xây dựng cơ sở dữ liệu thông tin địa lý phục vụ quản lý cơ sở hạ tầng kinh tế xã hội tỉnh lào cai luận văn ths. địa lý tự nhiên

I HC QUC GIA H NI
TRNG I HC KHOA HC T NHIấN







Phm Th Vit H





Xây dựng cơ sở dữ liệu thông tin
địa lý phục vụ quản lý Cơ sở hạ tầng
kinh tế x hội tỉnh lo cai







LUN VN THC S KHOA HC

H Ni, thỏng 11 - 2011
I HC QUC GIA H NI
TRNG I HC KHOA HC T NHIấN






Phm Th Vit H




Xây dựng cơ sở dữ liệu thông tin
địa lý phục vụ quản lý Cơ sở hạ tầng
kinh tế x hội tỉnh lo cai


Chuyờn ngnh: Bn Vin thỏm v H thụng tin a lý
Mó s: 60.44.76

LUN VN THC S KHOA HC




NGI HNG DN KHOA HC:
TS. INH TH BO HOA







H Ni, thỏng 11 - 2011
MỤC LỤC
Trang
MỤC LỤC 3
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 6
DANH MỤC CÁC BẢNG, HÌNH VẼ 7
MỞ ĐẦU 8
1. Tính cấp thiết của đề tài 8
2. Mục tiêu của đề tài 9
3. Nhiệm vụ nghiên cứu 9
4. Phương pháp nghiên cứu 9
5. Phạm vi nghiên cứu 9
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 10
7. Cơ sở dữ liệu, tài liệu phục vụ đề tài 10

8. Cấu trúc của luận văn 11
TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU GIS CHƯƠNG 1.
PHỤC VỤ QUẢN LÝ CƠ SỞ HẠ TẦNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 12
1.1. TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ DỮ LIỆU GIS PHỤC VỤ QUẢN LÝ CƠ SỞ
HẠ TẦNG 12
1.1.1. Khái niệm và đặc điểm của cơ sở hạ tầng kỹ thuật 12
1.1.2. Nhu cầu về CSDL GIS trong công tác quản lý CSHT kinh tế xã hội 14
1.1.3. Cơ sở dữ liệu địa lý - công cụ hữu hiệu hỗ trợ ra quyết định 15
1.2. KHÁI QUÁT CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN TRONG NGHIÊN CỨU XÂY
DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ 18
1.2.1. Cơ sở khoa học về hệ thông tin địa lý 18
1.2.2. Cơ sở dữ liệu địa lý 21
1.2.3. Công nghệ xây dựng cơ sở dữ liệu, lưu trữ, phân tích, xử lý thông tin 22
1.2.4. Khả năng ứng dụng của GIS trong xây dựng CSDL địa lý cấp tỉnh phục vụ
công tác quản lý hành chính 26
1.3. XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN VÀ ỨNG DỤNG HỆ THỐNG THÔNG TIN
ĐỊA LÝ 26
1.3.1. Phát triển và ứng dụng Hệ thống thông tin địa lý trên thế giới 26
1.3.2. Phát triển và ứng dụng GIS tại Việt nam 27
1.3.3. Khái quát các công trình liên quan đến đề tài 30

- 3 -
1.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31
1.4.1. Phương pháp bản đồ và hệ thông tin địa lý (GIS) 31
1.4.2. Phương pháp thống kê 31
1.4.3. Phương pháp thử nghiệm 31
1.4.4. Phương pháp phân tích tổng hợp số liệu 31
1.4.5. Phương pháp chuyên gia 32
1.4.6. Phương pháp phân tích nhân tố ứng dụng trong đánh giá tổng hợp 32

CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỊA LÝ VỀ CƠ SỞ HẠ TẦNG 33
2.1. CHUẨN THÔNG TIN ĐỊA LÝ 33
2.1.1. Chuẩn thuật ngữ 34
2.1.2. Chuẩn về hệ thống tham chiếu không gian 34
2.1.3. Chuẩn mô hình cấu trúc dữ liệu địa lý 34
2.1.4. Chuẩn về phân loại đối tượng địa lý 34
2.1.5. Chuẩn thể hiện trình bày dữ liệu địa lý 35
2.1.6. Chuẩn về chất lượng dữ liệu không gian 35
2.1.7. Chuẩn siêu dữ liệu (Metadata) 35
2.1.8. Chuẩn mã hoá và trao đổi dữ liệu 35
2.2. YÊU CẦU TRONG THIẾT KẾ CSDL ĐỊA LÝ CẤP TỈNH 35
2.2.1. Nội dung của cơ sở dữ liệu địa lý cấp tỉnh 37
2.2.2. Xây dựng lược đồ ứng dụng 41
2.2.3. Thiết kế cấu trúc cơ sở dữ liệu 41
2.3. NỘI DUNG, NHIỆM VỤ QUẢN LÝ CƠ SỞ HẠ TẦNG 44
2.3.1. Nội dung các yếu tố cơ sở hạ tầng 44
2.3.2. Nhiệm vụ quản lý nhà nước về cơ sở hạ tầng 46
2.4. THIẾT KẾ CSDL ĐỊA LÝ VỀ CSHT 47
2.4.1. Thiết kế CSDL nền địa lý 47
2.4.2. Thiết kế CSDL chuyên đề CSHT 48

CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ QUẢN LÝ CƠ SỞ
HẠ TẦNG TỈNH LÀO CAI 50
3.1. ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN 50
3.1.1. Vị trí địa lý, địa hình, khí hậu 50
3.1.2. Xã hội 50

- 4 -
3.1.3. Cơ sở hạ tầng chủ yếu 51
3.1.4. Tiềm năng và lợi thế phát triển 53

3.1.5. Hiện trạng ứng dụng công nghệ thông tin tại các sở, ban, ngành tỉnh
Lào Cai 55
3.2. LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG CSDL ĐỊA LÝ 56
3.2.1. Lựa chọn Công nghệ nhập liệu - Công nghệ số hoá và hiện chỉnh bản đồ 56
3.2.2. Lựa chọn công nghệ xây dựng cơ sở dữ liệu, lưu trữ, xử lý thông tin 56
3.2.3. Các phần mềm khác 57
3.3. XÂY DỰNG CSDL ĐỊA LÝ VỀ CSHT TỈNH LÀO CAI 58
3.3.1. Sơ đồ quy trình công nghệ 58
3.3.2. Nội dung các bước của quy trình công nghệ 58
3.4. SỬ DỤNG KẾT QUẢ CSDL CSHT TỈNH LÀO CAI PHÂN TÍCH MỐI
QUAN HỆ DÂN SỐ VÀ CƠ SỞ HẠ TẦNG 73
3.4.1. Tổ chức và chuẩn hoá số liệu 73
3.4.2. Phân tích nhân tố 76

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 82
TÀI LIỆU THAM KHẢO 84
PHỤ LỤC 86
Phụ lục 1 86
Phụ lục 2 108





- 5 -
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

CSHT : Cơ sở hạ tầng
BĐĐH : Bản đồ địa hình
CSDL : Cơ sở dữ liệu

DGN : Định dạng dữ liệu của phần mềm Microstation
Feature : Đối tượng
Feature class : Lớp đối tượng
GIS : Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System)
Internet : Mạng toàn cầu
LAN : Mạng nội bộ
SHP : Định dạng dữ liệu của phần mềm
SQL : Ngôn ngữ tìm kiếm, hỏi đáp
TN&MT : Tài nguyên và Môi trường
VN2000 : Tên hệ tọa độ, độ cao chính thức sử dụng ở Việt Nam
HTML : Hypertext Markup Language - Ngôn ngữ liên kết siêu văn bản
UBND : Ủy ban nhân dân







- 6 -
DANH MỤC CÁC BẢNG, HÌNH VẼ

* Bảng:
Bảng 2.1. Danh mục các chuẩn 33
Bảng 3.1. Yếu tố nội dung và thông tin thuộc tính của bản đồ CSHT 62
Bảng 3.2. Lựa chọn các biến phân tích 74
Bảng 3.3. Bảng giá trị các biến tính toán theo chỉ tiêu lựa chọn 75
Bảng 3.4. Bảng ma trận hệ số tương quan của một số biến 76
Bảng 3.5. Tổng biến giải thích được của các thành phần 77
Bảng 3.6. Ma trận thành phần chính 78

Bảng 3.7. Ma trận thành phần chính đã được quay Varmax 79
Bảng 3.8. Bảng giá trị riêng cho mỗi huyện 80
Bảng 3.9. Bảng đánh giá phân loại 80

* Hình vẽ:
Hình 1.1. Liên kết dữ liệu không gian và thuộc tính 22
Hình 2.1. Mô hình phát triển CSDL địa lý cấp tỉnh 36
Hình 2.2. Lược đồ ứng dụng mô tả cấu trúc dữ liệu [Nguồn TC211] 41
Hình 2.3. Mô hình cấu trúc CSDL địa lý về CSHT 47
Hình 3.1. Sơ đồ quy trình công nghệ xây dựng CSDL 58
Hình 3.2. Một số yếu tố nội dung của bản đồ Cơ sở Hạ tầng 67
Hình 3.3. Yếu tố giao thông 68
Hình 3.4. Yếu tố thủy hệ 68
Hình 3.5. Yếu tố trường học 69
Hình 3.6. Yếu tố điện 69
Hình 3.7. Yếu tố bưu chính viễn thông 70
Hình 3.8. Mạng lưới chợ 70
Hình 3.9. Mạng lưới cơ sở y tế 71
Hình 3.10. Điểm dân cư 71
Hình 3.11. Nhà văn hóa 72
Hình 3.12. Các đối tượng là đường đất đã được chọn có màu xanh 72
Hình 3.13. Mô hình kết quả 81


- 7 -
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Thực tiễn hơn 25 năm đổi mới, sự phát triển hạ tầng kinh tế - xã hội của các địa
phương
đã góp phần làm thay đổi diện mạo kinh tế, xã hội trên toàn quốc, góp phần

vào sự thành công của công cuộc nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước. Sự phát triển hạ
tầng kinh tế xã hội địa phương không chỉ là vấn đề kinh tế -
kỹ thuật đơn thuần mà
còn là vấn đề xã hội quan trọng nhằm tạo tiền đề cho các địa phương trong cả nước
phát triển nhanh và bền vững. Do vậy, chính
sách phát triển hạ tầng kinh tế xã hội trên
phạm vi cả nước là một trong những vấn đề được các cấp chính quyền chú trọng và
luôn được gắn với các chương trình phát triển của các tỉnh.
Chính từ sự phát triển nhanh chóng về hạ tầng kinh tế xã hội của các tỉnh đã
làm gia tăng nhu cầu quản lý về cơ sở hạ tầng (CSHT) như: các công trình điện, nước,
trường, trạm, thông tin liên lạc, hệ thống giao thông Cẩn thiết phải có một hệ thống
các phương pháp quản lý và thông tin hiện đại để đảm bảo cho các hệ thống CSHT có
thể hỗ trợ cho sự phát triển của các lĩnh vực kinh tế và xã hội.
Trên hầu hết các lĩnh vực quản lý cơ sở hạ tầng của tỉnh, từ quy hoạch phát
triển tổng thể CSHT đến quản lý hạ tầng kỹ thuật, bảo vệ môi trường, quản lý an ninh
xã hội theo địa bàn, chuyển dịch cơ cấu kinh tế, sử dụng đất đai trong tỉnh đều có nhu
cầu cấp thiết về một hệ thống thông tin bản đồ trong đó có các thông tin thuộc tính
đính kèm tăng tải trọng thông tin cho bản đồ, cung cấp được hệ thống thông tin có
khoa học cho công tác quản lý, điều hành, nâng cấp cũng như quy hoạch CSHT của
các địa phương.
Việc sớm triển khai một đề án ứng dụng GIS cấp tỉnh trước hết phục vụ quản lý
CSHT ở cấp vĩ mô và từng bước đáp ứng yêu cầu quản lý, điều hành tác nghiệp cho
các sở ngành, huyện thị, đã trở thành một đòi hỏi thực sự cần thiết và cấp bách với các
địa phương trong cả nước, đặc biệt là đối với những tỉnh miền núi trình độ phát triển
về công nghệ thông tin chưa cao nhưng được đầu tư nhiều cho các dự án quy hoạch
phát triển cơ sở hạ tầng kinh tế xã hội.
Tỉnh Lào Cai là một tỉnh miền núi giáp biên giới Việt Trung có các yếu tố
thuận lợi về địa lý và lịch sử thu hút nhiều đầu tư trong nước và nước ngoài. Các hoạt
động xây dựng và phát triển tiếp theo cho thấy các dịch vụ CSHT thiết yếu như điện,
nước, trường, trạm y tế, viễn thông và thoát nước là rất cần được quy hoạch, mở rộng

và nâng cấp.
Việc sớm hình thành một hệ thống dữ liệu GIS nền dùng chung cấp Tỉnh, nhằm
đáp ứng yêu cầu quản lý CSHT ở cấp vĩ mô và chia sẻ thông tin dùng chung là một
bước đột phá để phát huy tổng hợp các nguồn dữ liệu bản đồ cho quản lý CSHT. Tạo
ra sự liên thông của các nguồn dữ liệu GIS trên địa bàn quản lý từ phạm vi tỉnh, đến
huyện, thị phường, xã. Đây cũng là giải pháp về hạ tầng thông tin để sớm hình thành

- 8 -
Do đó, tác giả đã lựa chọn đề tài “Xây dựng cơ sở dữ liệu thông tin địa lý phục
vụ quản lý cơ sở hạ tầng kinh tế xã hội tỉnh Lào Cai”.
2. Mục tiêu của đề tài
Nghiên cứu về phương pháp luận và áp dụng quy trình xây dựng CSDL địa lý
để quản lý CSHT kinh tế xã hội tỉnh Lào Cai.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
Để đạt được các mục tiêu trên đề tài đã giải quyết các nhiệm vụ sau:
- Tổng quan các vấn đề xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ quản lý kinh tế xã hội.
- Xây dựng cấu trúc CSDL địa lý phục vụ công tác quản lý CSHT.
- Nghiên cứu quy trình xây dựng CSDL địa lý phục vụ công tác quản lý CSHT.
- Thử nghiệm xây dựng CSDL cơ sở hạ tầng tỉnh Lào Cai và bước đầu khai
thác CSDL.
4. Phương pháp nghiên cứu
Đề tài sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau:
- Phương pháp bản đồ và hệ thông tin địa lý: Đây là phương pháp chủ đạo sử
dụng triệt để như 1 phương pháp dùng để hiển thị bản đồ, kết nối các dữ liệu và
phương pháp xử lý các dữ liệu đó phục vụ mục tiêu đề tài đã đặt ra.
- Phương pháp chuyên gia: tham khảo các ý kiến chuyên gia về các chuyên
ngành khác để có luận cứ khoa học phục vụ mục tiêu nghiên cứu của đề tài.
- Phương pháp thống kê: dùng để thu thập các tài liệu, số liệu phục vụ cho công
tác thiết kế CSDL chuyên đề và nhập thông tin thuộc tính.
- Phương pháp phân tích tổng hợp số liệu: dùng để chiết lọc và chuẩn hóa

CSDL một cách chính xác và theo một hệ thống nhất định.
- Phương pháp thử nghiệm: thử nghiệm với dữ liệu thực tế để kiểm nghiệm quy
trình lý thuyết đã đề ra.
- Phương pháp phân tích nhân tố: sử dụng phương pháp này để phân tích mối
tương quan giữa các yếu tố chính trong CSDL đã thiết kế và kiểm nghiệm chúng có
phù hợp với thực tiễn hay không.
5. Phạm vi nghiên cứu
- Phạm vi lãnh thổ: Khu vực nghiên cứu là tỉnh Lào Cai, một tỉnh biên giới
miền núi phía Bắc giáp Trung Quốc, có các điều kiện tự nhiên không thật sự thuận lợi
để phát triển hạ tầng cơ sở.

- 9 -
- Giới hạn nội dung nghiên cứu: Nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý phục
quản lý cơ sở hạ tầng tỉnh Lào Cai (tập trung vào nội dung về CSHT).
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
a. Ý nghĩa khoa học
Những kết quả nghiên cứu và thực nghiệm của đề tài đã góp phần xây dựng
cơ sở khoa học trong việc xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý chuyên đề phục vụ công tác
quản lý xã hội của tỉnh.
b. Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ trợ giúp các nhà quản lý trong công tác quản
lý cơ sở hạ tầng của tỉnh Lào Cai.
Góp phần bổ sung tài liệu khoa học về ứng dụng GIS trong xây dựng CSDL
phục vụ quản lý xã hội tại tỉnh và ứng dụng cho các chuyên ngành khác của tỉnh.
7. Cơ sở dữ liệu, tài liệu phục vụ đề tài
Tài liệu phục vụ đề tài gồm:
* Tài liệu bản đồ:
- Bản đồ địa hình tỷ lệ 1/ 25.000 dạng số dùng là tư liệu chính để liệt kê đối
tượng và phân lớp đối tượng trong CSDL nền.
- Bản đồ hành chính tỉ lệ 1/ 150.000 để hiện chỉnh nội dung và các yếu tố

hành chính.
- Bản đồ hiện trạng sử dụng đất tỉ lệ 1/ 50.000 năm 2005 dùng để cập nhật các
yếu tố về CSHT.
- Bản đồ địa giới hành chính 364 cập nhật ranh giới hành chính đến tháng 8
năm 2011 tỉ lệ 1/ 50.000.
- Các loại bản đồ chuyên đề toàn tỉnh: Bản đồ Quy hoạch, bản đồ dân cư, giao
thông dạng số tỉ lệ 1/ 300.000.
* Tài liệu phi bản đồ:
- Niên giám thống kê tỉnh Lào Cai năm 2008, 2009, 2010. Dùng để nhập cho
các trường thông tin thuộc tính đã thiết kế.
- Sách về giao thông, danh mục hành chính và các tài liệu về địa lý tự nhiên
kinh tế xã hội khác.
- Tuy nhiên chủ yếu các bản đồ số định dạng là MicroStation DGN chỉ phục vụ
công tác in ra chứ chưa được sử dụng trong quản lý, xử lý thông tin số, chuẩn về
CSDL.

- 10 -
8. Cấu trúc của luận văn
Ngoài phần Mở đầu và Kết luận, luận văn gồm các nội dung như sau:
- Nội dung chương 1 đề cập tới: Tổng quan các vấn đề xây dựng cơ sở dữ liệu
GIS phục vụ quản lý cơ sở hạ tầng và phương pháp nghiên cứu.
- Nội dung chương 2 đề cập tới chuẩn về CSDL, nội dung của CSDL địa lý cấp
tỉnh và nội dung, nhiệm vụ của quản lý cơ sở hạ tầng.
- Nội dung chương 3 đề cập tới Thiết kế cơ sở dữ liệu phục vụ quản lý cơ sở hạ
tầng tỉnh Lào Cai. Sử dụng kết quả CSDL CSHT tỉnh Lào Cai phân tích mối quan hệ
giữa dân số và CSHT.


- 11 -
CHƯƠNG 1.

TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU GIS
PHỤC VỤ QUẢN LÝ CƠ SỞ HẠ TẦNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1.1. TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ DỮ LIỆU GIS PHỤC VỤ QUẢN LÝ CƠ SỞ HẠ TẦNG
1.1.1. Khái niệm và đặc điểm của cơ sở hạ tầng kỹ thuật [1]
a. Khái niệm.
* Khái niệm: Cơ sở hạ tầng là tổ hợp các công trình vật chất kỹ thuật có chức
năng phục vụ trực tiếp dịch vụ sản xuất đã sống của dân cư, được bố trí trên một phạm
vi lãnh thổ nhất định.
Khi lực lượng sản xuất chưa phát triển quá trình tiến hành các hoạt động chỉ là
sự kết hợp giản đơn giữa 3 yếu tố đó là lao động, đối tượng lao động và tư liệu lao
động chưa có sự tham gia của cơ sở hạ tầng. Nhưng khi lực lượng sản xuất đã phát
triển đến trình độ cao thì để sản xuất có hiệu quả cần có sự tham gia của cơ sở hạ tầng.
Cơ sở hạ tầng kỹ thuật được phát triển mạnh mẽ gắn liền với cuộc cách mạng công
nghiệp từ thế kỷ 17 đến thế kỷ 19. Bên cạnh đó, chính vì sự phát triển mạnh mẽ của cơ
sở hạ tầng kỹ thuật mà nó thúc đẩy sự phát triển của cơ sở hạ tầng xã hội từ cuối thế kỷ
19 đến đầu thế kỷ 20. Hiện nay, chúng ta đang tiến hành phát triển cơ sở hạ tầng ở giai
đoạn 3. Giai đoạn vừa phát triển cơ sở hạ tầng kỹ thuật vừa phát triển cơ sở hạ tầng xã
hội. Như vậy, khi khoa học kỹ thuật ngày càng được nâng cao thì cơ sở hạ tầng càng
phát triển.
* Phân loại
Căn cứ vào chức năng, tính chất và đặc điểm người ta chia các công trình cơ sở
hạ tầng thành 3 loại
- Cơ sở hạ tầng kỹ thuật.
- Cơ sở hạ tầng xã hội.
- Cơ sở hạ tầng môi trường
Cơ sở hạ tầng kỹ thuật là các công trình phục vụ cho sản xuất và đời sống bao
gồm: các công trình thiết bị chuyển tải và cung cấp năng lượng, mạng lưới giao thông,
cấp thoát nước, thông tin liên lạc.
Cơ sở hạ tầng xã hội bao gồm các công trình phục vụ cho các địa điểm dân cư

như nhà văn hoá, bệnh viện, trường học, nhà ở và các hoạt động dịch vụ công cộng
khác. Các công trình này thường gắn với các địa điểm dân cư làm cơ sở góp phần ổn
định, nâng cao đời sống dân cư trên vùng lãnh thổ.

- 12 -
Cơ sở hạ tầng môi trường là toàn bộ hệ thống vật chất kỹ thuật phục vụ cho
việc bảo về, giữ gìn và bảo vệ môi trường sinh thái của đất nước và môi trường sống
của con người. Hệ thống này bao gồm các công trình phòng chống thiên tai, các công
trình bảo vệ đất đai, vùng biển và các nguồn tài nguyên thiên nhiên.
b. Đặc điểm
Hệ thống cơ sở hạ tầng có nhiều đặc điểm riêng biệt khác với hệ thống kinh tế
xã hội khác. Đứng dưới góc độ đầu tư phát triển cơ sở hạ tầng cần xem xét các đặc
điểm sau:
- Bản thân hệ thống cơ sở hạ tầng là một tập hợp các công trình xây dựng có
vốn đầu tư lớn, thời gian thu hồi vốn dài thường là thông qua các hoạt động kinh tế
khác để thu hồi vốn.
Trong cơ chế thị trường hiện nay, đồng vốn luôn vận động một cách năng
động và chịu sự chi phối của lợi nhuận, nơi nào có lợi nhuận cao, thời gian thu hồi
vốn nhanh thì sẽ được đầu tư nhiều và ngược lại. Vì thế, lĩnh vực kinh doanh cơ sở
hạ tầng kỹ thuật thường được các nhà đầu tư ít quan tâm hơn là dịch vụ kinh doanh
buôn bán khác.
- Các công trình cơ sở hạ tầng mang tính xã hội hoá cao, có nhiều đặc tính của
hàng hoá công cộng. Tuy nhiên, cơ sở hạ tầng thì không chỉ có sự tham gia của chính
phủ mà còn có sự đóng góp của khu vực tư nhân, còn hàng hoá công cộng về cơ bản
do chính phủ cấp, chính phủ là người đứng ra bỏ vốn đầu tư xây dựng mà chủ yếu là
vốn từ ngân sách, tư nhân thì rất ít, đầu tư thì các công trình này thường có vốn đầu tư
hơn, thời gian thu hồi vốn chậm, thậm trí rất khó thu hồi vốn.
- Hệ thống các công trình cơ sở hạ tầng kỹ thuật mang tính kỹ thuật cao, quy
mô lớn nó không chỉ đáp ứng nhu cầu cuộc sống, sản xuất, dịch vụ, đời sống con
người trong hiện tại và cả trong tương lai nữa. Mặt khác thời gian tồn tại của các

công trình cơ sở hạ tầng trên lãnh thổ là rất lâu dài. Vì thế những sai lầm trong bố trí
địa điểm, áp dụng công nghê sẽ đều phải trả giá rất đắt. Do đó, yêu cầu khi xây dựng
cơ sở hạ tầng bên cạnh việc áp dụng những thành tựu tiến bộ của khoa học kỹ thuật,
phải căn cứ vào quy hoạch phát triển vùng và dự kiến được những biến động trong
tương lai.
- Các công trình cơ sở hạ tầng trên phạm vị lãnh thổ có chức năng phục vụ sản
xuất và đời sống. Tuy vậy, nếu xét về bản chất kết quả hoạt động của các cơ sở hạ tầng
lại là từ dịch vụ chứ không phải là sản xuất vật chất cụ thể chẳng hạn dịch vụ bưu
chính viễn thông, giáo dục đào tạo đây chính là điểm điểm phân biệt giữa cơ sở hạ
tầng với các ngành sản xuất vật chất khác.

- 13 -
c. Nhu cầu của một công cụ hỗ trợ cho hoạt động đầu tư phát triển cơ sở hạ
tầng kỹ thuật
Đầu tư phát triển hệ thống cơ sở hạ tầng kỹ thuật một cách hoàn chỉnh, đồng bộ
theo một quy hoạch tổng thể ngay từ ban đầu là điều kiện cần làm cho hoạt động đầu
tư được thuận lợi. Đồng thời hệ thống cơ sở hạ tầng kỹ thuật cần phải đạt được sự hiện
đại cần thiết, sự hiện đại đó sẽ đem lại hiệu quả cao trong hoạt động đầu tư. Như vậy
cần có giải pháp tổ chức thực hiện đầu tư phát triển cơ sở hạ tầng kỹ thuật hợp lý. Bao
gồm những công việc sau:
+ Thực hiện đầu tư xây dựng và phát triển cơ sở hạ tầng kỹ thuật trên quan
điểm “tập trung dứt điểm” không đầu tư dàn trải và hậu quả của việc đầu tư dàn trải
sẽ không cao, thực hiện đầu tư nhiều công trình nhưng đều chậm hoàn thành và khó
đưa vào sử dụng do thiếu sự quản lý thống nhất. Muốn vậy cần có quy hoạch đầu tư
xây dựng cơ sở hạ tầng kỹ thuật thống nhất và hợp lý là căn cứ để phát triển hệ thống
địa phương.
+ Phải thực hiện chặt chẽ công tác phân cấp quản lý và đầu tư đối với những
công trình cơ sở hạ tầng kỹ thuật thuộc hệ thống quốc gia như đường quốc lộ, những
công trình mang tính chất liên ngành, liên vùng, những công trình hàng không, cảng
biển quốc gia và hệ thống đường sắt.

Đồng thời phải có sự phân cấp quản lý kết cấu hạ tầng kỹ thuật một cách rõ
ràng, chi tiết: bộ máy quản lý thành phố, tỉnh phải khác với huyện, xã. các công trình
loại I, loại II thuộc trung ương thì phân cấp thế nào? Phạm vi nào thuộc quyền của
tỉnh, lĩnh vực nào của Trung ương… một thực tế là sự phân cấp và phối hợp trong
quản lý hệ thống giao thông còn rất yếu kém. Tại các thành phố, thị xã có quốc lộ đi
qua thì Bộ Giao thông Vận tải quản lý, một số đoạn lại do sở giao thông công chính
đảm nhiệm đầu tư xây dựng, nâng cấp, bảo dưỡng, còn cấp thoát nước, xây dựng mạng
lưới điện, điện thoại lại do các cơ sở chuyên ngành nên có tình trạng đường làm xong
thì phải đào lên để mắc điện thoại, làm cống thoát nước,/… đây là việc phân cấp quản
lý vì mục đích chung lâu dài chứ không phải vì lợi ích nhất thời dàn trải. Việc đầu tư
vào các hệ lĩnh vực thuộc hệ thống cơ sở hạ tầng kỹ thuật sẽ do từng địa phương thực
hiện một ngân sách để thực hiện tài trợ trong những trường hợp đặc biệt.
Thực hiện xây dựng “Nhà nước và nhân dân cùng làm” nhằm phát triển cơ sở
hạ tầng kỹ thuật đối với những công trình mang tính chất phúc lợi xã hội. Tuy nhiên,
việc xây dựng cơ sở hạ tầng kỹ thuật phải được bàn bạc từ Trung ương đến địa phương
để không lặp lại?. Mặt khác, cần có sự chỉ đạo thống nhất trong xây dựng và quản lý
kết cấu hạ tầng kỹ thuật giữa Trung ương và địa phương.
1.1.2. Nhu cầu về CSDL GIS trong công tác quản lý CSHT kinh tế xã hội
Ngày nay, trong thời kỳ đổi mới đất nước, các hoạt động kiến thiết các công
trình cơ sở hạ tầng diễn ra ở khắp mọi trong cả nước đã làm tăng nhu cầu quản lý về

- 14 -
Vấn đề quan tâm hiện nay là:
Thông tin về mạng lưới cơ sở hạ tầng của tỉnh còn thiếu đồng bộ.
Tình trạng bất cập, thiếu đồng bộ và thiếu phối hợp trong quản lý và xây
dựng vận hành bảo trì bảo dưỡng các mạng lưới cơ sở hạ tầng do thiếu thông tin về
mạng lưới.
Tài sản của mạng lưới cơ sở hạ tầng không được theo dõi quản lý và bảo trì tốt,
làm ảnh hưởng đến hiệu quả sử dụng.
Việc quy hoạch xây dựng và phát triển mạng lưới do những lý do trên, chưa

thật sự thiết thực.
Cũng do tình trạng thiếu thông tin dẫn đến sự chậm trễ trong phê duyệt và thi
công các công trình cơ sở hạ tầng, ảnh hưởng đến đời đời sống nhân dân.
Tất cả các vấn đề trên chỉ có thể giải quyết bằng cách thu thập và đưa vào quản
lý các thông tin mạng lưới hạ tầng của các ngành khác nhau lên cùng một nền là bản
đồ địa lý của tỉnh, trong một hệ thống quản lý thông tin tổng hợp liên thông giữa các
cấp, các ngành.
1.1.3. Cơ sở dữ liệu địa lý – công cụ hữu hiệu hỗ trợ ra quyết định
a. Cơ sở dữ liệu (CSDL) địa lý
CSDL địa lý là tập hợp có tổ chức hợp lý các thông tin về các đối tượng địa lý
có quan hệ với nhau được sắp xếp theo những nguyên tắc và cấu trúc đã được xác định
từ trước, điều khiển nhau và lưu trữ như một đơn vị thống nhất trong các thiết bị lưu
trữ như đĩa cứng, băng từ.
CSDL địa lý là một hợp phần cơ bản của Hệ thống thông tin địa lý (GIS), được
tổ chức, lưu trữ, khai thác và sử dụng theo một mục đích cụ thể trong GIS. CSDL địa
lý là một CSDL đặc biệt gồm các dữ liệu về vị trí, hình dạng không gian của các đối
tượng địa lý được thể hiện dưới dạng điểm, đường, vùng, ô vuông (pixel) với các giá
trị thuộc tính phi không gian của chúng.
Đặc điểm nổi trội của CSDL địa lý là nó bao gồm các thông tin đã được sắp xếp
và gắn bó với một lãnh thổ nhất định.
CSDL địa lý được tổ chức theo kiểu quan hệ, trong đó số liệu được lưu trữ, sắp
xếp theo các bảng ghi chứa các đối tượng và các giá trị thuộc tính.

- 15 -
Với các đặc điểm nêu trên, CSDL địa lý đáp ứng cung cấp thông tin và trợ giúp
lập kế hoạch, quy hoạch, dự báo phát triển lãnh thổ - một trong những nhiệm vụ quan
trọng của QLHC: CSDL địa lý chứa đựng CSDL về các đối tượng địa lý tự nhiên và
Kinh tế - xã hội theo lãnh thổ, từ đó cho phép đánh giá tổng hợp và chuyên ngành các
yếu tố địa lý được chính xác và khách quan thuận lợi, nhanh chóng, cho phép xây
dựng các phương án khác nhau.

Từ CSDL địa lý có thể thành lập các bản đồ một cách tự động và hiệu quả.
b. Cơ sở dữ liệu địa lý [13]
CSDL địa lý là mô hình không gian của lãnh thổ, tích hợp các thông tin đa dạng
về nội dung theo lãnh thổ, là một trong những công cụ hỗ trợ quản lý hiệu quả.
* CSDL địa lý - Công cụ thể hiện trực quan thông tin địa lý
CSDL địa lý được định nghĩa là mô hình thu nhỏ của thế giới thực trên cơ sở
toán học nhất định, sử dụng hệ thống ký hiệu để diễn đạt nội dụng một cách có chọn
lọc và khái quát.
CSDL địa lý là một công cụ giúp thể hiện và nhận thức thông tin trong thế giới
thực một cách hiệu quả bởi vì: bản đồ xây dựng với cơ sở toán học nên đảm bảo tính
chính xác và khả năng đo được của bản đồ; Bản đồ là mô hình thu nhỏ giúp nhìn toàn
bộ, bao quát một khu vực nghiên cứu. Việc sử dụng hệ thống ký hiệu để diễn đạt giúp
ta nhận thức nội dung bản đồ trở nên nhanh chóng, đơn giản, trực quan hóa, hiệu quả
hơn; Khái quát hóa là một đặc trưng quan trọng của bản đồ, nhằm làm nổi rõ những
vấn đề chính, tăng giá trị thông tin, giúp người đọc có cái nhìn sâu sắc hơn về đối
tượng, sự việc.
Mô hình CSDL địa lý không chỉ phản ánh hình thức bên ngoài mà cả bản chất
bên trong của các hiện tượng, ghi nhận và hệ thống hóa tri thức và các quy luật không
gian, giúp truyền đạt, cảm nhận và nhận thức nhanh, dúng về thông tin.
Để thể hiện thông tin trên CSDL địa lý gồm các giai đoạn: khảo sát, nắm vững,
tổng hợp và thể hiện dữ liệu.
Như vậy CSDL địa lý được dùng trong nhiều lĩnh vực trong đó có quản lý hành
chính – một lĩnh vực cần đến rất nhiều dữ liệu thuộc nhiều ngành.
* CSDL địa lý - Công cụ phân tích, dự báo, quy hoạch
CSDL địa lý cho phép nhận biết sự phân bố của đối tượng và mối quan hệ qua
lại giữa chúng. Đặc biệt bản đồ số cho phép phóng to, thu nhỏ, phân tích phân bố
không gian của hiện tượng thuận tiện.
CSDL địa lý cho phép thực hiện các phép đo đạc, triết tách thông tin, định
hướng như độ dài, góc, diện tích,…Cho phép phân tích không gian bởi các thông tin
trên bản đồ được gắn với tọa độ không gian của thể giới thực. Vì vậy, có thể thực hiện

các phân tích không gian như: tìm kiếm trong phạm vi, xác định phạm vi ảnh hưởng,

- 16 -
CSDL địa lý cho phép phân tích, đối sánh: Khi sử dụng nhiều bản đồ với các
chủ đề khác nhau được xây dựng cùng thời điểm, ta có thể phân tích phân tích mối
quan hệ giữa các chỉ tiêu, nội dung động thái và thứ bậc hoạt động, từ đố có thể rút ra
được quy luật, cách giải thích về những hiện tượng hoặc tìm ra những vùng thỏa mãn
điều kiện cho trước.
Khi sử dụng CSDL địa lý cùng một chủ đề xây dựng ở những thời điểm khác
nhau ta có thể thu nhận được các giá trị của các hiện tượng, quá trình, nhìn chúng
trong mối quan hệ và sự tiến hóa theo thời gian để chỉ ra xu hướng nhờ đó đưa ra được
các dự báo, khuynh hướng phân bố mới trong không gian.
Từ CSDL địa lý có thể xây dựng đồ thị, biểu đồ, khi kết hợp nhiều biểu đồ ở
các thời điểm khác nhau, có thể so sánh và nhìn được các động thái ở dạng ba chiều.
Có thể sử dụng bản đồ như mô hình thay thế: đây là ưu thế của bản đồ, cho
phép thực hiện những “thí nghiệm” trên mô hình, các “phép thử” trước khi đưa ra
quyết định để giảm thiểu về người, tiền của, công sức, thời gian,…
Với sự phát triển công nghệ bản đồ số, người sử dụng không chỉ tương tác với
bản đồ mà là cả với dữ liệu bên trong bản đồ đó nữa. Ngoài ra, ngày nay với các chức
năng như hỗ trợ việc thực hiện các phép phân tích, dự báo đơn giản hơn rất nhiều. Đó
chính là tiền để cho việc đưa công cụ CSDL địa lý vào sử dụng rộng rãi, trở thành
công cụ hỗ trợ quản lý hành chính, hỗ trợ việc đề xuất những quyết định quan trọng
trong kinh tế quốc dân liên quan tới quy hoạch, khai thác lãnh thổ, phát triển các tổng
thể sản xuất lãnh thổ, bảo vệ tài nguyên và môi trường. Tuy nhiên, CSDL địa lý không
thay thế, không quyết định mà chỉ là công cụ hỗ trợ ra quyết định.
c. Đặc điểm CSDL địa lý phục vụ quản lý hành chính
CSDL địa lý được sử dụng trong QLHC là CSDL, bản đồ chuyên đề. Tùy theo
cấp quản lý mà các nội dung chuyên đề cụ thể khác nhau, trong đó chuyên đề Kinh tế -
xã hội chiếm chủ yếu.
Phụ thuộc vào cơ cấu tổ chức hành chính của cấp quản lý sẽ có những nhóm nội

dung tương ứng như: Dân số, lao động – xã hội, y tế, giáo dục, văn hóa, công nghiệp,
nông nghiệp, thương mại – dịch vụ, nhà đất, giao thông, điện, nước, môi trường,…Mỗi
nhóm lại có nhiều bản đồ chi tiết tùy theo chỉ tiêu quan tâm.
CSDL địa lý thường thể hiện các chỉ tiêu với số liệu thống kê theo đơn vị hành
chính theo đơn vị hành chính hoặc vị trí và đặc điểm của từng đối tượng cụ thể trong
một số trường hợp.
Các số liệu kinh tế - xã hội thay đổi rất nhanh, các yêu cầu, chỉ tiêu cũng
thường thay đổi trong từng giai đoạn khác nhau nên CSDL địa lý sẽ nhanh lạc hậu. Để

- 17 -
Dó thời gian có hạn nên luận văn chỉ đi sâu xây dựng CSDL địa lý về cơ sở hạ
tầng tỉnh Lào Cai.
1.2. KHÁI QUÁT CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN TRONG NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG
CƠ SỞ DỮ LIỆU HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ
1.2.1. Cơ sở khoa học về hệ thông tin địa lý
a. Định nghĩa hệ thông tin địa lý
Hệ thông tin địa lý (HTTĐL) theo nguyên bản tiếng Anh: Geographical
Information System (GIS) được dùng cho công nghệ máy tính có định hướng địa lý, là
một hệ thông tin tổ hợp các ứng dụng thực tế và trở thành một ngành nghiên cứu mới
đã và đang có sự cuốn hút rất rộng lớn người sử dụng và các ngành liên quan. Thực tế
trong nhiều thập kỷ gần đây GIS đã phát triển rất mạnh mẽ về lý thuyết, công nghệ và
tổ chức. GIS đã được dùng trong nhiều lĩnh vực khác nhau một cách tổ hợp như địa lý,
địa chất, nông nghiệp, đô thị, giao thông, ngân hàng, nghiên cứu thực vật, địa chính,
kinh tế, toán học, môi trường vv. Từ khi ra đời cho đến nay đã có rất nhiều khái niệm
về hệ thông tin địa lý (HTTĐL – GIS). Theo xu thế phát triển của khoa học và công
nghệ, khái niềm về HTTĐL cũng được nhìn nhận ngày một hiện đại, do đó vai trò của
nó cũng ngày một rộng hơn.
* Định nghĩa về GIS theo quan niệm là công cụ, công nghệ: [9]
- GIS là “tập hợp các công cụ để thu thập, lưu trữ, tra cứu, chuyển đổi và hiển
thị các dữ liệu không gian từ thế giới thực” (theo Burrough 1986).

- GIS “như một công nghệ thông tin nhằm lưu trữ, phân tích và hiển thị dữ liệu
không gian và phi không gian” (theo Parker 1988).
* Định nghĩa GIS theo quan điểm cơ sở dữ liệu không gian: [9]
GIS như “hệ cơ sở dữ liệu mà phần lớn dữ liệu được định mã không gian, trên
đó là sự tổ hợp các quá trình vận hành nhằm trả lời thực thể không gian trong cơ sửa
dữ liệu”.
GIS là “một hệ thống phần cứng, phần mềm và các thủ tục được thiết kế để hổ
trợ việc thu thập, quản lý, xử lý, phân tích, ráp nối và hiển thị dữ liệu có tham chiếu
không gian nhằm giải các vấn đề qui hoạch và quản lý phức tạp theo (Uỷ ban Phối
hợp Liên ngành Mỹ - US Federal Interagency Coordinating Committee,1988)
Theo quan điểm của Aronoff S 1989 “bất kỳ một phương thức trên sách tra
khảo hoặc trên máy tính dùng để lưu trữ thao tác các dữ liệu tham chiếu địa lý.”

- 18 -
* Định nghĩa GIS theo quan điểm về tổ chức: [9]
(Ozemoy 1981) định nghĩa GIS là “một tập hợp các chức năng tự động nhằm
cung cấp một cách chuyên nghiệp với những khả năng tiên tiến trong việc tưu trữ, tìm
kiếm, thao tác và hiển thị các dữ liệu định vị địa lý”.
GIS là “một hệ thống hỗ trợ quyết định có sự tích hợp các dữ liệu không gian
trong một môi trường giải quyết các vấn đề liên quan” (Cowen 1988).
* Một số định nghĩa GIS được sử dụng gần đây:
Hệ thông tin địa lý (GIS) là một tổ chức tổng thể của bốn hợp phần; phần cúng
máy tính, phần mềm, dữ liệu địa lý và người điều hành được thiết kế hoạt động một
cách hiệu quả nhằm tiếp nhận, lưu trữ, điều khiển, phân tích và hiển thị toàn bộ các
dạng dữ liệu địa lý. HTTĐL có mục tiêu đầu tiên là xử lý hệ thống dữ liệu trong môi
trường địa lý (Viện nghiên cứu môi trường Mỹ, 1994) [14]
Hệ thông tin địa lý GIS là tập hợp có tổ chức phần cứng, phần mềm, dữ liệu địa
lý và con người được thiết kế để thu thập, xử lý, phân tích và hiển thị tất cả thông tin
liên quan đến địa lý (ESRI, 1994) [11]
Qua tất cả các định nghĩa về GIS chúng ta thấy hệ thông tin địa lý là một hệ

thống thông tin về các đối tượng địa lý được quy chiếu về một không gian và một thời
gian thống nhất mà trước đó có thể sản xuất các thông tin mới dựa vào các thông tin
đang có trong hệ thống. Là mô hình thế giới thực ở dạng tổ hợp của một số hữu hạn
lớp thông tin mà mỗi lớp thông tin là hàm số của tọa độ không gian, thời gian trong
một hệ quy chiếu xác định với độ chính xác của mô hình được tính toán theo mục đích
của hệ thống và khả năng kỹ thuật của việc thu nhận, lưu trữ, quản lý và hiển thị các
thông tin chiết xuất từ mô hình, GIS là tập hợp các công cụ mạnh giúp cho việc thu
thập, lưu trữ, truy cập, biến đổi và hiển thị các thông tin không gian từ thế giới thực
cho tập hợp các mục đích nào đó.
b. Các thành phần của hệ thống thông tin địa lý [5]
* Hệ thống các thiết bị phần cứng:
Phần cứng của GIS bao gồm máy vi tính (computer), máy vẽ (plotter), máy in
(printer), bàn số hóa (digitizer), thiết bị quét ảnh (scanners), các phương tiện lưu trữ số
liệu (floppy diskettes, sptical cartridges, CDROM…)
Đơn vị xử lý trung tâm được kết nối với đơn vị lưu trữ gồm ổ đĩa CD, DVD để
lưu trữ dữ liệu và chương trình. Các thiết bị khác dùng để hiển thị các kết quả phân
tích dữ liệu. Việc kết nối truyền thông các máy tính được thực hiện thông qua hệ thống
mạng với các đường dữ liệu đặc biệt. Thiết bị hình là thiết bị giao tiếp hiển thị như
màn hình, thông qua đó người sử dụng điều khiển máy tính.

- 19 -
* Phần mềm: Phần mềm GIS cung cấp các chức năng và các công cụ cần thiết
để lưu giữ, phân tích và hiển thị thông tin địa lý. Các thành phần chính trong phần
mềm GIS là:
- Công cụ nhập và thao tác trên dữ liệu địa lý.
- Hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS).
- Công cụ hỗ trợ hỏi đáp, phân tích và hiển thị dữ liệu địa lý.
- Giao diện đồ hoạ người - máy (GUI).
* Dữ liệu: Là thành phần quan trọng nhất trong GIS. Dữ liệu được sử dụng
trong GIS được thiết kế theo những nguyên tắc và cấu trúc đã được xác định từ trước

gọi là CSDL (database). Dữ liệu địa lý bao gồm dữ liệu không gian để mô tả đặc trưng
không gian và dữ liệu thuộc tính phản ánh bản chất của đối tượng địa lý. Dữ liệu
không gian được thể hiện bằng các công cụ đồ họa của máy tính, dữ liệu thuộc tính
được thể hiện bằng các chữ, số … Những thông tin địa lý đó phải bao gồm các dữ liệu
về vị trí địa lý, hình dạng, kích thước, thuộc tính, mối liên hệ không gian và thời gian
của các thông tin.
* Chuyên gia và người sử dụng
GIS là một hệ thống được tổng hợp từ nhiều chuyên ngành, do đó đòi hỏi
người điều hành sử dụng phải có kinh nghiệm và được đào tạo trong nhiều lĩnh vực.
Hơn nữa sự phát triển không ngừng của các kỹ thuật tiên tiến hiện đại cả phần mềm và
phần cứng đòi hỏi người điều hành phải luôn trau dồi kiến thức. Người điều hành cần
phải đáp ứng được các yêu cầu sau:
- Có kiến thức cơ bản về địa lý và công nghệ thông tin, được đào tạo cơ bản về
khoa học địa lý, có khả năng khai thác các đặc điểm và biết xử lý khi có sự cố về phần
cứng và phần mềm, vận hành thông thạo các chương trình liên kết phần cứng.
- Có kinh nghiệm trong việc sử dụng phần mềm GIS, biết lập trình cơ bản,
biết quản lý, xử lý cơ sở dữ liệu và một số công việc khác có liên quan đến tích hợp
thông tin.
- Có hiểu biết về cấu trúc dữ liệu: hiểu về nguồn dữ liệu, nội dung và độ chính
xác của dữ liệu, tỷ lệ bản đồ và các số liệu đo đạc của tập dữ liệu.
- Có khả năng phân tích không gian: Được đào tạo về các phương pháp xử lý
thống kê và xử lý định tính trong địa lý, có thể lựa chọn phương pháp tốt nhất để phân
tích và áp dụng nhằm đưa ra kết quả tối ưu.
* Chính sách và quản lý:
Đây là một hợp phần rất quan trọng để đảm bảo khả năng hoạt động của hệ
thống, là yếu tố quyết định sự thành công của công nghệ GIS. Hệ thống GIS cần được
điều hành bởi một bộ phận quản lý để tổ chức hoạt động hệ thông GIS một cách có
hiệu quả để phục vụ người sử dụng thông tin. Đó hoạt động thành công, hệ thống GIS

- 20 -

Qua quá trình ứng dụng và phát triển nhanh chóng, đến nay phần lớn các nhà
chuyên môn đã đi đến thống nhất khái niệm về GIS như là một hệ thống kết hợp giữa
con người và hệ thống máy tính, các thiết bị ngoại vi để thu thập, lưu trữ, xử lý, phân
tích, hiển thị các thông tin địa lý nhằm đạt được một mục đích nghiên cứu nhất định.
1.2.2. Cơ sở dữ liệu địa lý
a. Cơ sở dữ liệu hệ thống thông tin địa lý
Hiện nay, thuật ngữ cơ sở dữ liệu được hiểu như một hệ thống các thông tin
được sắp đặt cho một mục đích sử dụng cụ thể và được thiết kế quản lý và lưu trữ
trong máy tính. Có rất nhiều loại hình cơ sở dữ liệu, chúng được xử lý bằng phần mềm
quản lý CSDL. Tuy nhiên trong phạm vi của luận văn chỉ đề cập tới những vấn đề về
CSDL GIS.
CSDL là một thành phần quan trọng nhất của GIS và được gọi là lõi của hệ thống.
Những đặc điểm của dữ liệu địa lý và phương pháp quản lý của GIS như đã
trình bày ở trên đã tạo nên đặc thù của cơ sở dữ liệu GIS. Đây là một cơ sở dữ liệu đặc
biệt gồm các dữ liệu về vị trí, hình dạng không gian của các đối tượng địa lý được thể
hiện dưới dạng: điểm, đường, vùng trong cấu trúc vector hoặc các ô vuông (pixel)
trong cấu trúc raster với các giá trị thuộc tính phi không gian của chúng.
Đặc điểm nổi bật của CSDL GIS là nó bao gồm các thông tin đã được sắp xếp
và gắn với một lãnh thổ nhất định. Hệ thống dữ liệu này phải quản lý cả hai dạng
thông tin: không gian và thuộc tính. Những hệ quản trị CSDL thuần túy chỉ quản lý
các thông tin thuộc tính mà không có thông tin không gian.
Một đặc điểm nữa của CSDL GIS là một CSDL được tổ chức theo kiểu quan
hệ, trong đó số liệu được lưu trữ, sắp xếp theo các bảng ghi chứa các đối tượng và các
giá trị thuộc tính.
Mối liên kết các dữ liệu phản ánh mối quan hệ mật thiết giữa hai loại thông tin.
Mối liên kết đảm bảo cho mỗi đối tượng địa lý đều được gắn liền với các thông tin
thuộc tính, phản ánh đúng hiện trạng và các điểm riêng biệt của đối tượng. Đồng thời
qua nó người sử dụng dễ dàng tra cứu, tìm kiếm và chọn lọc các đối tượng theo yêu
cầu thông qua bộ xác định hay chỉ số Index. Sự liên kết giữa các thành phần dữ liệu
không gian và dữ liệu thuộc tính được thể hiện qua hình 1.1.

- 21 -

Dữ liệu không gian Dữ liệu thuộc tính
Hình 1.1. Liên kết dữ liệu không gian và thuộc tính

1.2.3. Công nghệ xây dựng cơ sở dữ liệu, lưu trữ, phân tích, xử lý thông tin
a. Các phần mềm ứng dụng
Xây dựng CSDL là kết quả tổng hợp của nhiều lĩnh vực liên quan đến nhau. Do
vậy giải pháp công nghệ xây dựng CSDL phải bao hàm nhiều lĩnh vực liên quan đến
nhau. Đó là: Hiện chỉnh bản đồ, số hóa bổ sung; Tích hợp và chia cắt dữ liệu theo đơn
vị hành chính; Chuyển đổi dữ liệu từ các khuôn dạng DGN sang SHP; Nhập thông tin
thuộc tính cho các đối tượng, lưu trữ, phân tích, xử lý thông tin.
Các phần mềm liên quan đến dữ liệu nguồn: Microstation, Mapinfo, Microsoft
Office Excell …
Công nghệ lưu trữ, phân tích, xử lý thông tin địa lý: áp dụng bộ phần mềm
ArcGIS là một bộ phần mềm của hãng ESRI – Mỹ.
Là một bộ tích hợp các sản phẩm phẩm mềm – một bộ bao gồm nhiều phần
mềm với mục tiêu xây dựng một hệ thống thông tin địa lý (GIS) hoàn chỉnh. Bộ phần
mềm này có thể thực hiện các chức năng về GIS trên máy trạm, server, dịch vụ web
hay thiết bị di động. Với các kỹ thuật này cho phép người dùng có được các công cụ
quản lý một hệ thống GIS phức tạp.
* Tính tương thích cao, là hệ thống đa chức năng:
Khả năng biên tập, phân tích dữ liệu GIS mạnh với các mô hình quản lý và mô
hình dữ liệu cao cấp, hiện đại. Đây được xem như cơ sở cho sự phát triển của các sản
phẩm thuộc họ phần mềm ArcGIS.

- 22 -
* Tính mềm dẻo:
Các module của ArcGIS phục vụ cho hầu hết các đối tượng: từ người dùng đơn

lẻ cho đến các cơ quan, tổ chức. Bất kì đối tượng nào có nhu cầu sử dụng CSDL lớn và
đa người dung hay có yêu cầu sửa đổi hay cập nhật CSDL một cách đồng thời.
* Tạo ứng dụng thông qua giao diện Web:
Cho phép người dùng có thể xác định các vị trí đối tượng trên bản đồ), xem,
phân tích và đưa ra quyết định bằng các ứng dụng GIS thông qua Internet.
* Hỗ trợ các nhà phát triển hệ thống:
Các thư viện của phần mềm, bộ mã nguồn cung cấp cho các nhà phát triển hệ
thống những ví dụ, kinh nghiệm tốt để phát triển các phần mềm với nhiều tùy chọn:
phát triển độc lập, xây dựng các ứng dụng có nhúng hàm GIS hay phát triển dựa trên
nền phần mềm có sẵn.
* Cuối cùng, có thể hiểu ArcGIS như là một hệ thống thông tin có khả năng
quản lý dữ liệu tích hợp và môi trường làm việc cộng tác.
Phân tích không gian:
*
Cung cấp các công cụ mạnh và logic đáp ứng việc thực hiện những bài toán
phân tích không gian phức tạp.
Thể hiện những đặc điểm và xu hướng của các đối tượng địa lý được lưu trong
CSDL, từ đó thể hiện những ảnh hưởng qua lại giữa các hiện tượng, đối tượng trong
không gian.
Cho phép thành lập bản đồ có mức độ chi tiết cao nhằm phục vụ cho mục đích
hiển thị dữ liệu không gian và hỗ trợ cho hoạch định chính sách.
Hỗ trợ cho các doanh nghiệp giải các bài toán về tìm hiểu khách hàng và thị
trường.
Hệ thống phần mềm ESRI được lựa chọn là bộ phần mềm ArcGIS Desktop cho
phép tạo, phân tích, vẽ bản đồ, quản lý, chia sẻ và xuất bản thông tin địa lý. Bộ phần
mềm bao gồm:
- ArcView là phần mềm hệ thống thông tin địa lý với đầy đủ chức năng cho
phép biểu diễn, quản lý, xây dựng và phân tích dữ liệu địa lý. ArcView biến công việc
quản trị và cập nhật số liệu trở nên dễ dàng hơn và cho phép sử dụng nhiều loại định
dạng dữ liệu khác nhau thậm chí cả những dữ liệu lấy từ Internet.

Với công cụ mô hình hóa các thao tác xử lý dữ liệu, ArcView cho phép quản lý
và thay đổi dây chuyền xử lý dữ liệu một cách dễ dàng. ArcView còn là một công cụ
thật sự mạnh trong việc thành lập bản đồ chuyên nghiệp, tập hợp phân tích dữ liệu và
cũng là một môi trường phát triển ứng dụng tốt.

- 23 -
- ArcEditor là phần mềm GIS chạy trên Desktop dùng để chỉnh sửa, biên tập và
quản lý dữ liệu địa lý. ArcEditor cho phép tạo ra các CSDL địa lý thông minh, xây
dựng và bảo toàn tính toàn vẹn không gian giữa các quan hệ hình học topo và các
thuộc tính địa lý.
- ArcInfo bao gồm tất cả các chức năng của ArcView lẫn ArcEditor, các tính
năng cao cấp trong xử lý dữ liệu không gian và khả năng chuyển đổi dữ liệu. ArcInfo
cho phép thực hiện hoàn chỉnh quy trình công việc từ xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý
cho đến mô hình hóa, thiết lập các mối quan hệ, phân tích, tích hợp dữ liệu, phân tích
thống kê, hiển thị bản đồ trên màn hình máy tính và xuất bản bản đồ ra các phương
tiện khác nhau.
- ArcGIS Desktop Applications: ArcGIS Destop là một bộ phần mềm ứng dụng
gồm ArcMap, ArcCatalog, ArcToolbox, ModelBuilder, and ArcGlobe. Khi sử dụng
các ứng dụng này đồng thời người sử dụng có thể thực hiện được các bài toán ứng
dụng hệ thống thông tin địa lý bất kỳ, từ đơn giản đến phức tạp, bao gồm cả thành lập
bản đồ, phân tích địa lý, chỉnh sửa và biên tập dữ liệu, quản lý dữ liệu, hiển thị và xử
lý dữ liệu.
b. Quy trình phân tích thiết kế CSDL [13]
* Giai đoạn phân tích nhu cầu
- Nội dung: Thu thập thông tin về dữ liệu và xử lý từ người sử dụng, từ các tài
liệu, chứng từ, biểu mẫu thống kê liên quan đến CSDL và cả những tài liệu của CSDL
cũ. Sau khi thu thập phải tổng hợp và phân tích những nhu cầu đó. Kiểm tra xem giữa
các nhu cầu có mâu thuẩn với nhau hay không.
Đây là bước khó nhất trong quá trình thiết kế vì nó được thực hiện thông qua sự
tiếp xúc giữa người thiết kế và người sử dụng.

Kết quả phải chỉ ra được mục tiêu sử dụng, khai thác là gì; nội dung, yêu cầu
chi tiết cần thực hiện; thời gian đáp ứng và hình thức xử lý; khối lượng dữ liệu, tần
suất khai thác; yêu cầu về tính an toàn và bảo mật.
- Cách thực hiện: Dùng kỹ thuật phỏng vấn trực tiếp hoặc gián tiếp, tự lập ra
các câu hỏi trên giấy để người sử dụng trả lời.
Kết quả: lên sơ đồ luân chuyển thông tin giữa những người sử dụng liên quan
hoặc những nhóm những người sử dụng liên quan. Đưa ra những dữ liệu cần thiết
nhất. Hệ thống hoá những nhu cầu và viết theo ngôn ngữ bình thường để người dùng
đọc lại và bổ sung những yêu cầu của họ và để nghiệm thu CSDL.
* Giai đoạn thiết kế quan niệm:
- Mục đích là xác định nội dung dữ liệu, mối quan hệ giữa các dữ liệu bên trong
CSDL. Chưa cần quan tâm cách cài đặt. Phải xác định đúng và đầy đủ dữ liệu, loại bỏ
các dữ liệu thừa.

- 24 -
- Cách thực hiện:
Do nhu cầu khai thác, mỗi nhóm người sẽ có những yêu cầu khác nhau về
CSDL. Ví dụ: Đối với người quản trị kinh doanh chỉ quan tâm đến các thành phẩm:
Mã thành phẩm, tên, số lượng tồn, đơn giá bán. Đối vời người quản lý kho: ngoài
thông tin của các thành phẩm, người quản lý kho còn quan tâm đến các chứng từ liên
quan đến các thành phẩm: Số đợt, giá thành, số lượng.
Người thiết kế cần chuyển đầy đủ các yêu cầu vào CSDL bằng cách phân chia
các nhu cầu ra thành từng mảng. Điều đó dẫn đến sẽ có nhiều mô hình quan niệm dữ
liệu, mỗi mô hình liên quan đến 1 mảng. Cuối cùng cần tích hợp các mô hình đó lại.
Khi tổng hợp, cần phải xác định tất cả các ràng buộc toàn vẹn và tạo ra từ điển dữ liệu.
* Giai đoạn thiết kế logic
- Mục đích: Trong giao đoạn thiết kế quan niệm, dữ liệu cần loại bỏ những
thông tin trùng lắp. Nhưng ở giai đoạn thiết kế logic, cần phải cân nhắc, dựa trên hiệu
quả xử lý, để quyết định có hay không có cài đặt thông tin trùng lặp.
Đây là bước chuyển tiếp. Đặc biệt cân nhắc dựa trên nhu cầu xử lý, nghiên cứu

cách sử dụng dữ liệu thông qua xử lý.
- Cách thực hiện: chọn cấu trúc logic gần với phần mềm sẽ sử dụng cài đặt
CSDL.
* Giai đoạn thiết kế vật lý
- Mục đích: Xây dựng một cấu trúc vật lý phụ thuộc vào phần mềm và cấu hình
phần cứng mà ta đã lựa chọn để cài đặt CSDL.
Giai đoạn này, đơn giản hay phức tạp tùy thuộc vào đặc trưng kỹ thuật của phần
mềm và phần cứng.
- Cách thực hiện: chọn lựa phần mềm phù hợp với độ phức tạp của dự án; chọn
lựa cấu hình phần cứng; quyết định những vấn đề liên quan đến an toàn dữ liệu và
phục hồi dữ liệu.
An toàn dữ liệu giới hạn người được quyền truy xuất dữ liệu. Phục hồi dữ liệu
trong trường hợp có sự cố làm hư hỏng dữ liệu, cần phân định rõ các khối xử lý và lưu
trữ tình trạng dữ liệu trước khi thực hiện 1 khối xử lý, để phục hồi nếu có sự cố.
- Cài đặt vật lý cần xác định:
Danh mục quan hệ: Có thể gộp hay không gộp các quan hệ tùy thuộc vào mục
đích. Do đó, danh mục quan hệ trong giai đoạn này có thể khác với danh mục quan hệ
trong các giai đoạn đầu.
Danh mục chỉ mục quan hệ chính, phụ: Vị trí chứa đựng CSDL, trong 1 trang
vật lý chứa đựng được bao nhiêu dữ liệu, xác định kích thước bộ nhớ để chứa đựng dữ
liệu trong khi làm việc.

- 25 -