đai là quá trình so sánh các tính chất tự nhiên của khu vực cần đánh giá với yêu cầu sử dụng đất cụ thể Khi thực hiện đánh giá cho sản xuất nông nghiệp và lâm nghiệp, cần xem xét các điều kiện của vùng nghiên cứu để lựa chọn mức độ đánh giá phù hợp, từ sơ lược đến chi tiết.
Trước tình hình suy thoái đất ngày càng nghiêm trọng, FAO đã tiến hành đánh giá đất đai tại nhiều khu vực trên toàn cầu và đạt được những kết quả nhất định Kể từ những năm 1970, nhiều quốc gia đã nỗ lực phát triển hệ thống đánh giá đất đai nhằm tìm ra giải pháp hợp lý cho việc sử dụng đất Kết quả là Ủy ban Quốc tế nghiên cứu đánh giá đất của FAO được thành lập tại Rome, Ý, đã thực hiện đánh giá đất lần đầu tiên vào năm 1972.
Trong quá trình nghiên cứu, các chuyên gia về đất đã nhận thấy sự cần thiết của các cuộc thảo luận quốc tế để đạt được sự thống nhất và tiêu chuẩn hóa các phương pháp đánh giá đất đai Nhấn mạnh vai trò quan trọng của việc đánh giá đất đai trong quy hoạch sử dụng đất, FAO đã tổng hợp kết quả và kinh nghiệm từ nhiều quốc gia, từ đó đề xuất phương pháp đánh giá dựa trên phân loại thích hợp đất đai (Land Suitability Classification).
Phương pháp này tập trung vào việc so sánh các yêu cầu sử dụng đất với chất lượng đất, đồng thời phân tích các yếu tố kinh tế - xã hội và môi trường nhằm lựa chọn phương án sử dụng đất tối ưu nhất.
Theo FAO, đánh giá đất đai cần thực hiện trên quy mô rộng, bao gồm không gian, thời gian và điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội, nhằm tạo ra sức sản xuất mới, ổn định và bền vững Đặc điểm của đánh giá đất là các tính chất đất có thể đo lường hoặc ước lượng được Việc lựa chọn chỉ tiêu đánh giá phù hợp là cần thiết, vì chúng có tác động trực tiếp đến đất đai của vùng nghiên cứu Khi đánh giá đất cho các đối tượng sản xuất nông nghiệp và lâm nghiệp, cần căn cứ vào yêu cầu và điều kiện cụ thể của khu vực để xác định mức độ đánh giá từ sơ lược đến chi tiết.
Đánh giá đất đai cần được thực hiện trên một phạm vi rộng, bao gồm các yếu tố không gian, thời gian và điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội FAO nhấn mạnh rằng các đặc điểm đánh giá đất là những tính chất có thể đo lường hoặc ước lượng.
Vì vậy cần có sự lựa chọn các chỉ tiêu đánh giá mà có sự tác động đến vùng đất hay khu vực nghiên cứu.
2.2.2.1 Quan điểm đánh giá đất theo FAO
- Đánh giá các đặc điểm, thuộc tính tự nhiên, kinh tế - xã hội của các đơn vị đất đai và loại sử dụng đất.
- Đảm bảo tính thích hợp, tính hiệu quả và tính bền vững cho các loại sử dụng đất.
2.2.2.2 Một số khái niệm liên quan đến đánh giá đất của FAO
Đất đai được định nghĩa là một vùng lãnh thổ với các đặc tính tự nhiên ảnh hưởng đến khả năng khai thác của nó Những thuộc tính này bao gồm khí hậu, thổ nhưỡng, lớp đất địa chất, thủy văn, hệ động vật, cùng với các tác động của con người trong hiện tại và quá khứ.
Loại sử dụng đất (LUT) là một bức tranh thể hiện thực trạng sử dụng đất trong một khu vực, đồng thời phản ánh các phương thức quản lý sản xuất phù hợp với điều kiện kinh tế hiện tại.
- xã hội và kỹ thuật được xác định.
Hệ thống sử dụng đất (LUS) là sự kết hợp giữa các đơn vị đất đai và các loại hình sử dụng đất, trong đó mỗi hệ thống được xem như một thành phần quan trọng của hệ thống canh tác.
Mục đích của việc đánh giá đất đai theo FAO là nâng cao nhận thức và hiểu biết về phương pháp đánh giá trong quy hoạch sử dụng đất, nhằm duy trì nguồn tài nguyên đất bền vững và ngăn ngừa sự thoái hóa.
Xây dựng bản đồ đơn vị đất đaı
2.3.1 Khái niệm về bản đồ đơn vị đất đai
Theo FAO, "Đơn vị bản đồ đất đai LMU" là một khu vực cụ thể trên bản đồ đất với các đặc tính và tính chất đất riêng biệt, phù hợp cho từng loại sử dụng đất Mỗi đơn vị này có điều kiện quản lý và khả năng sản xuất giống nhau, đồng thời có chất lượng riêng, thích hợp cho một loại sử dụng đất nhất định Tập hợp các đơn vị này trong khu vực đánh giá đất được thể hiện qua bản đồ đơn vị đất đai.
Theo FAO, việc xây dựng các LMU cần dựa vào các yếu tố đất đai có ảnh hưởng rõ rệt đến khả năng thích hợp của các LUT.
* Các đặc tính của đơn vị bản đồ đất đai:
Các đơn vị đất đai trên bản đồ được xác định bởi những đặc điểm và tính chất riêng biệt, giúp phân biệt chúng với các đơn vị đất đai khác và đảm bảo tính phù hợp với các loại hình sử dụng đất đa dạng.
Các đơn vị đất đai được mô tả qua các đặc tính và tính chất của chúng, trong đó đặc tính phản ánh chất lượng như độ mùn, khả năng giữ ẩm, và cung cấp không khí Chẳng hạn, đặc tính độ ẩm của đất liên quan đến lượng mưa, thành phần cơ giới, cấu trúc và độ xốp của đất Khi xây dựng LMU, chỉ cần sử dụng một số lượng chỉ tiêu không lớn từ các đặc tính này.
Các đặc tính của từng loại đất và vùng đất cụ thể thường khó xác định Những đặc tính này thường liên quan trực tiếp đến các yêu cầu của các LUT và thường liên kết với một hoặc nhiều tính chất khác nhau.
Chất lượng đất đai là một khái niệm phức tạp, phản ánh mối quan hệ giữa nhiều đặc tính khác nhau của đất Các tính chất đất, như pH, thành phần cơ giới, độ dốc và địa hình, có thể đo đếm được Mặc dù việc xác định các tính chất này khá dễ dàng, nhưng để xây dựng mô hình quản lý đất (LMU) hiệu quả, cần phải có một số lượng chỉ tiêu tính chất nhất định để chính xác phản ánh chất lượng của các LMU.
2.3.2 Các bước xây dựng bản đồ đơn vị đất đai
Quy trình xây dựng bản đồ đơn vị đất đai bao gồm 4 bước theo sơ đồ hình 2.3 phân cấp chỉ tiêu xây dựng bản đồ ĐVĐĐ
Bước 4: Mô tả bản đồ đơn vị đất đai
Bước 2: Xây dựng bản đồ đơn tính
Bước 3: Xây dựng bản đồ đơn vị đất đai
Hình 2.3 Các bước xây dựng bản đồ đơn vị đất đai
Bước 1: Xác định và phân cấp chỉ tiêu xây dựng bản đồ ĐVĐĐ
+ Lựa chọn các chỉ tiêu xây dựng bản đồ ĐVĐĐ.
Việc xác định các chỉ tiêu phân cấp của bản đồ ĐVĐĐ là rất quan trọng để đảm bảo tính chính xác và phản ánh đúng điều kiện đất đai cho các loại sử dụng đất Cơ sở để lựa chọn các chỉ tiêu này phụ thuộc vào phạm vi của chương trình ĐGĐĐ, bao gồm các yếu tố như vùng lãnh thổ, tỉnh, huyện, và mối quan hệ giữa yêu cầu đánh giá đất chi tiết, bán chi tiết và tổng thể với tỷ lệ bản đồ cần thể hiện.
+ Phân cấp chỉ tiêu xây dựng bản đồ ĐVĐĐ
Dựa trên yêu cầu và mục đích của chương trình đánh giá đất, cần kết hợp các nguồn tài liệu hiện có và bổ sung để lựa chọn chỉ tiêu phân cấp phù hợp Điều này nhằm đảm bảo đáp ứng yêu cầu sử dụng đất và mức độ thích hợp của đất đai.
Cơ sở lựa chọn các chỉ tiêu phân cấp trong việc xây dựng bản đồ đơn vị đất đai được xác định dựa trên phạm vi, mục đích và yêu cầu cụ thể của chương trình đánh giá đất.
Trong phạm vi toàn lãnh thổ, việc lựa chọn các chỉ tiêu phân cấp cần dựa trên các yếu tố vùng sinh thái nông nghiệp như khí hậu, hình dạng đất đai, điều kiện thủy văn và lớp phủ thổ nhưỡng.
Khi lựa chọn phân cấp vùng và tỉnh, cần dựa vào ranh giới hành chính và mục đích sử dụng đất Các yếu tố quan trọng bao gồm đặc tính và khả năng sản xuất của khu vực, chẳng hạn như hệ thống tưới tiêu, thời vụ và chế độ luân canh.
Khi lựa chọn phân cấp huyện, cần căn cứ vào mục đích và điều kiện sử dụng đất, bao gồm các yếu tố như tính chất đất, điều kiện thủy lợi, luân canh và thâm canh Đơn vị bản đồ đất đai cho từng vùng cụ thể phải đáp ứng các yêu cầu chính để đảm bảo hiệu quả trong quản lý và sử dụng đất.
- Mỗi LMU phải đảm bảo được tính đồng nhất tối đa theo các chỉ tiêu phân cấp đã được xác định.
- Các LMU phải mang ý nghĩa thực tiễn cho các LUT được đề xuất lựa chọn.
Các đặc tính và tính chất của LMU cần phải ổn định, vì chúng là cơ sở để so sánh và đối chiếu với các yêu cầu của từng loại sử dụng trong quá trình đánh giá thích hợp.
- Các LMU phải được xác định một cách đơn giản dựa trên những kết quả điều tra thực tiễn.
- Các LMU phải được thể hiện rõ trên bản đồ.
Bước 2: Xây dựng các bản đồ đơn tính
Bản đồ đơn tính là loại bản đồ thể hiện một yếu tố duy nhất liên quan đến đơn vị đất đai, chẳng hạn như loại đất, độ dày tầng đất, địa hình, độ dốc, lượng mưa và điều kiện tưới tiêu Việc xây dựng bản đồ đơn vị đất đai yêu cầu xác định các chỉ tiêu cụ thể và kết hợp với thu thập, điều tra và khảo sát thực địa Trong hệ thống thông tin địa lý (GIS), bản đồ đơn tính được thể hiện dưới dạng bản đồ số thông qua các phần mềm GIS như Arc GIS, Microstation, Mapinfo và ArcView, với nội dung và chủ đề khác nhau tùy thuộc vào mức độ và phạm vi nghiên cứu.
Bước 3: Xây dựng bản đồ ĐVĐĐ
Việc xây dựng bản đồ đơn vị đất đai được thực hiện thông qua phương pháp chồng xếp các bản đồ đơn tính, nhằm tạo ra các đơn vị đất đai chính xác Phương pháp này có thể được thực hiện một cách thủ công bằng cách khoanh tay hoặc sử dụng công nghệ GIS để tối ưu hóa quy trình.
Quá trình phát trıển và ứng dụng của hệ thống thông tın địa lý (GIS)
Trung bình mỗi khoanh đất có diện tích 67,59 ha, trong đó LMU số 37 là lớn nhất với 68 khoanh, tổng diện tích lên đến 121.039,26 ha, còn LMU số 29 là nhỏ nhất với 1 khoanh chỉ 3,22 ha Việc ứng dụng công nghệ GIS để xây dựng bản đồ đơn vị đất đai là cần thiết và khả thi, hỗ trợ cho công tác đánh giá đất và phát triển sản xuất nông nghiệp tại huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên.
- Nguyễn Thị Thùy Linh (2012), Xây dựng bản đồ đơn vị đất đai phục vụ định hướng sử dụng đất nông nghiệp huyện Thạch Thất – thành phố Hà Nội.
2.5 QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN VÀ ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS)
2.5.1 Khái quát về Hệ thống Thông tin Địa lý
Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một lĩnh vực của công nghệ thông tin, bắt nguồn từ những năm 1960 và đã có sự phát triển mạnh mẽ trong thời gian gần đây.
GIS được áp dụng để đồng bộ hóa các lớp thông tin không gian (bản đồ) với thông tin thuộc tính, nhằm hỗ trợ nghiên cứu, quy hoạch và quản lý các hoạt động theo lãnh thổ.
Ngày nay, GIS đã trở thành công cụ quan trọng hỗ trợ quyết định trong nhiều lĩnh vực như kinh tế-xã hội, an ninh, quốc phòng và ứng phó với thiên tai Công nghệ này giúp chính phủ, nhà quản lý, doanh nghiệp và cá nhân đánh giá hiện trạng các quá trình và thực thể tự nhiên, kinh tế-xã hội thông qua việc thu thập, quản lý, truy vấn, phân tích và tích hợp thông tin gắn với bản đồ số có tọa độ chính xác.
Hệ thống thông tin địa lý (GIS) được định nghĩa là sự kết hợp giữa con người và máy tính cùng các thiết bị ngoại vi, nhằm lưu trữ, xử lý, phân tích và hiển thị thông tin địa lý Mục đích của GIS là phục vụ cho nghiên cứu và quản lý các vấn đề liên quan đến địa lý.
GIS là một công cụ quan trọng giúp thu thập, lưu trữ, biến đổi và hiển thị thông tin không gian để phục vụ các mục đích cụ thể.
Xét từ khía cạnh phần mềm, GIS xử lý thông tin không gian và phi không gian, đồng thời thiết lập mối quan hệ không gian giữa các đối tượng Các chức năng phân tích không gian chính là yếu tố tạo nên đặc trưng riêng của GIS.
GIS là công nghệ xử lý dữ liệu có tọa độ, giúp chuyển đổi thông tin thành công cụ hỗ trợ quyết định cho các nhà quản lý trong lĩnh vực quản lý nhà nước.
Xét dưới góc độ hệ thống, GIS là hệ thống gồm các hợp phần: Phần cứng, Phần mềm Cơ sở dữ liệu và Cơ sở tri thức chuyên gia.
2.5.1.2 Cấu trúc của hệ thống thông tin địa lý
Hệ thống máy tính bao gồm các thiết bị ngoại vi như máy chủ, máy khách, máy quét và máy in, có khả năng thực hiện các chức năng nhập, xuất và xử lý thông tin Những thiết bị này được kết nối với nhau qua mạng LAN hoặc Internet, tạo nên một hệ thống thông tin đồng bộ và hiệu quả.
Hệ thống GIS bao gồm nhiều mô-đun phần mềm, trong đó khả năng lưu trữ và quản lý dữ liệu không gian thông qua hệ quản trị cơ sở dữ liệu địa lý là yếu tố quan trọng nhất Một phần mềm GIS hiệu quả cần cung cấp các công cụ quản lý và phân tích không gian một cách dễ dàng và chính xác Để hoạt động hiệu quả, hệ thống phần mềm GIS cần có tối thiểu 4 nhóm chức năng chính.
- Nhập thông tin không gian và thông tin thuộc tính từ các nguồn khác nhau.
- Lưu trữ, điều chỉnh, cập nhật và tổ chức các thông tin không gian và thông tin thuộc tính.
- Phân tích biến đổi thông tin trong cơ sở dữ liệu nhằm giải quyết các bài toán tối ưu và mô hình mô phỏng không gian - thời gian.
- Hiển thị và trình bày thông tin dưới các dạng khác nhau, với các biện pháp khác nhau.
Phần mềm GIS cung cấp công cụ và chức năng thiết yếu cho việc lưu trữ, phân tích và hiển thị thông tin địa lý Các thành phần chính của phần mềm GIS bao gồm các công cụ phân tích không gian, cơ sở dữ liệu địa lý và giao diện người dùng trực quan.
+ Công cụ nhập và thao tác trên các thông tin địa lý.
+ Hệ thống quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS).
+ Công cụ hỗ trợ hỏi đáp, phân tích và hiển thị địa lý.
+ Giao diện đồ họa người máy (GUI) để truy cập các công cụ dễ dàng * Cơ sở dữ liệu
Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS) cần có một cơ sở dữ liệu chứa thông tin không gian, bao gồm tọa độ x, y trong hệ tọa độ phẳng hoặc địa lý, cùng với các thông tin thuộc tính liên quan Các thông tin này phải được tổ chức theo một cấu trúc chuyên ngành cụ thể Thời gian được xem là một loại thuộc tính đặc biệt, và mối quan hệ giữa thông tin không gian và thuộc tính được thể hiện rõ ràng.
Có 2 dạng số liệu được sử dụng trong kỹ thuật GIS là cơ sở dữ liệu thông tin không gian và thông tin thuộc tính.
Cơ sở dữ liệu không gian là các mô tả hình ảnh bản đồ được số hóa theo định dạng mà máy tính có thể hiểu Hệ thống thông tin địa lý sử dụng loại cơ sở dữ liệu này để kết nối với các thiết bị ngoại vi như máy in và máy vẽ Có hai loại số liệu chính trong cơ sở dữ liệu không gian: số liệu Vector và số liệu Raster.
Số liệu Vector được thể hiện dưới ba dạng chính: điểm, đường và vùng, mỗi dạng này tương ứng với các thuộc tính được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu.
Dữ liệu Raster là loại thông tin được tổ chức dưới dạng lưới ô vuông hoặc ô chữ nhật đồng nhất, trong đó mỗi ô được gán một giá trị cụ thể đại diện cho thuộc tính, dữ liệu từ ảnh vệ tinh và bản đồ quét.