Ứng dụng công nghệ tin học để xây dựng mô hình quản lý dữ liệu đất của huyện yên châu, tỉnh sơn la

luận văn, khóa luận, cao học, thạc sĩ, tiến sĩ, đề tài

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

==========o0o==========

NGUYỄN THỊ NGA

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TIN HỌC ðỂ XÂY DỰNG MÔ HÌNH QUẢN LÝ DỮ LIỆU ðẤT CỦA HUYỆN YÊN CHÂU, TỈNH SƠN LA

LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành : QUẢN LÝ ðẤT ðAI

Mã số : 60.62.16

Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN DUY BÌNH

HÀ NỘI - 2010

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là hoàn toàn trung thực và chưa từng ñược sử dụng ñể bảo vệ một công trình nào khác

Tôi xin cam ñoan rằng mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñã ñược cảm ơn

Tôi xin cam ñoan rằng các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Nga

LỜI CẢM ƠN

để có thể hoàn thiện ựược luận văn này, ngoài sự cố gắng của bản thân, tôi ựã nhận ựược sự giúp ựỡ rất tận tình của các thầy cô giáo, bạn bè, ựồng nghiệp và các cá nhân khác Tôi xin ghi nhận và bày tỏ lòng biết ơn tới những tập thể, cá nhân ựã dành cho tôi sự giúp ựỡ quý báu ựó

Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Nguyễn Duy Bình - người ựã hướng dẫn và giúp ựỡ tôi trong việc thực hiện luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn ThS Hoàng Lê Hường ựã giúp ựỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Tài Nguyên và Môi trường, khoa Công nghệ thông tin và các thầy cô trong Viện đào tạo sau đại học ựã ựóng góp ý kiến giúp luận văn hoàn thiện hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn các ựồng chắ trong bộ môn Phân tắch ựất, Viện Nông hoá Thổ nhưỡng, thành phố Hà Nội ựã giúp ựỡ tôi trong quá trình thu thập số liệu, tạo ựiều kiện cho tôi hoàn thành luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn các ựồng chắ lãnh ựạo, cán bộ của huyện Yên Châu, tỉnh Sơn La ựã giúp ựỡ và tạo ựiều kiện cho tôi hoàn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn các ựồng nghiệp, bạn bè ựã giúp ựỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn này

Xin chân thành cảm ơn!

Hà N ội, ngày tháng năm 2010

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Nga

2.1 Nghiên cứu hệ thống thông tin ñất ở trong và ngoài nước 6

2.3 Cơ sở lý luận về ứng dụng công nghệ GIS trong công tác quản lý

2.4 Tổng quan về hệ thống thông tin ñịa lý (GIS – Geographic

4.3.2 Chức năng của một số Sub và Function chính 74

4.5.1 Những file và tập tin sử dụng ñể ñóng gói chương trình 86

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT – KÝ HIỆU

1 DBMS Database Management System (Hệ quản trị cơ sở dữ liệu)

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

8 FAO Food and Agriculture Organization of the United Nations (Tổ

ch ức nông lương thế giới)

9 FOLES Forest land Evaluation System (Hệ thống ñánh giá ñất lâm nghiệp)

10 XML Extensible Markup Language (Ngôn ngữ ñánh dấu mở rộng)

11 AEZ Agro-Ecological Zone (Vùng sinh thái nông nghiệp)

12 GIS Geographic Information System (Hệ thống thông tin ñịa lý)

13 GPS Global Positioning System (Hệ thống ñịnh vị toàn cầu)

14 ISSS International Society of Soil Science (Hội khoa học ñất quốc tế)

15 LRIS Land Resource Information Systems (Hệ thống thông tin tài

nguyên ñất)

16 GAEZ Global Agro-Ecological Zones (Phương pháp sinh thái nông

nghi ệp toàn cầu)

17 MCDS Multi-Criteria Decision-Support Systems (Hệ thống hỗ trợ ra

quy ết ñịnh ña mục tiêu)

18 SOTER Global Soil and Terrain Database (Cơ sở dữ liệu ñất và ñịa hình

toàn c ầu)

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

20 UNEP United Nations Environment Programme (Chương trình Môi

tr ường Liên hợp quốc)

21 UNESCO United Nations Educational Scientific and Cultural Organization (Tổ chức Khoa học Giáo dục và Văn hóa Liên hiệp quốc)

22 VILIS VietNam Land Information Systems (Hệ thống thông tin ñất ñai

Vi ệt Nam)

23 WAICENT World Agriculture Information Centre (Trung tâm Thông tin

Nông nghi ệp thế giới)

DANH MỤC HÌNH

2.1 Bảng dữ liệu của mô dữ liệu vật lý Error! Bookmark not defined.

2.2 Cấu trúc CSDL về thông tin tài nguyên ñất và nướcError! Bookmark not

defined.

2.3 Hệ thống luồng thông tin trong AEZ Error! Bookmark not defined.

2.4 Mô dữ liệu thuộc tính của SOTER Error! Bookmark not defined.

2.5 Cấu trúc CSDL thuộc tính SOTER và các ñiểm dữ liệuError! Bookmark

not defined.

2.6 Giao diện của phần mềm VILIS Error! Bookmark not defined.

2.7 Thiết kế tổng thể chức năng phần mềm VILISError! Bookmark not

defined.

2.8 Công nghệ ArcGIS của hãng ESRI (Mỹ) Error! Bookmark not defined

2.9 Công nghệ phần mềm VILIS 2.0 Error! Bookmark not defined.

2.10 Mô GIS trong FOLES Error! Bookmark not defined.

2.12 Cơ sở tri thức trong GIS Error! Bookmark not defined.

2.14 Nội dung hoạt ñộng của một hệ thống GIS Error! Bookmark not defined

2.15 Việc sử dụng hệ thống GIS Error! Bookmark not defined.

2.16 Mô chồng xếp trong GIS Error! Bookmark not defined.

2.17 Thành phần của ứng dụng HTTT dựa trên máy tínhError! Bookmark not

4.1 Mối quan hệ của các bảng dữ liệu trong CSDL ñấtError! Bookmark not

defined.

4.2 Biểu ñồ phân cấp chức năng Error! Bookmark not defined.

4.3 Biểu ñồ luồng dữ liệu mức ngữ cảnh Error! Bookmark not defined.

4.5 Nội dung các module thành phần Error! Bookmark not defined.

4.6 Nội dung các form thành phần Error! Bookmark not defined.

4.7 Giao diện khởi ñộng mô hình Error! Bookmark not defined.

4.8 Giao diện sử dụng mô hình Error! Bookmark not defined.

4.9 Cửa sổ yêu cầu lựa chọn chế ñộ làm việc Error! Bookmark not defined

4.10 Các chức năng ở menu “He thong” Error! Bookmark not defined.

4.11 Cửa sổ làm việc ñể ñăng nhập vào hệ thống của mô hình Error!

Bookmark not defined.

4.12 Các chức năng ở menu “Quan ly du lieu” Error! Bookmark not defined

4.13 Kết quả của chức năng hiển thị “Thông tin chi tiết”Error! Bookmark not

defined.

4.14 Các chức năng ở menu “Huong dan” Error! Bookmark not defined.

4.15 Kết quả của chức năng “Trợ giúp” Error! Bookmark not defined.

4.16 Giới thiệu mô hình Error! Bookmark not defined.

4.17 Các chức năng trên thanh công cụ Error! Bookmark not defined.

4.18 Cửa sổ thể hiện chức năng ðăng nhập hệ thốngError! Bookmark not

defined.

4.19 Chức năng “Quản trị” của hệ thống Error! Bookmark not defined.

4.20 Chức năng “Quản lý thành viên” Error! Bookmark not defined.

4.21 Chức năng “Cap nhat thong tin” Error! Bookmark not defined.

4.22 Cửa sổ cập nhật dữ liệu Error! Bookmark not defined.

1 MỞ ðẦU

1.1 ðặt vấn ñề

ðất ñai là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá, là tư liệu sản xuất ñặc biệt, là thành phần quan trọng nhất của môi trường sống; là ñịa bàn sống, môi trường sống của con người và tất cả các sinh vật trên trái ñất ðối với mỗi ngành nghề khác nhau, mỗi quan ñiểm và cách nhìn nhận khác nhau, con người có cách hiểu khác nhau về ñất và nước Nhưng nhìn một cách tổng quan nhất, có thể nói rằng ñất là tất cả các vật ñược gắn liền với bề mặt trái ñất từ lục ñịa ñến ñại dương, trong ñó có cả nước

Theo cách ñịnh nghĩa của tổ chức Nông Lương thế giới (Food and Agriculture Organization – FAO) thì: “ðất ñai là một tổng thể vật chất bao gồm cả sự kết hợp giữa ñịa hình và không gian tự nhiên của tổng thể vật chất ñó.” (FAO, 2000) Như vậy, ñất ñai là một phạm vi không gian – như một vật mang giá trị theo ý niệm của con người; nó gắn liền với giá trị kinh tế thể hiện bằng giá tiền trên một ñơn vị diện tích ñất ñai khi có sự chuyển quyền sử dụng, quyền sở hữu Cụ thể hơn, ñất ñai là một phần diện tích cụ thể của bề mặt trái ñất; bao gồm cả các yếu tố cấu thành môi trường sinh thái trên bề mặt

và trong lòng ñất như: khí hậu, thời tiết; thổ nhưỡng, ñịa hình, ñịa mạo, nước mặt; ñịa chất, các lớp trầm tích sát bề mặt, nước ngầm; ñồng thực vật, vi sinh vật; trạng thái ñịnh cư của con người, các kết quả hoạt ñộng của con người trong quá khứ và hiện tại….(FAO, 2000)

Tương tự như vậy, Luật ñất ñai 2003 ñã khẳng ñịnh “ðất ñai là tài nguyên quốc gia vô cùng quý giá, là tư liệu sản xuất ñặc biệt, là thành phần quan trọng hàng ñầu của môi trường sống, là ñịa bàn phân bố các khu dân cư, xây dựng các cơ sở văn hoá, kinh tế, xã hội, an ninh và quốc phòng (Luật ñất ñai, 2003) Hiến pháp năm 1992 của nước ta cũng nêu rõ: “ðất ñai thuộc sở

hữu toàn dân do Nhà nước thống nhất quản lý từ Trung ương ñến ñịa phương

và ñến từng thửa ñất, từng chủ sử dụng ñất nhằm sử dụng ñất theo quy hoạch

và kế hoạch ñể ñạt hiệu quả kinh tế cao nhất (Hiến pháp Việt Nam, 1995) Theo Bernard Binns, ñất là nguồn tài nguyên có giá trị nhất của nhân loại Nó bao gồm mọi ý nghĩa của sự sống; thiếu ñất loài người không thể tồn tại Mọi sự tồn tại và tiến triển của loài người ñều diễn ra trên mặt ñất Nguồn tài nguyên quý báu này sẽ không bao giờ bị kiệt quệ hay bị phá huỷ một khi mọi người và tất cả các quốc gia thấy hết giá trị của nó Nguồn tài nguyên ñất

ñã ñược tích luỹ hàng triệu năm ñang bị sử dụng một cách lãng phí trong những năm gần ñây Sự lãng phí ñó ñang ngày càng gia tăng và sẽ còn tăng mạnh nữa nếu không có các biện pháp thiết thực và xác ñáng ñể ngăn chặn chúng (Bernard Binns, 1987)

Tài nguyên ñất có liên quan chặt chẽ với tài nguyên nước Tài nguyên nước bao gồm nguồn nước mặt, nước mưa, nước dưới ñất và nước biển Nguồn nước mặt (tài nguyên nước mặt) tồn tại thường xuyên hay không thường xuyên trong các thuỷ vực trên mặt ñất như sông ngòi, hồ tự nhiên, hồ chứa (hồ nhân tạo), ñầm lầy, ñồng ruộng và băng tuyết Tài nguyên nước sông là thành phần chủ yếu và quan trọng nhất ñược sử dụng rộng rãi trong ñời sống và sản xuất Do ñó tài nguyên nước là một trong những yếu tố quyết ñịnh sự phát triển kinh tế xã hội của một vùng lãnh thổ hay một quốc gia (Cục Quản lý tài nguyên nước, 2008, 2010)

Vì vậy, việc quản lý, sử dụng nguồn tài nguyên ñất một cách chặt chẽ,

rõ ràng và cẩn thận ñã trở thành một vấn ñề lớn mang tính toàn cầu chứ không còn là vấn ñề của riêng quốc gia nào nữa Song nếu chúng ta vẫn quản lý các thông tin ñất, các thông tin nước với các dữ liệu không gian dưới dạng cơ sở

dữ liệu bằng các phương pháp thủ công trên các tài liệu và bản ñồ giấy là hết sức khó khăn Theo Bernard Binns thì: “Sự hiểu biết chính xác về các nguồn

tài nguyên; sự mô tả, thể hiện và lưu trữ chúng là yếu tố cần thiết trước hết là

ựể sử dụng và bảo vệ các tài nguyên ựó một cách hợp lýỢ (Bernard Binns, 1987) đặc biệt là ựối với nước ta Hiện nay, nước ta ựang thực hiện sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện ựại hoá ựất nước; nền kinh tế xã hội ựang trên ựà phát triển mạnh; việc ựô thị hoá diễn ra với tốc ựộ lớn ựã làm cho tài nguyên ựất ựai, tài nguyên nước biến ựộng không ngừng Thực tế ựòi hỏi cần phải xây dựng một hệ thống thông tin ựất ựai, nguồn nước ựủ mạnh và những công cụ quản lý hiệu quả thông qua công nghệ mới một cách thắch hợp nhằm quản lý chặt chẽ các nguồn tài nguyên quý giá này

Công nghệ thông tin là ngành sử dụng máy tắnh và phần mềm máy tắnh

ựể thu thập, lưu trữ, bảo vệ, xử lý, chuyển ựổi, truyền và cung cấp thông tin Ứng dụng công nghệ thông tin vào việc quản lý thông qua việc kết hợp các vấn ựề thông tin ựất ựai và các dữ liệu không gian dưới dạng cơ sở dữ liệu

Cơ sở dữ liệu (CSDL Ờ Database) là một khái niệm ựa nghĩa Nếu hiểu theo cách ựịnh nghĩa mang tắnh kỹ thuật thì CSDL là một tập hợp thông tin có cấu trúc

Nó thường thể hiện dưới dạng một tập hợp liên kết các dữ liệu và ựược lưu trữ trên thiết bị lưu trữ như băng hay ựĩa Dữ liệu ựược duy trì dưới dạng một tập hợp các tập tin trong hệ ựiều hành hay ựược lưu trữ trong các hệ quản trị CSDL

Cũng có thể hiểu CSDL là một tập hợp số liệu ựược lựa chọn và phân chia bởi người sử dụng đó là một nhóm các bản ghi và các file số liệu ựược lưu trữ trong một tổ chức có cấu trúc Nhờ phần mềm quản trị CSDL mà con người có thể sử dụng dữ liệu cho các mục ựắch tắnh toán, phân tắch, tổng hợp, khôi phục dữ liệu, Ầ (Nguyễn Duy Bình, 2005)

Trong một vài năm qua, nước ta có dự án Ộxây dựng CSDL quốc gia về tài nguyên ựấtỢ với mục tiêu là xây dựng các khối thông tin về nguồn tài nguyên này CSDL tài nguyên ựất khi hoàn thành sẽ là công cụ phục vụ ựắc lực cho công tác quản lý nhà nước ựối với ựất ựai, trợ giúp hoạch ựịnh chắnh sách, quy

hoạch tổng thể, sử dụng có hiệu quả tài nguyên ñất (Nguyễn Duy Bình, 2005) Hiện nay, việc xây dựng CSDL phục vụ công tác quản lý ñất ñai, quản

lý nguồn nước ñang sử dụng rất nhiều phần mềm phong phú như ArcView, ArcGIS, Mapinfo, Microstation, Vilis, … Mỗi phần mềm ñều có những ưu nhược ñiểm riêng Chúng ta có thể kết hợp các phần mềm với nhau trong quá trình sử dụng ñể tổng hợp các ưu ñiểm và khắc phục những hạn chế của chúng nhằm mang lại hiệu quả sử dụng cao nhất

Xuất phát từ ñòi hỏi của thực tiễn, ñược sự nhất trí của Khoa Tài nguyên và Môi trường, Viện ñào tạo Sau ñại học - Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội cùng với mong muốn ñược tìm hiểu thêm ứng dụng của công nghệ GIS trong công tác quản lý các thông tin tài nguyên ñất và nước, tôi tiến

hành nghiên cứu ñề tài: “Ứng dụng Công nghệ tin học ñể xây dựng mô hình quản lý dữ liệu ñất của huyện Yên Châu, tỉnh Sơn La” với sự hướng dẫn của thầy giáo TS Nguyễn Duy Bình

1.2 Mục ñích và yêu cầu của ñề tài

1.2.1 Mục ñích nghiên cứu

- Tìm hiểu khả năng ứng dụng của công nghệ tin học và công nghệ GIS trong công tác quản lý dữ liệu tài nguyên ñất khu vực nghiên cứu (vùng ñồi núi)

- Tìm hiểu cấu trúc CSDL trong GIS

- Xây dựng quy trình ứng dụng công nghệ thông tin, GIS và CSDL trong công tác quản lý dữ liệu tài nguyên ñất

1.2.2 Yêu cầu của ñề tài

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

- Tìm hiểu các công nghệ thông tin ñã ñược sử dụng ñể xây dựng và quản lý CSDL tài nguyên ñất

- Xây dựng ứng dụng mẫu về CSDL thông qua công nghệ thông tin và GIS (ArcGIS, Web,…) phục vụ việc quản lý tài nguyên ñất cho huyện Yên Châu – tỉnh Sơn La

- Thu thập ñiều tra các tài liệu, số liệu, văn bản và bản ñồ có liên quan

1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài

- ðề xuất một mô hình quản lý dữ liệu tài nguyên ñất ñai cũng như ứng dụng của công nghệ thông tin ñối với công tác quản lý dữ liệu tài nguyên ñất

- Xác ñịnh các yêu cầu sử dụng thông tin bản ñồ của GIS ñể phục vụ công tác quản lý tài nguyên ñất

- Việc nghiên cứu thiết kế CSDL trên nền công nghệ GIS sẽ ñem lại hiệu quả tốt hơn cho công tác quản lý dữ liệu tài nguyên ñất trên ñịa bàn huyện Yên Châu, tỉnh Sơn La

2 TỔNG QUAN VẤN đỀ NGHIÊN CỨU

2.1 Nghiên cứu hệ thống thông tin ựất ở trong và ngoài nước

2.1.1 Ngoài nước

FAO ựã tổ chức một hội thảo mang tắnh kỹ thuật về hệ thống thông tin ựất và nước tại thành phố Rome, Italia trong 2 ngày từ ngày 15 ựến ngày 17 tháng 12 năm 1997 Tham dự cuộc hội thảo này có 40 chuyên gia ựến từ các nước khác nhau trên thế giới (FAO, 1998)

Cuộc hội thảo ựược tổ chức ựể chuẩn bị cho dự án ỘHệ thống thông tin

và hệ thống hỗ trợ ra quyết ựịnh trong việc quản lý tổng hợp nguồn tài nguyên ựất và nướcỢ đó ựược coi như là những hoạt ựộng chắnh của tổ chức AGL (Land and Water Development Division) của FAO

Mục ựắch chắnh của cuộc hội thảo là tìm kiếm những lời khuyên từ các chuyên gia về việc dự án cần phải ựược thực hiện như thế nào thông qua những kinh nghiệm ựã có trước ựây và tình hình công nghệ hiện nay liên quan ựến các nguồn tài nguyên thiên nhiên Ngoài ra cuộc hội thảo cũng là bước khởi ựầu cho sự phát triển hợp nhất của các mối quan hệ và sự kết nối trong phương pháp luận về sự trao ựổi và phát triển của các thông tin về nguồn tài nguyên ựất và nước (FAO, 1998)

Hội thảo cũng ựưa ra những vấn ựề khó khăn sẽ gặp phải như kỹ thuật công nghệ, hệ thống và phương pháp thu thập dữ liệu, quá trình xử lý và phân phối nguồn thông tin tài nguyên ựất và tài nguyên nước

Theo một tài liệu khác của FAO, hệ thống thông tin ựất tập trung vào những phương pháp luận và những công cụ cho công tác ựịnh giá về tiềm năng của ựất ựai trên phạm vi toàn cầu, khu vực và quốc gia và các vùng trong quốc gia Cũng theo FAO, hệ thống thông tin nước liên quan ựến việc quản lý và sử dụng nước tại các lĩnh vực và việc ựánh giá nguồn tài nguyên

nước của khu vực và quốc gia (FAO and Regional Office for Asia and the Pacific, 2003)

Ở Italia, từ cuối những năm 1970, ñầu những năm 1980, hệ thống thông tin ñất và nước ñược phát triển cho những máy tính cỡ lớn và máy tính mini

Từ cuối những năm 1980, hệ thống thông tin này ñược thích nghi dần với máy vi tính Tại thời ñiểm này, những công cụ máy tính ñược ñưa ra ñể quản

lý các dữ liệu không gian gồm hệ thống thông tin ñịa lý (GIS), viễn thám và

hệ ñịnh vị toàn cầu (GPS) Một vài năm gần ñây trạm làm việc ñược kết nối mạng PC luôn sẵn sàng ñặc biệt phát triển nhanh ở GIS, các công cụ ña phương tiện và Internet ñã mở ra một thời ñại mới trong việc phát triển và ứng dụng hệ thống thông tin này

Theo quan ñiểm của Châu Âu, từ những năm 1950, thông tin ñất ñai ñược thu thập và quản lý bởi Hội ñồng các nước châu Âu Khoa học ñất, phân loại ñất và nguyên tắc phân loại, công nghệ thông tin,… ñã ñược phát triển một cách rộng rãi vào thời gian ñó Quan trọng hơn, những vấn ñề về thông tin ñất ñai thời gian ñó là cơ sở tri thức ñể ñánh giá và quản lý ñất ñai (FAO and The European Commission, 1999)

2.1.2 Trong nước

Từ những năm 1990, Việt Nam mới dần tiếp cận và ứng dụng HTTT vào trong việc quản lý và sử dụng các nguồn tài nguyên Qua gần 20 năm nghiên cứu, ứng dụng và phát triển, Việt Nam ñã ñưa ra những chương trình quản lý và sử dụng tài nguyên ñất và nước thông qua GIS và một số hệ thống tương tự một cách có hiệu quả

Viện Thổ nhưỡng nông hoá trong giai ñoạn 2001 – 2005 ñã xây dựng Trung tâm thông tin tư liệu về ñất của Việt Nam; ñã tiến hành ñiều tra cơ bản

về tài nguyên ñất; xây dựng phương pháp phân loại và thành lập bản ñồ ñất của Việt Nam (Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam, 2010)

Trong giai ñoạn 1999 cho ñến nay, viện Nghiên cứu ñịa chính ñã trở thành ñơn vị ñi ñầu trong công tác áp dụng công nghệ khoa học trong các lĩnh vực ño ñạc, thành lập bản ñồ bằng các công nghệ như công nghệ ảnh số, công nghệ ño sâu, công nghệ GPS, GIS; ñã xây dựng thành công phần mềm hệ thống thông tin ñất ñai của Việt Nam (VILIS), FOLES,…

2.2 Tổng quan về hệ thống cơ sở dữ liệu

2.2.1 Khái niệm chung

Cơ sở dữ liệu (viết tắt là CSDL – Database) ñược hiểu theo nhiều cách

khác nhau Tuy nhiên theo cách ñịnh nghĩa kiểu kỹ thuật thì CSDL là một tập hợp thông tin có cấu trúc Trong ngành công nghệ thông tin, thuật ngữ này ñược sử dụng rất nhiều và nó thường ñược hiểu dưới dạng một tập liên kết các

dữ liệu với nhau và có ñộ lớn tương ứng Nó ñược duy trì dưới dạng một tập tin trong hệ ñiều hành hay một tập tin ñược lưu trữ trong hệ quản trị cơ sở dữ liệu

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu (viết tắt là DBMS - Database Management System) là một phần mềm hay hệ thống ñược thiết kế ñể quản trị một cơ sở dữ liệu Các phần mềm này hỗ trợ khả năng lưu trữ, xoá, tìm kiếm thông tin trong CSDL

Có rất nhiều loại hệ quản trị CSDL khác nhau Tuy nhiên chúng có một ñiểm chung là chúng ñều sử dụng ngôn ngữ truy vấn theo cấu trúc SQL

(Structured Query Language) Một số hệ quản trị thường ñược sử dụng như

MySQL, Oracle, PostgreSQL, SQL Server, DB2, …v.v… Với các hệ ñiều hành khác nhau, các hệ quản trị CSDL trên ñều chạy tốt, nhưng với hệ ñiều hành Windows thì chỉ có SQL Server của Microsoft (Hoàng Lê Hường, 2009)

2.2.2 Phân loại hệ quản trị CSDL

♦ Dữ liệu dạng phẳng (Flat file)

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

hàng và cột tương tự như một spreadsheet (bảng tính) ðây là dạng ñơn giản

nhất trong quản lý CSDL Tất cả các dữ liệu của một loại ñối tượng ñược lưu trữ trong một file hay một bảng riêng

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

♦ Dữ liệu dạng cây (Hierarchical)

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

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

♦Dữ liệu dạng mạng lưới (Network)

Trong mô hình dữ liệu dạng mạng, mối quan hệ phức hợp giữa các ñối tượng trong cùng một lớp ñược quản lý dễ dàng hơn Hệ thống Hypertext (như là mạng toàn cầu – World Wide Web – www) là một ñiển hình của phương thức quản lý dữ liệu này Hệ quản lý CSDL dạng mạng lưới không phải là phổ biến, nhưng nó thích hợp trong một số trường hợp, nhất là trường hợp có khối lượng các mối quan hệ dữ liệu rất phức tạp

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

Bảng kết nối (join table) là cần thiết ñể xử lý mối quan hệ nhiều – nhiều

♦ Dữ liệu dạng ựối tượng (Object oriented)

Dữ liệu dạng ựối tượng bắt ựầu ựược ứng dụng từ những năm 90 của thế kỷ XX đây tuy là dạng dữ liệu tương ựối phức tạp nhưng nó có khả năng thao tác nhiều dữ liệu cho nhiều mục ựắch khác nhau, và có khả năng sử dụng rộng rãi Một số ựặc tắnh của CSDL dạng ựối tượng bao gồm:

+ Khả năng bao trùm (Encapsulation): Lập trình hướng ựối tượng tập

trung vào ựối tượng với sự kết hợp giữa dữ liệu và mã nguồn Trong các ựối tượng có chứa các dữ liệu mà cho biết nó phải làm gì, nghĩa là các ựối tượng

có chứa các phương thức hoạt ựộng đó chắnh là khả năng bao trùm

+ Tắnh kế thừa (Inheritance): Tắnh kế thừa là khả năng ựịnh nghĩa một

lớp ựối tượng dựa trên một hoặc nhiều lớp ựối tượng khác ựã ựược ựịnh nghĩa trước ựó Lớp kế thừa thừa hưởng ựầy ựủ những tắnh chất ựược ựịnh nghĩa trong lớp cơ sở Do ựó nó cũng có thể ựóng vai trò như là lớp cơ sở cho những lớp kế thừa tiếp theo

+ Khả năng trao ựổi thông ựiệp (Message Passing): Một chương trình

hướng ựối tượng giao tiếp với các ựối tượng thông qua các thông ựiệp

(Message), và các ựối tượng có thể trao ựổi thông ựiệp cho nhau

+ Tắnh ựa năng (Polymorphism): cho phép một chương trình sau khi ựã

biên dịch có thể có nhiều diễn biến xảy ra là một trong những thể hiện của tắnh ựa hình, tắnh muôn màu muôn vẻ, của chương trình hướng ựối tượng, một thông ựiệp ựược gởi ựi (gởi ựến ựối tượng) mà không cần biết ựối tượng nhận thuộc lớp nào

♦ Dữ liệu quan hệ (Relational data)

Trong mô hình quan hệ, dữ liệu ựược lưu trong một hoặc nhiều bảng biểu, và các bảng biểu có liên quan với nhau, có nghĩa là, chúng có thể tham gia cùng với nhau, dựa trên các yếu tố dữ liệu trong những bảng biểu

điều này cho phép lưu trữ dữ liệu với nhiều thành phần của một loại

thông tin liên quan ñến một ñối tượng (mối quan hệ 1– nhiều) Cách này có hiệu quả trong việc lưu trữ dữ liệu lớn, phức tạp, bởi nó cung cấp khả năng kết hợp dữ liệu một cách linh hoạt Hiện nay, ñược sử dụng phổ biến nhất trong chương trình quản lý CSDL là dữ liệu dạng quan hệ

Cách thức tương tác phổ biến nhất với hệ quản lý CSDL quan hệ là Ngôn ngữ truy vấn cấu trúc SQL SQL cung cấp một cách thức mạnh mẽ và linh ñộng cho việc bổ sung và thay ñổi dữ liệu trong một hệ thống relational

♦ Ngôn ngữ ñánh dấu mở rộng (XML – Extensible Markup Language)

Ngôn ngữ ñánh dấu mở rộng – XML – ñược phát triển như là một ñịnh dạng truyền dữ liệu, và ngày càng trở lên phổ biến trong việc truyền dữ liệu trên Internet

Các sản phẩm quản lý CSDL hiện nay cũng ñã bắt ñầu sử dụng XML như ñịnh dạng lưu trữ dữ liệu Nhưng chưa chắc chắn rằng nó có thể thay thế hoàn toàn cho các ñịnh dạng lưu trữ dữ liệu truyền thống hay không, nhất là trong các hệ thống quản lý dữ liệu dạng quan hệ Các nhà cung cấp ñang thêm các khả năng cho XML ñể nó hoàn thiện và ñược chấp nhận nhiều hơn

2.2.3 Mô hình và cấu trúc dữ liệu

♦ Mô hình dữ liệu

Mô hình dữ liệu (data module) của một hệ thống quản lý dữ liệu là cấu trúc của tables (các bảng) và fields (các cột) ñể lưu trữ kết quả dữ liệu Quá trình tạo ra mô hình dữ liệu chặt chẽ và hợp lý là một trong bước quan trọng trong quá trình xây dựng một hệ thống CSDL có hiệu quả và thành công

Mô hình vật lý dữ liệu (physical data model) diễn tả chi tiết và chính xác dữ liệu sẽ ñược tích trữ như thế nào, nó bao gồm cả tên, loại dữ liệu, và kích cỡ cho tất cả các cột ở trong mỗi bảng, và các quan hệ (relationships) liên kết các bảng với nhau (cột khóa nối kết các bảng)

Hình 2.1 Bảng dữ liệu của mô hình dữ liệu vật lý

♦ Cấu trúc dữ liệu

Cấu trúc dữ liệu là một cách lưu dữ liệu trong máy tính sao cho nó có thể ñược sử dụng một cách hiệu quả Thông thường, một cấu trúc dữ liệu ñược chọn cẩn thận sẽ cho phép thực hiện thuật toán hiệu quả hơn

Việc chọn cấu trúc dữ liệu thường bắt ñầu từ chọn một cấu trúc dữ liệu trừu tượng

Các cấu trúc dữ liệu ñược triển khai bằng cách sử dụng các kiểu dữ liệu, các tham chiếu và các phép toán trên ñó ñược cung cấp bởi một ngôn ngữ lập trình

Mỗi loại cấu trúc dữ liệu phù hợp với một vài loại ứng dụng khác nhau, một số cấu trúc dữ liệu dành cho những công việc ñặc biệt

Vì cấu trúc dữ liệu có tính chất quyết ñịnh ñối với các chương trình chuyên nghiệp nên có rất nhiều hỗ trợ về cấu trúc dữ liệu trong các thư viện

chuẩn của các ngôn ngữ lập trình hiện ñại, ví dụ thư viện mẫu chuẩn của C++, Java API, và Microsoft NET Framework

2.2.4 Tính bảo mật của hệ thống CSDL

♦ Tính chủ quyền của dữ liệu

- Thể hiện ở phương diện an toàn dữ liệu

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

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

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

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

- Các hệ ñiều hành nhiều người sử dụng hay cục bộ ñều có thể cung cấp

- Cấp quyền ưu tiên cho từng người khai thác

♦ ðảm bảo an toàn dữ liệu khi có sự cố

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

- Hiện tại có một số hệ ñiều hành ñã có cơ chế tự ñộng sao lưu ổ cứng

và sửa lỗi khi có sự cố xảy ra Tuy nhiên, ta nên sao lưu dự phòng cho dữ liệu

ñề phòng trường hợp xấu xảy ra

♦ Quyền truy cập và phân quyền

Phần lớn các phần mềm quản lý CSDL ñều cung cấp hệ thống ñể hạn chế số lượng người sử dụng và phân quyền cho người sử dụng

Việc tiến hành công việc bảo mật và phân quyền sử dụng sẽ dễ dàng khi sử dụng hệ thống client – server hơn là khi sử dụng hệ thống riêng biệt Như vậy nếu muốn ñộ an toàn cao thì hãy chọn SQL Server hay Oracle và ñể Access vào vị trí chọn lựa cuối cùng

♦ Ghi nhận hoạt ñộng quản trị

Một ñiều rất quan trọng nhằm bảo ñảm chất lượng của CSDL là việc ghi nhận mọi hoạt ñộng làm thay ñổi CSDL, kể cả thời gian, nguời thực hiện

và tại sao phải thực hiện hoạt ñộng ñó

Một hệ thống ñơn giản ñể ghi nhận một hoạt ñộng là một bảng ghi nhận (ActivityLog table) nằm trong CSDL ñể người quản trị ghi chép các hoạt ñộng làm thay ñổi CSDL Khi người quản trị thoát khỏi bất cứ cửa sổ thay ñổi

dự liệu nào, kể cả cập nhập, chỉnh sữa, xem xét dữ liệu thì cửa sổ ghi nhận xuất hiện Phần mềm sẽ tự ñộng ghi nhận tên của người quản trị và thời gian diễn ra hoạt ñộng liên quan ñến dữ liệu

lý cơ sở dữ liệu (database management system – DBMS) hay ít nhất cũng trên

các file có ñịnh dạng DBase DBase bắt ñầu phát triển từ những ngày sơ khai của hệ ñiều hành DOS và ñược ñưa ra thị trường dưới thương hiệu DBase II DBase là một áp dụng thuộc loại thể hiện, ñiều ñó có nghĩa các mã nguồn phải ñược dịch sang ngôn ngữ máy (compiled) mỗi khi chạy phần mềm và kết

quả là phần mềm sẽ chạy với tốc ñộ chậm chạp trên các thế hệ máy tính cũ Việc cần thiết phải dịch mã nguồn ñã tạo nên một thị trường ngôn ngữ DBase, trong ñó nổi bật nhất là FoxPro Cả DBase và FoxPro sử dụng ñịnh

dạng file tương tự ñược gọi là ñịnh dạng dBase và có ñuôi là “.dbf” Các

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

Hiện nay thì Microsoft Access ñã tràn ngập thị trường CSDL Phần mềm này có ñầy ñủ chức năng cho cả người mới biết và những chuyên gia CSDL cùng sử dụng Nó có mặt ở khắp nơi cùng với phần mềm MS Office trong hệ ñiều hành Windows hoặc ñứng riêng biệt Microsoft Access tích hợp khá ñầy ñủ những ñặc tính của một phần mềm CSDL thành công như bao gồm cả ngôn ngữ lập trình ñể người sử dụng có thể tự ñộng hóa các công việc lặp ñi lặp lại hoặc thậm chí ñể thành lập một phần mềm ứng dụng riêng biệt

về CSDL Thực ra, MS Access chứa ñựng hai module, một là ngôn ngữ Macro hiện ñang mờ nhạt dần và một ngôn ngữ lập trình Ngôn ngữ này có tên gọi là Visual Basic for Application (VBA) Nó phần nào có thể coi là một môi trường lập trình hoàn thiện

Do Access là phần mềm CSDL cho máy tính ñể bàn nên nó có những hạn chế khi sử dụng cho những CSDL to lớn Kinh nghiệm thực tế ñã chứng

tỏ là Access sẽ trục trặc khi sử dụng cho CSDL có bảng số chứa ñựng khoảng

½ triệu ñến 1 triệu dữ liệu Access cho phép nhiều nguời sử dụng ñồng thời một CSDL mà không cần kỹ năng lập trình nhưng khi số người sử dụng lên ñến con số lớn hơn 12 thì số người sử dụng cập nhật ñồng thời các kịch bản sẽ

bị hạn chế Access có thể sử dụng như là một phần mềm riêng biệt hay là một

phần của phần mềm Microsoft Office Suite

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

Bước chuyển tiếp lên mức ñộ cao hơn ở nhiều cơ sở ứng dụng hệ thống CSDL là phần mềm Microsoft SQL Server ðây là một hệ thống client– server ñầy ñủ với khả năng bảo mật chặt chẽ và mức ñộ mở rộng CSDL lớn hơn nhiều so với Access Hệ thống này có giá cả trung bình và tương ñối dễ

sử dụng (ñối với các nhà chuyên môn), và có thể tích hợp ñược với CSDL chứa hàng triệu số liệu SQL Server cũng cho phép kết nối dễ dàng kho dữ liệu của nó với giao diện của Access, nên việc chuyển ñổi sang SQL Server cũng không có nhiều khó khăn khi CSDL ở Access phát triển quá lớn

Nếu cần thiết phải làm việc với các CSDL lớn hơn thì Oracle hoặc IBM’s DB2 là phương án hợp lý về khả năng to lớn tích trữ dữ liệu nhưng giá thành sẽ tăng cao và cần kiến thức chuyên sâu về các phần mềm này Những CSDL thiết kế trên Oracle hoặc IBM’s DB2 cũng có thể kết nối với CSDL trên Access hoặc trên các phần mềm máy ñể bàn khác

Một loại hình mới về phần mềm CSDL ñã xuất hiện gần ñây dưới dạng

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

mềm mà ta có thể tiếp xúc ñược với mã nguồn của phần mềm ñó, ñồng thời

ñể có ñược phần mềm thì người dùng không cần phải bỏ ra một chi phí nào Loại phần mềm này hiện nay ñang rất phổ biến trên Internet, mà ñiển hình là hai chương trình mã nguồn mở về hệ thống CSDL là PostgreSQL và MySQL Những chương trình miễn phí này chưa ñạt ñược ñộ chặt chẽ như các phần mềm bán trên thị trường nhưng chúng ñang ñược cải tiến liên tục và nhanh

chóng Chúng cũng ñược phát triển dưới dạng không miễn phí và miễn phí nên ñang ngày càng trở nên những lựa chọn mới hấp dẫn cho các khách hàng cần quản lý CSDL, nhất là về mặt giá cả

Một loại phần mềm CSDL mới nữa là phần mềm CSDL trên nền Web Những chương trình này chạy trên các trình duyệt web hơn là chạy trên máy tính ñể bàn, và khách sử dụng phải trả một phí sử dụng nào ñó hàng tháng Các chương trình này hiện nay vẫn sử dụng các CSDL phẳng nên không thích hợp với các CSDL phức tạp Tuy vậy do chạy trên nền Web nên việc chia sẻ dữ liệu sẽ dễ dàng hơn Ví dụ của các phần mềm loại này là QuickBase của công ty Quicken, phần mềm kế toán QuickBooks và phần mềm Caspio Bridge (Hoàng Lê Hường, 2009)

2.3 Cơ sở lý luận về ứng dụng công nghệ GIS trong công tác quản lý dữ liệu tài nguyên ñất

2.3.1 Tổng quan về công tác quản lý dữ liệu tài nguyên ñất

♦ CSDL tài nguyên ñất

Các thành phần cấu thành của CSDL tài nguyên ñất nói chung bao gồm: Thông tin về hệ thống quy chiếu; Thông tin về hệ toạ ñộ, ñộ cao Nhà nước; Thông tin về hệ thống bản ñồ ñịa hình cơ bản; Thông tin về ñường biên giới và ñịa giới hành chính; Thông tin về mô hình ñộ cao ñịa hình; Thông tin

về các loại ñất phân theo tính chất ñất; Thông tin về các loại sử dụng ñất phân theo hiện trạng sử dụng; Thông tin về bản ñồ thửa ñất - bao gồm nhà cửa, tài sản trên ñất; Thông tin về chủ sử dụng ñất; và thông tin về các dữ liệu có liên quan khác

CSDL tài nguyên ñất ñược phân loại theo dạng thông tin gồm có CSDL không gian (ñồ họa) và CSDL thuộc tính (văn bản) Mỗi CSDL cần có những thông tin ñầu vào khác nhau, qua quá trình xử lý sẽ cho những thông tin ñầu

ra ứng dụng cho từng mục ñích khác nhau

♦ Quản lý dữ liệu

Quản lý dữ liệu là quá trình chăm sóc, bảo trì các dữ liệu Nó bao gồm một loạt các hoạt ñộng từ khi nhập dữ liệu vào hệ thống, kiểm tra, sắp xếp và phân loại dữ liệu Dữ liệu có thể ñược lưu trữ một cách an toàn, hạn chế thấp nhất gặp phải những sự cố kỹ thuật gây phá hỏng thiết bị, hoặc do sự cạnh tranh không lành mạnh của con người, hay do thời gian gây ra

Quản lý dữ liệu không cho phép những cá nhân xâm phạm bản quyền

có thể thay ñổi nội dung của dữ liệu Khuôn dạng dữ liệu cho phép có khả năng phân tích và xử lý dữ liệu ñể tạo ra sản phẩm khi có các yêu cầu về thông tin

2.3.2 Một số ứng dụng CNTT trong việc quản lý tài nguyên ñất

2.3.2.1 Trên th ế giới

Trên thế giới có rất nhiều quốc gia, khu vực ñã tiến hành ứng dụng CNTT ñể quản lý dữ liệu tài nguyên ñất Tổ chức có ứng dụng lớn nhất hiện nay là FAO

Trong thời gian vừa qua, tổ chức AGL của FAO ñã dẫn ñầu về phát triển và ứng dụng máy tính dựa trên sự phân tích dữ liệu và HTTT ñể hỗ trợ việc ra các quyết ñịnh về các vấn ñề quản lý, sử dụng ñất

Các hệ thống thông tin ñất ñã ñược thiết lập, có ba dạng hệ thống thông tin trong AGL là: Hệ thống ñánh giá tài nguyên ñất ñai; Hệ thống ñánh giá tài nguyên nước; Hệ thống quản lý thủy lợi Trọng tâm của các hệ thống thông tin ñất là các phương pháp và công cụ ñể ñánh giá các tiềm năng, nguồn lực

về ñất và ñất ñai trên toàn cầu, hay cho từng quốc gia, khu vực Hệ thống thông tin tài nguyên nước thì quan tâm tới các hệ thống thuỷ lợi, việc quản lý

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

● Về quản lý nguồn tài nguyên đất:

Tổ chức AGL đã sử dụng một số cơng cụ tích hợp như: cơng cụ về CSDL, cơng cụ mơ hình, cơng cụ hỗ trợ việc ra quyết định, cơng cụ truyền thơng và các tài liệu ấn phẩm được xuất bản (FAO and The European Commission, 1999)

1 Cơng c ụ về CSDL:

Chúng bao gồm các vỏ chương trình CSDL (database program shells)

để tạo cơ sở dữ liệu đất, địa hình, nước, khí hậu, mùa vụ và việc sử dụng đất; bên cạnh đĩ cũng cĩ thể cĩ một số CSDL đã được tạo ra bằng cách sử dụng các chương trình khác nhau trong đĩ cĩ CSDL GIS, các cơng cụ phân tích và tưởng tượng

2 Cơng c ụ mơ hình: Một số mơ hình như:

- Các mơ hình tăng trưởng cây trồng, và dự đốn cả năng suất tiềm năng và năng suất thực

- Các mơ hình về các dự tốn rủi ro mất đất và đánh giá suy thối đất đai

- Các mơ hình cân bằng nước, yêu cầu nước tưới tiêu mùa vụ và các yêu cầu về thủy lợi Mơ hình cân bằng nước là cơng cụ bản chất của việc đánh giá số lượng nguồn tài nguyên nước phục vụ cho việc quản lý và lập kế hoạch

sử dụng nguồn tài nguyên này (Luật đất đai, 2003)

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

3 Các cơng c ụ hỗ trợ việc ra quyết định (FAO, 1998):

- Hệ thống các cơng cụ chuyên biệt để hỗ trợ cho việc đánh giá đất dựa trên các thơng tin và kiến thức sẵn cĩ

- Hệ thống hỗ trợ ra quyết định đa mục tiêu (Multi-criteria support systems - MCDS) để phân tích tối ưu phương án sử dụng nguồn tài nguyên đất đai và nguồn tài nguyên nước Các cơng cụ MCDS tương tác tạo

decision-sự so sánh về các điều kiện sử dụng đất và nước Từ đĩ tìm thấy một hiệu quả

và có thể chấp nhận ñược sự cân bằng giữa các yêu cầu của các bên liên quan ñối với tài nguyên ñất và tài nguyên nước

4 Các tài li ệu ấn phẩm ñược xuất bản:

Tổ chức AGL có một trung tâm tài liệu có nhiệm vụ thu thập và duy trì hai loại tài liệu: Tài liệu hướng dẫn kỹ thuật của FAO và ngoài FAO (thông tin quốc gia, tài liệu chuyên biệt); Bộ sưu tập hàng ngàn bản ñồ ñã ñược sử dụng trong việc biên soạn Bản ñồ ñất thế giới của FAO – UNESCO, và chúng luôn ñược làm phong phú với những bản ñồ mới hơn

5 Công c ụ truyền thông:

Tổ chức AGL sử dụng cơ sở Internet và Intranet ñể phổ biến các thông

tin theo Trung tâm Thông tin Nông nghiệp thế giới (World Agriculture Information Centre – WAICENT là một hệ thống thành viên phổ biến thông

tin của FAO) Bằng cách này, AGL ñã ñạt ñược các mục tiêu tiếp cận khán giả hiệu quả hơn, giảm ñược chi phí trong tất cả các giai ñoạn tiếp nhận, xử lý

và phổ biến thông tin về tài nguyên ñất và nước

Tổ chức AGL có 3 công cụ về HTTT chính và hệ thống hỗ trợ việc ra quết ñịnh là: Hệ thống ñánh giá nguồn tài nguyên ñất, hệ thống ñánh giá nguồn tài nguyên nước và hệ thống quản lý việc tưới tiêu ñồng ruộng [19]

● Tổ chức AGL ñã sử dụng một chương trình phổ biến và cơ bản là Hệ

thống AEZ/LRIS (The AEZ/LRIS systems)

* Giới thiệu về AEZ/LRIS:

Các phương pháp nông nghiệp – sinh thái (Agro – Ecological Zone – AEZ) của FAO là hệ thống chính trong công tác ñánh giá tài nguyên ñất và ñất ñai Phương pháp AEZ bắt ñầu phát triển vào năm 1975 Lúc này AEZ ñược

sử dụng như là một công cụ ñánh giá tài nguyên ñất tốt nhất cho việc lập quy hoạch, kế hoạch, quản lý và kiểm tra ñịnh lượng nguồn tài nguyên (FAO,

1998, 2000)

Trong cơ sở dữ liệu của AEZ, các loại dữ liệu ựịa lý tham chiếu ựược tắch hợp lại Chúng có thể bao gồm các dữ liệu về ựịa hình, giới hành chắnh, ựường giao thông, các thị trấn, sông ngòi, ựịa chất, ựất, xói mòn, mưa; nhiệt

ựộ và ựộ ẩm, chế ựộ sử dụng ựất, che phủ rừng, dân số,Ầv.vẦ(FAO, 1998) Ngoài ra, AEZ còn ựược sử dụng trong việc ựánh giá một số ứng dụng khác như:

- Kiểm kê tài nguyên ựất

- đánh giá mức ựộ phù hợp của tài nguyên ựất với việc sản xuất bao gồm cả lâm nghiệp và sản xuất chăn nuôi

- Quy hoạch, sử dụng tài nguyên ựất

- đánh giá sự thoái hoá ựất; hỗ trợ khả năng ựánh giá và sử dụng ựất theo mô hình tối ưu

* Cấu trúc CSDL của AEZ:

Cấu trúc CSDL của hệ thống AEZ/LRIS ựược thể hiện như trong hình 2.2

đó là một cấu trúc dữ liệu khép kắn theo hai hướng: một là từ người sử dụng ựến mô hình nhờ các công cụ chức năng; hai là từ mô hình ựến người sử dụng thông qua việc truyền ựạt thông tin (FAO, 1998)

Hình 2.2 Cấu trúc CSDL về thông tin tài nguyên ñất và nước

Người

SD

Công cụ CSDL

Công cụ

mô hình

Các ấn phẩm xuất bản

Công cụ hỗ trợ ra quyết ñịnh CSDL thông tin tài nguyên ñất và nước

Phổ biến thông tin ña phương tiện

ðơn vị khác Thông tin AGL ðơn vị khác

TT TT Nông nghiệp TG Quyết ñịnh

Những vấn ñề

Hình 2.3 Hệ thống luồng thông tin trong AEZ

* Các công cụ của AEZ/LRIS:

AEZ/LRIS ñã phát triển và ứng dụng rất nhiều công cụ khác nhau phục

vụ cho mục ñích của mình Chúng bao gồm các CSDL và một số phần mềm AEZ/LRIS có hai công cụ chính là GAEZ và SOTER (ESRI, 2001)

- GAEZ (Global agro-ecological zones 2000)

Công cụ này cung cấp một kho chứa toàn cầu về khí hậu; ñất và ñiều kiện ñịa hình; ñánh giá tiềm năng ñất ñai và các nguồn lực hạn chế ; khả năng sản xuất cho hơn 250 sự kết hợp của cây trồng và cấp quản lý

Nội dung CSDL của công cụ này là:

+ ðất toàn cầu và khó khăn do ñịa hình ñối với sản xuất nông nghiệp + Dữ liệu khí hậu tham số trên toàn cầu

+ Tiềm năng sản xuất của ñất theo từng quốc gia

+ Tính phù hợp cho từng mùa vụ theo mỗi quốc gia

+ Hơn 100 bản ñồ và bảng biểu tương ứng với các báo cáo và yêu cầu của GIS (IDRISI/ARC/Info)

Phần mềm CSDL của công cụ: Hầu hết các bản ñồ ñều ở ñịnh dạng

“*.bnm” và có thể xem ñược trên màn hình Tất cả các bảng thì ñều trong Excel Tất cả các bản ñồ cũng tương thích với các ñịnh dạng Arc/Info và IDRISI

- CSDL ñất và ñịa hình toàn cầu: (The Global soil and terrain Database – SOTER)

SOTER là một sáng kiến của ISSS Các phương pháp tiếp cận của SOTER ñã ñược thông qua tại ðại hội lần thứ 13 của Hội Khoa học ñất thế giới vào năm 1986 Theo một dự án của UNEP, phương pháp SOTER ñã ñược phát triển trong sự hợp tác chặt chẽ với Trung tâm Nghiên cứu Tài

nguyên ñất của Canada (Land Resources Research Centre of Canada), FAO

và ISSS Sau khi thử nghiệm ban ñầu ở ba khu vực, bao gồm năm quốc gia liên quan (Argentina, Brazil, Uruguay, Hoa Kỳ, Canada), phương pháp SOTER ñã ñược xác nhận bởi các nhóm làm việc của ISSS trên các loại ñất thế giới và CSDL ñịa hình số

Chương trình CSDL số về ñất và ñịa hình (SOTER) cung cấp một trật

tự sắp xếp các nguồn tài nguyên tự nhiên trong các dữ liệu theo cách mà các

dữ liệu có thể truy cập dễ dàng, kết hợp và phân tích từ các quan ñiểm về khả năng sử dụng và sản xuất, liên quan ñến các yêu cầu thực phẩm, tác ñộng môi trường và bảo tồn Vấn ñề cơ bản trong phương pháp tiếp cận SOTER là lập bản ñồ các khu vực riêng biệt, thường lặp ñi lặp lại khuôn mẫu của dạng ñất

(landform), hình thái ñất, ñộ dốc, nguồn gốc hình thành ñất và các vật liệu ñất tại quy mô 1:1 triệu (ñơn vị SOTER) Mỗi ñơn vị SOTER ñược liên kết thông qua hệ thống thông tin ñịa lý với một CSDL trên máy tính có chứa tất cả các thuộc tính sẵn có về vị trí, dạng ñất và ñịa hình, loại ñất, khí hậu, thực vật và

sử dụng ñất Vì vậy, mỗi loại thông tin hay mỗi sự kết hợp của các thuộc tính

có thể ñược hiển thị dạng không gian như là một lớp riêng biệt hay trong dạng bảng

Khái niệm SOTER ñã ñược phát triển chủ yếu cho các ứng dụng ở quy

mô quốc gia và nhiều bản ñồ SOTER của các quốc gia ñã ñược thực hiện như tại Urugoay (1:1.000.000), Kenya (1:1.000.000, ñất Khảo sát Kenya, 1995), Hunggari (1:500.000), Jordan và Syria (1:500.000).Có một số quốc gia khác ñang áp dụng phương pháp này bao gồm Bolivia, Etiopia, Argentina, Gămbia

và Mianma Ngoài ra, có một số ñề xuất mở rộng các ứng dụng này trên nhiều quốc gia khác

Nh ững ứng dụng của SOTER:

+ Hiện tại SOTER ñang xây dựng một CSDL tài nguyên ñất cho từng khu vực, sau ñó các CSDL cá nhân sẽ ñược kết hợp vào một CSDL toàn cầu

+ Thông qua các hoạt ñộng cơ bản của dự án SOTER cũng như dự ñịnh

về sự thành lập CSDL ñất và ñịa hình ở các quốc gia và khu vực, việc thành lập này dựa trên sự giống nhau về nguyên tắc và thủ tục, ñể tạo ñiều kiện thuận lợi hơn nữa cho việc trao ñổi các thông tin tài nguyên ñất ñai và nền tảng thành lập tổ chức cho một CSDL toàn cầu

C ấu trúc CSDL của SOTER:

SOTER cung cấp một trật tự sắp xếp các nguồn tài nguyên thiên nhiên thông qua các dữ liệu lập bản ñồ của các khu vực ñặc biệt, thường lặp ñi lặp lại các khuôn mẫu của hình dạng ñất ñai, hình thái học, ñộ dốc, nguồn gốc vật liệu và ñất

Hình 2.4 Mô hình dữ liệu thuộc tính của SOTER

2.3.2.2 T ại Việt Nam

Việt Nam ñã sử dụng một số phần mềm ñể quản lý nguồn tài nguyên ñất Cụ thể:

* Hệ thống thông tin ñất ñai Việt Nam (VietNam Land Information System – VILIS)

- Ngu ồn gốc xuất xứ của phần mềm:

ðể tăng cường ứng dụng công nghệ thông tin, công nghệ GIS trong công tác quản lý ñất ñai, năm 2000, Bộ Tài nguyên và Môi trường ñã giao cho Viện Nghiên cứu ðịa chính thực hiện ñề tài nghiên cứu khoa học cấp Nhà nước “Xây dựng mô hình cơ sở dữ liệu ñất ñai cấp tỉnh” với chủ nhiệm ñề tài

là TS Lê Minh, ñề tài ñược nghiệm thu với sản phẩm chính là phần mềm hệ

thống thông tin ñất ñai ña mục tiêu VILIS

Năm 2005, Bộ Tài nguyên và Môi trường ñã chính thức giao cho Trung tâm Viễn Thám tiếp tục thực hiện hoàn thiện, nâng cấp và triển khai áp dụng phần mềm VILIS trong lĩnh vực quản lý ñất ñai Tên chính thức của phần mềm là VietNam Land Information System – VILIS

Trong một thời gian triển khai ở nhiều ñịa phương trên toàn quốc, phần mềm VILIS ngày càng hoàn thiện và ñáp ứng ñược những yêu cầu của công tác quản lý ñất ñai ñặc biệt cho hoạt ñộng của Văn phòng ðăng ký quyền sử dụng ñất các cấp VILIS ñã chứng tỏ là một công cụ thực sự hiệu quả trong quá trình xây dựng cơ sở dữ liệu ñất ñai và tạo ra một môi trường mới, hiện ñại cho các hoạt ñộng của công tác quản lý ñất ñai

Mục tiêu tổng quát của phần mềm VILIS là tạo ra một môi trường làm việc mới và hiện ñại cho các mặt của công tác quản lý nhà nước về ñất ñai và

là công cụ khai thác thông tin ñất ñai phục vụ nhu cầu toàn xã hội

Hình 2.5 Giao diện của phần mềm VILIS

- Ch ức năng cơ bản của phần mềm:

VILIS cung cấp ñầy ñủ những công cụ, chức năng ñể thực hiện các công tác nghiệp vụ chuyên môn của công tác quản lý ñất ñai Nó là một phần mềm bao gồm nhiều Modul Mỗi Modul bao gồm các chức năng hỗ trợ một nội dung của công tác quản lý nhà nước về ñất ñai Cụ thể:

+ Modul quản lý cơ sở toán học của bản ñồ, hệ thống lưới toạ ñộ - ñộ cao các cấp, mốc ñịa giới hành chính

+ Modul quản lý cơ sở dữ liệu ñất ñai: bản ñồ ñịa chính, hồ sơ ñịa chính, bản ñồ trực ảnh, bản vẽ kỹ thuật…

+ Modul ñăng ký ñất ñai: quản lý hồ sơ, bản ñồ ñịa chính và kê khai ñăng ký, in GCNQSDð, cập nhật và quản lý biến ñộng ñất ñai

+ Modul hỗ trợ thống kê, kiểm kê ñất ñai, thành lập bản ñồ hiện trạng

+ Modul trợ giúp quản lý tài chính về ñất ñai

+ Modul quản lý nhà ở và in Giấy chứng nhận quyền sở hữu nhà ở và quyền sử dụng ñất ở

+ Modul quản lý hệ thống tài liệu ñất ñai

+ Modul trao ñổi và ñồng bộ dữ liệu giữa các cấp của công tác quản lý

ñất ñai (Hoàng Lê Hường, 2009);

+ Modul quản lý các quá trình giao dịch ñất ñai, hồ sơ ñất ñai

Hình 2.6 Thiết kế tổng thể chức năng phần mềm VILIS

- Gi ải pháp kỹ thuật về công nghệ nền: VILIS ñược xây dựng dựa trên

hai công nghệ nền cơ bản là Công nghệ GIS và công nghệ Hệ quản trị CSDL quan hệ (RDBMS)

Về Hệ quản trị CSDL, VILIS ñã ñưa ra các giải pháp mềm dẻo cho phép tận dụng tối ưu các ưu thế của các hệ quản trị CSDL gồm:

+ Phiên bản cấp xã, phường: Sử dụng Access

+ Phiên bản cấp quận huyện: Sử dụng MySQL, MS SQL Enterprise + Phiên bản cấp tỉnh, thành phố: Sử dụng Oracle hoặc MS SQL

Về Công nghệ GIS, VILIS ñã lựa chọn giải pháp công nghệ ArcGIS của hãng ESRI làm công nghệ GIS nền ñể phát triển các ứng dụng của mình

Hình 2.7 Công nghệ ArcGIS của hãng ESRI (Mỹ)

- Môi tr ường lập trình ứng dụng:

+ Phiên bản VILIS 1.0 ñược phát triển bằng ngôn ngữ lập trình Visual Basic 6.0 với môi trường phát triển sự dụng bộ thư viện ñồ hoạ MapObject của hãng ESRI

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

Hình 2.8 Công nghệ phần mềm VILIS 2.0

* Hệ thống ựánh giá ựất lâm nghiệp (FOLES Ờ Forest land Evaluation System)

- Ngu ồn gốc xuất xứ của hệ thống:

Hệ thống ựánh giá ựất lâm nghiệp FOLES ựược xây dựng dựa trên phương pháp ựánh giá lập ựịa và kết quả nghiên cứu của ựề tài ỘPhân hạng ựất

trồng rừng sản xuất một số loài cây chủ yếu ở các vùng trọng ựiểmỢ, 2006 Ờ

2009, do Trung tâm nghiên cứu Sinh thái và Môi trường rừng Ờ Viện Khoa

học Lâm Nghiệp Việt Nam thực hiện từ yêu cầu của Bộ Nông nghiệp & PTNT Chương trình FOLES nhằm tự ựộng hóa quá trình phân hạng ựất Chương trình ựược phát triển trên nền ArcEngine có khả năng chạy ựộc lập

- Các ch ức năng chắnh của FOLES:

+ đánh giá tiềm năng ựất lâm nghiệp

+ đánh giá thắch hợp cây trồng

+ Phân hạng ựất vi mô

+ Dự ựoán năng suất và phân tắch hiệu quả kinh tế

Qua ựánh giá và thử nghiệm tại một số ựịa bàn, phần mềm cho kết quả chắnh xác, dễ sử dụng, có khả năng chạy ổn ựịnh trên các máy cấu hình thấp Pentium II trở lên

- Gi ải pháp công nghệ của chương trình:

+ Về công nghệ GIS, hệ thống này sử dụng ArcEngine và cung cấp bộ thư viện ựầy ựủ nhất về các thuật toán GIS, cho phép tạo phần mềm ựóng gói chạy ựộc lập

+ Về ngôn ngữ lập trình, hệ thống sử dụng MicroSoft.NET

Hình 2.9 Mơ hình GIS trong FOLES

- Ch ương trình FOLES cĩ các modul chính như sau:

+ Modul định nghĩa các tiêu chí đánh giá: modul này là một hệ thống

mở cho phép người dùng tự định nghĩa các tiêu chí sử dụng cho việc đánh giá Các tiêu chí sau khi khai báo sẽ được đưa vào một CSDL cho phép trao đổi và

sử dụng chung

+ Modul thư viện cây trồng: cho phép người dùng định nghĩa đặc điểm

thích hợp cây trồng với các điều kiện khí hậu và đất đai

+ Modul nhập dữ liệu và tính tốn: cho phép đọc dữ liệu dạng GIS vào

phần mềm, chuẩn hĩa dữ liệu, tiến hành chồng ghép bản đồ

+ Modul t ạo kết quả: tạo bản đồ thành quả, báo cáo thành quả, dự đốn

năng suất thích hợp cây trồng

Hình 2.10 Mơ hình FOLES