Ứng dụng công nghệ GIS phát triển mô hình quản lý công tác cấp giấy chứng nhận

i



ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN & TRUYỀN THÔNG
–––––––––––––––––


PHẠM THỊ THANH MIÊN



ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS PHÁT TRIỂN MÔ
HÌNH
QUẢN LÝ CÔNG TÁC CẤP GIẤY CHỨNG NHẬN

Chuyên ngành: Khoa học máy tính
Mã số : 62.48.01


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC MÁY TÍNH




Thái Nguyên, năm 2013

ii



MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN
MỤC LỤC i
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ iii
THUẬT NGỮ VÀ VIẾT TẮT v
MỞ ĐẦU 1
CHƢƠNG I. TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC CẤP GIẤY CHỨNG NHẬN QUYỀN
SỬ DỤNG ĐẤT 3
1.1. Tổng quan về công tác cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất 3
1.1.1. Cơ cấu tổ chức 3
1.1.2. Hiện trạng quy trình tổ chức quản lý và xử lý nghiệp vụ 3
1.2. Hiện trạng hạ tầng kỹ thuật 4
1.3. Hiện trạng các ứng dụng 5
CHƢƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG HỒ SƠ ĐỊA CHÍNH VÀ HỆ THỐNG
THÔNG TIN ĐỊA LÝ 6
2.1. Tổng quan về hệ thống thông tin hồ sơ địa chính 6
2.1.1. Bản đồ địa chính 6
2.1.2. Sổ mục kê đất. 7
2.1.3. Sổ địa chính. 7
2.1.4. Sổ cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất. 9
2.2. Hệ thống thông tin địa lý (GIS) 10
2.2.1. Sơ lược về sự hình thành và phát triển của hệ thống thông tin địa lý 10
2.2.2 . Khái niệm về hệ thống thông tin địa lý 11

2.2.3. Các chức năng của hệ thống thông tin địa lý 12
2.2.3.1. Thu thập dữ liệu 12
2.2.4. Hiển thị đồ họa và tương tác 15
2.2.5. Các thành phần của hệ thống thông tin địa lí 16
2.3. Giới thiệu về các ứng dụng GIS trong quản lý cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất 24
2.3.1. Phần mềm Microstation và Famis 24
2.3.2. Phần mềm ELIS 25
CHƢƠNG 3. XÂY DỰNG CHƢƠNG TRÌNH CẤP PHÁT VÀ QUẢN LÝ GIẤY
CHỨNG NHẬN QUYỀN SỬ DỤNG ĐẤT THỬ NGHIỆM TẠI THÀNH PHỐ
VIỆT TRÌ 28

iii



3.1. Tổng quan về thành phố Việt Trì 28
3.1.1. Điều kiện tự nhiên, tài nguyên và cảnh quan môi trường 29
3.1.2. Các nguồn tài nguyên 30
3.1.3. Thực trạng môi trường 31
3.1.4. Thực trạng hệ thống hồ sơ địa chính phường Tiên Cát, TP. Việt Trì 31
3.2. Mục đích của việc xây dựng chƣơng trình phục vụ công tác quản lý cấp giấy
quyền sử dụng đất 31
3.3. Giải pháp thực hiện 32
3.3.1. Các căn cứ cơ bản 32
3.3.2. Các yêu cầu và giải pháp thực hiện 32
3.4. Quy trình xây dựng CSDL và chuyển đổi dữ liệu bản đồ 33
3.4.1. Xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ và chuyển cơ sở dữ liệu bản đồ vào hệ thống phần mềm ELIS: 33
3.4.3. Xây dựng cơ sở dữ liệu hồ sơ (thuộc tính): 48
3.6. Đánh giá khả năng ứng dụng công cụ chuyển đổi dữ liệu vào CSDL 54
KẾT LUẬN 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 56
CÁC PHỤ LỤC 57

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 2.1: Vùng đệm kiểu điểm
14
Hình 2.2: Vùng đệm kiểu đƣờng
14
Hình 2.3: Vùng đệm kiểu đƣờng
14
Hình 2.4: Phân tích chồng xếp
15
Hình 2.5: Quan hệ giữa các nhóm chức năng GIS
16
Hình 2.6: Các thành phần cơ bản của GIS
17
Hình 2.7: Phần cứng của GIS
18

iv



Hình 2.8: Các môdun phần mềm của GIS
19
Hình 2.9: Công tác nhập dữ liệu
20
Hình 2.10: Lƣu trữ và quản lí cơ sở dữ liệu
21

Hình 2.11: Các hình thức thể hiện dữ liệu
22
Hình 2.12: Các thành phần của ELIS
26

v



THUẬT NGỮ VÀ VIẾT TẮT
STT
Thuật ngữ/Viết tắt
Ý nghĩa
1.
CSDL
Cơ sở dữ liệu
2.
TNMT
Tài nguyên và Môi trƣờng
3.
ELIS
Truyền số liệu chuyên dùng
4.
ĐP
Địa phƣơng
5.
IT / CNTT

1


MỞ ĐẦU
Đất đai là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá là tƣ liệu sản xuất đặc biệt, là thành
phẩm quan trọng hàng đầu của môi trƣờng sống. Đất đai tham gia vào hoạt động của
đời sống kinh tế xã hội, nó là nguồn vốn, nguồn lực quan trọng của đất nƣớc.
Theo điều 1 Luật Đất đai 2003 quy định đất đai thuộc sở hữu của toàn dân và
chịu sự quản lý của nhà nƣớc. Hiện nay đất nƣớc ta đang trong quá trình đẩy mạnh
công nghiệp hóa hiện đại hóa cùng với sự tăng nhanh của dân số và phát triển của nền
kinh tế đã gây áp lực rất lớn đối với đất đai, trong khi đó diện tích đất lại không hề
đƣợc tăng lên. Vậy đòi hỏi con ngƣời phải biết cách sử dụng một cách hợp lý nguồn
tài nguyên đất đai có giới hạn đó. Đặc biệt trong giai đoạn hiện nay các vấn đề về đất
đai là một vấn đề hết sức nóng bỏng, các vấn đề trong lĩnh vực này ngày càng phức
tạp và nhạy cảm. Do đó hoạt động quản lý về đất đai của nhà nƣớc có vai trò rất quan
trọng để xử lý các trƣờng hợp vi phạm luật đất đai, tranh chấp đất đai, đảm bảo công
bằng và ổn định kinh tế xã hội. Trong đó giấy chứng nhận quyền sử dụng đất
(GCNQSDĐ) là một chứng thƣ pháp lý xác lập mối quan hệ giữa nhà nƣớc và ngƣời
sử dụng đất, là giấy chứng nhận do cơ quan nhà nƣớc có thẩm quyền cấp cho ngƣời
sử dụng đất để bảo hộ quyền và lợi ích hợp pháp của ngƣời sử dụng đất.
Việc cấp GCNQSDĐ với mục đích để nhà nƣớc tiến hành các biện pháp quản lý
nhà nƣớc đối với đất đai, ngƣời sử dụng đất an tâm khai thác tốt mọi tiền năng của đất,
đồng thời phải có nghĩa vụ bảo vệ, cải tạo nguồn tài nguyên đất cho thế hệ sau này.
Việt Trì là thành phố thuộc tỉnh Phú Thọ tiềm năng sử dụng đất đai rất lớn. nhu
cầu sử dụng đất đai ngày càng tăng phần nào làm cho quỹ đất có nhiều biến động.
Trong khi đó Tp Việt Trì đã đƣợc đo đạc toàn bộ bản đồ nền địa chính tỷ lệ 1/500 và tỷ
lệ 1/1000 nó là một trong những tài liệu rất quan trọng phục vụ cho công các quản lý
giấy chứng nhận quyền sử dụng đất nhƣng trong công tác này vẫn còn nhiều hạn chế,
sử dụng phần mềm chƣa đồng bộ.

Nhận thức đƣợc thực tiễn và tầm quan trọng của công tác cấp giấy chứng nhận
quyền sử dụng đất tôi đã tiến hành thực hiện luận văn “Ứng dụng GIS trong phát
triển mô hình quản lý cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất”


2


Nội dung trình bày trong luận văn gồm những phần sau:
Chƣơng 1. Tổng quan quản lý về công tác cấp giấy chứng nhận quyền sử
dụng đất
Chƣơng 2. Tổng quan về hệ thống thông tin đất đai và hệ thống thông tin
địa lý
Chƣơng 3. Xây dựng chƣơng trình cấp và quản lý giấy chứng nhận quyền sử
dụng đất tại Thành phố Việt Trì áp dụng cho phƣờng Tiên Cát.
Trong quá trình thực hiện luận văn, mặc dù đƣợc sự chỉ bảo, giúp đỡ tận tình của
PGS.TS Bùi Thế Hồng trong Viện Công nghệ Thông tin bản thân tác giả đã rất cố
gắng, tuy nhiên do thời gian cũng nhƣ kiến thức còn hạn chế, luận văn này chắc chắn
không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận đƣợc sự đóng góp chân thành của các
thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp để luận văn đƣợc hoàn thiện hơn nữa.

3


CHƢƠNG I. TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC CẤP GIẤY CHỨNG NHẬN
QUYỀN SỬ DỤNG ĐẤT
1.1. Tổng quan về công tác cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất
1.1.1. Cơ cấu tổ chức
Theo Điều 22 của Thông tƣ số 17/2009/TT-BTNMT ngày 21/10/2009
- Văn phòng đăng ký quyền sử dụng đất cấp tỉnh thực hiện việc xác nhận thay đổi
vào Giấy chứng nhận đã cấp, đồng thời chỉnh lý, cập nhật thay đổi vào hồ sơ địa chính
và cơ sở dữ liệu địa chính đối với trƣờng hợp ngƣời sử dụng đất, chủ sở hữu tài sản gắn
liền với đất là tổ chức trong nƣớc, cơ sở tôn giáo, ngƣời Việt Nam định cƣ ở nƣớc
ngoài thực hiện dự án đầu tƣ, tổ chức nƣớc ngoài, cá nhân nƣớc ngoài.
- Văn phòng đăng ký quyền sử dụng đất cấp huyện thực hiện việc xác nhận thay
đổi vào Giấy chứng nhận đã cấp, đồng thời chỉnh lý hồ sơ địa chính đang quản lý, cập
nhật thay đổi vào cơ sở dữ liệu địa chính đối với trƣờng hợp ngƣời sử dụng đất, chủ sở
hữu tài sản gắn liền với đất là hộ gia đình, cá nhân, cộng đồng dân cƣ, ngƣời Việt Nam
định cƣ ở nƣớc ngoài sở hữu nhà ở tại Việt Nam.
1.1.2. Hiện trạng quy trình tổ chức quản lý và xử lý nghiệp vụ
1.1.2.1. Các trường hợp được cấp giấy chứng nhận
Nhà nƣớc cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất cho những trƣờng hợp sau đây:
- Ngƣời đƣợc Nhà nƣớc giao đất, cho thuê đất, trừ trƣờng hợp giao đất nông
nghiệp sử dụng vào mục đích công ích của xã , phƣờng, thị trấn;
- Ngƣời đƣợc Nhà nƣớc giao đất, cho thuê đất từ ngày 15/10/1993 đến trƣớc ngày
Luật đất đai 2003 có hiệu lực thi hành mà chƣa đƣợc đƣợc cấp giấy chứng nhận quyền
sử dụng đất;
- Ngƣời đang sử dụng đất theo quy định tại Điều 50, 51 Luật Đất đai 2003 mà
chƣa đƣợc cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất;
- Ngƣời đƣợc chuyển đổi, nhận chuyển nhƣợng, đƣợc thừa kế, nhận tặng cho

quyền sử dụng đất; ngƣời nhận quyền sử dụng đất khi sử lý hợp đồng thế chấp, bảo


4


lãnh bằng quyền sử dụng đất để thu hồi nợ; tổ chức sử dụng đất là pháp nhân mới đƣợc
hình thành do các bên góp vốn bằng quyền sử dụng đất;
- Ngƣời đƣợc sử dụng đất theo bản án hoặc quyết định của toà án nhân dân; quyết
định thi hành án của cơ quan thi hành án hoặc quyết định giải quyết tranh chấp đất đai
của cơ quan Nhà nƣớc có thẩm quyền đã đƣợc thi hành;
- Ngƣời trúng đấu giá quyền sử dụng đất, đấu thầu Thiết kế kỹ thuật - dự toán có
sử dụng đất;
- Ngƣời sử dụng đất quy định tại các Điều 90, 91, 92 Luật đất đai năm 2003;
- Ngƣời mua nhà ở gắn liền với đất ở;
- Ngƣời đƣợc Nhà nƣớc thanh lý, hoá giá nhà ở gắn liền với đất ở.
1.1.2.2. Mẫu giấy chứng nhận và thể hiện nội dung trên giấy chứng nhận
Mẫu giấy chứng nhận và thể hiện nội dung trên giấy chứng nhận quy định tại Thông tƣ
số 17/2009/TT-BTNMT ngày 21/10/2009, Thông tƣ số 20/2010/TT-BTNMT ngày
22/10/2010 của Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng.
1.2. Hiện trạng hạ tầng kỹ thuật
Để phục vụ công tác xây dựng, quản lý, cập nhật và khai thác sử dụng hệ thống
cơ sở dữ liệu địa chính ngoài đầu tƣ lựa chọn phần mềm (phần mềm hệ thống và phần
mềm ứng dụng) cần phải tổ chức đầu tƣ đồng bộ hệ thống trang thiết bị máy móc, trụ
sở làm việc cho Văn phòng đăng ký quyền sử dụng đất cấp tỉnh, cấp huyện đồng thời
phải đào tạo và hƣớng dẫn sử dụng cho các cán bộ quản lý đất đai.
Yêu cầu về kiến trúc hạ tầng công nghệ thông tin và các loại thiết bị tính toán
(máy chủ, máy trạm), thiết bị nối mạng, thiết bị an ninh, an toàn, thiết bị ngoại vi, thiết
bị phụ trợ, mạng nội bộ, mạng diện rộng phục vụ xây dựng cơ sở dữ liệu địa chính ở
các cấp thực hiện theo hƣớng dẫn tại Phụ lục II của Hƣớng dẫn xây dựng cơ sở dữ liệu

địa chính ban hành kèm theo công văn số 1159/TCQLĐĐ-CĐKTK ngày 21/9/2011 của
Tổng cục Quản lý Đất đai.


5


1.3. Hiện trạng các ứng dụng
Phần mềm cơ sở dữ liệu địa chính (Hệ thống và ứng dụng) bao gồm:
- Phần mềm hệ thống;
- Phần mềm nền (quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ, hệ thống thông tin địa lý, );
- Phần mềm ứng dụng gồm các phân hệ cơ bản:
+ Quản trị hệ thống;
+ Nhập, cập nhật dữ liệu;
+ Đăng ký đất đai (đăng ký ban đầu, đăng ký biến động)
+ Đồng bộ dữ liệu;
+ Khai thác thông tin đất đai (tổng hợp, tra cứu, cung cấp, kết xuất bản đồ );
+ Cổng thông tin đất đai;
Hiện nay đang triển khai sử dụng một số phần mềm để xây dựng, khai thác và cập nhật
cơ sở dữ liệu địa chính chạy trên nền GIS nhƣ: TMV.LIS, ELIS, VILIS. và tôi lựa chọn
ELIS chạy trên nền GIS để phát triển mô hình quản lý công tác cấp giấy chứng nhận
quyền sử dụng đất.


6


CHƢƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG HỒ SƠ ĐỊA CHÍNH VÀ HỆ
THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ

2.1. Tổng quan về hệ thống thông tin hồ sơ địa chính
Hồ sơ địa chính là tập hợp các tài liệu cơ bản thể hiện chi tiết đến từng thửa
đất, từng chủ sử dụng và các nội dung khác nhau theo yêu cầu quản lý Nhà nƣớc về
đất đai, xác lập cơ sở pháp lý chặt chẽ nhằm quản lý đất đai một cách ổn định và
đúng mục đích. Từ đó nhà nƣớc có đầy đủ thông tin cần thiết để điều chỉnh chính
sách một cách đúng đắn, hƣớng dẫn ngƣời dân làm theo các chính sách đó nhằm
phát triển văn hóa, kinh tế, xã hội của đất nƣớc. Đây là phƣơng tiện và cơ sở pháp
lý để quản lý đất đai một cách hiệu quả và nhanh nhất. Đồng thời giúp cho Nhà
nƣớc nắm bắt đƣợc đầy đủ, chính xác về quỹ đất, tình hình sử dụng đất ở từng địa
phƣơng.
2.1.1. Bản đồ địa chính
Bản đồ địa chính là tài liệu quan trọng nhất của bộ hồ sơ địa chính, mang tính
pháp lý cao phục vụ quản lý đất đai chặt chẽ đến từng thửa đất, từng chủ sử dụng đất.
Sự khác biệt cơ bản của bản đồ địa chính với bản đồ chuyên ngành thông thƣờng khác
ở chỗ nó có tỉ lệ lớn và phạm vi đo vẽ rộng khắp cả nƣớc, thƣờng xuyên đƣợc cập nhật
những thay đổi hợp pháp của đất đai.
Bản đồ địa chính đƣợc dùng làm cơ sở để thực hiện một số nhiệm vụ trong công
tác quản lý Nhà nƣớc về đất đai nhƣ:
+ Thống kê đất.
+ Giao đất sản xuất nông nghiệp, lâm nghiệp cho các hộ gia đình, cá nhân, tổ
chức, tiến hành đăng ký đất cấp giấy chứng nhận đất sản xuất nông nghiệp,
lâm nghiệp.
+ Đăng ký cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất ở và quyền sở hữu nhà ở.
+ Xác định hiện trạng và theo dõi biến động quyền sử dụng đất.


7


+ Lập quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất, cải tạo đất, thiết kế xây dựng các

điểm dân cƣ, quy hoạch giao thông, thủy lợi.
+ Lập hồ sơ thu hồi đất khi cần thiết.
+ Giải quyết tranh chấp đất đai.
2.1.2. Sổ mục kê đất.
Sổ mục kê đƣợc lập ra nhằm liệt kê toàn bộ thửa đất trong phạm vi địa giới hành
chính của mỗi xã, phƣờng, thị trấn về các nội dung: tên chủ sử dụng đất, diện tích, loại
đất để đáp ứng yêu cầu tổng hợp, thống kê diện tích đất đai, lập và tra cứu các tài liệu,
hồ sơ địa chính khác một cách đầy đủ, chính xác, thuận tiện.
Sổ mục kê lập theo đơn vị hành chính xã, phƣờng, thị trấn, đƣợc Sở Tài nguyên -
Môi trƣờng phê duyệt. Sổ mục kê lập thành ba bộ lƣu ở xã (phƣờng), huyện và tỉnh.
Sổ mục kê đất đƣợc lập ra từ bản đồ địa chính và các tài liệu điều tra đo đạc đã
đƣợc chỉnh lý sau khi xét duyệt cấp giấy chứng nhận và xử lý các trƣờng hợp vi
phạm luật đất đai.
Sổ mục kê đất đƣợc lập theo thứ tự từng tờ bản đồ địa chính, từng thửa đất, mỗi thửa
một dòng. Hết một tờ bản đồ sẽ để trống một số trang rồi sang tờ bản đồ khác.
Nội dung của sổ mục kê đất:
+ Số hiệu tờ bản đồ
+ Số hiệu thửa đất.
+ Tên chủ sử dụng.
+ Diện tích (m2).
+ Loại đất.
+ Ghi chú.
2.1.3. Sổ địa chính.
Lập sổ địa chính nhằm đăng ký toàn bộ diện tích đất đai đƣợc Nhà nƣớc giao
quyền sử dụng đất cho các tổ chức, hộ gia đình và cá nhân cũng nhƣ các loại đất chƣa


8

giao, chƣa sử dụng, đăng ký đầy đủ các yếu tố pháp lý của thửa đất. Sổ địa chính đƣợc
lập trên cơ sở đơn đăng ký sử dụng đất đã đƣợc phê duyệt và đƣợc công nhận quyền sử
dụng đất theo pháp luật; lập theo đơn vị hành chính xã, phƣờng, theo phạm vi địa giới
hành chính, do cán bộ địa chính cơ sở thực hiện. Sổ phải đƣợc UBND xã và Sở Tài
nguyên - Môi trƣờng duyệt và đƣợc lập thành 3 bộ lƣu giữ ở 3 cấp xã, huyện, tỉnh.
Nguyên tắc vào sổ: Mỗi chủ sử dụng đất ghi một trang, mỗi thửa ghi một dòng.
Nhiều hộ trong cùng một cụm dân cƣ ghi vào một quyển. Những hộ ở lẻ sẽ ghi vào
cụm dân cƣ gần nhất. Các loại đất chƣa sử dụng, đất chuyên dùng, đất sử dụng cho
công ích thì UBND xã trực tiếp đăng ký vào cuối quyển sổ dành cho các tổ chức kinh
tế, xã hội.
Nội dung của sổ địa chính:
 Phần kê khai về chủ sử dụng đất gồm có:
- Tên chủ sử dụng.
- Năm sinh.
- Họ tên vợ (hoặc chồng).
- Nơi thƣờng trú.
- Sổ quản lý: Số hộ khẩu, số CMTND của chủ hộ gia đình, các nhân
hoặc số quản lý tên chủ sử dụng đất theo quy định thống nhất của sổ
địa chính.
 Phần đăng ký sử dụng đất bao gồm:
- Ngày… tháng… năm vào sổ.
- Tờ bản đồ địa chính số.
- Thửa số.
- Địa danh thửa đất.
- Diện tích.
- Hạng đất đƣợc xét duyệt theo sổ thuế.


9

- Mục đích sử dụng theo bảng phân loại.
- Thời hạn sử dụng ghi đến tháng… năm…
- Căn cứ pháp lý vào sổ: số quyết định, cơ quan ký, ngày ký theo quyết
định, ký lần đầu hay theo quyết định chỉnh lý biến động.
- Số thứ tự vào sổ cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất.
- Chủ sử dụng ký tên.
2.1.4. Sổ cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất.
Sổ cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất đƣợc lập ra để cơ quan cấp giấy
chứng nhận quyền sử dụng đất theo dõi việc xét duyệt, cấp giấy chứng nhận quyền sử
dụng đất đến từng chủ sử dụng, quản lý giấy chứng nhận đã cấp.
Phần lớn đất đai đƣợc cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất là ở lần đăng ký
ban đầu và đƣợc vào sổ quản lý ở cấp xã, phƣờng. Cấp huyện và tỉnh chỉ vào sổ
theo dõi của mình những giấy chứng nhận đƣợc cấp do thẩm quyền của chính cấp
đó.
Nội dung sổ cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất bao gồm:
+ Số thứ tự cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất.
+ Tên chủ sử dụng và nơi thƣờng trú.
+ Tổng diện tích.
+ Tổng số thửa.
+ Số hiệu thửa kèm theo, số hiệu tờ bản đồ (có thửa đất đăng ký).
+ Số quyết định cơ quan cấp ngày… tháng …năm…
+ Biến động.
+ Ghi chú.


10


2.2. Hệ thống thông tin địa lý (GIS)

2.2.1. Sơ lƣợc về sự hình thành và phát triển của hệ thống thông tin địa lý
Trên thế giới, lịch sử phát triển và ứng dụng của hệ thống thông tin địa lý (GIS)
đã có khởi điểm từ những năm 50 của thế kỷ XX. Lúc đó, các nhà bản đồ học và tin
học trên thế giới đã kết hợp suy nghĩ, nghiên cứu về một hệ thống máy móc và thiết bị
vẽ bản đồ tự động. Những ứng dụng sớm nhất và hình thành nền tảng về GIS là ở
Canađa, nơi mà những nghiên cứu về kỹ thuật sử dụng máy tính để lƣu trữ và xử lý số
liệu, lập bản đồ và xử lý các thông tin không gian lần đầu tiên đƣợc thực hiện. Tuy
nhiên, các thiết bị máy tính thời đó rất to lớn, cồng kềnh; việc nhập dữ liệu chậm và
khó khăn nên những hệ tự động hoá ít khả năng thâm nhập vào thực tế. Lúc đó, những
phiên bản đầu tiên của GIS là những phần mềm nhập dữ liệu và vẽ bản đồ đơn giản;
việc xử lý các thông tin đồ hoạ còn rất hạn chế.
Từ 1960-1980: Là thời kỳ tìm tòi và khám phá về kỹ thuật đồ hoạ của công nghệ
thông tin. Nhờ sự phát triển của công nghệ thông tin mà những khả năng xử lý đồ hoạ
trên máy tính trở thành dễ dàng và thuận tiện. Hàng loạt các chƣơng trình phần mềm
xử lý đồ hoạ và các phiên bản đầu tiên của các phần mềm GIS ra đời nhƣ phần mềm
ARC/INFOR.
Từ 1980-1990: Công nghệ GIS phát triển mạnh mẽ, trở thành một công nghệ có tính
thƣơng mại, đƣợc ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khoa học và hoạt động thực tiễn có sử
dụng thông tin không gian. Đặc biệt ở Mỹ, Canađa và châu Âu, ngƣời ta đã xây dựng và
không ngừng hoàn thiện các chƣơng trình phần mềm có uy tín quốc tế nhƣ ARC/INFOR,
PCI, ILWIS, SPAND, IDRISI,
Công nghệ vi điện tử và công nghiệp sản xuất máy tính cá nhân (PC) phát triển
mạnh; máy tính trở thành công cụ phổ biến trong mọi hoạt động nghiên cứu, thiết kế và
quản lý xã hội. Những phần mềm GIS chạy trên PC ngày càng phát triển đã làm cho
công nghệ GIS lan truyền nhanh chóng đến các nƣớc đang phát triển ở châu Á và càng
ngày càng thâm nhập sâu vào lĩnh vực địa lý và bản đồ.


11

Ở Việt Nam, công nghệ GIS cũng đƣợc ứng dụng và phát triển nhanh chóng cùng
với công nghệ thông tin nói chung. Theo các nhà hoạt động trong lĩnh vực này, sự hình
thành và phát triển công nghệ GIS ở Việt Nam có thể chia thành các thời kỳ:
Từ 1980-1985: Bắt đầu nghiên cứu về GIS.
Từ 1985-1994: Tìm tòi và những ứng dụng đầu tiên.
Thời kỳ 1995 tới nay công nghệ GIS không còn là vấn đề của một cơ quan, một
đơn vị nghiên cứu, mà đã trở thành một chiến lƣợc của Nhà nƣớc; một công nghệ trong
hệ thống thông tin đƣợc Nhà nƣớc quan tâm và khuyến khích phát triển. Công nghệ
GIS đƣợc ứng dụng rộng rãi trong các ngành và trở thành công cụ không thể thiếu cho
ngành kinh tế quốc dân.
2.2.2 . Khái niệm về hệ thống thông tin địa lý
GIS viết tắt của cụm từ Geographic Information System (Hệ thống thông
tin địa lý).
GIS là công cụ trên cơ sở máy tính để lập bản đồ và phân tích những hiện
tƣợng đang tồn tại và các sự kiện xảy ra trên trái đất. (Environmental System
Research Institute ESRI – Mỹ).
GIS là hệ thống phần cứng, phần mềm và các thủ tục đƣợc thiết kế nhằm
thu thập, quản lý, xử lý, phân tích, mô hình hóa và hiển thị các dữ liệu quy chiếu
không gian để giải quyết các vấn đề quản lý và lập kế hoạch. (National Center
for Geography Information and Analysis NCGIA – Mỹ).
GIS là một tập hợp các nguyên lý, phƣơng pháp, dụng cụ và dữ liệu quy
chiếu không gian đƣợc sử dụng để nhập, lƣu trữ, chuyển đổi, phân tích, lập mô
hình, mô phỏng và lập bản đồ các hiện tƣợng, sự kiện trên trái đất, nhằm sản sinh
các thông tin thiết thực hỗ trợ cho việc ra quyết định. (Thériault - Canada) …
Một cách tổng quát, GIS thực hiện việc thu thập, quản lý, thao tác và phân tích dữ
liệu địa lý cùng với việc trình bày kết quả dƣới hình thức bản đồ và báo cáo.


12

Trong nghĩa hẹp, GIS là một tập công cụ phần cứng, phần mềm đƣợc sử dụng để
quản lý và thao tác dữ liệu không gian và các thuộc tính liên quan tƣơng ứng.
GIS đã có từ lâu, nhƣng mới phát triển nhanh (tốc độ xử lý) và mạnh (các phân
tích phức tạp) theo sự phát triển của ngành IT.
2.2.3. Các chức năng của hệ thống thông tin địa lý
Sức mạnh của các chức năng của hệ thống GIS khác nhau là khác nhau. Kỹ thuật
xây dựng các chức năng cũng rất khác nhau. Chức năng của một hệ thống thông tin địa
lý đƣợc phân chia thành năm loại sau đây:
2.2.3.1. Thu thập dữ liệu
Chức năng thu thập dữ liệu từ các quan sát hiện tƣợng thế giới thực và từ các tài
liệu, bản đồ giấy, đôi khi chúng có sẵn dƣới dạng số. Kết quả ta có tập “dữ liệu thô”,
nghĩa là dữ liệu này không đƣợc phép áp dụng trực tiếp cho chức năng truy nhập và
phân tích của hệ thống.
2.2.3.2. Xử lý sơ bộ dữ liệu (Biến đổi dữ liệu)
Chức năng xử lý sơ bộ dữ liệu sẽ biến dữ liệu thô thành dữ liệu có cấu trúc để sử
dụng trực tiếp các chức năng tìm kiếm và phân tích không gian đƣợc xem nhƣ diễn giải
dữ liệu, đó là tổ hợp hay biến đổi đặc biệt của dữ liệu có cấu trúc.
Có những trƣờng hợp các dạng dữ liệu đòi hỏi đƣợc chuyển dạng và thao tác theo
một số cách để có thể tƣơng thích với một hệ thống nhất định. Ví dụ, các thông tin địa
lý có giá trị biểu diễn khác nhau tại các tỷ lệ khác nhau (hệ thống đƣờng phố đƣợc chi
tiết hóa trong file về giao thông, kém chi tiết hơn trong file điều tra dân số và có mã
bƣu điện trong múc vùng). Trƣớc khi các thông tin này đƣợc kết hợp với nhau, chúng
phải đƣợc chuyển về cùng một tỷ lệ (mức chính xác hoặc mức chi tiết). Đây có thể chỉ
là sự chuyển dạng tạm thời cho mục đích hiển thị hoặc cố định cho yêu cầu phân tích.
Công nghệ GIS cung cấp nhiều công cụ cho các thao tác trên dữ liệu không gian và cho
loại bỏ dữ liệu không cần thiết.
2.2.3.3. Lưu trữ và truy cập dữ liệu

13


Hệ thống GIS phải có phần mềm công cụ để tổ chức và lƣu trữ các loại dữ liệu
khác nhau, từ dữ liệu thô đến dữ liệu diễn giải. Phần mềm công cụ này phải có các thao
tác lƣu trữ, truy nhập; đồng thời có khả năng hiển thị, tƣơng tác đồ họa với tất cả các
loại dữ liệu.
Đối với những dự án GIS nhỏ, có thể lƣu trữ các thông tin địa lý dƣới dạng các
file đơn giản. Tuy nhiên, khi kích cỡ dữ liệu trở nên lớn hơn và số lƣợng ngƣời dùng
cũng nhiều lên, thì cách tốt nhất là sử dụng hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS) để giúp
cho việc lƣu trữ, tổ chức và quản lý thông tin. Một DBMS chỉ đơn giản là một phần
mềm quản lý dữ liệu.
Có nhiều cấu trúc DBMS khác nhau, nhƣng trong GIS cấu trúc quan hệ tỏ ra hữu
hiệu nhất. Trong cấu trúc quan hệ, dữ liệu đƣợc lƣu trữ ở dạng các bảng. Các trƣờng
thuộc tính chung trong các bảng khác nhau đƣợc dùng để liên kết các bảng này lại với
nhau. Do linh hoạt nên cấu trúc đơn giản này đƣợc sử dụng và phát triển khá rộng rãi
trong các ứng dụng cả trong và ngoài GIS.
2.2.3.4. Tìm kiếm và phân tích không gian
Một khi đã có một hệ GIS lƣu giữ các thông tin địa lý, có thể bắt đầu hỏi các câu
hỏi đơn giản nhƣ:
Ai là chủ mảnh đất ở góc phố?
Số thửa bao nhiêu?
Số tờ bản đồ nào?
Diện tích?
Hai vị trí cách nhau bao xa?
Vùng đất dành cho hoạt động công nghiệp ở đâu?
Và các câu hỏi phân tích nhƣ:
Tất cả các vị trí thích hợp cho xây dựng các tòa nhà mới nằm ở đâu?
Nếu xây dựng một đường quốc lộ mới ở đây, giao thông sẽ chịu ảnh hưởng thế

nào?


14



GIS có khả năng phân tích những đối tƣợng bao xung quanh một đối tƣợng cụ thể
nào đó bằng cách dùng một vùng đệm. Vùng đệm là một dạng hình học dựa trên các
đối tƣợng tồn tại khác (điểm, đƣờng hoặc vùng) mà nó có thể đƣợc GIS tạo ra. Đối
tƣợng đệm diễn tả tổng diện tích trong một khoảng cách nào đó của một feature đƣợc
cho trƣớc.

Hình 2.1: Vùng đệm kiểu điểm

Hình 2.2: Vùng đệm kiểu đường

Hình 2.3: Vùng đệm kiểu vùng
Phân tích chồng xếp
Chồng xếp là quá trình tích hợp các lớp thông tin khác nhau. Các thao tác phân
tích đòi hỏi một hoặc nhiều lớp dữ liệu phải đƣợc liên kết vật lý. Sự chồng xếp này,
hay liên kết không gian, có thể là sự kết hợp dữ liệu về đất, độc tố, thảm thực vật hoặc
sở hữu đất với định giá thuế.


15



Hình 2.4: Phân tích chồng xếp

2.2.4. Hiển thị đồ họa và tƣơng tác
Với nhiều thao tác trên dữ liệu địa lý, kết quả cuối cùng đƣợc hiển thị tốt nhất
dƣới dạng bản đồ hoặc biểu đồ. Bản đồ khá hiệu quả trong lƣu giữ và trao đổi thông tin
địa lý. GIS cung cấp nhiều công cụ mới và thú vị để mở rộng tính nghệ thuật và khoa
học của ngành bản đồ. Bản đồ hiển thị có thể đƣợc kết hợp với các bản báo cáo, hình
ảnh ba chiều, ảnh chụp và những dữ liệu khác (đa phƣơng tiện).
Quan hệ giữa các nhóm chức năng và cách biểu hiện thông tin khác nhau của GIS
đƣợc mô tả trong hình vẽ sau:


16



Hình 2.5: Quan hệ giữa các nhóm chức năng GIS
2.2.5. Các thành phần của hệ thống thông tin địa lí
Hệ thống thông tin địa lý bao gồm 5 hợp phần cơ bản là: Thiết bị (hardware),
Phần mềm (software), Dữ liệu địa lý (Geographic data), Chuyên viên (Expertise),
Chính sách và cách thức quản lý (Policy and Management). Tất cả các hợp phần này
cần đƣợc kết hợp một cách cân đối để hệ thống có thể hoạt động có hiệu quả.




17



Hình 2.6: Các thành phần cơ bản của GIS
2.2.5.1. Thiết bị (hardware)

Về cơ bản hệ thống thiết bị phần cứng của một hệ thông tin địa lý (DCTĐL) bao
gồm các thành phần chính là bộ xử lý trung tâm( CPU),các thiết bị đầu vào nhƣ bàn số
số hoá, máy quét, các thiết bị thu nhận thông tin điện tử…và các thiết bị lƣu trữ, hiển
thị nhƣ thiết bị ghi ngoài, màn hình, máy vẽ…


18



Hình 2.7: Phần cứng của GIS
Hiện nay, các DCTĐL đã đƣợc thực hiện trên hầu hết các loại máy tính từ máy
tính cá nhân (PC) đến máy tính trong các mạng nội bộ cơ quan (LAN) và đặc biệt sự
phát triển của mạng Internet đã đƣa GIS lên một tầm cao mới.
2.2.5.2. Phần mềm (software)
Là tập hợp các câu lệnh, chỉ thị nhằm điều khiển phần cứng của máy tính thực
hiện một nhiệm vụ xác định, phần mềm hệ thống thông tin địa lý có thể là một tổ hợp
các phần mềm máy tính.Phần mềm đƣợc sử dụng trong kỹ thuật GIS phải bao gồm các
tính năng cơ bản sau:


19



Hình 2.8: Các môdun phần mềm của GIS
- Nhập và kiểm tra dữ liệu (Data input):Bao gồm tất cả các khía cạnh về biến đổi
dữ liệu đã ở dạng bản đồ, trong lĩnh vực quan sát vào một dạng số tƣơng thích. Có một
loạt các công cụ máy tính dành cho công việc này, kể cả terminal trao đổi hoặc màn
hình, bàn số hoá, các file văn bản dữ liệu, máy quét (dùng trong các vệ tinh hoặc máy

bay để ghi lại trực tiếp dữ liệu hay chuyển đổi các loại bản đồ) và các thiết bị cần thiết
để ghi lại dữ liệu đã có sẵn trên các vật mang tin từ tính nhƣ: Băng, trống từ và đĩa.
Việc nhập và chỉnh sửa dữ liệu đòi hỏi phải xây dựng một cơ sở dữ liệu. Đây là giai
đoạn rất quan trọng cho việc xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý.


20



Hình 2.9: Công tác nhập dữ liệu
- Lƣu trữ và quản lý cơ sở dữ liệu (Geographic database): Lƣu trữ và quản lý cơ
sở dữ liệu đề cập đến phƣơng pháp kết nối thông tin vị trí (topology) và thông tin thuộc
tính (attributes) của các đối tƣợng địa lý (điểm, đƣờng) đại diện cho các đối tƣợng trên
bề mặt Trái đất. Hai thông tin này đƣợc tổ chức và liên hệ qua các thao tác trên máy
tính và sao cho chúng có thể lĩnh hội đƣợc bởi ngƣời sử dụng hệ thống.