Ứng dụng hệ thống GIS quản lý dữ liệu khống chế địa chính cấp sở

1

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN………………………………………………………1
MỤC LỤC……………………………………………………………… 2
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
2. Cơ sở khoa học
1. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
2. Mục đích của đề tài
3. Nội dung của đề tài
4. Cấu trúc luận văn
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIS VÀ CSDL GIS
1.1. Lịch sử hình thành phát triển
1.2. Khái niệm về hệ thống thông tin địa lý GIS
1.2.1. Khái niệm về GIS
1.2.2. Thành phần của GIS
1.2.3. Chức năng của GIS
1.2.4. ứng dụng của GIS
1.3. giới thiệu về CSDL GIS
1.3.1. Dữ liệu GIS và tổ chức CSDL GIS
1.3.2. Cấu trúc CSDL trong GIS
1.4. Các đặc điểm của hệ thống thông tin địa lý GIS
1.4.1. Khả năng chồng nắp của bản đồ
1.4.2. Khả năng phân loại các thuộc tính
1.4.3. Khả năng phân tích
CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG CSDL KHỐNG CHẾ ĐỊA CHÍNH
2.1. Khái niệm về bản đồ và các đại lượng đo
2
2.1.1. Khái niệm về bản đồ
2.1.2. Khái niệm về các đại lượng đo

2.2. Dữ liệu đo đạc bản đồ
2.2.1. Dữ liệu về đo đạc
2.2.2. Yêu cầu về lưu trữ đo đạc bản đồ
2.3. Cơ sở dữ liệu
2.3.1. Khái niệm về CSDL
2.3.2. Các đặc tính cơ bản của CSDL
2.3.3. Những ưu điểm của CSDL
2.3.4. Những vấn đề CSDL cần giải quyết
2.3.5. CSDL trong GIS
2.4. CSDL địa chính
2.4.1. Một số vấn đề về bản đồ địa chính
2.4.2. CSDL địa chính
2.4.3. Chuẩn CSDL địa chính ở Việt Nam
2.5. CSDL khống chế địa chính
2.5.1. Xây dựng nội dung CSDL khống chế địa chính
2.5.2. Quy định về hệ quy chiếu tọa độ cho dữ liệu KCDC
2.5.3. Quy trình công nghệ xây dựng CSDL khống chế địa chính
CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM XÂY DỰNG MÔ HÌNH DỮ LIỆU
KCDC CHO MỘT KHU VỰC
3.1. Giới thiệu về khu vực thực nghiệm
3.2. Vài nét về CSDL KCDC của thành phố Buôn Mê Thuột
3
3.3. Xây dựng CSDL KCDC của thành phố Buôn Mê Thuột
3.3.1. Dữ liệu đầu vào
3.3.2. Chuẩn hóa dữ liệu bản đồ
3.3.3. Thiết kế Geodatabase
3.3.4. Load dữ liệu bản đồ vào Geodatabase
3.3.5. Nhập dữ liệu thuộc tính
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
TÀI LIỆU THAM KHẢO

4
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
STT Chữ đầy đủ Chữ viết tắt
1 Cơ sở dữ liệu CSDL
2 Geographic Information System GIS
3 Hệ thống thông tin địa lý HTTTĐL
4 File Geodatabase FGDB
5 Personal Geodatabase PGDB
6 Viện nghiên cứu hệ thống môi trường ESRI
7 Khống chế địa chính KCDC
8 Tài nguyên và môi trường TN & MT
DANH MỤC CÁC BẢNG
5
Bảng 1.1 Bảng so sánh các loại Geodatabase
Bảng 2.1 Nội dung xây dựng dữ liệu thuộc tính điểm khống chế
Bảng 2.2
Nội dung xây dựng dữ liệu thuộc tính cạnh lưới khống
chế
Bảng 2.3
Nội dung xây dựng dữ liệu thuộc tính trị đo góc lưới
khống chế.
Bảng 2.4
Nội dung xây dựng dữ liệu thuộc tính nền địa lý lớp biên
giới địa giới
Bảng 2.5
Nội dung xây dựng dữ liệu thuộc tính nền địa lý lớp giao
thông
Bảng 2.6 Nội dung xây dựng dữ liệu thuộc tính nền địa lý lớp thủy văn
Bảng 2.7 Nội dung xây dựng dữ liệu thuộc tính nền địa lý lớp địa hình
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Các thành phần cơ bản của GIS
6
Hình 1.2 Các thiết bị cơ bản của GIS
Hình 1.3 Ba kiểu hình học cơ bản
Hình1.4.a
Hình1.4.b
Các đối tượng trong Geodatabase
Các định dạng Geodatabase
Hình 1.5
Hình 1.6
Hình 1.7
Bản đồ dữ liệu dạng vector
Bản đồ dữ liệu dạng rastor
Nguyên lý chồng nắp các bản đồ
Hình 1.8 Chồng nắp các bản đồ theo phương pháp cộng
Hình 1.9 Một ví dụ trong việc chồng nắp các bản đồ
Hình 1.10 Bản đồ vùng đệm với các khoảng cách khác nhau
Hình 1.11 Nội suy khoảng cách vùng đệm đến dòng sông
Hình 3.1 Bản đồ hành chính tỉnh Dak Lak giới thiệu khu vực thực nghiệm
là thành phố Buôn Mê Thuột
Hình 3.2 Nhập bản đồ số vào ArcGIS
Hình 3.3 Bảng exel dữ liệu điểm địa chính cơ sở
Hình 3.4 Nhập dữ liệu thuộc tính cho lớp “diemdiachinhcoso”
Hình 3.5 Bảng thuộc tính của lớp “diemdiachinhcoso”
Hình 3.6 Hiển thị nhãn đối tượng
Hình 3.7 CSDL khống chế địa chính thành phố Buôn Ma Thuột
Hình 3.8 Chọn điểm khống chế địa chính theo địa phận
MỞ ĐẦU
1.Tính cấp thiết của đề tài
7

Đất đai là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá đối với mỗi quốc gia, là điều
kiện tồn tại và phát triển của con người cùng các sinh vật khác trên trái đất. Hiện
tại và trong tương lai, công nghệ thông tin phát triển mạnh giúp con người giải
quyết rất nhiều vấn đề trong kinh tế xã hội. Để đáp ứng và khai thác tốt công
nghệ này trong ngành quản lý đất đai thì phải có sự đổi mới mạnh mẽ trong tổ
chức quản lý cũng như chất lượng thông tin. Điều này có ý nghĩa rất lớn khi mà
hiện nay công tác quản lý đất đai đang là vấn đề thời sự đang là sự quan tâm của
các ngành và toàn xã hội. Tất cả các thông tin về đất đai đều phải đầy đủ, chính
xác và kịp thời.
Dữ liệu địa chính (DLDC) có vai trò quan trọng trong công tác quản lý đất
đai. Nó là cơ sở của việc đề xuất các chính sách phù hợp và lập ra các kế hoạch
hợp lý nhất cho các nhà quản lý phân bổ sử dụng đất, cũng như trong việc ra các
quyết định liên quan đến đầu tư và phát triển nhằm khai thác hợp lý nhất đối với
tài nguyên đất. Trong các nguồn dự liệu địa chính thì dự liệu khống chế địa
chính đóng vai trò quan trọng nhằm đảm bảo độ chính xác cho bản đồ địa chính
và các thông tin khác.
Trong những năm trước đây dữ liệu địa chính (trong đó có dữ liệu
khống chế địa chính) được xây dựng và thành lập bằng nhiều công nghệ khác
nhau và được lưu trữ ở cả dạng giấy và dạng số. Tùy thuộc vào khả năng của từng
địa phương mà bản đồ và hồ sơ địa chính được thành lập cũng rất đa dạng. Bản đồ
được lưu ở dạng giấy hoặc các khuôn dạng *.dxf,*.dwg của AutoCAD, *.dgn của
MicroStation.
Từ năm 2000 đến nay đã có rất nhiều phần mềm ra đời phục vụ cho công
tác đăng ký đất đai trên cả nước như phần mềm CILIS, PLIS, VILIS, ELIS…
Năm 2007, từ khi Bộ Tài nguyên và Môi trường ra quy định sử dụng thống nhất
phần mềm VILIS tại các Sở tài nguyên và môi trường thì việc xây dựng dữ liệu
8
khống chế địa chính chủ yếu được thành lập bằng phần mềm này. Qua đó ta thấy
sự bất cập trong công tác thành lập và quản lý dữ liệu khống chế địa chính, gây
khó khăn cho việc tích hợp dữ liệu khi xây dựng một cơ sở dữ liệu đồng bộ trong

cả nước.
Chính vì vậy, việc xây dựng cơ sở dữ liệu khống chế địa chính bằng công
nghệ GIS nhằm phục vụ công tác quản lý dữ liệu khống chế địa chính tại các sở
tài nguyên và môi trường theo quy định chuẩn cơ sở dữ liệu địa chính Việt Nam là
một việc làm cấp thiết. Xuất phát từ thực tế trên, tôi đã tiến hành nghiên cứu đề
tài “ Ứng dụng hệ thống GIS quản lý dữ liệu khống chế địa chính cấp sở ”
dưới sự hướng dẫn của thầy giáo TS.Nguyễn Quang Minh- Trường đại học Mỏ-
Địa chất, Hà Nội.
2. Cơ sở khoa học:
Hệ thống thông tin địa lý là công cụ hiện đại và hiệu quả trong lĩnh vực quản
lý dữ liệu Tài nguyên Môi trường, quy hoạch sử dụng đất và quy hoạch phục vụ
thiết kế. Hệ thống thông tin địa lý cho phép quản lý và phân tích các thông tin
không gian một cách hiệu quả chính xác, giảm nhẹ công tác văn phòng, giấy tờ
và nâng cao hiệu quả công việc.
3. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài :
Đề tài sẽ góp phần vào việc đơn giản hóa việc quản lý và sử dụng dữ liệu
khống chế địa chính bằng hệ thống GIS. Ngoài ra hệ thống GIS sẽ giúp quản lý
một cách thống nhất, chính xác và tránh nhầm lẫn không đáng có trong quá trình
sử dụng dữ liệu khống chế địa chính
4. Mục đích của đề tài :
Nghiên cứu thành lập mô hình cơ sở dữ liệu thông tin địa lý đầy đủ và chi
tiết trong việc quản lý dữ liệu khống chế địa chính tại các sở tài nguyên và môi
trường
9
5. Nội dung của đề tài:
- Nghiên cứu các văn bản pháp luật, các quy phạm nhà nước về công tác
quản lý lưới khống chế địa chính. Từ đó xác định các nhóm thông tin cần thiết
cho công tác quản lý dữ liệu khống chế địa chính.
- Tiếp cận hệ thống thông tin địa lý và quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu GIS.
Tổng quan về khả năng ứng dụng cơ sở dữ liêu hệ thống thông tin địa lý trong

công tác quản lý và ứng dụng dữ liệu khống chế địa chính.
- Nghiên cứu thành lập mô hình cơ sở dữ liệu thông tin địa lý dành cho công
tác quản lý dữ liệu khống chế địa chính.
6. Cấu trúc luận văn bao gồm;
Luận văn bao gồm phần mở đầu, 03 chương, kết luận và được trình bày trong 85
trang.
Luận văn đã được hoàn thành dưới sự giúp đỡ của thầy giáo hướng dẫn:
TS. Nguyễn Quang Minh. Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy
hướng dẫn đã tận tình chỉ bảo và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Qua đây
tôi cũng xin chân thành cảm ơn tới các thầy cô giáo trong Bộ môn địa chính và
Bộ môn Trắc địa phổ thông và sai số, Khoa Trắc địa, Phòng Đại học và Sau Đại
học, Trường Đại học Mỏ địa chất cùng bạn bè đồng nghiệp đã nhiệt tình giúp đỡ
tôi trong suốt quá trình học tập và làm luận văn.
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ GIS VÀ CƠ SỞ DỮ LIỆU GIS
1.1 Lịch sử hình thành và phát triển
10
Những năm đầu của thập kỉ 60 (1963-1964) các nhà khoa học Canada đã
xây dựng hệ GIS đầu tiên với tên gọi “Canada Geographic Information System”
được sử dụng trong công tác quản lý tài nguyên ở Canada. Ở thời điểm ban đầu
này, hệ GIS được thừa hưởng mọi thành quả trong nghành bản đồ cả về ý tưởng
cũng như thành tựu của kĩ thuật bản đồ. GIS bắt đầu hoạt động bằng việc thu
thập dữ liệu theo định hướng tuỳ thuộc vào mục tiêu đặt ra. Tuy nhiên, các thiết
bị máy tính thời đó rất to lớn cồng kềnh việc nhập dữ liệu chậm và khó khăn nên
những hệ tự động hoá ít khả năng thâm nhập vào thực tế. Lúc đó, những phiên
bản đầu tiên của hệ thống thông tin địa lý là những phần mền nhập dữ liệu và vẽ
bản đồ đơn giản, việc xử lý thông tin đồ hoạ còn rất hạn chế.
Từ những năm 1960-1980: là thời kì tìm tòi và khám phá về kĩ thuật đồ hoạ
của công nghệ thông tin. Nhờ sự phát triển của công nghệ thông tin mà những
khả năng xử lý đồ hoạ trên máy tính trở thành dễ dàng và thuận tiện. Hàng loạt

các chương trình phần mền xử lý đồ hoạ và các phiên bản đầu tiên của các phần
mền GIS ra đời như phần mền ARC/INFOR.
Từ 1980-1990: Công nghệ GIS phát triển mạnh mẽ, trở thành một công
nghệ có tính thương mại, được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khoa học và hoạt
động thực tiễn có sử dụng thông tin không gian, Đặc biệt ở Mỹ, Canada và châu
Âu, người ta đã xây dựng và không ngừng hoàn thiện các chương trình phần
mềm có uy tín quốc tế như ARC/INFOR, PCI, ILWIS, SPAND, IDRISI…
Công nghệ vi điện tử và công nghệ sản xuất máy tính cá nhân (PC) phát
triển mạnh; máy tính trở thành công cụ phổ biến trong mọi hoạt động nghiên
cứu, thiết kế và quản lý xã hội. Những phần mềm HTTTĐL chạy trên PC ngày
càng phát triển đã làm cho công nghệ HTTTĐL lan truyền nhanh chóng đến các
nước đang phát triển ở châu Á và càng ngày thâm nhập sâu vào lĩnh vực địa lý
và bản đồ.
11
Ở Việt Nam, công nghệ HTTTĐL cũng được ứng dụng và phát triển
nhanh chóng cùng với công nghệ thông tin nói chung. Theo các nhà hoạt động
trong lĩnh vực này, sự hình thành và phát triển công nghệ HTTTĐL ở Việt Nam
có thể chia thành các thời kỳ:
Từ 1980-1985: Bắt đầu nghiên cứu về HTTTĐL
Từ 1985-1994: Tìm tòi và những ứng dụng đầu tiên.
Từ 1995 đến nay: Bùng nổ và phát triển.
Thời kỳ 1980-1985: là giai đoạn bắt đầu với những hiểu biết sơ bộ và tiếp
xúc với HTTTĐL qua các hội thảo quốc tế về công nghệ thông tin và HTTTĐL.
Trong giai đoạn này, chúng ta chưa nhập được các chương trình phần mềm
mạnh. Các phần mềm tự viết và phát triển khả năng đồ hoạ còn rất yếu, chỉ mới
giải quyết được các nhiệm vụ và xuất dữ liệu.
Các thiết bị phần cứng còn thiếu thốn và ít. Do đó, chúng ta chưa có các
ứng dụng cụ thể, song các cơ quan đã bắt đầu quan tâm nghiên cứu về HTTTĐL
và hướng phát triển thành lập, biên tập và sản xuất bản đồ với sự hỗ trợ của máy
tính điện tử.

Công tác đào tạo về HTTTĐL chưa phát triển hội thảo về HTTTĐL chưa
được tổ chức, công nghệ này còn chưa được ứng dụng rộng rãi, các ứng dụng
mới chỉ mang tính chất thử nghiệm.
Thời kì 1985-1994: Những tìm tòi và ứng dụng đầu tiên mới chỉ được thực
hiện ở một số chuyên ngành và một số cơ quan ứng dụng cụ thể, trước hết là cơ
quan nghiên cứu về công nghệ thông tin, tiếp đó là một số cơ quan quản lý tài
nguyên như: nông nghiệp, lâm nghiệp, địa chất…
Trong giai đoạn này, những thiết bị phần cứng đã có những tiến bộ lớn, đã
có nhiều máy tính và thiết bị phụ trợ, nhưng giá thành đắt, không phải cơ sở nào
cũng mua được, do đó đã hạn chế các ứng dụng tại nhiều cơ quan. Tuy nhiên,
đối với những nơi được chú trọng phát triển như Viện Công nghệ thông tin, các
12
công ty máy tính, các dự án, các đề án, các chương trình cấp nhà nước đã bắt đầu
triển khai các đề tài, đề án về nghiên cứu và ứng dụng công nghệ HTTTĐL.
Trong lĩnh vực ứng dụng và sản xuất các chương trình phần mềm, có hai
xu hướng:
- Các chuyên gia lập trình và các chuyên gia của các ngành khác nhau của
Việt Nam phát triển xây dựng các phần mềm HTTTĐL như: POPMAP của Vũ
Duy Mẫn và nhiều người khác (1993), CAPMAP của Lại Huy Phương và công
ty AIC, WINGIS của công ty DOLSOTFT(1995),…
- Mua và sử dụng các phần mềm nước ngoài như MAPINFO,
ARC/INFO,MGE (Viện Thông tin lưu trữ và Bảo tàng địa chất, Viện Khoa học
và Công nghệ Địa chính, Viện Địa lý, Trung tâm Viễn thám Geomatic, thuộc
Trung tâm Khoa học tự nhiên và Công nghệ quốc gia, Viện Thiết kế và quy
hoạch nông nghiệp, Trung tâm Tư vấn thông tin Tài nguyên rừng-Viện Điều tra
quy hoạch rừng-Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn).
Những kết quả nghiên cứu ứng dụng cơ bản của gian đoạn này thuộc các
lĩnh vực: điều tra quy hoạch quản lý các tiểu khu, các loại rừng, thống kê diện
tích rừng trong nông nghiệp, xây dựng các bản đồ hiện trạng tài nguyên thiên
nhiên, quản lý các thông tin khoáng sản và bản đồ địa chất. Nhiều cơ quan đã

tiến hành số hoá bản đồ và lưu trữ thông tin chuyên ngành, quản lý dữ liệu
chuyên ngành dưới dạng các HTTTĐL. Công tác đào tạo về HTTTĐL đã bước
đầu được chú ý song còn mang tính tự phát, nhằm đáp ứng các nhu cầu cụ thể
của cơ quan, chưa hệ thống, quy mô còn nhỏ. Chủ yếu nhằm hướng dẫn sử dụng
các chương trình phần mềm.
Thời kì 1995 tới nay: Là giai đoạn phát triển và bùng nổ của HTTTĐL
Nhờ sự phát triển mạnh mẽ của các công ty máy tính, của các nhà sản xuất và
cung cấp thiết bị tin học, tại Việt Nam đã có mặt các sản phẩm của các nhà sản
xuất thiết bị tin học, tại Việt Nam đã có mặt các sản phẩm của hầu hết các nhà
13
sản xuất thiết bị máy tính, cần thiết bị máy tính, cần thiết cho các ứng dụng
HTTTĐL`như: hãng máy tính IBM, COMPAQ, SUN, ACER, NTEGRAPH …
và các hãng sản xuất các thiết bị ngoại vi: máy quét, bàn số hoá, máy in HP,
Epson, CALCOM,…
Một thị trường sôi động về thiết bị công nghệ thông tin đã giúp cho chi
phí các phần cứng giảm dần. Các cơ quan nghiên cứu và ứng dụng công nghệ
thông tin có thể trang thiết bị nhập dữ liệu và các thiết bị xuất dữ liệu một cách
dễ dàng.
Các phần mềm tiên tiến trong công nghệ HTTTĐL, kết hợp với công nghệ
viễn thám đều đã có mặt tại Việt Nam. Đại lý của các hãng như: MAPINFOR,
ACR/INFOR cũng được đặt tại Hà Nội, TP. Hồ Chí Minh,… Các phần mềm của
Việt Nam cũng ngày càng được hoàn thiện và phổ cập hơn.
Đào tạo về công nghệ HTTTĐL không những được thực hiện trong các
trường đại học, mà còn được vào chương trình giáo dục phổ thông. Đặc biệt,
trong chương trình Công nghệ Thông tin của Nhà nước đã có một đã có một dự
án về phát triển HTTTĐL cho các tỉnh của Việt Nam.
Công nghệ HTTTĐL không còn là vấn đề của một cơ quan, một đơn vị
nghiên cứu, mà đã trở thành một chiến lược của Nhà nước; một công nghệ trong
hệ thống thông tin được Nhà nước quan tâm và khuyến khích phát triển.
Cũng từ năm 1995 công nghệ HTTĐL được ứng dụng rộng rãi trong các

ngành và trở thành công cụ không thể thiếu cho ngành kinh tế quốc dân.[1]
1.2. Khái niệm về hệ thống thông tin địa lý GIS
1.2.1 Khái niệm về GIS
GIS là từ viết tắt của thuật ngữ: Geographic Information System là hệ
thống thông tin địa lý được hình thành từ ba khái niệm “Địa lý, thông tin, hệ
thống”. Cùng với sự hình thành và phát triển của GIS, có nhiều định nghĩa khác
nhau được đưa ra.
14
- Theo ESRI, tập đoàn nghiên cứu và phát triển các phần mền GIS nổi
tiếng, GIS là một tập hợp có tổ chức bao gồm hệ thống phần cứng, phần mềm
máy tính, dữ liệu địa lý và con người được thiết kế nhằm mục đích nắm bắt, lưu
trữ cập nhật , điều khiển, phân tích và hiển thị tất cả các dạng thông tin có liên
quan đến vị trí địa lý.
- Theo GS.Shunjin Murai, người đã có hơn 40 năm làm việc trong lĩnh
vực viễn thám và GIS, GIS là một hệ thống thông tin được sử dụng để nhập, lưu
trữ, truy vấn thao tác, phân tích và xuất ra các dữ liệu có tham chiếu địa lý hoặc
dữ liệu địa không gian; hỗ trợ ra quyết định trong việc quy hoạch và quản lý về
sử dụng đất và tài nguyên thiên nhiên, môi trường , giao thông, các tiện ích đô
thị và nhiều lĩnh vực quản lý khác.
 Định nghĩa: GIS là môt hệ thống thông tin có khả năng xây dựng, cập
nhật, lưu trữ, truy vấn, xử lý, phân tích và xuất ra các dữ liệu có liên quan đến vị
trí địa lý, nhằm hỗ trợ ra quyết định trong các công tác quy hoạch và quản lý tài
nguyên thiên nhiên và môi trường.
Mặc dù có sự khác nhau về mặt tiếp cận, nhưng nhìn chung các định nghĩa
về GIS đều có các đặc điểm giống nhau như: bao hàm khái niệm dữ liệu không
gian (spatial data), phân biệt giữa hệ thông tin quản lý Management Information
System-MIS và GIS. Về khía cạnh của bản đồ học thì GIS là kết hợp của lập bản
đồ trợ giúp máy tính và công nghệ cơ sở dữ liệu. So với bản đồ thì GIS có lợi thế
là lưu trữ dữ liệu và biểu diễn chúng là hai công việc tách biệt nhau. Do vậy, GIS
cho khả năng quan sát từ các góc độ khác nhau trên cùng tập dữ liệu.

Cho đến nay các quan điểm về GIS đã thống nhất chung như sau:
“HTTTĐL là một hệ thống kết hợp giữa con người và hệ thống máy tính cùng
các thiết bị ngoại vi để lưu trữ, xử lý, phân tích, hiển thị các thông tin địa lý để
phục vụ một mục đích nghiên cứu nhất định”.
15
Hệ thống phần mềm trong HTTTĐL có thể kết nối thông tin về vị trí địa lý của
sự vật với những thông tin của bản thân sự vật, khác với bản đồ trên giấy,
HTTTĐL có thể tổ hợp nhiều lớp thông tin, mỗi loại thông tin trên bản đồ có thể
tổ hợp nhiều lớp thông tin riêng, người sử dụng có thể bật hoặc tắt các lớp thông
tin theo nhu cầu của mình.[1]
1.2.2. Thành phần của GIS
Công nghệ GIS là một hệ thống gồm 5 hợp phần cơ bản với những chức
năng rõ ràng. Đó là: thiết bị, phần mềm, số liệu - dữ liệu địa lý, chuyên viên,
chính sách và quản lý.

Hình 1.1: Các thành phần cơ bản của GIS
1.2.2.1 Thiết bị (Hardware)
Thiết bị bao gồm: máy vi tính (computer), máy vẽ (plotters), máy in
(printer), bàn số hoá (digitizer), thiết bị quét ảnh (scanners), các phương tiện lưu
trữ số liệu (Ploppy diskettes, Optical cartridges, CD ROM v.v )
16

Hình1.2: Các thiết bị cơ bản của GIS
a. Bộ xử lý trung tâm (CPU)
Bộ xử lý trung tâm hay còn gọi là CPU, là phần cứng quan trọng nhất của
vi tính. CPU không những thực hành tính toán trên dữ liệu, mà còn điều khiển
sắp đặt phần cứng khác. Mặc dù bộ vi xử lý hiện đại rất nhỏ chỉ khoảng 5mm
2
nhưng nó có khả năng thực hiện hàng triệu thông tin trong một giây.
b. Bộ nhớ trong (RAM)

Tất cả máy vi tính có một bộ nhớ trong mà chức năng giống như “không
gian làm việc” cho chương trình và dữ liệu. Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên (RAM)
có khả năng giữ một giới hạn số lượng dữ liệu ở một số hạng thời gian.
c. Bộ sắp xếp và lưu trữ ngoài (Diskette, harddisk, CD-ROM)
Băng từ có tính được giữ không những trong cuộn băng lớn (giống trong
cuộn băng máy hát đĩa) mà còn trong cuộn băng nhỏ. Thuận lợi của dây băng có
từ tính mà nó có thể lưu trữ một số lượng lớn dữ liệu. Sự gia tăng khả năng lưu
17
trữ thể hiện bằng các đĩa có từ tính. Các đĩa cứng với khả năng lưu trữ rất lớn và
còn ở các đĩa mềm với khả năng giới hạn (2,25inch, với 360 kb hoặc 1,2 Mb
hoặc 3,5 inch với 720 Kb hoặc 1,4Mb).
d. Các bộ phận dùng để nhập dữ liệu (Input devices)
Sử dụng để đưa dữ liệu vào cơ sở dữ liệu. Chúng có thể là: các ổ đọc dữ
liệu, bàn số hóa dùng để tạo dữ liệu vector, máy quét ảnh dùng để tạo dữ liệu
raster, các thiết bị thu nhận thông tin điện tử, …
e. Các bộ phận để in ấn (Output devices)
Sử dụng để hiển thị, trình bày và đưa ra các kết quả xử lý dữ liệu. Ngoài
các màn hình máy tính luôn đi cùng với các PC, ở đây chúng tôi muốn nói đến
các thiết bị như: các máy in, các máy vẽ, các ổ ghi CD, các ổ ghi DVD, …
1.2.2.2 Phần mềm
Là tập hợp các câu lệnh, chỉ thị nhằm điều khiển phần cứng của máy tính
thực hiện nhiệm vụ xác định, phần mềm hệ thống thông tin địa lý có thể là một
hoặc tổ hợp các phần mềm máy tính. Phần mềm được sử dụng trong kỹ thuật
GIS phải bao gồm tính năng cơ bản sau:
Công cụ nhập và kiểm tra dữ liệu (Data input): Bao gồm tất cả các khía
cạnh về biến đổi dữ liệu đã ở dạng bản đồ, trong lĩnh vực quan sát vào một dạng
số tương thích. Đây là giai đoạn rất quan trọng cho việc xây dựng CSDL địa lý.
- Lưu trữ và quản lý dữ liệu (Geographic database): Lưu trữ và quản lý
CSDL đề cập đến phương pháp kết nối thông tin vị trí và thông tin thuộc tính của
các đối tượng địa lý.

- Biến đổi dữ liệu (data transfomation): Biến đổi dữ liệu gồm 02 lớp điều
hành nhằm mục đích khắc phục lỗi từ dữ liệu và cập nhật chúng. Biến đổi dữ liệu
18
có thể thực hiện trên dữ liệu không gian và thông tin thuộc tính một cách tách
biệt hoặc tổng hợp cả hai.
- Tương tác với người dùng (Query input): Giao tiếp với người dùng là yếu
tố rất quan trọng của bất kỳ hệ thống thông tin nào. Các giao diện người dùng là
một hệ hống thông tin được thiết kế phụ thuộc vào mục đích của ứng dụng đó.
Các phần mềm tiêu chuẩn và sử dụng phổ biến hiện nay trong khu vực châu
Á là ARC/INFO, MAPINFO, IL WIS, WINGIS, SPANS, IDRISIW, Hiện nay
có rất nhiều phần mềm máy tính chuyên biệt cho GIS, bao gồm các phần mềm
như sau:
- Phần mềm dùng cho lưu trữ, xử lý số liệu thông tin địa lý: ACR/INFO,
SPAN, ERDAS-Imagine, IL WIS, MGE/MICROSTATION, IDRISIW, IDRISI,
WINGIS,
- Phần mềm dùng cho lưu trữ, xử lý và quản lý các thông tin địa lý: ER-
MAPPER, ATLASGIS, ARCVIEW, MAPINFO,
1.2.2.3 Số liệu, dữ liệu địa lý
a. Dữ liệu bản đồ
Là những mô tả hình ảnh bản đồ được số hoá theo một khuôn dạng nhất
định mà máy tính hiểu được. Hệ thống thông tin địa lý dùng CSDL này để xuất
ra các bản đồ trên màn hình hoặc các thiết bị ngoại vi khác.
- Dữ liệu Vector: Được trình bày dưới dạng điểm, đường và diện tích, mỗi
dạng có liên quan đến một số liệu thuộc tính được lưu trữ trong CSDL.
- Dữ liệu Raster: Được trình bày dưới dạng lưới ô vuông hay ô chữ nhật đều
nhau, giá trị được ấn định cho mỗi ô sẽ chỉ định giá trị của thuộc tính (số liệu của
19
ảnh hàng không, ảnh vệ tinh, số liệu bản đồ được quét ảnh là các loại số liệu
dạng Raster).
b. Dữ liệu thuộc tính

Được trình bày dưới dạng các ký tự hoặc số hoặc ký hiệu để mô tả các
thuộc tính của các thông tin thuộc về đối tượng địa lý. Trong các dạng số liệu
trên, số liệu Vector là dạng thường sử dụng nhiều nhất. Tuy nhiên số liệu Raster
rất hữu ích để mô tả các dãy số liệu có tính liên tục như nhiệt độ, độ cao, và
thực hiện các phân tích không gian số liệu. Còn số liệu thuộc tính được dùng để
mô tả CSDL. Có nhiều cách để nhập số liệu nhưng cách thông thường nhất hiện
nay là số hoá (Digitizing) bằng bàn số hoá (Digitizer), hoặc thông qua việc sử
dụng máy quét ảnh (Scanner).
1.2.2.4 Chuyên viên
Là một trong những hợp phần rất quan trọng của công nghệ GIS, đòi hỏi
những chuyên viên hướng dẫn sử dụng hệ thống để thực hiện các chức năng
phân tích và xử lý các số liệu. Đòi hỏi phải thông thạo về việc thực hiện các công
cụ GIS để sử dụng, có kiến thức về các số liệu đang sử dụng và thông hiểu các
tiến trình đang và sẽ thực hiện.
1.2.2.5 Chính sách và quản lý
Đây là hợp phần rất quan trọng để đảm bảo khả năng hoạt động của hệ
thống, là yếu tố quyết định sự thành công của việc phát triển công nghệ GIS. Hệ
thống GIS cần được điều hành bởi một bộ phận quản lý, bộ phận này phải được
bổ nhiệm để tổ chức hoạt động hệ thống GIS một cách có hiệu quả để phục vụ
người sử dụng thông tin.
20
Để hoạt động thành công hệ thống GIS phải được đặt trong một khung tổ
chức phù hợp và phải có hướng dẫn cần thiết để quản lý, thu thập, lưu trữ và
phân tích số liệu, đồng thời có khả năng phát triển được hệ GIS theo nhu cầu. Hệ
thống GIS cần được điều hành bởi một bộ phận quản lý, bộ phận này cần được
bổ nhiệm để tổ chức hoạt động hệ thống thông tin địa lý GIS một cách có hiệu
quả để phục vụ người sử dụng thông tin. Trong quá trình hoạt động, mục đích
chỉ có thể đạt được và tính hiệu quả trong kỹ thuật GIS chỉ được minh chứng khi
công cụ này có thể hỗ trợ những người sử dụng thông tin để giúp họ thực hiện
được những mục tiêu công việc. Ngoài ra việc phối hợp giữa các cơ quan chức

năng có liên quan cũng phải được đặt ra nhằm gia tăng hiệu quả sử dụng của GIS
cũng như các nguồn số liệu hiện có.
Như vậy, trong 5 hợp phần của GIS, hợp phần chính sách và quản lý đóng
vai trò rất quan trọng để đảm bảo khả năng hoạt động của hệ thống, đây là yếu tố
quyết định sự thành công của việc phát triển công nghệ GIS.
Trong phối hợp và vận hành các hợp phần của hệ thống GIS nhằm đưa vào
hoạt động có hiệu quả kỹ thuật GIS, 2 yếu tố huấn luyện và chính sách - quản lý
là cơ sở của thành công. Việc huấn luyện các phương pháp sử dụng hệ thống
GIS sẽ cho phép kết hợp các phần: Thiết bị, Phần mềm, Chuyên viên và số liệu
với nhau để đưa vào vận hành. Tuy nhiên, yếu tố chính sách và quản lý sẽ có tác
động đến toàn bộ các hợp phần nói trên, đồng thời quyết định đến sự thành công
của hoạt động GIS.
1.2.3. Chức năng của GIS
Một hệ thống thông tin địa lý có các chức năng cơ bản như: Nhập dữ liệu,
lưu trữ dữ liệu, điều khiển dữ liệu, hiển thị dữ liệu theo cơ sở địa lý và
đưa ra những quyết định. Có thể khái quát các chức năng đó như sau:
21
Nhập và bổ sung dữ liệu : Một trong những chức năng quan trọng của
HTTTĐL là nhập và bổ sung dữ liệu mà công việc đó không tiến hành riêng rẽ.
Bất kỳ một hệ thống nào cũng phải cho phép nhập và bổ sung dữ liệu, nếu không
có chức năng đó thì không xem là một HTTTĐL vì chức năng đó là một yêu cầu
bắt buộc phải có.
Chuyển đổi dữ liệu : Chuyển đổi dữ liệu là một chức năng rất gần với việc
nhập và bổ sung dữ liệu. Nhiều phần mềm thương mại cố gắng giữ độc quyền
bằng cách hạn chế đưa ra các khuôn dạng dữ liệu theo loại phổ cập. Tuy nhiên
người sử dụng phải lựa chọn để hạn chế việc phải số hóa thêm những tài liệu
hiện đang có ở dạng số. Trong thực tế, cùng một tư liệu nhưng có thể tồn tại ở
nhiều khuôn dạng khác nhau. Vì vậy, đối với tư liệu quốc gia, không thể chỉ lưu
giữ ở dạng có tính chất phổ biến để sử dụng được trong nhiều ứng dụng khác
nhau.

Lưu trữ tư liệu : Một chức năng quan trọng của HTTTĐL là lưu trữ và tổ
chức cơ sở dữ liệu do sự đa dạng và với một khối lượng lớn của dữ liệu không
gian: đa dạng về thuộc tính, về khuôn dạng, về đơn vị đo, về tỷ lệ bản đồ. Hai
yêu cầu cơ bản trong việc lưu trữ dữ liệu là:
Thứ nhất là phải tổ chức nguồn dữ liệu sao cho đảm bảo độ chính xác và
không mất thông tin.
Thứ hai là các tài liệu cho cùng một khu vực song các dữ liệu lại khác
nhau về tỷ lệ, về đơn vị đo thì phải được định vị chính xác và chuyển đổi một
cách hệ thống để có thể xử lý hiệu quả.
Điều khiển dữ liệu: Do nhiều HTTTĐL hoạt động đòi hỏi tư liệu không
gian phải được lựa chọn với một chỉ tiêu nhất định được phân loại theo một số
phương thức riêng, tổng hợp thành những đặc điểm riêng của hệ thống.
Do đó HTTTĐL phảo đảm nhiệm được chức năng điều khiển thông tin không
gian. Khả năng điều khiển cho phép phân tích, phân loại và tạo lập các đặc điểm
22
bản đồ thông qua các dữ liệu thuộc tính và thuộc tính địa lý được nhập vào hệ
thống. Các thuộc tính khác nhau có thể được tổng hợp, nắm bắt một cách riêng
biệt và những sự khác biệt có thể được xác định, được tính toán và được can
thiệp, biến đổi.
Trình bày và hiển thị : Đây cũng là một chức năng bắt buộc phải có của
một HTTĐL. Không gian dư ới dạng tài liệu nguyên thủy hay tài liệu được xử lý
cần được hiển thị dưới dạng như : chữ và số, dạng bảng biểu hoặc dạng bản đồ.
Các tính toán chung và kết quả phân tích được lưu giữ ở dạng chữ v à số để dễ
dàng in ra hoặc trao đổi giữa các phần mềm khác nhau.
Phân tích không gian : Trước đây chỉ với 5 chức năng môt tả ở trên là
được tập trung, phát triển bởi nhưng người xây dựng HTTTĐL. Chức năng thứ
sáu là phân tích không gian được phát triển một cách thần kỳ dựa vào sự tiến bộ
của công nghệ và nó trở nên thực sự hữu ích cho người ứng dụng. Những định
nghĩa về HTTĐL trước đây đã trở thành thực tiễn trên cơ sở ứng dụng trực tiếp
chức năng phân tích không gian. Tất cả các chức năng có thể khác nhau đối với

từng hệ thống song đối với một HTTTĐL sử dụng tư liệu bản đồ thì chức năng
đó là bắt buộc.
1.2.4. Ứng dụng của GIS
HTTTĐL được thiết kế như một hệ thống chung để quản lý dữ liệu không
gian, nó có rất nhiều ứng dụng trong việc phát triển đô thị và môi trường tự
nhiên như là: quy hoạch đô thị, quản lý nhân lực, nông nghiệp, điều hành hệ
thống công ích, lộ trình, nhân khẩu, bản đồ, giám sát vùng biển, cứu hoả, bệnh
tật,… Trong phần lớn lĩnh vực này, GIS đóng vai trò như là một công cụ hỗ trợ
quyết định cho việc lập kế hoạch hoạt động. Cụ thể:
23
1.2.4.1. Trong nghiên cứu quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường
Theo những chuyên gia về GIS kinh nghiệm nhất thì có rất nhiều ứng
dụng đã phát triển trong những tổ chức quan tâm đến môi trường. Với mức đơn
giản nhất thì người dùng sử dụng GIS để đánh giá môi trường:
- Quản trị rừng: theo dõi sự phân loại, thay đổi…
- Quản trị đường di cư và đời sống của động vật hoang dã.
- Quản lý và quy hoạch đồng bằng ngập lũ, lưu vực sông.
- Bảo tồn đất ướt.
- Phân tích các biến động khí hậu, thuỷ văn.
- Nghiên cứu tình trạng xói mòn đất.
- Quản lý chất lượng nước.
- Quản lý, đánh giá và theo dõi dịch bệnh.
- Xây dựng bản đồ và thống kê chất lượng thổ nhưỡng.
- Quy hoạch và đánh giá sử dụng đất đai.
Ứng dụng GIS với mức độ phức tạp hơn là dùng khả năng phân tích của
GIS để mô hình hoá các tiến trình xói mòn đất, sự lan truyền ô nhiễm trong môi
trường nước hay không khí hoặc sự phản ứng của một lưu vực sông dưới sự ảnh
hưởng của một trận mưa lớn. Nếu những dữ liệu thu thập gắn liền với đối tượng
vùng và ứng dụng sử dụng các chức năng phân tích phức tạp thì mô hình dữ liệu
dạng ảnh (Raster) có khuynh hướng chiếm ưu thế.

1.2.4.2. Trong nghiên cứu điều kiện kinh tế-xã hội
- Quản lý dân số.
- Quản lý mạng lưới giao thông: đường thuỷ, đường bộ.
- Quản lý mạng lưới y tế, giáo dục.
- Điều tra và quản lý hệ thống cơ sở hạ tầng.
24
1.2.4.3. Các lĩnh vực ứng dụng của GIS trong sản xuất nông nghiệp và phát
triển nông thôn
Thổ nhưỡng
- Xây dựng các bản đồ đất và đơn tính đất.
- Đặc trưng hoá các lớp phủ thổ nhưỡng.
Trồng trọt
- Khả năng thích nghi các loại cây trồng.
- Sự thay đổi của việc sử dụng đất.
- Xây dựng các đề xuất về sử dụng đất.
- Khả năng bền vững của sản xuất nông nghiệp Nông - Lâm kết hợp.
- Theo dõi mạng lưới khuyến nông.
- Khảo sát nghiên cứu dịch-bệnh cây trồng (côn trùng và cỏ dại).
- Suy đoán hay nội suy các ứng dụng kỹ thuật.
Khí tượng thuỷ văn
Trong lĩnh vực này, GIS được dùng như là một hệ thống đáp ứng nhanh
phục vụ chống thiên tai: như lũ quét ở vùng hạ lưu, xác định tâm bão, dự đoán
các luồng chảy, xác định mức độ ngập lụt,… từ đó đưa ra các biện pháp phòng
chống kịp thời. Vì những ứng dụng này mang tính phân tích phức tạp nên mô
hình dữ liệu không gian dạng ảnh (Raster) chiếm ưu thế.
Kinh tế nông nghiệp
- Điều tra dân số, nông hộ.
- Khảo sát kỹ thuật canh tác.
- Xu thế thị trường của cây trồng.
- Nguồn nông sản hàng hoá.

Phân tích khí hậu
- Hạn hán và các yếu tố thời tiết.
- Thống kê.
25
Chăn nuôi gia súc gia cầm
- Thống kê.
- Phân bố.
- Khảo sát và theo dõi diễn biến, dự báo dịch bệnh.
1.2.4.4. Dịch vụ tài chính
GIS được sử dụng trong lĩnh vực tài chính tương tự như là một ứng dụng
đơn lẻ. Nó đã từng được áp dụng cho việc xác định vị trí những chi nhánh mới
của ngân hàng. Hiện nay, việc sử dụng GIS đang tăng lên trong lĩnh vực này, nó
là một công cụ đánh giá rủi ro và mục đích bảo hiểm, xác định với độ chính xác
cao hơn những khu vực có độ rủi ro lớn nhất hay thấp nhất. Lĩnh vực này đòi hỏi
những dữ liệu cơ sở khác nhau như là hình thức vi phạm luật pháp, địa chất học,
thời tiết và giá trị tài sản.
1.2.4.5. Trong lĩnh vực y tế
Ngoại trừ các lĩnh vực đánh giá, quản lý mà GIS hay được dùng, GIS còn
có thể áp dụng trong lĩnh vực y tế. Ví dụ như: nó chỉ ra được lộ trình nhanh nhất
giữa vị trí hiện tại của xe cấp cứu và bệnh nhân cần cấp cứu, dựa trên cơ sở dữ
liệu giao thông. GIS cũng có thể được sử dụng như là một công cụ nghiên cứu
dịch bệnh để phân tích nguyên nhân bộc phát và lây lan bệnh tật cộng đồng.
1.2.4.6. Chính quyền địa phương
Chính quyền địa phương là một trong những lĩnh vực ứng dụng rộng lớn
nhất của GIS, bởi vì đây là một tổ chức sử dụng dữ liệu không gian nhiều nhất.
Tất cả các cơ quan của chính quyền địa phương có thể có lợi từ GIS. GIS có thể
được sử dụng trong việc tìm kiếm và quản lý thửa đất thay thế cho việc hồ sơ
giấy tờ hiện hành. Nhà cầm quyền địa phương cũng có thể sử dụng GIS trong
việc tái dưỡng nhà cửa và đường giao thông, GIS còn được sử dụng trong các
trung tâm điều khiển và quản lý các tình huống khẩn cấp.