Phân tích thiết kế hạ tầng dữ liệu không gian phục vụ quy hoạch và quản lý đô thị

Cơ sở hạ tầng dữ liệu không gian được định nghĩa như là một kỹ thuật, các chính sách, các tiêu chuẩn, tài nguyên con người và những hoạt động liên hệ cần... SDI được xây dựng sẽ nâng ca

NGUYỄN CAO TÂN

PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ

HẠ TẦNG DỮ LIỆU KHÔNG GIAN PHỤC VỤ

QUY HOẠCH VÀ QUẢN LÝ ĐÔ THỊ

CHUYÊN NGÀNH: BẢN ĐỒ, VIỄN THÁM - GIS

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Tp HCM, Tháng 6/2009

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS HỒ ĐÌNH DUẨN

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại

HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm 2009

TP.HCM, Ngày tháng 07 năm 2009

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: Nguyễn Cao Tân

I Tên đề tài: Xây dựng hạ tầng dữ liệu không gian phục vụ

quy hoạch và quản lý đô thị

II Nhiệm vụ và nội dung:

1 Tìm hiểu các loại dữ liệu, thông tin sử dụng trong quy hoạch và quản lý đô thị

2 Nghiên cứu các chuẩn dữ liệu, các hệ quản trị cơ sở dữ liệu không gian

3 Thiết kế mô hình dữ liệu để mô tả dữ liệu không gian trong quy hoạch và quản lý đô thị

4 Đề xuất chuẩn dữ liệu phục vụ quản lý quy hoạch và quản lý đô thị phù hợp với chuẩn dữ liệu không gian của thế giới (tuân theo chuẩn dữ liệu ISO/TC211) và dựa theo chuẩn về dữ liệu không gian do Bộ TNMT ban hành

5 Nghiên cứu phần mềm Mapserver đưa dữ liệu thiết kế vào môi trường WEB

IV Ngày hoàn thành nhiệm vụ : tháng 7 năm 2009

V Họ và tên cán bộ hướng dẫn : TS Hồ Đình Duẩn

Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được hội Hội đồng chuyên ngành thông qua

Tp HCM, Ngày tháng năm 2009

PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC KHOA QUẢN LÝ NGÀNH

Lời cảm ơn

Xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới gia đình, những người luôn bên tôi những lúc khó khăn, đã động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Chân thành cảm ơn Thầy TS Hồ Đình Duẩn, người đã luôn bên tôi, tận tình hướng dẫn tôi hoàn thành luận văn này

Xin cám ơn Th.s Lâm Đạo Nguyên, Th.s Trần Thái Bình, các anh, chị Trung tâm Viễn thám và GIS - Viện Địa lý Tài nguyên và Môi trường đã giúp đỡ đóng góp ý kiến về luận văn

Xin chân thành cám ơn!

TP HCM, Tháng 7 năm 2009 Nguyễn Cao Tân

TÓM TẮT

Trong những năm gần đây, với sự hỗ trợ của GIS thì việc ứng dụng nó trong quy hoạch và quản lý đô thị ngày hiệu quả hơn Tuy nhiên, nhiều ứng dụng được xây dựng, dẫn đến nhiều dữ liệu trùng lắp và ít có thông tin tham khảo lẫn nhau, nên lãng phí tài nguyên dữ liệu, con người và tiền bạc

Xây dựng một hạ tầng dữ liệu không gian (SDI) được xem là giải pháp cho vấn đề này Hạ tầng dữ liệu không gian bao gồm những tiêu chuẩn, chính sách,

kỹ thuật và con người Xây dựng một khung chuẩn là cốt lõi của hạ tầng dữ liệu không gian, nó bao gồm dữ liệu, quy trình và kỹ thuật để xây dựng và sử dụng dữ liệu không gian

Luận văn này đề xuất một cơ sở lý thuyết, mô hình hạ tầng dữ liệu không gian Ứng dụng nó để xây dựng một hạ tầng dữ liệu không gian phục vụ quy hoạch và quản lý đô thị Ngoài ra, luận văn cũng đưa ra cách nhìn mới về xây dựng hạ tầng

dữ liệu không gian phục vụ cho các ứng dụng GIS

SUMMARY

In recent years, with GIS’s help, its application in urban planning and administering becomes effective However, many applications of GIS are built, lead to duplicate data and they have little infomation referring mutually, so they waste data resource, man and money

Building a Spatial Data Infrastructure (SDI) is cosidered as a solution for this problem SDI includes standard policies, technology and people Building a standard frame is SDI essence, It concludes data, process and technique to build and use the spatial data

The thesis will research, put forward a theory basic Spatial Data Infrastructure model Applying this model build a SDI servers in urban planning and administering Besides, this thesis also brings out a new look about building spatial data in GIS applications

DANH MỤC HÌNH

Trang

Hình II.3: Mô hình hạ tầng dữ liệu không gian đô thị Ganzhou 10

Hình II.4: Các loại dữ liệu không gian Kenya (KSDI) 11

Hình II.5: Các thành phần của KSDI 11

Hình III.1: Mô hình hạ tầng dữ liệu không gian 14

Hình III.3: Các thành phần hạ tầng dữ liệu không gian 17

Hình III.4: So sánh Metatdata như thông tin sản phẩm 20

Hình III.5: Nguồn gốc tiêu chuẩn ISO19115 24

Hình III.6: Mô hình hoạt động Web Mapping 25

Hình III.8.: Kiến trúc tổng quát ứng dụng Mapserver 30

Hình IV.1: Mô hình cổng thông tin địa lý 36

Hình IV.2: Kiến trúc tham khảo cổng thông tin địa lý 39

Hình IV.3 : Ví dụ về cổng thông tin địa lý Châu Âu (nguồn

Hình IV.4: GeoPortal quản lý hành chính Tp Hồ Chí Minh (Nguồn Ciren) 43

Hình V.5: Mô hình UML nhóm lớp quy hoạch sử dụng đất 63 Hình V.6: Mô hình UML nhóm lớp quy hoạch giao thông 69

Hình V.7: Mô hình UML nhóm lớp hạ tầng kỹ thuật 74

Hình V.8: Chu trình cung cấp và khai thác dữ liệu 76

Hình VI.1: Các bước xây dựng WEB khai thác dữ liệu 78

Hình VI.2: Kiến trúc phần mềm khai thác dữ liệu SDI quy hoạch 79

Hình VI 3: Chức năng Web khai thác SDI 80

Hình VI.4: Thiết kế giao diện Web 82

Hình VI.5: Giao diện web hiển thị dữ liệu 85

Hình VI.6: Bán đồ đánh giá hiện trạng 85

Hình VI.7: Bản đồ quy hoạch sử dụng đất 86

DANH MỤC BẢNG

Trang

Bảng V.2: Bảng mô tả các gói UML trong mô hình SDI 53

Bảng V.3: Mô tả các thành phần nhóm lớp địa hình 55

Bảng V.4: Mô tả các thành phần nhóm lớp địa chính 58

Bảng V.5: Mô tả các thành phần nhóm lớp dân số 60

Bảng V.6: Mô tả các thành phần nhóm lớp quy hoạch sử dụng đất 63

Bảng V.7: Mô tả bảng dữ liệu ranh quy hoạch sử dụng đất chi tiết tỷ lệ 1/2000 65

Bảng V.8: Bảng mô tả trường chức năng khu đất quy hoạch 66

Bảng V.9: Bảng miêu tả tình trạng khu quy hoạch 66

Bảng V.10: Bảng trường thuộc tính lớp quy hoạch 1/2000 66

Bảng V.11: Danh sách loại sử dụng đất lớp quy hoạch 1/2000 67

Bảng V.12: Thông tin lớp ranh quy hoạch 1/500 67

Bảng V.13: Bảng danh sách chọn của trường tình trạng khu đất 68

Bảng V.14: Bảng danh sách chọn của trường quyết định giao đất 68

Bảng V.15: Mô tả chi tiết lớp quy hoạch sử dụng đất 1/500 68

Bảng V.16: Danh sách loại sử dụng đất lớp quy hoạch 1/500 68

Bảng V.17: Mô tả các thành phần nhóm lớp quy hoạch giao thông 70

Bảng V.18: Các nhóm dữ liệu xây dựng 75

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

SDI - Spatial Data Infrastructure – Hạ tầng dữ liệu không gian

ISO – International Organization for Standardization -Tổ chức Quốc tế về tiêu

chuẩn hoá

OGC – The Open Geospatial Consortium

UML - Unifield Modeling Language – Ngôn ngữ mô hình hóa thống nhất

HTML - Hypertext Markup Language - Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng

GIS - Geographic Information System – Hệ thống thông tin địa lý

CSDL - Cơ sở dữ liệu

Bộ TNMT – Bộ Tài nguyên – Môi trường

QLĐT - Quản lý đô thị

CHÚ GIẢI CÁC SƠ ĐỒ

Nhóm lớp cơ sở dữ liệu Bảng dữ liệu

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ iii

LỜI CÁM ƠN iv

TÓM TẮT v

DANH MỤC HÌNH vii

DANH MỤC BẢNG ix

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT x

CHÚ GIẢI SƠ ĐỒ xi

CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU 1

I.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

I.2 MỤC TIÊU 2

I.2.1 Mục tiêu chung 2

I.2.2 Mục tiêu cụ thể 3

I.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 3

I.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3

I.5 GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI 4

I.5.1 Giới hạn nội dung nghiên cứu 4

I.5.2 Giới hạn khu vực nghiên cứu 4

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 5

II.1 HIỆN TRẠNG QUY HOẠCH VÀ QUẢN LÝ ĐÔ THỊ 5

II.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 6

II.2.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 7

II.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 11

CHƯƠNG III: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 13

III.1 TỔNG QUAN CƠ SỞ HẠ TẦNG DỮ LIỆU KHÔNG GIAN 13

III.1.1 Giới thiệu 13

III.1.2 Hạ tầng dữ liệu không gian 14

III.2 CÁC CHUẨN MÔ TẢ DỮ LIỆU KHÔNG GIAN - METADATA 20

III.2.1 Giới thiệu metadata 20

III.2.2 Các chuẩn metadata dữ liệu không gian 23

III.3 GIỚI THIỆU WEB MAPPING 24

III.3.1 Khái niệm 24

III.3.2 Phân loại 25

III.3.3 Các chuẩn trao đổi dữ liệu Web Mapping 26

III.4 GIỚI THIỆU MAPSERVER 28

III.5 POSTGRESQL – HỆ QUẢN TRỊ CƠ SỞ DỮ LIỆU NGUỒN MỞ 31

III.6 MÔ HÌNH VÀ MÔ HÌNH HÓA 32

III.6.1 Định nghĩa mô hình 32

III.6.2 Mô hình hóa 32

III.6.3 UML – Ngôn ngữ mô hình hóa thống nhất 33

CHƯƠNG IV : CỔNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ 36

IV.1 DANH MỤC DỮ LIỆU KHÔNG GIAN 36

IV.2 KHÁI NIỆM CỔNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ 36

IV.3 CẤU TRÚC CỔNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ 38

IV.4 KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG 43

CHƯƠNG V: PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ MÔ HÌNH HẠ TẦNG DỮ LIỆU KHÔNG GIAN 44

V.1 SỰ CẦN THIẾT 44

V.1.1 Những trở ngại 44

V.1.2 Nhu cầu dữ liệu không gian trong quy hoạch 45

V.2 CÁC CHUẨN THIẾT KẾ CƠ SỞ DỮ LIỆU 46

V.2.1 Chuẩn cơ sở toán học bản đồ (lưới chiếu và hệ tọa độ) 46

V.2.2 Chuẩn khuôn dạng dữ liệu 46

V.2.3 Các quy ước trong thiết kế trong mô hình cơ sở dữ liệu 50

V.3 THIẾT KẾ CƠ SỞ DỮ LIỆU 51

V.3.1 Hiện trạng dữ liệu trong quy hoạch và quản lý đô thị 51

V.3.2 Các yêu cầu về chức năng 52

V.3.3 Một số tiêu chí thiết kế hạ tầng dữ liệu không gian 52

V.4 THIẾT KẾ CHI TIẾT 52

V.4.1 Mô hình SDI trong quy hoạch và quản lý đô thị 52

V.4.2 Xây dựng cơ sở dữ liệu 74

V.5 PHÂN PHỐI VÀ KHAI THÁC CƠ SỞ DỮ LIỆU 75

CHƯƠNG VI : XÂY DỰNG WEB KHAI THÁC DỮ LIỆU 77

VI.1 PHÂN TÍCH 77

VI.1.1 Nhu cầu thông tin 77

VI.1.2 Giải pháp chia sẻ dữ liệu 77

VI.2 THIẾT KẾ ỨNG DỤNG 78

VI.2.1 Quy trình xây dựng WEB khai thác dữ liệu 78

VI.2.2 Thiết kế hệ thống 78

VI.2.3 Thiết kế chức năng 80

VI.2.4 Thiết kế giao diện ứng dụng 81

VI.2.5 Xây dựng các công cụ WEB 82

VI.3 SỬ DỤNG WEB KHAI THÁC DỮ LIỆU 84

CHƯƠNG VII : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 87

VII.1 KẾT LUẬN 87

VII.2 KIẾN NGHỊ 88

PHỤ LỤC 89

TÀI LIỆU THAM KHẢO 116

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG 119

CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU

I.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Quy hoạch và quản lý đô thị là một hoạt động để đi đến mục tiêu đảm bảo cho đô thị phát triển bền vững Những kế hoạch được vạch ra sẽ định hướng xã hội trong khoảng thời gian nhất định Những phương án về quy hoạch, mọi quyết định trong quản lý đô thị đều dựa trên những thông tin của tất cả các đối tượng liên quan Những thông tin này càng đầy đủ, chính xác thì nó càng có ý nghĩa

Sự ra đời của hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System -

GIS) bắt đầu từ những năm 1960 và phát triển mạnh mẽ trong những nằm gần

đây, ứng dụng của nó đã xuất hiện trong nhiều lĩnh vực trong đó có quy hoạch và quản lý đô thị

Nhiều tổ chức, cá nhân thuộc lĩnh vực quy hoạch và quản lý đô thị đã xây dựng ứng dụng GIS cho riêng mình, mà cốt lõi của nó là dữ liệu Nhưng mỗi ứng dụng lại có một bộ dữ liệu mới Những dữ liệu này không có khả năng chia sẻ,

dữ liệu khi xây dựng lại không tuân theo một tiêu chuẩn nhất định dẫn đến dữ liệu trùng lắp, chồng chéo lẫn nhau nên rất tốn kém tiền của và thời gian

Hiện nay có hai vấn đề mâu thuẫn tồn tại Một là, sự bùng nổ thông tin, sự phát triển nhanh chóng về dữ liệu không gian Vấn đề còn lại, sự khó khăn của người dùng trong việc truy cập dữ liệu không gian cho các ứng dụng của họ từ một khối lượng lớn nguồn dữ liệu hiện có

Cùng với sự phát triển của các ứng dụng GIS thì dữ liệu thu thập cho nó cũng tăng Sự chia sẻ dữ liệu trong các ứng dụng này càng linh hoạt, càng dễ dàng thì sẽ tăng hiệu quả trong các ứng dụng Sự xuất hiện khái niệm hạ tầng dữ liệu không gian (SDI-Spatial Data Infrastructures) sẽ làm tăng khả năng của công nghệ GIS

Cơ sở hạ tầng dữ liệu không gian được định nghĩa như là một kỹ thuật, các

chính sách, các tiêu chuẩn, tài nguyên con người và những hoạt động liên hệ cần

Học viên: Nguyễn Cao Tân Trang 2

thiết để thu thập, xử lý, phân phối, và nâng cao việc sử dụng dữ liệu không gian

(Clinton, 1994)

Trong công tác quy hoạch và quản lý đô thị thì thông tin hiện trạng đóng vai trò quan trọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp quá trình phát triển đô thị, đến những định hướng đã chọn, nhưng thường xảy ra tình trạng khan hiếm dữ liệu và thiếu thông tin Hiện nay, có nhiều cơ quan thu thập quản lý dữ liệu nên có nhiều thông tin bị chồng chéo, bỏ sót, độ chính xác và tính chuyên ngành thấp

Ứng dụng GIS trong quy hoạch và quản lý đô thị, nhu cầu dữ liệu rất lớn, đầy đủ thông tin thì các kế hoạch đề ra mới có giá trị thực tiễn cao Nhưng dữ liệu được xây dựng không tuân theo chuẩn, không có khả năng chia sẻ, khó tích hợp thông tin Nhu cầu cần xây dựng một khung dữ liệu thống nhất, một chính sách khai thác dữ liệu cho phù hợp là rất lớn

Một hạ tầng dữ liệu không gian (SDI) thống nhất thì việc chia sẻ dữ liệu giữa các hệ thống, định dạng và ứng dụng sẽ không còn trở ngại khi xây dựng một ứng dụng mới Lúc này thì vấn đề về chính sách khai thác dữ liệu sẽ là một thách thức lớn SDI được xây dựng sẽ nâng cao chất lượng trong việc ra các quyết định

Æ Một vấn đề đặt ra là cần một mô hình dữ liệu, một chính sách khai thác, khuôn khổ thống nhất, chuẩn dữ liệu nhằm nâng cao hiệu quả trong công tác chuyên ngành cũng như xây dựng các ứng dụng GIS về quản lý đô thị

Thực hiện luận văn này cung cấp một cái nhìn tổng quát về xây dựng hạ tầng dữ liệu không gian theo một khung chuẩn phù hợp, giảm dư thừa dữ liệu Từng bước đóng góp vào việc xây dựng một hạ tầng dữ liệu không gian của Việt Nam thuộc nhiều lĩnh vực ứng dụng

I.2 MỤC TIÊU

I.2.1 Mục tiêu chung

Nghiên cứu xây dựng một hạ tầng cơ sở dữ liệu không gian phục vụ trong công tác quy hoạch và quản lý đô thị nhằm nâng cao hiệu quả quản lý của các

nhà chuyên môn, công tác quản lý quy hoạch thuận lợi, tiết kiệm chi phí khảo sát, xây dựng dữ liệu Hạ tầng dữ liệu không gian được khai thác trong môi trường web

I.2.2 Mục tiêu cụ thể

- Thiết kế cơ sở hạ tầng dữ liệu không gian phục vụ quy hoạch và quản lý đô thị

- Xây dựng cơ chế cập nhật, trao đổi dữ liệu

- Xây dựng một ứng dụng khai thác dữ liệu trong môi trường WEB có thể thực hiện những chức năng cơ bản của một hệ thống quản lý quy hoạch

I.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

- Tìm hiểu các loại dữ liệu, thông tin sử dụng trong quy hoạch và quản lý đô thị

- Nghiên cứu các chuẩn dữ liệu, các hệ quản trị cơ sở dữ liệu không gian

- Thiết kế mô hình dữ liệu để mô tả dữ liệu không gian trong quy hoạch và quản lý đô thị

- Đề xuất chuẩn dữ liệu phục vụ quản lý quy hoạch và quản lý đô thị phù hợp với chuẩn dữ liệu không gian của thế giới (tuân theo chuẩn dữ liệu ISO/TC211) và dựa theo chuẩn về dữ liệu không gian do Bộ TNMT ban hành chuẩn dữ liệu về lĩnh vực Tài nguyên và môi trường

- Nghiên cứu phần mềm Mapserver đưa dữ liệu thiết kế vào môi trường WEB

I.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Nghiên cứu theo tài liệu: thu thập, tổng hợp, nghiên cứu các tài liệu liên quan đến đề tài

- Phương pháp điều tra khảo sát: khảo sát, phân tích quy trình quy hoạch và quản lý đô thị tại các cơ quan chuyên ngành Khảo sát nhu cầu sử dụng dữ liệu không gian trong các quy trình này

Học viên: Nguyễn Cao Tân Trang 4

- Phương pháp mô hình hóa: sử dụng mô hình UML mô hình hóa giữa các gói

dữ liệu

- Phương pháp phân tích – thiết kế hệ thống: nghiên cứu thiết kế tổng thể hệ thống hạ tầng dữ liệu không gian phục vụ quy hoạch và quản lý đô thị

I.5 GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI

I.5.1 Giới hạn nội dung nghiên cứu

Luận văn tập trung xây dựng mô hình hạ tầng dữ liệu không gian ứng dụng trong quy hoạch và quản lý đô thị

Luận văn chỉ nghiên cứu những vấn đề tích hợp dữ liệu không gian cho nhu cầu quy hoạch, quản lý đô thị

I.5.2 Giới hạn khu vực nghiên cứu

Hạ tầng dữ liệu không gian trong quy hoạch và quản lý đô thị là một mô hình nhiều lớp dữ liệu, do vậy vấn đề xây dựng dữ liệu đầy đủ quan trọng Tuy nhiên, trong phạm vi luận văn, để thể hiện tính phù hợp, khả năng ứng dụng của

nó trong lĩnh vực này, luận văn sẽ chọn ra 1 khu vực có đầy đủ những đặc trưng

để xây dựng dữ liệu và thử nghiệm ứng dụng

Khu vực nghiên cứu là Thành phố Hồ Chí Minh, nguồn dữ liệu được sử dụng trong luận văn được thu thập từ Sở Quy hoạch – Kiến trúc Thành phố Hồ Chí Minh

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU

II.1 HIỆN TRẠNG QUY HOẠCH VÀ QUẢN LÝ ĐÔ THỊ

- Quy hoạch và quản lý đô thị là sự tổ chức, sắp xếp không gian đô thị sao cho

sử dụng hợp lý các nguồn lực, đảm bảo sự phát triển bền vững của đô thị Quy hoạch xây dựng và quản lý đô thị thường thể hiện dưới các dạng bản vẽ, quy chế, chính sách được ban hành để áp dụng trong một giai đoạn nhất định

- Thành phố Hồ Chí Minh là trung tâm đô thị lớn của cả nước cũng như trong

khu vực Do sự phát triển của đô thị nên trong quá trình đó đã nảy sinh một số yếu tố bất cập như quá tải về giao thông, cơ sở hạ tầng không đáp ứng, vấn đề môi trường, nhà ở đô thị Vì vậy, chính quyền đô thị thành phố cần nâng cao năng lực trong việc dự báo, định hướng, phát triển đô thị theo quy hoạch là cần thiết

- Nhiệm vụ của các cơ quan quy hoạch và quản lý đô thị là thực hiện các chức

năng quản lý nhà nước về quy hoạch trên địa bàn toàn thành phố Thêm vào đó còn chịu trách nhiệm lưu trữ, cung cấp, phát hành các bản đồ, văn bản, chính sách về quy hoạch và quản lý đô thị

- Thực hiện nhiệm vụ quy hoạch và quản lý đô thị tại thảnh phố Hồ Chí Minh

thuộc về Sở Quy hoạch kiến trúc và các phòng quản lý đô thị (Quận, Huyện) Tại các cơ quan này bao quát một khối lượng lớn dữ liệu, quản lý toàn bộ thông tin quy hoạch toàn thành phố, mà đầu mối chủ yếu thuộc Sở Quy hoạch – Kiến trúc

- Khối lượng bản đồ quy hoạch lưu trữ rất lớn chủ yếu là các loại bản vẽ, bản

đồ quy hoạch, hồ sơ dự án, các tờ trình, quyết định… ở dạng giấy, một số bản vẽ

ở dạng CAD Điều này gây khó khăn trong công tác thu thập, báo cáo, tổng hợp

dữ liệu sẽ phức tạp, mất thời gian phục vụ cho công tác lập quyết định, hoạch định chính sách, quản lý đô thị Mặt khác, công tác quy hoạch và quản lý đô thị đòi hỏi phải tham khảo thông tin từ nhiều cơ quan chuyên môn khác nhau, có như thế thì người làm công tác ra quyết định mới hiệu quả, chưa có một chuẩn dữ

liệu, một chính sách trao đổi thông tin giữa các cơ quan để cập nhật, chỉnh sửa làm ảnh hưởng đến hiệu quả của việc ra quyết định

- Một kho dữ liệu quá lớn gồm bản đồ địa hình, bản đồ địa chính, bản đồ quy

hoạch tổng mặt bằng thành phố, bản đồ quy hoạch chung các quận/huyện, các bản đồ quy hoạch chi tiết các tỷ lệ 1/2000-1/500, các bản vẽ thiết kế cơ sở hạ tầng kỹ thuật đều có những thông tin bổ sung lận nhau Nhưng các loại dữ liệu này chủ yếu là ở dạng CAD và giấy; các bản vẽ ở dạng này thường mang hệ tọa

độ tự do nên không có khả năng chồng ghép và kế thừa thông tin Ảnh hưởng đến việc cập nhật, chỉnh sửa dữ liệu một cách hệ thống Vì vậy, đòi hỏi dữ liệu phải

có những thông tin gắn kết với nhau tức là phải có tọa độ

- Do vậy, để đảm bảo việc quản lý được dễ dàng, thuận lợi thì việc thu thập dữ

liệu, lưu trữ nên thực hiện trên nền tảng công nghệ GIS Khi đã áp dụng công nghệ GIS thì toàn bộ dữ liệu bản đồ, bản vẽ thiết kế, hồ sơ sẽ đảm bảo thống nhất Khi công nghệ GIS ứng dụng thì nhu cầu trao đổi dữ liệu giữa các cơ quan chuyên ngành, các phòng ban Việc xây dựng hạ tầng cơ sở dữ liệu không gian sẽ đáp ứng được nhu cầu về trao đổi, cập nhật dữ liệu

II.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

Chúng ta đang sống trong một thời đại thông tin, và thông tin địa lý cũng là một trong những nhân tố trong việc ra quyết định Hàng ngàn tổ chức và cơ quan (các lĩnh vực, các ngành, các tổ chức giáo dục) trên toàn thế giới phải chi phí hàng ngàn tỷ đôla cho mỗi năm để sản xuất và sử dụng các loại dữ liệu không

gian (FGDC 1997, Groot and McLaughlin 2001) Việc đầu tư xây dựng dữ liệu

trong những năm gần đây rất mạnh bởi sự tiến bộ rất nhanh của khoa học công nghệ làm cho khối lượng dữ liệu không gian số tăng lên rất nhanh chóng Tuy nhiên, vẫn còn những vướng mắc như:

¾ Nhiều tổ chức cơ quan cần dữ liệu không gian hơn những cơ quan tạo ra dữ liệu

¾ Các tổ chức thường cần dữ liệu không gian bên ngoài phạm vi lĩnh vực của

họ, những thông tin họ cần thường thu thập không đầy đủ

¾ Dữ liệu được thu thập bởi nhiều cơ quan khác nhau nên ít thống nhất với nhau

Thực trạng đã có nhiều tổ chức của các nước đã có nhiều nghiên cứu về nền tảng

dữ liệu từ đó đưa ra một chuẩn dữ liệu chung thống nhất để dễ dàng thu thập và duy trì nguồn dữ liệu quý giá này

II.2.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Trên thế giới đã có nhiều dự án về xây dựng hạ tầng dữ liệu không gian thành công, giảm chi phí đầu tư xây dựng dữ liệu phục vụ cho các ứng dụng riêng lẻ Những hệ thống này bao gồm nhiều thành phần như chuẩn dữ liệu thống nhất, chính sách khai thác dữ liệu và đã định nghĩa các thành phần cần thiết để xây dựng nên một hạ tầng dữ liệu không gian

Phạm vi toàn cầu: dự án xây dựng hạ tầng dữ liệu không gian toàn cầu (GSDI

– Global Spatial Data Infrastructure) được bắt đầu năm 1996 GSDI được xây dựng nhằm thiết lập một cơ sở hạ tầng dữ liệu không gian thống nhất phục vụ cho sự phát triển kinh tế, quản lý môi trường… một cách đồng bộ, tạo sự đồng vận hành của các tổ chức trên toàn cầu Tạo sự hợp tác, trao đổi, chia sẻ dữ liệu hiệu quả nhằm quản lý các vấn đề xã hội, tạo sự phát triển bền vững GSDI được định nghĩa như những chính sách, các tổ chức chuyển đổi nhận dữ liệu, công nghệ, các tiêu chuẩn, cơ chế trao đổi dữ liệu, nguồn lực tài chính và con người

cần thiết để đảm bảo sự hoạt động xây dựng dữ liệu trên toàn cầu (hội nghị GSDI

lần 2 năm 1997) Dữ liệu không gian xây dựng trong GSDI là các lớp dữ liệu của

bản đồ tỷ lệ 1/250000 Nó được xây dựng đảm bảo luôn có một bộ dữ liệu số, đáp ứng được các vấn đề phân tích không gian cơ bản trên bộ dữ liệu này [Cookbook, 2004]

Hạ tầng dữ liệu không gian của Châu Âu (ESDI-European Spatial Data Infrastructure hoặc INSPIRE-Spatial Information in Euro) Mục tiêu về chính

sách của INSPIRE là: tạo sự hài hòa và chất lượng tốt về các thông tin về dữ liệu địa lý sẵn sàng phục vụ cho sự trình bày, thực thi, giám sát và đánh giá của chính sách chung và cho cả cộng đồng có thể truy cập dữ liệu không gian về vùng mình đang sống, quốc gia và cả những khu vực khác Sự thực thi dữ liệu này dựa trên những quy luật chính sách chung mà các thành viên của hạ tầng này phải tuân theo Dữ liệu được xây dựng và cung cấp theo các lớp dữ liệu chuyên đề: hệ tọa

độ được định nghĩa chung, ranh giới hành chính, các lớp bản đồ địa hình, bản đồ địa chính, ảnh lập thể, tên các đối tượng địa lý [Richard]

) Hạ tầng dữ liệu không gian chung của Châu Âu chủ yếu nhằm mục đích xây dựng một bộ dữ liệu tổng quát ở mức độ quốc gia như: xác định ranh giới giữa các nước, hệ thống giao thông, địa hình nhằm xây dựng những ứng dụng mang tính châu lục như các ứng dụng về môi trường, y tế…

Tại Mỹ, sự phát triển của hạ tầng dữ liệu không gian nhận được sự quan tâm

rất lớn của Tổng thống Bill Clinton Đây cũng là lý do của sự ra đời của nhiều dự

án nghiên cứu, các ấn phẩm về SDI Hạ tầng dữ liệu này được xây dựng trên 7 lớp chuyên đề: địa hình, dữ liệu ảnh số, dữ liệu độ cao, các điểm trắc địa, ranh giới hành chính, các đối tượng thủy văn, và mạng lưới giao thông Cung cấp một

mô hình dữ liệu tổng quát và dùng UML để mô tả cho từng lớp đối tượng

[FGDC, 2005]

Mô hình SDI trong nghiên cứu tội phạm ở Mỹ: Giảm tội phạm trong cộng

đồng ở Mỹ là một mục tiêu chính để đảm bảo an toàn và cuộc sống cộng đồng Vào những năm 1990, Sở Tư pháp Hoa Kỳ đã nhận ra tầm quan trọng của dữ liệu không gian và những kỹ thuật trong quản lý tội phạm, đã thiết lập những quan hệ với các tổ chức luật ở địa phương để minh họa những hiệu quả của việc ứng dụng GIS trong việc xác định tội phạm Họ đã xây dựng một SDI phục vụ cho việc quản lý tội phạm

Những khuyến cáo:

Hình II.1: Mô hình CGDI

Hình II.2: Các thành phần CGDI

• Thiết lập các mối cộng tác rộng hơn: cần có một cái nhìn rộng về tất cả các khuynh hướng tội phạm Có như vậy thì sự hợp tác chia sẽ dữ liệu, các tiêu chuẩn, hiểu rõ hơn về tính chất và quản lý các mẫu tội phạm quan trọng hơn trong những vùng lớn hơn

• Đào tạo những người quản lý và người sử dụng trên những giá trị của SDI của chuyên về quản lý tội phạm: metadata, ngân hàng dữ liệu và sự tiêu chuẩn hóa

Cơ sở hạ tầng dữ liệu không gian Canada: ở Canada mô tả hạ tầng dữ liệu không gian như một cơ chế trực tuyến để

tổng hợp, phân phối dữ liệu không gian, các

dịch vụ và thông tin cho các ứng dụng, hỗ trợ

việc ra quyết định chính sách tốt hơn

Hạ tầng dữ liệu không gian Canada

(CGDI – Canada Geospatial Data

Infrastructure) là tất cả các công nghệ, các

tiêu chuẩn, những hệ thống truy cập và nghi

thức cần thiết tạo sự hài hòa tất cả những cơ

sở dữ liệu không gian và làm chúng luôn có tính sẵn sàng trên Internet CGDI bao gồm tất cả những bản đồ địa hình, ảnh hàng không, ảnh vệ tinh, những biểu

đồ, bản đồ lâm nghiệp, đất đai, ranh hàng hải và hàng không

CGDI mang lại nhiều lợi ích cho Canada: truy cập dữ liệu không gian bất cứ nơi đâu, bất cứ khi nào; phát triển những ứng dụng để phân phối, truy cập thông tin trực tuyến; hợp

nhất các dữ liệu không

gian khác nhau tạo dữ

liệu không có tính

ghép nối…

Hình II.3: Mô hình hạ tầng dữ liệu không gian đô thị Ganzho u

Năm 1996, hai quốc gia Australia và New Zealand cũng xây dựng chung một

hạ tầng dữ liệu không gian có tên ASDI Cơ sở hạ tầng ASDI là một khung quốc gia cho dữ liệu chuẩn quốc gia cho phép những người sử dụng liên kết được với những nhà cung cấp các dữ liệu không gian ASDI bao gồm các thành phần: con người, những chính sách khai thác, công nghệ cần thiết cho phép người dùng

tham khảo được dữ liệu không gian ở tất cả các mức độ [ ANZLIC,1996]

Ở Trung Quốc, cũng đã thực hiện đề tài nghiên cứu, xây dựng hạ tầng dữ liệu không gian đô thị tại thành

phố Ganzhou Mục tiêu

trong đề tài đặt ra: thành lập

một tổ chức quản lý, thiết

kế tổng quát về hạ tầng dữ

liệu không gian đô thị; lập

những quy định về điều tra,

cập nhật dữ liệu không

gian, vấn đề chia sẻ dữ

liệu, xây dựng một khung chuẩn về dữ liệu và cuối cùng là kết hợp giữa GIS và văn phòng tự động (Office Automation) Dữ liệu xây dựng chủ yếu: dữ liệu vector, ảnh lập thể, mô hình DEM và thông tin thuộc tính đi kèm Mỗi loại dữ

liệu có nhiều tỷ lệ khác nhau [Xiao-sheng Liu]

Tại Kenya: việc xây dựng cơ sở hạ tầng dữ liệu không gian Kenya (KSDI) là

một sáng kiến của chính phủ nhằm cung cấp tới tất cả những người Kenya những thông tin quan trọng về tài nguyên của đất nước Những người sử dụng có thể thu nhận được những tập dữ liệu mà họ mong muốn, mặc dù dữ liệu này có thể được thu thập và lưu trữ bởi những tổ chức khác nhau

Những tập dữ liệu cấu thành nên hạ tầng dữ liệu không gian của Kenya:

- Điểm khống chế tọa độ trắc địa

- Ảnh số

- Ranh giới hành chính

Hình II.4: Các loại dữ liệu không gian Kenya (KSDI)

Hình II.5: Các thành phần của KSDI

- Ranh giới thửa đất

∗ Web Server: Apache 2.0.58

∗ Gói công cụ phát triển: Java

SDK 1.5.0_06

Æ Mục đích hạ tầng dữ liệu

không gian Kenya chủ yếu

cung cấp đầy đủ dữ liệu đến

người sử dụng một cách dễ

dàng và đầy đủ nhất KSDI sử

dụng công nghệ GIS, các phần

mềm ESRI để xây dựng và phân phối dữ liệu[ Lucy Chepkosgei, 2008]

II.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Ở Việt Nam, mặc dù đã ứng dụng GIS trong nhiều lĩnh vực, nhưng hầu hết dữ liệu được xây dựng trên nhiều chuẩn phần mềm khác nhau Hiện nay, có một số nhóm đang nghiên cứu về hạ tầng dữ liệu không gian, nhưng chưa được sử dụng

ở cấp độ quản lý nhà nước

Đề tài của nghiên cứu sinh Trần Thái Bình về hạ tầng dữ liệu không gian trong lĩnh vực tài nguyên nước, thuộc dự án Wisdom cũng đang trong giai đoạn nghiên cứu

Đề tài nghiên cứu về tình hình hạ tầng dữ liệu không gian ở Việt Nam của hai tác giả Nguyễn Đình Đương và Nguyễn Xuân Lâm thuộc Bộ Tài nguyên và Môi trường, đề tài này chỉ dừng lại ở mức thống kê những loại dữ liệu hiện có của Việt Nam trải qua các thời kỳ Đề xuất hướng xây dựng cho Việt Nam một cơ sở

hạ tầng dữ liệu không gian phục vụ cho các lĩnh vực quản lý hành chính, mạng lưới giao thông, công nghiệp, y tế, giáo dục, đo đạc bản đồ Các loại dữ liệu này người sử dụng có thề tải từ website Trung tâm thông tin bộ Tài nguyên và môi trường Metadata bộ dữ liệu này cũng xây dựng theo chuẩn ISO 191XX của chuẩn dữ liệu không gian quốc tế

Đề tài xây dựng bộ chuẩn GISHue của Giáo sư Phạm Văn Cự thuộc dự án xây dựng hệ thống thông tin địa lý tỉnh Thừa Thiên Huế Bộ chuẩn này được xây dựng

các chuẩn thuật ngữ/ khái niệm, các chuẩn quy trình/ quy tắc (đặc biệt là phương pháp kiểm soát/ đánh giá chất lượng dữ liệu), các chuẩn dữ liệu (nền, chuyên ngành, tỉnh hoặc thành phố, số lượng phụ thuộc vào số lượng các dữ liệu sẽ xây dựng), và các chuẩn metadata

Nhiều năm qua, CIREN đã có nhiều nghiên cứu về cổng thông tin địa lý (GEOPORTAL), cổng thông tin địa lý là chuẩn mực để xây dựng hạ tầng dữ liệu không gian

Tháng 2/2007 Bộ Tài Nguyên - Môi trường đã ban hành chuẩn dữ liệu thông tin địa lý quốc gia áp dụng cho lĩnh vực tài nguyên - môi trường, tháng 9/2008 công bố nội dung

CHƯƠNG III: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

III.1 TỔNG QUAN CƠ SỞ HẠ TẦNG DỮ LIỆU KHÔNG GIAN

III.1.1 Giới thiệu

Thông tin không gian sẽ trả lời câu hỏi “Chúng ta đang ở đâu trên trái đất?”

Nó xác định vị trí của tất cả các đối tượng trên trái đất từ đơn vị hành chính, trường học, khách sạn… Tầm quan trọng của hạ tầng dữ liệu không gian có thể ứng dụng vào hầu hết các lĩnh vực của sự phát triển bền vững xã hội

Dữ liệu không gian có thể được sử dụng ở các chính phủ trong lĩnh vực công cũng như tư nhân trong việc ra quyết định và lập kế hoạch cho hoạt động của mình Vì vậy, những quốc gia trên thế giới đã phát triển cơ sở hạ tầng dữ liệu không gian ở mức luôn sẵn sàng thuận tiện cho sự truy cập cho tất cả những đối tượng Họ nghĩ rằng cơ sở hạ tầng dữ liệu không gian sẽ đem đến những thông tin không gian cơ bản đến những nhà cung cấp và người sử dụng để họ có thể tự đánh giá, hoặc tham gia và hoạt động làm tăng thông tin gian, phù hợp cho mục đích của họ

Lịch sử phát triển hạ tầng dữ liệu không gian: ở nhiều quốc gia trên thế giới hạ tầng thông tin không gian được phát triển để người sử dụng có thể tìm, khảo sát

và khai thác những tập dữ liệu theo nhu cầu cho những ứng dụng cụ thể của họ Đây có thể coi là hạ tầng thông tin đầu tiên [Masser, 1998] Trong thời gian hội nghị Môi trường và sự phát triển tại Rio de Jeneiro năm 1998, đã có một quyết định chính được rút ra đề làm giảm những tác động ảnh hưởng môi trường Hội nghị GATT năm 1999 tại Vienna cũng đã nhấn mạnh tính sẵn sàng truy cập thông tin thông qua Internet trên toàn thế giới Qua hai hội nghị, việc xây dựng thông tin không gian để sử dụng cho toàn cầu được hình thành Tầm quan trọng của thông tin không gian trong việc ra quyết định, lập kế hoạch quản lý ở mức độ địa phương, quốc gia, vùng, toàn cầu đã được rõ ràng và cho thấy hầu hết thông tin về không gian đóng vai trò quan trọng Sự thu thập dữ liệu không gian là rất tốn kém, bắt buộc phải sử dụng lại dữ liệu không gian cho nhiều ứng dụng khác

Hình III.1: Mô hình hạ tầng dữ liệu không gian

nhau Từ đó, khái niệm xây dựng hạ tầng dữ liệu không gian phục vụ cho những hoạt động này đã được phát triển

Các dịch vụ, sản phẩm và các quyết định dựa trên vị trí không gian là rất quan trọng cho chính phủ, cho các hoạt động cộng đồng Hạ tầng dữ liệu không gian được định nghĩa như “ các phương tiện thông tin địa lý để mô tả sự phân bố không gian và thuộc tính và các hiện tượng trên trái đất” Hạ tầng dữ liệu không gian được hỗ trợ đầy đủ cho các tổ chức thuộc chính phủ và phi chính phủ, các thành phần kinh tế, giáo dục…

III.1.2 Hạ tầng dữ liệu không gian

III.1.2.1 Khái niệm

- Sự cần thiết dữ liệu không gian:

Dữ liệu không gian là bao gồm tất cả những thông tin liên quan đến vị trí trên trái đất, đặc biệt là những thông tin về các hiện tượng tự nhiên, văn hóa, tài nguyên thiên nhiên và cả con người Con người chúng ta cần dữ liệu không gian

và những thông tin đó để xác định những vị trí của các đối tượng trên bề mặt

trái đất Nhưng tại sao nó lại quan trọng? Để trả lời câu hỏi này, chúng ta phải nhìn ở nhìn góc độ khác nhau Đầu tiên, chúng ta biết được vị trí của một hoạt động, một đối tượng cho phép chúng ta tìm được những đối tượng gắn kết với nhau, có tính chất tương tự nhau hoặc ở gần nhau Thứ hai, vị trí của những đối tượng biết chúng ta tính được khoảng cách giữa chúng, những bản đồ được thành lập, những thông tin về các sự vật, hiện tượng đều có những hướng, vị trí xác định trên bản đồ

Có hai động lực để phát triển dữ liệu không gian Một là, nhu cầu tăng cao của các cơ quan nhà nước và ngoài nhà nước về dữ liệu không gian trong việc cải thiện các quyết định của họ, cũng như các phân tích không gian phù hợp Hầu hết các nước phát triển trên thế giới, phát triển dữ liệu không gian là một trong những mục tiêu phát triển gắn liền với sự phát triển của họ (Clarke, 2000) Nhiều tổ chức, cơ quan ở tất cả các quốc gia trên thế giới, hàng năm họ đã chi phí hàng tỉ đola để xây dựng và sử dụng dữ liệu không gian (FGDC, 1997) Động lực thứ hai là công nghệ thông tin phát triển mạnh, tạo thuận lợi cho việc

sử dụng dữ liệu không gian có hiệu quả mang chát lượng cao

Sự chia sẻ dữ liệu:

Con người cần chia sẻ dữ liệu không gian để tránh sự trùng lắp dữ liệu ảnh hưởng đến chi phí, sự bảo trì dữ liệu và sự đồng nhất dữ liệu giữa các nguồn khác nhau Và hiển nhiên, khi có sự chia sẻ này dữ liệu không gian sẽ được hoạch định, quản lý được thống nhất và tốt hơn

GIS được xem là công cụ lưu trữ, quản lý và dùng nguồn dữ liệu không gian

số cho các ứng dụng Lợi ích của GIS đã được tăng khi dùng nguồn dữ liệu không gian được chia sẻ bởi các tổ chức Thường dữ liệu không gian được xây dựng cho một ứng dụng và nó có thể sử dụng cho các ứng dụng khác nếu phù hợp, vì thế những ứng dụng liên quan đến dữ liệu không gian sẽ hiệu quả hơn nếu có sự chia sẻ Nhiều tổ chức ứng dụng GIS đôi khi đòi hỏi nguồn dữ liệu

phải phong phú, chính xác mang số lượng lớn, họ có thể tiết kiệm được nhiều thời gian, tiền bạc nếu như có sự thu thập và duy trì nguồn dữ liệu này

Việc chia sẻ dữ liệu cũng có thể cải thiện được chất lượng dữ liệu Hơn nữa, nguồn tài nguyên này được thu thập có thể dùng để đánh giá được chất lượng, quản lý dữ liệu thống nhất hơn và thu thập những thông tin khác nếu cần thiết

Hạ tầng dữ liệu không gian là một khái niệm mới trong thời gian gần đây, nên có nhiều định nghĩa khác nhau Tuy nhiên nó vẫn đầy đủ các yếu tố về dữ liệu, kỹ thuật, các chính sách và nguồn tài nguyên để duy trì nó

Một hạ tầng dữ liệu không gian phải bao gồm một cơ sở dữ liệu, một hệ thống mạng về thông tin địa lý, những tiêu chuẩn và các dịch vụ đến những

chức năng như tạo, quản lý, phân tích dữ liệu không gian (Clinton, 1994)

Nhiều nước phát triển SDI ở tất cả các mức độ khác nhau từ toàn cầu đến những khu vực nhỏ nhất phù hợp cho sự quản lý và sử dụng nguồn dữ liệu không gian tốt hơn Sự phát triển này nhằm mục đích phục vụ cho sự phát triển kinh tế và tốt hơn cho môi trường phát triển bền vững Cấu trúc một SDI được thể hiện trong hình sau

Các mô hình SDI điển hình đang được phát triển trên thế giới:

+ Phạm vi toàn cầu có hệ thống Global SDI

+ Ở Châu Âu: có hệ thống INSPIRE

SDI toàn cầu SDI vùng/khu vực SDI quốc gia SDI tỉnh SDI khu vực nhỏ SDI dự án

Hình III.2: Cấu trúc SDI

Hình III.3: Các thành phần hạ tầng dữ liệu không gian

Kỹ thuật Các chính sách Các tiêu chuẩn

Một hệ thống hạ tầng dữ liệu không gian có thể được chia thành các thành phần chính như sau:

- Con người:

Một hạ tầng dữ liệu không gian sẽ không có giá trị nếu không có con người Con người sử dụng là một yếu tố quan trọng trong sự hình thành nên hạ tầng dữ liệu không gian Yếu tố con người không hạn chế, bao gồm tất cả các tổ chức, các cá nhân sử dụng riêng lẻ, các nhóm và các tổ chức cung cấp và duy trì dữ liệu

Tham gia vào các việc như việc thiết kế, xây dựng và những hoạt động cần thiết để duy trì cơ sở hạ tầng dữ liệu không gian Tuy nhiên, khả năng xây dựng

hạ tầng dữ liệu không gian không chỉ dựa vào những kiến thức giáo dục riêng lẻ

mà còn liên quan đến tất cả các hoạt động xã hội để thiết kế, xây dựng, và duy trì

hạ tầng dữ liệu không gian Các chuyên gia tin vào tầm quan trọng của hạ tầng

dữ liệu không gian, tuy nhiên phát triển hạ tầng dữ liệu không gian cho cộng đồng đồng sử dụng là một kỹ thuật hỗ trợ phát triển kinh tế, quản lý môi trường,

và phát triển bền vững

- Các chính sách và các tiêu chuẩn: bao gồm những phương thức truy cập,

truyền dữ liệu, những quy ước, chính sách chung

Tính sẵn sàng và khả năng truy cập các dữ liệu thông qua các thành phần có liên quan đến SDI Cần có các chính sách và các tiêu chuẩn phù hợp với tình trạng pháp luật có thể thi hành về kỹ thuật, xã hội và kinh tế theo các vấn đề sau: + Các chính sách nên được phát triển phù hợp cho các vấn đề kỹ thuật bao gồm các định dạng dữ liệu và các tiêu chuẩn, các quy tắc trao đổi, cách thức giao tiếp và kết hợp các nguồn thông tin đa dạng có thể có

+ Các giá trị xã hội nên được tôn trọng và các chính sách phải đảm bảo sự riêng tư cho các thông tin liên quan cho các cá nhân và bảo vệ từ sự lạm dụng thương mại

+ Các vấn đề kinh tế bao gồm khả năng bảo hộ bản quyền, giá trị bổ sung vào dữ liệu, sử dụng quyền của duy trì dữ liệu so với quyền sở hữu, làm minh bạch giá và phân phối các cơ chế, công khai các thông tin lâu nay các ban ngành cho là bí mật, chịu trách nhiệm về lỗi gây ra cho dữ liệu

Điều quan trọng của các chính sách được xác định bởi nhu cầu của sự thiết lập các quy luật và tiêu chuẩn cho người sử dụng, người khai thác dữ liệu và mối quan hệ giữa các thành phần trong hệ thống hạ tầng dữ liệu không gian Khái niệm SDI cho thấy rằng chính sách là một thành phần kỹ thuật liên quan giữa con người và dữ liệu Vai trò của chính sách có trong sự quản lý, sự phối hợp giữa các cơ quan với nhau Kinh nghiệm của các nước xây dựng SDI trước là để vận hành và khai thác tốt thì yếu tố quan trọng là thiết lập các chính sách

- Kỹ thuật:

Gồm dữ liệu, các trang thiết bị và thủ tục để tối ưu hóa việc quản lý nguồn cơ

sở dữ liệu và mã nguồn để tối đa khả năng ứng dụng dữ liệu của người sử dụng Các yếu tố về kỹ thuật, chính sách và tiêu chuẩn trong một hạ tầng dữ liệu không gian có thể thay đổi tùy thuộc vào sự xây dựng hạ tầng dữ liệu không gian

ở mức độ và thuộc phạm vi nào Phụ thuộc vào sự phát triển của khu vực đó mà

đề ra các phương pháp kỹ thuật cho phù hợp Một cơ sở hạ tầng dữ liệu không gian khai thác hiệu quả và thành công tùy thuộc vào các yếu tố này rất lớn

- Chuẩn dữ liệu và khung quy định:

Metadata: Một tập các tổ chưc dữ liệu không gian và thông tin về các tập dữ liệu này, chẳng hạn nó nằm ở đâu, nó được thu thập và được duy trì như thế nào,

do ai làm, nó được truy cập như thế nào và có những đặc tính gì

III.1.2.3 Mô tả dữ liệu không gian – Metadata

Khối lượng dữ liệu phát triển trong các hạ tầng dữ liệu không gian ngày càng nhiều và thường do nhiều tổ chức thực hiện dữ liệu nên sẽ nảy sinh những vấn đề như dữ liệu trùng lắp, dữ liệu có nhưng không đầy đủ, dữ liệu có đầy đủ nhưng thiếu thông tin mô tả Do đó, cần một tài liệu mô tả cho những tập dữ liệu đó Dữ liệu gồm không gian và thuộc tính thêm vào tài liệu mô tả cho nó thì sẽ trở thành thông tin hữu ích Dữ liệu không có tài liệu mô tả sẽ không có giá trị sử dụng trong một hệ thống SDI Có nhiều lợi ích mà thông tin về dữ liệu mang lại cho các nhà quản lý như:

+ Thông tin về dữ liệu giúp các tổ chức và những đơn vị có chức năng điều tra, khảo sát, cung cấp những thông tin về các tổ chức thực hiện và lưu trữ dữ liệu + Thống nhất được dữ liệu, tránh hiện tượng trùng lắp

+ Người sử dụng có thể tìm ra được tất cả những dữ liệu trong một khu vực, giúp người sử dụng tìm được những thông tin mình cần và dùng nó như thế nào

là tốt nhất

Thời hạn sử dụng Tên công ty sản xuất Nguồn gốc

Kích cỡ

Tên sản phẩm Thông tin các thành hầ

Thông tin tóm tắt

Hình III.4: So sánh Metatdata như thông tin sản phẩm

III.2 CÁC CHUẨN MÔ TẢ DỮ LIỆU KHÔNG GIAN - METADATA

III.2.1 Giới thiệu metadata

Metadata có thể hiểu như một từ điển dữ liệu được dùng để mô tả các dữ liệu địa lý Metadata giúp ta trả lời các câu hỏi như Ai tạo ra dữ liệu? Dữ liệu bao gồm những gì? Dữ liệu được tạo ra khi nào? Dữ liệu ở đâu? Dữ liệu được phát triển như thế nào? Mục đích việc tạo ra dữ liệu?

Metadata cũng giống như việc ghi nhãn một sản phẩm, nó giải thích bổ sung các yếu tố mà người sử dụng cần Nhìn vào metadata người sử dụng có thể trả lời được các vấn đề sau:

¾ Nguồn gốc dữ liệu?

¾ Mục đích của dữ liệu (được dùng vào việc gì)?

¾ Tỷ lệ của lớp dữ liệu được xây dựng?

¾ Các bước tiến hành xây dựng dữ liệu như thế nào?

¾ Các thuộc tính của dữ liệu?

¾ Dữ liệu được xây dựng cho khu vực nào?

¾ Làm thế nào để có được dữ liệu?

¾ Giá tiền của dữ liệu?

¾ Liên lạc với ai, cơ quan nào để được dữ liệu đầy đủ?

Metadata có thể so sánh với nhãn hiệu của các loại thực phẩm, nếu không có các nhãn hiệu này, người sử dụng không thể biết chắc chắn được một điều là sản phẩm này có tốt không, có thích hợp với người sử dụng hay không, không thể đưa ra các quyết định nào về gói sản phẩm đó nếu không có nhãn hiệu Cũng giống như dữ liệu không gian, nếu không có metadata người sử dụng cũng khó

có thể đưa ra quyết định có hay không việc sử dụng dữ liệu này

Lợi ích metadata:

Thành phần chính của các ứng dụng GIS, SDI là dữ liệu không gian Các

dữ liệu này dùng đánh giá, phân tích, truy vấn và hiển thị Trong khi đó Metadata giữ vai trò quan trọng đối với bộ dữ liệu này trong việc lưu trữ, bảo quản và cung cấp thông tin về các danh mục dữ liệu, cung cấp thông tin trợ giúp cho việc chuyển đổi và chia sẻ dữ liệu

™ Metadata cung cấp thông tin cho việc trợ giúp chuyển đổi và chia sẻ dữ liệu: hầu hết các tổ chức cần dữ liệu nhiều hơn cái mà họ có thể có cũng có khi

đó là dữ liệu ngoài phạm vi, quyền hạn thu thập dữ liệu của họ Các tổ chức không thể thu thập được tất cả các thông tin cơ sở cho để phục vụ cho các ứng dụng của mình Có một số thông tin các tổ chức này không thể thu thập được nhưng các tổ chức khác có thể thu thập được Do đó cần thiết phải có sự trao đổi, chia sẻ dữ liệu

Giảm các chi phí liên quan đến dữ liệu: việc chia sẻ dữ liệu không gian để cùng sử dụng giúp các tổ chức tránh việc xây dựng lặp lại dữ liệu mà một tổ chức khác đã xây dựng

Một tập hợp dữ liệu có thể sử dụng làm cơ sở cho nhiều mục đích khác nhau Do đó chia sẻ dữ liệu giúp cho các tổ chức có thể biết được dữ liệu mà mình đang cần đã có ai làm chưa, ở đâu, hiện trạng dữ liệu như thế nào Tổ chức ứng dụng không cần phải xây dựng lại nguồn dữ liệu, giúp tiết kiệm chi phí

Tăng cường sự hợp tác trong nội bộ tổ chức và giữa các tổ chức: để có thể xây dựng được giá trị dữ liệu của một tổ chức nào đó thì metadata phải cung cấp được các tiêu chuẩn về dữ liệu mà ở đó một số đặc điểm của dữ liệu mà người sử dụng có thề đánh giá được Khi việc chia sẻ dữ liệu không gian có quan hệ đến việc triển khai các hoạt động của phòng ban trong một tổ chức thì hoạt động của tổ chức sẽ không hiệu quả, giảm sự dư thừa dữ liệu, mở ra các

kênh thông tin làm tăng cường hợp tác đối với việc quản lý nguồn tài nguyên

dữ liệu của tổ chức

Tạo ra tính thống nhất trong tập dữ liệu: một khi metadata được xây dựng theo một chuẩn nhất định các đối tác tham gia vào việc chia sẻ dữ liệu sẽ có thể chia sẻ thông tin về dữ liệu trong định dạng chuẩn của nó Khi đó các thông tin chi tiết về tập dữ liệu được cung cấp trong định dạng metadata chuẩn thì quá trình hợp nhất dữ liệu giữa các tổ chức sẽ dễ dàng và thuận lợi hơn

™ Cải tiến chất lượng của việc ra quyết định:

Tính sẵn sàng của dữ liệu và những thông tin xuất phát từ dữ liệu có tác động rất lớn đến sự ra quyết định của người nắm quyền, người ra quyết định của một tổ chức Dữ liệu thu được từ việc chia sẻ có thể làm tăng nguồn thông tin để hỗ trợ cho các cấp lãnh đạo ra quyết định nhanh chóng và kịp thời

Để thuận lợi cho việc chia sẻ dữ liệu, metadata được xây dựng để hỗ trợ cho

sự phát triển danh mục CSDL cung cấp các mô tả về nội dung, chất lượng, giá

cả, các thông số để chuyển đổi dữ liệu và thông tin có ích khác để dữ liệu dễ dàng được tiếp nhận, Mặc dù việc chia sẻ dữ liệu đến nhiều người sử dụng làm mất cơ hội độc quyền dữ liệu nhưng kết quả của sự hợp tác có thể cải thiện hiệu quả công việc, giảm dư thừa, giảm bớt chi phí và làm phong phú nguồn

dữ liệu hiện có

™ Lợi ích của tổ chức cung cấp dữ liệu:

Metadata tạo điều kiện thuận lợi cho tổ chức lưu lại các thông tin về dữ liệu của chính mình, tránh mất mát thông tin khi có sự thay đổi nhân sự hoặc thời gian làm mất mát dữ liệu

- Quảng bá nguồn dữ liệu của mình với các tổ chức khác, tìm được nhiều đối tác và khách hàng

- Đưa ra các thông tin về nguồn gốc, xuất xứ và vấn đề chất lượng dữ liệu tạo cho người sử dụng sự tự tin đối với nguồn gốc dữ liệu

- Metadata trình bày tất cả các vấn đề về dữ liệu một cách đầy đủ và rõ ràng

Tổ chức cung cấp dữ liệu không phải mất nhiều thời gian để tìm kiếm thông tin phục vụ cho công việc của mình

- Dựa vào metadata người sử dụng có thể biết được ai tạo ra dữ liệu, dữ liệu

có định dạng gì, có phù hợp với ứng dụng của mình hay không, làm sao để

có được nó và phải mất bao nhiêu chi phí

- Metadata giúp người sử dụng lẫn người cung cấp dữ liệu dễ dàng trong việc trao đổi và chia sẻ dữ liệu Một chuẩn Metadata tốt sẽ làm tăng khả năng ứng dụng của hạ tầng dữ liệu không gian, giúp người sử dụng rất nhiều trong việc bảo quản, nâng cấp, duy trì dữ liệu không gian, chia sẻ nguồn dữ liệu không gian dồi dào cho các ứng dụng

III.2.2 Các chuẩn metadata dữ liệu không gian

Đã có những cuộc hội thảo trên thế giới về metadata và những đặc điểm của

nó điều này phải được chọn lựa tốt nhất để làm chuẩn mô tả dữ liệu không gian

Có nhiều bài báo, hội thảo chuyên đề về đề tài này, những tiêu chuẩn đang tồn tại đều do một tổ chức thiết kế và đảm bảo sự chặt chẽ, hiệu quả cho cộng đồng sử dụng Có 3 tiêu chuẩn về metadata đã tồn tại và phát triển mà nó có giá trị trên phạm vi quốc tế Nó quy định cách dùng và mô tả chi tiết tất cả metadata đã được

đề cập trước đó

9 Tiêu chuẩn cho dữ liệu không gian số do cơ quan FGDC (Mỹ) đề xuất vào năm 1994 Đây là một metadata về dữ liệu không gian của quốc gia được phát triển để hỗ trợ việc xây dựng Cơ sở hạ tầng dữ liệu không gian ở mức độ quốc gia Tiêu chuẩn này cũng có những phiên bản sử dụng và thực thi hạ tầng dữ liệu không gian ở Mỹ, Canada và Anh, nó cũng đang sử dụng làm chuẩn cho

cơ sở hạ tầng dữ liệu không gian ở các nước thuộc khu vực Nam Phi, các nước Nam Mỹ và Châu Á

9 Năm 1992 Comité Européen de Normalisation (CEN) đã tạo ra một có tên

gọi ban kỹ thuật 287 chịu trách nhiệm về các chuẩn thông tin địa lý Năm

2003 ban này họp và đã mô tả sơ lược một chuẩn cho Châu Âu đó là chuẩn ISO TC211

9 Chuẩn dữ liệu quốc tế ISO 19115 và bản phát thảo kỹ thuật ISO 19139 Một tiêu chuẩn ISO về chuẩn cho metadata được xuất bản và chấp thuận năm

2003 Tiêu chuẩn ISO bắt nguồn từ nhiều nước khác nhau và sự thực thi chuẩn metadata dữ liệu của họ dựa trên những metadata có sẵn của phần mềm Thật vậy, hầu hết các chuẩn metadata đã tồn tại có những điểm chung lẫn nhau, vì thế cần có một chuẩn ISO mà nó thỏa mãn các yêu cầu ở mức độ quốc tế Tiêu chuẩn ISO 19115 cung cấp một cách tóm tắt hay mô hình logic cho sự tổ chức metadata dữ liệu không gian.Một bản thuyết minh đặc biệt đi kèm, chuẩn ISO

19139, nó đã tiêu chuẩn hóa các biểu thức 19115 dùng ngôn ngữ đánh dấu mở rộng XML và mô hình logic UML để mô tả

Chuẩn ISO 19115: là sự kết hợp của các tiêu chuẩn

III.3 GIỚI THIỆU WEB MAPPING

III.3.1 Khái niệm

Web Mapping là một hệ thống thông tin địa lý được phân bố thông qua môi

trường mạng máy tính để truyền tải thông tin địa lý trực tiếp qua môi trường mạng

ANZLIC

FGDC TC287

Internet

based

đó chuyển tiếp đến cho người dùng cuối

Web Mapping Server cần phải truy cập vào các nguồn dữ liệu tương ứng với từng yêu cầu cụ thể, các nguồn dữ liệu này có thể là tập tin hay dữ liệu trong một

hệ quản trị CSDL nào đó được đặt trên cùng một server hay trên các máy trong một mạng nội bộ Ngoài ra, nếu ra sử dụng Web Mapping theo các chuẩn phổ biến hiện nay thì nguồn dữ liệu nói trên đôi khi có thể tới từ các Web Mapping Server khác có cùng chuẩn thông qua mạng internet

III.3.2 Phân loại

Khi sử dụng bản đồ trên web, tùy theo mức độ tương tác của bản đồ với người dùng thì một hệ thống bản đồ có thể chia thành 3 loại: bản đồ tĩnh (static), bản đồ tương tác (interactive) và bản đồ động (dynamic)

¾ Bản đồ tĩnh (Static Map): là loại bản đồ chỉ hiển thị ảnh bình thường,

không cho phép người dùng có thể thao tác trên bản đồ, kể cả các thao tác cơ bản như phóng to, thu nhỏ, kéo Loại bản đồ này đơn thuần chỉ là các file ảnh được hiển thị lên web Nó chỉ mang tính chất hiển thị, không thể tương tác với người dùng, tốc độ truyền tải chậm

¾ Bản đồ tương tác (Interactive Map): loại bản đồ này ít phổ biến hơn,

nhưng phát triển rất nhanh chóng với những công nghệ hiện đại Bản đồ tương tác đòi hỏi cao về kỹ năng lập trình của người xây dựng và kiến thức sâu về GIS để có thể vận hành và duy trì một trang web bản đồ Khái niệm tương tác hàm ý rằng người dùng bằng cách nào đó có thể tương tác với bản đồ mà mình đang sử dụng, như chọn lựa những lớp bản đồ khác nhau để xem hoặc các thao tác khác như phóng to, thu nhỏ tới một phần cụ thể nào đó của bản đồ mà người dùng muốn Hiện nay, loại web bản đồ này rất được ưa chuộng và sử dụng nhiều như các trang web diadiem.com, vietbando.com…

Những hệ thống web bản đồ này rất khó xây dựng vì đòi hỏi kỹ thuật chuyên môn trong việc duy trì Web Server, MapServer, các chương trình quản lý bản

đồ bên dưới

¾ Bản đồ động (dynamic Map): Ngoài khả năng cho người dùng có thể

tương tác với bản đồ như bản đồ tương tác, hệ thống này còn có khả năng cho người dùng thay đổi thuộc tính, đối tượng bản đồ ngay trên nền web Đây là

hệ thống bản đồ trên web đáp ứng đầy đủ nhu cầu người sử dụng

III.3.3 Các chuẩn trao đổi dữ liệu Web Mapping

Hiện nay một số lượng lớn ứng dụng GIS đã được phát triển trong nhiều lĩnh vực như quản lý tài nguyên GIS, dữ liệu GIS cũng được tạo ra tương ứng Thông thường các dữ liệu sẻ rất lớn và tốn thời gian và công sức để xây dựng Vấn đề