(Luận văn) nghiên cứu và ứng dụng gis xây dựng cơ sở dữ liệu giao thông từ google maps phục vụ công tác quy hoạch phát triển hạ tầng cơ sở địa bàn thành phố thái nguyên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

PHẠM NGỌC TƯ DUY

lu
an
va

Tên đề tài:

n

“NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG GIS XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU

p

ie

gh

tn

to

GIAO THÔNG TỪ GOOGLE MAPS PHỤC VỤ CÔNG TÁC
QUY HOẠCH PHÁT TRIỂN HẠ TẦNG CƠ SỞ ĐỊA BÀN
THÀNH PHỐ THÁI NGUYÊN”

w

do
d

oa

nl

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
an

lu
ll

u
nf

va

Hệ đào tạo
Chun ngành
Khoa
Lớp
Khóa học
Giảng viên hướng dẫn

oi

m

z

at
nh

: Chính quy
: Địa chính Môi trường
: Quản lý Tài nguyên
: K43 - ĐCMT - N01
: 2011 - 2015
: ThS. Trương Thành Nam

z

m
co

l.
ai

gm

@
an
Lu

THÁI NGUYÊN - 2015

n

va
ac

th
si


i

LỜI CẢM ƠN

Thực tập tốt nghiệp là quá trình sinh viên vận dụng kiến thức lý luận đã
học trên nhà trường vào thực tiễn, giúp sinh viên làm quen với phương pháp
làm việc vận dụng kĩ năng chuyên môn đáp ứng nhu cầu cuộc sống. Đây là
giai đoạn không thể thiếu đối với mỗi sinh viên trong quá trình học tập.
Được sự nhất trí của khoa Quản Lí Tài Nguyên em đã tiến hành đề
tài:“Nghiên cứu và ứng dụng GIS xây dựng cơ sở dữ liệu giao thông từ

lu

Google Maps phục vụ công tác quy hoạch phát triển hạ tầng cơ sở địa

an

Để hoàn thành được đề tài ngoài sự nỗ lực của bản thân em luôn nhận

n

va

bàn thành phố Thái Ngun”.

gh

tn

to

được sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy cơ và bạn bè đặc biệt là sự hướng dẫn

p

ie

nhiệt tình của thầy giáo Ths. Trương Thành Nam trong suốt thời gian

w

do

nghiên cứu thực hiện đề tài này.

oa

nl

Em xin chân thành cảm ơn nhà trường, các thầy cô giáo trong khoa đã

d

giúp đỡ, tạo điều kiện cho em trong suốt quá trình thực hiện đề tài.

va

an

lu

Do đây là đề tài khá mới, và năng lực làm bài khóa luận của em cịn
hạn chế nên trong q trình làm cịn nhiều sai sót nên em rất mong sự chỉ bảo

u
nf

ll

của thầy cơ bạn bè để hoàn thiện đề tài hơn nữa.

oi

m

Em xin chân thành cảm ơn!

z
at
nh

Thái Nguyên, ngày 22 tháng 5 năm 2015
Sinh viên

z
l.

ai

gm

@
m
co

Phạm Ngọc Tư Duy

an
Lu
n

va
ac
th
si


ii

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 4.1: Diện tích, dân số theo đơn vị hành chính trên địa bàn Thành phố
Thái Nguyên (năm 2009) ................................................................................ 29
Bảng 4.2: Cơ cấu tổng sản phẩm theo giá thực tế phân theo 3 khu vực kinh tế
của Thành phố Thái Nguyên giai đoạn 2006 - 2009 ....................................... 30
Bảng 4.3: Các tuyến đường chính và các tuyến phố thành phố Thái Ngun...... 33
Bảng 4.4: Mơ hình CSDL giao thông ở TP Thái Nguyên. ............................. 38

lu
an

Bảng 4.5: Danh mục các lớp dữ liệu trong bộ cơ sở dữ liệu bản đồ............... 39

n

va

Bảng 4.6: Cấu trúc cơ sở dữ liệu thuộc tính của bộ CSDLgiao thơng............ 45

tn

to

Bảng 4.7: Các kiểu đối tượng trong mapInfo ................................................. 46

p

ie

gh

Bảng 4.8: Line style cho các kiểu đường ........................................................ 47

d

oa

nl

w

do
ll

u
nf

va

an

lu
oi

m
z
at
nh
z
m
co

l.
ai

gm

@
an
Lu
n

va
ac
th
si


iii

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1: Giao diện làm việc phần mềm MapInfo ........................................... 8
Hình 2.2: Giao diện làm việc phần mềm MicroStation .................................. 11
Hình 2.3: Hình ảnh về Google Maps .............................................................. 14
Hình 2.4. Phép chiếu Mercator ....................................................................... 14
Hình 2.5. Kiểm tra các kênh phát sóng qua Internet....................................... 15
Hình 2.6: Hiển thị các cột phát sóng tác động đến 1 địa điểm ....................... 15

lu
an

Hình 2.7: Kiểm tra ngày đêm ở 1 vùng ........................................................... 16

va
n

Hình 2.8: Hình ảnh Google Earth ................................................................... 16

gh

tn

to

Hình 2.9: Giao diện làm việc phần mềm Map Puzzle .................................... 18

p

ie

Hình 2.10: Sơ đồ quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu ngành Tài ngun - Mơi trường 18

w

do

Hình 4.1: Lấy kinh độ vĩ độ điểm giữa thành phố Thái Nguyên .................... 41

oa

nl

Hình 4.2. Nhập tọa độ và điểu chỉnh các thơng số tải ảnh viễn thám............. 41

d

Hình 4.3: Ảnh viễn thám khu vực thành phố Thái Nguyên ............................ 42

an

lu

u
nf

va

Hình 4.4: Ảnh viễn thám đã được nắn trong MapInfo.................................... 42
Hình 4.5: Cấu trúc cơ sở dữ liệu thuộc tính .................................................... 44

ll
m

oi

Hình 4.6: Ranh giới thành phố Thái Nguyên .................................................. 47

z
at
nh

Hình 4.7: Chức năng Interleaved trong MapInfo............................................ 48

z

Hình 4.8: Chức năng Combine trong MapInfo ............................................... 48

@

gm

Hình 4.9: Đường giao thơng TP. Thái Ngun ............................................... 49

m
co

l.
ai

Hình 4.10: Số hóa sơng suối đất ni trồng thủy sản thành phố Thái Ngun
......................................................................................................................... 49

an
Lu

Hình 4.11: Lớp sông suối TP. Thái Nguyên ................................................... 50

n

va
ac
th
si


iv

Hình 4.12: Bản đồ hiện trạng giao thơng TP. Thái Nguyên ........................... 50
Hình 4.13: Update Column độ dài tuyến đường ............................................. 51
Hình 4.14: Update Column diện tích tuyến đường ......................................... 52
Hình 4.15: Bảng thuộc tính bản đồ giao thơng thành phố Thái Nguyên ........ 52
Hình 4.16: Hình ảnh một số Dữ liệu đo GPS trên chương trình OziExplore . 53
Hình 4.17: Tùy chỉnh trong GlobalMapper .................................................... 54
Hình 4.18: Kết quả bản đồ hiện trạng giao thông sau khi đã cập nhật biến động . 55

lu
an
n

va
p

ie

gh

tn

to
d

oa

nl

w

do
ll

u
nf

va

an

lu
oi

m
z
at
nh
z
m
co

l.
ai

gm

@
an
Lu
n

va
ac
th
si


v

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

lu
an

CSLD

: Cơ sở dữ liệu

GIS

: Hệ thống thơng tin địa lí

GPS

: Hệ thống định vị tồn cầu

GTVT

: Giao thông vận tải

TP

: Thành phố

VN 2000

: Hệ tọa độ VN - 2000

WGS 84

: Hệ tọa độ WGS 84

n

va
p

ie

gh

tn

to
d

oa

nl

w

do
ll

u
nf

va

an

lu
oi

m
z
at
nh
z
m
co

l.
ai

gm

@
an

Lu
n

va
ac
th
si


vi

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................... i
DANH MỤC CÁC BẢNG................................................................................ ii
DANH MỤC CÁC HÌNH ................................................................................ iii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ………………..………………………………v
MỤC LỤC ........................................................................................................ vi
Phần 1: MỞ ĐẦU ............................................................................................ 1
1.1. Đặt vấn đề................................................................................................... 1

lu
an

1.2. Mục đích, yêu cầu, ý nghĩa của đề tài ........................................................ 2

va
n

1.2.1. Mục đích nghiên cứu ............................................................................... 2

tn

to

1.2.2. Yêu cầu của đề tài ................................................................................... 2

ie

gh

1.2.3. Ý nghĩa của đề tài.................................................................................... 2

p

Phần 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................. 4

do

nl

w

2.1. Các khái niệm có liên quan ........................................................................ 4

d

oa

2.1.1. Tổng quan về GIS - Geographic InFormation System ........................... 4

lu

2.1.2. Cơ sở dữ liệu (CSDL) ............................................................................. 6

va

an

2.2. Các phần mềm tin học chuyên ngành quản lí đất đai trong việc thành lập

u
nf

bản đồ ................................................................................................................ 7

ll

2.2.1. Phần mềm MapInfo ................................................................................. 7

oi

m

2.2.2. Phần mềm MicroStation ......................................................................... 10

z
at
nh

2.2.3. Phần mềm AutoCad .............................................................................. 11

z

2.3. Ảnh viễn thám .......................................................................................... 12

@

gm

2.3.1. Tổng quan về ảnh viễn thám ................................................................. 12

l.
ai

2.3.2. Phân loại ảnh viễn thám ........................................................................ 12

m
co

2.4. Thư viện bản đồ số ................................................................................... 13

an
Lu

2.4.1. Google Maps ......................................................................................... 13
2.4.2. Google Earth ......................................................................................... 16

n

va

ac
th
si


vii

2.4.3. Phần mềm Map Puzzle .......................................................................... 17
2.5. Quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu ngành Tài nguyên - Môi trường......... 18
2.6. Tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước .............................................. 19
2.6.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ........................................................ 19
2.6.2. Tình hình nghiên cứu trong nước.......................................................... 21
Phần 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU22
3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................................ 22
3.1.1. Đối tượng nghiên cứu............................................................................ 22

lu

3.1.2. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................... 22

an

3.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ............................................................ 22

va
n

3.3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 22

gh

tn

to

3.3.1. Điều tra cơ bản ...................................................................................... 22
3.3.2. Hiện trạng giao thông thành phố Thái Nguyên ..................................... 23

ie

p

3.3.3. Quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu giao thơng thành phố Thái Nguyên 23

do

oa

nl

w

3.3.4. Ứng dụng phần mềm MapInfo xây dựng cơ sở dữ liệu giao thông
Thành phố Thái Nguyên từ Google Maps ...................................................... 23

d

3.4. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................... 23

lu

va

an

3.4.1. Phương pháp thu thập số liệu ................................................................ 23

u
nf

3.4.2. Phương pháp xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ số ................................... 23

ll

3.4.3. Phương pháp thống kê xử lí số liệu....................................................... 24

m

oi

3.4.4. Phương pháp đo GPS ............................................................................ 24

z
at
nh

Phần 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ............................. 25

z

4.1. Điều tra cơ bản ......................................................................................... 25

gm

@

4.1.1. Khái quát về điều kiện tự nhiên ............................................................ 25

l.
ai

4.1.2. Khái quát về kinh tế - xã hội thành phố Thái Nguyên .......................... 28

m
co

4.1.3. Dân số, lao động, việc làm và thu nhập ................................................ 31

an
Lu

4.1.4. Hệ thống kết cấu hạ tầng ....................................................................... 32
4.2. Hiện trạng giao thông TP. Thái Nguyên .................................................. 33

n

va
ac
th
si

viii

4.2.1. Tổng quan hệ thống giao thông thành phố............................................ 33
4.2.2. Các tuyến xe buýt .................................................................................. 35
4.2.3. Hệ thống giao thông liên vùng .............................................................. 35
4.3. Quy trình xây dựng CSDL giao thông thành phố Thái Nguyên .............. 36
4.3.1. Thu thập thông tin dữ liệu ..................................................................... 36
4.3.2. Phân tích nội dung dữ liệu .................................................................... 37
4.3.3. Thiết kế mơ hình cơ sở dữ liệu.............................................................. 38
4.3.4. Xây dựng danh mục (data catalog) ....................................................... 38

lu

4.3.5. Chuẩn hóa và chuyển đổi dữ liệu .......................................................... 39

an

4.3.6. Nhập dữ liệu .......................................................................................... 39

va
n

4.3.7. Biên tập dữ liệu ..................................................................................... 40

tn

to

4.3.8. Kiểm tra sản phẩm ................................................................................ 40

p

ie

gh

4.4. Ứng dụng phần mềm MapInfo xây dựng cơ sở dữ liệu giao thông Thành
phố Thái Nguyên từ Google Maps .................................................................. 40

w

do

4.4.1. Khai thác ảnh viễn thám từ Google Maps............................................. 40

oa

nl

4.4.2. Nắn ảnh viễn thám trong phần mềm MapInfo ...................................... 42

d

4.4.3. Xây dựng và chuẩn hóa CSDL ............................................................. 43

lu

va

an

4.4.4. Biên tập bản đồ hiện trạng giao thông thành phố Thái Nguyên. .......... 45

u
nf

4.4.5. Cập nhật biến động tuyến đường .......................................................... 53

ll

4.4.6. Hoàn thiện bản đồ ................................................................................. 55

m

oi

4.5. Đánh giá kết quả đề tài ............................................................................. 55

z
at
nh

Phần 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................ 58
5.1. Kết luận .................................................................................................... 58

z
m
co

l.
ai

TÀI LIỆU THAM KHẢO

gm

@

5.2. Kiến nghị .................................................................................................. 59

an
Lu
n

va
ac
th
si


1

Phần 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Thành phố Thái Nguyên là trung tâm chính trị, văn hóa, xã hội của
tỉnh Thái Nguyên, là một trong những thành phố lớn ở miền Bắc, trung
tâm vùng trung du và miền núi phía Bắc. Là đầu mối giao thông trực tiếp với

Thủ Đô Hà Nội có đường sắt, đường sơng, quốc lộ số 3 dài 80 km và cách sân
bay quốc tế Nội Bài 50 km. Thành phố Thái Nguyên được thành lập vào năm

lu
an

1962 và là một thành phố công nghiệp. Nằm bên bờ sơng Cầu có diện tích

n

va

189.705 km2 và dân số 330.707 người (năm 2010). Thành phố Thái Nguyên

tn

to

từng là thủ phủ của Khu tự trị Việt Bắc trong suốt thời kỳ tồn tại của Khu tự

gh

trị này (1956 - 1965). Ngoài ra, thành phố Thái Nguyên được cả nước biết đến

p

ie

là một trung tâm đào tạo nguồn nhân lực lớn thứ 3 sau Thủ đô Hà Nội và

w

do

thành phố Hồ Chí Minh. Đến nay, cơ sở hạ tầng thành phố đang dần được

oa

nl

hoàn thiện và đồng bộ tạo điều kiện thuận lợi cho các dự án đầu tư và phát

d

triển trên địa bàn tỉnh tuy nhiên vẫn còn tồn tại một số vấn đề cần giải quyết:

lu

va

an

• Số liệu quản lý về hạ tầng chưa được cập nhật đầy đủ, chính xác nên

u
nf

ảnh hưởng đến cơng tác quản lý và lập kế hoạch.

ll

• Tình trạng chồng chéo và thiếu phối hợp giữa các đơn vị liên đới

m

oi

trong công tác đào đường và tái lập mặt đường gây lãng phí, mất mỹ quan đơ

z
at
nh

thị và bất tiện cho người dân.

• Tình trạng bất cập, thiếu đồng bộ và phối hợp giữa các ban ngành

z
gm

@

trong quản lý quy hoạch xây dựng, bảo trì bảo dưỡng hạ tầng giao thơng của
Thành phố làm ảnh hưởng đến hiệu quả sử dụng cơ sở hạ tầng giao thông.

l.
ai

m
co

Tiền đề cơ bản để giải quyết các vấn đề trên chính là việc thu thập và
quản lý thông tin hạ tầng giao thông của Sở GTVT trong mối quan hệ hữu cơ

an
Lu

với các ngành liên quan trên địa bàn thành phố. Do đó, việc nghiên cứu và

n

va
ac
th
si


2

ứng dụng Google Maps để xây dựng cơ sở dữ liêu giao thông phục vụ hiệu
quả cho công tác quản lý và lập kế hoạch duy tu nâng cấp hệ thống hạ tầng
giao là điều rất cấp bách và cần thiết. Kết quả của việc nghiên cứu và ứng
dụng này sẽ góp phần nâng cao năng lực quản lý hạ tầng giao thông, đẩy
mạnh sự phối hợp chặt chẽ giữa các đơn vị quản lý hạ tầng và nhất là tránh sự
chồng chéo thiếu đồng bộ trong công tác đào đường và tái lập mặt đường gây
lãng phí, mất mỹ quan đô thị và bất tiện cho người dân.
Xuất phát từ thực tế trên, được sự nhất trí của nhà trường, ban chủ
nhiệm khoa, dưới sự hướng dẫn của thầy giáo Ths. Trương Thành Nam em

lu

an

tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu và ứng dụng GIS xây dựng cơ sở

va
n

dữ liệu giao thông từ Google Maps phục vụ công tác quy hoạch phát triển

tn

to

hạ tầng cơ sở địa bàn thành phố Thái Nguyên.”.

ie

gh

1.2. Mục đích, yêu cầu, ý nghĩa của đề tài

p

1.2.1. Mục đích nghiên cứu

do

w

+ Tìm hiểu về điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội khu vực nghiên cứu.

oa

nl

+ Ứng dụng phần mềm MapInfo để xây dựng bản đồ hiện trạng giao

d

thông thành phố Thái Nguyên, tỉnh Thái Nguyên.

lu

va

an

1.2.2. Yêu cầu của đề tài

u
nf

Có hiểu biết căn bản và khả năng sử dụng các phần mềm tin học

ll

chuyên ngành Quản lý đất đai, đặc biết là phần mềm MapInfo.

m

oi

Bản đồ giao thơng phải đảm bảo tính chính xác, thuận lợi cho việc lưu

z
at
nh

trữ, xử lý và cập nhật thơng tin, có thế lấy làm cơ sở cho công tác quy hoạch
cơ sở hạ tầng thành phố.

z
l.
ai

gm

1.2.3.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu

@

1.2.3. Ý nghĩa của đề tài

m
co

Đây là cơ hội giúp sinh viên thu thập kiến thức thực tế, củng cố và hồn
thống giao thơng địa bàn TP. Thái Nguyên.

an

Lu

thiện kiến thức đã học. Đồng thời cũng là cơ hội nâng cao sự hiểu biết về hệ

n

va
ac
th
si


3

Nâng cao kiến thức sử dụng các phần mềm tin học chuyên ngành quản
lý đất đai.
1.2.3.2. Ý nghĩa thực tiễn
Xây dựng bản đồ hiện trạng giao thông phục vụ cho công tác quản lý,
cơ sở để xây dựng bảng giá đất theo tuyến đường giao thông cho địa bàn
thành phố.
Kết quả nghiên cứu có thể giúp các nhà hoạch định đưa ra các quyết
định đúng đắn trong việc phát triển cơ sở hạ tầng địa bàn TP. Thái Nguyên.

lu
an
n

va
p

ie

gh

tn

to
d

oa

nl

w

do
ll

u
nf

va

an

lu
oi

m
z

at
nh
z
m
co

l.
ai

gm

@
an
Lu
n

va
ac
th
si


4

Phần 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1. Các khái niệm có liên quan
2.1.1. Tổng quan về GIS - Geographic InFormation System
Công nghệ GIS ngày càng được sử dụng rộng rãi. GIS có khả năng sử

dụng dữ liệu khơng gian và thuộc tính (phi không gian) từ các nguồn khác
nhau khi thực hiện phân tích khơng gian để trả lời các câu hỏi của người sử

lu

dụng. Một số ứng dụng cụ thể của GIS thường thấy trong thực tế là:

an

Quản lý hệ thống đường phố, bao gồm các chức năng: Tìm kiếm địa

va
n

chỉ khi xác định được vị trí cho địa chỉ phố hoặc tìm vị trí khi biết trước địa

gh

tn

to

chỉ phố. Đường giao thông và sơ đồ, điều khiển đường đi, lập kế hoạch lưu

p

ie

thơng xe cộ. Phân tích vị trí, chọn khu vực xây dựng các tiện ích như bãi đỗ

do

xe, ga tàu xe… Lập kế hoạch phát triển giao thông.

nl

w

Quản lý giám sát tài nguyên, thiên nhiên, môi trường bao gồm các

d

oa

chức năng: Quản lý gió và thuỷ hệ, các nguồn nhân tạo, bình đồ lũ, vùng ngập

an

lu

úng, đất nơng nghiệp, tầng ngập nước, rừng, vùng tự nhiên, phân tích tác

u
nf

va

động mơi trường… Xác định ví trí chất thải độc hại. Mơ hình hố nước ngầm
và đường ơ nhiễm. Phân tích phân bố dân cư, quy hoạch tuyến tính.

ll
oi

m

Quản lý quy hoạch: Phân vùng quy hoạch sử dụng đất. Các hiện trạng

z
at
nh

xu thế môi trường. Quản lý chất lượng nước.
Quản lý các thiết bị: Xác định đường ống ngầm, cáp ngầm. Xác định

z

tải trọng của lưới điện. Duy trì quy hoạch các thiết bị, sử dụng đường điện.

@

2.1.1.1. Khái niệm về hệ thống thông tin địa lý

m
co

nhiều ứng dụng khác.

l.
ai

gm

Phân tích tổng điều tra dân số, lập bản đồ các dịch vụ y tế, bưu điện và

an
Lu

Có nhiều cách định nghĩa về hệ thống thông tin địa lý:

n

va
ac
th
si


5

Định nghĩa theo chức năng: GIS là một hệ thống bao gồm 4 hệ con:
Dữ liệu vào, quản trị dữ liệu, phân tích dữ liệu và dữ liệu ra.
Định nghĩa theo khối công cụ: GIS là tập hợp phức tạp của các
thuật tốn.
Định nghĩa theo mơ hình dữ liệu: GIS gồm các cấu trúc dữ liệu
được sử dụng trong các hệ thống khác nhau (cấu trúc dạng Raster và Vecter).
Định nghĩa về mặt công nghệ: GIS là công nghệ thông tin để lưu
trữ, phân tích và trình bày các thơng tin không gian và thông tin phi không

lu

gian, công nghệ GIS có thể nói là tập hợp hồn chỉnh các phương pháp và các

an

phương tiện nhằm sử dụng và lưu trữ các đối tượng.

va
n

Định nghĩa theo sự trợ giúp và ra quyết định: GIS có thể coi là một

gh

tn

to

hệ thống trợ giúp việc ra quyết định, tích hợp các số liệu khơng gian trong

p

ie

một cơ chế thống nhất.

do

Nói tóm lại theo BURROUGHT: “GIS như là một tập hợp các công cụ

nl

w

cho việc thu nhập, lưu trữ, thể hiện và chuyển đổi các dữ liệu mang tính chất

d

oa

khơng gian từ thế giới thực để giải quyết các bài toán ứng dụng phục vụ các

an

lu

mục đích cụ thể”.

GIS
Phần mềm + cơ sở dữ liệu

Thế giới thực
T

ll

oi

m

Người sử dụng

u
nf

va

Sơ đồ khái niệm về một Hệ thống thông tin địa lý được thể hiện như sau:

z
at
nh

2.1.1.2. Các thành phần cơ bản của một Hệ thống thông tin địa lý

z

Một Hệ thống thông tin địa lý bao gồm những thành phần cơ bản sau:

l.
ai

thống và các thiết bị ngoại vi.

gm

@

Phần cứng: Bao gồm máy tính điều khiển mọi hoạt động của hệ

m

co

Phần mềm: Cung cấp công cụ và thực hiện các chức năng:

tin khác nhau.

an
Lu

+ Thu thập dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính từ các nguồn thơng

n

va
ac
th
si


6

+ Lưu trữ, cập nhật, điều chỉnh và tổ chức các cơ sở dữ liệu nói trên.
+ Phân tích biến đổi, điều chỉnh và tổ chức các cơ sở dữ liệu nhằm giải
quyết các bài tốn tối ưu và mơ hình mơ phỏng khơng gian và thời gian.
+ Đưa ra các thơng tin theo u cầu dưới dạng khác nhau.
Ngồi ra phần mềm cần phải có khả năng phát triển và nâng cấp theo
các yêu cầu đặt ra của hệ thống.
- Dữ liệu: Đây là thành phần quan trọng nhất của GIS. Các dữ liệu
không gian (Spatial data) và các dữ liệu thuộc tính (No spatial data) được tổ

lu

chức theo một mục tiêu xác định bởi một hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DataBase

an

Management System).

va
n

- Con người: Yếu tố con người có ảnh hưởng rất lớn đối với các hệ

ie

gh

tn

to

GIS, đặc biệt trong việc điều khiển hệ thống và phát triển các ứng dụng.
- Phương pháp: Phương pháp phụ thuộc vào ý tưởng của các xây dựng

p

hệ thống, sự thành công của một hệ GIS phụ thuộc vào phương pháp được sử

do

oa

nl

w

dụng để thiết kế hệ thống.
2.1.2. Cơ sở dữ liệu (CSDL)

d
an

lu

2.1.2.1. Khái niệm

u
nf

va

Một cơ sở dữ liệu là tập hợp các thông tin của đối tượng cần quản lý,

ll

được lưu trữ trong các máy tính, được nhiều người sử dụng và cách tổ chức

m

oi

của nó được chi phối bằng một mơ hình.

z
at
nh

2.1.2.2. Các tiêu chuẩn của một cơ sở dữ liệu
- Không dư thừa thông tin: Thông tin khi thu thập có thể lấy ở nhiều

z
@

nguồn khác nhau, vì vậy cần phải loại bỏ thơng tin dư thừa trước khi xây

m
co

l.
ai

Có hai dạng dư thừa thơng tin:

gm

dựng CSDL.

an
Lu

+ Dư thừa về mặt vật lý: Một thơng tin có mặt nhiều lần trong một CSDL

n

va
ac
th
si


7

+ Dư thừa về mặt ngữ nghĩa: Một thông tin có nội dung như nhau
nhưng lại mang các tên khác nhau.
- Đảm bảo tính an tồn và bí mật: Vì trong một cơ quan có nhiều người
sử dụng chung một máy tính, sử dụng chung một CSDL, trong trường hợp
như vậy cần phải tuân thủ nguyên tắc sau:
+ Chỉ những người được quyền sử dụng mới được cập nhật vào CSDL.
+ Người sử dụng CSDL không được làm hỏng thông tin của người khác.
Khi có sự cố về máy tính, CSDL phải được bảo vệ và cất giữ sang một
máy khác.

lu
an

- Giữa các chương trình ứng dụng và CSDL phải có sự độc lập: Khi dữ

n

va

liệu có thay đổi thì chương trình khơng phải thay đổi theo và ngược lại.

tn

to

- Hiệu suất áp dụng tốt:

gh

+ Mặc dù CSDL có nhiều người sử dụng nhưng đối với mỗi người

p

ie

CSDL phải tạo ra cho họ cảm giác làm việc hoàn toàn độc lập.

do

nl

w

+ CSDL phải cho câu trả lời chính xác nhất và kịp thời khi người sử

oa

dụng truy vấn.

d

2.2. Các phần mềm tin học chuyên ngành quản lí đất đai trong việc thành

va

an

lu

lập bản đồ

u
nf

2.2.1. Phần mềm MapInfo

ll

MapInfo là phần mềm chuyên dùng xử lý, trình bày, biên tập bản đồ

m

oi

thành quả trên cơ sở số liệu ngoại nghiệp và bản đồ nền đã được số hóa, phần

z
at

nh

mềm này được sử dụng khá phổ biến trên máy tính cá nhân. Nó quản lý cả
thuộc tính khơng gian và phi khơng gian của bản đồ nên cịn có tên gọi khác

z

gm

@

là Hệ thống thông tin địa lý (GIS - Geographic InFormation System), các lớp
thông tin trong MapInfo được tổ chức theo dạng Table (bảng), mỗi một bảng

l.
ai

m
co

là một tập hợp của một lớp thơng tin bản đồ trong đó có các bản ghi dữ liệu
mà hệ thống tạo ra. Bạn chỉ có thể truy nhập Table bằng chức năng của phần

an
Lu

mềm MapInfo khi mà bạn đã mở ít nhất một Table.

n

va
ac
th
si


8

Trên phần mềm MapInfo thể hiện cả yếu tố không gian và yếu tố phi
không gian:
- Yếu tố không gian: Bao gồm đường đồng mức, độ dốc, tọa độ của

các điểm.
- Yếu tố phi khơng gian: Bao gồm có các con số, chữ viết trên bản đồ,

tên làng, bản, sông, suối, đập nước, ao hồ,...
Sau khi khởi động phần mềm MapInfo, màn hình cửa sổ làm việc
như sau:

lu
an
n

va
p

ie

gh

tn

to
d

oa

nl

w

do
va

an

lu
u
nf

Hình 2.1: Giao diện làm việc phần mềm MapInfo

ll

MapInfo là một công cụ rất quan trọng trong việc xây dựng, quản lý,

m

oi

cập nhật, xử lý, phân tích và mơ hình hố các đối tượng địa lý, MapInfo tổ

z
at
nh

chức, quản lý cơ sở dữ liệu theo các lớp đối tượng địa lý trên máy tính bởi các
File dữ liệu với các phần mở rộng như sau:

z

[*. Dat]: Chứa các thông tin nguyên thuỷ.

l.
ai

gm

@

[*. Tab]: Chứa các thông tin mô tả cấu trúc dữ liệu.

m
co

[*. Map]: Chứa các thông tin mô tả đối tượng không gian.

an
Lu

[*. ID]: Chứa các thông tin về chỉ số liên kết khơng gian và thuộc tính.

n

va
ac
th
si


9

[*. Ind]: Chứa các thông tin về chỉ số đối tượng.
2.2.1.1. Các dữ liệu trong MapInfo
Khi người dùng tạo ra các Table trong MapInfo, lưu cất các
Workspace, nhập hoặc xuất dữ liệu. MapInfo sẽ tạo ra rất nhiều các file với
các phần mở rộng khác nhau. Các file dữ liệu trong MapInfo bao gồm:
- Tên file *. DAT: File dữ liệu dạng bảng tính cho một Table
Format của MapInfo.
- Tên file *. MAP: Chứa thông tin địa lý mô tả các đối tượng trên bản đồ.

lu

- Tên file *. TAB: Đây là các file chính cho các Table của MapInfo nó

an

- Tên file *. ID: File index cho các đối tượng đồ hoạ của MapInfo (file

n

va

được kết hợp với các file khác như:”. DAT”, “. DBF”…

tn

to

*. DAT).

p

ie

gh

- Tên file *. DBF: File dữ liệu bảng tính Format DBASE.

w

do

- Tên file *. MID: Format nhập/xuất dữ liệu dạng bảng của MapInfo,

oa

nl

file *. MID kết hợp với file. MIF.

d

- Tên file. MIF: Format nhập/xuất cho các đối tượng đồ hoạ của

lu

va

an

MapInfo, file *. MIF kết hợp với file. MID.
- Tên file *. TXT: File bảng thuộc tính Format ASCII.

u
nf

ll

- Tên file *. WKS: File thuộc tính Format Lotus 1, 2, 3.

m

oi

- Tên file *. WOR: File lưu Workspace trong MapInfo

z
at
nh

2.2.1.2. Cách tổ chức thông tin trong MapInfo

z

Dữ liệu trong MapInfo được chia thành 2 loại, dữ liệu khơng gian và dữ

@

l.
ai

có phương thức tổ chức thông tin khác nhau.

gm

liệu phi không gian (dữ liệu thuộc tính). Trong MapInfo mỗi loại dữ liệu trên

m
co

TABLE (bảng): Trong MapInfo dữ liệu không gian cũng được phân ra

an
Lu

thành các lớp thông tin khác nhau (layer), mỗi lớp thông tin không gian được

n

va
ac
th
si


10

đặt trong một Table. Người dùng có thể thực hiện các thao tác đóng, mở, sửa
đổi, lưu trữ … các Table này.
WORKSPACE (vùng làm việc): Khái niệm thứ hai cần quan tâm
trong MapInfo là các Workspace. Mỗi Table trong MapInfo chỉ chứa chứa
một lớp thơng tin, trong khi đó trên một khơng gian làm việc có rất nhiều lớp
thơng tin khác nhau. Workspace chính là phương tiện để gộp tồn bộ lớp
thông tin khác nhau lại tạo thành một tờ bản đồ hoàn chỉnh với đầy đủ các yếu
tố nội dung, hơn thế nữa một Workspace cịn có thể chứa các bảng tính, các

lu

biểu đồ, Layout.

an

MAP (cửa sổ hiển thị dữ liệu bản đồ): Dữ liệu bản đồ (địa lý) của các

va
n

đối tượng khơng gian nhằm mơ tả vị trí, hình dáng trong một hệ thống toạ độ

gh

tn

to

nhất định. Một cửa sổ MAP cho phép hiển thị cùng một lúc nhiều lớp thơng
LAYOUT (Trình bày và in ấn): Cho phép người sử dụng kết hợp các

p

ie

tin (Layer) khác nhau hoặc bật tắt hiển thị một lớp thơng tin nào đó.

do

nl

w

Browser, các cửa sổ bản đồ, biểu đồ và các đối tượng đồ hoạ khác vào một

d

oa

trang in từ đó có thể gửi kết quả ra máy in hoặc máy vẽ

an

lu

2.2.2. Phần mềm MicroStation

u
nf

va

Mapping Office là một phần mềm mới nhất của tập đồn INTERGRAPH,
bao gồm các phần mềm cơng cụ phục vụ cho cơng việc xây dụng và duy trì

ll
oi

m

tồn bộ các đối tượng địa lý dưới dạng đồ họa: IRASB, IRASC, GEOVEC.

z
at
nh

Các file dữ liệu dạng này được sử dụng làm đầu vào cho các Hệ thống thông
tin địa lý hoặc các hệ quản trị dữ liệu bản đồ. Các phần mềm ứng dụng của

z

Mapping Office được tích họp trong một môi trường đồ họa thống nhất Micro

@

l.
ai

gm

Station để tạo nên một bộ các công cụ mạnh và linh hoạt phục vụ cho việc thu

m
co

thập và xử lý các đối tượng đồ họa. Đặc biệt trong lĩnh vực biên tập và trình
bày bản đồ, dựa vào rất nhiều tính năng mở của MicroStation cho phép người

an
Lu

thiết kế sử dụng các ký hiệu dạng điểm, dạng vùng, dạng đường và rất nhiều

n

va
ac
th
si


11

các phương pháp trình bày bản đồ được coi là khó sử dụng với các phần mềm
khác (AutoCAD, MapInfo...) lại được sử dụng dễ dàng trong MicroStation.
Ngoài ra các file dữ liệu của các bản đồ cùng loại được tạo dựa trên nên một
file chuẩn (seedfile) được định nghĩa đầy đủ các thơng số tốn học bản đồ, hệ
đơn vị đo được tính tốn theo giá trị thật ngồi thực địa làm tăng giá trị chính
xác và thống nhất của các file bản đồ.
MicroStation là một phần mềm trợ giúp thiết kế (CAD) và là môi
trường đồ họa rất mạnh cho phép xây dụng và quản lý các đối tượng đồ họa

lu

thể hiện các yếu tố bản đồ.

an
n

va
p

ie

gh

tn

to
d

oa

nl

w

do
u
nf

va

an

lu
ll

Hình 2.2: Giao diện làm việc phần mềm MicroStation

oi

m

2.2.3. Phần mềm AutoCad

z
at
nh

CAD (Computer - Aided hoặc Computer - Aided Drafting) là phần

z

mềm trợ giúp vẽ và thiết kế bằng máy tính. Sử dụng phần mềm CAD ta có thể

@

gm

vẽ thiết kế các bản vẽ hai chiều (2D - chức năng Drafting), thiết kế mơ hình 3

an
Lu

Phần mềm CAD có 3 đặc điểm nổi bật sau:

m
co

tử hữu hạn (FFA- chức năng Anlysis).

l.
ai

chiều (3D - chức năng Modelling), tính tốn kết cấu bằng phương pháp phần

n

va
ac
th

si


12

- Chính xác
- Năng suất cao nhờ các lệnh sao chép (thực hiện bản vẽ nhanh).
- Dễ dàng trao đổi dữ liệu với các phần mềm khác.
AutoCad là phần mềm của hãng Auto Desk dùng để thực hiện các bản
vẽ kỹ thuật trong nhiều ngành: xây dựng, cơ khí, kiến trúc, điện, bản đồ.
Nhờ có nhiều tính năng hữu dụng mà việc ứng dụng phần mềm Auto
Cad trong việc thành lập bản đồ ngày càng rộng rãi và phổ biến hơn.
2.3. Ảnh viễn thám

lu

2.3.1. Tổng quan về ảnh viễn thám

an

Viễn thám (Remote Sensing) là môn khoa học nghiên cứu việc đo đạc,

va
n

thu thập thông tin về một đối tượng, sự vật bằng cách sử dụng thiết bị đo qua

gh

tn

to

tác động một cách gián tiếp (ví dụ như qua các bước sóng ánh sáng) với đối
Viễn thám khơng chỉ tìm hiểu bề mặt của Trái Đất hay các hành tinh

p

ie

tượng nghiên cứu.

do

nl

w

mà nó cịn có thể thăm dị được cả các lớp sâu bên trong các hành tinh. Trên

d

oa

Trái Đất, người ta có thể sử dụng máy bay dân dụng, chuyên dụng hay các vệ

an

lu

tinh nhân tạo để thu phát các ảnh viễn thám.

u
nf

va

2.3.2. Phân loại ảnh viễn thám
• Ảnh quang học: là loại ảnh được tạo ra bởi việc thu nhn cỏc bc

ll
m

oi

súng ỏnh sỏng nhỡn thy (bc súng 0.4-0.76àm).

z
at
nh

ã Ảnh hồng ngoại: là loại ảnh được tạo ra bởi việc thu nhận các bước
sóng hồng ngoại phát ra từ vt th (bc súng 8-10àm).

z

gm

@

ã nhRadar: l loi nh c tạo ra bởi việc thu nhận các bước sóng
trong dải sóng siêu cao tần (bước sóng > 2 cm).

l.
ai

m
co

Ảnh thu được bằng sóng địa chấn cũng là một loại ảnh viễn thám.
Ảnh viễn thám có thể được lưu theo các kênh ảnh đơn (trắng đen)

an
Lu

ởdạng số trong máy tính, các kênh ảnh được tổ hợp (ảnh màu) hoặc có thể in

n

va
ac
th
si


13

ra giấy, tùy theo mục đích người sử dụng.
Dữ liệu ảnh viễn thám có thể được phân loại theo độ phân giải, bao gồm:
• Độ phân giải cao (<10m): IKONOS (l.4m), Quickbird (0.7;2.8m),

SPOT 5 (2.5;5;10m), Thaichote/THEOS (2m), OrbView-3 (1.4m), 1RS (2.5;
5m) Corona, LiDAR...
• Độ phân giải trung bình (15-100m): SPOT (20m); Landsat TM/ETM
(15;30;60m), Thaichote/THEOS (15m), ASTER (15;30;90m), 1RS, Envisat,
RADARSAT,...

lu

• Độ phân giải thấp (>100m): MODIS (250m;lkm); MERIS (250m);

an
va

NOAA-AVHHR...

n

Một số khái niệm phân loại ảnh khác:

to

• Ảnh siêu phổ (hàng trăm kênh phổ): AVIRIS, HyMap, ARES...

p

ie

gh

tn

• Ảnh đa phổ (3-10 kênh phổ): Landsat, SPOT, ASTER...

w

do

2.4. Thư viện bản đồ số

oa

nl

2.4.1. Google Maps

d

2.4.1.1. Giới thiệu chung về Google Maps

lu

va

an

Google Maps là cơ sở dữ liệu bản đồ vệ tinh, bản đồ số được ứng dụng

u
nf

phổ biến ở các quốc gia lãnh thổ theo ngôn ngữ riêng biệt, là một dịch vụ ứng

ll

dụng cơng nghệ bản đồ trực tuyến trên web miễn phí được cung cấp bởi

m

oi

Google và hỗ trợ nhiều dịch vụ dựa vào bản đồ như Google Ride Finder và

z
at
nh

một số cơng cụ khác, có thể dùng để nhúng vào các trang web của bên thứ ba

z

thông qua Google Maps API. Google Maps cho phép thấy bản đồ đường giao

gm

@

thông, đường đi cho xe đạp, cho người đi bộ, xe hơi, và những địa điểm kinh

m
co

l.
ai

doanh trong khu vực cũng như khắp nơi trên thế giới.

an
Lu
n

va
ac
th
si


14

lu
an
va
n

Hình 2.3: Hình ảnh về Google Maps

to
tn

Google Maps (trước đây là Google Local) là một dịch vụ web bản đồ, các

ie

gh

ứng dụng và kỹ thuật được cung cấp miễn phí bởi Google, bao gồm Website

p

Google Maps, Google Ride Finder, Google Transit, và những bản đồ được

do

nl

w

nhúng vào Website thứ ba thơng qua Google Maps API. Nó cung cấp bản đồ

d

oa

đường đi, một lộ trình cho việc du lịch với nhiều phương tiện khác nhau.

an

lu

Google Maps sử dụng phép chiếu Mercator vì thế nó khơng biểu diễn

va

được những vùng ở cực trái đất. Một sản phẩm liên quan là Google Earth nó

ll

u
nf

biểu diễn được các cực của trái đất.

oi

m
z
at
nh
z
m
co

l.
ai

gm

@
an
Lu

Hình 2.4. Phép chiếu Mercator

n

va
ac
th
si


15

Google Maps API: được tạo ra bởi Google, chấp nhận cho các nhà phát
triển tương tác với Googel Maps vào Website của họ với những dữ liệu được
chỉ định. Đó là một dịch vụ miến phí, và hiện tại nó khơng chứa quảng cáo
nhưng có thể quảng cáo được hiển thị trong tương lai.
2.4.1.2. Một vài ứng dụng của Google Maps

lu
an
n

va
p

ie

gh

tn

to
oa

nl

w

do
d

Hình 2.5. Kiểm tra các kênh phát sóng qua Internet

ll

u
nf

va

an

lu
oi

m
z
at
nh
z

m
co

l.
ai

gm

@
an
Lu

Hình 2.6: Hiển thị các cột phát sóng tác động đến 1 địa điểm

n

va
ac
th
si


16

lu
an
n

va
tn

to

Hình 2.7: Kiểm tra ngày đêm ở 1 vùng
Google Earth là một loại phần mềm mô phỏng quả địa cầu có tên gốc là

p

ie

gh

2.4.2. Google Earth

do

w

Earth Viewer. Google Earth tạo ra bản đồ thế giới dựa vào những hình ảnh chi

d

oa

nl

tiết được chụp từ vệ tinh, những hình chụp trên khơng trung và hệ thống GIS.

ll

u
nf

va

an

lu
oi

m
z
at
nh
z
m
co

l.
ai

gm

@
an
Lu

Hình 2.8: Hình ảnh Google Earth

n

va
ac
th
si