“Nghiên cứu ứng dụng viễn thám và GIS để xây dựng CSDL thổ nhưỡng, tài nguyên đất xây dựng phục vụ quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội bền vững, ứng dụng thí điểm tại tỉnh Thừa Thiên Huế”

Mã đề tài  VT-UD.09/17-20
Hướng nghiên cứu  Ứng dụng công nghệ vũ trụ
Chủ nhiệm đề tài  PGS.TS. Nguyễn Quang Tuấn
Cơ quan chủ trì  Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế
Thời gian  2017-2021
Mục tiêu đề tài  a) Mục tiêu tổng quát
Xây dựng được luận cứ khoa học cho việc ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS để xây dựng cơ sở dữ liệu thổ nhưỡng và tài nguyên đất xây dựng phục vụ quy hoạch phát triển KT - XH bền vững, ứng dụng thí điểm tại tỉnh Thừa Thiên Huế.
b) Mục tiêu cụ thể
+ Nghiên cứu được phương pháp và quy trình ứng dụng viễn thám và GIS xây dựng cơ sở dữ liệu thổ nhưỡng, tài nguyên đất xây dựng trong quy hoạch phát triển KT - XH bền vững.
+ Ứng dụng phương pháp và quy trình nói trên cho tỉnh Thừa Thiên Huế nhằm mục tiêu phát triển tỉnh thành thành phố trực thuộc trung ương theo hướng “Di sản văn hóa, sinh thái, cảnh quan, thân thiện với môi trường”.
Kết quả đạt được

Hình 1
Hình 1. Tóm tắt các kết quả đạt được của đề tài

1. Quy trình ứng dụng viễn thám và GIS để xây dựng cơ sở dữ liệu thổ nhưỡng, tài nguyên đất xây dựng phục vụ quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội bền vững
Qua các phân tích tổng quan các công trình hướng tiếp cận ứng dụng viễn thám và GIS để xây dựng cơ sở dữ liệu thổ nhưỡng, tài nguyên đất xây dựng ở trên thế giới và Việt Nam, đề tài đưa ra được quy trình ứng dụng viễn thám và GIS để xây dựng cơ sở dữ liệu thổ nhưỡng, tài nguyên đất xây dựng, cụ thể được thể hiện ở sơ đồ sau:

Hình 2
Hình 2. Quy trình ứng dụng GIS và viễn thám để xây dựng cơ sở dữ liệu thổ nhưỡng và tài nguyên đất xây dựng phục vụ cho quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội

2. Cơ sở dữ liệu thổ nhưỡng và tài nguyên đất xây dựng tỉnh Thừa Thiên Huế
a) Cơ sở dữ liệu thổ nhưỡng
Cơ sở dữ liệu thổ nhưỡng bao gồm thông tin không gian và các thông tin thuộc tính đáp ứng được quy phạm thành lập bản đồ thổ nhưỡng (QCVN9487:2012) về loại đất (ký hiệu, tên gọi, diện tích), đặc tính của đất (đá tạo đất, tầng dày, độ dốc, thành phần cơ giới, mức độ đá lẫn, đá lộ đầu, kết von, đá ong, mức độ glay), dinh dưỡng đất (độ ẩm đất, hàm lượng mùn, hàm lượng đạm tổng số, hàm lượng lân tổng số, hàm lượng kali tổng số, tổng số bazơ trao đổi, pH), phẫu diện đất (vị trí địa lý, loại phẫu diện, hình ảnh phẩu diện).

Bảng 1. Thông tin thuộc tính của cơ sở dữ liệu thổ nhưỡng

Phân lớp

Tên trường

Giải thích

Kiểu dữ liệu

Độ rộng

Loại đất

Ky_hieu

Ký hiệu loại đất

Text

50

Ten_goi

Tên gọi loại đất

Text

50

Dien_tich

Diện tích

Interger

10,2

Phẩu diện

Vi_do

Vĩ độ

Interger

10

Kinh_do

Kinh độ

Interger

10

Loai_phau_dien

Loại phẫu diện

Text

10

Đặc tính

thổ nhưỡng

Da_goc

Đá gốc

Text

30

Tang_day

Tầng dày đất

Interger

2

Do_doc

Độ dốc

Interger

2

TP_co_gioi

Thành phần cơ giới

Text

2

Da_lan

Mức độ đá lẫn

Text

50

Ket_von

Kết von, đá ong

Text

50

Mucdo_glay

Mức độ glây

Text

50

 

Hình 3
Hình 3. Một số thông tin không gian của cơ sở dữ liệu thổ nhưỡng

Bảng 2. Diện tích và cơ cấu các loại đất ở tỉnh Thừa Thiên Huế

STT

Nhóm đất

Ký hiệu

Diện tích (ha)

Tỷ lệ (%)

1

Đất cồn cát và đất cát biển

 

47.926,93

9,51

1.1

Cồn cát trắng vàng

Cc

21.588,10

4,28

1.2

Đất cát biển

C

26.338,82

5,23

2

Đất mặn

 

8.664,49

1,72

2.1

Đất mặn nhiều

Mn

493,39

0,10

2.2

Đất mặn ít và trung bình

M

8.171,09

1,62

3

Đất phèn

Sj2Mn

5.389,56

1,07

4

Đất phù sa

P

37.656,19

7,47

4.1

Đất phù sa được bồi hàng năm

Pb

2.555,95

0,51

4.2

Đất phù sa không được bồi hàng năm

Pk

17.994,84

3,57

4.3

Đất phù sa glây

Pg

7.308,12

1,45

4.4

Đất phù sa có tầng loang lổ đỏ vàng

Pf

4.562,29

0,91

4.5

Đất phù sa phủ trên nền cát biển

P/C

3.634,68

0,72

4.6

Đất phù sa ngòi suối

Py

1.600,31

0,32

5

Đất lầy và than bùn

J

91,73

0,02

6

Đất xám bạc màu

Xa

202,01

0,04

7

Đất đỏ vàng

F

354.893,03

70,42

7.1

Đất đỏ vàng trên đá sét

Fs

81.308,28

16,13

7.2

Đất đỏ vàng trên đá biến chất

Fj

84.675,43

16,80

7.3

Đất đỏ vàng trên đá macma axit

Fa

137.414,22

27,27

7.4

Đất vàng nhạt trên đá cát

Fq

40.686,85

8,07

7.5

Đất nâu vàng trên phù sa cổ

Fp

10.453,79

2,07

7.6

Đất đỏ vàng biến đổi do trồng lúa

Fl

354,46

0,07

8

Đất thung lũng dốc tụ

D

545,70

0,11

9

Đất mùn vàng đỏ trên núi

H

14.411,77

2,86

9.1

Đát mùn vàng đỏ trên đá biến chất

Hj

4288,81

0,85

9.2

Đất mùn vàng đỏ trên đá macma axit

Ha

10.122,96

2,01

10

Đất xói mòn trơ sỏi đá

E

5.005,86

0,99

11

Đất mặt nước

 

28.533,27

5,79

Tổng

 

503.320,53

100,00

 

b) Cơ sở dữ liệu tài nguyên đất xây dựng
Cơ sở dữ liệu tài nguyên đất xây dựng bao gồm các thông tin về: Đặc điểm địa chất, nhóm đất đá, mức độ phong phú nước, chia cắt sâu, chia cắt ngang, độ dốc địa hình, thảm phủ bề mặt, khả năng ứng xử của nền đất.

Bảng 3. Thông tin thuộc tính của cơ sở dữ liệu tài nguyên đất xây dựng

Phân lớp

Tên trường

Giải thích

Kiểu

dữ liệu

Độ rộng

Đặc điểm

địa chất

Tinhchatnendat

Tính chất nền đất

Text

50

KHTinhchatnendat

Ký hiệu tính chất nền đất

Text

10

Diatang

Địa tầng

Text

50

KHDiatang

Ký hiệu địa tầng

Text

30

TuoiDiaChat

Tuổi địa chất

Text

50

Nhóm đất đá

NhomDatDa

Nhóm đất đá

Text

50

PhanLoaiNhomDa

Phân loại nhóm đá

Text

50

Mức độ phong phú nước

MDPPnuoc

Mức độ phong phú nước

Text

50

KH MDPPnuoc

Ký hiệu mức độ phong phú nước

Text

10

Chia cắt sâu

MDCCS

Mật độ chia cắt sâu

Text

50

KHMDCCS

Ký hiệu mật độ chia cắt sâu

Text

10

Chia cắt ngang

MDCCN

Mật độ chia cắt ngang

Text

50

KHMDCCN

Ký hiệu mật độ chia cắt ngang

Text

10

 

Hình 4
Hình 4. Một số thông tin không gian của cơ sở dữ liệu tài nguyên đất xây dựng

3. Cơ sở dữ liệu GIS về quy hoạch phát triển nông lâm nghiệp và tổ chức không gian lãnh thổ đô thị công nghiệp tỉnh Thừa Thiên Huế
a) Về quy hoạch phát triển nông lâm nghiệp

Hình 5
Hình 5. Quy trình đánh giá mức độ thích nghi đất đai phục vụ phát triển nông lâm nghiệp

Hình 6
Hình 6. Thông tin không gian đối với phát triển nông lâm nghiệp tỉnh Thừa Thiên Huế

b) Về tổ chức không gian lãnh thổ đô thị - công nghiệp

Hình 7
Hình 7. Quy trình đánh giá mức độ thích nghi đất đai phục vụ tổ chức không gian lãnh thổ đô thị - công nghiệp

Hình 8
Hình 8. Thông tin không gian đối với tổ chức không gian lãnh thổ đô thị - công nghiệp tỉnh Thừa Thiên Huế

4. Tích hợp sản phẩm của đề tài vào công thông tin không gian tỉnh Thừa Thiên Huế
Sau khi được hội đồng khoa học và công nghệ cấp cơ sở thẩm định các sản phẩm của đề tài và bỏ phiếu thông qua, Sở Khoa học và Công nghệ tiếp nhận các sản phẩm khoa học công nghệ, Sở Tài nguyên và Môi trường tiếp nhận cơ sở dữ liệu và chuyển giao Trung tâm Giám sát, Điều hành đô thị thông minh tỉnh Thừa Thiên Huế tích hợp và công thông tin không gian GISHue.

Hình 9
Hình 9. Giao diện hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu thổ nhưỡng và tài nguyên đất xây dựng

Hình 10
Hình 10. Giao diện chính cổng thông tin không gian tỉnh Thừa Thiên Huế

Hình 11
Hình 11. Giao diện quản lý các lớp thông tin không gian tỉnh Thừa Thiên Huế

5. Bài báo và sách chuyên khảo đã công bố
5.1. Bài báo khoa học quốc tế:
[1]. Thien D.Q., Canh N.V. (2019), Determine fineness modulus of depositional coarse-grained soil in replacement for allvial sand in Thua Thien Hue coastal plain, Vietnam, Proceedings of the 3rd international conference on transportation infrastructure and sustainable development (TISDIC 2019), pages. 285-292, 978-604-82-2893-4.
[2]. Thien D.Q., Tien D.Q., Thanh H.T., Quynh T.T.N (2018), Propose new approach to determine scale module for granular soils in serve of natural building materials (Application for granular soils in Quang Tri - Thua Thien Hue coastal Plain), Proceedings of the 4th international conference Vietgeo2018, Quang Binh, Vietnam, ISBN: 978-604-67-1141-4, p.342-349.
5.2. Bài báo khoa học trong nước:
[1]. Lê Duy Sử, Nguyễn Xuân Sơn, Lê Thị Ngọc Ánh, Đoàn Ngọc Nguyên Phong, Nguyễn Phước Gia Huy (2021), Giải pháp xây dựng chuẩn dữ liệu GISHue và hiệu quả triển khai cho các ngành tại tỉnh Thừa Thiên Huế, Tạp chí Khoa học - Công nghệ, Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế (Giấy xác nhận đăng).
[2]. Nguyễn Quang Tuấn, Đỗ Thị Việt Hương, Đoàn Ngọc Nguyên Phong, Nguyễn Đình Văn (2020), Nghiên cứu khả năng chiết xuất thông tin đá lộ đầu từ dữ liệu Landsat 8 OLI/TIRS - nghiên cứu trường hợp tỉnh Thừa Thiên Huế. https://doi.org/10.25073/2588-1094/vnuees.4661. Tạp chí Các Khoa học Trái đất và Môi trường - Đại học Quốc gia Hà Nội, ISSN 2588-1094. Vol 36, No.03 (2020), pp 102-115.
[3]. Đặng Quốc Tiến, Đỗ Quang Thiên, Vũ Đại Lân (2020), Các thành tạo cát biển trong trầm tích Đệ tứ ở Thừa Thiên Huế và giá trị di sản địa chất liên quan, Tạp chí địa chất, Loạt A, số 371-372/2020, tr.248-260.
[4]. Nguyễn Quang Tuấn, Bạch Văn Dũng, Đoàn Ngọc Nguyên Phong, Nguyễn Phước Gia Huy (2020), Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS về thổ nhưỡng trường hợp nghiên cứu thí điểm tại huyện Phú Vang, tỉnh Thừa Thiên Huế, Tạp chí Khoa học - Công nghệ, Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế. ISSN 2354-0842, Vol 17, No.2 (2020), tr.219-232.
[5]. Nhan N.T.T, Hanh H.V, Thien D.Q, Tuan N.Q, Do H.N.T (2020), Assessment of slope stability of the eluvial-deluvial clays along mountainous roads in Thua Thien Hue province, Viet Nam. Kỷ yếu Hội thảo ứng dụng GIS toàn quốc 2020, tr. 298-313. ISBN 987-604-60-3259-5. NXB Nông nghiệp.
[6]. Đỗ Quang Thiên, Nguyễn Quang Tuấn, Nguyễn Thị Thanh Nhàn, Nguyễn Tiến Pháp, Đặng Quốc Tiến, Đỗ Thị Việt Hương (2020), Đánh giá mức độ nhạy cảm nền công trình bằng phương pháp viễn thám và GIS phục vụ quy hoạch xây dựng tỉnh Thừa Thiên Huế, Việt Nam, Kỷ yếu Hội thảo ứng dụng GIS toàn quốc 2020, tr. 557-570. ISBN 987-604-60-3259-5. NXB Nông nghiệp.
[7]. Hà Văn Hành, Nguyễn Quang Việt, Bùi Thị Thu, Nguyễn Quang Tuấn (2021), Đánh giá xói mòn đất bằng mô hình RUSLE sử dụng hệ thống thông tin địa lý và viễn thám ở huyện A Lưới, tỉnh Thừa Thiên Huế. Kỷ yếu Hội nghị Địa lý toàn quốc năm 2021 tại TPHCM (Giấy xác nhận đăng).
[8]. Nguyễn Bắc Giang, Nguyễn Quang Tuấn (2019), Nghiên cứu vi khí hậu của một số loại hình không gian xanh ở thành phố Huế, Kỷ yếu Hội nghị khoa học Địa lý toàn quốc lần thứ XI, tr. 235-249. NXB Thanh niên.
[9]. Đặng Quốc Tiến, Đỗ Quang Thiên, Nguyễn Thanh (2019), Đặc điểm trầm tích Đệ Tứ vùng đồng bằng ven biển Quảng Trị - Thừa Thiên Huế, Kỷ yếu Hội nghị khoa học Địa lý toàn quốc lần thứ XI, tr. 235-249. NXB Thanh niên.
[10]. Đỗ Quang Thiên, Đặng Quốc Tiến, Nguyễn Quang Tuấn, Nguyễn Thị Thanh Nhàn, Trần Thị Ngọc Quỳnh (2019), Xây dựng bảng tổng hợp các tính chất xây dựng của các thành tạo Đệ Tứ vùng ven biển Thừa Thiên Huế - Quảng Trị, Kỷ yếu Hội nghị khoa học Địa lý toàn quốc lần thứ XI, tr. 222-234. NXB Thanh niên.
[11]. Ha Van Hanh, Do Quang Thien, Nguyen Thi Thanh Nhan, Truong Dinh Trong (2017), Potential Mud-debris flow intensity in mountainous area of Thua Thien Hue: A case study of A Sap river basin, Geo-spatial Technologies and Earth Resources (GTER 2017), pp. 553-562, Publishing House of Science and Technology.
[12]. Do Quang Thien, Hoang Ngo Tu Do, Nguyen Thi Thanh Nhan, Nguyen Quang Tuan (2017), Determining tha lateral migration rate of the mid-central rivers of Vietnam, Geo-spatial Technologies and Earth Resources (GTER 2017), pp. 651-663, Publishing House of Science and Technology.
5.3. Sách chuyên khảo:
[1] Nguyễn Quang Tuấn (Chủ biên), Hà Văn Hành, Đỗ Quang Thiên, Bùi Thị Thu, Trương Đình Trọng, Đỗ Thị Việt Hương, Đoàn Ngọc Nguyên Phong, Nguyễn Phước Gia Huy (2021), Ứng dụng viễn thám và GIS trong nghiên cứu tài nguyên đất (trường hợp nghiên cứu ở tỉnh Thừa Thiên Huế. NXB Đại học Huế.
6. Giấy chứng nhận giải pháp sở hữu trí tuệ
01 Giấy chứng nhận quyền tác giả: “Cơ sở dữ liệu thổ nhưỡng và tài nguyên đất xây dựng tỉnh Thừa Thiên Huế”
7. Kết quả tham gia đào tạo
7.1. Hỗ trợ đào tạo trình độ tiến sĩ
[1]. Nguyễn Bắc Giang, đề tài luận án: “Nghiên cứu biến động không gian xanh dưới tác động của quá trình đô thị hóa phục vụ quy hoạch đô thị sinh thái ở thành phố Huế”, ngành Quản lý TNMT (đã bảo vệ chính thức, cấp Đại học Huế).
[2]. Đặng Quốc Tiến, đề tài luận án “Nghiên cứu đặc điểm cơ bản nguồn vật liệu xây dựng tự nhiên trong trầm tích đệ tứ vùng Quảng Trị - Thừa Thiên Huế và giải pháp quản lý, sử dụng”, ngành Địa chất (đã bảo vệ cấp cơ sở).
[3]. Hoàng Thị Sinh Hương, đề tài luận án: “Nghiên cứu sự hình thành và biến đổi các tính chất cơ lý của đất loại sét yếu nguồn gốc sông - biển Holocen giữa - sớm (amQ22-3) phục vụ thiết kế các công trình khu vực đồng bằng ven biển Bình Trị Thiên”, ngành Địa chất (chuẩn bị bảo vệ cấp cơ sở).
7.2. Đào tạo trình độ thạc sĩ
[1]. Nguyễn Tiến Pháp, đề tài luận văn “Đánh giá mức độ nhạy cảm các kiểu cấu trúc nền khu vực Thừa Thiên Huế dưới tác động của tải trọng công trình”, ngành Kỹ thuật địa chất (2020).
[2]. Đoàn Ngọc Nguyên Phong, đề tài luận “Ứng dụng viễn thám và GIS trong xây dựng cơ sở dữ liệu đất đai phục vụ định hướng phát triển nông lâm nghiệp ở tỉnh Thừa Thiên Huế”, ngành Quản lý TNMT (2020).
[3]. Bạch Văn Dũng, đề tài luận văn “Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS về thổ nhưỡng phục vụ quản lý tài nguyên đất đai tỉnh Thừa Thiên Huế”, ngành Địa lý TNMT (2020).
[4]. Nguyễn Thị Lam, đề tài luận văn “Phân tích tương quan giữa loại hình sử dụng đất với đặc điểm thổ nhưỡng tỉnh Thừa Thiên Huế”, ngành Địa lý TNMT (2020).
7.3. Đào tạo trình độ cử nhân
[1]. Hồ Hữu Định, đề tài khóa luận “Ứng dụng công nghệ GIS và viễn thám trong phân tích ảnh hưởng của hạ tầng xanh đến sự phân bố nhiệt độ bề mặt thành phố Huế”, ngành bản đồ viễn thám (2016-2020).
[2]. Nguyễn Đình Văn, đề tài khóa luận “Ứng dụng viễn thám và GIS để xác định sự phân bố đá lộ đầu ở tỉnh Thừa Thiên Huế”, ngành bản đồ viễn thám (2016-2020).
[3]. Nguyễn Ngọc Hân, đề tài khóa luận “Phân loại đất đá xây dựng khu vực Thừa Thiên Huế”, ngành Kỹ thuật địa chất (2016 - 2020).
8. Tình hình chuyển giao công nghệ
Chuyển giao sản phẩm và công nghệ đến Sở Khoa học và Công nghệ, Sở Tài nguyên và Môi trường; Tích hợp cơ sở dữ liệu vào Cổng thông tin không gian GISHue do Trung tâm Giám sát, điều hành đô thị thông minh Thừa Thiên Huế quản lý trực thuộc Sở Thông tin và Truyền thông tỉnh Thừa Thiên Huế.
9. Kết quả của đề tài được lưu trữ tại:
- Thư viện trường Đại học Khoa học, Đại học Huế
- Trung tâm học liệu Đại học Huế
- Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Thừa Thiên Huế
- Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Thừa Thiên Huế
- Trung tâm Giám sát, Điều hành đô thị thông minh tỉnh Thừa Thiên Huế (IOC)
- Văn phòng Chương trình KHCN Vũ trụ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
- Cục thông tin Khoa học và Công nghệ Quốc gia.