Ứng dụng công nghệ tin học để xây dựng chương trình quản lý thông tin tài nguyên đất huyện yên định, tỉnh thanh hóa

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page viii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU TT Chữ viết tắt Chữ viết đấy đủ 1 AEZ Agro-Ecological Zoning Khu vực n

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page iii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC HÌNH vi

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU viii

MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2 Mục đích và yêu cầu của đề tài 3

2.1 Mục đích nghiên cứu 3

2.2 Yêu cầu của đề tài 3

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1.1 Tổng quan về đất và dữ liệu tài nguyên đất 4

1.1.1 Các khái niệm cơ bản về đất 4

1.1.2 Hình thái đất 5

1.1.3 Dữ liệu tài nguyên đất 8

1.2 Hệ thống thông tin địa lý - GIS 8

1.2.1 Khái niệm về GIS 8

1.2.2 Cấu trúc và dữ liệu của GIS 9

1.2.3 Chức năng của GIS 11

1.2.4 Ứng dụng của GIS 12

1.3 Hệ thống cơ sở dữ liệu 15

1.3.1 Khái niệm về cơ sở dữ liệu và hệ thống cơ sở dữ liệu 15

1.3.2 Phân loại dữ liệu 16

1.3.3 Mô hình và cấu trúc dữ liệu 18

1.3.4 Tính bảo mật 19

1.3.5 Phần mềm cơ sở dữ liệu và xu hướng phát triển 20

1.4 Tổng quan về phân tích thiết kế hệ thống 22

1.4.1 Giới thiệu về quy trình phân tích thiết kế hệ thống 22

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page iv

1.4.2 Các bước để phân tích thiết kế hệ thống 23

1.4.3 Thiết kế mô hình dữ liệu và CSDL 24

1.5 Ứng dụng công nghệ thông tin trong quản lý dữ liệu đất 26

1.5.1 Trên thế giới 26

1.5.2 Tại Việt Nam 28

Chương 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34

2.1 Đối tượng nghiên cứu 34

2.2 Phạm vi nghiên cứu 34

2.3 Nội dung nghiên cứu 34

2.3.1 Điều tra, phân tích, tổng hợp và đánh giá về điều kiện tự nhiên, tài nguyên đất đai khu vực nghiên cứu 34

2.3.2 Xây dựng chương trình quản lý dữ liệu tài nguyên đất 34

2.3.3 Thử nghiệm và đánh giá độ tin cậy của chương trình quản lý dữ liệu tài nguyên đất 34

2.4 Phương pháp nghiên cứu 35

2.4.1 Phương pháp nghiên cứu các tài liệu chuyên khảo 35

2.4.2 Khảo sát, điều tra, thu thập số liệu 35

2.4.3 Phân tích thống kê và xử lý số liệu 37

2.4.4 Phương pháp xây dựng bản đồ 37

2.4.5 Phương pháp lập trình chương trình quản lý dữ liệu tài nguyên đất 37

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38

3.1 Tổng quan về khu vực nghiên cứu 38

3.1.1 Điều kiện tự nhiên, tài nguyên môi trường 38

3.1.2 Thực trạng phát triển các ngành kinh tế 43

3.1.3 Dân số, lao động, việc làm và thu nhập 49

3.1.4 Thực trạng phát triển cơ sở hạ tầng 49

3.1.5 Tình hình quản lý và sử dụng đất 53

3.2 Thiết kế cơ sở dữ liệu và chương trình quản lý dữ liệu tài nguyên đất 63

3.2.1 Tiêu chí đánh giá chương trình 63

3.2.2 Phân tích thiết kế hệ thống 63

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page v

3.2.3 Xây dựng cơ sở dữ liệu đất 65

3.2.4 Thiết lập chương trình 66

3.3 Nội dung mã nguồn 67

3.3.1 Nội dung mã nguồn 67

3.3.2 Chức năng của một số Sub và Function chính 69

3.4 Giao diện và ứng dụng chương trình 70

3.4.1 Giao diện sử dụng 70

3.4.2 Các chức năng của chương trình 72

3.5 Đóng gói chương trình 79

3.5.1 Những file và tập tin sử dụng để đóng gói chương trình 81

3.5.2 Những file dữ liệu đầu vào 81

3.6 Thử nghiệm và đánh giá độ tin cậy của chương trình 81

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 84

1 Kết luận 84

2 Đề nghị 85

TÀI LIỆU THAM KHẢO 86

PHỤ LỤC 89

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page vi

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 - Đất và các thành phần cơ bản 5

Hình 1.2 - Cấu tạo phẫu diện đất vùng đồi núi 7

Hình 1.3 - Cấu tạo phẫu diện đất lúa nước 7

Hình 1.4 - Cơ sở trí thức trong GIS 10

Hình 1.5 - Các bước trong thiết kế mô hình dữ liệu và CSDL quan hệ 24

Hình 1.6 - Thiết kế tổng thể chức năng phần mềm VILIS 29

Hình 1.7 - Công nghệ ArcGIS của hãng ESRI(Mỹ) 30

Hình 1.8 - Giải pháp công nghệ của phần mềm VILIS 2.0 31

Hình 1.9 - Mô hình GIS trong chương trình FOLES 32

Hình 1.10 - Giao diện chung của chương trình FOLES 33

Hình 2.1 - Cấu trúc cơ sở dữ liệu hệ thống thông tin đất 35

Hình 3.1 - Biểu đồ luồng dữ liệu mức ngữ cảnh 64

Hình 3.2 - Biểu đồ phân cấp chức năng 65

Hình 3.3 - Mối quan hệ của các bảng dữ liệu 66

Hình 3.4 - Cấu trúc chương trình quản lý thông tin tài nguyên đất 67

Hình 3.5 - Nội dung các chương trình thành phần (modules) 68

Hình 3.6 - Nội dung bản giao diện chính 68

Hình 3.7 - Nội dung Giao diện chính 69

Hình 3.8 - Giao diện khởi động chương trình 71

Hình 3.9 - Giao diện sử dụng chương trình 71

Hình 3.10 - Các chức năng tại menu “He Thong” 73

Hình 3.11 - Các chức năng trên menu “Quan ly du lieu” 73

Hình 3.12 - Kết quả của chức năng “Tim Kiem Thong Tin” 74

Hình 3.13 - Các chức năng trên menu “Huong Dan” 74

Hình 3.14 - Kết quả của chức năng “Tro Giup” 75

Hình 3.15 - Các chức năng của thanh công cụ 75

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page vii

Hình 3.16 - Cửa sổ chức năng đăng nhập hệ thống 77

Hình 3.17 - Chức năng quản trị 77

Hình 3.18 - Cửa sổ cập nhập thông tin 78

Hình 3.19 - Cửa sổ mô tả thông tin chi tiết của phẫu diện đất 79

Hình 3.20 - Cửa sổ thông tin bản đồ 79

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page viii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

TT Chữ viết tắt Chữ viết đấy đủ

1 AEZ Agro-Ecological Zoning (Khu vực nông nghiệp - sinh thái)

2 AGL Land and Water Development Division (Bộ phận phát triển

tài nguyên đất và nước)

3 CGIS Canada Geographic Information System (Hệ thống thông

tin địa lý Canada)

4 CNTT Công nghệ thông tin

5 CSDL Cơ sở dữ liệu

6 ESRI Environmental Systems Research Institute (Viện nghiên

cứu hệ thống môi trường)

7 FAO Food and Agriculture Organization of the United Nations

(Tổ chức nông lương thế giới)

8 FOLES Forest land Evaluation System (Phần mềm đánh giá đất

lâm nghiệp)

9 GIS Geographic Information System (Hệ thống thông tin địa lý)

10 GPS Global Positioning System (Hệ thống định vị toàn cầu)

11 ISSS International Society of Soil Science (Hội khoa học đất

quốc tế)

12 LRIS Land Resource Information Systems (Hệ thống thông tin

tài nguyên đất)

13 MCDS Multi-criteria decision-support systems (Hệ thống hỗ trợ ra

quyết định đa mục tiêu)

14 SOTER Global soil and terrain database (Cơ sở dữ liệu đất và địa

hình toàn cầu)

15 SQL Structured Query Language (ngôn ngữ truy vấn cấu trúc)

16 UNEP United Nations Environment Programme (Chương trình

Môi trường Liên hợp quốc)

17 UNESCO United Nations Educational Scientific and Cultural

Organization (Tổ chức Khoa học Giáo dục và Văn hóa Liên hiệp quốc)

18 VILIS VietNam Land Information System (Hệ thống thông tin đất

đai Việt Nam)

19 WAICENT World Agriculture Information Centre (Trung tâm Thông

tin Nông nghiệp thế giới)

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 1

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Đối với mỗi ngành nghề, mỗi lĩnh vực hoạt động của xã hội thì mỗi con người có cách định nghĩa riêng về “đất” Với các nhà địa chất thì nó là sản phẩm của quá trình địa chất, địa mạo Đối với các nhà kinh tế thì đất cũng là một nguồn vốn đầu tư cùng với tư bản và lao động sẽ được khai thác nhằm mang lại lợi nhuận tạo sự phát triển Đối với nhà nông thì đất là tư liệu sản xuất để tạo ra lương thực thực phẩm Và đối với phần lớn mọi người thì đất đơn giản là khoảng không cho mọi hoạt động được thể hiện trong nhiều dạng sử dụng đất khác nhau

Có thể tổng hợp lại trong ngữ cảnh hiện nay thì đất là tất cả các vật được gắn liền với bề mặt trái đất cả những vùng bị nước bao phủ, đất bao gồm vô số các tính chất vật lý, hoá học trừu tượng, các quyền được sử dụng đất như được xây dựng trên bề mặt đất, quyền khai thác, sử dụng nước ngầm và khoáng sản … Như vậy, đất có vai trò vô cùng quan trọng đối với cuộc sống sinh hoạt và sản xuất của toàn xã hội

Hay như Bernard Binns thì “Đất là nguồn tài nguyên có giá trị nhất của nhân loại Nó bao gồm mọi ý nghĩa của sự sống, thiếu đất loài người không thể tồn tại Mọi sự tồn tại và tiến triển của loài người đều diễn ra trên mặt đất Nguồn tài nguyên quý báu này sẽ không bao giờ bị kiệt quệ hay bị phá hủy một khi mọi người và tất cả các quốc gia thấy hết giá trị của nó Nguồn tài nguyên đất đã được tích lũy hàng triệu năm đang bị sử dụng một cách phung phí trong một vài thập niên gần đây Sự phung phí này đang và sẽ ở mức ngày càng gia tăng một khi chưa có các biện pháp xác đáng để ngăn chặn chúng”

Và trong những năm gần đây, đất đai đã trở thành một trong những vấn đề tranh chấp nóng bỏng giữa các quốc gia, các tổ chức và cả những cá nhân Chính

vì vậy, việc quản lý và sử dụng đất một cách chặt chẽ, rõ ràng và cẩn thận đã trở thành vấn đề lớn toàn cầu Điều này dẫn đến việc phải đánh giá lại các yêu cầu

về thông tin đất và các chương trình, chiến lược nhằm giải quyết các vấn đề trên Bởi “Sự hiểu biết chính xác về các nguồn tài nguyên, sự mô tả, thể hiện và lưu trữ chúng là yếu tố cần thiết trước hết để sử dụng và bảo vệ các tài nguyên đó

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 2

một cách hợp lý” – Bernard Binns Tuy nhiên, để quản lý tốt các thông tin đất với các dữ liệu không gian dưới dạng cơ sở dữ liệu là công việc hết sức khó khăn nếu thực hiện bằng các phương pháp thủ công trên các tài liệu và bản đồ giấy

Từ những năm 50 thế kỷ XX, con người bắt đầu cuộc cách mạng khoa học

kỹ thuật lần thứ hai có bản chất là quá trình tin học hoá, nội dung là sử dụng

“công nghệ thông tin” để thay thế một phần lao động trí óc, để trợ giúp phần điều khiển bằng trí tuệ của con người Công nghệ thông tin là ngành sử dụng máy tính

và phần mềm máy tính để chuyển đổi, thu thập, lưu trữ, bảo vệ, xử lý, truyền và cung cấp thông tin Do đó, càng ngày càng có nhiều các nhà hoạch định chính sách sử dụng đất, các nhà quy hoạch, các nhà quản lý địa chính và các cơ quan,

cá nhân khác cần kết hợp các vấn đề thông tin đất và các dữ liệu không gian dưới dạng cơ sở dữ liệu

Cơ sở dữ liệu (viết tắt CSDL; tiếng Anh là database) được hiểu theo cách

định nghĩa kiểu kĩ thuật thì nó là một tập hợp thông tin có cấu trúc Thuật ngữ này thường dùng trong công nghệ thông tin và nó thường được hiểu rõ hơn dưới dạng một tập hợp liên kết các dữ liệu, thường đủ lớn để lưu trên một thiết bị lưu trữ như đĩa hay băng Dữ liệu này được duy trì dưới dạng một tập hợp các tập tin trong hệ điều hành hay được lưu trữ trong các hệ quản trị cơ sở dữ liệu Một số

ưu điểm mà CSDL mang lại là: giảm sự trùng lặp thông tin xuống mức thấp nhất;

do đó đảm bảo thông tin có tính nhất quán và toàn vẹn dữ liệu; đảm bảo dữ liệu

có thể được truy - xuất theo nhiều cách khác nhau; nhiều người có thể sử dụng chung một cơ sở dữ liệu…

Các giải pháp phần mềm được áp dụng hiện nay trong công tác xây dựng

cơ sở dữ liệu phục vụ quản lý đất đai rất phong phú và đa dạng như: Arcview, ArcGIS, Mapinfo, Vilis … Mỗi phần mềm này đều có những ưu - nhược điểm riêng trong công tác quản lý dữ liệu đất đai, đặc biệt là đối với một quốc gia đang phát triển như Việt Nam bởi những hạn chế về cơ sở kỹ thuật, về nguồn nhân lực… Với mong muốn được tìm hiểu thêm ứng dụng của công nghệ thông tin

trong công tác quản lý dữ liệu đất, tôi tiến hành nghiên cứu và thực hiện đề tài:

“Ứng dụng công nghệ tin học để xây dựng chương trình quản lý thông tin tài

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 3

nguyên đất huyện Yên Định, tỉnh Thanh Hoá” với sự hướng dẫn của TS

2.2 Yêu cầu của đề tài

- Nắm vững các văn bản do Nhà nước và địa phương ban hành có liên quan tới công tác quản lý, sử dụng tài nguyên đất;

- Tìm hiểu các công nghệ thông tin đã được sử dụng để xây dựng và quản

lý CSDL tài nguyên đất;

- Xây dựng chương trình ứng dụng quản lý CSDL sử dụng ngôn ngữ Microsoft Visual Basic 6.0 và bộ thư viện MapObject lập trình trong môi trường GIS phục vụ việc quản lý tài nguyên đất cho huyện Yên Định, tỉnh Thanh Hóa;

- Thu thập điều tra các tài liệu, số liệu, văn bản và bản đồ có liên quan

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 4

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Tổng quan về đất và dữ liệu tài nguyên đất

1.1.1 Các khái niệm cơ bản về đất

Nguồn gốc của đất là từ các loại "đá mẹ” nằm trong thiên nhiên lâu đời bị

phá huỷ dần dần dưới tác dụng của yếu tố lý học, hoá học và sinh học Tiêu

chuẩn cơ bản để phân biệt giữa "đá mẹ" và đất là độ phì nhiêu, nếu chưa có độ

phì nhiêu, thực vật thượng đẳng chưa sống được (Trần Văn Chính, 2006)

Do yêu cầu sử dụng đất khác nhau, loài người đã dùng các phương pháp nghiên cứu đất khác nhau và tích luỹ được rất nhiều kiến thức về đất Nhưng cũng có các nhận thức khác nhau về đất Thí dụ đối với các công trình xây dựng nhà cửa, đường sá, thuỷ lợi thì đất chỉ là nguyên liệu chịu lực cho nên các cán bộ thuỷ lợi và xây dựng thường coi đất là một loại nguyên liệu, chỉ quan tâm đến các tính chất vật lý và cơ lý của đất Còn trong sản xuất nông nghiệp đất là cơ sở sinh sống và phát triển cây trồng

Các loại đá nằm trong thiên nhiên chịu tác dụng lý học, hoá học và sinh học dần dần bị phá huỷ thành một sản phẩm được gọi là mẫu chất Trong mẫu chất mới chỉ có các nguyên tố hoá học chứa trong đá mẹ sinh ra nó, còn thiếu một số thành phần quan trọng như chất hữu cơ, đạm, nước vì thế thực vật thượng đẳng chịu sống được Trải qua một thời gian dài nhờ tác dụng của sinh vật tích luỹ được chất hữu cơ và đạm, thực vật thượng đẳng sống được, có nghĩa

là đã hình thành thổ nhưỡng Như vậy có thể nói nguồn gốc ban đầu của đất là từ

đá mẹ Dù là đất nông nghiệp, đất lâm nghiệp, đất đồng cỏ, thậm chí đất hoang đều gồm có các thành phần cơ bản sau đây:

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 5

Hình 1.1 - Đất và các thành phần cơ bản Trong đó:

- Chất vô cơ do đá phá hủy tạo thành chiếm 95% trọng lượng hay 38% thể tích của chất rắn

- Chất hữu cơ do xác sinh vật phân huỷ chiếm dưới 5% trọng lượng hoặc 12% thể tích chất rắn

- Không khí một phần từ khí quyển nhập vào (O2+ N2) hoặc do đất sinh ra (CO2 và hơi nước)

- Nước chủ yếu do từ ngoài nhập vào, vì có hoà tan nhiều chất cho nên nước trong đất thực chất là dung dịch đất

- Sinh vật trong đất có nhiều loài như côn trùng, giun, nguyên sinh động vật, các loài tảo và một số lượng rất lớn vi sinh vật

Những thành phần trên có thể rất khác nhau về tỷ lệ phối hợp Thí dụ trong đất than bùn hàm lượng chất hữu cơ có thể tới 70-80% Ngược lại trong đất cát, hoặc đất xói mòn trơ sỏi đá không có thực bì che phủ thì hàm lượng chất hữu

cơ chỉ có mấy phần nghìn mà thôi Không khí và nước trong đất cũng thay đổi rất nhiều bởi vì hai thành phần này tồn tại trong các khe hở của đất, nó không những phụ thuộc độ chặt, độ xốp mà còn phụ thuộc độ ẩm của đất Cả hai thành phần này cộng lại có thể chiếm trên 50% thể tích đất (Trần Văn Chính, 2006)

1.1.2 Hình thái đất

Hình thái thể hiện ở phẫu diện đất, nói cách khác hình thái đất là phẫu diện đất Phẫu diện đất là mặt cắt thẳng đứng từ trên mặt đất xuống dưới sâu

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 6

Quan sát phẫu diện đất, từ trên mặt xuống dưới sâu thường có các tầng đất khác nhau về: màu sắc, thành phần cơ giới, độ chặt, độ xốp, mức độ đá lẫn, sự phân bố rễ cây trồng, độ ẩm

Tầng đất là những lớp đất nằm song song hay gần song song với bề mặt đất, các tầng đất được phân biệt với nhau bởi các dấu hiệu có thể quan sát, đo đếm tại thực địa hoặc thông qua phân tích trong phòng

Tầng đất trong phẫu diện là kết quả của một hay một số quá trình hình thành hoặc biến đổi diễn ra trong đất, vì vậy tầng đất thường được gọi là tầng phát sinh Như vậy, nghiên cứu phẫu diện đất giúp ta chẩn đoán được quá trình phát sinh đất Tầng phát sinh là cơ sở để tiến hành phân loại đất theo phát sinh, tầng phát sinh được định lượng các tính chất gọi là tầng chẩn đoán trong phân loại đất theo phương pháp định lượng

V.V Ðôcutraép là người đầu tiên dùng các ký tự là chữ cái in hoa ký hiệu cho các tầng đất, theo ông từ trên mặt xuống dưới sâu có 3 tầng cơ bản là A, B,

C Tầng A là lớp đất trên vùng (còn gọi là tầng mặt, tầng canh tác), đây là tầng tích luỹ chất hữu cơ và mùn, đồng thời tầng A cũng là tầng rửa trôi, tuỳ mức độ nghiên cứu mà tầng A được chia thành Aoo, Ao (tầng thảm mục), A1, A2, A3 Tầng B là tầng tích tụ các chất rửa trôi từ tầng A xuống, có thể được chia thành

B1, B2, B3 Tầng C là tầng mẫu chất nằm ngay trên đá mẹ phát sinh ra đất

Hiện nay, các nhà khoa học đất đề nghị bổ sung thêm một số tầng đất Theo Soil Taxonomy và FAO-UNESCO, trong phẫu diện có các tầng lần lượt từ trên xuống dưới như sau: tầng O, tầng H, các loại tầng A, tầng E, các loại tầng B

và tầng C (một phẫu diện đất không nhất thiết phải đủ tầng đất nêu trên) (Trần Văn Chính, 2006)

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 7

Dưới đây là cấu tạo 2 phẫu diện đất điển hình tại Việt Nam

+ Vùng đồi núi:

Phẫu diện điển hình có 3 tầng cơ bản là A, B, C (Ðá

mẹ ký hiệu là C ,Tầng B thường có độ dày lớn nhất)

Chú ý: Ðộ dày từ mặt xuống tới đá mẹ được gọi là độ

dày đất, còn quen gọi là độ dày tầng đất

Hình 1.2 - Cấu tạo phẫu diện đất vùng đồi núi

+ Vùng đồng bằng:

Ðiển hình là phẫu diện đất lúa nước

AC: Tầng canh tác (còn gọi là tầng A), tầng này càng

dày, đất càng tốt

P: Tầng đế cày, nằm ngay dưới tầng canh tác

B: Tầng tích tụ có màu loang lổ đỏ vàng, tầng này

tích tụ các chất rửa trôi từ trên xuống, ngoài ra còn tích tụ

một số chất từ nước ngầm đem lên, nên tầng B đất đồng

bằng có tích tụ 2 chiều

G: Tầng glay có màu xanh xám hoặc xám xanh

Hình 1.3 - Cấu tạo phẫu diện đất lúa nước

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 8

1.1.3 Dữ liệu tài nguyên đất

Dữ liệu đất là một thành phần trong hệ thống CSDL tài nguyên đất Dữ liệu về đất gồm rất nhiều các thành phần riêng như là vị trí đất, nguồn gốc hình thành, các tính chất hóa học, sinh học, vật lý…

CSDL tài nguyên đất nói riêng cũng tương tự như nhiều CSDL khác, được phân loại theo dạng thông tin gồm: CSDL không gian (đồ họa) và CSDL thuộc tính (văn bản) CSDL tài nguyên đất phân loại theo nguồn thông tin gồm: Thông tin đầu vào như dữ liệu bản đồ (thu thập từ bản đồ trên giấy, bản đồ số, số liệu đo mặt đất, số liệu đo ảnh hàng không, vũ trụ …); dữ liệu thuộc tính (thu thập từ nội dung bản đồ cũ, điều tra thực địa, sổ sách tài liệu, hồ sơ, số liệu điều tra cơ bản); Thông tin đầu ra phục vụ yêu cầu quản lý của các cơ quan nhà nước; của ngành Tài nguyên và môi trường, các ngành khác và phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt của người dân

1.2 Hệ thống thông tin địa lý - GIS

Hệ thống thông tin địa lý (Geographic information system - GIS) còn

được hiểu như là một hệ thống về các thông tin mang tính chất địa lý (geographical information system), là một hệ thống thông tin để thu thập, lưu trữ, phân tích, quản lý và trao đổi dữ liệu liên quan đến không gian

1.2.1 Khái niệm về GIS

Đã có nhiều định nghĩa khác nhau về GIS, nhưng nói chung hiện nay đã thống nhất quan niệm chung là “GIS là một hệ thống kết hợp giữa con người và

hệ thống máy tính cùng các thiết bị ngoại vi để lưu trữ, xử lý, phân tích, hiển thị các thông tin địa lý để phục vụ một mục đích nghiên cứu, quản lý nhất định” (Hoàng Lê Hường, 2009)

GIS được sử dụng nhằm xử lý đồng bộ các lớp thông tin không gian (bản đồ) gắn với các thông tin thuộc tính, phục vụ nghiên cứu, quy hoạch và quản lý các hoạt động theo lãnh thổ

Xét dưới góc độ là công cụ, GIS dùng để thu thập, lưu trữ, biến đổi, hiển thị các thông tin không gian nhằm thực hiện các mục đích cụ thể

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 9

Xét dưới góc độ là phần mềm, GIS làm việc với các thông tin không gian, phi không gian, thiết lập quan hệ không gian giữa các đối tượng Có thể nói các chức năng phân tích không gian đã tạo ra diện mạo riêng cho GIS

Xét dưới góc độ ứng dụng trong quản lý nhà nước, GIS có thể được hiểu như là một công nghệ xử lý các dữ liệu có toạ độ để biến chúng thành các thông tin trợ giúp quyết định phục vụ các nhà quản lý

Xét dưới góc độ hệ thống, GIS là hệ thống gồm các hợp phần: phần cứng, phần mềm, cơ sở dữ liệu và cơ sở tri thức chuyên gia

1.2.2 Cấu trúc và dữ liệu của GIS

1.2.2.1 Cấu trúc GIS

o Phần cứng

Bao gồm hệ thống máy tính và các thiết bị ngoại vi có khả năng thực hiện các chức năng nhập thông tin (Input), xuất thông tin (Output) và xử lý thông tin của phần mềm Hệ thống này gồm có máy chủ (server), máy khách (client), máy quét (scanner), máy in (printer) được liên kết với nhau trong mạng LAN hay Internet

o Phần mềm

Đi kèm với hệ thống thiết bị trong GIS ở trên là một hệ phần mềm có tối thiểu 4 nhóm chức năng sau đây:

- Nhập thông tin không gian và thuộc tính từ các nguồn khác nhau

- Lưu trữ, điều chỉnh, cập nhật và tổ chức các thông tin không gian và thuộc tính

- Phân tích biến đổi thông tin trong cơ sở dữ liệu nhằm giải quyết các bài toán tối ưu và mô hình mô phỏng không gian - thời gian

- Hiển thị và trình bày thông tin dưới các dạng khác nhau, với các biện pháp khác nhau

Phần mềm được phân thành ba lớp: hệ điều hành, các chương trình tiện ích đặc biệt và các chương trình ứng dụng

o Cơ sở dữ liệu (CSDL)

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 10

GIS phải bao gồm một cơ sở dữ liệu chứa các thông tin không gian (thông tin địa lý: cặp tọa độ x,y trong hệ tọa độ phẳng hoặc địa lý) và các thông tin thuộc tính liên kết chặt chẽ với nhau và được tổ chức theo một ý đồ chuyên ngành nhất định Thời gian được mô tả như một kiểu thuộc tính đặc biệt Quan

hệ được biểu diễn thông qua thông tin không gian hoặc thuộc tính

o Cơ sở tri thức

Cấu trúc của Cơ sở tri thức trong GIS được thể hiện như sau

Hình 1.4 - Cơ sở trí thức trong GIS

1.2.2.2 Dữ liệu của GIS

Đặc điểm quan trọng trong tổ chức dữ liệu của GIS là: dữ liệu không gian (bản đồ) và dữ liệu thuộc tính được lưu trữ trong cùng một cơ sở dữ liệu (CSDL)

và có quan hệ chặt chẽ với nhau

Dữ liệu không gian có hai dạng cấu trúc: Cấu trúc raster có thể hiểu đơn

giản là một “ảnh” chứa các thông tin về một chuyên đề Ảnh raster mô phỏng bề mặt trái đất và các đối tượng trên đó bằng một lưới (đều hoặc không đều) gồm các hàng và cột Những phần tử nhỏ này gọi là những pixel hay cell Giá trị của pixel là thuộc tính của đối tượng Kích thước pixel càng nhỏ thì đối tượng càng được mô tả chính xác Một mặt phẳng chứa đầy các pixel tạo thành raster; Cấu

trúc vector mô tả vị trí và phạm vi của các đối tượng không gian bằng tọa độ

cùng các kết hợp hình học gồm nút, cạnh, mặt và quan hệ giữa chúng Về mặt

hình học, các đối tượng được phân biệt thành 3 dạng: đối tượng dạng điểm

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 11

(point), đối tượng dạng đường (line) và đối tượng dạng vùng (region hay

polygon)

Dữ liệu thuộc tính dùng để mô tả đặc điểm của đối tượng Dữ liệu thuộc

tính có thể là định tính hoặc định lượng Về nguyên tắc, số lượng các thuộc tính

của một đối tượng là không có giới hạn Để quản lý dữ liệu thuộc tính của các đối tượng địa lý trong CSDL, GIS đã sử dụng phương pháp gán các giá trị thuộc tính cho các đối tượng thông qua các bảng số liệu Mỗi bản ghi đặc trưng cho một đối tượng địa lý, mỗi cột của bảng tương ứng với một kiểu thuộc tính của đối tượng đó

Dữ liệu chung bao gồm các thông tin về hệ quy chiếu và tỷ lệ bản đồ

Hệ quy chiếu (Projection): Khoảng cách giữa các điểm, diện tích, hình

dạng các khu vực trên trái đất khi biểu thị lên mặt phẳng không tránh khỏi sự biến dạng, hay nói cách khác có sai số Để biểu thị bề mặt Elipxoid lên mặt phẳng người ta sử dụng phép chiếu bản đồ Phép chiếu bản đồ xác định sự tương ứng giữa bề mặt Elipxoid và mặt phẳng có nghĩa là mỗi điểm trên bề mặt Elipxoid quay có toạ độ φ,λ tương ứng với một điểm duy nhất trên mặt phẳng với toạ độ vuông góc X,Y Lưới kinh vĩ độ (hoặc các đường toạ độ khác xây dựng trong những phép chiếu nhất định gọi là lưới chiếu bản đồ), lưới chiếu bản đồ đó

là cơ sở toán học để phân bố chính xác các yếu tố nội dung bản đồ Quan hệ phụ thuộc giữa toạ độ một điểm trên mặt đất và toạ độ vuông góc của điểm đó trên bản đồ được biểu thị bằng công thức: x= f1(φ,λ); y = f2 (φ,λ)

Tỷ lệ bản đồ (Scale): chỉ mức độ thu nhỏ của bản đồ so với thực tế Cần

phải có một tỷ lệ bản đồ thích hợp và thống nhất cho các đối tượng địa lý trong một CSDL GIS Tùy theo quy mô, tính chất của bản đồ để chọn tỷ lệ thích hợp

(Giáo trình Visual Basic http://www.ebook.edu.vn/ Giáotrìnhtinhọc)

1.2.3 Chức năng của GIS

o Nhập dữ liệu

o Quản lý dữ liệu

o Sửa đổi và phân tích dữ liệu không gian

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 12

o Sửa đổi và phân tích dữ liệu phi không gian

o Tích hợp dữ liệu phi không gian và thuộc tính (Đây là các chức năng quan trọng nhất của GIS, để phân biệt với các hệ khác, nhất là các hệ vẽ bản đồ

tự động và các hệ CAD - Computer-Added Design-thiết kế bằng máy tính - là những hệ cũng làm việc với bản đồ số trên máy tính)

o Xuất bản

1.2.4 Ứng dụng của GIS

Cơ sở dữ liệu địa lý được tạo và quản lý bằng GIS cho phép các ứng dụng

đa ngành có thể được thực hiện trên cùng một nền dữ liệu thống nhất Do vậy, kỹ thuật GIS hiện nay được ứng dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực, được xem là

“công cụ hỗ trợ quyết định” (decision - making support tool)

1.2.4.1 Các bài toán ứng dụng của công nghệ GIS

a) Tính toán theo các mô hình để tạo ra thông tin mới

Ví dụ: + Bản đồ thích nghi cây trồng được tính toán dựa trên việc chồng xếp có trọng số các thông tin: bản đồ thổ nhưỡng, bản đồ độ dốc

+ Bản đồ hiện trạng rừng hai thời kỳ được chồng xếp để có bản đồ

về biến động rừng giữa hai thời kỳ

b) Các bài toán mô phỏng

Theo các mô hình lý thuyết (mang tính giả định), GIS còn có ứng dụng trong các bài toán mô phỏng như các ví dụ sau

- Với một chiều cao đập cho trước, GIS có thể mô phỏng được mức, lượng, diện tích nước ngập;

- Với các chiều rộng mở đường khác nhau trên bản đồ hiện trạng sử dụng đất, GIS cho phép mô phỏng các phương án mở đường và tiền đền bù

c) Các ứng dụng có liên quan đến mô hình số độ cao

- Như tính toán phạm vi quan sát từ điểm phục vụ cho các yêu cầu quân sự hoặc đặt trạm ăng ten viễn thông (điện thoại di động);

- Các thông số của địa hình được xác định như độ cao, độ dốc còn phục vụ cho công tác qui hoạch (ví dụ phân cấp phòng hộ đầu nguồn) và các khoa học trái đất (địa mạo, địa lý)

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 13

1.2.4.2 Một số lĩnh vực được ứng dụng chủ yếu trên thế giới

Từ những bài toán cơ bản trên, công nghệ GIS đã mang lại rất nhiều ứng dụng hữu ích cho cuộc sống trong mọi lĩnh vực

a) Nghiên cứu quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường

Quản trị rừng (theo dõi sự thay đổi, phân loại );

Quản trị đường di cư và đời sống động vật hoang dã;

Quản lý và quy hoạch đồng bằng ngập lũ, lưu vực song;

Bảo tồn đất ướt;

Phân tích các biến động khí hậu, thuỷ văn;

Phân tích các tác động môi trường (EIA);

Nghiên cứu tình trạng xói mòn đất;

Quản trị sở hữu ruộng đất;

Quản lý chất lượng nước;

Quản lý, đánh giá và theo dõi dịch bệnh;

Xây dựng bản đổ và thống kê chất lượng thổ nhường;

Quy hoạch và đánh giá sử dụng đất đai

b) Nghiên cứu điều kiện tự nhiên kinh tế - xã hội

Quản lý dân số;

Quản trị mạng lưới giao thông (thuỷ - bộ);

Quản lý mạng lưới y tế, giáo dục;

Điều tra và quản lý hệ thống cơ sở hạ tầng

c) Nghiên cứu hỗ trợ các chương trình quy hoạch phát triển

Đánh giá khả năng thích nghi cây trồng, vật nuôi và động vật hoang dã;

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 14

Định hướng và xác định các vùng phát triển tối ưu trong sản xuất nông nghiệp;

Hỗ trợ quy hoạch và quản lý các vùng bảo tồn thiên nhiên;

Đánh giá khả năng và định hướng quy hoạch đô thị, khu công nghiệp;

Hỗ trợ bố trí mạng lưới y tế, giáo dục

d) Sản xuất nông nghiệp và phát triển nông

Trong nghiên cứu sản xuất nông nghiệp và phát triển nông thôn, các lĩnh vực ứng dụng của kỹ thuật GIS rất rộng rãi Do vậy, GIS trở thành công cụ đắc dụng cho việc quản lý và tổ chức sản xuất nông nghiệp - nông thôn trên các vùng lãnh thổ

Thổ nhường: Xây dựng các bản đồ đất và đơn tính đất; Đặc trưng hoá các lớp phủ thổ nhường

Trồng trọt: Khả năng thích nghi các loại cây trồng; Sự thay đổi của việc sử dụng đất; Xây dựng các đề xuất về sử dụng đất; Khả năng bền vững của sản xuất nông nghiệp Nông - Lâm kết hợp; Theo dõi mạng lưới khuyến nông; Khảo sát nghiên cứu dịch - bệnh cây trồng (côn trùng và cỏ dại); Suy đoán hay nội suy các ứng dụng kỹ thuật

Quy hoạch thuỷ văn và tưới tiêu: Xác định hệ thống tưới tiêu; Lập thời biểu tưới nước; Tính toán sự xói mòn/ bồi lắng trong hồ chứa nước; Nghiên cứu đánh giá ngập lũ

Kinh tế nông nghiệp: Điều tra dân số / nông hộ; Thống kê; Khảo sát kỹ thuật canh tác; Xu thế thị trường của cây trồng; Nguồn nông sản hàng hoá

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, dự báo dịch bệnh

Các ứng dụng trên có thể coi là “cổ điển” và đã được áp dụng thành công

Ngày nay GIS đang phát triển mạnh theo hướng tổ hợp, phát triển GIS lớn,liên

kết mạng, ứng dụng thành quả của các ngành khoa học khác vào GIS, như ứng

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 15

dụng trí tuệ nhân tạo, lý thuyết mờ vào trong việc xử lý dữ liệu GIS, tích hợp GIS với các thông tin chuyên đề để hình thành hệ thông tin giải quyết một vấn đề cụ thể cũng như trợ giúp ra quyết định, nhất là trong quản lý lãnh thổ

1.3 Hệ thống cơ sở dữ liệu

1.3.1 Khái niệm về cơ sở dữ liệu và hệ thống cơ sở dữ liệu

Cơ sở dữ liệu (viết tắt CSDL; tiếng Anh là database - DB) được hiểu

theo cách định nghĩa kiểu kĩ thuật thì nó là một tập hợp thông tin có cấu trúc Tuy nhiên, thuật ngữ này thường dùng trong công nghệ thông tin và nó thường được hiểu rõ hơn dưới dạng một tập hợp liên kết các dữ liệu, thường đủ lớn để lưu trên một thiết bị lưu trữ như đĩa hay băng (Nguyễn Duy Bình 2006) Dữ liệu này được duy trì dưới dạng một tập hợp các tập tin trong hệ điều hành hay được lưu trữ trong các hệ quản trị cơ sở dữ liệu

Một số ưu diểm mà CSDL mang lại:

- Giảm sự trùng lặp thông tin xuống mức thấp nhất Do đó đảm bảo thông tin có tính nhất quán và toàn vẹn dữ liệu

- Đảm bảo dữ liệu có thẻ được truy suất theo nhiều cách khác nhau

- Nhiều người có thể sủ dụng một cơ sở dữ liệu

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu (tiếng Anh: Database Management System -

DBMS) là phần mềm hay hệ thống được thiết kế để quản trị một cơ sở dữ liệu

Cụ thể, các chương trình thuộc loại này hỗ trợ khả năng lưu trữ, sửa chữa, xóa và tìm kiếm thông tin trong một CSDL Có rất nhiều loại hệ quản trị CSDL khác nhau, từ phần mềm nhỏ chạy trên máy tính cá nhân cho đến những hệ quản trị phức tạp chạy trên một hoặc nhiều siêu máy tính

Tuy nhiên, đa số hệ quản trị CSDL trên thị trường đều có một đặc điểm

chung là sử dụng ngôn ngữ truy vấn theo cấu trúc mà tiếng Anh gọi là Structured Query Language (SQL) Các hệ quản trị CSDL phổ biến được nhiều người biết

đến là MySQL, Oracle, PostgreSQL, SQL Server, DB2, Infomix, v.v Phần lớn các hệ quản trị CSDL kể trên hoạt động tốt trên nhiều hệ điều hành khác nhau

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 16

như Linux, Unix và MacOS ngoại trừ SQL Server của Microsoft chỉ chạy trên hệ điều hành Windows (Nguyễn Duy Bình 2006)

1.3.2 Phân loại dữ liệu

1.3.2.1 Dữ liệu dạng phẳng (Flat file)

Dữ liệu dạng phẳng là một chuỗi dữ liệu hai chiều được tổ chức theo hàng

và cột tương tự như một bảng tính (spreadsheet) Đây là dạng đơn giản nhất trong quản lý CSDL Tất cả các dữ liệu của một loại đối tượng được lưu trữ trong một file hay một bảng riêng

Quản lý CSDL dạng phẳng thường có giá thành thấp và dễ dàng sử dụng, nhưng sự phức tạp của dữ liệu thực tế đòi hỏi cần phải có thêm khả năng để có thể cung ứng dữ liệu Trong một hệ thống lưu trữ dữ liệu dạng phẳng, mỗi hàng đại diện cho một đối tượng (observation), rất đơn giản Mỗi cột thì chứa các dữ liệu cùng loại

1.3.2.2 Dữ liệu dạng cây (Hierarchical)

Trong cấu trúc dữ liệu dạng cây, mối quan hệ một - nhiều giữa nhiều tập

dữ liệu được hình thức hóa vào trong thiết kế cơ sở dữ liệu Thiết kế này thuận lợi trong những trường hợp có nhiều mẫu sản phẩm trong một lần thí nghiệm - dạng quan hệ 1-nhiều, nhưng có khó khăn với những trường hợp khác như là quan hệ nhiều-nhiều Dạng dữ liệu này ít được sử dụng hơn dữ liệu dạng phẳng hay dữ liệu quan hệ Trong cơ sở dữ liệu dạng cây, những phần tử dữ liệu có thể được thấy như là một nhánh cây đảo ngược

Dữ liệu dạng cây khi thiết lập có thể được lưu trữ trong một hệ quản lý CSDL quan hệ, và hệ quản lý CSDL quan hệ thường linh hoạt hơn, do đó hệ quản lý CSDL dạng cây thường rất hiếm được sử dụng

1.3.2.3 Dữ liệu dạng mạng lưới (Network)

Trong mô hình dữ liệu dạng mạng, mối quan hệ phức hợp giữa các đối tượng trong cùng một lớp được quản lý dễ dàng hơn Hệ thống Hypertext (như là mạng toàn cầu - World Wide Web - www) là một điển hình của phương thức

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 17

quản lý dữ liệu này Hệ quản lý CSDL dạng mạng lưới không phải là phổ biến, nhưng nó thích hợp trong một số trường hợp, nhất là trường hợp có khối lượng các mối quan hệ dữ liệu rất phức tạp

Dữ liệu dạng mạng có thể được lưu trữ trong một hệ quản lý CSDL Bảng

kết nối (join table) là cần thiết để xử lý mối quan hệ nhiều-nhiều

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 18

1.3.2.4 Dữ liệu quan hệ (Relational data)

Trong mô hình quan hệ, dữ liệu được lưu trong một hoặc nhiều bảng biểu,

và các bảng biểu có liên quan với nhau, có nghĩa là, chúng có thể tham gia cùng với nhau, dựa trên các yếu tố dữ liệu trong những bảng biểu

Điều này cho phép lưu trữ dữ liệu với nhiều thành phần của một loại thông tin liên quan đến một đối tượng (mối quan hệ 1-nhiều) Cách này có hiệu quả trong việc lưu trữ dữ liệu lớn, phức tạp, bởi nó cung cấp khả năng kết hợp dữ liệu một cách linh hoạt Hiện nay, được sử dụng phổ biến nhất trong chương trình quản lý CSDL là dữ liệu dạng quan hệ

1.3.2.5 Dữ liệu dạng đối tượng (Object oriented)

Dữ liệu dạng đối tượng bắt đầu được ứng dụng từ những năm 90 của thế

kỷ XX Đây tuy là dạng dữ liệu tương đối phức tạp nhưng nó có khả năng thao tác nhiều dữ liệu cho nhiều mục đích khác nhau, và có khả năng sử dụng rộng rãi Một số đặc tính của CSDL dạng đối tượng bao gồm:

+ Khả năng bao trùm (Encapsulation);

+ Tính kế thừa (Inheritance);

+ Khả năng trao đổi thông điệp (Message Passing);

+ Tính đa năng (Polymorphism)

(Nguyễn Duy Bình 2006)

1.3.3 Mô hình và cấu trúc dữ liệu

Mô hình dữ liệu (data module) của môt hệ thống quản lý dữ liệu là cấu trúc của các bảng (tables) và các cột (fields) để lưu trữ kết quả dữ liệu Quá trình

tạo ra mô hình dữ liệu chặt chẽ và hợp lý là một trong bước quan trọng trong quá trình xây dựng một hệ thống CSDL có hiệu quả và thành công

Trong khoa học máy tính, cấu trúc dữ liệu là một cách lưu dữ liệu trong máy tính sao cho nó có thể được sử dụng một cách hiệu quả Thông thường, một cấu trúc dữ liệu được chọn cẩn thận sẽ cho phép thực hiện thuật toán hiệu quả hơn Việc chọn cấu trúc dữ liệu thường bắt đầu từ chọn một cấu trúc dữ liệu trừu tượng Một cấu trúc dữ liệu được thiết kế tốt cho phép thực hiện nhiều phép toán,

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 19

sử dụng càng ít tài nguyên, thời gian xử lý và không gian bộ nhớ càng tốt Các cấu trúc dữ liệu được triển khai bằng cách sử dụng các kiểu dữ liệu, các tham chiếu và các phép toán trên đó được cung cấp bởi một ngôn ngữ lập trình

1.3.4 Tính bảo mật

o Tính chủ quyền của dữ liệu

- Thể hiện ở phương diện an toàn dữ liệu

- Khả năng biểu diễn mối liên hệ của dữ liệu và tính chính xác dữ liệu

- Người khai thác cơ sở dữ liệu phải cập nhật cho CSDL những thông tin mới nhất

o Tính bảo mật và quyền khai thác thông tin của người sử dụng

- Do ưu điểm CSDL có thể cho nhiều người khai thác đồng thời nên cần phải có một cơ chết bảo mật phân quyền khai thác CSDL

- Các hệ điều hành nhiều người sử dụng hay cục bộ đều cung cấp cơ chế này

o Tranh chấp dữ liệu

- Khi nhiều người cùng truy nhập CSDL với các mục đích khác nhau rất

có thể sẽ xảy ra hiện tượng tranh chấp dữ liệu

- Cần có cơ chế ưu tiên khi truy cập CSDL, ví dụ admin(người quản trị hệ thống) luôn có thể truy cập cơ sở dữ liệu

- Cấp quyền ưu tiên cho từng người khai thác

o Đảm bảo an toàn dữ liệu khi có sự cố

- Khi CSDL nhiều và được quản lý tập trung, khả năng rủi ro mất dữ liệu rất cao Các nguyên nhân chính là mất điện đột ngột hoặc hỏng thiết bị lưu trữ

- Hiện tại có một số hệ điều hành đã có cơ chế tự động sao lưu ổ cứng và sửa lỗi khi có sự cố xảy ra Tuy nhiên, ta nên sao lưu dự phòng cho dữ liệu đề phòng trường hợp xấu xảy ra

o Quyền truy cập và phân quyền

Phần lớn các phần mềm quản lý CSDL đều cung cấp hệ thống để hạn chế

số lượng người sử dụng và phân quyền cho người sử dụng Việc tiến hành công

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 20

việc bảo mật và phân quyền sử dụng sẽ dễ dàng khi sử dụng hệ thống server hơn là khi sử dụng hệ thống riêng biệt Như vậy nếu muốn độ an toàn cao thì hãy chọn SQL Server hay Oracle và để Access vào vị trí chọn lựa cuối cùng (Nguyễn Duy Bình 2006)

client-1.3.5 Phần mềm cơ sở dữ liệu và xu hướng phát triển

Các phần mềm quản lý CSDL có thể được chia làm hai loại chính: phần mềm cho máy để bàn và phần mềm dạng client-server

Các phần mềm quản lý CSDL trước đây phần lớn dựa trên DBase - DBase

là một trong những dạng ứng dụng đầu tiên trong việc sử dụng và quản lý cơ sở

dữ liệu (database management system - DBMS) - hay ít nhất cũng trên các file có

định dạng DBase DBase bắt đầu phát triển từ những ngày sơ khai của hệ điều hành DOS và được đưa ra thị trường dưới thương hiệu DBase II (có thể với mục đích làm người mua có cảm tưởng dBase II là hòan hảo hơn so với dBase v.1.0) DBase là một áp dụng thuộc loại thể hiện, điều đó có nghĩa các mã nguồn phải được dịch sang ngôn ngữ máy (compiled) mỗi khi chạy phần mềm và kết quả là phần mềm sẽ chạy với tốc độ chậm chạp trên các thế hệ máy tính cũ Việc cần thiết phải dịch mã nguồn đã tạo nên một thị trường ngôn ngữ DBase, trong đó nổi bật nhất là FoxPro Cả DBase và FoxPro sử dụng định dạng file tương tự được gọi là định dạng dBase và có đuôi là dbf Các quan hệ được thể hiện bằng các

mã nguồn chứ chúng không phải là thành phần của CSDL Phần lớn các tập tin CSDL trong các phần mềm này hiện nay vẫn ở dưới dạng cũ, chỉ thích hợp cho CSDL dùng với máy tính để bàn riêng biệt mặc dù chúng đã có thêm công cụ khóa file dùng cho mục đích chia sẻ dữ liệu trên mạng

Hiện nay thì Microsoft Access đã tràn ngập thị trường CSDL Phần mềm này có đầy đủ chức năng cho cả người mới biết và những chuyên gia CSDL cùng

sử dụng Nó có mặt ở khắp nơi cùng với phần mềm MS Office trong hệ điều hành Windows hoặc đứng riêng biệt Microsoft Access tích hợp khá đầy đủ những đặc tính của một phần mềm CSDL thành công như bao gồm cả ngôn ngữ lập trình để người sử dụng có thể tự động hóa các công việc lặp đi lặp lại hoặc

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 21

thậm chí để thành lập một phần mềm ứng dụng riêng biệt về CSDL Thực ra, MS Access chứa đựng hai module, một là ngôn ngữ macro hiện đang mờ nhạt dần, và một ngôn ngữ lập trình Ngôn ngữ này có tên gọi là Visual Basic for Application (VBA) và nó phần nào có thể coi là một môi trường lập trình hoàn thiện

Do Access là phần mềm CSDL cho máy tính để bàn nên nó có những hạn chế khi sử dụng cho những CSDL to lớn Kinh nghiệm thực tế đã chứng tỏ là Access sẽ trục trặc khi sử dụng cho CSDL có bảng số chứa đựng khoảng ½ triệu đến 1 triệu dữ liệu Access cho phép nhiều nguời sử dụng đồng thời một CSDL

mà không cần kỹ năng lập trình nhưng khi số người sử dụng lên đến con số lớn hơn 12 thì số người sử dụng cập nhập đồng thời các kịch bản sẽ bị hạn chế Access có thể sử dụng như là một phần mềm riêng biệt hay là một phần của phần mềm Microsoft Office Suite

Tương tự như Access là phần mềm Paradox của công ty Corel Đây là phần mềm cho phép lập trình hệ thống CSDL liên hệ và phần mềm này là một thành phần của bộ phần mềm Corel Office Suite Paradox là một phần mềm dành cho hệ thống CSDL phức tạp nhưng do Access đang được thị trường chấp nhận rộng rãi nên người ta ít chú ý đến Paradox

Bước chuyển tiếp lên mức độ cao hơn ở nhiều cơ sở ứng dụng hệ thống CSDL là phần mềm Microsoft SQL Server Đây là một hệ thống client-server đầy đủ với khả năng bảo mật chặt chẽ và mức độ mở rộng CSDL lớn hơn nhiều

so với Access Hệ thống này có giá cả trung bình và tương đối dễ sử dụng (đối với các nhà chuyên môn), và có thể tích hợp được với CSDL chứa hàng triệu hàng số liệu SQL Server cũng cho phép kết nối dễ dàng kho dữ liệu của nó với giao diện của Access, nên việc chuyển đổi sang SQL Server cũng không có nhiều khó khăn khi CSDL ở Access phát triển quá lớn

Nếu cần thiết phải làm việc với các CSDL lớn hơn thì Oracle hoặc IBM’s DB2 là phương án hợp lý về khả năng to lớn tích trữ dữ liệu nhưng giá thành sẽ tăng cao và cần kiến thức chuyên sâu về các phần mềm này Những CSDL thiết

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 22

kế trên Oracle hoặc IBM’s DB2 cũng có thể kết nối với CSDL trên Access hoặc trên các phần mềm máy để bàn khác

Một loại hình mới về phần mềm CSDL đã xuất hiện gần đây dưới dạng

phần mềm nguồn mở (open-source software) Phần mềm nguồn mở là phần

mềm mà ta có thể tiếp xúc được với mã nguồn của phần mềm đó, đồng thời để

có được phần mềm thì người dùng không cần phải bỏ ra một chi phí nào Loại phần mềm này hiện nay đang rất phổ biến trên Internet, mà điển hình là hai chương trình mã nguồn mở về hệ thống CSDL là PostgreSQL và MySQL (Murry Lark, 2012) Những chương trình miễn phí này chưa đạt được độ chặt chẽ như các phần mềm bán trên thị trường nhưng chúng đang được cải tiến liên tục và nhanh chóng Chúng cũng được phát triển dưới dạng không miễn phí và miễn phí nên đang ngày càng trở nên những lựa chọn mới hấp dẫn cho các khách hàng cần quản lý CSDL, nhất là về mặt giá cả

Một loại phần mềm CSDL mới nữa là phần mềm CSDL trên nền Web Những chương trình này chạy trên các trình duyệt web hơn là chạy trên máy tính

để bàn Tuy vậy do chạy trên nền Web nên việc chia sẻ dữ liệu sẽ dễ dàng hơn

Ví dụ của các phần mềm loại này là QuickBase của công ty Quicken, phần mềm

kế toán QuickBooks, và phần mềm Caspio Bridge

1.4 Tổng quan về phân tích thiết kế hệ thống

1.4.1 Giới thiệu về quy trình phân tích thiết kế hệ thống

Mục tiêu chính của phân tích và thiết kế hệ thống là cải tiến hệ thống cấu trúc, điển hình là qua ứng dụng phần mềm, có thể giúp đỡ các nhân viên hoàn tất các công việc chính được dễ dàng và hiệu quả hơn

Phân tích và thiết kế hệ thống thông tin được dựa trên sự hiểu biết về các mục tiêu, các cấu trúc và các qui trình của tổ chức và các kiến thức về việc làm thế nào để triển khai công nghệ thông tin nhằm mang lại lợi ích cho

tổ chức đó (Nguyễn Duy Bình, 2005)

Phần mềm ứng dụng, cũng còn được gọi là một hệ thống, được thiết kế để

hỗ trợ một nhiệm vụ hay một qui trình được tổ chức cụ thể như quản lý tồn kho,

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 23

chi trả lương, hay phân tích thị trường Mục tiêu của phần mềm ứng dụng là chuyển dữ liệu thành thông tin

Ngoài phần mềm ứng dụng, hệ thống thông tin còn bao gồm: phần cứng

(hardware) và phần mềm hệ thống (system software) là nền tảng để phần mềm

ứng dụng hoạt động

1.4.2 Các bước để phân tích thiết kế hệ thống

1.4.2.1 Hoạch định và lựa chọn hệ thống (Systems Planning and Selection)

- Nhận diện sự cần thiết của việc cần phải có một hệ thống mới hoặc một

hệ thống nâng cấp

- Xác định phạm vi yêu cầu của hệ thống

1.4.2.2 Phân tích hệ thống (Systems Analysis)

- Xác định yêu cầu của hệ thống: Nghiên cứu tỉ mỉ các hệ thống hiện hành; tiếp xúc với người sử dụng nhằm xác định mong muốn của người sử dụng đối với một hệ thống được đề nghị

- Nghiên cứu các yêu cầu và cấu trúc phù hợp với sự tương quan của chúng nhằm loại bỏ sự dư thừa

- Phát sinh các thiết kế phù hợp với các yêu cầu được lựa chọn

Sản phẩm của bước phân tích hệ thống là bản mô tả các giải pháp thay thế được đưa ra bởi những người phân tích

1.4.2.3 Thiết kế hệ thống (Systems design)

Người phân tích chuyển bản mô tả về các giải pháp được chọn thành bản

mô tả logic và bản mô tả vật lý

1.4.2.4 Thực hiện và vận hành hệ thống (Systems implemention and Operation)

- Thực hiện hệ thống: Chuyển các bản mô tả hệ thống thành hệ thống làm việc được vận hành thử rồi đưa vào sử dụng Việc thực hiện hệ thống gồm việc

mã hoá, chạy thử và cài đặt; tiếp đó là khởi tạo sự hỗ trợ cho người sử dụng

- Vận hành hệ thống: Trong quá trình vận hành, người thiết kế hệ thống tạo ra sự thay đổi mà người sử dụng yêu cầu và sửa đổi hệ thống

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 24

1.4.3 Thiết kế mô hình dữ liệu và CSDL

1.4.3.1 Các bước phân tích thiết kế CSDL

Hình 1.5 - Các bước trong thiết kế mô hình dữ liệu và CSDL quan hệ

Muốn xây dựng một hệ CSDL, cần thực hiện các bước:

♦ Giai đoạn phân tích (Analysis Phrase)

♦ Giai đoạn thiết kế CSDL logic (Logical design Phrase)

+ Biến đổi mô hình thực thể thành mô hình quan hệ

+ Kiểm tra yêu cầu chức năng

+ Chuẩn hoá các quan hệ

♦ Giai đoạn thiết kế CSDL vật lý (Physiscal design Phrase): Xây dựng các bảng (Table) và các chi tiết của bảng

1.4.3.2 Mô hình quan hệ (Relation Model)

Mô hình quan hệ chỉ xoay quanh các vấn đề về quan hệ, bộ và thuộc tính

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 25

♦ Bộ (Tuple)

- Bộ là một bộ các giá trị của các thuộc tính trong một dòng của quan hệ

- Thứ tự xuất hiện các thuộc tính trong một bộ thì không ảnh hưởng đến kết quả tính toán

- Một bộ có tính duy nhất trong quan hệ

- Một thuộc tính hoặc một nhóm các thuộc tính dùng để phân biệt bộ này với bộ kia trong quan hệ được gọi là Khoá chính

- Khoá chính trong một quan hệ lại xuất hiện trong một quan hệ khác gọi

là Khoá ngoại

♦ Thuộc tính (Attributes)

Phần giao giữa dòng và cột là giá trị thuộc tính Giá trị của thuộc tính phải

là giá trị đơn không đa trị hay cấu trúc

- Khoá hợp (Composite key): Là khoá có trên một thuộc tính

- Khoá chính (Primary key): Là khoá được chọn để cài đặt trong một hệ quản trị CSDL Khoá chính phải đảm bảo các yêu cầu: áp dụng nhỏ nhất, duy nhất và ổn định

- Khoá ngoại (foreign key): Trong quan hệ, để diễn tả mối kết hợp, ta tiến hành chép khoá chính trong quan hệ này sang quan hệ kia Khoá được chép sang gọi là khoá ngoại

- Khoá phụ (Secondary key): Là một thuộc tính hoặc một nhóm các thuộc tính thường được sử dụng trong khai thác dữ liệu

Hơn bao giờ hết, mục đích chính của việc thiết kế và phát triển các phần mềm là các mã và sự mã hoá

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 26

1.5 Ứng dụng công nghệ thông tin trong quản lý dữ liệu đất

1.5.1 Trên thế giới (FAO and The European Commission (1999) and FAO

(December 1997)

Trên thế giới có rất nhiều các quốc gia, các tổ chức, các cơ quan đã đưa CNTT để xây dựng và quản lý dữ liệu đất nói riêng và đất đai nói chung Tổ chức nông lương thế giới FAO chính là tổ chức có những ứng dụng lớn nhất về công nghệ thông tin trong quản lý tài nguyên

Trong thời gian ba thập kỷ qua, Bộ phận phát triển tài nguyên đất và nước (Land and Water Development Division - AGL) của FAO đã dẫn đầu về phát triển và ứng dụng máy tính dựa trên phân tích dữ liệu và hệ thống thông tin để hỗ trợ các quyết định về các vấn đề đất nông nghiệp, quy hoạch và quản lý tài nguyên nước Các hệ thống thông tin đất và nước đã được thiết lập, có ba dạng

hệ thống thông tin trong AGL là: Hệ thống đánh giá tài nguyên đất đai; Hệ thống đánh giá tài nguyên nước; Hệ thống quản lý thủy lợi Trọng tâm của các hệ thống thông tin đất là các phương pháp và công cụ để đánh giá các tiềm năng, nguồn lực về đất và đất đai trên toàn cầu, hay cho từng quốc gia, khu vực Hệ thống thông tin tài nguyên nước thì quan tâm tới các hệ thống thuỷ lợi, việc quản lý và

sử dụng nước với các mức độ canh tác ở từng khu vực và đánh giá tài nguyên nước của mỗi quốc gia

Các công cụ tích hợp hệ thống gồm năm nhóm chủ yếu sau:

o Công cụ về Cơ sở dữ liệu: Bao gồm các vỏ chương trình cơ sở dữ liệu

(database program shells) để tạo cơ sở dữ liệu đất, địa hình, nước, khí hậu, mùa

vụ và sử dụng đất; cũng có thể một số cơ sở dữ liệu đã được tạo ra bằng cách sử dụng các chương trình

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 27

- Các mô hình cân bằng nước, yêu cầu nước tưới tiêu mùa vụ và các yêu cầu về thủy lợi

- Các mô hình cân bằng dinh dưỡng cho cây trồng và các yêu cầu

o Các công cụ hỗ trợ ra quyết định: Có hai loại

Hệ thống các công cụ chuyên biệt để hỗ trợ cho việc đánh giá đất dựa trên các thông tin và kiến thức sẵn có

Hệ thống hỗ trợ ra quyết định đa mục tiêu (Multi-criteria decision-support systems - MCDS) để phân tích tối ưu kịch bản sử dụng đất đai và nước Các công

cụ MCDS tương tác tạo so sánh về các điều kiện sử dụng đất và nước Từ đó tìm thấy một hiệu quả và có thể chấp nhận được sự cân bằng giữa các yêu cầu của các bên liên quan trong tài nguyên đất và nước

o Các tài liệu và các ấn phẩm

AGL có một trung tâm tài liệu thu thập và duy trì hai loại tài liệu: Tài liệu hướng dẫn kỹ thuật của FAO và ngoài FAO (thông tin quốc gia, tài liệu chuyên biệt); Bộ sưu tập hàng ngàn bản đồ đã được sử dụng trong biên soạn Bản đồ thế giới đất của FAO-UNESCO, và tiếp tục được làm phong phú với bản đồ mới

o Công cụ truyền thông đa phương tiện

AGL sử dụng cơ sở Internet và Intranet để phổ biến các thông tin theo

Trung tâm Thông tin Nông nghiệp thế giới (World Agriculture Information Centre - WAICENT) và hệ thống thành viên phổ biến thông tin của FAO Bằng

cách này, AGL đạt các mục tiêu tiếp cận khán giả hiệu quả hơn, giảm chi phí trong tất cả các giai đoạn tiếp nhận, xử lý và phổ biến thông tin về tài nguyên đất

và nước

o CSDL đất và địa hình toàn cầu

(The Global soil and terrain database – SOTER)

SOTER là một sáng kiến của ISSS, các phương pháp tiếp cận trong đó đã được thông qua tại Đại hội của lần thứ 13 của Hội Khoa học đất thế giới vào năm

1986 Theo một dự án của UNEP, phương pháp SOTER đã được phát triển trong

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 28

sự hợp tác chặt chẽ với Trung tâm Nghiên cứu Tài nguyên đất của Canada(Land Resources Research Centre of Canada), FAO và ISSS Sau khi thử nghiệm ban

đầu ở ba khu vực, bao gồm năm quốc gia liên quan (Argentina, Brazil, Uruguay, Hoa Kỳ, Canada), các phương pháp đã được xác nhận bởi các nhóm làm việc của ISSS trên các loại đất thế giới và cơ sở dữ liệu địa hình số

Chương trình cơ sở dữ liệu số về đất và địa hình (SOTER) cung cấp một trật tự sắp xếp các nguồn tài nguyên tự nhiên trong các dữ liệu theo cách mà các

dữ liệu có thể truy cập dễ dàng, kết hợp và phân tích từ các quan điểm về khả năng sử dụng và sản xuất, liên quan đến các yêu cầu thực phẩm, tác động môi trường và bảo tồn Cơ bản trong phương pháp tiếp cận SOTER là lập bản đồ các

khu vực riêng biệt, thường lặp đi lặp lại khuôn mẫu của dạng đất (landform),

hình thái đất, độ dốc, nguồn gốc hình thành đất và các vật liệu đất tại quy mô 1:1 triệu (đơn vị SOTER) Mỗi đơn vị SOTER được liên kết thông qua hệ thống thông tin địa lý với một cơ sở dữ liệu trên máy tính có chứa tất cả các thuộc tính sẵn có về vị trí, dạng đất và địa hình, loại đất, khí hậu, thực vật và sử dụng đất

Vì vậy, mỗi loại thông tin hay mỗi sự kết hợp của các thuộc tính có thể được hiển thị dạng không gian như là một lớp riêng biệt hay trong dạng bảng

1.5.2 Tại Việt Nam

a) Hệ thống thông tin đất đai Việt Nam (VietNam Land Information System – VILIS) (Trung tâm Viễn thám - Bộ Tài nguyên và Môi trường –Tài liệu

giới thiệu phần mềm Hệ thống thông tin đất Việt Nam)

Chức năng cơ bản của phần mềm VILIS

VILIS là một phần mềm hệ thống thông tin đất đai đa mục tiêu, cung cấp đầy đủ những công cụ, chức năng để thực hiện các công tác nghiệp vụ chuyên môn của công tác quản lý đất đai

VILIS là một phần mềm bao gồm nhiều mô đun, mỗi mô đun bao gồm các chức năng hỗ trợ một nội dung của công tác quản lý nhà nước về đất đai:

- Mô đun quản lý cơ sở toán học của bản đồ, hệ thống lưới toạ độ - độ cao các cấp, mốc địa giới hành chính

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 29

- Mô đun quản lý cơ sở dữ liệu đất đai: bản đồ địa chính, hồ sơ địa chính, bản đồ trực ảnh, bản vẽ kỹ thuật…

- Mô đun Đăng ký đất đai: quản lý hồ sơ, bản đồ địa chính và kê khai đăng

ký, in GCNQSDĐ, cập nhật và quản lý biến động đất đai

- Mô đun Hỗ trợ thống kê, kiểm kê đất đai, thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất từ bản đồ địa chính

- Mô đun quản lý hệ thống tài nguyên đất đai

- Mô đun hiển thị, tra cứu và phân phối thông tin đất đai, giao dịch đất đai trên mạng internet/intranet theo giao diện Web

Hình 1.6 - Thiết kế tổng thể chức năng phần mềm VILIS

Giải pháp kỹ thuật về công nghệ nền

VILIS xây dựng dựa trên hai công nghệ nền cơ bản: Công nghệ GIS và công nghệ Hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ (RDBMS)

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu:

- Phần mềm hệ quản trị cơ sở dữ liệu chạy trên các máy tính đơn lẻ: FoxPro, Access

- Các phần mềm quản trị cơ sở dữ liệu lớn: Microsoft SQL, Oracle, DB2

và phần mềm nguồn mở MySQL, PostgreSQL

VILIS đưa ra các giải pháp mềm dẻo cho phép tận dụng tối ưu các ưu thế của các hệ quản trị cơ sở dữ liệu trên:

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 30

- Phiên bản cấp xã, phường: Sử dụng Access

- Phiên bản cấp quận huyện: Sử dụng MySQL, MS SQL Enterprise

- Phiên bản cấp tỉnh, thành phố: Sử dụng Oracle hoặc MS SQL

Hệ thống thông tin địa lý(GIS):

VILIS đã lựa chọn giải pháp công nghệ ArcGIS của hãng ESRI làm công nghệ GIS nền để phát triển các ứng dụng

Hình 1.7 - Công nghệ ArcGIS của hãng ESRI(Mỹ)

Môi trường lập trình ứng dụng:

- Phiên bản VILIS 1.0 được phát triển bằng ngôn ngữ lập trình Visual Basic 6.0 môi trường phát triển sự dụng bộ thư viện đồ hoạ MapObject của hãng ESRI

- Phiên bản VILIS 2.0 được phát triển trong môi trường Dot Net, bằng ngôn ngữ lập trình C# môi trường phát triển sử dụng bộ thư viện đồ hoạ MapObject của hãng ESRI hoặc bộ thư viện ArcObject trong môi trường ArcGIS hoặc ArcEngine của ESRI

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 31

Hình 1.8 - Giải pháp công nghệ của phần mềm VILIS 2.0

b) Phần mềm đánh giá đất lâm nghiệp FOLES

Phần mềm đánh giá đất lâm nghiệp (Forest land Evaluation System - FOLES) được xây dựng dựa trên phương pháp đánh giá lập địa và kết quả của đề

tài “Phân hạng đất trồng rừng sản xuất một số loài cây chủ yếu ở các vùng trọng điểm”, 2006- 2009, do Trung tâm nghiên cứu Sinh thái và Môi trường rừng - Viện KH Lâm Nghiệp Việt Nam thực hiện từ yêu cầu của Bộ Nông nghiệp & PTNT

Phần mềm FOLES nhằm tự động hóa quá trình phân hạng đất Phần mềm được phát triển trên nền ArcEngine có khả năng chạy độc lập FOLES có 3 chức năng chính: đánh giá tiềm năng đất lâm nghiệp, đánh giá thích hợp cây trồng, phân hạng đất vi mô, dự đoán năng suất và phân tích hiệu quả kinh tế Qua đánh giá và thử nghiệm tại một số địa bàn lâm nghiệp, phần mềm cho kết quả chính xác, dễ sử dụng, có khả năng chạy ổn định trên các máy cấu hình thấp Pentium II trở lên

Công nghệ

-Về thư viện GIS, sử dụng ArcEngine phần mềm này cung cấp bộ thư viện đầy đủ nhất về các thuật toán GIS, cho phép tạo phần mềm đóng gói chạy độc lập

-Về ngôn ngữ lập trình, sử dụng MicroSoft.NET

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 32

Hình 1.9 - Mô hình GIS trong chương trình FOLES Cấu trúc

Phần mềm FOLES gồm 4 modules

-Module định nghĩa các tiêu chí đánh giá: module này là một hệ thống mở cho phép người dùng tự định nghĩa các tiêu chí sử dụng cho việc đánh giá Các tiêu chí sau khi khai báo sẽ được đưa vào mot CSDL cho phép trao đổi và sử dụng chung

-Module thư viện cây trồng: cho phép người dùng định nghĩa đặc điểm thích hợp cây trồng với các điều kiện khí hậu và đất đai

-Module nhập dữ liệu và tính toán: cho phép đọc dữ liệu dạng GIS vào phần mềm, chuẩn hóa dữ liệu, tiến hành chồng ghép bản đồ

-Module tạo kết quả: tạo bản đồ thành quả, báo cáo thành quả, dự đoán năng suất, thích hợp cây trồng

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 33

Hình 1.10 - Giao diện chung của chương trình FOLES

Ngoài ra FOLES có thêm một số module phụ: i) phân cấp quản lý người dùng, tùy theo từng đối tượng mà phân quyền truy cập đến các chức năng cụ thể, đơn giản hóa việc sử dụng với người sử dụng đầu cuối; ii) quản lý CSDL giúp tổ chức hệ thống dữ liệu một cách khoa học theo từng vùng địa lý, tạo thuận lợi cho lưu trữ và truy cập dữ liệu; iii) module Trợ giúp: giải thích các khái niệm về thổ nhưỡng, sinh thái cây trồng, hệ thống cho điểm trong chương trình, giúp người dùng hiểu được cơ sở khoa học của quá trình phân hạng đất

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 34

Chương 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

Hệ thống cơ sở dữ liệu đất bao gồm: dữ liệu chung; dữ liệu không gian; và

dữ liệu thuộc tính

2.2 Phạm vi nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu của đề tài là huyện Yên Định, tỉnh Thanh Hóa

2.3 Nội dung nghiên cứu

2.3.1 Điều tra, phân tích, tổng hợp và đánh giá về điều kiện tự nhiên, tài nguyên đất đai khu vực nghiên cứu

- Điều kiện tự nhiên: vị trí địa lý, địa hình, địa mạo của vùng nghiên cứu, điều kiện khí hậu, thời tiết, thuỷ văn cũng như các đặc điểm về địa chất công trình, thảm thực vật…;

- Tài nguyên đất: phân loại đất thổ nhưỡng, các loại hình sử dụng đất;

phân loại đất và sử dụng đất

2.3.2 Xây dựng chương trình quản lý dữ liệu tài nguyên đất

- Thiết lập cơ sở dữ liệu đất dạng quan hệ;

- Xây dựng chương trình quản lý dữ liệu tài nguyên đất cho huyện Yên Định, tỉnh Thanh Hóa dựa trên những số liệu đã có

Cấu trúc cơ sở dữ liệu đầy đủ của một hệ thống thông tin đất được thể hiện như hình 2.1 Do những hạn chế về thời gian, nhân lực, kinh phí… nên đề tài chỉ thực hiện một phần của hệ thống đó là xây dựng chương trình ứng dụng quản lý thông tin tài nguyên đất

2.3.3 Thử nghiệm và đánh giá độ tin cậy của chương trình quản lý dữ liệu tài nguyên đất

Sử dụng các công cụ của công nghệ GIS cùng một số các phần mềm khác

để phân tích, thiết kế cơ sở dữ liệu đất; kiểm thử và đánh giá độ tin cậy phần mềm