ĐẶT VẤN ĐỀ
Tài nguyên đất lâm nghiệp, đặc biệt tài nguyên rừng có một vai trò rất lớn đối với sự phát triển kinh tế - xã hội, là nguồn tài nguyên quý giá cả về kinh tế, xã hội, môi trường cũng như khoa học, nhưng nó luôn có sự biến động theo thời gian cả về số lượng lẫn chất lượng. Để bảo vệ và phát triển bền vững tài nguyên này, cần phải xác định được cụ thể số lượng và chất lượng của nó. Khoa học và công nghệ hiện nay cho phép ngành lâm nghiệp giải quyết vấn đề này tương đối rõ ràng, chính xác, trong đó có khoa học và công nghệ không gian địa lý.
Với những tính năng ưu việt về lập hàm truy vấn thông tin địa lý và biên tập bản đồ thuận lợi đã có, Mapinfo trở thành một trong những công nghệ không gian địa lý được sử dụng khá rộng rãi hiện nay trong ngành lâm nghiệp. Tuy vậy, nhưng việc khai thác tối đa những tính năng của Mapinfo vào thực tiễn quản lý, sản xuất lâm nghiệp đối với những nội dung cần tính chuyên môn hóa sâu vẫn còn những khoảng cách nhất định, trong đó có việc xác định, cập nhật số lượng và chất lượng rừng.
Để góp phần khắc phục được những hạn chế nêu trên, nghiên cứu đã phát triển công cụ khoanh vùng và cập nhật hiện trạng sử dụng đất lâm nghiệp bằng ngôn ngữ Map Basic 10.5. Công cụ này được tích hợp với Mapinfo và được thiết kế không chỉ dễ sử dụng mà còn phải có tính tự động hóa cao. Nó có những chức năng cơ bản: Xây dựng lớp bản đồ điểm ranh giới từ số liệu tọa độ thu được ở hiện trường; Xây dựng lớp bản đồ ranh giới vùng hiện trạng sử dụng đất ở dạng polylines từ lớp điểm tọa độ; Xây dựng lớp bản đồ hiện trạng sử dụng đất ở dạng region từ lớp polylines; Cập nhật lớp vùng hiện trạng sử dụng đất đã khoanh vẽ lên bản đồ hiện trạng sử dụng đất lâm nghiệp.
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1. Phương pháp luận
Hiện trạng sử dụng đất luôn lâm nghiện luôn có sự thay đổi, đặc biệt là hiện trạng rừng. Bản đồ hiện trạng quản lý, sử dụng đất lâm nghiệp của tỉnh phải được cập nhật thường xuyên, có tính hệ thống, kịp thời, khách quan, công khai rộng rãi để đáp ứng được nhu cầu quản lý cũng như tổ chức sản xuất trong thực tế. Để thực hiện được nội dung này trên phạm vi một tỉnh, thường gặp những khó khăn nhất định về kỹ thuật, công nghệ, thời gian, kinh phí; sẽ rất thuận lợi nếu phát triển được công cụ tự động khoanh vùng hiện trạng sử dụng đất từ số liệu tọa độ thu thập được ở thực địa; đồng thời cập nhật lên bản đồ hiện trạng sử dụng đất trên phạm vi toàn tỉnh. Nghiên cứu xem công cụ này là "Công cụ khoanh vùng và cập nhật hiện trạng sử dụng đất lâm nghiệp tỉnh Bình Phước" (gọi tắt là công cụ).
Trong lâm nghiệp, Mapinfo là một công nghệ không gian địa lý được sử dụng phổ biến hiện nay ở các địa phương trên cả nước. Do đó, hệ thống cơ sở dữ liệu của công nghệ này cũng khá phong phú. Để kế thừa có hiệu quả hệ thống cơ sở dữ liệu hiện có này ở các địa phương thì công cụ cũng phải khai thác, sử dụng được những dữ liệu cơ bản của Mapinfo. Mặt khác, để khai thác luôn được những tính năng ưu việt của Mapinfo thì công cụ đó cũng phải tích hợp được với Mapinfo.
MapBasic là ngôn ngữ lập trình trong môi trường Mapinfo, rất gần gũi với Visual Basic, có đầy đủ hệ thống hàm và cấu trúc lập trình để truy vấn, xử lý dữ liệu thuộc tính và dữ liệu không gian, mà đặc biệt là có khả năng làm tự động hóa và thay đổi giao diện của Mapinfo. Do đó, công cụ này sẽ được phát triển bằng MapBasic 10.5, khi khởi động nó sẽ trở thành một menu chính trong hệ thống thanh menu chính của Mapinfo. Mỗi chức năng của công cụ là một menu phụ.
2. Phương pháp cụ thể
Kế thừa tài liệu và thu thập số liệu: (1) Tài liệu được kế thừa để phục vụ cho nghiên cứu này là Bản đồ hiện trạng sử dụng đất lâm nghiệp tỉnh Bình Phước năm 2015 từ Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn. (2) Số liệu thu thập để phục vụ cho nghiên cứu này là số liệu tọa độ thực địa được xác định bằng máy định vị GPS, sau đó chuyển vào máy tính ở dạng Excel. Mapinfo sẽ mở file Excel này để định dạng lại dữ liệu và lưu trữ ở dạng file .TAB.
Xây dựng quy trình phát triển công cụ: Công cụ được phát triển tuần tự theo dạng xoắn ốc, gồm các bước:
(1) Xây dựng ý tưởng: Khi có số liệu tọa độ điểm ranh giới của các vùng đất ngoài thực địa thì công cụ chuyên dụng sẽ tự động khoanh được ranh giới của các vùng đất đó thành lớp ranh giới các vùng đất ở dạng polylines. Chuyển thể lớp ranh giới các vùng đất đó sang dạng region. Chồng xếp lớp vùng đất khoanh được lên lớp Bản đồ hiện trạng quản lý, sử dụng đất để cập nhật.
(2) Thảo luận với các chuyên gia GIS, các nhà quản lý tài nguyên đất lâm nghiệp về những ý tưởng nêu trên, hoàn chỉnh ý tưởng và phác thảo ý tưởng thành sơ đồ chức năng của công cụ.
(3) Thiết kế công cụ: Công cụ được thiết kế đơn giản, dễ sử dụng. Khi khởi động, công cụ sẽ tự động kết nối với Mapifo và nó trở thành một menu chính của Mapinfo. Mỗi chức năng chính của công cụ là một menu phụ. Mỗi menu phụ khi được kích hoạt sẽ xuất hiện một hộp thoại chức năng. Công cụ là một chương trình máy tính tổng thể, gồm nhiều chương trình nhỏ trong đó. Mỗi chương trình nhỏ thực hiện một hoặc một nhóm chức năng nhất định. Thuật toán để xây dựng trong những chương trình này là thuật phân định điểm tọa độ thuộc ranh giới của mỗi vùng, xác lập thứ điểm ranh giới của mỗi vùng, vẽ những đoạn thẳng và khoanh những đoạn đó thành những vùng ranh giới khép kín, chuyển đối tượng từ dạng polylines sang dạng region, cắt lớp, truy vấn và cập nhật dữ liệu.
(4) Chạy thử nghiệm và hoàn chỉnh: Công cụ khi thiết kế xong, tiến hành chạy thử nghiệm, đánh giá, điều chỉnh cho đến khi đạt mục tiêu đề ra thì biên dịch sang dạng file .MBX và cài đặt sử dụng.
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
1. Sơ đồ phát triển công cụ
Sơ đồ phát triển công cụ này được minh họa như Hình 01, trong đó các bước: xây dựng dữ liệu, phân tích ý tưởng, lập trình phát triển công cụ, chạy thử nghiệm được thực hiện trình tự, lặp lại nhiều lần cho đến khi công cụ chạy ổn định thì đưa vào sử dụng. Kết quả đầu ra của công cụ là các lớp bản đồ dạng điểm, dạng đường, dạng vùng và bản đồ hiện trạng quản lý, sử dụng đất lâm nghiệp sau cập nhật.
Hình 01: Sơ đồ phát triển công cụ khoanh vùng và cập nhật hiện trạng sử dụng đất lâm nghiệp
Từ kết quả phân tích ý tưởng, sơ đồ tổng thể chức năng của công cụ khoanh vùng, cập nhật hiện trạng quản lý, sử dụng đất lâm nghiệp được minh họa như Hình 02. Trong đó có 4 chức năng chính là: khoanh vùng diện tích, cập nhật bản đồ, phục hồi lại bản đồ hiện trạng sử dụng đất và thoát khỏi ứng dụng.
Hình 02: Sơ đồ chức năng của công cụ khoanh vùng và cập nhật hiện trạng sử dụng đất lâm nghiệp trong môi trường Mapinfo 10.5
2. Cơ sở dữ liệu và chức năng công cụ
2.1. Cơ sở dữ liệu: Kết quả thu thập số liệu tọa độ từ 112 điểm ranh giới của 3 vùng hiện trạng sử dụng đất lâm nghiệp được trình bày ở Hình 03, trong đó: vùng thứ nhất có 32 điểm, vùng thứ hai có 42 điểm, vùng thứ ba có 38 điểm. Các điểm trong mỗi vùng được sắp xếp thứ tự dọc theo đường ranh giới khép kín của mỗi vùng. Tọa độ của mỗi điểm và điểm kế tiếp là cơ sở để nối hai điểm thành đoạn thẳng, thường được gọi là tọa độ điểm đầu và điểm cuối của một đoạn thẳng. Như vậy, tọa độ của một điểm trong một vòng khép kín cũng là tọa độ điểm đầu (X, Y) của một đoạn thẳng mà cũng là tọa độ điểm cuối của đoạn thẳng trước đó (Xend, Yend).
Hình 03: Tọa độ các điểm khoang vùng hiện trạng sử dụng đất lâm nghiệp
2.2. Chức năng của ứng dụng: Những chức năng cơ bản của công cụ này, gồm:
- Mở, điều chỉnh định dạng dữ liệu tọa độ: Dữ liệu tọa độ các điểm ranh giới được chuyển vào máy tính ở dạng file .xls. Khi công cụ được khởi động thì nó cho phép mở file dữ liệu đó ra để hiệu chỉnh và chuyển sang dạng file .TAB để làm cơ sở dữ liệu cho công cụ thực hiện những chức năng tiếp theo. Tuần tự thực hiện chức năng này được minh họa ở Hình 04.
Hình 04: Mở cơ sở dữ liệu tọa độ dạng Excel và chuyển sang dạng .TAB
- Xây dựng lớp điểm ranh giới hiện trạng sử dụng đất: Từ bảng tọa độ điểm đã chuyển sang dạng .TAB, chọn nút "Tao lop diem vung hien trang" ở Hình 04 thì công cụ sẽ tự động vẽ lên lớp điểm ranh giới các vùng hiện trạng sử dụng đất như ở Hình 05.
Hình 05: Lớp điểm ranh giới vùng hiện trạng sử dụng đất
- Xây dựng lớp ranh giới vùng hiện trạng sử dụng đất dạng polylines: Cũng từ bảng dữ liệu tọa độ các điểm đã nêu trên, chọn nút "Lop ranh gioi vung hien trang" ở Hình 04, công cụ sẽ tự động vẽ lên lớp ranh giới của các vùng hiện trạng sử dụng đất dạng polylines, đồng thời xuất hiện bảng thuộc tính thống kê các vùng và chu vi của mỗi vùng (m) như ở Hình 06.
Hình 06: Lớp ranh giới vùng hiện trạng dạng polylines
- Xây dựng lớp ranh giới vùng hiện trạng sử dụng đất dạng polylines: Tiếp tục, nếu chọn nút "Lop vung hien trang" ở Hình 04, công cụ sẽ tự động vẽ lên lớp ranh giới của các vùng hiện trạng sử dụng đất dạng region, đồng thời xuất hiện bảng thuộc tính thống kê các vùng và diện tích của mỗi vùng (ha) như ở Hình 07.
Hình 07: Lớp ranh giới vùng hiện trạng dạng region
- Cập nhật bản đồ hiện trạng sử dụng đất lâm nghiệp từ lớp vùng đã khoanh vẽ dạng region: Chọn chức năng "Cập nhat dien tích thua" như ở Hình 02 sẽ xuất hiện hộp thoại "Cap nhat dien bien hien trang su dung dat", chọn nút "Lop vung hien trang", chọn nút "Theo vùng hiện trạng" thì công cụ sẽ tự động cập nhật diện tích, hiện trạng sử dụng đất từ lớp vùng hiện trạng đã khoanh vẽ được như ở Hình 08. Đồng thời xuất hiện bảng thuộc tính của bản đồ hiện trạng sử dụng đất và bản đồ lớp vùng hiện trạng.
Hình 08: Cập nhật bản đồ hiện trạng sử dụng đất lâm nghiệp từ lớp vùng hiện trạng dạng region
- Bóc tách bản đồ hiện trạng quản lý sử dụng đất theo huyện, chủ rừng: Gõ tên huyện, chủ rừng cần bóc tách bản đồ tiếp tục chọn "Huyen" hoặc "Chu rung" trong ô xem hiện trạng sử dụng đất, công cụ sẽ tự động bóc tách bản đồ hiện trạng sử dụng đất của huyện hoặc của chủ rừng mà mình muốn bóc tách từ bản đồ hiện trạng sử dụng đất toàn tỉnh. Kết quả bóc tách bản đồ được minh họa ở Hình 09.
Hình 09: Bóc tách bản đồ hiện trạng sử dụng đất lâm nghiệp theo huyện
- Khôi phục lại bản đồ hiện trạng sử dụng đất lâm nghiêp: Trong trường hợp muốn khôi phục lại bản đồ hiện trạng quản lý, sử dụng đất lâm nghiệp trên toàn tỉnh thì chọn chức năng "Phuc hoi ban do hien trang su dung dat", chọn nút "Khoi phuc ban do hien trang su dung dat" thì công cụ sẽ khôi phục lại bản đồ hiện trạng sử dụng đất lâm nghiệp trên toàn tỉnh như Hình 10.
Hình 10: Khôi phục bản đồ hiện trạng sử dụng đất lâm nghiệp trên toàn tỉnh
KẾT LUẬN
1. Đã phát triển được Công cụ khoanh vùng và cập nhật bản đồ hiện trạng quản lý, sử dụng đất lâm nghiệp tỉnh Bình Phước bằng ngôn ngữ MapBasic 10.5 trong môi trường Mapinfo 10.5.
2. Công cụ đã thực hiện tự động hóa được những chức năng cơ bản, như:
- Tạo lớp điểm ranh giới vùng hiện trạng từ bảng số liệu tọa độ của các điểm ranh giới.
- Tạo lớp ranh giới vùng hiện trạng dạng polylines.
- Tạo lớp ranh giới vùng hiện trạng dạng region.
- Cập nhật bản đồ hiện trạng quản lý, sử dụng đất lâm nghiệp từ lớp bản đồ vùng hiện trạng.
- Bóc tách bản đồ hiện trạng quản lý, sử dụng đất lâm nghiệp theo huyện, chủ rừng.
- Khôi phục lại nhật bản đồ hiện trạng quản lý, sử dụng đất lâm nghiệp trên toàn tỉnh./.
