xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý phục vụ công tác quản lý đất đai và phát triển kinh tế xã hội tỉnh bắc kạn

xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý phục vụ công tác quản lý đất đai và phát triển kinh tế xã hội tỉnh bắc kạnxây dựng cơ sở dữ liệu địa lý phục vụ công tác quản lý đất đai và phát triển kinh tế xã hội tỉnh bắc kạnxây dựng cơ sở dữ liệu địa lý phục vụ công tác quản lý đất đai và phát triển kinh tế xã hội tỉnh bắc kạnxây dựng cơ sở dữ liệu địa lý phục vụ công tác quản lý đất đai và phát triển kinh tế xã hội tỉnh bắc kạnxây dựng cơ sở dữ liệu địa lý phục vụ công tác quản lý đất đai và phát triển kinh tế xã hội tỉnh bắc kạnxây dựng cơ sở dữ liệu địa lý phục vụ công tác quản lý đất đai và phát triển kinh tế xã hội tỉnh bắc kạnxây dựng cơ sở dữ liệu địa lý phục vụ công tác quản lý đất đai và phát triển kinh tế xã hội tỉnh bắc kạnxây dựng cơ sở dữ liệu địa lý phục vụ công tác quản lý đất đai và phát triển kinh tế xã hội tỉnh bắc kạnxây dựng cơ sở dữ liệu địa lý phục vụ công tác quản lý đất đai và phát triển kinh tế xã hội tỉnh bắc kạnxây dựng cơ sở dữ liệu địa lý phục vụ công tác quản lý đất đai và phát triển kinh tế xã hội tỉnh bắc kạnxây dựng cơ sở dữ liệu địa lý phục vụ công tác quản lý đất đai và phát triển kinh tế xã hội tỉnh bắc kạnxây dựng cơ sở dữ liệu địa lý phục vụ công tác quản lý đất đai và phát triển kinh tế xã hội tỉnh bắc kạnxây dựng cơ sở dữ liệu địa lý phục vụ công tác quản lý đất đai và phát triển kinh tế xã hội tỉnh bắc kạnxây dựng cơ sở dữ liệu địa lý phục vụ công tác quản lý đất đai và phát triển kinh tế xã hội tỉnh bắc kạnxây dựng cơ sở dữ liệu địa lý phục vụ công tác quản lý đất đai và phát triển kinh tế xã hội tỉnh bắc kạn

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong xã hội thông tin, thông tin địa lý giữ một vai trò rất quan trọng Khicung cấp bất kỳ một thông tin gì hoặc sự kiện gì, nhà cung cấp thông tin cần phải chobiết vật ấy, sự kiện ấy xảy ra ở đâu, khi nào Đó chính là thông tin địa lý - Geographicinformation [15]

Hệ thống thông tin địa lý- GIS (Geographic Information System) ra đời từ đầuthập niên 60 ở Canada, được ứng dụng trong công tác quản lý tài nguyên với tên gọi

là “Canada Geographic Information System” bao gồm các thông tin về nông nghiệp,lâm nghiệp, sử dụng đất và động vật hoang dã Tuy nhiên thời gian đầu GIS cũng chỉđược một vài cơ quan chính quyền ở khu vực Bắc Mỹ quan tâm, nghiên cứu Mãi đếnđầu thập niên 80 của thế kỉ trước, khi phần cứng máy tính phát triển mạnh với tínhnăng cao, giá rẻ, đồng thời với phát triển nhanh về lý thuyết và ứng dụng cơ sở dữliệu cùng với nhu cầu cần thiết về thông tin địa lý làm cho công nghệ GIS ngày càngđược quan tâm hơn [15]

Từ khi ra đời cho đến nay công nghệ GIS trên thế giới đã có sự phát triển nhảyvọt về chất, trở thành một công cụ hữu hiệu trong công tác quản lý và trợ giúp choviệc ra quyết định của các nhà quản lý

CSDL nền địa lý có thể được thành lập bằng nhiều nguồn dữ liệu khác nhau:Ảnh hàng không, ảnh viễn thám; Bản đồ địa chính dạng số; Bản đồ địa hình truyềnthống dạng số…

CSDL nền địa lý có vai trò rất lớn trong công tác quản lý đất đai và phát triểnkinh tế xã hội, cụ thể như:

+ Cung cấp thông tin nhanh và chuẩn xác, tăng cường năng lực quản lý đất đai vàtiết kiệm chi phí xây dựng dữ liệu thông qua việc chia sẻ và trao đổi tài nguyên dữ liệu

+ Quản lý trong công tác quy hoạch sử dụng đất, thống kê đất đai, định giá đất.+ Quản lý tài nguyên khoáng sản, nước, khí tượng thuỷ văn và giám sát, bảo

vệ môi trường

+ Hỗ trợ nhanh việc xây dựng cơ sở hạ tầng dữ liệu không gian và giải pháptriển khai phục vụ phát triển kinh tế – xã hội, trong đó phân công thực hiện cụ thểtheo kinh phí đầu tư và tiến độ ưu tiên thực hiện giữa các sở, ngành tại địa phương

+ Tận dụng và khai thác các dữ liệu không gian GIS để phát triển nhiều ứngdụng tiếp theo cho các đơn vị có liên quan

+ Góp phần triển khai nhanh các dự án ứng dụng GIS trong quản lý đô thị,giao thông, công nghiệp, du lịch, tài nguyên khoáng sản, nuôi trồng thuỷ sản

Đối với Bắc Kạn là tỉnh miền núi còn nhiều khó khăn trong quản lý đất đai vàphát triển kinh tế Thực trạng các nguồn tài liệu bản đồ của tỉnh chỉ là dạng số vàdạng giấy chỉ đáp ứng được một phần trong công tác quản lý chung Để đáp ứng chocông tác quản lý đất đai và phát triển kinh tế - xã hội một cách nhanh chóng và hiệuquả tỉnh cần thiết nghiên cứu xây dựng hệ thống thông tin địa lý để đáp ứng một phầnnhu cầu trên một cách hiệu quả và thiết thực

Xuất phát từ những nhu cầu thực tiễn trên, học viên tiến hành thực hiện đề tài

“Xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý phục vụ công tác quản lý đất đai và phát triển kinh

tế - xã hội tỉnh Bắc Kạn”

2 Mục tiêu của đề tài

- Xây dựng bộ cơ sở dữ liệu nền địa lý của tỉnh Bắc Kạn

- Đề xuất các ứng dụng cơ sở dữ liệu địa lý phục vụ:

+ Công tác quản lý đất đai, cụ thể: Quy hoạch sử dụng đất, định giá đất, kiểm

kê đất, xây dựng bản đồ hiện trạng, bản đồ quy hoạch sử dụng đất

+ Trong quản lý và lập bản đồ hành chính các cấp của tỉnh

+ Trong lĩnh vực giao thông, bản đồ thuỷ hệ, dân cư, y tế, giáo dục

+ Thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ 1:5.000 và 1:10.000

3 Yêu cầu của đề tài

- Nghiên cứu điều kiện tự tự nhiên, kinh tế xã hội của tỉnh

- Thu thập được các số liệu thông tin về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, cácloại bản đồ, ảnh hàng không, ảnh vệ tinh trên địa bàn tỉnh Bắc Kạn

- Đánh giá, lựa chọn tài liệu phục cụ vông tác xây dựng cơ sở dữ liệu

- Phân tích và xử lý dữ liệu không gian đưa ra kết quả của việc xây dựng cơ sở

dữ liệu địa lý

- Thành lập các bản đồ chuyên đề, đề xuất phương án khai thác cơ sở dữ liệuđịa lý phục vụ phát triển kinh tế xã hội

4 Ý nghĩa của đề tài

- Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu: Giúp học viên củng cố những kiến thức đãhọc trong nhà trường và bước đầu tiếp cận với phương pháp nghiên cứu khoa học

- Ý nghĩa trong thực tiễn: Thành lập cơ sở dữ liệu địa lý, ứng dụng khai thác

cơ sở dữ liệu địa lý phục vụ phát triển kinh tế xã hội cho các ngành của địa phương

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan về hệ thông tin địa lý (GIS)

1.1.1 Định nghĩa GIS

• Hệ thống – Công nghệ máy tính và các hạ tầng hỗ trợ khác

• Thông tin – Dữ liệu và Thông tin

• Địa lý – Thế giới thực, các thực thể không gian

Giới thiệu một số định nghĩa về GIS của một số tác giả

- GIS là một hệ thống tự động thu thập, lưu trữ, truy vấn, phân tích và hiển thị

dữ liệu không gian (Clarke, 1995) [15]

- GIS là một trường hợp đặc biệt của một hệ thống thông tin với CSDL gồmnhững đối tượng, những hoạt động hay những sự kiện phân bố trong không gian đượcbiểu diễn như những điểm, đường, vùng trong hệ thống máy tính Hệ thống địa lý xử

lý, truy vấn dữ liệu theo điểm, đường, vùng phục vụ cho những hỏi đáp đặc biệt(Dueker, 1979) [15]

- Hệ thống thông tin địa lý là một hệ thống bao gồm bốn khả năng xử lý dữliệu địa lý là: (1) nhập dữ liệu, (2) quản lý dữ liệu (bao gồm lưu trữ và truy xuất), (3)gia công và phân tích dữ liệu, (4) xuất dữ liệu (Stan Aronoff 1993)

- Công nghệ dựa trên máy tính và phương pháp để thu thập, quản lý, phân tích,

mô hình và mô tả dữ liệu địa lý cho các ứng dụng khác nhau

- Một hệ thống thông tin địa lý là một hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu cho mụcđích thu thập, lưu trữ, phân tích và hiển thị dữ liệu không gian cho mục đích hỗ trợ raquyết định và nghiên cứu

Những định nghĩa trên cho thấy rằng hệ thống thông tin địa lý có những khảnăng của một hệ thống máy tính (phần cứng, phần mềm) và các thiết bị ngoại vi dùng

để nhập lưu trữ, truy vấn, xử lý, phân tích và hiển thị hoặc xuất dữ liệu Trong đóCSDL của hệ thống chứa những dữ liệu của các đối tượng, các hoạt động kinh tế, xãhội, nhân văn, phân bố theo không gian và những sự kiện xảy ra theo tiến trình lịch sử

Có thể nói cách khác rằng, hệ thống thông tin địa lý là một hệ thống máy tính(phần cứng, phần mềm) và các thiết bị ngoại vi có khả năng trả lời các câu hỏi cơ bảnAi? Cái gì? Ở đâu? Khi nào? Như thế nào? Tại sao? khi được xác định trước mộthoặc một vài nội dung trong các câu hỏi đó Trong đó các câu trả lời Ai? Cái gì? Xácđịnh các đối tượng, các hoạt động, các sự kiện cần khảo sát; Câu trả lời Ở đâu xác

định vị trí của đối tượng, hoạt động hoặc sự kiện; câu trả lời Như thế nào hặc Tại sao?

Là kết quả phân tích của hệ thông tin địa lý

1.1.2 Sự hình thành và phát triển của GIS

Trong xã hội thông tin, thông tin địa lý giữ một vai trò rất quan trọng Khicung cấp bất kỳ thông tin gì hoặc sự kiện gì, nhà cung cấp thông tin cần phải cho biếtvật ấy, sự kiện ấy xảy ra ở đâu, khi nào Đó chính là thông tin địa lý (geographicinformation)

Từ khi ra đời, với tư cách là một công nghệ, GIS (Geographic InformationSystem) đã và đang được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực GIS đã phát triển từ nhữngứng dụng trên các đối tượng liên quan đến đất đai và biến đổi chậm như tài nguyên, môitrường đến các ứng dụng trong các lĩnh vực liên quan đến con người hoặc những đốitượng có tần số biến đổi nhanh như cơ sở kỹ thuật hạ tầng, kinh tế, xã hội

Với những ứng dụng ngày càng rộng rãi và phát triển mạnh mẽ trong các lĩnhvực kinh tế, xã hội, từ năm 1992, các nhà khoa hoạ Mỹ đã xác lập một nghành khoahọc mới Khoa học thông tin địa lý – GIS (Geographic Information Science) Khoa họcthông tin địa lý (GIS) đã từng bước hoàn thiện các mô hình biểu diễn các đối tượng,các hoạt động, các sự kiện và các quan hệ của chúng trong thế giới thực, đồng thờinghiên cứu phát triển các thuật toán lưu trữ, xử lý dữ liệu theo không gian và thời gian

Trong tiến trình phát triển kinh tế, xã hội, để đạt được một mục đích nào đó,con người cần phải có những quyết định chính xác và kịp thời Những quyết định đóphải được thực hiện sau khi thu thập thông tin, dữ liệu từ thế giới thực và phân tích

xử lý nó theo một quan điểm nào đó Những quyết định này tác động trực tiếp hoặcgián tiếp trở lại thế giới thực theo khuynh hướng của người xử lý và ra quyết định.Nếu quyết định đó mang lại hiệu quả tích cực thì được đánh giá là tốt, và ngược lại

Có nhiều công trình nghiên cứu cho thấy vai trò quan trọng của GIS trong việcquản lý, xử lý các vấn đề kinh tế, xã hội và môi trường,…Vì vậy, các phần mềm GISđược bán rất nhanh mặc dù người sử dụng vẫn còn gặp phải một số vấn đề về việckhông tương thích với nhau vì chưa có một tiêu chuẩn thống nhất Và đặc biệt cácchương trình giảng dạy cũng càng được phổ biến và chuẩn hoá [14]

1.1.3 Các chức năng của hệ thống thông tin địa lý GIS

Một hệ thống thông tin địa lý có các chức năng cơ bản sau:

+ Nhập dữ liệu

+ Thao tác dữ liệu

+ Quản lý dữ liệu

+ Truy vấn và phân tích

+ Hiển thị

Nhập dữ liệu: Trước khi dữ liệu địa lý có thể được dùng cho GIS, dữ liệu này

phải được chuyển sang dạng số thích hợp Quá trình chuyển dữ liệu từ bản đồ giấysang các file dữ liệu dạng số được gọi là quá trình số hoá

Công nghệ GIS hiện đại có thể thực hiện tự động hoàn toàn quá trình này vớicông nghệ quét ảnh cho các đối tượng lớn; những đối tượng nhỏ hơn đòi hỏi một sốquá trình số hoá thủ công Ngày nay, nhiều dạng dữ liệu địa lý thực sự có các địnhdạng tương thích GIS Những dữ liệu này có thể thu được từ các nhà cung cấp dữ liệu

và được nhập trực tiếp vào GIS

Thao tác dữ liệu: Có những trường hợp các dạng dữ liệu đòi hỏi được chuyển

dạng và thao tác theo một số cách để có thể tương thích với một hệ thống nhất định

Ví dụ, các thông tin địa lý có giá trị biểu diễn khác nhau tại các tỷ lệ khác nhau (hệthống đờng phố được chi tiết hoá trong file về giao thông, kém chi tiết hơn trong fileđiều tra dân số và có mã bưu điện trong mức vùng) Trước khi các thông tin này đượckết hợp với nhau, chúng phải được chuyển về cùng một tỷ lệ (mức chính xác hoặcmức chi tiết) Đây có thể chỉ là sự chuyển dạng tạm thời cho mục đích hiển thị hoặc

cố định cho yêu cầu phân tích Công nghệ GIS cung cấp nhiều công cụ cho các thaotác trên dữ liệu không gian và cho loại bỏ dữ liệu không cần thiết

Quản lý dữ liệu: Đối với những dự án GIS nhỏ, có thể lưu các thông tin địa lý

dưới dạng các file đơn giản Tuy nhiên, khi kích cỡ dữ liệu trở nên lớn hơn và sốlượng người dùng cũng nhiều lên, thì cách tốt nhất là sử dụng hệ quản trị cơ sở dữliệu (DBMS) để giúp cho việc lưu giữ, tổ chức và quản lý thông tin Một DBMS chỉđơn giản là một phần mềm quản lý cơ sở dữ liệu

Có nhiều cấu trúc DBMS khác nhau, nhưng trong GIS cấu trúc quan hệ tỏ rahữu hiệu nhất Trong cấu trúc quan hệ, dữ liệu được lưu trữ ở dạng các bảng Cáctrường thuộc tính chung trong các bảng khác nhau được dùng để liên kết các bảngnày với nhau Do linh hoạt nên cấu trúc đơn giản này được sử dụng và triển khai khárộng rãi trong các ứng dụng cả trong và ngoài GIS

Truy vấn và phân tích: Một khi đã có một hệ GIS lưu giữ các thông tin địa

lý, có thể bắt đầu hỏi các câu hỏi đơn giản như:

+ Ai là chủ mảnh đất ở góc phố?

+ Hai vị trí cách nhau bao xa?

+ Vùng đất dành cho hoạt động công nghiệp ở đâu?

Và các câu hỏi phân tích như:

+ Tất cả các vị trí thích hợp cho xây dựng các toà nhà mới nằm ở đâu?

+ Kiểu đất ưu thế cho rừng thông là gì?

+ Nếu xây dựng một đường quốc lộ mới ở đây, giao thông sẽ chịu ảnh hưởngnhư thế nào?

GIS cung cấp cả khả năng hỏi đáp đơn giản "chỉ và nhấn" và các công cụ phântích tinh vi để cung cấp kịp thời thông tin cho những người quản lý và phân tích Các

hệ GIS hiện đại có nhiều công cụ phân tích hiệu quả, trong đó có hai công cụ quantrọng đặc biệt:

Phân tích liền kề:

Ví dụ như có câu hỏi:

+ Tổng số khách hàng trong bán kính 10 km khu hàng?

+ Những lô đất trong khoảng 60 m từ mặt đường?

Để trả lời những câu hỏi này, GIS sử dụng phương pháp vùng đệm để xác địnhmối quan hệ liền kề giữa các đối tượng

Phân tích chồng xếp: Chồng xếp là quá trình tích hợp các lớp thông tin khácnhau Các thao tác phân tích đòi hỏi một hoặc nhiều lớp dữ liệu phải được liên kết vật

lý Sự chồng xếp này, hay liên kết không gian, có thể là sự kết hợp dữ liệu về đất, độdốc, thảm thực vật hoặc sở hữu đất với định giá thuế

Hiển thị: Với nhiều thao tác trên dữ liệu địa lý, kết quả cuối cùng được hiển

thị tốt nhất dưới dạng bản đồ hoặc biểu đồ Bản đồ khá hiệu quả trong lưu giữ và traođổi thông tin địa lý GIS cung cấp nhiều công cụ mới và thú vị để mở rộng tính nghệthuật và khoa học của ngành bản đồ Bản đồ hiển thị có thể được kết hợp với các bảnbáo cáo, hình ảnh ba chiều, ảnh chụp và những dữ liệu khác (đa phương tiện)

1.2 Cơ sở dữ liệu nền thông tin địa lý

1.2.1 Khái niệm về CSDL nền thông tin địa lý

CSDL nền thông tin địa lý là một sản phẩm được xây dựng từ đối tượng địa lýdựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật nhất định (ví dụ: OGC, W3C, ISO TC211,OPENGIS ), có khả năng mã hoá, cập nhật và trao đổi qua các dịch vụ truyền tinhiện đại Định dạng mở, không phụ thuộc vào phần mềm gia công dữ liệu [19]

CSDL nền thông tin địa lý bao gồm những thông tin mô tả thế giới thực ở mức

cơ sở, có độ chi tiết và độ chính xác đảm bảo để làm nền cho các mục đích xây dựngcác hệ thống thông tin địa lý chuyên đề khác nhau Mỗi khu vực địa lý cần được mô

tả bởi loại dữ liệu “cơ sở” phù hợp sao cho mức độ khái lược và thu nhỏ mô hìnhthực địa là ít nhất, cho phép đủ phục vụ đa mục đích Theo đó, tuỳ thuộc và mô hìnhquản lý, khai thác ứng dụng, cập nhật sản phẩm dữ liệu địa lý để định hướng chocông tác đo đạc xây dựng CSDL nền trên phạm vi cả nước hoặc theo khu vực địa lýphục vụ đa mục đích (Ví dụ CSDL nền địa lý ở tỷ lệ 1/10.000 bao trùm toàn bộ lãnhthổ; CSDL nền địa lý ở tỷ lệ 1/2000, 1/5000 sẽ có mức độ chi tiết và độ chính xác caohơn, thường dành cho các khu vực đô thị, thành phố, các khu kinh tế trọng điểm )

Tài liệu mô tả sản phẩm dữ liệu nền địa lý được xây dựng trên cơ sở các vănbản hướng dẫn áp dụng Qui chuẩn thông tin địa lý cơ sở Quốc gia cho từng loạiCSDL nền Cấu trúc dữ liệu địa lý được qui định chặt chẽ trong danh mục đối tượng

và lược đồ ứng dụng của mỗi loại dữ liệu địa lý ở mức cơ sở (nền), với mật độ thôngtin tương đương với các loại bản đồ địa hình truyền thống cùng loại tỷ lệ Mỗi bộ dữliệu địa lý đều kèm theo dữ liệu mô tả các thông tin cơ bản về chính nó(METADATA), cho phép người sử dụng có thể hình dung được về độ tin cậy về mộtsản phẩm dữ liệu nền địa lý, cách tiếp cận và cấu trúc nội dung như, những đặc tính

cơ bản về một bộ sản phẩm dữ liệu: Bao nhiêu lớp đối tượng địa lý, thuộc tính củatừng loại đối tượng địa lý và quan hệ giữa chúng

1.2.2 Phương pháp xây dựng CSDL nền thông tin địa lý

Dữ liệu địa lý là dữ liệu lưu trữ thông tin của các đối tượng địa lý Một đốitượng địa lý là một thực thể ngoài thế giới thực có liên quan đến một vị trí trên tráiđất [4]

Đối tượng địa lý bao gồm các thông tin sau:

- Thông tin về hình học (không gian): là thông tin mô tả vị trí của đối tượngđịa lý thông qua tọa độ trong một hệ quy chiếu nhất định Các đối tượng địa lý được

mô hình hoá thành các kiểu đối tượng hình học cơ bản như điểm, đường,và vùng.Một điểm được mô tả bởi một cặp toạ độ x, y Đường được mô tả bằng một chuỗi cácđiểm Vùng là một đường khép kín

- Thông tin về thời gian: là thông tin mô tả các tính chất thời gian của đốitượng địa lý Chẳng hạn như đối tượng tồn tại từ khi nào, đối tượng có những thể hiệnđặc biệt gì trong một khoảng thời gian nhất định…

- Thông tin thuộc tính chủ đề: là tất cảc các thuộc tính phi không gian, thờigian của đối tượng địa lý Các thông tin này mô tả một số các đặc tính cụ thể của đốitượng theo một chủ đề nhất định.

- Thông tin quan hệ: là quan hệ giữa các đối tượng địa lý với nhau, bao gồmcác quan hệ về không gian, cũng như thời gian

- Các thao tác: là các hành vi của đối tượng địa lý tại một số điều kiện nhất định

1.2.3 Nguồn dữ liệu để xây dựng dữ liệu địa lý

Khi xây dựng dữ liệu địa lý thì việc đầu tiên phải quan tâm là: dữ liệu sẽ đượcxây dựng từ nguồn nào, chất lượng nguồn dữ liệu ra sao…Có rất nhiều nguồn dữ liệu

để có thể xây dựng dữ liệu địa lý

1.3 Ứng dụng của GIS ở các nước trên thế giới và Việt Nam

GIS có khả năng ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực kinh tế kỹ thuật khác nhaunhư: địa chất, thổ nhưỡng, môi trường, lâm nghiệp, thuỷ lợi, dầu khí, an ninh, quyhoạch đô thị, quy hoạch giao thông…

Ứng dụng cơ sở dữ liệu thông tin địa lý GIS phục vụ phát triển kinh tế xã hộitrên địa bàn tỉnh có khả năng ứng dụng rộng lớn và có kết quả cao:

- Ứng dụng trong quản lý đường địa giới các cấp trên địa bàn tỉnh, hỏi đápthông tin, cập nhật dữ liệu…

- Ứng dụng trong quản lý dữ liệu cơ sở đo đạc trên địa bàn tỉnh

- Ứng dụng trong việc quản lý, quy hoạch, xây dựng khu vực dân cư, cơ sở hạ tầng

- Ứng dụng trong xây dựng nền địa hình và mô hình số độ cao

- Ứng dụng trong xây dựng, quy hoạch giao thông, thuỷ lợi

1.3.1 Tình hình ứng dụng GIS trên thế giới

GIS bắt đầu được xây dựng ở Canada từ những năm 60 của thế kỉ 20 và đượcứng dụng ở rất nhiều lĩnh vực khác nhau trên toàn thế giới Sau khi vệ tinh quan sáttrái đất Landsat đầu tiên được phóng vào năm 1972, các dữ liệu viễn thám được xem

là nguồn thông tin đầu vào quan trọng của GIS nhờ những tiến bộ kĩ thuật của nó.Trong khi mục tiêu chính của việc sử dụng GIS là tạo ra những giá trị mới cho cácthông tin hiện có thông qua phân tích không gian – thời gian và mô hình hóa các dữliệu có tọa độ Nhờ khả năng phân tích không gian – thời gian và mô hình hóa, GIScho phép tạo ra những thông tin có giá trị, gia tăng cho các thông tin được triết xuất

từ dữ liệu vệ tinh Ngoài ra GIS còn dự báo và xây dựng bản đồ các khu vực bị lũ lụt,

mô hình hóa quá trình xói mòn đất, phân tích không gian về các hiểm họa do chặt phárừng gây ra, xây dựng bản đồ khu đô thị mở rộng và các vấn đề sức khỏe liên quantới chất lượng môi trường

Ngày nay, ở nhiều quốc gia trên thế giới, GIS đã trở thành công cụ trợ giúpquyết định trong hầu hết các hoạt dộng kinh tế – xã hội, an ninh, quốc phòng, đối phóvới các thảm hoạ thiên tai… Hệ thống thông tin địa lý có khả năng trợ giúp các cơquan chính phủ, các nhà quản lý, các doanh nghiệp, các cá nhân… đánh giá đượchiện trạng của các quá trình, các thực thể tự nhiên, kinh tế – xã hội thông qua cácchức năng thu thập, quản lý, truy vấn, phân tích và tích hợp các thông tin được gắnvới một nền bản đồ số

Một số lĩnh vực được ứng dụng chủ yếu ở nhiều nơi trên thế giới là:

- Nghiên cứu quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường: Quản trị rừng;quản lý và quy hoạch đồng bằng ngập lũ, lưu vực sông; phân tích các biến động khíhậu, thuỷ văn; phân tích các tác động môi trường (EIA)

- Nghiên cứu điều kiện kinh tế xã hội: quản lý dân số; quản trị mạng lưới giaothông (thuỷ - bộ); quản lý mạng lưới y tế, giáo dục

- Nghiên cứu hỗ trợ các chương trình quy hoạch phát triển: Định hướng và xácđịnh các vùng phát triển tối ưu trong sản xuất nông nghiệp; hỗ trợ quy hoạch và quản

lý các vùng bảo tồn thiên nhiên

- Các lĩnh vực ứng dụng của GIS trong sản xuất nông nghiệp và phát triểnnông thôn: Thổ nhưỡng (xây dựng các bản đồ đất và đơn tính đất; đặc trưng hoá cáclớp phủ thổ nhưỡng); Trồng trọt (khả năng thích nghi các loại cây trồng; sự thay đổicủa việc sử dụng đất; xây dựng các đề xuất về sử dụng đất; khả năng bền vững của sảnxuất nông nghiệp Nông - Lâm kết hợp ; Quy hoạch thuỷ văn và tưới tiêu (xác định hệthống tưới tiêu; tính toán sự xói mòn/bồi lắng trong hồ chứa nước; nghiên cứu đánh giángập lũ); Kinh tế nông nghiệp (điều tra dân số/nông hộ; thống kê; khảo sát kỹ thuậtcanh tác; xu thế thị trường của cây trồng); Phân tích khí hậu (hạn hán; các yếu tố thời

tiết; thống kê); Mô hình hoá nông nghiệp (ước lượng/tiên đoán năng suất cây trồng);Chăn nuôi gia súc/gia cầm (thống kê; phân bố; khảo sát và theo dõi diễn biến ) [19]

1.3.2 Tình hình ứng dụng GIS ở Việt Nam

Hiện nay GIS đã từng bước được áp dụng và phổ biến ở Việt Nam, các trườngđại học, các viện nghiên cứu đã tiến hành áp dụng GIS trong việc thực thi các kếhoạch và dự án của mình Tuy nhiên việc xây dựng và bảo trì các số liệu GIS ở các cơquan, đơn vị chủ yếu phục vụ cho mục đích riêng của mình Do vậy giữa các cơ quan,các hệ thống thu thập và biên tập số liệu là khác nhau, dẫn đến việc trao đổi liên kết

dữ liệu gặp nhiều khó khăn phức tạp Trong khi đó việc phát triển hệ thống thông tinđịa lý đòi hỏi phải mang tính chất liên ngành, liên quốc gia, do vậy vấn đề chuyểnhoá dữ liệu là yêu cầu khách quan và cần phải giải quyết để có thể áp dụng rộng rãivào các ngành, lĩnh vực kinh tế hiện nay [19]

Việc nghiên cứu ứng dụng GIS đã được thực hiện ở các cơ quan:

- Cục bản đồ Bộ Tổng tham mưu, Bộ Quốc phòng;

- Bộ tài nguyên – môi trường;

- Viện điều tra quy hoạch –Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn;

- Trung tâm viễn thám và GEOMATIC;

- Trường Đại học Mỏ- Địa Chất;

Ứng dụng GIS trong đánh giá đất đai ở Việt Nam được thực hiện năm 1990với sự trợ giúp của FAO trong dự án nhằm xây dựng “Bản đồ vùng sinh thái Đồngbằng sông Hồng” tỷ lệ 1:25000, trong đó các yếu tố về đất, địa hình, thuỷ văn, khíhậu, sử dụng đất được kết hợp và phân tích bằng kỹ thuật GIS

Ngoài ra công nghệ GIS đã được nghiên cứu ứng dụng trong công tác quản lý,lưu trữ hồ sơ đất đai phục vụ cho công tác quản lý nguồn thông tin đất đai

- Một số ứng dụng GIS ở Việt Nam vào công tác quy hoạch và quản lý đất đai: [28]

+ Xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ đánh giá môi trường chiến lược quy hoạchphát triển thành phố Hạ Long và vùng lân cận (Nguyễn Đình Dương, Lê Thị ThuHiền, Lê Kim Thoa, Nguyễn Hạnh Quyên);

+ Ứng dụng của công nghệ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý trong nghiêncứu quy hoạch đô thị Hà Nội (Đinh Thị Bảo Hoa);

+ Xây dựng và sử dụng một cơ sở dữ liệu địa lý để quản lý đất đai và môitrường, áp dụng cho các tỉnh miền núi của Việt Nam (Nguyễn Trần Cầu)

+ Một số đồ án điển hình do Bộ Xây dựng chủ trì như tập bản đồ quy hoạchcác đô thị Việt Nam thời kỳ 1996 - 2020, Atlas quy hoạch các khu công nghiệp ViệtNam (1997 - 1999) quy hoạch xây dụng Vùng thủ đô (2005 - 2008), chiến lược pháttriển đô thị (2006 - 2008) đã áp dụng trực tiếp GIS

- Một số công trình khoa học ứng dụng công nghệ GIS:

+ Bước đầu ứng dụng hệ thống thông tin địa lý để xây dựng bản đồ ô nhiễmCadimi và Chì trong đất nông nghiệp (Hồ Thị Lam Trà, Phạm Văn Vân - 2003);

+ Ứng dụng hệ thống thông tin địa lý để mô tả mức độ ô nhiễm Cadimi và Chìtrong đất nông nghiệp tại các huyện ngoại thành thành phố Hà Nội (Phạm Văn Vân -Luận văn thạc sỹ - 2003);

+ Ứng dụng GIS xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ công tác quản lý đất đai tại xãĐại Đồng huyện Văn Lâm tỉnh Hưng Yên (Hồ Thị Lam Trà, Phạm Văn Vân - 2005);

+ Hệ thống thông tin địa lý (GIS) liên kết với hệ thống hỗ trợ quyết định DSSAT

hỗ trợ đánh giá quy hoạch sử dụng đất (Võ Quang Minh, Ngô Ngọc Hưng - 2004);

+ Hệ thống thông tin quản lý tài nguyên môi trường tỉnh Quảng Trị (Trần Văn

Ý, Ngô Đăng Trí, Mạc Văn Chiến, Lê Chí Thịnh, Nguyễn Thanh Tuấn, Nguyễn HạnhQuyên - 2005);

+ Xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ công tác thu tiền sử dụng đất tại một sốphường, xã của thành phố Bắc Ninh, tỉnh Bắc Ninh (Hồ Thị Lam Trà, Phạm Văn Vân

- 2008) [28]

1.3.3 Ứng dụng cơ sở dữ liệu tại một số tỉnh

1.3.3.1 Ứng dụng cơ sở dữ liệu tại Huế [29]

- Xây dựng CSDL địa lý cho Trung tâm tích hợp GISHue một “kho” thông tinkinh tế - xã hội gắn liền với thông tin bản đồ để làm CSDL địa lý dùng chung vàcùng với các kênh thông tin khác như: CSDL nền địa lý, tài nguyên môi trường, giaothông góp phần hỗ trợ lãnh đạo khi cần ra quyết định lập dự án đầu tư

- Hỗ trợ các ứng dụng GIS trong quản lý chuyên môn đặc biệt là việc tổng hợpthông tin để hỗ trợ ra quyết định đối với các bài toán QHPTKTXH, góp phần đầu tư

có hiệu quả, hạn chế chồng chéo lãng phí

- Các ứng dụng GIS được áp dụng vào các nghiệp vụ hàng ngày tại các sở,ban, ngành của tỉnh hoặc có những hỗ trợ đáng kể để dần tiến tới thay đổi cải tiếntheo hướng tự động hoá trong nghiệp vụ

- CSDL địa lý GISHue cung cấp hiện trạng dữ liệu nền địa lý tự nhiên, kinh tế xãhội với nội dung và cấu trúc theo niên giám thống kê mới nhất tại thời điểm xây dựng dữliệu Tạo một công cụ thuận tiện để sở, ban, ngành của tỉnh có thể cập nhật thông tin mớinhất theo các số liệu của các bộ phận tác nghiệp để đáp ứng các nhiệm vụ theo dõi báocáo và tham mưu cho lãnh đạo tỉnh trong việc đầu tư phát triển KT - XH

- Độ chính xác về không gian của đối tượng địa lý; độ chính xác CSDL vàmức độ thông tin của dữ liệu thuộc tính hoàn toàn phụ thuộc và tuân theo nguồn tàiliệu do các ngành cung cấp

- Nội dung thông tin và các ứng dụng GIS phải có khả năng đáp ứng các yêucầu tác nghiệp một cách tốt nhất trong việc thực thi các nhiệm vụ hiện đang đượctriển khai tại các đơn vị như: Hỗ trợ lãnh đạo tỉnh kịp thời và đúng đắn trong cácquyết định đầu tư, quy hoạch phát triển kinh tế, ổn định đời sống văn hoá – xã hộigóp phần thúc đẩy tăng trưởng kinh tế của tỉnh Để đảm bảo yêu cầu này phân hệ GISQHPTKTXH đòi hỏi phải có khả năng kết nối, chồng xếp thông tin thuộc các phân hệkhác trong toàn bộ hệ thống GISHue như: Điều kiện tự nhiên tài nguyên môi trường,giao thông, du lịch, thông tin kinh tế - xã hội (nếu trung tâm tích hợp GISHue có thểkết nối được)

- Hệ thống phải có khả năng cho phép cập nhật thông tin theo định kỳ, chophép tiếp tục hoàn thiện, nâng cấp để phát triển bền vững Phần mềm ứng dụng xâydựng CSDL tỉnh TT.Huế được xây dựng phải sát với các hoạt động chuyên môn vàđáp ứng được các yêu cầu sau:

+ Quản trị cơ sở dữ liệu phát triển kinh tế xã hội

+ Khai thác cơ sở dữ liệu phát triển kinh tế xã hội dưới dạng bản đồ số

+ Tra cứu, tìm kiếm các đối tượng hạ tầng phát triển kinh tế xã hội, tra cứuthông tin dưới dạng các truy vấn dựng sẵn

+ Cập nhật thông tin cho các đối tượng phát triển kinh tế xã hội

+ Quản lý, cập nhật thông tin các dự án đầu tư trên nền bản đồ số

Trung tâm tích hợp dữ liệu địa lý tỉnh TT.Huế cung cấp các dịch vụ khai thácCSDL địa lý dùng chung của tỉnh TT.Huế cho cộng đồng người sử dụng Internet vàcác phân hệ khác trực thuộc GIS Huế trong đó có phân hệ GIS QHPTKTXH thôngqua hạ tầng mạng WAN của tỉnh Cụ thể như sau:

+ Khai thác CSDL địa lý dùng chung dưới dạng bản đồ số (bản đồ nền địahình, bản đồ địa chính, bản đồ QHPTKTXH, mạng lưới giao thông,…);

+ Tra cứu thông tin từ CSDL địa lý dùng chung;

+ Phân phối CSDL địa lý dùng chung tới các cơ quan quản lý nhà nước thuộctỉnh TT.Huế có nhu cầu sử dụng dữ liệu địa lý phục vụ cho công tác quản lý;

+ Phân hệ GIS QHPTKTXH phải kết xuất dữ liệu địa lý định kỳ để cập nhật

dữ liệu lên CSDL địa lý dùng chung tỉnh

1.3.3.2 Ứng dụng cơ sở dữ liệu tại tỉnh Tiền Giang [30]

Mô hình quản lý đất đai:

- Yêu cầu trong ứng dụng trong Hệ thống thông tin đất đai (LIS):

+ GIS có thể được áp dụng cho từng công việc cụ thể

+ Tổ chức cơ sở dữ liệu phù hợp để cung cấp thông tin đầy đủ tránh trùng lặp + Loại dữ liệu, chất lượng, nguồn gốc, (lý lịch dữ liệu) phải được thiết lập + Ai chịu trách nhiệm cập nhật dữ liệu? Làm thế nào để chia sẻ dữ liệu? Giải pháp Quản trị hệ thống trên cơ sở “Phân Quyền” được thể hiện như sau:

Người tham gia hệ thống chỉ cần phải điền vào “Tên truy cập” và “Mật khẩu” đểđăng nhập vào chương trình để làm việc Sau khi đăng nhập chọn chức năng “TìmKiếm” trên thanh công cụ để truy cập các thông tin cần thiết, được thiết kế tìm theo 3dạng: “Hồ sơ”, “Thửa đất”, “Chủ sử dụng” theo nhiều thông tin chính xác theo yêu cầu

Ứng dụng GIS trong quản lý đất đai cụ thể tại tỉnh Tiền Giang

Tạo ra công cụ hiện đại trong việc vận hành và khai thác CSDL về tài nguyênđất đai, cung cấp thông tin nhanh và chuẩn xác, tăng cường năng lực quản lý đất đai

và tiết kiệm chi phí xây dựng dữ liệu thông qua việc chia sẻ và trao đổi tài nguyên dữliệu Ngoài ra, ứng dụng công nghệ GIS cũng đem lại tiết kiệm rất lớn về thời gian vànhân lực trong lĩnh vực quản lý tài nguyên và giám sát môi trường

Ứng dụng GIS trong quản lý đất đai của tỉnh góp phần tạo giải pháp mở rộngtriển khai ứng dụng GIS thích hợp cho công tác quản lý và phát triển kinh tế xã hộibền vũng, trong đó cơ sở dữ liệu nền và dùng chung được chia sẻ phục vụ trong pháttriển KT-XH như sau:

- Hỗ trợ nhanh việc xây dựng cơ sở hạ tầng dữ liệu không gian và giải pháptriển khai phục vụ phát triển kinh tế – xã hội, trong đó phân công thực hiện cụ thểtheo kinh phí đầu tư và tiến độ ưu tiên thực hiện giữa các sở, ngành, địa phương

- Tận dụng và khai thác các dữ liệu không gian GIS hiện có của tỉnh (từ cácđơn vị đã triển khai trước hoặc các đề tài đã thực hiện) dữ liệu đã được chuyển đổitheo hệ tham chiếu thống nhất, tạo cơ sở để phát triển nhiều ứng dụng tiếp theo chocác đơn vị có liên quan

- Các dữ liệu này có thể được cập nhật nhanh chóng bởi ảnh vệ tinh độ phângiải cao, xu hướng tích hợp công nghệ sẽ nhanh chóng được phổ biến

- Góp phần triển khai nhanh các dự án ứng dụng GIS trong quản lý đô thị, giaothông, công nghiệp, du lịch, tài nguyên khoáng sản, nuôi trồng thuỷ sản,… nhằmnhanh chóng đem lại hiệu quả đầu tư của việc ứng dụng GIS

1.4 Giới thiệu một số phần mềm phục vụ cho công tác chuẩn hoá, xây dựng cơ

Microstation còn cung cấp các công cụ xuất, nhập dữ liệu đồ hoạ từ các phầnmềm khác qua các file (định dạng *.dxf,*.dwg,*.igs…)

1.4.1.2 IrasB

IrasB là phần mềm hiển thị và biên tập dữ liệu Raster dưới dạng các ảnh đentrắng và chạy trên nền của Microstation Mặc dù dữ liệu của IrasB và Microstationđược thể hiện trên cùng một mặt hình nhưng nó hoàn toàn độc lập với nhau nghĩa làviệc thay đổi dữ liệu phần này không ảnh hưởng tới dữ liệu phần kia

Ngoài việc sử dụng IrasB để thể hiện các file ảnh bản đồ phục vụ cho quá trình

số hoá trên ảnh, công cụ Warp của IrasB được sử dụng để chuyển đổi các file ảnhRaster (ảnh quét bản đồ) từ toạ độ hàng cột của các pixel về toạ độ thực của bản đồ -

hệ toạ độ địa lý hoặc hệ toạ độ phẳng

Trong quá trình vector hóa các đối tượng bản đồ, Geovec được dùng nhiềutrong vector hoá các đối tượng dạng đường

1.4.1.5 MSFC: Cho phép người dùng khai báo và đặt các đặc tính đồ hoạ cho các lớp

thông tin khác nhau của bản đồ, đồng thời cung cấp công cụ để số hóa bản đồ

1.4.1.6 Etmagis: Là phần mềm của công ty EK, cung cấp các công cụ để chuẩn hóa

thông tin địa lý như: tách lọc dữ liệu, gán thông tin đối tượng, quản lý thông tin đốitượng, kiểm tra topo, sửa lỗi, tạo vùng, trải vùng

1.4.1.7 EkConvert: Là phần mềm của công ty EK, được sử dụng để chuyển đổi

định dạng dữ liệu từ DGN sang Geodatabase (cấu trúc dữ liệu chuẩn) để quản

lý trên hệ thống dữ liệu địa lý

1.4.2 Phần mềm ArcGIS

ArcGIS là phần mềm của Viện nghiên cứu môi trường Mỹ (ESRI –Environmental Systems Research Institute) ArcGIS mang lại cho người sử dụng khảnăng quản lý, truy vấn và phân tích dữ liệu một cách nhanh chóng, rất thuận tiệntrong việc thao tác, ứng dụng

ArcGIS là một phần mềm GIS có thể đồng thời quản lý cả dữ liệu không gian

và dữ liệu thuộc tính ArcGIS có thể trao đổi dữ liệu đồ họa với các phần mềm đồ họakhác, ngoài ra ArcGIS còn được sử dụng để nắn ảnh, số hoá các đối tượng trên nềnảnh (Raster), sửa chữa, biên tập dữ liệu và trình bày bản đồ

Hệ thống ArcGIS là một bộ tích hợp các sản phẩm phần mềm với mục tiêuxây dựng một hệ thống thông tin địa lý (GIS) hoàn chỉnh Hệ thống này có thể thựchiện các chức năng về GIS trên máy trạm, server, dịch vụ web hay thiết bị di động.Các kỹ thuật này cho phép người dùng có được các công cụ quản lý một hệ thốngGIS phức tạp

ArcGIS sử dụng những mô hình dữ liệu GIS thông minh cho trình bày dữ liệuđịa lý và cung cấp tất cả những công cụ cần thiết để tạo ra và làm việc với dữ liệu địa

lý như: biên tập và tự động hoá dữ liệu, quản lý dữ liệu, quản lý siêu dữ liệu, pháttriển dữ liệu và ứng dụng nó trên mạng Internet……

Những ưu điểm nổi trội của ArcGIS:

triển IT; cổng kết nối tốc độ cao; hỗ trợ RDBMS mở; mô hình hoá thông tin địa lýtoàn diện; tính nguyên vẹn dữ liệu không gian; lưu trữ hình học không gian…

1.4.2.2 ArcIMS

Khả năng của ArcGIS trong việc cho phép người sử dụng thực hiện các truycập và thao tác với dữ liệu bản đồ và GIS thông qua Internet Chúng ta sử dụngArcIMS là bởi nó mở ra hướng phát triển cho GIS; tích hợp dữ liệu từ nhiều nguồn;cung cấp các tỉ lệ bản đồ mà bạn cần

Hình 1.3 Cấu trúc ArcIMS 1.4.2.3 ArcGIS Desktop

Hình 1.4 Cấu trúc ArcGIS Desktop

ArcGIS Desktop: gồm ArcReader, ArcView, ArcEditor, ArcInfo – Một bộ sảnphẩm phần mềm có tính mở rộng cao Mặc dù hệ thống phần mềm được quản lý

license tách biệt giữa ArcView, ArcEditor và ArcInfo nhưng hệ thống phần mềm này

có cùng các ứng dụng, giao diện người dùng và môi trường phát triển Mỗi sản phẩmcung cấp các chức năng về GIS và được phân cấp từ ArcReader, ArcView, ArcEditor,chức năng đầy đủ nhất là ArcInfo Cách quản lý sản phẩm và tính kết hợp động giữacác sản phẩm này cho phép thực hiện các thao tác mềm dẻo cho người dùng cuối

Các phầm mềm mở rộng được kết hợp với ArcGIS Desktop có khả năng chia

sẻ ứng dụng đồng thời trên ArcView, ArcEditor và ArcInfo Sự sắp xếp các công cụ

mở rộng (ArcGIS Extention) phụ thuộc vào chức năng của từng ứng dụng ArcGISDesktop Một trong những thuận lợi chính của khả năng chia sẻ các công cụ mở rộngnày là khả năng chạy đồng thời các sản phẩm ArcGIS mở rộng trên các phần mềmArcGIS Desktop

ArcGIS Desktop bao gồm một hệ kết hợp với ba ứng dụng chính: ArcMap,ArcCatalog và ArcToolbox

* ArcCatolog

- ArcCatalog: dùng để lưu trữ, quản lý hoặc tạo mới các dữ liệu địa lý

+ Tạo mới một cơ sở dữ liệu+ Explore và tìm kiếm dữ liệu+ Xác định hệ thống toạ độ cho cơ sở dữ liệu

Hình 1.5 Thao tác với ArcMap

Có 3 sự lựa chọn:

- A new empty map: Mở bản đồ mới

- A template: Mở bản đồ mẫu có sẵn

- An existing map: Mở bản đồ đã có

* Nhập dữ liệu : Để nhập dữ liệu vào phần mềm ArcMap nhấp chuột vào biểu

tượng trên thanh Standard Mỗi một file nhập vào sẽ ứng với một Layer trong Arcmap

* Layer

Trong Table of contents (TOC) thể hiện tất cả các layer trên bản đồ Hộp

bên cạnh mỗi layer cho biết layer nào đang được được hiển thị trong Dataframe Thứ

tự sắp xếp các layer trong TOC cũng là thứ tự hiển thị trên dưới của các đối tượng đồhoạ trên bản đồ

Hình 1.6 Thao tác mở các lớp thông tin CSDL

Hình 1.7 Thao tác với Dataframes properties

Mỗi một data frames sẽ có một cửa sổ đồ hoạ riêng biệt để biểu diễn các

thông tin GIS Hộp thoại Dataframes properties xác định các nội dung trình bày và

làm việc với các dữ liệu Hệ toạ độ là một trong những yếu tố quan trọng trong hộpDataframes properties này Người sử dụng có thể nhập thông tin về hệ toạ độ qua cácchỉ số về lưới chiếu mà phần mềm cung cấp hoặc từ hệ toạ độ của các file đã có sẵn

* ArcToolbox

- Các công cụ chuyển đổi định dạng

+ Chuyển đổi sang định dạng CAD

+ Công cụ chuyển đổi sang định dạng Coverage( Feature Class To Coverage)+ Chuyển sang định dạng dBase( Table to dBase)

+ Chuyển sang định dạng Geodatabase

+ Chuyển sang định dạng Shape File ( Feature class to Shapefile)

- Các công cụ quản lý dữ liệu

+ Create Feature Class: Công cụ này dùng để tạo một Feature Class rỗng,+ Multipart to singlepart: Công cụ này dùng để phá vỡ đối tượng nhiều thànhphần ( Multipart) thành các thành phần cách biệt nhau

- Các công cụ phân tích thường dùng

+ Append: Công cụ này dùng để nối các bản đồ nằm liền nhau thành một,+ Buffer: Công cụ này dùng để tạo Polygon vùng đệm theo khoảng cách chỉđịnh trên các Feature Class đưa vào,

+ Clip: Công cụ này dùng để trích một số đối tượng mà chồng lấp với đốitượng Clip

+ Dissolve: Công cụ này dùng để gộp các đối tượng có chung một hay nhiềuthuộc tính thành một

+ Intersect: Công cụ này dùng để tính toán sự giao nhau trong không gian củacác đối tượng Input

+ Union: Công cụ này dùng để hợp nhất các đối tượng các đối tượng của cácFeature Class

ArcGIS Desktop là phần mềm tương đối mềm dẻo tương thích với các phần

mềm đồ hoạ khác trong quá trình nhập và xuất dữ liệu cũng như từ các nguồn dữ liệubản đồ giấy hay ảnh ArcGIS Desktop có thể làm việc với các nguồn dữ liệu sau:

- Nhập dữ liệu từ các phần mềm khác như phần mềm Microstation, Map info,Autocad, Excel,…Các dữ liệu này có thể hiển thị như chức năng tham khảo hoặcchuyển sang định dạng của ArcGIS để tiến hành biên tập

- Số liệu nhập trực tiếp dựa trên nền ảnh: Trong trường hợp dữ liệu đầu vào làfile ảnh như ảnh quýét bản đồ, ảnh hàng không ta cần phải tiến hành số hoá đối tượngbằng các công cụ trong ArcGIS để chuyển về file dữ liệu dạng vectơ

- File text chứa toạ độ X, Y của các đối tượng dạng điểm

1.4.2.4 Khuôn dạng dữ liệu

Dữ liệu lưu trữ trong ArcGIS được lưu trữ ở 3 dạng: shapefile, coverages,geodatabase

- Shape files: lưu trữ cả dữ liệu khụng gian lẫn dữ liệu thuộc tính Tuỳ thuộc

vào các loại đối tượng không gian mà nó lưu trữ, Shape files sẽ được hiển thị trongArcCatolog bằng 1 trong 3 biểu tượng sau: điểm, đường và vùng

Về thực chất shape file không phải là 1 file mà là 5-6 file có tên giống nhaunhưng đuôi khác nhau 4 file quan trong nhất của shape file là các file có đuôi:

*.shp – chứa các đối tượng không gian (Geometry)

*.dbf – bảng thuộc tính

*.shx – chỉ số để liên kết đối tượng với bảng thuộc tính

*.prj – xác định hệ quy chiếu của shape file

- Coverages: lưu trữ cỏc dữ liệu khụng gian, thuộc tính và topology Các dữ

liệu không gian được hiển thị ở dạng điểm, đường, vùng và ghi chú

- GeoDatabase: là một CSDL được chứa trong một file có đuôi là *.mdb Khác

với shape file, GeoDatabase cho phép lưu giữ topology của các đối tượng Cấu trúccủa GeoDatabase như sau:

Hình 1.8 Cấu trúc GeoDatabase

Trong GeoDatabase có 1 hay nhiều Feature Dataset Feature Dataset là mộtnhóm các loại đối tượng có chung một hệ quy chiếu và hệ toạ độ Một FeatureDataset có thể chứa một hay nhiều Feature class Feature class chính là đơn vị chứacác đối tượng không gian của bản đồ và tương đương với 1 layer trong Arcmap MỗiFeature class chỉ chứa một đối tượng (polygon –vùng, line-đường, point-điểm) MộtFeature class sẽ được gắn với 1 bảng thuộc tính (Attribute Table) Khi ta tạo Featureclass thì bảng thuộc tính cũng được tự động tạo theo

1.4.2.5 Cách tổ chức dữ liệu trong Arc Gis Desktop

Dữ liệu trong Arcgis desktop được chia thành hai loại dữ liệu không gian và

dữ liệu phi không gian Trong Arcgis desktop mỗi loại dữ liệu trên đều có phươngthức tổ chức thông tin khác nhau Dữ liệu được chia ra thành các lớp thông tin khácnhau, mỗi lớp thông tin được đặt trong một bảng (Table) Cấu trúc của Table là mộtcấu trúc cơ bản trong cơ sở dữ liệu của Arcgis desktop, gồm nhiều trường dữ liệu

1.5 Quy trình tổng quát xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý

Hình 1.9: Quy trình tổng quát xây dựng cơ sở dữ liệu

1.5.1 Các lớp thông tin cơ bản trong cơ sở dữ liệu

+ Lớp cơ sở toán học.

Cơ sở toán học của bản đồ địa hình là lưới tọa độ, các điểm khống chế mặtbằng, khống chế độ cao các cấp, các điểm thiên văn, các điểm khống chế đo vẽ đượcchôn mốc để sử dụng lâu dài Tất cả các điểm cơ sở phải được thể hiện rõ cấp hạng,tọa độ, độ cao Các yếu tố dạng điểm cần thể hiện với độ chính xác cấn thiết bản đồ

+ Lớp giao thông

Bao gồm tất cả các loại đường bộ (đường trong làng xóm, ngõ phố, đườngchính, đường giao thông nông thôn, đường cao tốc ), đường sắt Đối với đường bộ,tùy theo tỷ lệ bản đồ mà ta phải thể hiện đường hai nét, tim đường hay đường mộtnét, phải thể hiện rõ chất liệu trải mặt, hè phố, lề đường, độ rộng của đường, hiệntrạng sử dụng, chỉ giới đường, đồng thời phải thể hiện đầy đủ các công trình cầu cốngtrên đường và các thông tin liên quan như tên đường, tên, tải trọng, chiều dài Đốivới đường sắt, phải thể hiện rõ tim đường, giới hạn của đường và loại đường sắt (vd:khổ ray hẹp hay rộng)

+ Lớp mạng lưới thủy văn

Mạng lưới thủy văn bao gồm hệ thống sông suối tự nhiên, kênh mương, đêđiều, hồ, đầm, ao, các công trình liên quan (đập, cống thông dòng, bờ kè, trạm bơm )

và hệ thống thoát nước… Khi biểu hiện trên bản đồ phải kèm theo tên gọi và hướngdòng chảy Đường bờ nước cao nhất hoặc mực nước tại thời điểm điều tra Khi đo vẽkhu dân cư cần thể hiện chính xác các tuyến cống thoát nước Các tuyến thủy văn cóchiều rộng lớn hơn 0.1mm trên bản đồ thì vẽ hai nét, còn với chiều rộng nhỏ hơn thì

vẽ một nét dọc theo trục chính

+ Lớp địa giới hành chính

Biểu thị chính xác đơn vị hành chính, các đường địa giới quốc gia, tỉnh,huyện, xã, các mốc địa giới và các điểm ngoặt của các đường địa giới Các đường địagiới phải phù hợp hồ sơ lưu trữ về địa giới hành chính các cấp Ngoài ra, phải có cácthông tin về tên, diện tích của các đơn vị hành chính, thông tin về chiều dài, các đơn

vị hành chính liền kề, hiện trạng pháp lý (xác định hay không xác định) của đườngđịa giới…Ta cũng có thể tách riêng thành từng lớp địa giới hành chính cho từng cấphành chính: lớp địa giới tỉnh, lớp địa giới huyện, lớp địa giới xã

+ Lớp hạ tầng dân cư

Nhóm đối tượng hạ tầng dân cư bao gồm tất cả các yếu tố liên quan đến dân cư,kinh tế, xã hội như: các khu dân cư, trường học, bệnh viện, các công trình kiến trúc đặcbiệt, doanh trại quân đội, ủy ban nhân dân các cấp, nghĩa trang, các di tích lịch sử, vănhóa, đền, chùa, các nhà máy, xí nghiệp… Các vùng dân cư là một yếu tố quan trọngtrong cơ sở dữ liệu, nó ảnh hưởng đến công tác quản lý, quy hoạch các dự án Việc xâydựng cơ sở dữ liệu phải thu thập đầy đủ các thông tin về sự phân bố dân cư, quy môdân số, các thông tin dữ báo về dân cư, loại hình dân cư (đô thị hay nông thôn)… Đốivới các yếu tố phải thu thập các thông tin liên quan cần thiết như tên, địa chỉ…

+ Lớp thông tin hiện trạng sử dụng đất.

Đây là các thông tin về diện tích sử dụng đất của các công trình công cộng,diên tích đất công nghiệp, diện tích đất nông nghiệp, diện tích đất giao thông, đất ở…

Ta cũng cần thể hiển rõ ranh giới các loại loại phủ bề mặt và diện tích của từng loạitheo chuẩn của hệ thông tin địa lý

+ Lớp thông tin địa hình

Nhóm đối tượng thông tin địa hình tự nhiên thể hiện trên bản đồ bao gồm: cácloại đường bình độ (đường bình độ cái, đường bình độ con, đường bình độ nửa

khoảng cao đều, đường bình độ phụ), điểm độ cao, điểm đỉnh đồi và các điểm đặctrưng của địa hình Để phục vụ cho một dự án thiết kế và quy hoạch nào đó có thểcòn đòi hỏi các thông tin địa hình cả về mặt định tính (dáng đất) và định lượng (độcao) Các yếu tố về dáng đất cần thể hiện rõ như: núi, đồi, yên ngựa, cao nguyên,đồng bằng, đầm lầy…để khi sử dụng ta có thể khai thác chúng một cách tối đa.

Các gói thông tin trên phải được thể hiện đầy đủ mọi thông tin cần thiết vàđảm bảo độ chính xác yêu cầu

1.5.2 Các chuẩn cần tuân thủ khi thiết kế hệ thống cơ sở dữ liệu

+ Chuẩn về mặt cơ sở toán học bản đồ

Chuẩn này được áp dụng với các bản đồ số Bản đồ địa hình, bản đồ chuyên

đề sau khi được chuyển sang dạng số lưu trong cơ sở dữ liệu phải nằm trong một hệquy chiếu quốc tế thống nhất và tọa độ của các dữ liệu này nằm trong hệ tọa độ nhànước của mỗi quốc gia

+ Chuẩn về nội dung dữ liệu

Dữ liệu số lưu ở trong cơ sở dữ liệu phải đảm bảo tính chính xác, đúng đắn.Nội dung dữ liệu bao gồm các phân lớp thông tin, cách đặt mã cho cho từng loạithông tin được quản lý trong cơ sở dữ liệu

+ Chuẩn về phương pháp thể hiện dữ liệu

Các bản đồ tương tự, dưới dạng analog (in ra phim, giấy, diamat hoặc các vậtliệu khác) phải tuân thủ các quy định về ký hiệu và cách thể hiện bản đồ theo quy phạm

Dữ liệu bản đồ dưới dạng số phải được thể hiện phù hợp với các khả nănghiển thị của các phần mềm sử dụng và đảm bảo tính logic của bản đồ số

+ Chuẩn về khuôn dạng dữ liệu

Chuẩn hóa về khuôn dạng dữ liệu là xác định các khuôn dạng (format) file vật

lý để lưu trữ bản đồ số Chuẩn này rất quan trọng đối vớ những cơ sở dữ liệu được sửdụng cho đa mục đích, đa người sử dụng như cơ sở dữ liệu lưới điện phân phối, cơ sở

dữ liệu cấp, thoát nước…

Chuẩn về khuôn dạng dữ liệu bao gồm:

- Chuẩn về dạng file

- Chuẩn về khuôn dạng file vật lý sử dụng trao đổi và phân phối thông tinThông tin dữ liệu thường được lưu dưới dạng DXF hoặc DGN Hai file này

đã được chuẩn hóa do Nhà nước ban hành

+ Chuẩn về mô hình dữ liệu

Dữ liệu địa lý được được mô tả theo dữ liệu vector polygon Mô hình này thểhiện được đầy đủ nhất dữ liệu địa lý Nó cho phép không chỉ mô tả vị trí, hình dạngcủa đối tượng không gian mà nó còn miêu tả mối quan hệ về không gian với các đốitượng khác nữa.

Dữ liệu thuộc tính được lưu trữ theo mô hình dữ liệu quan hệ (RelationDatabase Model), đây là mô hình phổ biến nhất và được nhiều hệ quản trị cơ sở dữliệu nổi tiếng hiện nay sử dụng như: Oracle, Sybase, Informix, Fox…

1.5.3 Nội dung các bước trong quy trình

* Nhập dữ liệu

Các nguồn dữ liệu sử dụng trong GIS xuất phát từ các nguồn khác nhau, nhiềudạng khác nhau và được lưu trữ dưới nhiều dạng khác nhau GIS cung cấp các công cụ vàphương pháp để kết hợp, tổng hợp những dữ liệu dạng này vào một dạng chung nhất phùhợp cho xử lý và khai thác sử dụng cho đa mục đích Các bước nhập dữ liệu như sau:

* Xác định hệ tọa độ

Để cơ sở dữ liệu xây dựng có ích cho việc phân tích địa lý, toàn bộ dữ liệu địa

lý phải được nhập vào trong cùng một hệ toạ độ thông qua việc xác định các điểmkhống chế địa lý trong hệ toạ độ chung đó

Các bước trong việc xác định hệ toạ độ:

- Chọn dữ liệu nguồn Các dữ liệu nguồn cho cơ sơ dữ liệu có thể là bản đồ

giấy mà từ đó ta số hoá hay dữ liệu số từ các hệ thống khác Có nhiều loại yếu tố màbạn phải khảo sát khi chọn dữ liệu gốc để thoả mãn các yêu cầu đặt ra

- Xác định lưới chiếu bản đồ cho cơ sở dữ liệu Khi lựa chọn lưới chiếu lưu

trữ cơ sở dữ liệu bạn cần lưu ý đến phép chiếu của dữ liệu gốc, các tính chất khônggian cần bảo toàn và mục đích chính của cơ sở dữ liệu

- Xác định các điểm khống chế trong hệ toạ độ chung Đây thực chất là việc

ghi nhận các điểm trên bản đồ mà ta đã biết vị trí của chúng trên mặt đất

- Tạo lớp phủ các điểm Tic tổng thể Trước khi số hoá các lớp thông tin trên

bản đồ giấy ta phải tạo ra lớp phủ điểm Tic, cần có tối thiểu 4 điểm Các lớp thông tinnhư đất, thuỷ hệ, giao thông tập hợp lại thành một lớp phủ và tổ chức như là mộtmảnh bản đồ thực tế

* Hoàn thiện và chuẩn hóa dữ liệu (Data Perpect and Standardize)

Việc hoàn thiện và chuẩn hóa dữ liệu bao gồm các yêu cầu sau:

+ Sửa chữa dữ liệu

+ Lược bỏ bớt các đường nét số hóa.

+ Cắt xén, sửa chữa các đường polygon

+ Tiếp biên giữa các mảnh bản đồ

+ Tính chuyển các lưới chiếu bản đồ

+ Hợp nhất các dữ liệu số hóa và các tệp tin thành một CSDL số chung.+ Chuyển đổi dữ liệu raster sang vector

+ Nối kết các đối tượng dạng vùng với các bảng thuộc tính

+ Tính toán khoảng cách của các buffer

+ Biên tập dữ liệu theo các quy định của GIS

+ Gán thuộc tính phi không gian vào thuộc tính không gian của dữ liệu

+ Liên kết các đối tượng cùng thông tin thuộc tính giữa các mảnh bản đồ với nhau

- Các sai số của dữ liệu

Sai số có thể xuất hiện trong quá trình nhập dữ liệu Các sai số này gồm:+ Dữ liệu không gian không hoàn chỉnh: Tức là dữ liệu không gian bị bỏ sótcác điểm, đường, hoặc vùng khi nhập dữ liệu thủ công Khi quét bỏ sót dữ liệuthường ở dạng gián đoạn giữa xử lý chuyển đổi dữ liệu raster và vector

+ Dữ liệu không gian ở sai vị trí: Có thể sắp xếp theo thứ tự từ sai số vị trí nhỏsang sai số vị trí lớn Dạng này thường là kết quả của số hoá không cẩn thận, do sai

số từ bản gốc hoặc do thay đổi tỷ lệ trong quá trình số hóa, cũng có thể là lỗi ở phầncứng hoặc phần mềm

+ Dữ liệu không gian sai tỷ lệ: Nếu tất cả các dữ liệu bị sai tỷ lệ thì chủ yếu là

do việc số hoá thực hiện sai tỷ lệ Trong hệ thống vector tỷ lệ rất dễ thay đổi

+ Dữ liệu không gian bị méo: Do khi số hoá sử dụng bản đồ nền không đúng

tỷ lệ Hầu hết các ảnh chụp hàng không không đúng tỷ lệ trên toàn bộ ảnh do gócnghiêng máy bay, do địa hình, do khoảng cách từ ống kính đến đối tượng khác nhau ởcác phần khác nhau của một vùng, do méo hình kính vật, biến dạng phim ảnh Tất cảcác bản đồ giấy và văn bản đều gây ra các sai số do sự biến dạng của giấy, ảnh hưởngcủa thời tiết, các vết gấp

Mặt khác sự chuyển đổi từ hệ thống tọa độ này sang hệ thống toạ độ kháccũng làm cho các toạ độ biểu thị sai

+ Sự liên kết sai giữa dữ liệu không gian và dữ liệu phi không gian do mãnhận dạng sai được nhập vào trong khi mã hóa không gian

+ Dữ liệu phi không gian do ghi vào sai hoặc mã hoá sai

- Kiểm tra dữ liệu

Cách tốt nhất để kiểm tra số liệu đã số hóa là đọc vào máy tính và vẽ lạichúng trên giấy bóng can cùng tỷ lệ như bản gốc Hai bản đồ này đặt trùng lên nhautrên một bàn sáng và so sánh lần lượt từ trái qua phải và từ trên xuống dưới Những

dữ liệu bị mất và sai sót cục bộ dễ dàng phát hiện và đánh dấu lại

- Sửa chữa dữ liệu

Hầu hết việc sửa chữa dữ liệu rất tốn thời gian và thường lâu hơn thời giannhập dữ liệu Những giá trị thuộc tính sai hay những sai sót không gian trên bản đồđược sửa chữa bằng cách thay đổi giá trị của những ô sai Nếu có nhiều ô sai cần sốhoá lại ghi đè lên dữ liệu cũ

- Cập nhập dữ liệu

Nhiều thông tin địa lý thay đổi theo thời gian như những thay đổi về ranh giớihành chính, biên giới sử dụng đất, những thay đổi về mạng lưới giao thông Khi đó,cần thay đổi lại cơ sở dữ liệu và đó chính là công việc cập nhập cơ sở dữ liệu Cậpnhập thường bao gồm việc khảo sát lại và xử lý các thông tin mới Có một số thông tin

ví dụ bề mặt trái đất có thể thay đổi rất chậm nhưng trong đó có một vài thay đổi rấtquan trọng nên cần bổ sung cả những thông tin này dù rất nhỏ Mặt khác cũng cần thayđổi những dữ liệu phi không gian liên kết với các dữ liệu không gian mới cập nhập

- Chuẩn hóa dữ liệu

Như đã nói ở trên, khi dữ liệu nhập vào đã hoàn thiện, ta tiến hành tách dữ liệu

ra thành các file riêng biệt để thuận tiện cho việc chuẩn hóa, các file đó bao gồm: Cơ

sở, Địa giới, Dân cư, Giao thông, Thủy hệ, Phủ bề mặt, Địa hình Sau đó ta tiến hành

xử lý, biên tập dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính theo những quy định chuẩn của

mô hình dữ liệu để chuẩn bị cho việc cập nhật vào cơ sở dữ liệu

Tiếp đó ta gắn thuộc tính phi không gian vào thuộc thuộc tính không gian củamỗi đối tượng địa lý và liên kết các đối tượng cùng thuộc tính nằm trên các mảnh bản

đồ lại với nhau GIS sử dụng phương pháp chung để liên kết hai loại dữ liệu trênthông qua bộ xác định hay chỉ số Index, đảm bảo cho mỗi đối tượng bản đồ đều đượcgắn các thông tin thuộc tính, phản ánh đúng hiện trạng và các điểm riêng biệt của đốitượng Đồng thời qua đó người sử dụng dễ dàng tra cứu, tìm kiếm và chọn lọc các đốitượng theo yêu cầu

* Lưu trữ và quản lý dữ liệu (Data Management)

- Quản lý dữ liệu

Các đối tượng trên mặt đất được thể hiện trên bản đồ trong một mặt phẳngthông qua các đối tượng điểm, đường, vùng Hệ tọa độ mặt phẳng (x,y) Đềcác(Cartesian) được dùng để quy chiếu các đối tượng bản đồ tương ứng với các vị trí củachúng trên mặt đất.

Trong phần mềm ArcGIS mỗi điểm được lưu trữ bằng một cặp tọa độ (x,y).Các đường (cung) được lưu trữ bằng một dãy các cặp tọa độ (x,y) Các vùng được ghithành một dãy các cặp tọa độ (x,y) xác định các đoạn thẳng bao quanh vùng đó Vớicác cặp tọa độ (x,y) ta có thể biểu diễn các điểm, đường, vùng như một dãy các tọa độthay cho hình ảnh hoặc đồ thị của chúng Các tọa độ này sẽ được lưu trữ và quản lýnhư một tập hợp các số giá trị của (x,y) trong máy tính

Các giá trị tọa độ bản đồ có thể được biểu diễn bằng các đơn vị của trang bản

đồ như “inch”, “cm”, “m” dùng để đo các khoảng cách trên bản đồ bằng thước đo.Nhưng các bản đồ trong công nghệ GIS lại thường sử dụng các hệ tọa độ gắn liền vớithế giới thực và được quy chiếu trên một mặt phẳng Các giá trị tọa độ này biểu diễnmột vị trí thực của các đối tượng trên bề mặt Trái đất trong một hệ toạ độ nhất định

- Lưu trữ dữ liệu

Việc xây dựng một cơ sở dữ liệu số tốn kém và mất thời gian, thực chất đó làviệc chuyển đổi thông tin số hoá trong máy ra các môi trường nhớ cố định để đượcbảo vệ tốt hơn Trong hầu hết các trường hợp, dữ liệu được lưu giữ trong các môitrường từ như băng từ, đĩa từ

Dữ liệu thuộc tính được lưu dữ theo mô hình dữ liệu quan hệ (RelationalDatabase Model), đây là mô hình phổ biến nhất và được nhiều hệ quản trị cơ sở dữliệu nổi tiếng nhất hiện nay sử dụng

Cơ sở dữ liệu thường được thể hiện theo 3 chiều:

+ Chiều ngang: Do bản đồ thể hiện bề mặt của một vùng nào đó trên trái đất Tuynhiên để lưu trữ trong cơ sở dữ liệu ta không thể lưu trữ toàn bộ trong cùng một fileđược Vì vậy, chúng ta phải quản lý phân mảnh mặc dù nó vẫn được coi là liên tục Việcphân mảnh và ghép mảnh được thực hiện chính xác trang hệ thống thông tin địa lý

+ Chiều dọc: Mô tả phân lớp thông tin Trên một bề mặt, có rất nhiều thôngtin khác nhau, những thông tin đó được quản lý trong cơ sở dữ liệu theo nguyên tắcphân lớp Mỗi lớp biểu diễn một loại đối tượng: lớp nhà, lớp giao thông, lớp sôngngòi, lớp lưới điện

+ Chiều xiên: Mô tả sự biến đổi của đối tượng theo thời gian

* Phân tích dữ liệu (Data Analysis and Retrieval)

GIS là hệ thống rất thuận tiện để sản xuất các bản đồ số ở các tỷ lệ khác nhau.Với các phép chiếu khác nhau, với cách thể hiện đa dạng, mang tính mỹ thuật vềđường nét và màu sắc Nhưng sức mạnh và hiệu quả chính của GIS là ở chỗ GIS làcông cụ phân tích Các công cụ phân tích của GIS được xây dựng trên cơ sở các phéptoán phân tích Hiện nay công cụ đó ngày càng được mở rộng, phát triển phụ thuộcvào các chuyên môn ứng dụng khác nhau Chính điều đó thể hiện tính phổ biến, tínhhiệu quả, hệ thống mở của GIS

Các phép toán phân tích ngày càng được mở rộng, phát triển nhiều và mạnhthêm Ta có thể nhìn nhận chúng theo ba chức năng tổng quát nhất là:

- Hỏi đáp dữ liệu (Database Query): Chọn ra các dữ liệu trong cơ sở dữ liệutheo các biểu thức tìm kiếm Điểm khác biệt so với hỏi đáp dữ liệu truyền thống làcác biểu thức tìm kiếm có chứa các phép toán không gian Về bản chất, hỏi đáp dữliệu không sinh ra các dữ liệu mới

- Tạo ra các bản đồ dẫn xuất (Derivative Mapping): Tạo ra các đối tượng mới

từ các dữ liệu đã tồn tại trong cơ sở dữ liệu địa lý qua những mối quan hệ giữa cácđối tượng hiện tượng Trong các hệ GIS hiện đại, những mối quan hệ đó được mô tảbằng các biểu thức có chứa các phép toán không gian Khả năng này rất hiệu quả đểtạo ra bản đồ chuyên đề

- Mô hình hóa quá trình (Process Modelling): Xây dựng mô hình hóa quátrình tức là ta mô tả quá trình đó theo không gian và thời gian bằng cơ sở dữ liệu vàcác phép toán thao tác cơ sở dữ liệu đó Đó là những hiểu biết thực sự về các đốitượng, thấy trước được các quy luật phát triển của chúng Khi đó hệ thống thông tincủa ta thật sự là môi trường chịu sự tác động của các quy luật ngẫu nhiên và tất nhiên.Phép phân tích này thể hiện tính chuyên môn rất cao Chỉ với những hiểu biết thực sự

và khoa học về các đối tượng hiện tượng, biết được các mối quan hệ, các tác động qualại giữa chúng với nhau ta mới mô hình hóa được sự phát triển của chúng Ngoài ra cáccông cụ phần cứng cũng như phần mềm đủ mạnh là một yếu tố quan trọng, bởi vì đểphản ánh được quá trình phát triển của các đối tượng hiện tượng thì đòi hỏi các thôngtin về chúng phải mới, không lạc hậu Chính vì vậy cơ sở dữ liệu phải được cập nhậpthường xuyên Hơn thế nữa các phép toán mô tả sự phát triển của các đối tượng hiệntượng theo thưòi gian thường rất phức tạp nên yếu tố cần thiết để thực hiện việc môhình hóa quá trình là phải có được các công cụ phần cứng và phần mềm hiện đại

* Xuất dữ liệu (Data Output)

Xuất dữ liệu là thao tác để biểu diễn lại dữ liệu đã được xử lý ở dạng chongười sử dụng hoặc ở dạng có thể chuyển đổi cho hệ thống máy tính khác

Dữ liệu cho người sử dụng được xuất ra dưới dạng:

- In ra các bản đồ theo đúng quy phạm từ dữ liệu số

- Đưa ra các bảng biểu, đồ thị theo yêu cầu của người sử dụng

- Đưa ra các bản đồ chuyên đề phù hợp với mục đích sử dụng

Dạng cho hệ thống khác có thể là băng từ mà hệ đó có thể đọc được hoặctruyền đi qua mạng truyền số liệu Hầu hết các HTTTĐL đều có phần mềm để lựachọn việc đưa dữ liệu ra

Các thiết bị xuất dữ liệu ở dạng cho người sử dụng thường là màn hình, máy

in, màn hình đồ họa hay máy vẽ Các máy vẽ đều được xử lý bằng kỹ thuật rasterhoặc vẽ đường vector

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu

- Các nguồn dữ liệu phục vụ xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý của tỉnh Bắc Kạn,bao gồm:

+ Lưới khống chế toạ độ, độ cao Nhà nước

+ Tư liệu ảnh hàng không

+ Tư liệu ảnh vệ tinh

+ Tư liệu bản đồ: Bản đồ địa hình tỷ lệ 1/250.000; Bản đồ địa hình tỷ lệ1/100.000 UTM; Bản đồ địa hình tỷ lệ 1/50.000 UTM; Bản đồ địa hình tỷ lệ 1/50.000GAUSS; Bản đồ địa hình tỷ lệ 1/50.000 hệ VN-2000; Bản đồ địa hình mới 1/10.000;Bản đồ địa chính cơ sở tỷ lệ 1/10.000

- Điều tra bổ sung các đối tượng địa lý, chuẩn hoá dữ liệu nền thông tin địa lý

- Nghiên cứu ứng dụng phần mềm Mapping - Office, ArcGIS để xây dựng vàkhai thác cơ sở dữ liệu phục vụ phát triển kinh tế - xã hội tỉnh Bắc Kạn

2.1.2 Phạm vi nghiên cứu

Xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý tỉnh Bắc Kạn tỷ lệ 1:5.000 (đối với khu vực thị

xã Bắc Kạn), 1:10.000 (trên địa bàn toàn tỉnh)

2.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu

2.2.1 Địa điểm: Đề tài được thực hiện tại Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Kạn 2.2.2 Thời gian: Đề tài được tiến hành trong thời gian từ 8/2012 - 8/2013

2.3 Nội dung nghiên cứu

2.3.1 Đánh giá thực trạng số liệu, tài liệu phục vụ thành lập cơ sở dữ liệu thông tin địa lý của tỉnh Bắc Kạn

- Tình hình quản lý và sử dụng đường địa giới hành chính các cấp theo Chỉ thị364/CP của Chính phủ trên địa bàn tỉnh Bắc Kạn

- Các mốc toạ độ, độ cao nhà nước trên địa bàn tỉnh

- Các loại bản đồ địa hình hiện có trên địa bàn tỉnh

- Bản đồ địa chính cơ sở tỷ lệ 1:10.000 theo đơn vị hành chính xã

2.3.2 Cập nhật, điều tra, bổ sung thông tin đối tượng địa lý

2.3.3 Chỉnh lý bổ xung và hoàn thiện nội dung thông tin cơ sở địa lý

2.3.4 Xây dựng hoàn thiện cơ sở dữ liệu địa lý trên địa bàn tỉnh tỷ lệ 1:5.000, 1:10.000 và ứng dụng phục vụ công tác quản lý đất đai và phát triển kinh tế xã hội của tỉnh

2.4 Phương pháp nghiên cứu

Trong phạm vi nghiên cứu luận văn đã sử dụng một số phương pháp nghiêncứu chính:

2.4.1 Phương pháp điều tra thu thập số liệu, chuẩn hoá, bổ sung thông tin địa lý

- Điều tra thu thập số liệu bản đồ, ảnh hàng không, ảnh vệ tinh, các thông tin

về đối tượng, thực trạng hệ thống thông tin địa lý thuộc các ngành giao thông, nôngnghiệp, thống kê, tài nguyên và môi trường Và được chuẩn hoá bằng bộ phần mềmMapping – Office (Gồm các phần mềm Microstation, IrasB, IrasC, Vilis)

2.4.2 Phương pháp xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý

Sơ đồ quy trình công nghệ

Hình 2.1 Sơ đồ quy trình công nghệ thành lập CSDL

Chuẩn hoá dữ liệu nền thông tin địa lý (dữ liệu địa lý gốc)

Sản phẩm của bản đồ địa chính

cơ sở tỷ lệ 1/10.000

- Chuyển đổi dữ liệu địa chính về

dữ liệu nền thông tin địa lý

- Đo bổ sung các đối tượng địa lý

- Đo bổ sung dữ liệu DTM

Bộ NN&PTNT

2.4.3 Phương pháp chuyên gia

Được sử dụng để lấy ý kiến các chuyên gia nhằm hoàn thiện hơn các kết quả,đánh giá và các đề xuất để hoàn thiện hệ thống thông tin địa lý trên địa bàn tỉnh

2.4.4 Phương pháp kiểm nghiệm thực tế

Được sử dụng để đánh giá hiệu quả sử dụng của cơ sở dữ liệu địa lý khi đưavào khai thác trong thực tế phục vụ phát triển kinh tế xã hội tại địa phương

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội tỉnh Bắc Kạn

3.1.1 Điều kiện tự nhiên

* Vị trí địa lý

Bắc Kạn là tỉnh thuộc vùng núi Đông Bắc, nằm trong khoảng tọa độ địa lý từ

21048’22’’ đến 22044’17’’ vĩ độ Bắc và từ 105025’08’’ đến 106024’47’’ kinh độ Đông

Phía Bắc giáp tỉnh Cao Bằng

Phía Nam giáp tỉnh Thái Nguyên

Phía Đông giáp tỉnh Lạng Sơn

Phía Tây giáp tỉnh Tuyên Quang

Hiện nay tỉnh Bắc Kạn có 7 huyện và 1 thị xã gồm 122 xã, phường, thị trấnvới tổng diện tích tự nhiên là 485.941 ha, chiếm 4,7% diện tích vùng Đông Bắc và1,45% diện tích cả nước

Là tỉnh có địa hình núi cao, có vị trí rất quan trọng trong chiến lược an ninh quốc phòng, có nhiều nét tương đồng với các tỉnh xung quanh về địa hình, tài nguyên

-và con người tuy nhiên do nằm sâu trong nội địa nên gặp nhiều khó khăn trong việctrao đổi hàng hoá với các trung tâm kinh tế lớn cũng như các cảng biển Mạng lướigiao thông chủ yếu trong tỉnh chỉ là đường bộ nhưng chất lượng đường lại kém.Chính vị trí địa lý cũng như những khó khăn về địa hình đã ảnh hưởng không nhỏ đếnviệc phát triển kinh tế - xã hội của toàn tỉnh

* Nền địa chất, địa hình

Lịch sử và điều kiện địa chất quyết định sự tạo thành nền thạch học, là vật liệuban đầu tạo thành đất Các cấu trúc địa chất cũng là cơ sở để tạo thành địa hình và cáchình dạng khác nhau của bề mặt đất

Là một tỉnh miền núi vùng cao, Bắc Kạn có địa hình khá phức tạp và đa dạng,diện tích đồi núi chiếm tới 80% diện tích tự nhiên, địa hình hiểm trở và bị chia cắtmạnh, đất bằng chiếm diện tích nhỏ phân bố thành các dải hẹp, kẹp giữa các giải dồinúi cao hai bên Địa hình ở Bắc Kạn có các dạng sau:

- Địa hình vùng núi cao

Kiểu địa hình này tạo thành dải nằm dọc theo phía Tây đến phía Bắc của tỉnhthuộc các huyện Chợ Đồn, Ba Bể, Ngân Sơn và Na Rì Xen vào đó có các dãy núi cao

là ranh giới giữa các huyện Bạch Thông, Ba Bể và phía Bắc huyện Chợ Đồn Ở vùng

này các khối granit xâm nhập thường có độ dốc lớn, đỉnh nhọn và cao nhất vùng Cácnúi cát kết, phiến sét hình thái mềm mại hơn, các đường phân thuỷ có khi sắc sảo, rõnét, có chỗ lại hơi bằng hoặc lượn sóng Nói chung dạng địa hình này hiểm trở, giaothông đi lại rất khó khăn.

- Địa hình vùng đồi núi thấp

Chạy dọc theo Quốc lộ 3 và các tuyến đường đi các huyện trong tỉnh Địa hìnhvùng này đỡ phức tạp hơn, độ cao dưới 700 m, độ dốc thấp hơn vùng núi cáo, thảmthực vật tự nhiên nghèo, chủ yếu là rừng thứ cấp và rừng trồng Do độ che phủ giảm,lại nằm trong vùng mưa nhiều, nên xói mòn rửa trôi trên đất dốc xảy ra khá mạnh mẽ

Tóm lại, Bắc Kạn là tỉnh thuộc vùng cao, địa hình khá phức tạp và khá đặcbiệt, độ cao, độ dốc lớn, lại là đầu nguồn của nhiều hệ thống sông nên tập trung dòngchảy về mùa mưa rất nhanh do vậy việc bảo vệ rừng đầu nguồn có ý nghĩa hết sứcquan trọng đối với sản xuất và đời sống nhân dân trong tỉnh nói riêng và cả vùng hạlưu nói chung

* Khí hậu

Tỉnh Bắc Kạn nằm trong khu vực có khí hậu nhiệt đới gió mùa với đặc trưngcủa khí hậu miền Bắc có mùa đông lạnh, mưa ít; mùa hè nóng, mưa nhiều Mùa mưabắt đầu từ tháng 4, kết thúc vào tháng 10 dương lịch, mùa khô bắt đầu từ tháng 11,kết thúc vào tháng 3 năm sau Nhiệt độ trung bình hàng năm là 23 - 240C, cao nhất là28,40C, thấp nhất là 17,20C

* Thủy văn

Tỉnh Bắc Kạn có các hệ thống sông suối gồm: sông Cầu, sông Bắc Giang,sông Năng, sông Gâm, Phó Đáy và sông Yến Lạc, các sông suối có đặc điểm chung

là lòng nhỏ và dốc, nên tốc độ dòng chảy lớn, nhất là trong mùa mưa lũ [12]

3.1.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội

* Dân số

Theo số liệu thống kê, dân số năm 2012 của tỉnh Bắc Kạn có 298.669 người,

trong đó khu vực thành thị chiếm 16,1%; khu vực nông thôn chiếm 83,9% (Theo Niêm giám thống kê tỉnh Bắc Kạn năm 2012).

Mật độ dân số bình quân thấp, chỉ đạt 61 người/km2, tuy nhiên dân cư phân bốkhông đều, tập trung nhiều ở các đô thị, ven các trục đường giao thông Thị xã BắcKạn là nơi có mật độ dân số cao nhất đạt 275 người/km2, tiếp đến là các huyện Ba Bể

68 người/km2, huyện Pác Nặm 63 người/km2; nơi có mật độ dân số thấp là các huyện

Na Rì và Ngân Sơn (44 người/ km2).

* Thương mại và dịch vụ

Ngành thương mại - dịch vụ những năm gần đây phát triển khá đa dạng, đảmbảo yêu cầu tăng trưởng kinh tế, lưu thông vật tư hàng hoá Việc phát triển phong phúcác loại hình dịch vụ đã góp phần đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của nhân dân về

số lượng, chất lượng và chủng loại mặt hàng

* Kinh tế công nghiệp

Trong những năm gần đây, khu vực kinh tế công nghiệp của tỉnh có nhữngphát triển đáng kể, tốc độ tăng trưởng GDP bình quân đạt 14,61%/năm trong giaiđoạn 2006 - 2012

* Nông nghiệp

Sản xuất nông nghiệp và phát triển nông thôn của tỉnh đã đạt được nhữngthành tựu quan trọng, với tốc độ phát triển nông nghiệp nhanh và bền vững: sản xuấtlương thực có bước phát triển vượt bậc, đảm bảo an ninh lương thực trên địa bàn tỉnh;bước đầu đã hình thành một số vùng sản xuất chuyên canh tập trung để làm tiền đề

cho phát triển công nghiệp chế biến trong những năm tới.

* Chăn nuôi

Là một tỉnh được đánh giá có thế mạnh về phát triển chăn nuôi, đặc biệt làchăn nuôi gia súc, tuy nhiên do ảnh hưởng của dịch lở mồm, long móng ở gia súc vàdịch cúm gia cầm, dịch lợn tai xanh… liên tục xảy ra nên đã ảnh hưởng đến sự pháttriển ngành chăn nuôi của tỉnh

3.2 Hệ thống tư liệu phục vụ xây dựng CSDL địa lý

3.2.1 Hiện trạng về thông tin tư liệu điểm toạ độ, độ cao có trong khu vực

3.2.1.1 Lưới khống chế toạ độ Nhà nước

Trên địa bàn tỉnh có 120 điểm toạ độ Nhà nước gồm các cấp hạng 1, 2, 3; Cácđiểm toạ độ hạng 3 là các điểm địa chính cơ sở được phân bố tương đối đều trongtỉnh, toàn bộ các điểm toạ độ đã được Bộ Tài nguyên và Môi trường thành lập và bàngiao cho tỉnh Bắc Kạn, chủ yếu phục vụ công tác đo đạc bản đồ địa chính để quản lýđất đai và đo đạc bản đồ chuyên đề phục vụ phát triển kinh tế - xã hội trong tỉnh.Thống kê cụ thể như sau:

Bảng 3.1 Danh sách các điểm tọa độ nhà nước

(Có bảng chi tiết các điểm toạ độ Nhà nước kèm theo)

3.2.1.2 Lưới khống chế độ cao Nhà nước: Trên địa bàn tỉnh có 16 tuyến độ cao cấp

hạng 2 và 3 (có Bảng 3.2 Danh sách các điểm độ cao nhà nước kèm theo) [10], [11]

3.2.2 Hiện trạng tư liệu ảnh

3.2.2.1 Tư liệu ảnh hàng không

Khu vực tỉnh Bắc Kạn là ảnh F5 do Công ty đo đạc ảnh địa hình - Tổng cụcĐịa chính (nay là Bộ Tài nguyên và Môi trường) chụp từ ngày 15/11/2001 đến25/12/2001 với các thông số kỹ thuật sau:

Máy bay bay chụp : KING AIRB-200

Do thời tiết không cho phép, tại một số khu vực núi cao bị mây che, cụ thể:Phân khu F5-2002:

Đường bay 5 các ảnh 832, 833, 834, 835 mây che 40cm2.Đường bay 7 các ảnh 754, 755 mây che 20cm2

Đường bay 13 các ảnh 619, 620, 621 mây che 20cm2.Khu vực mây che đã được giải quyết trong quá trình thành lập bình đồ ảnhtrực giao và điều vẽ ngoại nghiệp nội dung bản đồ địa chính cơ sở Nay khi đo vẽ bổsung đối tượng địa lý và lập DTM trên trạm ảnh số đối với các khu vực này sẽ được

xử lý theo các quy định kỹ thuật tại "Quy định đo vẽ đối tượng địa lý”

Chất lượng phim ảnh đảm bảo các yêu cầu đo vẽ bản đồ địa hình tỷ lệ1/10.000 và xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý 1/10.000 [10], [11]

3.2.2.2 Tư liệu ảnh vệ tinh

Sử dụng ảnh vệ tinh SPOT độ phân giải 5m và 2,5m toàn sắc và 10m đa phổ(XS) mới nhất được thu nhận từ trạm thu ảnh vệ tinh tại Trung tâm Viễn thám - BộTài nguyên và Môi trường [10], [11]

3.2.3 Hiện trạng tư liệu bản đồ

Trên địa bàn tỉnh Bắc Kạn có các loại bản đồ địa hình như sau:

- Bản đồ địa hình tỷ lệ 1/250.000 theo lưới chiếu UTM do Cục đo đạc và Bản

đồ Nhà nước (nay là Bộ Tài nguyên và Môi trường) in lại năm 1991

- Bản đồ địa hình tỷ lệ 1/100.000 UTM do Cục đo đạc và Bản đồ - Bộ Tổngtham mưu QĐNDVN tái bản lần thứ 3 năm 1991

- Bản đồ địa hình tỷ lệ 1/50.000 UTM của Mỹ xuất bản năm 1966, 1967 doCục đo đạc và Bản đồ Nhà nước (nay là Bộ Tài nguyên và Môi trường) in lại năm

- Bản đồ địa hình mới 1/10.000: Từ năm 1999–2003, Bộ NN&PTNT đã đo vẽ

ở tỷ lệ 1/10.000 từ tư liệu ảnh phân khu Đông Bắc 1,2,3 Bản đồ được đo vẽ trong hệVN-2000 bằng công nghệ cổ truyền, đo khống chế ảnh, điều vẽ ngoại nghiệp trên ảnhphóng tỷ lệ 1/12.000, tăng dày, đo vẽ nội dung bản đồ gốc diamat trên máy toàn năngchính xác, thanh vẽ chế in nội dung bản đồ gốc 1/10.000

- Bản đồ địa chính cơ sở tỷ lệ 1/10.000:

Năm 2004 Bộ Tài nguyên và Môi trường đã tiến hành thành lập bản đồ địachính cơ sở tỷ lệ 1/10.000 từ ảnh hàng không cho tỉnh Bắc Kạn Sản phẩm được thựchiện trên cơ sở Thiết kế kỹ thuật - Dự toán “Thành lập bản đồ địa chính cơ sở tỷ lệ1/10.000 các tỉnh Hà Giang, Bắc Kạn, Cao Bằng, Lào Cai” kèm theo Quyết định phêduyệt số: 1483/QĐ-BTNMT ngày 9/10/2003 Đã tiến hành đo vẽ tỉnh Bắc Kạn - 176mảnh bản đồ địa chính cơ sở tỷ lệ 1/10.000, thành lập 239 mảnh bản đồ địa chính cơ

sở theo đơn vị hành chính xã với tổng diện tích tự nhiên của tỉnh là 485.941 ha (Có bảng phiên hiệu các mảnh bản đồ kèm theo - Bảng 3.2)

Bản đồ địa chính cơ sở của tỉnh được thành lập từ nguồn dữ liệu đo vẽ nộinghiệp trên máy đo vẽ lập thể ADAM và trên trạm ảnh số INTERGRAPH kết hợp sửdụng sản phẩm trung gian là bình đồ ảnh số tiến hành điều tra xác định các yếu tố nộidung địa chính tại thực địa Phần địa hình trên tỉnh Bắc Kạn được đo vẽ với khoảngcao đều 10m, riêng khu vực không có ảnh sử dụng lớp địa hình của bản đồ địa hình1/50.000 VN2000 với khoảng cao đều 20m Thành quả bản đồ địa chính cơ sở củatỉnh được đánh giá đưa vào sử dụng để thành lập cơ sở dữ liệu nền địa lý tỷ lệ1/10.000 gắn với mô hình số địa hình phủ trùm tỉnh Bắc Kạn [10], [11]

- Bản đồ địa chính chính quy đo đạc theo hệ toạ độ VN-2000 cho 08 đơn vịhành chính xã, phường thuộc thị xã Bắc Kạn

3.2.4 Đặc điểm nguồn thông tin đầu vào

- Các yếu tố địa hình của sản phẩm bản đồ địa chính cơ sở của tỉnh được đo vẽchi tiết ở khoảng cao đều 10m theo quy định của bản đồ địa chính Do nhóm các yếu

tố địa hình của cơ sở dữ liệu nền địa lý 1/10.000 được xây dựng với độ chính xác phảiphù hợp với các khu vực (miền núi cao, đồi núi xen kẽ các thung lũng nhỏ hẹp) dovậy cần phải chuẩn hoá lại để phục vụ đồng thời 2 nhiệm vụ: Xây dựng DTM và phùhợp hoá với mạng lưới sông, suối trong cơ sở dữ liệu nền địa lý

- Nhóm các yếu tố địa vật theo danh mục đối tượng địa lý của sản phẩm bản

đồ địa chính còn thiếu (nhà, đối tượng kinh tế - xã hội v.v.) và còn thiếu các thôngtin định tính, định lượng theo nội dung của danh mục đối tượng địa lý 1/10.000, vìvậy cần tiến hành đo vẽ bổ sung trên mô hình lập thể và điều tra thực địa theo các yêucầu để xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý

3.2.5 Tài liệu điều chỉnh địa giới hành chính các cấp sau chỉ thị số 364/CT của Thủ tướng Chính phủ

Đây là loại tài liệu có tính pháp quy của Nhà nước được lưu tại Sở Nội vụ tỉnhBắc Kạn Tài liệu này dùng để bổ sung những thay đổi về địa giới hành chính các cấp