Tp chớ Khoa hc v Phỏt trin 2010: Tp 8, s 4: 667 - 674 TRNG I HC NễNG NGHIP H NI
667
ứNG DụNG Hệ THốNG THÔNG TIN ĐịA Lý (GIS) XÂY DựNG BảN Đồ Hệ Số LS
TRONG NGHIÊN CứU XóI MòN ĐấT HUYệN TAM NÔNG (TỉNH PHú THọ)
Application of Geographic Information System for mapping LS factor in
soil erosion research in Tam Nong District, Phu Tho Province
Trn Quc Vinh
1*
, Hong Tun Minh
2

1
Khoa Ti nguyờn v Mụi trng, Trng i hc Nụng nghip H Ni
2
Trung tõm iu tra ỏnh giỏ ti nguyờn t, Tng cc Qun lý t ai
*
a ch email tỏc gi liờn h: [email protected]
TểM TT
Nghiờn cu c thc hin huyn Tam Nụng tnh Phỳ Th nm 2009. ng dng cụng ngh
vin thỏm v GIS mụ hỡnh húa, tớnh toỏn xúi mũn t theo phng trỡnh mt t ph dng (USLE)
ca Wischmeier v Smith l phng phỏp hin i, nú cú kh nng gii quyt nhng vn tm v
mụ trong thi gian ngn. Xỏc nh h s dc (S) v chiu di sn dc (L) l nhõn t quan trng
trong vic mụ hỡnh húa xúi mũn t b
ng phng trỡnh USLE. Kt qu xỏc nh LS cho thy, phn ln
din tớch ca huyn Tam Nụng (86,15%) cú h s LS t 0 - 0,2. Phn din tớch cú h s LS ln hn 1,5
ch chim 0,52%. Nh vy cú th thy rng, yu t dc v chiu di sn dc cú nh hng khụng
ln n lng t mt do xúi mũn ca huyn.
T khúa: H s LS, h thng thụng tin
a lý, mụ hỡnh s cao, phng trỡnh mt t ph dng,
xúi mũn t.
SUMMARY

viễn thám v GIS để mô hình hóa, tính toán
xói mòn đất theo phơng trình mất đất phổ
dụng của Wischmeier v Smith l phơng
pháp hiện đại có khả năng giải quyết những
vấn đề ở tầm vĩ mô trong thời gian ngắn.
Xác định hệ số độ dốc (S) v chiều di
sờn dốc (L) l hai nhân tố quan trọng không
thể thiếu trong việc mô hình hóa xói mòn đất
bằng phơng trình mất đất phổ dụng
(USLE). Xác định các hệ số L, S cho huyện
Tam Nông có thể coi nh các hệ số đại diện
cho vùng trung du, nơi chuyển tiếp giữa
đồng bằng v miền núi.
2. ĐốI TƯợNG V PHƯƠNG PHáP
NGHIÊN CứU
Nghiên cứu đợc tiến hnh trên các loại
đất ở 20 xã thuộc huyện Tam Nông tỉnh Phú
Thọ với các phơng pháp nghiên cứu đợc
ứng dụng l:
1. Phơng pháp điều tra, thu thập dữ
liệu về điều kiện tự nhiên, bản đồ địa hình
v các báo cáo số liệu liên quan đến phân cấp
độ dốc v phân cấp địa hình của huyện Tam
Nông.
2. Phơng pháp số hoá, biên tập dữ liệu
bản đồ địa hình bằng phần mềm Micro
Station 8.0.
3. Phơng pháp mô hình hóa: Sử dụng
phơng trình tính hệ số LS theo công thức
của Helena Mitasova v cs. (1996):

Trong đó:
- Dòng chảy tích luỹ (flow accumulation)
đợc tích dựa vo hớng của dòng chảy (flow
direction). Xác định hớng của dòng từ cell
no chảy tới.
- Kích thớc của pixel (cellsize), trong
nghiên cứu sử dụng Cellsize = 20*20 m
- Độ dốc (slope) tính bằng độ.
4. Phơng pháp xử lý dữ liệu bằng GIS
+ Phơng pháp nội suy: Xây dựng mô
hình số độ cao (DEM) từ bản đồ địa hình
huyện Tam Nông bằng modul 3D-Analyst
của phần mềm ArcGIS 9.3.
+ Phơng pháp xây dựng bản đồ độ dốc
bằng modul 3D - Analyst của phần mềm
ArcGIS 9.3.
+ Phơng pháp tính toán các hệ số L v
hệ số S bằng modul Spatial - Analyst của
phần mềm ArcGIS 9.3.
+ Phơng pháp thống kê: Tổng hợp, thống
kê số liệu từ kết quả điều tra v nghiên cứu
bằng phần mềm Excel.
3. KếT QUả NGHIÊN CứU
3.1. Khái quát vùng nghiên cứu
Huyện Tam Nông nằm ở phía Đông
Nam của tỉnh Phú Thọ, có tọa độ địa lý từ
21
0
13 đến 21
0

Hình 1. Vị trí địa lý huyện Tam Nông, tỉnh Phú Thọ
- Phía Tây giáp huyện Thanh Ba với
ranh giới tự nhiên l sông Hồng, giáp huyện
Cẩm Khê v huyện Yên Lập.
Huyện Tam Nông có 19 xã v 1 thị trấn
với tổng diện tích tự nhiên l 15.596,92 ha.
Địa hình của huyện Tam Nông tơng đối
phức tạp, thể hiện những nét đặc trng của
một vùng bán sơn địa, có núi, đồi, đất ruộng,
sông, ngòi, hồ, đầm Dạng địa hình thể
hiện chính của huyện Tam Nông l dốc, bậc
thang, lòng chảo, hớng nghiêng dần từ Tây
Bắc xuống Đông Nam. Nhìn chung địa hình,
địa mạo của huyện chia lm 2 dạng chính:
+ Địa hình đồng bằng phù sa: Đây l dải
đất tơng đối bằng phẳng đợc bồi đắp bởi
sông Hồng, sông Đ, sông Bứa tập trung ở
ven sông thuộc các xã Hơng Nha, Vực
Trờng, Hiền Quan, Thanh Uyên, Tam
Cờng, Hơng Nộn, Hng Hoá, Dậu Dơng,
Thợng Nông, Hồng Đ, Quang Húc, Hùng
Đô v Tứ Mỹ. Độ dốc thờng dới 3
0
, một
phần l dải đất phù sa có địa hình lợn sóng,
độ dốc từ 3 - 5
0

nghiên cứu do độ phân giải thấp v ở hệ tọa
độ không thống nhất theo chuẩn VN2000,
nên chỉ sử dụng để tham khảo. Nghiên cứu
đã lựa chọn sử dụng t liệu bản đồ số địa
hình, hệ tọa độ VN2000 theo định dạng
chuẩn của Bộ Ti nguyên v Môi trờng
(phần mềm MicroStation).
Dữ liệu sau khi sửa lỗi, lm trơn đờng,
gắn kết những đờng bị lỗi chia cắt rời rạc
đợc chuyển sang sạng phần mềm ArcGIS 9.3
để gán thuộc tính độ cao cho từng đờng
bình độ trên bản đồ địa hình với khoảng cao
đều l 20 m. Kết quả thu đợc l bản đồ số
địa hình có thuộc tính độ cao của huyện Tam
Nông tỷ lệ 1/25 000.
ng dng h thng thụng tin a lý (GIS) xõy dng bn h s LS trong nghiờn cu xúi mũn t
670
3.2.2. Xây dựng mô hình số độ cao huyện
Tam Nông
Dữ liệu bản đồ địa hình có chứa thông tin
thuộc tính về độ cao đợc chuyển sang dạng
bề mặt lới tam giác không đều (TIN) sau đó
thực hiện phép chuyển đổi (convert) từ dạng
TIN sang mô hình số độ cao DEM. Quá trình
thực hiện đợc tiến hnh trên modul 3D
Analyst của phần mềm ArcGIS 9.3.
Bề mặt địa hình đợc nội suy để thnh
lập mô hình số độ cao có thể cha thực sự
trơn để chạy mô hình, vì trong quá trình nội
suy các giá trị thấp quá hoặc cao quá sẽ tạo

hình thái địa hình đến xói mòn đất v việc
tính toán L, S trên GIS có nhiều điểm tơng
đồng, vì thế chúng thờng đợc gộp chung v
gọi l hệ số LS. Tuy công thức tính LS khá
đơn giản nhng việc áp dụng công thức ny
trong hệ thống GIS l tơng đối phức tạp. Hệ
số LS đặc trng cho ảnh hởng của yếu tố
địa hình đến xói mòn đất, vì thế có thể đợc
tính toán thông qua thông tin từ bản đồ địa
hình. Quy trình thnh lập bản đồ hệ số LS
đợc thể hiện ở hình 4.
Vấn đề chính của việc tính toán hệ số LS
bằng GIS l việc phân tách các sờn từ DEM
để tính hớng dòng chảy v dòng chảy tích lũy.
Hớng tiếp cận theo công thức của Helena
Mitasova l sử dụng phơng pháp tính toán
trên cơ sở tác động của các vùng lân cận.
Bảng 1. Thống kê diện tích theo độ cao
cao
(m)
Din tớch
(ha)
T l
(%)
0 - 25 6836,93 43,84
25 - 100 8102,19 51,95
100 - 200 506,61 3,25
200 - 315 151,19 0,96
Tng 15.596,92 100,00
Bảng 2. Thống kê diện tích theo cấp độ dốc huyện Tam Nông tỉnh Phú Thọ


H×nh 2. M« h×nh sè ®é cao DEM H×nh 3. B¶n ®å ®é dèc huyÖn Tam N«ng
huyÖn Tam N«ng

H×nh 4. Quy tr×nh lËp b¶n ®å hÖ sè LS
ng dng h thng thụng tin a lý (GIS) xõy dng bn h s LS trong nghiờn cu xúi mũn t

mềm ArcGIS 9.3, kết quả xây dựng đợc bản
đồ hệ số LS (Hình 7).

Hình 5. Xây dựng bản đồ hớng dòng chảy (Flow direction) trong GIS

Bn hng dũng chy Giỏ tr dũng chy tớch lu Bn dũng chy tớch lu
Hình 6. Xây dựng bản đồ dòng chảy tích lũy (Flow accumulation) trong GIS
Trn Quc Vinh, Hong Tun Minh
673

Hình 7. Bản đồ hệ số LS huyện Tam Nông, tỉnh Phú Thọ
Bảng 3. Thống kê diện tích theo LS
H s LS Din tớch (ha) T l (%)
0 0,2 13.585,84 86,15
0,2 0,5 1.400,29 8,98
0,5 1,5 522,93 3,35
> 1,5 80,87 0,52
Tng 15.596,92 100

4. KếT LUậN
- Nghiên cứu sử dụng công thức của
Helena Mitasova v cộng sự (1996) để xây
dựng bản đồ hệ số LS phục vụ tính toán xói
mòn đất theo phơng trình mất đất phổ
dụng USLE. Trên cơ sở bản đồ mô hình số
độ cao (DEM), xác định hớng dòng chảy v
dòng chảy tích lũy với sự hỗ trợ công cụ GIS
đã thnh lập bản đồ hệ số LS của huyện
Tam Nông.
- Kết quả xác định LS cho thấy, phần
Systems. 10(5): 629 - 641.
Hudson N (1981). Bảo vệ đất v chống xói mòn
(Đo Trọng Năng v Nguyễn Kim Dung
dịch). NXB. Khoa học v Kỹ thuật, H Nội.