Nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu GIS phục vụ quản lý đê điều tỉnh hà tĩnh

0
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT






NGUYỄN THỊ HỒNG TƯƠI












LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội – 2011

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT






PHẠM VĂN TUẤN






NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU GIS
PHỤC VỤ QUẢN LÝ ĐÊ ĐIỀU TỈNH HÀ TĨNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT















Hà Nội – 2013



1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT





PHẠM VĂN TUẤN




NGHIÊN CỨU XÂY DỤNG CƠ SỞ DỮ LIỆU GIS
PHỤC VỤ QUẢN LÝ ĐÊ ĐIỀU TỈNH HÀ TĨNH


Chuyên ngành: Bản đồ,viễn thám và hệ thống thông tin địa lý
Mã số: 60.44.76

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT



NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS. Vũ Bích Vân











Hà Nội – 2013



1
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu riêng của tôi. Các số
liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong
bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả luận văn

Phạm Văn Tuấn


















2

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN 0
MỤC LỤC 2
DANH MỤC CÁC BẢNG 4
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 5
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 6
MỞ ĐẦU 7

LỜI CẢM ƠN 10
Chương 1 TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN – KINH TẾ XÃ HỘI
VÀ HIỆN TRẠNG ĐÊ ĐIỀU TỈNH HÀ TĨNH 11
1.1. ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ - XÃ HỘI 11
1.1.1. Điều kiện tự nhiên 11
1.1.2. Đặc điểm kinh tế - xã hội 14
1.2 Hiện trạng đê điều tỉnh Hà Tĩnh. 15
Chương 2 CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG CƠ SỞ
DỮ LIỆU GIS 18
2.1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS) 18
2.1.1. Khái niệm về GIS 18
2.1.2. Cấu trúc của Hệ thống thông tin địa lý (GIS) 19
2.1.3. Các chức năng của GIS 21
2.2. CƠ SỞ DỮ LIỆU GIS 25
2.2.1. Khái niệm cơ sở dữ liệu GIS 25
2.2.3. Cơ sở dữ liệu không gian 26
2.2.4. Cơ sở dữ liệu thuộc tính 33
2.2.5. Mối liên kết dữ liệu 34
2.2.6. Tổ chức cơ sở dữ liệu 35


3
2.3. CHUẨN CƠ SỞ DỮ LIỆU 36
2.4. QUI TRÌNH XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU 37
2.4.1 Công nghệ sử dụng 37
2.4.2 Quy trình chung trong XDCSDL trên ArcGIS 39
Chương 3 XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU GIS PHỤC VỤ QUẢN LÝ ĐÊ
ĐIỀU TỈNH HÀ TĨNH 43
3.1 MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CƠ BẢN VỀ THÀNH LẬP CSDL GIS QUẢN
LÝ ĐÊ ĐIỀU TỈNH HÀ TĨNH 43

3.1.1. Mục đích 43
3.1.2 Yêu cầu 43
3.2. Xây dựng cơ sở dữ liệu đê điều tỉnh Hà Tĩnh 45
3.2.1 Quy trình công nghệ xây dựng cơ sở dữ liệu đê điều Hà Tĩnh 45
3.2.2. Thiết kế và xây dựng mô hình cấu trúc, nội dung dữ liệu 46
3.2.3 Xây dựng bộ mã cho các đối tượng 77
3.2.4 Biên tập, tổ chức CSDL cho bản đồ 78
3.3. Cơ sở dữ liệu đê điều của toàn tỉnh hà tĩnh 82
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 86
TÀI LIỆU THAM KHẢO 88



4
DANH MỤC CÁC BẢNG
STT Tên bảng Nội dung Trang

1 Bảng 2.1 Các nguyên tắc topology 42

5
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
STT

Tên hình vẽ Nội dung
Trang
1 Hình 2.1 Các thành phần của phần cứng 19
2 Hình 2.2 Sơ đồ tổ chức của hệ thống GIS 20
3 Hình 2.3 Cấu trúc dữ liệu raster và vector 27
4 Hình 2.4
Biểu diễn thông tin dạng điểm, đường, vùng
theo cấu trúc vector
28
5 Hình 2.5 Sơ đồ liên kết thông tin chung giữa hai vùng 30
6 Hình 2.6 Minh họa thông tin raster 31
7 Hình 2.7 Bản đồ được hiển thị thuộc tính dạng raster 31
8 Hình 2.8 Liên kết dữ liệu không gian và thuộc tính 34
9 Hình 2.9 Sơ đồ tổ chức cơ sở dữ liệu GeoDatabase 35
10 Hình 2.10 Tổ chức CSDL Shape files 36
11 Hình 3.1 Quy trình công nghệ xây dựng cơ sở dữ liệu 46
12 Hình 3.2 Thanh công cụ Editor 79
13 Hình 3.3 Bảng thuộc tính 80
14 Hình 3.4 Biên tập và chỉnh sửa dữ liệu thuộc tính 81
15 Hình 3.5 Cơ sở dữ liệu đê điều của toàn tỉnh hà tĩnh 81
16 Hình 3.6 Tra cứu thông tin thuộc tính 82

17 Hình 3.7 Tìm vị trí dữ liệu 82
18 Hình 3.8 Truy vấn, hỏi đáp và tìm kiếm cơ sở dữ liệu 83
19 Hình 3.9 Thống kê dữ liệu sau khi truy vấn 83
20 Hình 3.10
Truy vấn,tìm kiếm hỏi đáp dữ liệu không
gian
84
21 Hình 3.11 Hiển thị truy vấn không gian 84




6
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Thu
ật ngữ v
à ch
ữ
cái viết tắt
Giải thích
GIS
Geographic Information System
- Hệ thống thông tin địa lý
CSDL

Cơ s
ở dữ liệu

DLĐL

D
ữ liệu địa lý

OGC
Open GIS Consortium
-

Hi
ệp
hội GIS mở
ISO
Internation

Standard
Oranization - Tổ chức tiêu
chuẩn quốc tế
TC 211
Technical Committee 211: U
ỷ
ban chuẩn hóa thông tin địa lý
thuộc tổ chức tiêu chuẩn hóa
quốc tế, ban hành bộ tiêu chuẩn
mang mã hiệu ISO _ 19100
DBMS
Database Management System
-

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu
TAB
Đ

ịnh dạng tệp đồ họa của phần
mềm Mapinfo
UML
Unified Modelling Language
–

Ngôn ngữ mô hình hóa thống
nhất
Geodatabase Cơ sở dữ liệu thông tin địa lý
METADATA

Siêu d
ữ liệu




7

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết đề tài
Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa
học kỹ thuật, công nghệ thông tin cũng đã không ngừng phát triển và có nhiều
ứng dụng trong mọi lĩnh vực khoa học tự nhiên và xã hội. Một trong những
ứng dụng đó là hệ thống thông tin địa lý (GIS – Geographic Information
System).
GIS là một hệ thống thu nhận, lưu trữ, phân tích, quản lý, hiển thị và
cập nhật dữ liệu gắn liền với vị trí không gian của các đối tượng trên Trái Đất.
Chính vì vậy, GIS có phạm vi ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của nền
kinh tế - xã hội, đảm bảo an ninh quốc phòng, phục vụ nghiên cứu khoa học,

quản lý và quy hoạch sử dụng hợp lý tài nguyên và bảo vệ môi trường.
Cơ sở dữ liệu (CSDL) là một sản phẩm được xây dựng từ dữ liệu của
tập hợp các đối tượng địa lý dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật nhất định ví dụ
như OGC, ISO/TC211,…, có khả năng mã hóa, cập nhật và trao đổi qua các
dịch vụ truyền tin hiện đại. Định dạng mở, không phụ thuộc vào phần mềm
gia công dữ liệu, là CSDL để mô tả thế giới thực ở mức cơ sở, có độ chi tiết
và độ chính xác đảm bảo làm nền cho các mục đích xây dựng các hệ thống
thông tin chuyên đề khác nhau. Vì vậy để đáp ứng các nhu cầu cấp thiết của
thực tiễn, việc nghiên cứu xây dựng CSDL chuẩn chính thức, thống nhất cho
các ngành trong cả nước là vô cùng quan trọng và cần thiết.
Bản đồ thể hiện các đối tượng của bề mặt trái đất có khái quát hóa
nhưng vẫn thể hiện được tính quy luật và quy mô của đối tượng với độ chính
xác và mức độ tỉ mỉ tùy thuộc vào tỷ lệ bản đồ. Vì vậy việc sử dụng nguồn dữ
liệu đầu vào là bản đồ địa hình để xây dựng CSDL là giải pháp hữu hiệu và
kinh tế.


8
Để hiểu rõ hơn về lý luận và thực tiễn trong xây dựng nền dữ liệu phục
vụ công tác quản lý lãnh thổ, quản lý tài nguyên và bảo vệ môi trường, tác giả
đã thực hiện nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu GIS phục
vụ quản lý đê điều tỉnh Hà Tĩnh”
2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu của luận văn bao gồm các vấn đề liên quan đến các
lý thuyết về hệ thông tin địa lý, về CSDL.
3. Mục đích nghiên cứu
- Cập nhật tất cả các thông tin về hệ thống đê điều.
- Xây dựng bản đồ đê điều trên giấy và trên dữ liệu số giúp các cơ quan
chức năng quản lý, cập nhật thông tin cần thiết và cơ bản nhất về hệ thống đê
điều từ đó đưa ra các chính sách có liên quan tới đê điều.

- Tờ bản đồ là cái nhìn tổng quan về hệ thống đê điều của Hà Tĩnh.
- Là tư liệu phục vụ cho các mục đích khác nhau như: Quản lý, theo dõi
sự cố, tìm kiếm cứu nạn,
4. Nội dung nghiên cứu
1- Khái quát về hệ thống đê điều tỉnh Hà Tĩnh:
- Đặc điểm địa lý của khu vực.
- Đặc điểm kinh tế - xã hội của khu vực.
- Hiện trạng hệ thống đê điều tỉnh hà tĩnh.
2 - Cơ sở khoa học, nội dung và phương pháp xây dựng cơ sở dữ liệu GIS.
- Tổng quan về GIS.
- Các vấn đề chung về quản lý đê điều.
- Hệ thống thông tin cần thiết phục vụ công tác quản lý đê điều.
- Phương pháp xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ quản lý đê điều.
3 - Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS phục vụ quản lý hệ thống đê điều tỉnh Hà Tĩnh
- Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS về hệ thống đê điều tỉnh Hà Tĩnh.


9
-Tổ chức quản lý, khai thác cơ sở dữ liệu GIS về đê điều tỉnh Hà Tĩnh.
5. Phương pháp nghiên cứu
- Tổng hợp, thu thập và xử lý thông tin, tài liệu.
- Phương pháp bản đồ.
- Phương pháp GIS: Đây là phương pháp chủ đạo, dùng để kết nối các
dữ liệu khác nhau và phương pháp xử lý các dữ liệu đó.
- Phương pháp chuyên gia: Học hỏi các chuyên gia trong ngành về việc
xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- Ý nghĩa khoa học:
CSDL được xây dựng trên cơ sở kế thừa các nội dung của tư liệu bản
đồ, cùng với các phần mềm chuyên dụng như bộ phần mềm ArcGIS cung cấp

các công cụ để xây dựng, phân tích, hiện thị và đánh giá kết quả của quá trình
xây dựng CSDL .
- Ý nghĩa thực tiễn:
Kết quả nghiên cứu của đề tài là cơ sở cho việc mở ra một hướng ứng
dụng mới là từ nội dung của bản đồ địa hình, ta có thể xây dựng CSDL thông
qua công nghệ máy tính và phần mềm thích hợp.
Kết quả nghiên cứu còn là cơ sở, là nền cho các mục đích xây dựng các hệ
thông tin theo các chuyên đề khác nhau tiếp theo.chức quản lý, khai thác cơ
sở dữ liệu GIS về đê điều tỉnh Hà Tĩnh.
7. Cấu trúc của luận văn
Luận văn được trình bày với 87 trang bao gồm các nội dung: Phần mở
đầu, 3 chương, kết luận, tài liệu tham khảo, cùng với 1 bảng và 21 hình.


10
LỜI CẢM ƠN
Đề tài luận văn là một lĩnh vực phức tạp, thời gian nghiên cứu không
nhiều, trình độ kiến thức cũng như kinh nghiệm của bản thân còn có hạn, do
vậy luận văn không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được những ý
kiến đóng góp quý báu của các chuyên gia, các nhà khoa học, các thầy, cô
giáo và các bạn đồng nghiệp để kết quả của luận văn hoàn thiện và có tính
ứng dụng cao hơn, hiệu quả hơn.
Quá trình thực hiện luận văn tác giả đã nhận được sự động viên, khích lệ
của gia đình, bạn bè, các thầy cô Bộ môn Bản đồ, khoa Trắc địa và đặc biệt
là TS Vũ Bích Vân người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo tác giả trong suốt
quá trình nghiên cứu và thực nghiệm luận văn. Nhân đây, Tác giả xin chân
thành cảm ơn sự động viên, khích lệ của Thầy cô, gia đình và bạn bè trong
suốt quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn!

11

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN – KINH TẾ XÃ HỘI
VÀ HIỆN TRẠNG ĐÊ ĐIỀU TỈNH HÀ TĨNH
1.1. ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ - XÃ HỘI
1.1.1. Điều kiện tự nhiên
1.1.1.1. Vị trí địa lý
Hà Tĩnh thuộc khu vực Bắc Trung Bộ, trải từ 170
0
54’ đến 180

0
50’ vĩ độ
Bắc và 105
0
–108
0
kinh độ Đông. Phía Bắc giáp tỉnh Nghệ An, phía Nam giáp
tỉnh Quảng Bình, phía Đông giáp Biển Đông với bờ biển dài 137 km, phía Tây
giáp 2 tỉnh Lào (Tỉnh Bô Ly Khăm Xây và Khăm Muôn) với chiều dài biên
giới 145 km.
1.1.1.2. Đặc điểm địa hình địa mạo
Nằm ở phía Đông dãy Trường sơn, địa hình Hà tĩnh hẹp và dốc, nghiêng
từ Tây sang Đông, độ dốc trung bình 1,2%. Phía Tây là núi cao (độ cao trung
bình 1.500m), kế tiếp là đồi bát úp, dãi đồng bằng nhỏ, hẹp (độ cao trung bình
500m) và cuối cùng là bãi cát ven biển. Địa hình đồi núi chiếm 80% diện tích
tự nhiên, phân hoá phức tạp và bị chia cắt mạnh, hình thành các vùng sinh
thái khác nhau. Trong mỗi vùng có liên hệ bền chặt về kinh tế - xã hội và môi
trường sinh thái từ thượng nguồn tới ven biển. Địa hình đó đã tạo cho Hà tĩnh
những cảnh quan có giá trị đối với du lịch như: Rừng nguyên sinh Vũ Quang,
Thác Vũ Môn, Bãi tắm Xuân Thành, Thạch Hải, Thiên Cầm, Đèo Con,…
1.1.1.3. Đặc điểm địa chất
Diện tích đất tự nhiên 6.025 km
2
, được chia làm ba nhóm sử dụng đất
chính như sau (tổng diện tích 602.560 ha số liệu năm 2008):
- Đất nông nghiệp: 461.833 ha chiếm 76,65%
- Đất phi nông nghiệp: 77.063 ha chiếm 12,79%
- Đất chưa sử dụng: 63.614 ha chiếm 10,56%

12
Khoáng sản nằm rải rác ở hầu khắp các huyện trong tỉnh, từ vùng ven
biển đến vùng trung du miền núi. Toàn tỉnh có 91 mỏ và điểm khoáng sản
trong đó:
- Nhóm kim loại: có quặng sắt nằm tại các huyện Hương Khê, Hương
Sơn, Đức Thọ, Can Lộc. Đặc biệt là có mỏ sắt Thạch Khê - Thạch Hà có trữ
lượng ước tính 544 triệu tấn, đang đầu tư khai thác; có mỏ Titan chạy dọc
theo bờ biển từ Nghi Xuân đến Kỳ Anh, trữ lượng khoảng 4,6 triệu tấn (chiếm
hơn 1/3 trữ lượng của cả nước). Đây là các loại khoáng sản có giá trị kinh tế
cao, có thị trường tiêu thụ, giá trị xuất khẩu hàng năm đạt trên 100 tỷ đồng;
mỏ Vàng chủ yếu là dạng sa khoáng nằm rải rác ở các huyện Hương Sơn,
Hương Khê, Kỳ Anh; mỏ nước khoáng ở Sơn Kim - Hương Sơn; ngoài ra còn
có mỏ thiếc ở Hương Sơn, chì, kẽm ở Nghi Xuân,…
- Nhóm phi kim: như nguyên liệu gốm sứ, thuỷ tinh có trữ lượng khá
lớn nằm rải rác ở các huyện Hương Khê, Hương Sơn, Can Lộc, Đức Thọ.
- Nhóm nhiên liệu: có than nâu, than đá ở Hương Khê, than bùn ở Đức
Thọ có chất lượng cao nhưng trữ lượng hạn chế.
- Nguyên liệu chịu lửa: gồm có quaczit ở Nghi Xuân, Can Lộc; dolomit
ở Hương Khê; pyrit ở Kỳ Anh.
- Nguyên liệu làm phân bón: ngoài than bùn còn có photphorit ở Hương
Khê, chất lượng tốt, hiện đang được khai thác.
- Nguyên vật liệu xây dựng: các loại đá, cát, sỏi có ở khắp các huyện trong
tỉnh.
1.1.1.4. Đặc điểm khí tượng
Hà Tĩnh nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, ngoài ra Hà tĩnh còn chịu
ảnh hưởng của khí hậu chuyển tiếp của miền Bắc và miền Nam, với đặc trưng
khí hậu nhiệt đới điển hình của miền Nam và có 1 mùa đông giá lạnh của
miền Bắc. Hàng năm, Hà tĩnh có 2 mùa rõ rệt: Mùa mưa: có nhiều bão lụt,

13
kéo dài từ tháng 8 đến tháng 11, lượng mưa trung bình cao (trên 2.000 mm),
chiếm 2/3 lượng mưa cả năm; Mùa khô: Từ tháng 12 đến tháng 7 năm sau.
Đây là mùa nắng gắt, có gió Tây nam (thổi từ Lào) khô, nóng, lượng bốc hơn
lớn, gây hạn hán nghiêm trọng.
1.1.1.5. Thủy văn
Sông ngòi nhiều nhưng ngắn. Dài nhất là sông Ngàn Sâu 131 km, ngắn
nhất là sông Cày 9 km; sông Cả đoạn qua Hà Tĩnh giáp Nghệ An cũng chỉ có
37 km. Sông ngòi nơi đây có thể chia làm 3 hệ thống:
- Hệ thống sông Ngàn Sâu: Có lưu vực rộng 2.061 km2; có nhiều
nhánh sông bé như sông Tiêm, Rào Trổ, Ngàn Trươi.
- Hệ thống sông Ngàn Phố: Dài 86 km, lưu vực 1.065 km2, nhận nước
từ Hương Sơn cùng với Ngàn Sâu đổ ra sông La dài 21 km, sau đó hợp với
sông Lam chảy ra Cửa Hội.
- Hệ thống cửa sông và cửa lạch ven biển có: Nhóm Cửa Hội, Cửa Sót,
Cửa Nhượng, Cửa Khẩu.
Hà Tĩnh có 137 km bờ biển. Do chế độ thuỷ triều, độ sâu, địa mạo, địa
hình, đường đẳng sâu đáy biển, gió mùa Đông Bắc nên vùng biển này có
đầy đủ thực vật phù du của Vịnh Bắc Bộ (có 193 loài tảo) và lượng phù sa
của vùng sông Hồng, sông Cả, sông Lam.
Sông mã tạo ra nhiều nguồn thức ăn cho các loại hải sản sinh sống, cư
trú. Trữ lượng cá 8 - 9 vạn tấn/năm; tôm, mực, moi 7 - 8 ngàn tấn/năm
nhưng mới khai thác được 20 - 30%.
Biển Hà Tĩnh có 267 loài cá thuộc 97 họ trong đó 60 loài có giá trị kinh
tế cao, có 27 loài tôm; vùng ven biển rất thuận lợi cho việc sản xuất muối và
nuôi tôm, cua, ốc, nghêu, hàu
Vùng biển Hà Tĩnh luôn có hai dòng hải lưu nóng ấm, mát lạnh chảy
ngược, hoà trộn vào nhau. Một dòng cách ven bờ khoảng 30 - 40km, dòng

14
khác ở ngoài và sâu hơn. Vùng có hai khối nước hỗn hợp pha trộn thường
nằm ở độ sâu 20 - 30m, vùng này cá thường tập trung sinh sống. Nhiệt độ nước
bề mặt cũng thay đổi theo mùa, nhiệt độ cực đại vào tháng 7, tháng 8 có giá trị
tuyệt đối khoảng 30 - 31
o
C và cực tiểu vào tháng 12 đến tháng 3 khoảng 18 -
220C, nhiệt độ nước cũng tăng dần lên theo hướng Nam và Đông Nam.
Độ mặn nước biển (tầng mặt, tầng đáy) dao động từ 5 - 7% tuỳ thuộc vào
lượng mưa, thời tiết các tháng trong năm. Đặc biệt, với khối nước ven bờ thì độ
mặn biến thiên rất lớn về mùa mưa. Hàm lượng muối dinh dưỡng Phốt phát từ
5 - 12 mg/m
3
và Silic từ 90mg/m
3
, tuy có nghèo hơn phía Bắc vùng vịnh nhưng
nhờ nhiệt độ cao hơn quanh năm và lượng ô-xy hoà tan phong phú nên chu
trình chuyển hoá của muối dinh dưỡng hữu cơ sang vô cơ xảy ra trong thời
gian ngắn hơn.
- Hải đảo: Cách bờ biển Nghi Xuân 4km có hòn Nồm, hòn Lạp; ngoài
khơi Cửa Nhượng có hòn Én (cách bờ 5km), hòn Bơớc (cách bờ 2km); ở nam
Kỳ Anh cách bờ biển 4km có hòn Sơn Dương độ cao 123m, xa hơn phía
Đông có hòn Chim nhấp nhô trên mặt nước.
1.1.2. Đặc điểm kinh tế - xã hội
Tỉnh Hà Tĩnh nằm ở miền Trung của Việt Nam, phía bắc giáp tỉnh Nghệ
An, phía nam giáp tỉnh Quảng Bình và phía tây giáp Cộng hòa Dân chủ Nhân
dân Lào.
Diện tích của tỉnh là 6.055 km
2
, dân số khoảng 1.270.000 người. Tỉnh

Hà Tĩnh có thành phố Hà Tĩnh và thị xã Hồng Lĩnh, có 9 huyện, 80% địa bàn
của tỉnh là địa hình đồi núi. Dải hẹp dọc bờ biển có địa hình tương đối bằng
phẳng, diện tích canh tác nông nghiệp 104 nghìn ha. Chiều dài bờ biển 137
km. Vùng nước ven bờ biển có nhiều hải sản.
Tiềm năng dưới lòng đất tự nhiên của tỉnh, ngoài mỏ sắt Thạch Khê ra
còn có khu mỏ thiếc Sơn Kim cách thành phố Hà Tĩnh 115 km về phía tây,


15
mỏ than Hương Khê, nhiều nơi có dấu hiệu vàng sa khoáng. Trong tỉnh có
nhiều khu mỏ vật liệu xây dựng (cát, sỏi và đá dăm được sản xuất từ granít).
Trữ lượng granít ở gần khu mỏ Thạch Khê rất thuận lợi cho việc sản xuất đá
dăm dự tính là 126 triệu m
3
. Trên địa bàn tỉnh có 170 đơn vị xây dựng, trong
đó có 8 đơn vị nhà nước, 7 đơn vị hoạt động xây dựng cầu - đường.
Tỉnh Hà Tĩnh có tiềm năng lớn thu hút khách du lịch: Khu rừng bảo tồn
tự nhiên, những bãi tắm biển đẹp, khu điều dưỡng có nguồn nước nóng thiên
nhiên. Nhân dân trong tỉnh có truyền thống văn hóa lâu đời.
Dân số chủ yếu sống bằng nghề nông, nghề biển và tiểu thủ công nghiệp,
cơ sở công nghiệp hiện tại không có gì.
1.2 Hiện trạng đê điều tỉnh Hà Tĩnh.
Thống kê của Chi cục Quản lý đê điều và PCLB Hà Tĩnh cho thấy, toàn
tỉnh hiện có 24 tuyến đê biển, đê cửa sông với chiều dài 274 km, thuộc địa
bàn các huyện: Nghi Xuân (29,53 km), Can Lộc (28 km), Lộc Hà (44,9 km),
Thạch Hà (38,3 km), thành phố Hà Tĩnh (33,8 km), Cẩm Xuyên (40,54 km)
và Kỳ Anh (58,7 km). Do phần lớn các tuyến đê này được đào đắp thủ công
trong khi công tác tu bổ chủ yếu huy động ngày công lao động nghĩa vụ của
nhân dân nên chất lượng các tuyến đê ngày càng xuống cấp, không đảm bảo
năng lực phòng chống bão, lũ, triều cường hàng năm.

Quyết định phê duyệt Chương trình đầu tư củng cố, bảo vệ và nâng cấp
đê biển các tỉnh từ Quảng Ninh đến Quảng Nam ra đời đã trở thành cứu cánh
cho tỉnh nghèo như Hà Tĩnh trong việc ngăn mặn, giữ ngọt cho các khu dân
cư sát sông, ven biển. Theo đó, từ năm 2006 đến nay, Bộ NN&PTNT cùng
các địa phương đã hoàn thành 16 dự án đê biển, đê cửa sông với chiều dài
49,7 km. Cụ thể có 3 đoạn của tuyến đê biển Hội Thống và 1 đoạn đê Đá Bạc
- Đại Đồng ở Nghi Xuân; 6 đoạn tuyến đê sông Tả Nghèn và Hữu Nghèn ở


16
Can Lộc và Thạch Hà; đoạn đê biển Cẩm Lĩnh, đê biển Phúc - Long -
Nhượng, đê biển và kè biển Cẩm Nhượng (Cẩm Xuyên); các đoạn đê biển Kỳ
Hà, Kỳ Ninh (Kỳ Anh).
Bên cạnh các công trình hoàn thành, hiện nay, các địa phương cũng đang
triển khai thi công 17 dự án có tổng chiều dài 130,1 km với 8 dự án khác có
tổng chiều dài 36,1 km cũng đang trong giai đoạn chuẩn bị đầu tư.
Ngoài ra, chương trình nâng cấp đê biển, đê cửa sông còn được lồng
ghép với các dự án khắc phục hậu quả thiên tai năm 2005 từ nguồn ODA của
Ngân hàng Phát triển châu Á (ADB), góp phần nâng tổng chiều dài các tuyến
đê được nâng cấp lên 98,2 km (Thạch Hà 6,81 km, thành phố Hà Tĩnh 12,95
km, Can Lộc 28,1 km, Kỳ Anh 9,3 km, Lộc Hà 15,25 km, Nghi Xuân 14,34
km, Cẩm Xuyên 11,48 km) quy mô các tuyến đê được nâng cấp đảm bảo khả
năng chống đỡ với bão cấp 10, tần suất triều trung bình P=5%.
Thực tiễn công tác PCLB nhiều năm qua ghi nhận sự đóng góp quan
trọng của các tuyến đê được đầu tư nâng cấp khi giải quyết cơ bản các đoạn
tuyến xung yếu, mang lại hiệu quả thiết thực kết hợp giữa nhiệm vụ ngăn
mặn, giữ ngọt cho các khu dân cư có các tuyến đê bảo vệ; đồng thời giải
quyết nhu cầu giao thông đi lại của nhân dân, qua đó, khai thác tối đa tiềm
năng ven biển.
Vấn đề nữa là trong giải pháp kỹ thuật thì chủ yếu tuân thủ theo tuyến đê

hiện có rồi điều chỉnh cục bộ nhằm đảm bảo trơn thuận. Về việc xây dựng các
cống qua đê, các dự án nâng cấp chỉ mới sửa chữa cống có quy mô nhỏ chứ
chưa có kinh phí xử lý các cống quy mô lớn, kỹ thuật phức tạp dẫn đến công
trình không đồng bộ. Một vấn đề bức thiết hiện nay là sau đầu tư thì bàn giao


17
cho chính quyền cấp xã quản lý, bảo vệ, song chính sách, chế độ lại chưa thỏa
đáng nên hiệu quả chưa như mong muốn.
Dù chỉ mới hoàn thành xấp xỉ 36% chiều dài 274 km đê biển, đê cửa sông
cần củng cố, nâng cấp nhưng đó là cả nỗ lực lớn trong việc tranh thủ các
nguồn lực đầu tư của tỉnh. Muốn vậy, nguyên tắc chỉ ưu tiên đầu tư các tuyến
đê xung yếu gắn với quản lý hiệu quả sau đầu tư phải luôn đảm bảo!.

18
Chương 2
CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG
CƠ SỞ DỮ LIỆU GIS
2.1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS)
2.1.1. Khái niệm về GIS
Theo ESRI (Environmental System Reseach Institute): Hệ thống thông tin
địa lý (Geographic Information System-GIS) được định nghĩa “là một hệ thống
bao gồm phần cứng, phần mềm, dữ liệu và con người nhằm thu thập, lưu trữ, cập
nhật, xử lý, phân tích và hiển thị các thông tin địa lý trên bề mặt Trái đất”.
GIS là một thuật ngữ tương đối mới, xuất hiện lần đầu tiên trong các ấn
phẩm xuất bản vào những năm 1960. Mặc dù thuật ngữ còn mới, nhưng nhiều
khái niệm của nó đã có một truyền thông lâu dài trong khoa học trái đất. Ví dụ
khái niệm về ch ồng xếp các lớp bản đồ(map overlay), một khái niệm rất quan
trọng trong GIS hiện đại, đã được một người Pháp tên là Louis Alexandre
Berthier sử dụng cách đây 200 năm. Ông là người đã biên tập và phân lớp một
loạt bản đồ để phân tích sự di chuyển của các đội quân trong cuộc cách mạng
Mỹ. Một ví dụ nữa, minh hoạ cho ý nghĩa của khái niệm lớp được tiến sĩ John
Snow thực hiện năm 1854. Ông đã phân lớp bản đồ London, để chỉ ra khu vực

sẩy ra tử vong do bệnh dịch tả với bản đồ vị trí giếng nước ở thành phố này, từ
đó thể hiện mối quan hệ giữa hai tập số liệu này. Những ví dụ này đã chỉ ra
những nguyên lý cơ bản, ngày nay vẫn là nền tảng của GIS hiện đại, tức là đưa
ra quyết định dựa trên sự phân tích đồng thời các loại số liệu khác nhau phân bố
trên cùng một hệ quy chiếu địa lý. Khả năng và tiện ích của GIS hiện đại phụ
thuộc chủ yếu vào khả năng tốc độ xử lý của máy tính. Trong những năm cuối
của thế kỷ 20, nhiều vấn đề bức xúc đã đặt ra với nhiều quốc gia và các khu vực
trên thế giới. Đó là vấn đề cạn kiệt tài nguyên, ô nhiễm môi trường, bùng nổ dân
số, thiên tai, dịch bệnh v.v… Nỗ lực kiểm soát và giải quyết các vấn đề này đòi


19
hỏi cần có sự thu thập, tổng hợp và xử lý các thông tin đầy đủ, chính xác và
nhanh chóng. Công nghệ GIS hiện đại ra đời và phát triển mạnh mẽ trong hầu
hết các ngành kinh tế quốc dân, một phần chính là từ lý do đó.
2.1.2. Cấu trúc của Hệ thống thông tin địa lý (GIS)
Phần cứng (Hardware)
Phần cứng của hệ thống GIS bao gồm các loại máy tính và các thiết bị
ngoại vi để nhập dữ liệu, in ấn và truy xuất kết quả. Máy tính có thể được nối
mạng cục bộ hoặc internet để chia sẻ thông tin. Trong số các thiết bị ngoại vi,
bên cạnh máy in, máy vẽ, v.v…, trong trường hợp cần phải chuyển đổi thông
tin từ ảnh tương tự, bản đồ sang dạng số cần có cả máy quét.







Hình 2.1- Các thành phần của phần cứng

Phần mềm (Software)
Công cụ quan trọng trong công nghệ GIS là các phần mềm tin học. Mỗi
loại phần mềm có những chức năng và công dụng riêng. Một cách gần đúng,
có thể chia phần mềm GIS ra làm 3 nhóm:
Nhóm phần mềm đồ hoạ (Microstation, Autocad, v.v…). Là nhóm các
phần mềm được ứng dụng để biên tập, quản lý, cập nhật và hiện chỉnh các
loại bản đồ dạng số.
Nhóm phần mềm quản trị bản đồ (Mapinfor, Arc/View, MGE, v.v…). Là
những phần mềm mà ngoài chức năng đồ hoạ, thành lập bản đồ số, nắn chỉnh hình
CPU
MÁY VẼ
MÁY QUÉT
Ổ CỨNG
THIẾT BỊ HIỂN THỊ
TỆP LƯU


20
học, chuyển đổi toạ độ chúng có khả năng kết nối các thông tin bản đồ (thông tin
không gian) với thông tin thuộc tính (thông tin phi không gian) và quản lý chúng.
Nhóm phần mềm quản trị và phân tích không gian (Arc/Infor, Arc/View,
Softdesk, Acr/ViewGIS, v.v…). Là các phần mềm mà ngoài khả năng cập nhật
và quản lý thông tin chúng có thêm chức năng phân tích dữ liệu không gian.
Các phần mềm GIS rất đa dạng có nhiều tính năng khác nhau. Các
modul phần mềm phải thực hiện được các nhiệm vụ, bao gồm:
-Nhập và kiểm tra dữ liệu.
-Phân tích và biến đổi dữ liệu.
-Lưu trữ và quản trị dữ liệu.
-Hỏi đáp về dữ liệu và tương tác với người sử dụng.
-Xuất và in ấn dữ liệu.

Các phần mềm ngày càng được hoàn thiện, phát triển với các chức năng đa
dạng hơn, thân thiện với người dùng hơn và khả năng quản lý dữ liệu hiệu quả hơn.












Hình 2.2- Sơ đồ tổ chức của hệ thống GIS
K
ết quả

B
ản đồ

Báo cáo

Chuyên gia
Phương pháp
Ph
ần cứng

Ph
ần mềm

D
ữ liệu



21
Dữ liệu (Data)
Dữ liệu là thành phần quan trọng nhất trong hệ thống GIS. Dữ liệu được
phân thành 2 loại: dữ kiệu không gian (spatia datal) và dữ liệu phi không gian
(non-spatial data). Dữ liệu không gian là thông tin về vị trí của các đối tượng
trong thế giới thực trên mặt đất một hệ quy chiếu nhất định (toạ độ). Dữ liệu
phi không gian là dữ liệu thuộc tính (attribute) hoặc dữ liệu mô tả các đối
tượng địa lý, dữ liệu này có thể là định lượng hoặc định tính. Sự kết nối giữa
dữ liệu không gian và phi không gian là cơ sở để xác định chính xác các
thông tin của đối tượng địa lý và thực hiện phép phân tích tổng hợp trong hệ
thống GIS.
Con người (People)
Không thể có một hệ thống nào vận hành tốt mà không có sự tham gia
của con người. Con người được coi là bộ não của hệ thống. Con người thiết
kế, thành lập, khai thác và bảo trì hệ thống.
Bốn thành phần nêu trên tạo thành một hệ thống thống nhất hoàn chỉnh.
Người ta ví rằng: Thiết bị (phần cứng, phần mềm), quy trình xử lý và con
người là công cụ điều khiển và vận hành hệ thống, cơ sở dữ liệu là nguyên
liệu tạo ra các sản phẩm của hệ thống.
2.1.3. Các chức năng của GIS
Hệ thống GIS thực hiện các chức năng cơ bản sau đây:
- Nhập và biến đổi dữ liệu, kể cả dữ liệu không gian và phi không gian,
từ các số liệu thống kê, bảng biểu, bản đồ, phim ảnh dạng tương tự sang dạng
số tạo nguồn thông tin cho hệ thống.

- Quản trị dữ liệu, là chức năng tổ chức, lưu trữ, cập nhật, v.v… dữ liệu.
- Phân tích dữ liệu, là chức năng quan trọng của GIS, là khả năng kết
nối, phân tích các dữ liệu không gian và phi không gian, phân tích tổng hợp
để giải quyết các yêu cầu của bài toán.


22
- Truy xuất dữ liệu, cho phép xuất dữ liệu dưới dạng biểu đồ, bản đồ,
bảng biểu, v.v…
*Nhập dữ liệu
Bao gồm mọi khía cạnh của việc biến đổi các số liệu thu nhập được dưới
dạng các bản đồ, số liệu đo đạc ngoại nghiệp, ảnh hàng không, ảnh vệ tinh và
các thiết bị ghi thành một hình thức số tương thích.
Một tập hợp lớn các công cụ máy tính cho mục đích này bao gồm đầu
tương tác hoặc thiết bị hiện hình khả biến, máy số hoá, các danh mục, số liệu
trong các tệp văn bản, các loại máy quét (có thể được đặt trên vệ tinh hoặc
máy bay) để ghi chụp tiếp hoặc để chuyển đổi các bản đồ và các hình ảnh
chụp ảnh sang dạng khác máy tính có thể đọc được cùng với các thiết bị cần
thiết cho việc ghi các số liệu đã viết trên phương tiện từ như băng từ hay đĩa
từ. Việc nhập dữ liệu và kiểm tra dữ liệu cần thiết cho xây dựng một cơ sở dữ
liệu địa lý. Việc kiểm tra thông tin dữ liệu đầu vào có yêu cầu sau:
- Tất cả các thông tin đầu vào phải đảm bảo tính chính xác duy nhất và
không có lỗi khi mô tả thuộc tính.
- Kiểm tra các lỗi về sai lệch vị trí, tỷ lệ, độ méo hình, v,v tính không
đầy đủ của các thông tin dữ liệu không gian bằng cách vẽ ra với cùng tỷ lệ và
so sánh với các thông tin gốc.
- Kiểm tra các thông tin sai sót đối với các thông tin không gian bằng
cách in ra và kiểm tra so với thông tin đã có.
* Lưu trữ và quản lý dữ liệu
Các chương trình phần mềm được sử dụng để thực hiện nhiệm vụ tổ

chức cơ sở dữ liệu và có thể xem đây là hệ thống quản trị cơ sở dữ liệu.
Các chương trình này sẽ lưu trữ và quản lý dữ liệu theo cách thức chuẩn
mẫu riêng hợp lý để đáp ứng mọi nhu cầu cần thiết của hệ thống sao cho có
hiệu quả cao nhất.


23
* Xuất dữ liệu và trình bày
Sau các quá trình xử lý số liệu, kết quả thu được sẽ thể hiện theo nhiều
phương thức khác nhau và các kết quả phân tích sẽ được báo cáo cho người sử
dụng theo nhiều dạng.
Các số liệu có thể biểu thị dạng bản đồ, các bảng biểu hay hình vẽ (đồ thị
hoặc sơ đồ khối) theo nhiều phương thức. Số liệu sẽ được chuyển từ dạng
hình ảnh luôn thay đổi theo thời gian trên một ống tia âm cực (Cathode Ray
Tube - CRT) thông qua một đầu ra để vẽ trên máy in hay máy vẽ.
Ngoài ra, các thông tin đầu ra đồng thời phải đáp ứng các yêu cầu đảm
bảo cho quá trình chuyển đổi thông tin giữa các hệ thống máy tính và chúng sẽ
được chuyển đổi nhờ các công cụ trung gian như băng từ, đĩa từ, các loại mạng
thông tin khác.
* Xử lý và phân tích dữ liệu
Bao gồm hai loại hoạt động là:
+ Biến đổi cần thiết để khử các sai số (các sai sót từ các số liệu, sai sót
trong khâu số hoá hay nhập dữ liệu thuộc tính, v.v ) hoặc đưa chúng vào số
liệu mới hoặc so sánh chúng với các bộ số liệu khác.
+ Xây dựng các phương pháp phân tích có thể áp dụng đối với dữ liệu
trong trật tự thực hiện các câu trả lời với các câu hỏi đưa ra đối với hệ thống.
Các phép biến đổi có thể thực hiện đối với các dữ liệu không gian và dữ
liệu thuộc tính của các dữ liệu hoặc ở dạng riêng lẻ hoặc thành các tổ hợp.
Việc sử dụng tối ưu phương pháp biến đổi và sử dụng chúng trong điều kiện
thuận lợi và đúng đắn thì đều theo cách biến đổi đơn giản có thể được phối

hợp để thực hiện một thể loại nào đó của mô hình hoá địa lý mô hình không
gian. Việc kết nối dữ liệu cũng có thể coi như quá trình biến đổi dữ liệu.
Kết nối dữ liệu là quá trình rất quan trọng bởi vì khi giải quyết một vấn
đề nào đó trong hệ thống thì cần phải kết hợp nhiều loại thông tin khác nhau