XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU NỀN ĐỊA LÝ TỶ LỆ 1:2000 BẰNG PHẦN MỀM ARCGIS, THÍ ĐIỂM VỚI GÓI GIAO THÔNG KHU VỰC TỈNH BẮC GIANG

MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ SƠ ĐỒ DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU. 3 1.1 Tổng quan về cơ sở dữ liệu và cơ sở dữ liệu nền địa lý. 3 1.1.1 Cơ sở dữ liệu. 3 1.1.2 Cơ sở dữ liệu nền địa lý. 4 1.2 Các phương pháp thu nhận dữ liệu nền địa lý. 7 1.2.1 Thu nhận dữ liệu địa lý bằng phương pháp đo ảnh. 7 1.2.2 Thu nhận dữ liệu địa lý từ các tài liệu, dữ liệu đo đạc và bản đồ, tài liệu và dữ liệu chuyên ngành. 8 1.2.3 Thu nhận dữ liệu địa lý bằng phương pháp đo đạc và điều tra trực tiếp ở thực địa. 8 1.3 Tổng quan về hệ thống thông tin địa lý. 8 1.3.1 Khái niệm và chức năng. 8 1.3.2 Các thành phần cơ bản của GIS. 10 1.3.3 Cấu trúc cơ sở dữ liệu GIS. 12 1.3.4 Ứng dụng của GIS. 14 1.4 Các quy định và văn bản pháp lý ở Việt Nam. 14 1.4.1 Văn bản quy định kỹ thuật về cơ sở dữ liệu nền địa lý. 14 1.4.2 Quy định kỹ thuật về cập nhật cơ sở dữ liệu nền địa lý. 15 CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU NỀN ĐỊA LÝ GÓI GIAO THÔNG 17 2.1 Quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý. 17 2.1.1 Lựa chọn công nghệ. 17 2.1.2 Quá trình tổng quát xây dựng cơ sở dữ liệu trong GIS. 18 2.1.3 Quy trình công nghệ xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý gói giao thông với tỷ lệ 1:2000. 26 2.2 Mô hình cấu trúc cơ sở dữ liệu nền địa lý gói giao thông và các chỉ tiêu. 27 2.2.1 Quy định kỹ thuật về cơ sở dữ liệu giao thông. 27 2.2.2 Cấu trúc và kiểu thông tin của cơ sở dữ liệu giao thông. 28 2.2.3 Chỉ tiêu kỹ thuật xây dựng dữ liệu liệu nền địa lý gói giao thông tỷ lệ 1:2000. 33 2.2.4 Những nguyên tắc chung trong thu nhận dữ liệu nền địa lý gói giao thông. 34 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU NỀN ĐỊA LÝ GÓI GIAO THÔNG KHU VỰC TỈNH BẮC GIANG BẰNG PHẦN MỀM ARCGIS 38 3.1 Tổng quan về khu vực nghiên cứu. 38 3.1.1 Vị trí địa lý. 38 3.1.2 Điều kiện tự nhiên. 39 3.1.3 Kinh tế. 42 3.1.4 Hệ thống giao thông tỉnh Bắc Giang. 43 3.2 Tư liệu sử dụng. 44 3.2.1 Sử dụng tư liệu ảnh LiDAR. 44 3.2.2 Phần mềm ArcGIS trong xây dựng CSDL nền. 45 3.3 Các bước thực nghiệm chủ đề gói giao thông. 47 3.5 Đánh giá 54 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 56

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

KHOA TRẮC ĐỊA – BẢN ĐỒ

NGUYỄN THANH HOÀI

XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU NỀN ĐỊA LÝ TỶ LỆ 1:2000 BẰNG PHẦN MỀM ARCGIS, THÍ ĐIỂM VỚI GÓI GIAO THÔNG KHU VỰC TỈNH BẮC GIANG

Ngành : Kỹ thuật Trắc địa - Bản đồ

Mã ngành : D520503

NGƯỜI HƯỚNG DẪN : TS NGUYỄN THỊ THÚY HẠNH

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đồ án này, trước tiên tôi xin gửi lời cảm ơn tới cô giáo hướngdẫn của tôi, Tiến sĩ Nguyễn Thị Thúy Hạnh, cô đã tạo mọi điều kiện, tận tình hướngdẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành tốt đồ án này Sự hiểu biết sâu sắc về khoa học, cũngnhư kinh nghiệm của cô là tiền đề giúp tôi đạt được những thành tựu và kinhnghiệm quý báu

Tôi chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô trong khoa Trắc Địa - Bản Đồ, TrườngĐại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội đã tận tình truyền đạt kiến thức trongnhững năm tôi học tập

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến các bác, cô, chú, anh, chị làm việc tại Xínghiệp Tài nguyên và Môi trường đã tận tình giúp đỡ cũng như tạo điều kiện thuậnlợi cho tôi trong quá trình làm đồ án

Cuối cùng tôi kính chúc quý Thầy, Cô dồi dào sức khỏe và thành công trong

sự nghiệp cao quý Đồng kính chúc các Cô, Chú, Anh, Chị trong Xí nghiệp Tàinguyên và Môi trường Hà Nội luôn dồi dào sức khỏe, đạt được nhiều thành công tốtđẹp trong công việc

Tôi xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội, ngày tháng năm 2017

Sinh viên

Nguyễn Thanh Hoài

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 1

DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT 4

DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ SƠ ĐỒ 5

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 7

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 Tổng quan về cơ sở dữ liệu và cơ sở dữ liệu nền địa lý 3

1.1.1 Cơ sở dữ liệu 3

1.1.2 Cơ sở dữ liệu nền địa lý 4

1.2 Các phương pháp thu nhận dữ liệu nền địa lý 7

1.3 Tổng quan về hệ thống thông tin địa lý 8

1.3.1 Khái niệm và chức năng 8

1.3.2 Các thành phần cơ bản của GIS 10

1.3.3 Cấu trúc cơ sở dữ liệu GIS 12

1.3.4 Ứng dụng của GIS 14

1.4 Các quy định và văn bản pháp lý ở Việt Nam 14

CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU NỀN ĐỊA LÝ GÓI GIAO THÔNG 17

2.1 Quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý 17

2.1.1 Lựa chọn công nghệ 17

2.1.2 Quá trình tổng quát xây dựng cơ sở dữ liệu trong GIS 18

2.1.3 Quy trình công nghệ xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý gói giao thông với tỷ lệ 1:2000 26

2.2 Mô hình cấu trúc cơ sở dữ liệu nền địa lý gói giao thông và các chỉ tiêu 27

2.2.1 Quy định kỹ thuật về cơ sở dữ liệu giao thông 27

2.2.2 Cấu trúc và kiểu thông tin của cơ sở dữ liệu giao thông 28

2.2.3 Chỉ tiêu kỹ thuật xây dựng dữ liệu liệu nền địa lý gói giao thông tỷ lệ 1:2000 33

2.2.4 Những nguyên tắc chung trong thu nhận dữ liệu nền địa lý gói giao

thông 34

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU NỀN ĐỊA LÝ GÓI GIAO THÔNG KHU VỰC TỈNH BẮC GIANG BẰNG PHẦN MỀM ARCGIS 37

3.1 Tổng quan về khu vực nghiên cứu 37

3.1.1 Vị trí địa lý 37

3.1.2 Điều kiện tự nhiên 39

3.1.3 Kinh tế 42

3.1.4 Hệ thống giao thông tỉnh Bắc Giang 43

3.2 Tư liệu sử dụng 44

3.2.1 Sử dụng tư liệu ảnh LiDAR 44

3.2.2 Phần mềm ArcGIS trong xây dựng CSDL nền 45

3.3 Các bước thực nghiệm chủ đề gói giao thông 47

3.5 Đánh giá 54

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 55

1 Kết luận 55

2 Kiến Nghị 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 56

DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt Viết đầy đủ

CSDLNĐL Cơ sở dữ liệu nền địa lý

ERSI Tập đoàn nghiên cứu và phát triển phần mềm GIS

DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ SƠ ĐỒ

LỜI CẢM ƠN 1

DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT 4

DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ SƠ ĐỒ 5

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 7

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 Tổng quan về cơ sở dữ liệu và cơ sở dữ liệu nền địa lý 3

1.1.1 Cơ sở dữ liệu 3

1.1.2 Cơ sở dữ liệu nền địa lý 4

1.2 Các phương pháp thu nhận dữ liệu nền địa lý 7

1.3 Tổng quan về hệ thống thông tin địa lý 8

1.3.1 Khái niệm và chức năng 8

1.3.2 Các thành phần cơ bản của GIS 10

1.3.3 Cấu trúc cơ sở dữ liệu GIS 12

1.3.4 Ứng dụng của GIS 14

1.4 Các quy định và văn bản pháp lý ở Việt Nam 14

CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU NỀN ĐỊA LÝ GÓI GIAO THÔNG 17

2.1 Quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý 17

2.1.1 Lựa chọn công nghệ 17

2.1.2 Quá trình tổng quát xây dựng cơ sở dữ liệu trong GIS 18

2.1.3 Quy trình công nghệ xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý gói giao thông với tỷ lệ 1:2000 26

2.2 Mô hình cấu trúc cơ sở dữ liệu nền địa lý gói giao thông và các chỉ tiêu 27

2.2.1 Quy định kỹ thuật về cơ sở dữ liệu giao thông 27

2.2.2 Cấu trúc và kiểu thông tin của cơ sở dữ liệu giao thông 28

2.2.3 Chỉ tiêu kỹ thuật xây dựng dữ liệu liệu nền địa lý gói giao thông tỷ lệ 1:2000 33

2.2.4 Những nguyên tắc chung trong thu nhận dữ liệu nền địa lý gói giao

thông 34

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU NỀN ĐỊA LÝ GÓI GIAO THÔNG KHU VỰC TỈNH BẮC GIANG BẰNG PHẦN MỀM ARCGIS 37

3.1 Tổng quan về khu vực nghiên cứu 37

3.1.1 Vị trí địa lý 37

3.1.2 Điều kiện tự nhiên 39

3.1.3 Kinh tế 42

3.1.4 Hệ thống giao thông tỉnh Bắc Giang 43

3.2 Tư liệu sử dụng 44

3.2.1 Sử dụng tư liệu ảnh LiDAR 44

3.2.2 Phần mềm ArcGIS trong xây dựng CSDL nền 45

3.3 Các bước thực nghiệm chủ đề gói giao thông 47

3.5 Đánh giá 54

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 55

1 Kết luận 55

2 Kiến Nghị 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 56

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

LỜI CẢM ƠN 1

DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT 4

DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ SƠ ĐỒ 5

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 7

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 Tổng quan về cơ sở dữ liệu và cơ sở dữ liệu nền địa lý 3

1.1.1 Cơ sở dữ liệu 3

1.1.2 Cơ sở dữ liệu nền địa lý 4

1.2 Các phương pháp thu nhận dữ liệu nền địa lý 7

1.3 Tổng quan về hệ thống thông tin địa lý 8

1.3.1 Khái niệm và chức năng 8

1.3.2 Các thành phần cơ bản của GIS 10

1.3.3 Cấu trúc cơ sở dữ liệu GIS 12

1.3.4 Ứng dụng của GIS 14

1.4 Các quy định và văn bản pháp lý ở Việt Nam 14

CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU NỀN ĐỊA LÝ GÓI GIAO THÔNG 17

2.1 Quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý 17

2.1.1 Lựa chọn công nghệ 17

2.1.2 Quá trình tổng quát xây dựng cơ sở dữ liệu trong GIS 18

2.1.3 Quy trình công nghệ xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý gói giao thông với tỷ lệ 1:2000 26

2.2 Mô hình cấu trúc cơ sở dữ liệu nền địa lý gói giao thông và các chỉ tiêu 27

2.2.1 Quy định kỹ thuật về cơ sở dữ liệu giao thông 27

2.2.2 Cấu trúc và kiểu thông tin của cơ sở dữ liệu giao thông 28

2.2.3 Chỉ tiêu kỹ thuật xây dựng dữ liệu liệu nền địa lý gói giao thông tỷ lệ 1:2000 33

2.2.4 Những nguyên tắc chung trong thu nhận dữ liệu nền địa lý gói giao

thông 34

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU NỀN ĐỊA LÝ GÓI GIAO THÔNG KHU VỰC TỈNH BẮC GIANG BẰNG PHẦN MỀM ARCGIS 37

3.1 Tổng quan về khu vực nghiên cứu 37

3.1.1 Vị trí địa lý 37

3.1.2 Điều kiện tự nhiên 39

3.1.3 Kinh tế 42

3.1.4 Hệ thống giao thông tỉnh Bắc Giang 43

3.2 Tư liệu sử dụng 44

3.2.1 Sử dụng tư liệu ảnh LiDAR 44

3.2.2 Phần mềm ArcGIS trong xây dựng CSDL nền 45

3.3 Các bước thực nghiệm chủ đề gói giao thông 47

3.5 Đánh giá 54

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 55

1 Kết luận 55

2 Kiến Nghị 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 56

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết đề tài:

Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹthuật, công nghệ tin học đã không ngừng phát triển hội nhập và xu thế của thời đại.Cũng từ đó công nghệ tin học đã xâm nhập và phát huy thế mạnh vào các lĩnh vựcđời sống

Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một hệ thống thu nhận, lưu trữ, phân tích,quản lý, hiển thị và cập nhật dữ liệu gắn liền với vị trí không gian của đối tượngtrên Trái Đất Chính vì vậy, GIS có phạm vi ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vựccủa nền kinh tế - xã hội, an ninh - quốc phòng, tài nguyên, giao thông, Cơ sở dữliệu (CSDL) là hợp phần trọng tâm trong hệ thống thông tin địa lý CSDL của GIS

là hệ dữ liệu địa lý bao gồm hai loại chủ yếu: Dữ liệu không gian và dữ liệu thuộctính gắn bó chặt chẽ với nhau một cách có quy luật CSDL nền địa lý được xâydựng nhằm đáp ứng vai trò cấp thiết từ thực tiễn là một hợp phần thiết yếu nhất, là

hệ thống “xương sống” trong các hệ thống thông tin địa lý

Để đáp ứng tốc độ phát triển nhanh chóng và áp dụng rộng rãi của công nghệthông tin và công nghệ GIS, đáp ứng nhu cầu của thực tiễn Việc xây dựng CSDLnền địa lý gói giao thông để phục vụ cho việc giám sát mạng lưới giao thông và hơnthế nữa phần mềm ArcGIS là tổ hợp các phần mềm cung cấp đầy đủ các chức năngcần thiết của GIS Tất cả các sản phẩm của ArcGIS đều có thể truy xuất tới dữ liệukhông gian dưới các dạng file và dạng CSDL Chính vì thế đồ án với tên đề tài

“Xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý tỷ lệ 1:2000 bằng phần mềm ArcGIS, thí điểm gói giao thông khu vực tỉnh Bắc Giang” mang tính cấp thiết và cần được xây dựng.

2 Mục tiêu của đề tài:

Xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý gói giao thông khu vực tỉnh Bắc Giang bằngphần mềm ArcGIS

3 Nội dung nghiên cứu:

- Đánh giá tổng quan về các vấn đề nghiên cứu: Hệ thống thông tin địa lý; Cơ

sở dữ liệu; Cơ sở dữ liệu nền địa lý giao thông; Phương pháp nghiên cứu và các vănbản pháp lý;

- Quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu trong GIS; Quy trình công nghệ xây dựng

cơ sở dữ liệu nền địa lý giao thông, Quy định kỹ thuật,…

- Thực nghiệm xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý tỷ lệ 1:2000 gói giao thôngbằng phần mềm ArcGIS

4 Phương pháp nghiên cứu:

- Phương pháp nghiên cứu tổng hợp tài liệu: Nghiên cứu các tài liệu, lý luậnkhác nhau bằng cách phân tích chúng thành từng bộ phận để tìm hiểu sâu sắc về đốitượng Tổng hợp từng bộ phận thông tin đã được nghiên cứu tạo ra một hệ thông tàiliệu đầy đủ và sâu sắc về đối tượng;

- Phương pháp GIS: Sử dụng chức năng phân tích không gian bao gồm từ việcxây dựng,trình bày, hỏi đáp đến truy vấn dữ liệu và sử dụng chức năng chuyển đổi

dữ liệu;

- Phương pháp viễn thám: Sử dụng ảnh LiDAR để phục vụ cho việc xây dựng

cơ sở dữ liệu nền địa lý gói giao thông;

- Phương pháp kiểm chứng thực địa: Phương pháp này được sử dụng nhằm thuthập các số liệu về đặc điểm điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội, thu thập tài liệu cóliên quan tới khu vực nghiên cứu;

- Phương pháp trình bày bản đồ: Trình bày và chia sẻ những thông tin đượcthể hiện trên bản đồ

5 Cơ sở dữ liệu:

- Các quy phạm, quy định kỹ thuật về cập nhật cơ sở dữ liệu nền địa lý và nghịđịnh xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý;

- Các tư liệu ảnh quét LiDAR về quản lý gói giao thông khu vực tỉnh Bắc Giang

6 Cấu trúc của đồ án bao gồm:

Ngoài phần mở đầu, kết luận kiến nghị, tài liệu tham khảo và phụ lục, đồ ángồm 3 chương:

Chương 1: Tổng quan về các vấn đề nghiên cứu;

Chương 2: Quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý gói giao thông;

Chương 3: Thực nghiệm xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý gói giao thông khuvực tỉnh Bắc Giang bằng phần mềm ArcGIS

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan về cơ sở dữ liệu và cơ sở dữ liệu nền địa lý

1.1.1 Cơ sở dữ liệu

1 Khái niệm cơ sở dữ liệu

Cơ sở dữ liệu là một bộ sưu tập rất lớn về các loại dữ liệu, bao gồm các loại dữliệu âm thanh, tiếng nói, chữ viết, văn bản, đồ họa, hình ảnh tĩnh hay hình ảnhđộng, được mã hóa dưới dạng các chuỗi bit và được lưu trữ dưới dạng tệp dữ liệutrong các bộ nhớ của máy tính Cấu trúc dữ liệu tuân theo các quy tắc dựa trên lý thuyếttoán học Cơ sở dữ liệu phản ánh trung thực thế giới dữ liệu hiện thực khách quan

Cơ sở dữ liệu là tài nguyên thông tin dùng chung cho nhiều người: Cơ sở dữliệu là tài nguyên thông tin chung cho nhiều người cùng sử dụng, bất kỳ người sửdụng nào trên mạng máy tính, tại các thiết bị đầu cuối, về nguyên tắc có quyền truynhập khai thác toàn bộ hay một phần dữ liệu theo chế độ trực tuyến hay tương tác

mà không phụ thuộc vào vị trí địa lý của người sử dụng với các tài nguyên đó.Đối tượng nghiên cứu của CSDL là các thực thể và mối quan hệ giữa các thựcthể Thực thể và mối quan hệ giữa các thực thể là hai đối tượng khác nhau về cănbản Mối quan hệ giữa các thực thể cũng là một loại thực thể đặc biệt Trong cáchtiếp cận CSDL quan hệ, người ta dựa trên cơ sở lý thuyết đại số quan hệ để xâydựng các quan hệ chuẩn, khi kết nối không tổn thất thông tin và khi biểu diễn các

dữ liệu là duy nhất Dữ liệu được lưu trữ trong bộ nhớ của máy tính không nhữngphải tính đến yếu tố về tối ưu không gian lưu trữ, mà phải đảm bảo tính khách quan,trung thực của dữ liệu hiện thực Nghĩa là phải đảm bảo tính nhất quán của dữ liệu

và giữ được sự toàn vẹn của dữ liệu

2 Ưu điểm của cơ sở dữ liệu

Tổ chức lưu trữ dữ liệu theo lý thuyết cơ sở dữ liệu có những ưu điểm:

- Giảm bớt dư thừa dữ liệu trong lưu trữ: Trong các ứng dụng lập trình truyềnthống, phương pháp tổ chức lưu trữ dữ liệu vừa tốn kém, lãng phí bộ nhớ và cácthiết bị lưu trữ, vừa dư thừa thông tin lưu trữ Nhiều chương trình ứng dụng khácnhau cùng xử lý trên các dữ liệu như nhau dẫn đến sự dư thừa đáng kể về dữ liệu.Nếu tổ chức lưu trữ theo lý thuyết CSDL thì có thể hợp nhất các tệp lưu trữ của các

bài toán, các chương trình ứng dụng có thể cùng chia sẻ tài nguyên trên cùng một

hệ CSDL;

- Tổ chức lưu trữ dữ liệu theo lý thuyết CSDL sẽ tránh được sự không nhấtquán trong lưu trữ dữ liệu và đảm bảo được tính toàn vẹn của dữ liệu: Nếu mộtthuộc tính được mô tả trong nhiều tệp dữ liệu khác nhau và lặp lại nhiều lần trongbản ghi, khi thực hiện việc cập nhật, sửa đổi, bổ sung sẽ không sửa hết nội dung cácmục đó Nếu dữ liệu càng nhiều thì sự sai sót khi cập nhật, bổ sung càng lớn Khảnăng xuất hiện mâu thuẫn, không nhất quán thông tin càng nhiều, dẫn đến khôngnhất quán dữ liệu trong lưu trữ Tất yếu kéo theo sự dị thường thông tin, thừa, thiếu

và mâu thuẫn thông tin Thông thường, trong một thực thể, giữa các thuộc tính cómối quan hệ ràng buộc lẫn nhau, tác động ảnh hưởng lẫn nhau Như vậy, có thểkhẳng định nếu, nếu dữ liệu không tổ chức theo lý thuyết cơ sở dữ liệu, tất yếukhông thể phản ánh thế giới hiện thực dữ liệu, không phản ánh đúng bản chất vậnđộng của dữ liệu;

- Sự không nhất quán dữ liệu trong lưu trữ làm cho dữ liệu mất đi tính toànvẹn của nó: Tính toàn vẹn dữ liệu đảm bảo cho sự lưu trữ dữ liệu luôn luôn đúng

- Tổ chức lưu trữ dữ liệu theo lý thuyết CSDL có thể triển khai đồng thờinhiều ứng dụng trên cùng một CSDL: Điều này có nghĩa là các ứng dụng không chỉchia sẻ chung tài nguyên dữ liệu mà còn trên cùng một CSDL có thể triển khai đồngthời nhiều ứng dụng khác nhau tại các thiết bị đầu cuối khác nhau;

- Tổ chức dữ liệu theo lý thuyết cơ sở dữ liệu sẽ thống nhất các tiêu chuẩn, thủtục và các biện pháp bảo vệ an toàn dữ liệu: Các hệ CSDL sẽ được quản lý tập trungbởi một người hay một nhóm người quản trị CSDL, bằng các hệ quản trị CSDL.Người quản trị CSDL, có thể áp dụng thống nhất các tiêu chuẩn, quy định thủ tụcchung như quy định thống nhất về mẫu biểu báo cáo thời gian bổ sung, cập nhật dữliệu Điều này làm dễ dàng cho công việc bảo trì dữ liệu Người quản trị CSDL cóthể đảm bảo việc truy nhập tới CSDL có thể kiểm tra, kiểm soát các quyền truynhập của người sử dụng Ngăn chặn các truy nhập trái phép từ trong ra hoặc từngoài vào

1.1.2 Cơ sở dữ liệu nền địa lý

1 Khái niệm cơ sở dữ liệu nền địa lý

Cơ sở dữ liệu nền thông tin địa lý (CSDLNĐL) là một dạng tài liệu đặc biệt.Khác với bản đồ bằng giấy truyền thống, CSDL nền thông tin địa lý (trong đó cóbản đồ số) đã thể hiện bức tranh về tự nhiên, dân cư, cơ sở hạ tầng, hệ thống giaothông đường bộ, mạng lưới đường bộ, mạng lưới sông suối, tương đối chi tiết Đặcbiệt thông qua bộ sản phẩm này, chúng ta có thể truy cập được nhiều thông tin thuộctính, trình bày hiển thị và chiết xuất theo phạm vi địa giới hành chính đến cấp xã,trong đó người dùng có thể lựa chọn theo từng đối tượng, chủ đề hoặc nhiều đốitượng trên phạm vi mà mình quan tâm cùng một lúc mà trên bản đồ giấy trước đấykhông có.

Một trong những ưu điểm của hệ thống CSDLNĐL là khai thác dữ liệu thôngqua các lớp đối tượng hoặc chồng xếp với nhau, đồng thời được cập nhật nhanh và

dễ dàng hơn so với các bản đồ trước đây

Điểm khác biệt chính giữa CSDLNĐL với các tài liệu trước đây là toàn bộ dữliệu được xây dựng theo bộ chuẩn thông tin địa lý thống nhất do Bộ Tài nguyên vàMôi trường ban hành Điều này đảm bảo tính nhất quán về nội dung và chất lượng

dữ liệu nền địa lý để phục vụ cho các ứng dụng của các sở, ngành, địa phương trongtỉnh, có vai trò quan trọng trong điều kiện hiện nay

2 Đặc điểm của cơ sở dữ liệu nền địa lý

Cơ sở dữ liệu nền địa lý có một số đặc điểm chính như sau:

- Đây là bộ cơ sở dữ liệu có công nghệ tiên tiến và độ chính xác cao;

- Có thể truy cập, tra cứu được nhiều thông tin thuộc tính, trình bày hiển thị vàchiết xuất theo phạm vi địa giới hành chính chi tiết đến cấp xã Trong đó, ngườidùng có thể lựa chọn theo từng đối tượng, chủ đề hoặc nhiều đối tượng trên phạm viquan tâm cùng một lúc mà trên bản đồ trước đây không có;

- Khai thác dữ liệu thông qua các lớp đối tượng được chồng xếp với nhau,đồng thời được cập nhật nhanh và dễ dàng hơn so với các bản đồ trước đây;

- Toàn bộ dữ liệu được xây dựng theo bộ chuẩn thông tin địa lý thống nhất do

Bộ Tài nguyên và Môi trường ban hành Điều này đảm bảo tính nhất quán về nộidung và chất lượng dữ liệu nền để phục vụ cho các ứng dụng của các sở, ngành, địaphương trong tỉnh, có vai trò rất quan trọng trong điều kiện hiện nay;

- Khả năng cập nhật biến động của thông tin linh hoạt, có thể cập nhật một số

dữ liệu mới được phê duyệt quy hoạch;

- Tạo kịch bản xử lý khi gặp tình huống khẩn cấp

3 Ứng dụng của cơ sở dữ liệu nền địa lý

Do mới được phổ biến nên hầu hết các sở, ngành chưa áp dụng vào công tácchuyên môn, một phần do giá cao Nhưng cũng vì thế mà những tiện ích CSDLNĐLmang lại không nhỏ Đây là một trong những bộ tài liệu đáp ứng phục vụ cho cácngành, các cấp trên địa bàn tỉnh nghiên cứu, ứng dụng để phát triển kinh tế - xã hội.Các ngành và lĩnh vực như giao thông, thủy lợi, nông nghiệp, môi trường, có thể

sử dụng CSDLNĐL làm cơ sở để xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ cho mỗi chuyênngành riêng

- Đây là công cụ đắc lực phục vụ công tác quản lý điển hình quy hoạch pháttriển kinh tế - xã hội và an ninh quốc phòng Lựa chọn các vị trí quan trắc, đánh giálan truyền và xác định nguyên nhân, đối tượng gây ô nhiễm Phục vụ công tác xâydựng các bản đồ môi trường

- Ứng dụng để thành lập bản đồ địa hình: Sử dụng CSDLNĐL để thành lậpbản đồ địa hình phục vụ đa mục đích như: phục vụ khảo sát, quy hoạch, xây dựng

cơ bản, đánh giá tác động môi trường, quản lý và khai thác có hiệu quả tài nguyênthiên nhiên, là tài liệu quan trọng cung cấp nguồn thông tin tư liệu làm cơ sở choviệc hoạch định chiến lược phát triển kinh tế - xã hội

- Về mô hình số độ cao: Dùng lưu trữ bản đồ số địa hình trong CSDL quốcgia, thiết kế quy hoạch cảnh quan, tính độ dốc, hướng dốc, tính toán khối lượng đàobắp, tính độ dài sườn dốc, phân tích địa mạo khu vực, Trong bản đồ có thể tạo rabản đồ đồng mức, bản đồ đường ngầm, trong hoạt động quân sự, lắp đặt mạngthông tin, thiết kế đường cao tốc, bản đồ độ dốc, lồi lõm, hướng địa hình Xác địnhđường bờ khe rãnh, xác định lưu vực sông ngòi, xác định biên giới của đường dẫnnước Sử dụng mô hình số độ cao để mô phỏng lan truyền ô nhiễm, xác địnhnguyên nhân, đối tượng gây ô nhiễm môi trường

- Trong các ngành khoa học và công tác nghiên cứu: Ứng dụng trong nghiêncứu khoa học; Tìm hiểu sự thay đổi trong di cư, phân bố dân số, kinh tế - xã hội; Ứngdụng trong công tác quản lý và quy hoạch phát triển mọi lĩnh vực kinh tế - xã hội

4 Vai trò của cơ sở dữ liệu nền địa lý

Cơ sở dữ liệu nền địa lý được hiểu là bản đồ số Đây là yếu tố quan trọng đểphục vụ cho công tác quy hoạch, quản lý, góp phần phát triển kinh tế - xã hội ngoài

ra CSDLNĐL đóng một số vai trò quang trọng như sau:

- Đảm bảo cho dữ liệu chuyên ngành được đồng nhất về mặt tọa độ lưới chiếu;

- Là môi trường trao đổi dữ liệu, chia sẻ dữ liệu giữa các chuyên ngành;

- Việc thiết lập một cơ sở dữ liệu nền còn góp phần tiết kiệm ngân sách một cách đáng kể vì các ngành, các cấp có thể sử dụng chung dữ liệu;

- Sau khi CSDL nền được thiết lập các hệ thống cơ sở dữ liệu chuyên ngành cóthể phát triển độc lập mà không cần theo trình tự truyền thống

1.2 Các phương pháp thu nhận dữ liệu nền địa lý

Các phương pháp thu nhận dữ liệu địa lý phục vụ cập nhật cơ sở dữ liệu nềnđịa lý bao gồm:

- Thu nhận dữ liệu địa lý bằng phương pháp đo ảnh;

- Thu nhận dữ liệu địa lý từ các tài liệu, dữ liệu đo đạc và bản đồ, tài liệu và

dữ liệu chuyên ngành;

- Thu nhận dữ liệu địa lý bằng phương pháp đo đạc và điều tra trực tiếp ởthực địa

1.2.1 Thu nhận dữ liệu địa lý bằng phương pháp đo ảnh

Dữ liệu sử dụng để đo ảnh phải đảm bảo được bay chụp, thu nhận tại thờiđiểm gần nhất, trước thời điểm thu nhận không quá 1 năm và đảm bảo các yêu cầu

kỹ thuật theo các văn bản quy định kỹ thuật hiện hành về dữ liệu không ảnh

Công tác thu nhận dữ liệu địa lý bằng phương pháp đo ảnh phải đảm bảo cácyêu cầu kỹ thuật của từng bước công việc theo các quy định tương ứng trong cácvăn bản quy định kỹ thuật hiện hành về đo vẽ ảnh số, bao gồm đầy đủ hoặc mộtphần các bước công việc sau:

- Đo lưới khống chế cơ sở ngoại nghiệp;

- Tăng dày nội nghiệp;

- Đo vẽ lập thể trên trạm ảnh số các đối tượng địa lý đối với trường hợp dữliệu không ảnh tạo được hiệu ứng lập thể;

- Thành lập mô hình số địa hình;

- Thành lập bình đồ ảnh số;

- Vector hóa các đối tượng địa lý trên bình đồ ảnh số;

- Điều tra đối tượng địa lý và đo vẽ bổ sung ngoại nghiệp

1.2.2 Thu nhận dữ liệu địa lý từ các tài liệu, dữ liệu đo đạc và bản đồ, tài liệu và

dữ liệu chuyên ngành

Các tài liệu, bản đồ, số liệu sử dụng để cập nhật phải bảo đảm tính pháp lý,tính hiện thời và yêu cầu kỹ thuật theo các văn bản quy định kỹ thuật hiện hành về

cơ sở dữ liệu nền địa lý

Căn cứ nội dung cập nhật về thông tin không gian và thông tin thuộc tính củacác đối tượng địa lý, tiến hành thu thập các tài liệu dữ liệu đo đạc và bản đồ, tài liệu

và dữ liệu chuyên ngành

Công tác thu nhận dữ liệu địa lý từ các tài liệu, dữ liệu đo đạc và bản đồ, tàiliệu và dữ liệu chuyên ngành bao gồm các bước chính sau:

- Phân tích, đánh giá tài liệu, dữ liệu theo yêu cầu nội dung cập nhật;

- Xây dựng chỉ thị thu nhận dữ liệu địa lý;

- Thu nhận dữ liệu địa lý theo chỉ thị thu nhận

1.2.3 Thu nhận dữ liệu địa lý bằng phương pháp đo đạc và điều tra trực tiếp ở thực địa

Thiết bị đo đạc sử dụng trong thi công là các máy kinh vĩ, máy toàn đạc điện

tử, máy định vị toàn cầu (GPS), máy thủy chuẩn phải được kiểm nghiệm đầy đủtheo quy định

Khi thu nhận dữ liệu địa lý bằng phương pháp đo đạc và điều tra trực tiếp ở thựcđịa phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật của từng bước công việc theo các quy địnhtương ứng trong các văn bản quy định kỹ thuật hiện hành về đo đạc trực tiếp và quyđịnh kỹ thuật hiện hành về cơ sở dữ liệu nền địa lý, bao gồm các bước chính sau:

- Thành lập lưới khống chế đo vẽ;

- Đo vẽ chi tiết các đối tượng địa lý;

- Điều tra và bổ sung thông tin đối tượng địa lý ở thực địa

1.3 Tổng quan về hệ thống thông tin địa lý

1.3.1 Khái niệm và chức năng

1 Khái niệm

GIS là từ viết tắt của thuật ngữ Geographic Information System.

Cùng với sự hình thành và phát triển của GIS, có nhiều định nghĩa khác nhauđược đưa ra:

- Theo ERSI, tập đoàn nghiên cứu và phát triển các phần mềm GIS nổi tiếng,GIS là một tập tập hợp có tổ chức, bao gồm hệ thống phần cứng, phần mềm máy tính,

dữ liệu địa lý và con người, được thiết kế nhằm mục đích, lưu trữ, cập nhật, điềukhiển, phân tích và hiển thị tất cả các dạng thông tin liên quan đến vị trí địa lý

- GIS là một hệ thống thông tin có khả năng xây dựng, cập nhật, lưu trữ, truy vấn

xử lý, phân tích và xuất ra các dữ liệu có liên quan tới vị trí địa lý, nhằm hỗ trợ ra quyếtđịnh trong các công tác quy hoạch và quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường

2 Chức năng của GIS

GIS có thể và phải đảm đương các chức năng chủ yếu sau:

- Nhập dữ liệu

Nhập dữ liệu là một chức năng của GIS qua đó dữ liệu dưới dạng tương tự haydạng số được biến đổi sang dạng số có thể sử dụng được bằng GIS Việc nhập dữliệu được thực hiện nhờ vào các thiết bị như bản đồ số hóa, máy quét, bản phím vàcác chương trình hay modum nhập và chuyển đổi dữ liệu của GIS

- Quản lý dữ liệu

Chức năng này bao gồm việc tổ chức lưu trữ và quy cập dữ liệu sao cho hiệuquả nhất Chức năng lưu trữ dữ liệu của hệ thống GIS hộ trợ lưu trữ dữ liệu cả dạngcấu trúc dữ liệu Vector và cấu trúc dữ liệu Raster

- Phân tích dữ liệu

Phân tích dữ liệu là chức năng quan trọng nhất của GIS GIS cung cấp cáccông cụ cần thiết để phân tích dữ liệu không gian, dữ liệu thuộc tính và phân tíchtổng hợp cả hai loại dữ liệu đó ở trong cơ sở dữ liệu để tạo ra thông tin mới trợ giúpcác quyết định mang tính không gian;

Chức năng phân tích dữ liệu là nhóm chức năng quan trọng của các hệ phầnmềm GIS, đặc biết trong phân tích dữ liệu không gian Hầu hết các hệ thống GISđều cung cấp các công cụ phân tích không gian cơ bản như hiển thị dữ liệu, phântích liền kề, chồng xếp bản đồ, phân tích mạng lưới Tuy nhiên, một số phần mềm

GIS thương mại hiện nay tích hợp rất nhiều thuật toán, các mô hình tính toán chophép phân tích dữ liệu không gian.

- Xuất dữ liệu

Chức năng xuất dữ liệu hay còn gọi chức năng báo cáo của GIS cho phép hiểnthị, trình bày các kết quả phân tích và mô hình hóa không gian bằng GIS dưới dạngbản đồ, bảng thuộc tính hay văn bản trên màn hình hay trên vật liệu truyền thốngkhác ở các tỷ lệ và các chất lượng khác nhau tùy thuộc và yêu cầu của người dùng

và khả năng của thiết bị xuất dữ liệu như màn hình, máy in và máy vẽ;

Chức năng hiển thị dữ liệu của các hệ thống GIS là khả năng cho phép hiển thị

dữ liệu dưới nhiều dạng khác nhau như bản đồ, biểu đồ hoặc các báo cáo;

Chức năng xuất dữ liệu là khả năng của hệ thống GIS cho phép xuất dữ liệuđược xuất dưới dạng bản đồ giấy, ảnh, tài liệu bản đồ hoặc qua mạng Internet

1.3.2 Các thành phần cơ bản của GIS

Hình 1.1 Thành phần cơ bản của GISCông nghệ GIS bao gồm 5 thành phần cơ bản:

- Phần cứng (Hardware);

- Phần mềm (Software);

- Số liệu (Geographic data);

- Chuyên viên (Expertise);

- Chính sách và cách thức quản lý (Policy and Mangement).

- Nhập và kiểm tra dữ liệu

- Lưu trữ và quản lý cơ sở dữ liệu

- Xuất dữ liệu

- Biến đổi dữ liệu

- Tương tác với người dùng

3 Chuyên viên (Expertise)

Đây là một trong những hợp phần quan trọng của công nghệ GIS, đòi hỏinhững chuyên viên hướng dẫn sử dụng hệ thống để thực hện các chức năng phântích và xử lý các số liệu Đòi hỏi phải thông thạo về việc lựa chọn các công cụ GIS

để đang và sẽ thực hiện trên hệ thống GIS

4 Số liệu (Geographic data)

Số liệu được sử dụng trong GIS không chỉ là số liệu địa lý riêng lẻ mà cònphải được thiết kế trong một cơ sở dữ liệu Những thông tin địa lý có nghĩa là sẽbao gồm các dữ kiện về: vị trí địa lý, thuộc tính của thông tin, mối liên hệ khônggian của các thông tin và thời gian Có 2 dạng số liệu được sử dụng trong kỹ thuậtGIS là: Cơ sở dữ liệu bản đồ và Cơ sở dữ liệu thuộc tính

5 Chính sách và quản lý (Policy and Mangement)

Đây là hợp phần quan trọng để đảm bảo khả năng hoạt động của hệ thống, làyếu tố quyết định sự thành công của việc phát triển công nghệ GIS Hệ thống GIScần được điều hành bởi một bộ phận quản lý, bộ phận này phải được bổ nhiệm để tổchức hoạt động hệ thống GIS một cách có hiệu quả để phục vụ người sử dụngthông tin

Trong 5 hợp phần của GIS, thì hợp phần chính sách và quản lý đóng vai trò rấtquan trọng để đảm bảo khả năng hoạt động của hệ thống, đây là yếu tố quyết định

sự thành công của việc phát triển công nghệ GIS

1.3.3 Cấu trúc cơ sở dữ liệu GIS

Cấu trúc dữ liệuGIS gồm 2 phần cơ bản là dữ liệu không gian (dữ liệu địa lý)

và dữ liệu phi không gian (dữ liệu thuộc tính)

1 Dữ liệu không gian

Cơ sở dữ liệu không gian chứa đựng những thông tin định vị của các đốitượng, cho biết vị trí, kích thước, hình dạng, sự phân bố của các đối tượng Các đốitượng không gian được định dạng về 3 loại: Đối tượng dạng điểm, dạng đường vàdạng vùng Dữ liệu không gian có hai mô hình lưu trữ: Mô hình dữ liệu

Raster và mô hình dữ liệu Vector.

Hình 1.2: Cấu trúc dữ liệu Raster và Vector

Mô hình dữ liệu Vector: Thông tin về điểm, đường, vùng được mã hóa và lưudưới dạng tập hợp các tọa độ (x,y) Đối tượng dạng điểm lưu dưới dạng tọa độ(x,y) Đối tượng dạng đường như đường giao thông, sông suối,… được lưu dướidạng tập hợp các toạ độ điểm (x1y1), (x2y2), …,(xnyn) hoặc là một hàm toán học, tínhđược chiều dài Đối tượng dạng vùng như khu vực buôn bán, nhà cửa, thủy hệ,…được lưu như một vòng khép kín của các điểm tọa độ, tính được chu vi và diện tíchvùng

Hình 1.3: Biểu diễn thông tin điểm, đường, vùng theo cấu trúc Vector

Mô hình dữ liệu Raster: Trong cấu trúc dữ liệu Raster, đối tượng được biểudiễn thông qua các ô (cell) hay ô ảnh (pixel) của một lưới các ô Trong máy tính,các ô lưới này được lưu trữ dưới dạng ma trận trong đó mỗi ô lưới là giao điểm củamột hàng và một cột trong ma trận Điểm được xác định bởi một pixel (giá trị nhỏnhất trong cấu trúc Raster), đường được xác định bởi một chuỗi các ô có cùng thuộctính kề nhau có hướng nào đó, còn vùng được xác định bởi một số các pixel cùngthuộc tính phủ lên trên một diện tích nào đó

Hình 1.4: Cấu trúc dữ liệu Raster

2 Dữ liệu thuộc tính

Cơ sở dữ liệu thuộc tính lưu trữ các số liệu mô tả các đặc trưng, tính chất, …của đối tượng nghiên cứu Các thông tin này có thể là định tính hay định lượng,được lưu trữ trong máy tính như là tập hợp các con số hay ký tự Thông thường, dữliệu thuộc tính là các thông tin chi tiết cho đối tượng hoặc các số liệu thống kê chođối tượng Các dữ liệu thuộc tính chủ yếu được tổ chức thành các bảng dữ liệu, gồm

có các cột dữ liệu (trường dữ liệu): Mỗi cột gồm nhiều thuộc tính của đối tượng; Và

các hàng tương ứng với một bản ghi: gồm toàn bộ nội dung thuộc tính của một đốitượng quản lý.

Trong GIS, cơ sở dữ liệu thuộc tính bao gồm các file Các file dữ liệu thườngđược tổ chức theo 3 kiểu cấu trúc:

- Quy hoạch và quản lý đô thị như: Mạng đường phố, cấp - thoát nước, hệthống đường điện, hệ thống dẫn khí đốt ở nhiều quốc gia,

- Các bài toán khoa học về giao thông: Mạng lưới giao thông, hệ thống dẫnđường, các hệ thống phân phối;

- Các ngành khoa học về trái đất;

- Các bài toán quản lý xã hội: Cần các dữ liệu về phân bố dân cư, nhân lực,nhà cửa, trình độ, các ngành nghề đã có hay đang và sẽ hình thành, phân bố dân cư,quy hoạch tuyến di dân,…

- Các bài toán về quản lý kinh tế: Cần các dữ về sản phẩm, dịch vụ, sự dịchchuyển giữa cung - cầu, khả năng cung ứng, mức thu nhập, mức đánh thuế (đất đai,dịch vụ.);

- Trong các lĩnh vực quân sự, quốc phòng, giáo dục, GIS cũng có rất nhiềuứng dụng hiệu quả

1.4 Các quy định và văn bản pháp lý ở Việt Nam

1.4.1 Văn bản quy định kỹ thuật về cơ sở dữ liệu nền địa lý

Căn cứ Nghị định số 21/2013/NĐ-CP ngày 04 tháng 3 năm 2013 của Chínhphủ quy định chức năng, nhiệm vụ, quyền hạn và cơ cấu tổ chức của Bộ Tài nguyên

và Môi trường

Căn cứ Nghị định số 12/2002/NĐ-CP ngày 22 tháng 01 năm 2002 của Chínhphủ về hoạt động đo đạc và bản đồ

Căn cứ Nghị định số 102/2008/NĐ-CP ngày 04 tháng 3 năm 2008 của Chính phủ

về việc thu thập, quản lý, khai thác và sử dụng dữ liệu về tài nguyên và môi trường.Theo đề nghị của Cục trưởng Cục Đo đạc và Bản đồ Việt Nam, Vụ trưởng VụPháp chế và Vụ trưởng Vụ Khoa học và Công nghệ

Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường ban hành Thông tư quy định kỹ thuật

về cập nhật cơ sở dữ liệu nền địa lý tỷ lệ 1:2000, 1:5000 và 1:10000

Thuận lợi lớn nhất khi xây dựng CSDL nền địa lý là “Quy chuẩn kỹ thuật quốcgia về chuẩn thông tin địa lý cơ sở” được ban hành theo Thông tư số 02/2012/TTBTNMT ngày 19 tháng 3 năm 2012 của Bộ Tài nguyên và Môi trường (QCVN42:2012/BTNMT) Với quy chuẩn này, đã có cơ sở pháp lý, các quy định có tínhnguyên tắc để xác định nội dung, cấu trúc trình bày các dữ liệu nền địa lý Quychuẩn là tài liệu quan trọng được nghiên cứu với mục đích xây dựng phương hướng,quy cách áp dụng để xây dựng các chỉ tiêu về cấu trúc, nội dung dữ liệu địa lý, siêu

dữ liệu, chất lượng dữ liệu Căn cứ vào QCVN 42:2012/BTNMT ngày 14 tháng 04năm 2014 Bộ Tài nguyên và Môi trường đã ban hành thông tư số 20/2014/TT-BTNMT “Quy định kỹ thuật về mô hình cấu trúc, nội dung cơ sở dữ liệu nền địa lý”Thông tư số 973/2001/TT-TCĐC ngày 20 tháng 06 năm 2001 Tổng cục Địa Chính(nay là Bộ Tài nguyên và Môi trường) về hướng dẫn áp dụng hệ quy chiếu và hệ tọa

2 Tần suất và mức độ cập nhật cơ sở dữ liệu nền địa lý

Căn cứ mức độ thay đổi và yêu cầu về quản lý nội dung cơ sở dữ liệu nền địa

lý, việc cập nhật được quy định như sau:

- Cập nhật định kỳ từ 3 đến 5 năm, áp dụng cho tất cả các nội dung của cơ sở

dữ liệu nền địa lý;

- Cập nhật theo mức độ thay đổi của đối tượng địa lý áp dụng cho từng chủ đề

dữ liệu khi có sự thay đổi từ 20% trở lên;

- Cập nhật hàng năm, áp dụng đối với các nhóm đối tượng địa lý thuộc chủ đềgiao thông, dân cư, cơ sở hạ tầng;

- Cập nhật tức thời, thực hiện khi có sự thay đổi về biên giới quốc gia, địa giớihành chính, vùng địa lý bị biến động bất thường do thảm họa thiên nhiên và cáctrường hợp khác theo yêu cầu của cơ quan nhà nước có thẩm quyền;

- Trường hợp đối tượng địa lý thay đổi trên 40% hoặc việc cập nhật khôngđảm bảo yêu cầu kinh tế - kỹ thuật thì thực hiện thành lập mới cơ sở dữ liệu nềnđịa lý

CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU NỀN ĐỊA LÝ GÓI

GIAO THÔNG 2.1 Quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý

2.1.1 Lựa chọn công nghệ

Hiện nay, có một số phần mềm thương mại trong lĩnh vực GIS như ArcGIS(ESRI),GeoMedia (Intergraph), MapInfo (MapInfo), CADMap (AutoDesk) Chiếmthị phần lớn trên thế giới và Việt Nam là sản phẩm của 3 hãng lớn là ESRI, MapInfo

và InterGraph Dưới đây là bảng so sách đặc điểm của một số phần mềm

Bảng 2.1: So sánh đặc điểm của một số phần mềm xây dựng CSDL

Hiện trạng dữ liệu bản đồ dạng đồ họa Hoàn toàn phù hợp Thân thiện Thân thiệnTính kế thừa và phát triển từ việc xây

dựng CSDL khác có liên quan Không kế thừa Không kế thừa Có kế thừa

Tỷ lệ người quen dùng trong ngành

Khả năng xử lý và phân tích không gian Chưa cao Trung bình Cao

Tính phù hợp với CSDL lớn Chưa thử nghiệm Trung bình Cao

Cung cấp thư viện các chức năng lập

trình và khả năng phát triển hệ thống Ít Trung bình Nhiều

Dưới đây là các công nghệ sẽ được lựa chọn sử dụng:

- Microsoft ASP.net 2.0 with Ajax extensions 1.0, Microsoft.net Framework3.5 SP1: Thiết lập môi trường để chạy ArcGIS;

- ArcGIS Desktop: Xây dựng, biên tập và chỉnh sửa dữ liệu;

- ArcGIS SDE 9.3, My SQL: Xây dựng CSDL theo chuẩn cấu trúc PersonalGeodatabase phục vụ cho việc chia sẻ dữ liệu qua ứng dụng Web và chỉnh sửa dữliệu trực tuyến;

- Internet Information Services (IIS) Manager: Kết nối và quản lí các công cụtrên máy chủ có ứng dụng Web;

- Mozilla Firefox và Microsoft Internet Explorer: Trình duyệt sử dụng để mởứng dụng Web

Từ các kết quả phân tích tổng quan cho thấy bộ phầm mềm ArcGIS có thể lựachọn để xây dựng CSDL nền địa lý gói giao thông bởi vì:

- Tính năng ưu việt của bộ phần mềm: với số lượng người sử dụng lớn nhấttrên thế giới, sản phẩm ArcGIS luôn được hoàn thiện và hỗ trợ kỹ thuật tốt nhất sovới các sản phẩm cùng loại Nhiều hệ thống thông tin địa lý quy mô lớn và rất lớn,cài đặt các máy chủ trên nhiều hệ điều hành khác nhau như Windows, Linux, SunSolaris, AIX, đem lại hiệu quả cao;

- Tính năng vượt trội của giải pháp xây dựng CSDL: Phần mềm ArcSDE củaArcGIS cho phép lưu trữ và quản lý thông tin theo CSDL không gian (Geodatabase)một người dùng và đa người dùng CSDL quản lý theo mô hình dữ liệu quan hệ đốitượng, dễ dàng chuyển đổi ra các định dạng chuẩn hiện đại khác nhau của quốc tế

Cơ chế hoạt động theo kiến trúc khách/chủ 3 lớp trên Internet đã đảm bảo tối ưu hóatrong quản lý, lưu trữ, tra cứu, chuẩn hóa, cập nhật bảo mật, cho dữ liệu đã tạo nênmột quy trình xây dựng CSDL hoàn chỉnh

2.1.2 Quá trình tổng quát xây dựng cơ sở dữ liệu trong GIS

Quá trình xây dựng CSDL GIS bao gồm: Thu thập dữ liệu, nhập dữ liệu, lưutrữ và hiển thị dữ liệu, phân tích dữ liệu, xuất dữ liệu Dữ liệu thu thập có thể là dữliệu sơ cấp và thứ cấp Dữ liệu sơ cấp là dữ liệu thu thập trực tiếp bằng các thiết bịnhư vệ tinh và GPS hay thu thập bằng phương pháp phỏng vấn điều tra Dữ liệu thứcấp là dữ liệu thu thập và lưu trữ từ trước thời điểm tiến hành xây dựng cơ sở dữliệu Các loại dữ liệu thứ cấp thường được lưu trữ tại các cơ quan quản lý nhà nướcchuyên ngành, tổng cục thống kê, các viện nghiên cứu chuyên ngành

Quá trình xây dựng cơ sở dữ liệu trong GIS có sự khác nhau với các loại cấutrúc dữ liệu Vector, Raster, dữ liệu thuộc tính bởi vì sự khác nhau về phương phápnhập dữ liệu

Hình 2.1: Quy trình tổng quát xây dựng cơ sở dữ liệu trong GIS

1 Nhập dữ liệu

Nhập dữ liệu là quá trình mã hóa dữ liệu và ghi chúng vào cơ sở dữ liệu Để

cơ sở dữ liệu không lỗi là công việc quan trọng và phức tạp nhất quyết định lợi íchcủa GIS GIS phân ra hai loại dữ liệu, đầu tiên là vị trí hoặc cơ sở dữ liệu địa lý xácđịnh vị trí của đối tượng trên bản đồ Đây là khả năng xử lý đặc tính vẽ bản đồ ởthuộc tính không gian và phi không gian Nhìn chung có hai cách nhập dữ liệu cơbản cho GIS:

- Nhập dữ liệu không gian (dạng số);

- Nhập dữ liệu phi không gian và các thuộc tính không gian

* Nhập dữ liệu không gian

Nhập dữ liệu phụ thuộc vào cấu trúc cơ sở dữ liệu của hệ thống thông tin địa

lý Tuy nhiên trong hệ lý tưởng người sử dụng phải quan tâm là nên lưu trữ và xử lý

ở dạng Vector hoặc Raster

- Nhập dữ liệu Vector

Hiện nay, hệ thống bản đồ giấy đang được lưu trữ tại các cơ quan quản lý chưađược số hóa còn nhiều, đặc biệt ở các nước đang phát triển Dữ liệu bản đồ giấy cósẵn này đã được điều tra và thu thập qua nhiều thập kỷ Những dạng dữ liệu này cầnđược số hóa để sử dụng và lưu trữ Số hóa có thể được thể hiện bằng phương phápthủ công và phương pháp bán tự động Phương pháp thủ công ghi lại tọa độ của con

chuột khi ta nhấn chuột tại vị trí đối tượng cần thiết Phương pháp tự động đượcthực hiện sử dụng ảnh quét làm nền để số hóa đối tượng bản đồ.

Nguồn dữ liệu cho vector có thể là ảnh vệ tinh, máy bay, bản đồ giấy, dữ liệuđiều tra điểm Ảnh vệ tinh độ phân giải cao như ảnh vệ tinh Quikbird và ảnh máybay có thể sử dụng để số hóa các đối tượng trên bề mặt Trái Đất như đường giaothông, thủy văn, các thửa đất, Nguồn dữ liệu được xem như các điểm, các đường,hoặc các vùng Dữ liệu điểm điều tra thường là dữ liệu thu thập trực tiếp ngoài thựcđịa sử dụng thiết bị GPS Các tệp dữ liệu được nhập vào phần mềm GIS Các tệp dữliệu điểm từ GPS nội suy sẽ trở thành dữ liệu Vector

- Nhập dữ liệu Raster

Quá trình nhập dữ liệu và biên tập cơ sở dữ liệu Raster và hệ thống GIS baogồm nhiều giai đoạn khác nhau: Thu thập dữ liệu, nhập dữ liệu, tạo cơ sở dữ liệu vàbiên tập dữ liệu Tất cả các điểm, đường, vùng được định ra như các ô lưới Dữ liệuđược lưu trữ ở dạng ma trận số nguyên Các số được dùng tương ứng với các đơn vịbản đồ được hiểu như màu sắc và độ xám

Vì độ phân giải của lưới là tùy chọn nên mỗi ô được ghi và nhập tách nhau ra.Thường thực hiện theo nguyên tắc hàng đến hàng, bắt đầu từ góc trong bên trái, sau

đó tuần tự xuống dưới

Dữ liệu này được đánh vào một tệp văn bản và được xét lỗi nếu có nhầm lẫntrước khi ta đọc tệp đó vào GIS

- Số hóa

Dữ liệu trên bản đồ giấy có thể được số hóa vào các cơ sở dữ liệu GIS theophương pháp số hóa truyền thống từng đối tượng một thông qua bàn số hóa (on-tablet manual digitizing) hoặc bằng cách sử dụng máy quyets ảnh Scanner điện tử

để quét từng mảng bản đồ chứa các đối tượng cần nhập vào máy

Số hóa là quá trình chuyển đổi dữ liệu không gian từ bản đồ sang khuôn dạng

dữ liệu số Các đối tượng điểm, đường, vùng hình thành nên bản đồ số được chuyểnthành các dãy tọa độ (x,y) Mỗi một điểm được thể hiện bằng một cặp tọa độ đơn,một đường được thể hiện bằng dãy các tọa độ kết nối với nhau, một hoặc nhiềuđường khép kín vỡi một điểm nhãn nằm bên trong đường biên sẽ xác định được một

đối tượng vùng Do vậy số hóa là một quá trình nhập đối tượng điểm, đường hay đagiác trên bản đồ Quá trình số hóa cần thực hiện các nội dung cơ bản sau:

- Thu thập và xác định số mảnh bản đồ trong vùng nghiên cứu Các bản đồ cầnlàm phẳng;

- Đăng ký tọa độ cho mỗi mảnh bản đồ số hóa bằng cách nhập tọa độ các điểmđiều khiển tại góc của mảnh bản đồ;

- Nhập dữ liệu là tiến hành số hóa từng nhóm đối tượng dạng điểm, đường

và vùng

- Hiệu chỉnh và biên tập dữ liệu, chuẩn hóa dữ liệu theo quy chuẩn ngành

* Nhập dữ liệu phi không gian (dữ liệu thuộc tính)

Dữ liệu thuộc tính được lưu trữ dưới dạng các bảng Bảng dữ liệu mô tả cácđặc điểm địa lý, sau đó các phép truy vấn và phân tích dữ liệu được thực hiện trên

cơ sở dữ liệu Dữ liệu thuộc tính có thể xây dựng trực tiệp trong các hệ thống GISnhư ArcGIS, IDRISI, MapInfo Các phần này cho phép tích hợp dữ liệu không gian(bản đồ) và dữ liệu thuộc tính trong cùng một môi trường

Ta có thể sử dụng các phần mềm quản trị dữ liệu khác để nhập dữ liệu thuộctính, sau đó dữ liệu thuộc tính được nhập vào hệ GIS Các hệ quản trị cơ sở dữ liệunhư Microsoft Access, Microsoft SQL Server, cho phép ta có thể tiến hành nhập dữliệu thuộc tính rất tiện ích, đặc biệt là Microsoft Access Dữ liệu thuộc tính trongcác hệ thống GIS được tổ chức theo cấu trúc dữ liệu theo mô hình dữ liệu quan hệ.Theo mô hình quan hệ xác định cấu trúc bảng thuộc tính và mối quan hệ giữa cácbảng trong cơ sở dữ liệu nhất định

2 Thao tác dữ liệu

Thao tác dữ liệu bao gồm các yêu cầu sau:

- Sửa chữa dữ liệu;

- Làm mảnh và lược bỏ bớt các đường nét số hóa;

- Cắt xén, sửa chữa các đường polygon;

- Hợp nhất các dữ liệu số hóa và các tệp tin thành một CSDL số chung;

- Chuyển đổi dữ liệu Vector sang Raster;

- Kết nối các đối tượng dạng vùng với các bảng thuộc tính

* Các nguồn sai số dữ liệu

Dữ liệu địa lý cung cấp cho người sử dụng đòi hỏi phải đảm bảo chất lượng.Chất lượng của dữ liệu GIS có thể đánh giá thông qua quan sát trực quan như quansát dữ liệu bản đồ trên các thiết bị đầu ra như màn hình máy tính, máy chiếu hay cácthiết bị chiếu khác nhau Việc kiểm soát chất lượng dữ liệu thông qua quan sát trựcquan trên các thiết bị đầu ra thường mang tính định tính Những mô tả định lượng

về sai số dữ liệu là cần thiết hơn nhằm nâng cao độ tin cậy của dữ liệu và chất lượngcủa các quyết định dựa vào thông tin địa lý

Có các nguồn sai số như:

- Sai số do thu thập dữ liệu: Sai số dữ liệu có thể xuất hiện ở các giai đoạnkhác nhau từ khâu thu thập dữ liệu, phân tích dữ liệu, lưu trữ và hiển thị dữ liệu Sai

số về dữ liệu liên quan đến nhiều nguyên nhân như phương pháp khảo sát và quantrắc, chất lượng các thiết bị quan trắc, sự lựa chọn hệ quy chiếu bản đồ, sự thiênlệch của người quan trắc;

- Sai số do phân tích dữ liệu;

- Các nguồn sai số khác như tỷ lệ bản đồ, định dạng dữ liệu

* Sửa chữa dữ liệu

Hầu hết việc sửa chữa dữ liệu rất tốn thời gian và lâu hơn thời gian nhập dữliệu Những giá trị thuộc tính sai hay những sai sót không gian trên bản đồ được sửachữa bằng cách thay đổi giá trị những ô sai Nếu có nhiều ô sai cần số hóa lại ghi đèlên dữ liệu cũ

Những sai sót cục bộ trong cơ sở dữ liệu Vector có thể sửa chữa bằng cách sửdụng khóa trong dữ liệu mới, chỉ ra vị trí của nó trong bảng số, hoặc dùng lệch đểquay, xóa, dịch chuyển, ghép hoặc tách các phần của đồ thị theo yêu cầu

Việc sửa chữa các cơ sở dữ liệu Raster thường gây khó khăn cho các phầnkhác nhau của cơ sở dữ liệu Việc sửa chữa này không tách biệt mà phải đảm bảoviệc kết nối cơ sở dữ liệu

thông tin ví dụ bề mặt trái đất có thể thay đổi rất chậm nhưng trong đó có một vàithay đổi rất quan trọng nên cần bổ xung những thông tin này dù là rất nhỏ Mặc dùcũng cần thay đổi những dữ liệu phi không gian liên kết với các dữ liệu không gianmới cập nhật.

3 Lưu trữ và quản lý dữ liệu

đó Với cặp tọa độ (x,y) ta có thể biểu diễn các điểm, đường, vùng, như một dãy cáctọa độ thay cho hình ảnh hoặc đồ thị của chúng Các tọa độ này sẽ được lưu trữ vàquản lý như một tập hợp các số giá trị của (x,y) trong máy tính

Các giá trị bản đồ có thể biểu diễn bằng các đơn vị của trang bản đồ “inch”,

“cm”, “m” dùng để đo các khoảng cách trên bản đồ bằng thước đo Nhưng các bản

đồ trong GIS lại thường sử dụng các hệ tọa độ gắn liền với thế giới thực và đượcquy chiếu trên một mặt phẳng

- Chiều dọc: Mô tả lớp thông tin;

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

4 Phân tích dữ liệu

Các phép phân tích dữ liệu cơ bản bao gồm đo đạc, truy vấn, phân loại

* Đo đạc