ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-------------------

PHẠM THANH XUÂN

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG GIS
TÍNH TOÁN DIỆN TÍCH THỬA ĐẤT TRÊN BẢN ĐỒ ĐỊA CHÍNH
THEO BỀ MẶT ĐỊA HÌNH THỰC Ở KHU VỰC ĐỒI NÚI
(LẤY VÍ DỤ TẠI XÃ KHAI TRUNG, HUYỆN LỤC YÊN, TỈNH YÊN BÁI)

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – 2015


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-------------------

PHẠM THANH XUÂN

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG GIS
TÍNH TOÁN DIỆN TÍCH THỬA ĐẤT TRÊN BẢN ĐỒ ĐỊA CHÍNH
THEO BỀ MẶT ĐỊA HÌNH THỰC Ở KHU VỰC ĐỒI NÚI
(LẤY VÍ DỤ TẠI XÃ KHAI TRUNG, HUYỆN LỤC YÊN, TỈNH YÊN BÁI)

Chuyên ngành: Quản lý đất đai
Mã số: 60850103
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC


nguồn gốc cụ thể. Việc sử dụng các thông tin này trong quá trình nghiên cứu là
hoàn toàn hợp lệ.
Tác giả

Phạm Thanh Xuân


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

CSDL:

Cơ sở dữ liệu

DEM:

Digital Elevation Model

ĐDTB:

Độ dốc trung binh

GIS:

Geographic Information System
(hệ thống thông tin địa lý)

MHSĐC:

Mô hình số độ cao


Hình 2.12: Tính diện tích trong trƣờng hợp α và β thay đổi ...................................323
Hình 2.13: Biểu đồ thể hiện sự biến thiên diện tích theo hai phƣơng pháp
khi góc α thay đổi ...................................................................................................324
Hình 2.14: Biểu đồ thể hiện % sai số khi góc α thay đổi .......................................325
Hình 2.15: Biểu đồ thể hiện so sánh các phƣơng pháp nội suy với góc α =200 .......36
Hình 2.16: Biểu đồ thể hiện so sánh các phƣơng pháp nội suy với góc α =400 .....377
Hình 2.17: Biểu đồ so sánh số lƣợng điểm nội suy với góc α =200 (theo phƣơng
pháp Spline Regularized) ..........................................................................................38
Hình 2.18: Biểu đồ so sánh số lƣợng điểm nội suy với góc α =400 (theo phƣơng
pháp Spline Regularized) ........................................................................................399


Hình 3.1: Vị trí địa lý huyện Lục Yên, tỉnh Yên Bái .............................................411
Hình 3.2: Diện tích của thửa đất chƣa tính đến sự biến thiên bề mặt địa hình .......466
Hình 3.3: Bảng số liệu lớp điểm độ cao của xã Khai Trung ...................................477
Hình 3.4: Phép nội suy Spline Regularized ............................................................477
Hình 3.5: Mô hình số độ cao (DEM) xã Khai Trung dạng raster ...........................488
Hình 3.6: Raster độ dốc xã Khai Trung ....................................................................49
Hình 3.7: Giá trị tổng 1/cosα của các thửa đất và diện tích phẳng của từng thửa ..500
Hình 3.8: Diện tích thực của các thửa đất và chênh lệch so với diện tích phẳng ...500
Hình 3.9: Độ dốc trung bình các thửa đất của xã Khai Trung ................................511
Hình 3.10: Hệ số diện tích của xã Khai Trung........................................................522
Hình 3.11: Bảng thuộc tính của xã Khai trung khi bớt điểm độ cao ......................523
Hình 3.12: Hệ số diện tích khi chƣa bớt điểm độ cao .............................................544
Hình 3.13: Hệ số diện tích khi đã bớt điểm độ cao .................................................544
Hình 3.14: Độ dốc trung bình của các thửa đất sau khi bớt điểm độ cao ...............545
Hình 3.15: Hệ số diện tích đã thêm điểm độ cao ....................................................546
Hình 3.16: Độ dốc trung bình của các thửa đất sau khi thêm điểm độ cao ............547
Hình 3.17: Lớp điểm độ cao mới khi lọc điểm độ cao............................................548
Hình 3.18: Bảng thuộc tính của xã Khai Trung khi lọc điểm độ cao .....................548

BẰNG GIS CÓ TÍNH ĐẾN CÁC YẾU TỐ ĐỊA HÌNH ..........................................16
2.1. Khái quát về công nghệ GIS ..............................................................................16
2.2. Khả năng ứng dụng của GIS trong tính toán diện tích của các đối tƣợng có bề
mặt phức tạp ..............................................................................................................18
2.3. Quy trình tính toán diện tích thửa đất bằng GIS có tính đến các yếu tố địa hình ...20
2.3.1.Các công thức tính toán ................................................................................20
2.3.2. Quy trình tính toán diện tích thửa đất bằng GIS .............................................23
2.4. Tính toán thửa đất có bề mặt mẫu ......................................................................27
2.4.1. Tính toán diện tích mặt cong trên hình cầu .................................................27
2.4.2. Kết quả thử nghiệm tính toán ......................................................................30


CHƢƠNG 3. THỬ NGHIỆM THỰC TẾ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP TÍNH
TOÁN, HIỆU CHỈNH DIỆN TÍCH THỬA ĐẤT THEO BỀ MẶT ĐỊA HÌNH
THỰC ........................................................................................................................41
3.1. Khái quát về khu vực thử nghiệm ......................................................................41
3.1.1. Vị trí địa lý ...................................................................................................41
3.1.2. Điều kiện tự nhiên........................................................................................42
3.1.3. Điều kiện xã hội và dân cƣ ..........................................................................44
3.2. Đánh giá ảnh hƣởng của sự biến thiên bề mặt địa hình tới kết quả tính diện tích
thửa đất ......................................................................................................................44
3.2.1. Thu thập, đánh giá dữ liệu đầu vào..............................................................44
3.2.2. Đánh giá ảnh hƣởng của sự biến thiên bề mặt địa hình .............................466
3.3. Đánh giá ảnh hƣởng của mức độ chi tiết đo vẽ địa hình tới kết quả tính diện tích
thửa đất ......................................................................................................................52
3.4. Phân tích kết quả thử nghiệm và kiến nghị về cách thức đo đạc độ dốc của thửa
đất ..............................................................................................................................60
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................63
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................644


1


2. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu ứng dụng GIS trong tính toán diện tích thửa đất trên bản đồ địa
chính, đánh giá ảnh hƣởng của yếu tố địa hình đến độ chính xác tính diện tích của
thửa đất.
3. Nội dung nghiên cứu
-

Nghiên cứu tổng quan về bản đồ địa chính và cách thức xác định diện tích

của thửa đất trên bản đồ địa chính.
-

Xây dựng quy trình tính toán diện tích thửa đất trên bản đồ địa chính có tính

đến các yếu tố địa hình.
-

Đánh giá ảnh hƣởng của các yếu tố địa hình (sự biến thiên của bề mặt địa

hình, mức độ chi tiết đo vẽ địa hình) đến độ chính xác tính toán diện tích thửa đất
trên cơ sở thử nghiệm thực tế tại huyện Lục Yên, tỉnh Yên Bái.
-

Đề xuất một số giải pháp tính toán, hiệu chỉnh diện tích thửa đất trên bản đồ

địa chính theo bề mặt địa hình thực.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu

- Quy trình tính toán bằng GIS diện tích thực của thửa đất theo bề mặt địa
hình thực.
- Đánh giá định lƣợng về ảnh hƣởng của các yếu tố địa hình (sự biến thiên
của bề mặt địa hình, mức độ chi tiết đo vẽ địa hình) đến độ chính xác tính toán diện
tích thửa đất.
- Một số giải pháp tính toán, hiệu chỉnh diện tích thửa đất trên bản đồ địa
chính theo bề mặt địa hình thực.
- Một số kiến nghị với các đơn vị đo đạc địa chính về cách thức đo vẽ để
đảm bảo độ chính xác về diện tích của thửa đất.
6. Cấu trúc luận văn
Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận văn gồm có ba chƣơng:
- Chƣơng 1: Tổng quan về vấn đề tính toán diện tích thực của các thửa đất
trên bản đồ địa chính.
- Chƣơng 2: Xây dựng quy trình tính toán diện tích thửa đất bằng GIS có tính
đến các yếu tố địa hình.
- Chƣơng 3: Thử nghiệm thực tế và đề xuất giải pháp tính toán, hiệu chỉnh
diện tích thửa đất theo bề mặt địa hình thực.

3


CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ TÍNH TOÁN DIỆN TÍCH
CỦA CÁC THỬA ĐẤT TRÊN BẢN ĐỒ ĐỊA CHÍNH
1.1. Khái niệm, vai trò, nội dung và yêu cầu đối với bản đồ địa chính
1.1.1. Khái niệm về bản đồ địa chính
Theo Luật đất đai 2013, bản đồ địa chính là “bản đồ thể hiện các thửa đất và
các yếu tố địa lý có liên quan, lập theo đơn vị hành chính xã, phƣờng, thị trấn, đƣợc
cơ quan nhà nƣớc có thẩm quyền xác nhận”. Thửa đất là “phần diện tích đất đƣợc
giới hạn bởi ranh giới xác định trên thực địa hoặc đƣợc mô tả trên hồ sơ” [8].

đăng kí quyền sử dụng đất; giao đất, cho thuê đất; thu hồi đất; chuyển đổi mục đích
sử dụng đất; đền bù, giải phóng mặt bằng; cấp mới, đổi giấy chứng nhận quyền sử
dụng đất, giấy chứng nhận quyền sử dụng đất và quyền sở hữu tài sản gắn liền với
đất, giấy chứng nhận quyền sở hữu nhà ở và quyền sử dụng đất ở theo quy định của
pháp luật [11]:
- Giao đất, cho thuê đất: trong công tác này, bản đồ địa chính đóng vai trò
quan trọng khi cung cấp các thông tin về loại đất, mục đích sử dụng đất và ngƣời sử
dụng đất, từ đó làm cơ sở để Nhà nƣớc giao đất, cho thuê đất đƣợc hợp lý và đạt kết
quả cao.
- Thu hồi đất: dựa vào bản đồ địa chính cùng với các kế hoạch, quy hoạch sử
dụng đất các kỳ và căn cứ vào thực tế sử dụng đất mà Nhà nƣớc sẽ tiến hành thu hồi
các diện tích đất đã giao, cho thuê hoặc đã công nhận quyền sử dụng đất [11].
- Chuyển đổi mục đích sử dụng đất giữa các loại đất: bản đồ địa chính cung
cấp thông tin đầy đủ cho các nhà quản lý khi thực hiện quy hoạch, kế hoạch sử dụng
đất, căn cứ vào đó tiến hành chuyển đổi mục đích sử dụng đất cho phù hợp với sự
phát triển kinh tế - xã hội.
- Bản đồ địa chính là cơ sở để cơ quan quản lý đất đai tiến hành cấp giấy
chứng nhận quyền sử dụng đất, thực hiện đăng ký đất đai.
- Làm cơ sở để xác nhận hiện trạng về địa giới hành chính của các địa
phƣơng trong cả nƣớc: Bản đồ địa chính thể hiện đƣờng địa giới hành chính các
cấp, mốc địa giới hành chính; đƣờng mép nƣớc thủy triều trung bình thấp nhất
(đƣờng mép nƣớc triều kiệt) trong nhiều năm [11].
- Làm cơ sở để lập quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất, quy hoạch xây dựng đô
5


thị và nông thôn, thiết kế xây dựng các điểm dân cƣ phục vụ cho giao thông, thủy
lợi,… Trong quá trình tiến hành lập quy hoạch kế hoạch sử dụng đất các kỳ, các
năm, các nhà quản lý cần nắm chắc diện tích đất đã và đang sử dụng hay diện tích
đất còn trống; các loại cây con đã tiến hành trồng trên diện tích đất đó,… từ đó làm

đê điều, hệ thống dẫn điện và các công trình công cộng khác có hành lang bảo vệ an
toàn;
- Ranh giới thửa đất, loại đất, số thứ tự thửa đất, diện tích thửa đất;
- Nhà ở và công trình xây dựng khác: chỉ thể hiện trên bản đồ các công trình
xây dựng chính phù hợp với mục đích sử dụng đất, trừ các công trình xây dựng tạm
thời. Các công trình ngầm khi có yêu cầu thể hiện trên bản đồ địa chính phải đƣợc
nêu cụ thể trong thiết kế - kỹ thuật dự toán công trình;
- Các đối tƣợng chiếm đất không tạo thành thửa đất nhƣ đƣờng giao thông,
công trình thủy lợi, đê điều, sông, suối, kênh, rạch và các yếu tố chiếm đất khác
theo tuyến;
- Địa vật, các công trình có giá trị về lịch sử, văn hóa, xã hội và ý nghĩa định
hƣớng cao;
- Dáng đất hoặc điểm ghi chú độ cao (khi có yêu cầu thể hiện phải đƣợc nêu
cụ thể trong thiết kê kỹ thuật – dự toán công trình);
- Ghi chú thuyết minh.
1.1.4. Yêu cầu về độ chính xác của bản đồ địa chính
Độ chính xác của bản đồ địa chính đƣợc quy định trong Thông tƣ số
25/2014/TT-BTNMTngày 15/4/2014 của Bộ TN&MTnhƣ sau [2]:
- Sai số trung phƣơng vị trí mặt phẳng của điểm khống chế đo vẽ, điểm trạm
đo so với điểm khởi tính sau bình sai không vƣợt quá 0,1mm tính theo tỷ lệ bản đồ
cần thành lập.
- Sai số biểu thị điểm góc khung bản đồ, giao điểm của lƣới km, các điểm tọa
độ quốc gia, các điểm địa chính, các điểm có tọa độ khác lên bản đồ địa chính dạng
số đƣợc quy định bằng 0 (Không có sai số).
- Đối với bản đồ địa chính dạng giấy, sai số độ dài cạnh khung bản đồ không
vƣợt quá 0,2mm, đƣờng chéo bản đồ không vƣợt quá 0,3mm, khoảng cách giữa
điểm tọa độ và điểm góc khung bản đồ (hoặc giao điểm của lƣới km) không vƣợt
quá 0,2mm so với giá trị lý thuyết.
- Sai số vị trí của điểm bất kỳ trên ranh giới thửa đất biểu thị trên bản đồ địa
7

Hiện nay, trong quá trình thực hiện việc đo vẽ và thành lập bản đồ địa chính
có rất nhiều các phần mềm khác nhau đƣợc sử dụng để tính toán và xuất bản bản đồ
8


địa chính với độ chính xác cao. Một số phần mềm thông dụng nhƣ Famis, VietMap
XM là các phần mềm ứng dụng sử dụng nền của phần mềm Microstation; hoặc một
số phần mềm ứng dụng sử dụng nền của phần mềm AutoCAD hoặc ArcGIS.
Microstation là phần mềm đƣợc Bộ TN&MT quy định là phần mềm tiêu chuẩn,
thống nhất sử dụng trong ngành địa chính để phục vụ cho công tác đo vẽ và thành
lập bản đồ. Tuy nhiên, ở các cơ quan liên quan đến ngành xây dựng, các công ty tƣ
nhân thực hiện các công việc đo vẽ và thành lập bản đồ địa chính lại thƣờng sử
dụng các phần mềm chạy trên nền AutoCAD.
Để so sánh kết quả tính diện tích thực của thửa đất theo các cách thức khác
nhau, đề tài đã lựa chọn một số thửa đất (7 thửa) đại diện cho hai dạng địa hình cơ
bản là đồng bằng và đồi núi thuộc địa bàn hành chính xã Khai Trung, huyện Lục
Yên, tỉnh Yên Bái. Các phần mềm đƣợc sử dụng để so sánh bao gồm: phần mềm
Microstation, phần mềm Famis, phần mềm AutoCAD, phần mềm ứng dụng chạy
trên nền AutoCAD của công ty Khảo sát và Đo đạc Hà Nội và phần mềm ArcGIS.
a. Cách tính diện tích thửa đất bằng phần mềm Famis
Diện tích của các thửa đất trong phần mềm Famis đƣợc tính toán thông qua
chức năng Tạo vùng trong tác vụ Topology. Trong quá trình tạo vùng, diện tích của
các thửa đất cũng đƣợc tự động tính theo. Để hiển thị thông tin về diện tích cũng
nhƣ một số các thông tin về loại đất, số hiệu thửa, ta sử dụng chức năng Gán thông
tin địa chính ban đầu và Vẽ nhãn thửa. Hình 1.1 là kết quả của đề tài sau khi đã
thực hiện tạo vùng, gán thông tin địa chính ban đầu và vẽ nhãn thửa.
b. Cách tính diện tích thửa đất bằng phần mềm Microstation
Trong phần mềm Microstation, công cụ Measure Area cho phép xác định
diện tích của thửa đất. Trong hộp thoại hình 1.2, các cách đo đƣợc thể hiện ở mục
phƣơng pháp Method. Với một thửa đất bất kỳ, ta có thể chọn phƣơng pháp đo là

diện tích bằng cách kích chuột vào các đỉnh của thửa đất. Kết quả sẽ đƣợc hiển thị ở
phía dƣới của màn hình.
e. Cách tính diện tích thửa đất bằng phần mềm ArcGIS
Trong ArcGIS, cách quản lý cơ sở dữ liệu rất chặt chẽ. Dữ liệu không gian
đƣợc đính kèm với một bảng thuộc tính. Nếu đối tƣợng là dạng vùng thì tự động
trong bảng thuộc tính sẽ có thuộc tính về diện tích. Vì vậy, để xác định diện tích của
các thửa đất thuộc xã Khai Trung, đề tài chuyển đổi dữ liệu bản đồ từ *.dgn (định
11


dạng của phần mềm Microstation) sang định dạng *.mdb (định dạng Personal
Geodatabase của ArcGIS quản lý). Sau đó, sử dụng công cụ Feature to Polygon thì
các đối tƣợng dạng đƣờng đƣợc chuyển sang dữ liệu dạng vùng và diện tích của
từng thửa đất đƣợc tính tự động trong quá trình này. Hình 1.4 là kết quả tính diện
tích đƣợc thể hiện ở thuộc tính Shape_Area.

Hình 1.4: Kết quả tính diện tích bằng ArcGIS
1.2.2. So sánh kết quả tính toán diện tích thửa đất bằng một số phần mềm đo vẽ
bản đồ địa chính
Để so sánh kết quả của các phần mềm trên, đề tài lựa chọn 7 thửa đất và các
số liệu diện tích của 7 thửa đất này đƣợc thống kê trong bảng 1.1.
Bảng 1.1: Diện tích thửa đất khi tính bằng các phần mềm khác nhau
Số hiệu
thửa

26

38

106


2156.6

591.6

4689.3

29103.4

29623.8

AutoCAD

3336.8

2045.5

2156.6

591.6

4689.3

29103.4

29623.8

Phần mềm
chạy trên
nền

29623.8

Phần
Mềm

12


Các thửa đất đƣợc đề tài lựa chọn để tính toán diện tích thực trên đây có hình
dạng khác nhau, đặc trƣng cho các dạng địa hình tại các khu vực đồng bằng và khu
vực địa hình không bằng phẳng. Các thửa đất có dạng hình tam giác có số hiệu thửa
26 và 38, các thửa đất có dạng hình chữ nhật có số hiệu thửa đất 106, 109 và các
thửa đất có dạng hình đa giác không đều có số hiệu thửa 225, 249 và 140. Đối với
mỗi một thửa đất, đề tài đã thực hiện việc tính toán diện tích thực trực tiếp trên bản
đồ số trên các phần mềm tƣơng ứng.
Nhìn vào bảng 1.1 có thể thấy diện tích của các thửa đất sau khi đƣợc tính
toán bằng các phần mềm khác nhau cho các kết quả hoàn toàn khớp nhau, sự sai
lệch diện tích giữa các thửa đất là không có (đến 1 chữ số sau dấu phẩy, theo quy
định về diện tích của thửa đất trên bản đồ địa chính). Nhƣ vậy có thể kết luận, với
cách đo đạc và thành lập bản đồ nhƣ hiện nay thì diện tích đo đƣợc của các thửa đất
là diện tích phẳng, chúng không bị phụ thuộc vào các phần mềm thành lập bản đồ
khác nhau. Việc sử dụng phần mềm nào để xử lý số liệu đo vẽ và biên tập bản đồ
phụ thuộc vào mục đích và yêu cầu của ngƣời sử dụng.
1.2.3. Vai trò của các yếu tố địa hình trong tính toán diện tích của các thửa đất
Theo Thông tƣ số 25/2014/TT-BTMT ngày 15/4/2014 của Bộ Tài nguyên và
Môi trƣờng, bản đồ địa chính đƣợc lập ở các tỷ lệ 1:200, 1:500, 1:1000, 1:2000,
1:5000 và 1:10000; trên mặt phẳng chiếu hình, ở múi chiếu 3 độ, kinh tuyến trục
theo từng tỉnh, thành phố trực thuộc Trung ƣơng, hệ quy chiếu và hệ tọa độ quốc gia
VN-2000 và hệ độ cao quốc gia hiện hành.
Trong thực tế quá trình đo vẽ thành lập bản đồ hiện nay, diện tích thửa đất

𝑏 × ℎ
2

(1.2)

Từ các công thức (1.1) và (1.2) ta có:
1

𝑆𝑏𝐻 2 𝑏 × 𝐻
𝐻
=1
=
𝑆𝑏ℎ
ℎ
𝑏×ℎ

(1.3)

2

Mặt khác ta có:
cos 𝛼 =

ℎ
𝐻



𝑆𝑏𝐻 𝐻
1

và/hoặc gồ ghề, phức tạp.
Chính vì vậy, để tính toán diện tích thực một cách chính xác nhất thì nên sử
dụng các ứng dụng của GIS bởi với các chức năng của GIS thì việc tính toán diện
tích cho các bề mặt địa hình phức tạp trở nên dễ dàng và cho độ chính xác cao hơn.
Công tác tính toán độ dốc từ trƣớc đến nay đƣợc thực hiện chủ yếu bằng phƣơng
pháp thủ công dựa vào bản đồ địa hình giấy, công tác này đòi hỏi nhiều thời gian và
công sức nhƣng mức độ chính xác không cao và khó áp dụng trên phạm vi rộng [7].
Với khả năng phân tích không gian cao cũng nhƣ cung cấp các thuật toán nội suy
chính xác, GIS trở thành công cụ đắc lực hỗ trợ cho công tác tính toán độ dốc và
diện tích thực của thửa đất một cách nhanh chóng và chính xác.

15