ứng dụng hệ thống thông tin địa lí (gis) trong phân tích không gian phát triển các trường thpt tỉnh thái nguyên

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM





LÊ MINH HẢI






ỨNG DỤNG HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÍ (GIS)
TRONG PHÂN TÍCH KHÔNG GIAN PHÁT TRIỂN
CÁC TRƯỜNG THPT TỈNH THÁI NGUYÊN

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC ĐỊA LÍ



















THÁI NGUYÊN - 2010

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

LÊ MINH HẢI






ỨNG DỤNG HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÍ (GIS)
TRONG PHÂN TÍCH KHÔNG GIAN PHÁT TRIỂN
CÁC TRƯỜNG THPT TỈNH THÁI NGUYÊN



CHUYÊN NGÀNH: ĐỊA LÍ HỌC
MÃ SỐ: 60.31.95

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC ĐỊA LÍ




NGƯỜI HƯỚNG DẪN: PGS.TS TRẦN VIẾT KHANH

THÁI NGUYÊN - 2010

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

LỜI CẢM ƠN
Luận văn được tiến hành từ tháng 08 năm 2009 đến tháng 08 năm 2010
với sự giúp đỡ và tạo điêu kiện của Ban giám hiệu, Khoa Sau đại học, Ban
chủ nhiệm cùng các thầy cô khoa Địa lí trường Đại học sư phạm – Đại học
Thái Nguyên. Tác giả xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ vô cùng quý báu đó.
Với tất cả tình cảm của mình, tác giả xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn
sâu sắc tới PGS. TS Trần Viết Khanh, người đã tận tình hướng dẫn, động viên,
giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu thực hiện đề tài.
Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn các cán bộ Sở GD&ĐT tỉnh Thái
Nguyên, Trung tâm địa lí ứng dụng trường Đại học sư phạm Hà Nội, Trung
tâm thông tin sở Tài Nguyên Môi trường Thái Nguyên, Cục Thống kê Thái
Nguyên đã cung cấp nguồn tư liệu quý báu để tác giả hoàn thành luận văn này.
Chân thành cảm ơn những tình cảm quý báu của những người thân, bạn
bè, đồng nghiệp đã cổ vũ, động viên, góp ý và tiếp thêm động lực để tác giả
hoàn thành luận văn này.
Mặc dù có nhiều cố gắng, nhưng do thời gian có hạn và năng lực bản
thân còn nhiều hạn chế trong kinh nghiệp nghiên cứu, nên luận văn không
tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả rất mong nhận được ý kiến đóng góp, chỉ
bảo của các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp để quá trình học tập,
nghiên cứu tiếp theo tiến bộ hơn.
Thái Nguyên, ngày 23 tháng 08 năm 2010
Tác giả

Lê Minh Hải
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


LỜI CAM ĐOAN
Luận văn “Ứng dụng hệ thống thông tin địa lí (GIS) trong phân tích
không gian phát triển các trường trung THPT tỉnh Thái Nguyên” được
thực hiện từ tháng 08/2009 đến tháng 8/2010. Luận văn sử dụng những thông
tin từ nhiều nguồn khác nhau, các thông tin đã được ghi rõ nguồn gốc, có một
số thông tin thu thập từ điều tra thực tế ở địa phương, số liệu đã được tổng
hợp và xử lí.
Tôi xin cam đoan, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này hoàn
toàn trung thực và chưa được sử dụng để bảo vệ một học vị nào.
Thái Nguyên, ngày 05 tháng 08 năm 2010
Tác giả


Lê Minh Hải

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

1
MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU 4
DANH MỤC HÌNH BIỂU ĐỒ, BẢN ĐỒ 5
PHẦN MỞ ĐẦU 7
1. Tính cấp thiết của đề tài 7
2. Mục tiêu của đề tài 8
3. Nhiệm vụ nghiên cứu 8
4. Giả thiết khoa học 9
5. Phạm vi nghiên cứu 9
6. Lịch sử nghiên cứu đề tài 9
7. Phƣơng pháp luận và phƣơng pháp nghiên cứu 12
7.1. Phƣơng pháp luận 12
7.2. Phƣơng pháp nghiên cứu 13
CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 15
1.1. Cơ sở lí luận 15
1.1.1. Hệ thống thông tin địa lí 15
1.1.2. Phân tích không gian với GIS 18
1.1.3. Hệ thống trƣờng trung học 20
1.1.4. Mạng lƣới trƣờng THPT dƣới góc độ tiếp cận GIS 21
1.2. Cơ sở thực tiễn 22
1.2.1. Sự phát triển của công nghệ GIS trên thế giới 22
1.2.2. Sự phát triển và ứng dụng công nghệ GIS ở Việt Nam 24
1.3. Xây dựng CSDL GIS và phân tích không gian bằng phần mềm MapInfo 26
1.3.1. Mục tiêu xây dựng và lựa chọn công nghệ 26
1.3.2. Cơ sở dữ liệu nền 26
1.3.3. Quy trình xây dựng CSDL GIS các trƣờng THPT 27
1.3.4. Một số phƣơng pháp phân tích không gian của MapInfo 32

CHƢƠNG 2: ỨNG DỤNG GIS PHÂN TÍCH THỰC TRẠNG KHÔNG GIAN
PHÁT TRIỂN MẠNG LƢỚI CÁC TRƢỜNG THPT TỈNH THÁI NGUYÊN,
GIAI ĐOẠN 2000 - 2010 37
2.1. Những nét khái quát về đặc điểm địa lí tỉnh Thái Nguyên 37
2.1.1. Vị trí địa lí và các đơn vị hành chính 37
2.1.2. Điều kiện tự nhiên 38
2.1.3. Điều kiện kinh tế xã hội 40
2.2. Ứng dụng GIS phân tích thực trạng phát triển giáo dục bậc THPT tỉnh Thái
Nguyên 41
2.2.1. Thực trạng phát triển quy mô học sinh bậc THPT 41
2.2.2. Thực trạng phát triển lực lƣợng giáo viên THPT 44
2.2.3. Thực trạng phát triển CSVC lớp học, phòng học 48




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

2
2.3. Ứng dụng GIS phân tích thực trạng không gian phát triển các trƣờng THPT
trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên 52
2.3.1. Mạng lƣới trƣờng theo đơn vị hành chính 52
2.3.2. Mạng lƣới trƣờng theo loại hình 56
2.3.3. Mạng lƣới trƣờng theo quy mô 57
2.3.4. Hiện trạng không gian phục vụ của các trƣờng THPT 60
2.4. Các điều kiện ảnh hƣởng đến sự phát triển và phân bố mạng lƣới trƣờng THPT
trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên 63
2.4.1. Quy mô, cơ cấu dân số và phân bố dân cƣ 63
2.4.2. Tình hình phát triển KTXH 66
2.4.3. Sự phát triển kết cấu hạ tầng giao thông 67

2.4.4. Mức sống và thu nhập thực tế 68
CHƢƠNG 3: ĐỊNH HƢỚNG PHÁT TRIỂN CÁC TRƢỜNG THPT TỈNH THÁI
NGUYÊN GIAI ĐOẠN 2010 - 2015 TRÊN CƠ SỞ ỨNG DỤNG GIS 72
3.1. Các quan điểm và nguyên tắc định hƣớng 72
3.1.1. Chiến lƣợc phát triển GD&ĐT quốc gia đến 2020 72
3.1.2. Định hƣớng phát triển GD&ĐT của tỉnh Thái Nguyên đến 2020 73
3.1.3. Kế hoạch phát triển bậc THPT của tỉnh Thái Nguyên đến 2015 74
3.1.4. Nguyên tắc tổ chức mạng lƣới các trƣờng THPT 75
3.2. Ứng dụng GIS trong tổ chức lãnh thổ phát triển các trƣờng THPT 76
3.2.1. Ứng dụng giải quyết mô hình phân vùng tuyển sinh 77
3.2.2. Ứng dụng phân loại trƣờng theo quy mô và theo vùng địa hình 84
3.2.2. Ứng dụng dự báo quy hoạch không gian phát triển 90
3.3. Đề xuất kiến nghị và giải pháp 95
KẾT LUẬN 97
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH: 98
PHỤ LỤC 100








Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

3
DANH MỤC CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT

CSDL

Cơ sở dữ liệu.
CSHT
Cơ sở hạ tầng
CNTT
Công nghệ thông tin
GD&ĐT
Giáo dục và đào tạo.
GIS
Geography Information System Hệ thống thông tin địa lí.
GV
Giáo viên
HS
Học sinh
NGTK
Niên giám thống kê
THPT:
Trung học phổ thông.
THCS:
Trung học cơ sở.
TM&MT
Tài nguyên và Môi trƣờng
UNESCO:
United Nations Educational Scientific and Cultural Organization
Tổ chức Giáo dục, Khoa học và Văn hóa Liên Hiệp Quốc


THUẬT NGỮ TIN HỌC
Columns
Cột trong bảng Excel
Field

Cột (trƣờng) CSDL
Rows
Dòng, bản ghi
Layer
Lớp bản đồ
Table
Bảng CSDL
TAB
Đuôi tên file của các lớp bản đồ MapInfo.
Obj
Viết tắt của từ Object: đối tƣợng địa lí (điểm, đƣờng, vùng)






Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

4
DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU
Trang
Bảng 1.1. Các lớp bản đồ nền tỉnh Thái Nguyên
26
Bảng 2.1. Số học sinh THPT tỉnh Thái Nguyên
tại thời điểm 31/12 hàng năm
39
Bảng 2.2. Số lƣợng và cơ cấu học sinh THPT theo lãnh thổ
41
Bảng 2.3. Số lƣợng và cơ cấu giáo viên theo vùng

44
Bảng 2.4. Tình hình phòng học, lớp học theo lãnh thổ.
48
Bảng 2.5. Sự phát triển mạng lƣới các trƣờng THPT theo huyện
giai đoạn 2000 - 2010
49
Bảng 2.6. Số lƣợng các trƣờng THPT ở các khu vực phân theo
loại hình
52
Bảng 2.7. Dân số trung bình huyện, thành phố, thị xã giai đoạn
2002 – 2009 (ngƣời)
58
Bảng 2.8. Quy mô và cơ cấu GDP của tỉnh Thái Nguyên
phân theo khu vực kinh tế, giai đoạn 2000 - 2007
61
Bảng 2.9. Ngân sách chi thƣờng xuyên cho GD&ĐT của Tỉnh
Thái Nguyên, giai đoạn 2000 – 2007
61
Bảng 2.10. Thu nhập trung bình và mức chi cho giáo dục theo đầu ngƣời
62
Bảng 3.1. Dự báo quy mô phát triển bậc THPT giai đoạn 2010 - 2015
67
Bảng 3.2. Chỉ tiêu phân loại trƣờng theo quy mô lớp và vùng địa hình
76

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

5
DANH MỤC HÌNH BIỂU ĐỒ, BẢN ĐỒ
Trang
Hình 1.1. Cấu trúc Hệ thống thông tin địa lí.
16
Hình 1.2. Quy trình xây dựng CSDL GIS trƣờng học bằng MapInfo.
28
Hình 1.3. Raster bản đồ các cơ sở giáo dục
29
Hình 1.4. Tạo cấu trúc bảng cho lớp TN_THPT.TAB
29
Hình 1.5. Kết quả định vị điểm trƣờng, mã trƣờng và tên trƣờng.
30
Hình 1.6. Khai báo cập nhật CSDL thuộc tính
32

Hình 2.1. Bản đồ hành chính Thái Nguyên
37
Hình 2.2. Biểu đồ số lƣợng học sinh THPT theo loại hình trƣờng,
giai đoạn 2000 - 2009
40
Hình 2.3. Biểu đồ thể hiện tình hình đội ngũ giáo viên THPT
giai đoạn 2000 – 2009
42
Hình 2.4. Biểu đồ số lƣợng giáo viên THPT theo loại hình
trƣờng, giai đoạn 2000 – 2007
43
Hình 2.5. Biểu đồ hệ số giáo viên so với học sinh
45
Hình 2.6. Tình hình số lớp học và số học sinh trên một lớp học
giai đoạn 2000 – 2009
46
Hình 2.7. Sự phát triển số phòng học và tƣơng quan số phòng so
với số lớp học, giai đoạn 2000 – 2009
47
Hình 2.8. Hệ số phòng học so với lớp học theo đơn vị hành chính
48
Hình 2.9. Bản đồ mạng lƣới trƣờng THPT
51
Hình 2.10. Quy mô các trƣờng THPT năm 2010
53
Hình 2.11. Tỷ lệ học sinh theo cự li di chuyển của một số trƣờng
THPT
56
Hình 2.12. Bản đồ mật độ dân số tỉnh Thái Nguyên (ngƣời/km
2

)
và quy mô học sinh các trƣơng THPT
59
Hình 2.13. Tỷ lệ hộ nghèo phân theo huyện năm 2005 và 2009
63
Hình 3.1. Dự báo sự phát triển số học sinh THPT
và số phòng học giai đoạn 2010- 2015.
67
Hình 3.2. Mô hình phân tích GIS trong phân vùng tuyển sinh
72
Hình 3.3. Khai báo lệnh phân vùng
73
Hình 3.4. Thực hiện phân vùng tuyển sinh bằng lệnh Redistrict
74
Hình 3.5. Bản đồ phân vùng tuyển sinh các trƣờng THPT
75
Hình 3.6. Mô hình ứng dụng GIS phân hạng trƣờng theo quy mô
76




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

6
lớp học và theo vùng địa hình
Hình 3.7. Khai báo lệnh để gán thuộc tính địa hình cho lớp điểm trƣờng
78
Hình 3.8. Khai báo phân hạng trƣờng theo quy mô và vùng địa hình
78

Hình 3.9. Biên tập bản đồ phân hạng trƣờng
79
Hình 3.10. Bản đồ phân hạng trƣờng THPT theo quy mô và theo
vùng địa hình
80
Hình 3.11. Tổng hợp điều tra từ giáo viên về mô hình số lớp phù
hợp trong một trƣờng THPT
81
Hình 3.12. Độ phân tán kết quả điều tra từ cán bộ quản lý về mô
hình số lớp phù hợp trong một trƣờng và số học sinh trong một lớp.
82
Hình 3.13. Mô hình ứng dụng GIS dự báo không gian phát triển
các trƣờng THPT tỉnh Thái Nguyên
83
Hình 3.14. Bản đồ dự báo không gian phát triển các trƣờng THPT
đến 2015
84




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

7
PHẦN MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài
Hệ thống thông tin địa lí (GIS) hiện đang đƣợc rất nhiều các quốc gia
nghiên cứu xây dựng, ứng dụng vào nhiều lĩnh vực. GIS đƣợc thiết kế nhƣ
một hệ thống chung để quản lý dữ liệu không gian và đóng vai trò nhƣ là một

công cụ hỗ trợ quyết định cho việc lập kế hoạch hoạt động. GIS có rất nhiều
ứng dụng trong nghiên cứu khí tƣợng thuỷ văn, quy hoạch đô thị, quản lý
nhân lực, nông nghiệp, dịch vụ tài chính, bán lẻ và phân phối, y tế, giao thông
vận tải, thông tin liên lạc, nhân khẩu, bản đồ, an ning quốc phòng.
Tại Việt Nam công nghệ GIS bắt đầu áp dụng từ những năm 90 của thế
kỷ XX. Bộ Tài nguyên - môi trƣờng là cơ quan xây dựng CSDL nền GIS
quốc gia và đinh hƣớng ứng dụng trong nghiên cứu GIS phục vụ nghiên cứu
và phát triển những vấn đề phát triển môi trƣờng. Cho đến nay, GIS ứng dụng
trong khá nhiều ngành nhƣ quy hoạch nông lâm nghiệp, quản lý rừng, lƣu trữ
tƣ liệu địa chất, đo đạc bản đồ, địa chính, quản lý đô thị…
Quản lý và điều hành hệ thống giáo dục của cả nƣớc là một công việc
khá phức tạp, vì vậy ứng dụng GIS là cần thiết, GIS đóng vai trò quan trọng
trong công tác lập kế hoạch, quản lý và điều hành hệ thống giáo dục một cách
thuận lợi và hiệu quả.
Bộ GD&ĐT đã triển khai dự án xây dựng hệ thống EMIS ở Việt Nam.
Trong đó đã xác định việc xây dựng một hệ thống bản đồ quản lý giáo dục
bằng hệ thống GIS là một ƣu tiên chủ chốt để hỗ trợ phân tích và trình bày
hình ảnh những thông tin về các vùng địa lý trong hệ thống giáo dục.




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

8
Đối với tỉnh Thái Nguyên, việc xây dựng bản đồ hệ thống các trƣờng học
trên địa bàn rất cần thiết. Thái Nguyên là một trung tâm đào tạo lớn, tập trung
nhiều trƣờng học của nhiều cấp học. Hiện nay việc xây dựng hệ thống bản đồ
mới chỉ dừng lại ở bƣớc giới thiệu không gian phân bố, phục vụ cho việc xác
định vị trí địa lí trƣờng học. Công tác thống kê báo cáo của các đơn vị trƣờng

học chủ yếu thực hiện thông qua các bảng biểu, thiếu các công cụ hiển thị trực
quan có tính đối chiếu, so sánh. Đặc biệt, việc đáp ứng nhu cầu tìm hiểu ngày
càng cao của phụ huynh và học sinh về thông tin của các nhà trƣờng chƣa
đƣợc đáp ứng.
Là một giáo viên địa lí đam mê với công nghệ GIS, tôi mạnh dạn chọn đề
tài: “Ứng dụng hệ thống thông tin địa lí (GIS) trong phân tích không gian
phát triển các trƣờng THPT tỉnh Thái Nguyên” với mong muốn những
ứng dụng của GIS sẽ góp một phần nâng cao hiệu quả giáo dục thông qua
phân tích không gian phát triển các trƣờng THPT tỉnh Thái Nguyên.
2. Mục tiêu của đề tài
Xây dựng đƣợc một số modul ứng dụng GIS trong nghiên cứu mạng lƣới
các trƣờng phổ thông trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên. Lấy kết quả nghiên cứu
làm cơ sở giới thiệu thêm công cụ quan sát và phân tích dữ liệu hiệu quả; đề
xuất mở rộng các ứng dụng thực tiễn của công nghệ GIS trong giáo dục.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
Từ mục đích nghiên cứu, đề tài cần giải quyết những nhiệm vụ sau:
+ Phân tích những vấn đề lí luận về hệ thống thông tin địa lí (GIS); hệ
thống trƣờng THPT; tình hình phát triển ứng dụng công nghệ GIS trên thế
giới và ở Việt Nam.




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

9
+ Xây dựng mô hình CSDL GIS các trƣờng THPT tỉnh Thái Nguyên.
Ứng dụng phần mềm MapInfo trong phân tích các đặc điểm địa lí của sự phát
triển và phân bố các trƣờng THPT trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên.
+ Đề xuất và kiến nghị một số giải pháp phát triển giáo dục bậc THPT

trên cơ sở giải pháp ứng dụng GIS.
4. Giả thiết khoa học
- Ứng dụng GIS có thể nâng cao hiệu quả cung cấp, quản lí thông tin và
phân tích sự phát triển mạng lƣới các trƣờng học phổ thông trên địa bàn tỉnh
Thái Nguyên hay không?
- Giả thiết: GIS về các nhà trƣờng THPT trên địa bàn sẽ nâng cao hiệu
quả cung cấp, quản lí thông tin và phân tích sự phát triển mạng lƣới các
trƣờng THPT tỉnh Thái Nguyên.
5. Phạm vi nghiên cứu
- Về không gian: Các trƣờng THPT trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên.
- Về tƣ liệu:
+ Dữ liệu bản đồ nền GIS tỉnh Thái Nguyên.
+ Tài liệu hƣớng dẫn phân tích dữ liệu GIS.
+ Tài liệu thống kê của ngành GD&ĐT, cục thống kê Thái Nguyên.
- Về thời gian:
+ Dữ liệu thu thập trong giai đoạn 2000 – 2010.
+ Thời gian thực hiện đề tài: Từ tháng 8/2009 đến tháng 8/2010.
6. Lịch sử nghiên cứu đề tài
Với sự phát triển nhanh chóng của CNTT đã cho thấy hiệu quả đem lại
từ các thế hệ máy tính và các phần mềm ứng dụng trong mọi lĩnh vực. Trong
lĩnh vực phân tích không gian thì GIS có sự phát triển mạnh mẽ và đã trở




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

10
thành công cụ phân tích rất hiệu quả. GIS đã phát triển và hỗ trợ trong nhiều
lĩnh vực nhƣ quản lý môi trƣờng, giao thông, quy hoạch mạng lƣới dịch

vụ…vv, trong đó có lĩnh vực giáo dục.
Các phần mềm GIS với khả năng phân tích và quản lí thông tin đã phục
vụ cho các dự án thành lập bản đồ mạng lƣới trƣờng học và đƣợc coi là công
cụ hỗ trợ ra quyết định trong giáo dục. Một số dự án đƣợc giới thiệu nhƣ:
- School Mapping and GIS in Education Micro-planing của tác giả
Steven J Hite, báo cáo tại hội thảo quy hoạch giáo dục do Viện Quốc tế về kế
hoạch giáo dục Unesco tổ chức 2008. [12]
- Dự án xây dựng mô hình CSDL GIS các trƣờng học cho hệ thống hỗ
trợ quyết định giáo dục của Bộ Giáo dục Jordan triển khai năm 2002 [15]
- Công trình nghiên cứu của các tác giả YokoMakino, Seisuke
Watanabe về mô hình ứng dụng của GIS để xây dựng bản đồ mạng lƣới
trƣờng học ở Bangkok, Thái Lan triển khai năm 2002.[13]
Các ứng dụng GIS trong giáo dục còn đƣợc phát triển mạnh trên nền
cộng nghệ web (còn gọi là WebGIS). Ở Hoa Kỳ, quốc gia đi đầu trong ứng
dụng công nghệ GIS đã xây dựng GIS giáo dục từ rất sớm. Trung tâm thống
kê giáo dục quốc gia Hoa Kỳ (National Center for Education Statistics –
NCES) đã tích hợp hệ thống GIS trƣờng học SDDS (The School District
Demographics Site) cho phép truy cập thông tin các trƣờng học ở từng tiểu
bang với nguồn thông tin thống kê chi tiết. Đây là mô hình WebGIS rất hay
với mức độ tuỳ biến cao, ngƣời dùng có thể thay đổi các lớp thông tin bản đồ,
tuỳ chọn số liệu.[19]
Ứng dụng GIS giáo dục ở Canada đƣợc tích hợp trên website Bộ Giáo
dục ( với công cụ School Information Finder
có khả năng tìm kiếm địa điểm trƣờng học. Ngoài hệ thống bản đồ điểm




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

11
trƣờng đƣợc tích hợp trên công nghệ Google Map Maker, công cụ còn cung
cấp các thông tin cơ bản về nhà trƣờng. So với hệ thống SDDS của Hoa Kỳ
thì công cụ này không có khả năng truy vấn mạnh.[20]
Mô hình ứng dụng GIS Server trong quản lí giáo dục của tác giả Hasin
Fang Chang thuộc học viện Sinica, Đài Loan đã giới thiệu khả năng liên kết
và phân tích dữ liệu của GIS và các hệ quản trị CSDL giúp các nhà quản lí
giáo dục trong các phân tích và ra quyết định.
Trong khu vực Đông Nam Á, Singapore là quốc gia đã tích hợp công cụ
tìm kiếm thông tin trƣờng học trên hệ thống bản đồ. Công cụ School
Information Service cung cấp thông tin về các trƣờng học, định vị trƣờng học
trên bản đồ, các tuyến, điểm xe bus đi qua và nhiều thông tin khác.
Ở Việt Nam, GIS ứng dụng mạnh trong các khoa học nhƣng ứng dụng
trong giáo dục ở Việt Nam còn nhiều hạn chế. Một số công trình nghiên cứu về
GIS trong quản lý mạng lƣới trƣờng học đã đƣợc nghiên cứu ở Việt Nam nhƣ:
- Dự án hỗ trợ đổi mới quản lí giáo dục SREM giữa Uỷ ban Châu Âu và
Bộ GD&ĐT cũng đã đề cập việc ứng dụng GIS trong quản lí giáo dục. Mô
hình của tác giả Nguyễn Cao Tùng giới thiệu ứng dụng GIS trong xây dựng
bản đồ mạng lƣới trƣờng học ở Bắc Giang [7]
- Về sản phẩm GIS giáo dục, SchoolNET là một phần mềm GIS trƣờng
học do công ty VidaGIS Việt Nam triển khai thí điểm thành công tại thành
phố Hải Phòng từ năm học 2007 với chức năng chính là đinh vị các trƣờng
học thuộc địa bàn Hải Phòng.
Một số đề tài của các trƣờng đại học đã bƣớc đầu nghiên cứu và ứng
dụng GIS trong giáo dục. Các đề tài tập trung nghiên cứu ở mảng thiết kế
phần mềm ứng dụng. Tuy nhiên, do hiện nay chƣa có chuẩn GIS trong giáo
dục nên những đề tài chỉ dừng lại ở các mô hình ứng dụng.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

12
Nhìn chung có thể thấy rằng, ứng dụng GIS trong giáo dục phát triển
mạnh ở những quốc gia có tiềm lực về CNTT. Ở Việt Nam, quốc gia đƣợc
đánh giá có nhiều tiềm năng phát triển CNTT, GIS đã bƣớc đầu có những ứng
dụng nhất định. Tuy nhiên, ứng dụng GIS trong GD&ĐT còn nhiều hạn chế.
7. Phƣơng pháp luận và phƣơng pháp nghiên cứu
7.1. Phương pháp luận
Vận dụng quan điểm tiếp cận hệ thống
Nội dung chính của đề tài thực chất là tiếp cận quan điểm hệ thống vào
việc xây dựng và ứng dụng hệ thống thông tin địa lí các trƣờng THPT trên địa
bàn tỉnh. Có hai hệ thống cơ sở lí luận nghiên cứu là: Hệ thống giáo dục quốc
dân và Hệ thống thông tin địa lí. Ngoài ra, cơ sở phân tích các hiện tƣợng
mang tính địa lí KTXH nhƣ sự phân hoá chất lƣợng giáo dục, sự phân bố
mạng lƣới điểm trƣờng, đề xuất quy hoạch phát triển…đƣợc xem xét trên cơ
sở hiện trạng và quy hoạch hệ thống KTXH của tỉnh.
Quan điểm lãnh thổ
Trong nghiên cứu về GIS luôn gắn với các phân tích không gian lãnh thổ.
Sự phân hoá lãnh thổ có liên quan chặt chẽ đến các yếu tố khác biệt về phƣơng
diện điều kiện tự nhiên, kinh tế, văn hoá Đề tài vận dụng quan điểm lãnh thổ
khi nghiên cứu sự phân hoá chất lƣợng giáo dục; những ứng dụng phân tích bán
kính vùng tuyển sinh; phân tích phân hạng trƣờng theo lãnh thổ có đặc điểm địa
hình khác nhau.
Quan điểm tổng hợp
Đây là quan điểm truyền thống trong nghiên cứu địa lí. Quan điểm tổng
hợp đòi hỏi phải nhìn nhận các sự vật hiện tƣợng, các quá trình địa lí trong
mối quan hệ tƣơng tác với nhau. Quan điểm này đƣợc thể hiện trong cả nội
dung và phƣơng pháp nghiên cứu.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

13
Nghiên cứu xây dựng và ứng dụng GIS các trƣờng THPT tỉnh Thái
Nguyên phải dựa trên quan điểm tổng hợp. Các phân tích, đánh giá, nhận định
về thực trạng phát triển và đặc điểm phân bố theo các vùng lãnh thổ đƣợc dựa
trên quan điểm xét tới các tác động của nhiều yếu tố.

Quan điểm phát triển bền vững
Với quan điểm phát triển nhằm đến sự thoả mãn những nhu cầu của thế
hệ hiện tại mà không làm tổn hại đến khả năng phát triển để thoả mãn nhu cầu
của thế hệ tƣơng lai, đề tài nghiên cứu và phân tích nhằm đƣa ra những đề
xuất giải pháp phát triển các trƣờng THPT tỉnh Thái Nguyên trong tƣơng lai.
Những đề xuất mang tính dự báo nhằm hƣớng tới sự phát triển mạng lƣới
trƣờng học không chỉ đáp ứng trƣớc mắt nhu cầu học tập của học sinh mà còn
xét tới nhu cầu của toàn xã hội trong những giai đoạn tiếp theo.
7.2. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp tham khảo ý kiến chuyên gia
Do đề tài theo hƣớng nghiên cứu mới, có liên quan đến các lĩnh vực:
GD&ĐT, ứng dụng công nghệ thông tin…nên đã tham khảo ý kiến đóng góp
của nhiều chuyên gia là những ngƣời đang làm công tác quản lí giáo dục,
những chuyên gia có kinh nghiệm về công nghệ GIS thuộc Sở Tài nguyên
Môi trƣờng Thái Nguyên.
Phương pháp thu thập phân tích số liệu thống kê
Trên cơ sở mục đích nghiên cứu của đề tài, nguồn số liệu chủ yếu đƣợc
thu thập từ các báo cáo của ngành GD&ĐT Thái Nguyên. Các số liệu về các

trƣờng THPT chủ yếu do Phòng Giáo dục trung học quản lí; các số liệu về cơ
sở vật chất, đội ngũ…do phòng Kế hoạch tài chính quản lí. Ngoài ra các số
liệu còn đƣợc lấy từ nguồn Cục thống kê Thái Nguyên cung cấp.




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

14
Quy trình xử lí số liệu trải qua nhiều công đoạn và mang tính chọn lọc.
Đối với CSDL cập nhật cho GIS chủ yếu là số liệu thô - số liệu tuyệt đối,
chƣa qua tính toán tƣơng đối. Phân tích thống kê bằng GIS có nhiều điểm
mạnh, đặc biệt là phân tích theo không gian.
Phương pháp bản đồ
Đây là phƣơng pháp chủ đạo để thực hiện các nhiệm vụ nghiên cứu của
đề tài. Trên cơ sở dữ liệu không gian và thuộc tính các lớp bản đồ nền
MapInfo, các lớp bản đồ về mạng lƣới điểm trƣờng đƣợc định vị không gian,
cập nhật thuộc tính, phân tích và triết xuất thông tin. Ngoài ra, để bổ sung và
cập nhật dữ liệu bản đồ, các phần mềm xử lí ảnh nhƣ Photoshop; phần mềm
thống kê Micrsoft Office Excel đƣợc sử dụng hỗ trợ. Các phƣơng pháp bản đồ
đƣợc trình bày cụ thể quy trình trong các chƣơng của đề tài.
Phương pháp phân tích tổng hợp
Trên cơ sở thông tin và số liệu cập nhật, phƣơng pháp phân tích tổng hợp
đƣợc sử dụng để đƣa ra những nhận định, đánh giá trên cơ sở vận dụng tổng
hợp các quy luật địa lí kinh tế xã hội và các mối liên hệ giữa các nhân tố ảnh
hƣởng tới sự phát triển và phân bố mạng lƣới trƣờng THPT trên địa bàn.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

15
PHẦN NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

1.1. Cơ sở lí luận
1.1.1. Hệ thống thông tin địa lí
1.1.1.1. Các khái niệm
- Thông tin (information): là sự phản ánh sự vật, sự việc, hiện tƣợng
của thế giới khách quan và các hoạt động của con ngƣời trong đời sống xã
hội. Ngày nay, thuật ngữ "thông tin" đƣợc sử dụng khá phổ biến. Thông tin
chính là tất cả những gì mang lại hiểu biết cho con ngƣời. Thông tin làm tăng
hiểu biết của con ngƣời, là nguồn gốc của nhận thức và là cơ sở của các quyết
định.
- Thông tin địa lí (geographical information): là những thông tin có
quan hệ tới vị trí bề mặt Trái Đất. Thông tin địa lí có ý nghĩa không gian,
phạm vi rộng lớn nhƣ thông tin về sự phân bố tài nguyên, vị trí cơ sở hạ tầng,
thông tin ranh giới hành chính, dân số Thông tin địa lí có thể ở dạng số,
dạng chữ, dạng hình học, dạng ảnh chúng đƣợc tập hợp và xây dựng thành
các nguồn dữ liệu thông tin địa lí.
- Hệ thống thông tin địa lí (Geography Information System): Có rất

nhiều định nghĩa về “Hệ thống thông tin địa lí” mà chúng ta có thể tham khảo
nhƣ sau:
Theo từ điển của tập đoàn ESRI (Environmental Systems Research
Institute), tập đoàn nghiên cứu và phát triển các phần mềm GIS nổi tiếng thì
“GIS là một tập hợp có tổ chức, bao gồm hệ thống phần cứng, phần mềm máy
tính, dữ liệu địa lý và con ngƣời, đƣợc thiết kế nhằm mục đích nắm bắt, lƣu




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

16
trữ, cập nhật, điều khiển, phân tích và hiển thị tất cả các dạng thông tin liên
quan đến vị trí địa lý”.[17]
Theo từ điển của phần mềm MAPINFO thì “GIS là một tập hợp có tổ
chức bao gồm phần cứng và phần mềm để có thể xây dựng, thao tác, phân tích
và trình bày tất cả các thông tin địa lí liên hệ đến không gian một cách có hiệu
quả. GIS cho phép làm các mô hình toán phức tạp về không gian địa lí” [16]
Nhƣ vậy, hệ thống thông tin địa lí là một tập hợp cụ thể, có hệ thống,
bao gồm phần cứng và phần mềm máy tính, cơ sở dữ liệu thông tin địa lí và
con ngƣời, nhằm thực hiện có hiệu quả các công việc thu thập, lƣu trữ, cập
nhật, thao tác phân tích, trình bày và xuất in tất cả các dạng thông tin liên
quan đến các đối tƣợng địa lí. Hệ thống thông tin địa lí làm đƣợc các phân
tích không gian phức tạp mà nếu làm theo các phƣơng pháp khác thì sẽ rất
khó, mất nhiều thời gian hay không thực hiện đƣợc.
1.1.1.2. Cấu trúc của hệ thống thông tin địa lí
Hệ thống thông tin địa lí có cấu trúc gồm 4 thành phần chính:

Hình 1.1. Cấu trúc hệ thống thông tin địa lí GIS. [Nguồn: Internet]

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

17
- Phần cứng (Hardware): gồm tất cả các trang thiết bị cần thiết để xây
dựng GIS đạt hiệu quả mong muốn nhƣ: máy tính; máy quét ảnh; bàn số hoá;
máy in…
- Phần mềm (Software): là những chƣơng trình máy tính đƣợc viết ra
để buộc máy tính thực hiện các thao tác theo những lệnh nhất định. Một số
phần mềm chuyên về GIS nhƣ: MapInfo; ArcGis. Một số phần mềm quản trị
cơ sở dữ liệu nhƣ: Microsoft Office Excel; Microsoft Office Access;
Foxpro…
- Cơ sở dữ liệu (database): là toàn bộ thông tin do máy tính lƣu giữ
trong bộ nhớ. Giữ liệu GIS cơ bản gồm dữ liệu thông tin không gian: vị trí,
đƣờng, vùng; dữ liệu phi không gian hay thông tin thuộc tính. Từ thông tin cơ
bản, các phần mềm có thể xử lí để xây dựng các thông tin có sự liên kết theo
quy luật logic hoặc theo thuật toán.
- Yếu tố con người (People): Nguồn nhân lực thực hiện GIS gồm: kỹ
thuật viên; kỹ sƣ; các nhà khoa học và cả ngƣời sử dụng. Con ngƣời có vị trí
quan trọng nhất trong GIS vì con ngƣời quyết định tính hiệu quả của GIS.
- Phương pháp tiếp cận (Approaches): Các phƣơng pháp xử lí, phân
tích GIS sẽ quyết định hiệu quả ứng dụng của GIS. Phƣơng pháp tiếp cận phải
mang tính đặc thù chuyên ngành vừa mang tính địa lí và cả yếu tố kinh
nghiệm.
1.1.1.3. Các chức năng cơ bản của GIS
- Nhập dữ liệu: Nhập từ bàn phím; quét ảnh (Scan); số hóa
(Digitizing); dữ liệu viễn thám; các cơ sở dữ liệu số.

- Quản lý dữ liệu: Dữ liệu không gian; dữ liệu thuộc tính; hỏi đáp, tra
cứu dữ liệu theo không gian và thuộc tính.




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

18
- Sửa đổi và phân tích dữ liệu không gian: Chuyển đổi khuôn dạng
(Forrmat), chuyển đổi từ vector sang raster và ngƣợc lại; chuyển đổi hình
học, hệ tọa độ và ngƣợc lại; biên tập, ghép biên, tách các mảnh bản đồ.
- Sửa đổi và phân tích dữ liệu phi không gian: Biên tập thuộc tính;
hỏi đáp dữ liệu thuộc tính.
- Tích hợp dữ liệu phi không gian và thuộc tính: Đây là các chức
năng quan trọng nhất của GIS, để phân biệt với các các hệ khác, nhất là các
hệ vẽ bản đồ tự động và các hệ CAD (Computer-Added Design - thiết kế
bằng máy tính) là những hệ cũng làm việc với bản đồ số trên máy tính.
- Xuất bản: Lập chú giải; xử lý văn bản, In ấn.
1.1.2. Phân tích không gian với GIS
Phân tích không gian (spatial analysis) hay số liệu thống kê không gian
(spatial statistics) bao gồm các kỹ thuật nghiên cứu các thực thể trong không
gian trên cơ sở sử dụng dữ liệu tôpô, hình học, hay địa lý. Thuật ngữ phân
tích không gian đề cập đến một loạt các kỹ thuật, phƣơng pháp tiếp cận khác
nhau và áp dụng trong các lĩnh vực nhƣ thiên văn học, vũ trụ, đo đạc, quy
hoạch Cụm từ thƣờng đƣợc sử dụng với một ý nghĩa giới hạn hơn để mô tả
các kỹ thuật áp dụng cho trong việc phân tích dữ liệu địa lý, thậm chí đôi khi
đƣợc dùng để chỉ một kỹ thuật cụ thể trong một nghiên cứu cho một khu vực
lãnh thổ cụ thể.[18]
Lịch sử của phân tích không gian bắt đầu rất sớm mặc dù các kỹ thuật

phân tích không gian không đƣợc chính thức hóa cho đến cuối thế kỷ XX.
Ngay nay, các kỹ thuật phân tích không gian dựa trên máy tính với sức mạnh
của các phần mềm thống kê và phân tích thông tin địa lý (GIS) đã giải quyết
đƣợc nhiều bài toán khó trong thực tiễn của nhiều lĩnh vực.




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

19
Phân tích không gian ngày càng phức tạp và đƣợc phát triển trong các
ứng dụng về địa lý, sinh học, dịch tễ học, xã hội học, nhân khẩu học, thống
kê, geoinformatics, khoa học máy tính, toán học, và mô hình khoa học.
Phân loại các kỹ thuật phân tích không gian là khó khăn vì số lƣợng lớn
các lĩnh vực khác nhau của các nghiên cứu liên quan với các phƣơng pháp
tiếp cận cơ bản khác nhau. Tuy nhiên điểm chung của các phân tích không
gian cơ bản của GIS là kết hợp các dữ liệu không gian và dữ liệu phi không
gian bằng các phƣơng pháp, mô hình phân tích.
Các phân tích không gian gồm:
+ Chiết xuất thông tin theo lãnh thổ: tách, lọc các thông tin quan tâm
trong tập dữ liệu theo điểm, đƣờng, vùng.
+ Nhóm các thông tin theo lãnh thổ và theo một tiêu chuẩn nhất định.
+ Đo đạc: xác định nhanh các thông số hình học của đối tƣợng đƣợc thể
hiện nhƣ diện tích, độ dài, vị trí
+ Chồng ghép các đối tƣợng không gian: Các phép tính toán giữa trên
mối quan hệ không gian; các phép tính logic; các phép so sánh điều kiện;
+ Các phép tính toán lân cận: phân tích vùng đệm, phân tích xu thế,
phân chia lƣu vực
+ Các phép nội suy: từ điểm, đƣờng, vùng.

+ Dựng mô hình 3 chiều và phân tích trên mô hình 3 chiều (3D): tạo lát
cắt, phân tích tầm nhìn….
+ Tính toán mạng để tìm khoảng cách, đƣờng đi.
GIS cung cấp cả khả năng hỏi đáp đơn giản và các công cụ phân tích
tinh vi để cung cấp kịp thời thông tin cho những ngƣời quản lý và phân tích.
Các hệ GIS hiện đại có nhiều công cụ phân tích hiệu quả, trong đó có hai
công cụ quan trọng đặc biệt là phân tích liền kề và phân tích chồng xếp.




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

20
- Phân tích liền kề là các phân tích theo chiều ngang của không gian địa
lí có liên quan đến sự thay đổi về khoảng cách, thay đổi vị trí địa lí của đối
tƣợng. Phân tích liền kề thông thƣờng còn là phân tích chỉ ra sự khác biệt, so
sánh giữa các đối tƣợng hoặc phân tích vùng đệm. Phân tích liền kề chủ yếu
xử lí trên 1 lớp bản đồ.
- Phân tích chồng xếp là sử dụng một số bản đồ để sinh ra thông tin
mới và các đối tƣợng mới. Trong nhiều trƣờng hợp, topology mới sẽ đƣợc tạo
lại. Phân tích chồng xếp khá tốn thời gian và phụ thuộc vào nhóm các ứng
dụng có tính chất sâu, khi hệ thống đƣợc khai thác sử dụng ở mức độ cao hơn
là đƣợc sử dụng cho từng vùng cụ thể. 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.
Các phân tích không gian là đặc trƣng cơ bản của GIS. Trên cơ sở hiểu
các chức năng phân tích không gian có thể giúp chung ta đƣa ra nhiều hƣớng
nghiên cứu sự phát triển và phân bố của các hiện tƣợng địa lí khác nhau.
1.1.3. Hệ thống trường trung học

Theo điều lệ trƣờng trung học của Bộ GD&ĐT, trƣờng trung học là cơ
sở giáo dục phổ thông trong hệ thống giáo dục quốc dân. Ở Việt Nam, trƣờng
trung học bao gồm trƣờng trung học cơ sở (THCS): đào tạo học sinh từ lớp 6
đến lớp 9, trƣờng trung học phổ thông (THPT): từ lớp 10 đến lớp 12 và
trƣờng phổ thông có nhiều cấp học (từ lớp 6 đến lớp 12)
Về loại hình: Trƣờng trung học có 2 loại hình: công lập và tƣ thục.
- Trƣờng công lập do cơ quan nhà nƣớc có thẩm quyền quyết định thành
lập và Nhà nƣớc trực tiếp quản lý. Nguồn đầu tƣ xây dựng cơ sở vật chất và
kinh phí cho chi thƣờng xuyên, chủ yếu do ngân sách nhà nƣớc bảo đảm;




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

21
- Trƣờng tƣ thục do các tổ chức xã hội, tổ chức xã hội - nghề nghiệp, tổ
chức kinh tế hoặc cá nhân thành lập khi đƣợc cơ quan nhà nƣớc có thẩm
quyền cho phép. Nguồn đầu tƣ xây dựng cơ sở vật chất và kinh phí hoạt động
của trƣờng tƣ thục là nguồn ngoài ngân sách nhà nƣớc.
Về hệ thống trường trung học
- Các trƣờng có một cấp học gồm: Trƣờng trung học cơ sở; Trƣờng trung
học phổ thông.
- Các trƣờng phổ thông có nhiều cấp học gồm: Trƣờng tiểu học và trung
học cơ sở; Trƣờng trung học cơ sở và trung học phổ thông; Trƣờng tiểu học,
trung học cơ sở và trung học phổ thông.
- Các trƣờng trung học chuyên.
Với phạm vi nghiên cứu của đề tài, đối tƣợng nghiên cứu đƣợc xác định
là không gian phát triển các trƣờng THPT công lập và ngoài công lập trên địa
bàn tỉnh Thái Nguyên.

1.1.4. Mạng lưới trường THPT dưới góc độ tiếp cận GIS
Dƣới góc độ nghiên cứu các trƣờng THPT là các cơ sở giáo dục đào tạo,
một loại hình dịch vụ đáp ứng nhu cầu học tập của ngƣời dân nên sự phát
triển và phân bố của các cơ sở này có tính địa lí cao.
Sự phát triển và phân bố mạng lƣới cơ sở giáo dục có liên quan tới các
nhân tố kinh tế xã hội, đặc biệt là sự phát triển và phân bố dân cƣ, mạng lƣới
giao thông vì ở đâu có dân cƣ sinh sống là ở đó có các các cơ sở giáo dục.
Bên cạnh đó, sự phát triển mạng lƣới cơ sở giáo dục còn chịu tác động của
các nhân tố tự nhiên khác nhƣ sự chia cắt địa hình, thuỷ văn.
Dƣới góc độ GIS thì các cơ sở trƣờng THPT là những đối tƣợng điểm
trong không gian. Trên hệ thống bản đồ thì các trƣờng học là các ký hiệu
điểm. Các thông tin thuộc tính phản ánh sự phát triển và phân bố của các