xây dựng cơ sở dữ liệu địa hình phục vụ quản lý đất đai của tỉnh Thái Nguyên bằng phần mềm ArcGIS

Trờng Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ án Tốt Nghiệp
Lời nói đầu
Trong tình hình hiện nay, đi đôi với sự phát triển kinh tế là sự khai
thác tài nguyên thiên nhiên, đặc biệt là đất đai ở tỉnh miền núi và trung
du với tốc độ cha từng thấy dẫn tới những hậu quả trầm trọng: Suy thoái
các nguồn tài nguyên thiên nhiên và chất lợng môi trờng. Do đó, công tác
theo dõi, quản lý và khai thác đất đai theo đúng mục đích sử dụng đất; dự
báo kịp thời về tình trạng suy thoái tài nguyên đất, đa ra các phơng hớng
và biện pháp bảo vệ đất đai đang ngày càng trở lên cấp bách.
Để làm tốt công tác quản lý tài nguyên đất ở quy mô quốc gia và
quy mô của một tỉnh, Nhà nớc cần có những cơ sở dữ liệu khoa học, quản
lý các thông tin về đất, đầy đủ, chính xác và đợc cập nhật thờng xuyên. Có
nh vậy mới nhanh chóng đa ra các giải pháp, các quyết định hợp lý trong
quá trình xây dựng chiến lợc phát triển kinh tế xã hội và giám sát tài
nguyên môi trờng nh khuyến cáo hoặc vạch ra hớng sử dụng hợp lý đất
đai, giảm tối đa các ảnh hởng tiêu cực đến môi trờng sinh thái, trong các
dự án phát triển kinh tế ở các địa phơng.
Hiện nay tại các tỉnh, các cơ quan nghiên cứu trung ơng đã tập
trung đợc một khối lợng lớn các thông tin, số liệu điều tra về đất đai của
mỗi tỉnh, địa phơng, nhng việc tập hợp, xử lý, sử dụng và khai thác chúng
còn nhiều khó khăn, do tình hình phân tán và thiếu hệ thống của chúng.
Nhu cầu có một phơng pháp và phơng tiện quản lý các loại dữ liệu, thông
tin về tài nguyên thiên nhiên nói chung, về đất đai nói riêng ngày càng
trở lên cấp bách. Trong lĩnh vực này, công nghệ thông tin có ý nghĩa to
lớn và đóng một vai trò quyết định để đáp ứng nhu cầu cấp bách này.
Công nghệ thông tin ứng dụng, mà trực tiếp là công nghệ hệ thống
thông tin địa lý, là một công nghệ còn khá mới mẻ nhng đã đợc ứng dụng
và phát triển ở Việt Nam khá sớm. Hiện nay, hệ thống thông tin địa lý
đang đợc sử dụng nh một hệ thống các công cụ hữu hiệu để lu trữ, xử lý,
cập nhật, quản lý và xuất các thông tin địa lý phục vụ cho các mục đích
ứng dụng cụ thể khác nhau, đặc biệt là trong lĩnh vực quản lý tài nguyên,

quy hoạch lãnh thổ.
ở Việt Nam, hệ thống thông tin địa lý cũng đợc nghiên cứu, ứng
dụng và phát triển nh một yếu tố khách quan. Nó cho phép tổ chức, sắp
Sv: lê Thị Thanh Thuỳ Lớp: Trắc Địa A-K48
1
Trờng Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ án Tốt Nghiệp
xếp các dữ liệu địa lý thành một cơ sở dữ liệu hoàn chỉnh, thích hợp cho
việc xử lý tự động trên máy tính. Nó có khả năng nhập, lu trữ, cập nhật
một khối lợng thông tin lớn, đa dạng; xử lý và phân tích, đa các thông tin
về một hệ quy chiếu thống nhất, có khả năng chiết xuất thông tin, phát
hiện các quy luật và những mối tơng tác giữa các đối tợng và hiện tợng
nghiên cứu, nhằm kịp thời và nhanh chóng đa ra các giải pháp hoặc quyết
sách cho các vấn đề cụ thể về sử dụng hợp lý tài nguyên và các vấn đề
thực tiễn khác.
Trong lĩnh vực quản lý đất đai và môi trờng, công nghệ HTTĐL có
ý nghĩa và tác dụng to lớn. Đây là một công nghệ của hôm nay và tơng
lai. Sử dụng HTTĐL là một xu hớng đang phát triển mạnh mẽ trong các
ngành nghiên cứu và sử dụng thông tin không gian. Chính vì lẽ đó em đã
lựa chọn đề tài Xây dựng cơ sở dữ liệu địa hình phục vụ quản lý đất
đai của tỉnh Thái Nguyên bằng phần mềm ArcGIS . Đồ án đợc thể
hiện trong ba chơng:
Chơng I: Tổng quan về hệ thống thông tin địa lý.
Chơng II: Xây dựng cơ sở dữ liệu của hệ thống thông tin địa lý.
Chơng III: Xây dựng cơ sở dữ liệu địa hình phục vụ quản lý đất
đai của tỉnh Thái Nguyên bằng phần mềm Arcgis.
Mặc dù đã có rất nhiều cố gắng song đồ án cũng không thể tránh
khỏi những sai sót. Em rất mong nhận đợc những ý kiến đóng góp quý
báu của các thầy, cô và các bạn đồng nghiệp.
Em xin trân trọng cảm ơn!
Hà Nội, tháng 6 năm 2008.

Sinh viên: Lê Thị Thanh Thuỳ.
Lớp : Trắc Địa A-K48.
Chơng i:
tổng quan về hệ thống thông tin địa lý.
Sv: lê Thị Thanh Thuỳ Lớp: Trắc Địa A-K48
2
Trờng Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ án Tốt Nghiệp
I.1.Sơ lợc về sự hình thành và phát triển của hệ thống thông tin địa lý.
Trên thế giới, lịch sử phát triển và ứng dụng của HTTTĐL (GIS) đã có
khởi điểm từ những năm 50 của thế kỷ XX. Lúc đó, các nhà bản đồ học và tin
học trên thế giới đã kết hợp suy nghĩ, nghiên cứu về một hệ thống máy móc và
thiết bị vẽ bản đồ tự động. Những ứng dụng sớm nhất và hình thành nền tảng về
GIS là ở Canađa, nơi mà những nghiên cứu về kỹ thuật sử dụng máy tính để lu
trữ và xử lý số liệu, lập bản đồ và xử lý các thông tin không gian lần đầu tiên đ-
ợc thực hiện. Tuy nhiên, các thiết bị máy tính thời đó rất to lớn, cồng kềnh; việc
nhập dữ liệu chậm và khó khăn nên những hệ tự động hoá ít khả năng thâm
nhập vào thực tế. Lúc đó, những phiên bản đầu tiên của các HTTTĐL là những
phần mềm nhập dữ liệu và vẽ bản đồ đơn giản; việc xử lý các thông tin đồ hoạ
còn rất hạn chế.
Từ 1960-1980: Là thời kỳ tìm tòi và khám phá về kỹ thuật đồ hoạ của
công nghệ thông tin. Nhờ sự phát triển của công nghệ thông tin mà những khả
năng xử lý đồ hoạ trên máy tính trở thành dễ dàng và thuận tiện. Hàng loạt các
chơng trình phần mềm xử lý đồ hoạ và các phiên bản đầu tiên của các phần
mềm GIS ra đời nh phần mềm ARC/infor.
Từ 1980-1990: Công nghệ GIS phát triển mạnh mẽ, trở thành một công nghệ
có tính thơng mại, đợc ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khoa học và hoạt động thực
tiễn có sử dụng thông tin không gian. Đặc biệt ở Mỹ, Canađa và châu Âu, ngời ta đã
xây dựng và không ngừng hoàn thiện các chơng trình phần mềm có uy tín quốc tế
nh ARC/infor, PCI, ILWIS, SPAND, IDRISI,...
Công nghệ vi điện tử và công nghiệp sản xuất máy tính cá nhân (PC) phát

triển mạnh; máy tính trở thành công cụ phổ biến trong mọi hoạt động nghiên
cứu, thiết kế và quản lý xã hội. Những phần mềm HTTTĐL chạy trên PC ngày
càng phát triển đã làm cho công nghệ HTTTĐL lan truyền nhanh chóng đến các
nớc đang phát triển ở châu á và càng ngày càng thâm nhập sâu vào lĩnh vực địa
lý và bản đồ.
ở Việt Nam, công nghệ HTTTĐL cũng đợc 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.
Sv: lê Thị Thanh Thuỳ Lớp: Trắc Địa A-K48
3
Trờng Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ án Tốt Nghiệp
Thời kỳ 1980-1985: Là giai đoạn bắt đầu với những hiểu biết sơ bộ và
tiếp xúc với HTTTĐL qua các cán bộ đợc đào tạo ở nớc ngoài và một số chuyên
gia có dịp tham gia các hội thảo quốc tế về công nghệ thông tin và hệ thống
thông tin địa lý.
Trong giai đoạn này, chúng ta cha nhập đợc các chơng trình phần mềm
mạnh. Các phần mềm tự viết và phát triển khả năng đồ hoạ còn rất yếu, chỉ mới
giải quyết đợc các nhiệm vụ nhập và xuất dữ liệu.
Các thiết bị phần cứng còn thiếu thốn và ít. Do đó, chúng ta cha có các
ứng dụng cụ thể, song các cơ quan đã bắt đầu quan tâm nghiên cứu về HTTTĐL
và hớng 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 cha phát triển, hội thảo về HTTTĐL cha đ-
ợc tổ chức, công nghệ này còn cha đợc ứng dụng rộng rãi, các ứng dụng mới chỉ
mang tính chất thử nghiệm.
Thời kỳ 1985-1994: Những tìm tòi và ứng dụng đầu tiên mới chỉ đợc

thực hiện ở một số chuyên ngành và một số cơ quan ứng dụng cụ thể, trớc hết là
các cơ quan nghiên cứu về công nghệ thông tin, tiếp đó là một số cơ quan quản
lý tài nguyên nh: 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, nhng giá thành đắt, không phải cơ sở nào cũng mua
đợc, do đó đã hạn chế các ứng dụng tại nhiều cơ quan. Tuy nhiên, đối với những nơi
đợc chú trọng phát triển nh: Viện Công nghệ thông tin, các công ty máy tính, các dự
án, đề án, các chơng trình cấp nhà nớc 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 chơng trình phần mềm, có hai
xu hớng:
- 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 nh: POPMAP của
Vũ Duy Mẫn và nhiều ngời khác (1993), CAMAP của Lại Huy Phơng và công
ty AIC, WINGIS của Công ty DOLSOFT (1995),...
- Mua và sử dụng các phần mềm nớc ngoài nh MAPINFO, ARC/info,
MGE (Viện Thông tin lu 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,
Sv: lê Thị Thanh Thuỳ Lớp: Trắc Địa A-K48
4
Trờng Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ án Tốt Nghiệp
Trung tâm T 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 giai 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 lu trữ thông tin chuyên ngành, quản lý dữ liệu
chuyên ngành dới dạng các HTTTĐL. Công tác đào tạo về HTTTĐL đã bớc đầu

đợc chú ý, song còn mang tính tự phát, nhằm đáp ứng các nhu cầu cụ thể của
các cơ quan, cha hệ thống, quy mô còn nhỏ. Chủ yếu nhằm hớng dẫn sử dụng
các chơng trình phần mềm.
Thời kỳ 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 hầu hết các
nhà sản xuất thiết bị máy tính, cần thiết cho các ứng dụng hệ thống thông tin
địa lý nh: Hãng Máy tính IBM, COMPAQ, SUN, ACER, INTERGRAPH,... và
các hãng sản xuất các thiết bị ngoại vi: Máy quét, bàn số hoá, máy in HP,
EPSon, CALCOM,...
Một thị trờng 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 bị các 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 nh:
MAPINFOR, ARC/info cũng đợc đặt tại Hà Nội, TP. Hồ Chí Minh,...Các
phần mềm của Việt Nam cũng ngày càng đợc hoàn thiện và phổ cập hơn.
Đào tạo về công nghệ HTTTĐL không những đợc thực hiện trong các tr-
ờng đại học, mà còn đợc đa vào chơng trình giáo dục phổ thông. Đặc biệt, trong
chơng trình Công nghệ Thông tin của Nhà nớc 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 lợc của Nhà nớc; một công nghệ trong
Sv: lê Thị Thanh Thuỳ Lớp: Trắc Địa A-K48
5
Trờng Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ án Tốt Nghiệp
hệ thống thông tin đợc Nhà nớc quan tâm và khuyến khích phát triển.
Cũng từ năm 1995 công nghệ HTTĐL đợc ứng dụng rộng rãi trong các
ngành và trở thành công cụ không thể thiếu cho ngành kinh tế quốc dân.

I.2. Khái niệm về hệ thống thông tin địa lý.
I.2.1. Khái niệm về GIS
Hiện nay công nghệ thông tin đang phát triển mạnh nh vũ bão, nhiều
công nghệ tiên tiến trớc đây chỉ có ở đợc những nớc đang phát triển thì hiện nay
đã có mặt tại Việt Nam. Đối với các sản phẩm công nghệ thông tin chuyên
nghiệp nh HTTTĐL, tuy là các nhà cung cấp luôn đa ra những sản phẩm dễ
dùng, tiện lợi nhất nhng thực tế là vẫn có khoảng cách giữa các nhà chuyên môn
và các sản phẩm công nghệ nói trên. Tại Việt Nam, HTTTĐL đợc ứng dụng chủ
yếu cho lĩnh vực số hoá. Sau giai đoạn số hoá, ngời ta sẽ cần đến HTTTĐL ở
các chức năng phân tích khác để giải quyết các bài toán ứng dụng.
Vậy GIS là gì ?
Khái niệm HTTTĐL đợc hình thành từ ba khái niệm địa lý, thông tin, hệ
thống và đợc viết tắt là GIS. ý nghĩa của chúng đợc diễn giải nh sau:
Tại Mỹ: Geographic Information Systems.
Tại Anh, Oxtrâylia, Canada: Geographical Information Systems.
Theo Nghiên cứu lý thuyết và quan niệm của hệ thống thông tin địa lý
và các công nghệ thông tin địa lý: Geographic Information Science.
Hệ thống máy tính ngay từ ban đầu đã nhanh chóng đợc sử dụng hữu hiệu
vào các công việc liên quan đến địa lý và phân tích địa lý. Cùng với sự ứng dụng
máy tính ngày càng tăng, khái niệm mới GIS đợc phát triển từ những năm 1960.
Có nhiều định nghĩa GIS đã ra đời, dới đây là một vài định nghĩa hay đợc
sử dụng:
Burrough, 1986: GIS là những công cụ mạnh để tập hợp lu trữ, truy cập,
khôi phục, biểu diễn dữ liệu không gian từ thế giới thực đáp ứng những yêu cầu
đặc biệt.
Lord Chorley, 1987: GIS là hệ thống thu nạp, lu trữ, kiểm tra, tích hợp,
vận dụng, phân tích và biểu diễn dữ liệu tham chiếu tới mặt đất. Những dữ liệu
này thông thờng là cơ sở dữ liệu tham chiếu không gian dựa trên những phần
mềm ứng dụng.
Michael Zeiler: Hệ thông tin địa lý GIS là sự kết hợp giữa con ngời thành

thạo công việc, dữ liệu mô tả không gian, phơng pháp phân tích, phần mềm và
phần cứng máy tính. Tất cả đợc tổ chức quản lý và cung cấp thông tin qua sự
Sv: lê Thị Thanh Thuỳ Lớp: Trắc Địa A-K48
6
Trờng Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ án Tốt Nghiệp
trình diễn địa lý.
Francois Charbonneau Ph.D: GIS là một tổng thể hài hoà của một công
cụ phần cứng và ngôn ngữ sử dụng để điều khiển và quản lý từ dữ liệu cho đến
phép chiếu không gian và của các dữ liệu mô tả có liên quan.
David Cowen, NCGIA, Mỹ: GIS là hệ thống phần cứng, phần mềm và
các thủ tục đợc thiết kế để thu thập, quản lý, xử lý, phân tích, mô hình hoá và
hiển thị các dữ liệu quy chiếu không gian, để giải quyết các vấn đề quản lý và
lập kế hoạch phức tạp.
Theo định nghĩa của dự án The Geographer s Craft, khoa địa lý, trờng
Đại học Texas: GIS là cơ sở dữ liệu số chuyên dụng trong đó hệ trục toạ độ
không gian là phơng tiện tham chiếu chính. GIS bao gồm các công cụ để thực
hiện các công việc sau đây:
- Nhập dữ liệu từ bản đồ giấy, ảnh vệ tinh, ảnh máy bay, số liệu điều tra
và các nguồn khác.
- Lu trữ dữ liệu, khai thác, truy vấn cơ sở dữ liệu.
- Biến đổi dữ liệu, phân tích mô hình hoá, bao gồm cả dữ liệu thống kê và
dữ liệu không gian.
- Lập báo cáo bao gồm bản đồ chuyên đề, các bảng biểu, biểu đồ, kế hoạch.
Theo định nghĩa của Viện Nghiên Cứu Hệ Thống Môi Trờng ESRI, Mỹ:
GIS là công cụ trên cơ sở máy tính để lập bản đồ và phân tích những cái đang
tồn tại và các sự kiện xảy ra trên Trái đất. Công nghệ GIS tích hợp các thao tác
cơ sở dữ liệu nh truy vấn và phân tích thống kê với lợi thế quan sát và phân tích
thông kê bản đồ.
Mặc dù có sự khác nhau về mặt tiếp cận, nhng nhìn chung các định nghĩa
về GIS đều có các đặc điểm giống nhau nh: 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 lu 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 nh sau:
HTTTĐL là một hệ thống kết hợp giữa con ngời và hệ thống máy tính cùng
các thiết bị ngoại vi để lu trữ, xử lý, phân tích, hiển thị các thông tin địa lý để
Sv: lê Thị Thanh Thuỳ Lớp: Trắc Địa A-K48
7
Trờng Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ án Tốt Nghiệp
phục vụ một mục đích nghiên cứu nhất định.
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, ngời sử dụng có thể bật hoặc tắt các lớp
thông tin theo nhu cầu của mình.
Điểm mạnh của HTTTĐL so với các bản đồ giấy chính là khả năng cập nhật
dữ liệu nhanh và cho phép chọn những thông tin cần theo mục đích sử dụng.
HTTTĐL có vai trò quan trọng trong quy hoạch và quản lý môi trờng vì
nó giúp cho những ngời ra quyết định có một cách nhìn bao quát những khu vực
có vấn đề và có thể dùng HTTTĐL để theo dõi nguồn gây ô nhiễm.
I.2.2. Các thành phần của hệ thông tin địa lý .
Hệ thống thông tin địa lý bao gồm 5 hợp phần cơ bản là: Thiết bị
(hardware), Phần mềm (software), Dữ liệu địa lý (Geographic data), Chuyên
viên (Expertise), Chính sách và cách thức quản lý (Policy and Management).
Tất cả các hợp phần này cần đợc kết hợp một cách cân đối để hệ thống có thể
hoạt động có hiệu quả.
Hình I.1: Các thành phần cơ bản của GIS.

I.2.2.1. Thiết bị
Thiết bị bao gồm máy vi tính, máy vẽ, máy in, bàn số hoá, thiết bị quét
ảnh, và các phơng tiện lu trữ số liệu.
Sv: lê Thị Thanh Thuỳ Lớp: Trắc Địa A-K48
8
Trờng Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ án Tốt Nghiệp
I.2.2.1.1. Bộ xử lý trung tâm (CPU)
Bộ xử lý trung tâm hay còn gọi là CPU, là phần cứng quan trọng nhất của
máy vi tính. CPU không những thực hành tính toán trên dữ liệu, mà còn điều
khiển lắp đặt phần cứng khác, nó thì cần thiết cho việc quản lý thông tin theo
sau thông qua hệ thống.
Hình I.2: Các bộ phận cấu thành phần cứng máy tính.
I.2.2.1.2. Bộ nhớ trong (RAM)
Tất cả máy vi tính có bộ nhớ trong mà chức năng nh là không gian làm
việc cho chơng trình và dữ liệu. Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên (RAM) này có
khả năng giữ một giới hạn dữ liệu ở một số hạng thời gian. Điều đó có nghĩa nó
ít có khả năng thực hiện điều hành phức tạp trên bộ dữ liệu lớn trong hệ điều
hành.
I.2.2.1.3. Bộ sắp xếp và l u trữ ngoài (diskette, harddisk, CD-ROM, DVD-
ROM)
Băng có từ tính đợc giữ không những trong cuộn băng lớn mà còn trong
cuộn băng nhỏ. Thuận lợi của dây băng có từ tính là nó có thể lu trữ một số l-
ợng lớn dữ liệu. Sự gia tăng khả năng lu trữ thực hiện bằng các đĩa có từ tính.
Các đĩa cứng có khả lu trữ rất lớn còn các đĩa mềm thì với khả năng rất giới
hạn, mà hiện nay gần nh không còn khả năng sử dụng nữa. Công nghệ phát
triển cũng tạo ra thêm nhiều loại thiết bị có thể lu trữ và truyền số liệu đọc qua
cổng USB của máy vi tính. Các đĩa DVD ngày nay có thể lu trữ dữ liệu tới 50
Gb và rất thuận tiện để sao lu số liệu.
Sv: lê Thị Thanh Thuỳ Lớp: Trắc Địa A-K48
9

Bàn số hoá
(Digitizer)
ổ đĩa
Disk Drive
Bộ xử lý
Trung tâm
C.P.U
Máy vẽ
Plotter
ổ băng
Tape drive
Màn hình
V.D.U
Trờng Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ án Tốt Nghiệp
I.2.2.1.4. Các bộ phận dùng để nhập dữ liệu (INPUT DEVICES )
* Digitizer
Bàn số hoá bản đồ bao gồm một hàng giống nh chiếc bàn viết, mà bản đồ
đợc trải rộng ra, và một con chuột cursor, đợc dùng để đa các đờng thẳng và các
điểm trên bản đồ đã đợc định vị vào thành dạng số. Trong toàn bộ bàn số hoá,
việc tổ chức đợc ghi bởi phơng pháp của một cột lới đã gắn vào trong bảng. Dây
tóc của cursor phát ra do sự đẩy của từ tính điện mà nó tìm thấy bởi cột lới sắt
và đợc chuyển giao đến máy vi tính nh một cặp tơng xứng. Hầu nh các cursor đ-
ợc vừa vặn với 4 hoặc nhiều nút cho việc chuyển tín hiệu đặc biệt cho việc điều
khiển chơng trình. Các bàn số hoá hiện nay có kích thớc thay đổi từ bảng nhỏ
27cmx27cm đến bảng lớn 1mx1.5m.
* Máy quét (Scanner)
Máy quét sẽ chuyển thông tin trên bản đồ tơng xứng một cách tự động
thành dạng file Raster. Một cách luân phiên nhau, bản đồ có thể đợc trải rộng ra
trên bàn mà đầu scanning di chuyển trong một loạt đờng thẳng song song nhau.
* Thiết bị đầu ra (output devices)

- Máy in (printer): Là bộ phận dùng để in ấn các thông tin, bản đồ, dới
nhiều kích thớc khác nhau tuỳ theo yêu cầu của ngời sử dụng, thông thờng máy
in có khổ lớn từ A4 đến A2. Máy in có thể là máy in phun màu, máy laser, hoặc
máy in kim (hiện nay đã không còn sử dụng nữa).
- Máy vẽ (plotter): Đối với những yêu cầu cần thiết phải in các bản đồ có
kích thớc lớn, thờng máy in không đáp ứng đợc mà ta phải dùng đến máy vẽ.
Máy vẽ thờng có kích thớc của khổ A1 hoặc A0.
I.2.2.2. Phần mềm
Là tập hợp các câu lệnh, chỉ thị nhằm điều khiển phần cứng của máy tính
thực hiện một nhiệm vụ xác định, phần mềm hệ thống thông tin địa lý có thể là
một tổ hợp các phần mềm máy tính. Phần mềm đợc sử dụng trong kỹ thuật GIS
phải bao gồm các tính năng cơ bản sau:
Sv: lê Thị Thanh Thuỳ Lớp: Trắc Địa A-K48
10
Nhập dữ liệu
Nhập lệnh
hỏi đáp
Cơ sở dữ liệu
địa lý
Hiển thị và
báo cáo
Truyền tin
Trờng Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ án Tốt Nghiệp
Hình I.3: Các Modul phần mềm của GIS.
- Nhập và kiểm tra dữ liệu (Data input): Bao gồm tất cả các khía cạnh về
biến đổi dữ liệu đã ở dạng bản đồ, trong lĩnh vực quan sát vào một dạng số tơng
thích. Có một loạt các công cụ máy tính dành cho công việc này, kể cả terminal
trao đổi hoặc màn hình, bàn số hoá, các file văn bản dữ liệu, máy quét (dùng
trong các vệ tinh hoặc máy bay để ghi lại trực tiếp dữ liệu hay chuyển đổi các
loại bản đồ) và các thiết bị cần thiết để ghi lại dữ liệu đã có sẵn trên các vật

mang tin từ tính nh: Băng, trống từ và đĩa. Việc nhập và chỉnh sửa dữ liệu đòi
hỏi phải xây dựng một cơ sở dữ liệu. Đây là giai đoạn rất quan trọng cho việc
xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý.
Hình I.4: Công tác nhập dữ liệu.
- Lu trữ và quản lý cơ sở dữ liệu (Geographic database): Lu trữ và quản lý
cơ sở dữ liệu đề cập đến phơng pháp kết nối thông tin vị trí (topology) và thông
tin thuộc tính (attributes) của các đối tợng địa lý (điểm, đờng) đại diện cho các
Sv: lê Thị Thanh Thuỳ Lớp: Trắc Địa A-K48
11
Bộ cảm ứng
Files
văn bản
Bản đồ đã có Quan trắc thực địa
Terminal
trao đổi
Bàn số
hoá
Files
văn bản
Files
văn bản
Nhập dữ liệu
Trờng Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ án Tốt Nghiệp
đối tợng trên bề mặt Trái đất. Hai thông tin này đợc tổ chức và liên hệ qua các
thao tác trên máy tính và sao cho chúng có thể lĩnh hội đợc bởi ngời sử dụng hệ
thống.
Hình I.5: Lu trữ và quản lý cơ sở dữ liệu.
- Xuất dữ liệu (Display and reporting): Dữ liệu đa ra là các báo cáo kết
quả quá trình phân tích tới ngời sử dụng, có thể bao gồm các dạng: Bản đồ,
bảng biểu, biểu đồ, lu đồ đợc thể hiện trên máy tính, máy in, máy vẽ

Hình I.6: Các hình thức thể hiện dữ liệu.
- Biến đổi dữ liệu (Data Transformation): Biến đổi dữ liệu gồm hai lớp
điều hành nhằm mục đích khắc phục lỗi từ dữ liệu và cập nhật chúng. Biến đổi
dữ liệu có thể đợc thực hiện trên dữ liệu không gian và thông tin thuộc tính một
cách tách biệt hoặc tổng hợp cả hai.
Sv: lê Thị Thanh Thuỳ Lớp: Trắc Địa A-K48
12
Thể hiện và báo cáo
Màn hình Máy in Máy vẽ Vật mang
Bản đồ Bảng biểu Hình vẽ
Nhập dữ liệu
CSDL
Hệ thống quản lý

Cơ sở dữ liệu địa lý
Vị trí
Topology Thuộc tính
Query Input
Chuyển đổi
Xử lý
Trờng Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ án Tốt Nghiệp
- Tơng tác với ngời dùng (Query input): Giao tiếp với ngời dùng là yếu tố
quan trọng nhất của bất kỳ hệ thống thông tin nào. Các giao diện ngời dùng ở
một hệ thông tin đợc thiết kế phụ thuộc vào mục đích của ứng dụng đó.
I.2.2.3. Chuyên viên
Đây là một trong những hợp phần quan trọng của GIS, đòi hỏi những
chuyên viên hớng 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 lựa chọn các công cụ GIS
để sử dụng, có kiến thức về các số liệu đang đợc sử dụng và thông hiểu các tiến
trình đang và sẽ thực hiện.

I.2.2.4. Dữ liệu địa lý
Số liệu đợc sử dụng trong GIS không chỉ là số liệu địa lý riêng lẻ mà còn
phải đợc thiết kế trong một cơ sở dữ liệu. Những thông tin địa lý có nghĩa là sẽ
bao gồm các dữ liệu về vị trí địa lý, thuộc tính của thông tin, mối liên hệ không
gian của các thông tin và thời gian. Có hai dạng số liệu đợc sử dụng trong kỹ
thuật GIS là:
I.2.2.4.1. Cơ sở dữ liệu bản đồ
Là những mô tả hình ảnh bản đồ đợc số hoá theo một khuôn dạng nhất
định mà máy tính hiểu đợc. HTTTĐL dùng cơ sở dữ liệu này để xuất ra các bản
đồ trên màn hình hoặc ra các thiết bị ngoại vi khác nh máy in, máy vẽ.
- Số liệu Vector: Đợc trình bày dới dạng điểm, đờng, diện tích, mỗi dạng
có liên quan đến một số liệu thuộc tính đợc lu trữ trong cơ sở dữ liệu.
- Số liệu Raster: Đợc trình bày dới dạng lới ô vuông hay lới chữ nhật
đều nhau, giá trị đợc ấn định cho mỗi ô sẽ đợc chỉ định giá trị của thuộc tính. Số
liệu của ảnh vệ tinh và các loại số liệu bản đồ đợc quét là các loại số liệu
Raster.
I.2.2.4.2. Số liệu thuộc tính
Đợc trình bày dới dạng các ký tự hoặc số, hoặc ký hiệu để mô tả các
thuộc tính của các thông tin thuộc về địa lý.
Trong các dạng số liệu trên, số liệu Vector là dạng thờng đợc sử dụng
nhất. Tuy nhiên, số liệu Raster rất hữu ích để mô tả các dãy số liệu có tính liên
tục nh: Nhiệt độ, cao độ,... và thực hiện các phân tích không gian của số liệu.
Còn số liệu thuộc tính đợc dùng để mô tả cơ sở dữ liệu.
Có nhiều cách để nhập số liệu, nhng cách thông thờng hiện nay là số hoá
Sv: lê Thị Thanh Thuỳ Lớp: Trắc Địa A-K48
13
Trờng Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ án Tốt Nghiệp
bằng bàn số hoá, hoặc thông qua việc sử dụng máy quét ảnh.
I.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 đợc điều hành bởi một bộ phận quản lý, bộ phận này cần đợc bổ
nhiệm để tổ chức hoạt động hệ thống GIS một cách có hiệu quả để phục vụ ng-
ời sử dụng thông tin.
Để hoạt động thành công, hệ thống GIS phải đợc đặt trong một khung tổ
chức phù hợp và có những hớng dẫn cần thiết để quản lý, thu thập, lu trữ và
phân tích số liệu, đồng thời có khả năng phát triển đợc hệ thống GIS theo yêu
cầu. Hệ thống GIS cần đợc điều hành bởi một bộ phận quản lý, bộ phận này cần
đợc bổ nhiệm để tổ chức hoạt động hệ thống GIS một cách có hiệu quả để phục
vụ ngời sử dụng thông tin. Trong quá trình hoạt động, mục đích chỉ có thể đạt
đợc và tính hiệu quả của kỹ thuật GIS chỉ đợc minh chứng khi công cụ này có
thể hỗ trợ những ngời sử dụng thông tin để giúp họ thực hiện đợc những mục
tiêu công việc. Ngoài ra, việc phối hợp giữa các cơ quan chức năng có liên quan
cũng phải đợc đặt ra, nhằm tăng gia hiệu quả sử dụng của GIS cũng nh các
nguồn số liệu hiện có.
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, nó tác động đến
toàn bộ các hợp phần nói trên đồng thời là yếu tố quyết định sự thành công của
việc phát triển công nghệ GIS.
I.2.3. Các chức năng của hệ thống thông tin địa lý
Hệ thống thông tin địa lý bao gồm 5 chức năng cơ bản sau:
- Thu thập dữ liệu.
- Xử lý sơ bộ dữ liệu.
- Lu trữ và truy cập dữ liệu.
- Tìm kiếm và phân tích không gian.
- Hiển thị đồ hoạ và tơng tác.
Sv: lê Thị Thanh Thuỳ Lớp: Trắc Địa A-K48
14
Trờng Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ án Tốt Nghiệp
Hình I.7: Chức năng của GIS.

Vai trò và sức mạnh của các chức năng của các hệ thống GIS khác nhau
là khác nhau và kỹ thuật xây dựng các chức năng đó cũng rất khác nhau. Hình
I.7 mô tả mối quan hệ giữa các nhóm chức năng và cách biểu diễn thông tin
khác nhau của GIS.
I.2.3.1. Thu thập dữ liệu
Thu thập dữ liệu là tiến trình thu thập dữ liệu theo khuôn mẫu áp dụng đ-
ợc cho GIS. Mức độ đơn giản nhất của thu thập dữ liệu là chuyển đổi khuôn
mẫu dữ liệu có sẵn từ các nguồn bên ngoài nh: Từ bản đồ, số liệu đo đạc ngoại
nghiệp, ảnh hàng không, ảnh vệ tinh và các thiết bị ghi thành một hình thức t-
ơng thích.
Việc nhập dữ liệu phải đảm bảo những yêu cầu sau:
- Tất cả các thông tin đầu vào phải đảm bảo tính chính xác duy nhất và
không có lỗi khi miêu tả thuộc tính.
- Kiểm tra các lỗi về sai lệch vị trí, tỷ lệ, độ méo hình,... 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 và kiểm tra so với thông tin gốc.
I.2.3.2. Xử lý sơ bộ dữ liệu (Biến đổi dữ liệu)
Xử lý dữ liệu thô bao gồm hai thao tác:
- Những biến đổi cần thiết để khử các sai số (các sai sót từ các dữ liệu)
hoặc đa chúng vào số liệu mới hoặc so sánh với các tập hợp dữ liệu khác.
- Sử dụng các phơng pháp phân tích khác nhau đối với dữ liệu ảnh vệ tinh.
Sv: lê Thị Thanh Thuỳ Lớp: Trắc Địa A-K48
15
Quản Trị
CSDL
Nhập Dữ Liệu Lưu Trữ Và Truy Cập
Xử Lý Sơ Bộ
Dữ Liệu

Phân Tích Không Gian
Hiển Thị Làm Báo Cáo
Trờng Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ án Tốt Nghiệp
Mức độ xử lý dữ liệu thô là khác nhau và phụ thuộc vào mục đích sử
dụng GIS. Việc biến đổi dữ liệu đợc thực hiện trên dữ liệu không gian và dữ liệu
thuộc tính một cách tách biệt hoặc tổng hợp cả hai. Những phơng pháp ứng
dụng đợc áp dụng rộng rãi nhất là phân tích mô hình không gian hay mô hình
hoá địa lý. Mô hình này quan niệm thông tin không gian bao gồm mô hình h-
ớng đối tợng, mạng và bề mặt. Điều này đòi hỏi không chỉ chức năng tạo lập
mô hình dữ liệu Vector có cấu trúc topo và mô hình dữ liệu Raster mà còn có
khả năng thay đổi cách biểu diễn, thay đổi phân lớp và sơ đồ mẫu, làm đơn giản
hoá hay tổng quát hoá dữ liệu. Những phép biến đổi trên có thể thay đổi tỷ lệ,
kích thớc đa chúng về một hệ quy chiếu mới, tính toán chu vi, diện tích,...
Một số công cụ phân tích của GIS phụ thuộc chặt chẽ vào mô hình dữ
liệu Raster, do vậy nó đòi hỏi quá trình biến đổi mô hình dữ liệu Vector sang
Raster hay còn gọi là Vector hoá. Raster hoá là tiến trình chia đờng hay vùng
thành các tế bào. Ngợc lại, Vector hoá là tập hợp các tế bào (pixel) để tạo thành
đờng hay vùng.
Việc liên kết dữ liệu cũng có thể coi nh quá trình biến đổi dữ liệu, có nhiều
kiểu liên kết dữ liệu nh kiểu 1-1, 1-n hay n-n. Liên kết dữ liệu là quá trình rất quan
trọng, bởi khi giải quyết một vấn đề nào đó trong HTTTĐL thì cần phải kết hợp
nhiều loại thông tin khác nhau với nhiều dạng kết hợp chuẩn trong một môi trờng
nhất định để từ đó có một cách nhìn riêng biệt hay tổng thể.
I.2.3.3. Lu trữ và quản lý dữ liệu
Việc lu trữ và quản lý cơ sở dữ liệu đề cập đến việc tổ chức các dữ liệu và
vị trí, các mối liên kết topo, các tính chất của các yếu tố địa lý (điểm, đờng,
mặt).
I.2.3.4. Tìm kiếm và phân tích không gian
Việc tìm kiếm và phân tích không gian là cốt lõi chung nhất của GIS phải
đáp ứng đòi hỏi của mọi ứng dụng. Chúng bao gồm các chức năng:

- Tìm kiếm nội dung trong vùng không gian: Là tìm kiếm các đối tợng
bản đồ hay một phần của chúng nằm trong một vùng cho trớc. Vùng đó có thể
là cửa sổ chữ nhật và đợc xác định bởi hai cặp toạ độ và nó đợc xem nh là phép
truy vấn cơ sở dữ liệu đơn giản.
- Tìm kiếm trong khoảng cận kề: Là tìm ra các vùng nối trực tiếp với đối
tợng xác định trớc.
- Tìm kiếm hiện tợng và thao tác phủ (overlay): Việc tìm kiếm hiện tợng
Sv: lê Thị Thanh Thuỳ Lớp: Trắc Địa A-K48
16
Trờng Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ án Tốt Nghiệp
đợc chia thành hai nhóm chức năng:
1. Tìm một loại hiện tợng mà không quan tâm đến các hiện tợng còn lại:
Đây là trờng hợp tìm kiếm không gian dựa trên thuộc tính đã xác định trớc.
2. Tìm kiếm những vùng đợc xác định bởi các hiện tợng: Đây là trờng
hợp tìm kiếm một vùng thoả mãn các điều kiện cho trớc.
- Phân tích đờng đi và dẫn đờng: Là sử dụng mô hình dữ liệu mạng hay
sử dụng mô hình dữ liệu Raster để tìm đến con đờng dẫn đến các đối tợng cần
tìm một cách ngắn nhất, giá rẻ nhất.
- Mô hình hoá tơng tác không gian: Là sử dụng GIS để tìm ra những vùng
tối u phục vụ cho các mục đích sử dụng.
I.2.3.5. Hiển thị đồ hoạ và tơng tác
Việc hiển thị bản đồ và các dữ liệu GIS cộng với tơng tác ngời sử dụng là
yếu tố hoàn toàn thiết yếu cho sự thừa nhận bất cứ một thứ thông tin nào. Thành
phần này cũng nh giao diện với ngời sử dụng ở một hệ thống tin học bất kỳ đợc
thiết kế phụ thuộc vào mục đích sử dụng.
I.2.4. Cấu trúc dữ liệu của GIS
Cơ sở dữ liệu cho một hệ thống GIS bao gồm hai cơ sở dữ liệu thành
phần chính là: Cơ sở dữ liệu địa lý và cơ sở dữ liệu thuộc tính.
I.2.4.1. Cấu trúc dữ liệu địa lý (còn đợc gọi là cấu trúc dữ liệu không gian)
Dữ liệu không gian là dữ liệu phản ánh sự phân bố, vị trí hình dạng của

các đối tợng địa lý. Dữ liệu địa lý đợc nhận biết bởi toạ độ địa lý, đợc hình
thành từ các phần tử mô tả và phần tử đồ hoạ.
Để mô tả cấu trúc dữ liệu không gian ngời ta sử dụng hai kiểu mô hình
dữ liệu đó là: Mô hình cấu trúc dữ liệu Vector và mô hình cấu trúc dữ liệu
Raster.
I.2.4.1.1. Cấu trúc dữ liệu Raster
Mô hình dữ liệu kiểu Raster là phơng pháp thể hiện các dữ liệu đồ hoạ
bằng hệ thống các ô vuông hay pixel theo hàng và cột. Pixel là đơn vị cơ bản
của mô hình Raster. Vị trí của các đối tợng địa lý đợc xác định bằng vị trí của
các pixel.
Trong cấu trúc dữ liệu Raster các yếu tố điểm, đờng, vùng đợc xác định
nh sau:
- Yếu tố điểm: Điểm đợc xác định tơng ứng với một pixel độc lập.
Sv: lê Thị Thanh Thuỳ Lớp: Trắc Địa A-K48
17
Trờng Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ án Tốt Nghiệp
- Yếu tố đờng: Đờng đợc coi là các pixel liên tiếp nhau có cùng giá trị.
- Yếu tố vùng: Vùng đợc xác định bởi một tập hợp các pixel có cùng giá
trị liên tục nhau theo các hớng.
Ta thấy biểu diễn hai chiều của dữ liệu địa lý theo cấu trúc Raster là
không liên tục nhng đợc định lợng hoá để có thể đánh giá đợc độ dài, diện tích.
Dễ thấy không gian càng đợc chia nhỏ thành nhiều cell thì tính toán càng chính
xác.
Biểu diễn Raster đợc xây dựng trên cơ sở hình học Ơcơlit. Mỗi một cell t-
ơng ứng với một diện tích vuông trên thực tế. Độ lớn cạnh của ô vuông này còn
đợc gọi là độ phân giải của dữ liệu.
Trong cấu trúc dữ liệu Raster, phơng pháp chồng xếp bản đồ nhờ vào ph-
ơng pháp đại số bản đồ.
Dữ liệu Raster có dung lợng rất lớn nếu không có cách lu trữ thích hợp.
Thông thờng ngời ta hay dùng các phơng pháp nén TIEF, RLE, JPEG, GIF,...

Ngoài ra, còn có thể sử dụng phơng pháp biểu diễn ô chữ nhật phân cấp để biểu
diễn dữ liệu địa lý dới dạng Raster. Trong phơng pháp này, ngời ta chia diện
tích vùng dữ liệu ra thành các ô chữ nhật không đều nhau mà theo cách lần lợt
chia đôi các cell bắt đầu từ hình chữ nhật lớn nhất bao phủ diện tích dữ liệu.
Quá trình chia cứ tiếp tục khi nào các cell đủ nhỏ để đạt độ chính xác cần thiết.
Hình I.8: Điểm, đờng, đa giác.
Cấu trúc dữ liệu Raster có những u, nhợc điểm sau:
* Ưu điểm:
- Cấu trúc rất đơn giản.
Sv: lê Thị Thanh Thuỳ Lớp: Trắc Địa A-K48
18
Trờng Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ án Tốt Nghiệp
- Dễ dàng sử dụng cho các phép toán chồng xếp và các phép toán xử lý
ảnh viễn thám.
- Dễ dàng thực hiện nhiều phép phân tích khác nhau.
- Bài toán mô phỏng là có thể thực hiện đợc do đơn vị không gian là
giống nhau (cell).
- Kỹ thuật rẻ tiền và có thể phát triển mạnh.
* Nhợc điểm:
- Dung lợng dữ liệu lớn.
- Độ chính xác có thể giảm nếu sử dụng không hợp lý kích thớc cell.
- Bản đồ hiển thị không đẹp.
- Các bài toán mạng rất khó thực hiện.
- Khối lợng tính toán để biến đổi toạ độ là rất lớn.
I.2.4.1.2. Cấu trúc dữ liệu Vector
Mô hình dữ liệu kiểu Vector là mô hình thể hiện các đối tợng địa lý
giống nh các bản đồ truyền thống: Các dữ liệu đồ hoạ đợc thể hiện giống với
hình dạng thực tế của nó, bằng các yếu tố hình học đơn giản là điểm, đờng,
vùng và các quan hệ topo.
Trong cấu trúc dữ liệu Vector, thực thể không gian đợc biểu diễn thông

qua các phần tử cơ bản là điểm, đờng, vùng và các quan hệ topo (khoảng cách,
tính liên thông, tính kề nhau,...) giữa các đối tợng với nhau. Vị trí không gian
của thực thể không gian đợc xác định bởi toạ độ trong một hệ toạ độ thống nhất
toàn cầu.
- Yếu tố điểm: Đợc dùng cho tất cả các đối tợng không gian mà đợc biểu
diễn nh một cặp toạ độ (X, Y). Ngoài giá trị toạ độ (X, Y), điểm còn đợc thể
hiện kiểu điểm, màu, hình dạng và dữ liệu thuộc tính đi kèm. Do đó, trên bản đồ
điểm có thể đợc biểu hiện bằng ký hiệu text.
- Yếu tố đờng: Đợc dùng để biểu diễn tất cả các thực thể có dạng tuyến
đợc tạo nên từ hai hoặc hơn cặp toạ độ (X, Y): Đờng giao thông, hệ thống ống
thoát nớc,... Ngoài toạ độ, đờng còn có thể bao hàm cả góc quay tại đầu nút.
- Yếu tố vùng: Là một đối tợng hình học hai chiều. Vùng có thể là một
đa giác đơn giản hay hợp của nhiều đa giác đơn giản. Số liệu định vị của yếu tố
điểm đợc xác định bởi đờng bao của chúng.
Nói chung, không có sự khác biệt giữa việc lu trữ số liệu định vị của yếu
Sv: lê Thị Thanh Thuỳ Lớp: Trắc Địa A-K48
19
Trờng Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ án Tốt Nghiệp
tố đờng và số liệu định vị của yếu tố vùng, cả hai đều lu trữ dới dạng tập hợp
các điểm của một đờng. Nhng có thể nhận biết rõ ràng nếu chỉ ra số liệu định vị
kèm theo yếu tố đợc hiển thị (điểm, đờng, vùng). Đờng bao của một vùng khép
kín (tức là điểm đầu và điểm cuối trùng nhau). Ngợc lại, một đờng khép kín
không phải trong trờng hợp nào cũng phản ánh một vùng (ví dụ đờng bình độ là
một đờng khép kín nhng không là yếu tố vùng).
Hình I.9: Toạ độ của điểm, đờng, đa giác.
Trong thực tế các yếu tố vùng nằm kề nhau. Để giảm việc lãng phí bộ
nhớ do lu giữ các cạnh chung hai lần ngời ta tiến hành lu trữ mỗi cạnh một
lần. Đồng thời cung cấp cho từng vùng những thông tin thuộc tính về cạnh
của nó.
Trờng hợp các điểm chung thì cũng lu trữ toạ độ mỗi điểm một lần và

cung cấp cho đờng những thông tin thuộc tính về các điểm thuộc đờng. Sự
tiết kiệm bộ nhớ này chỉ thực sự có giá trị khi số lợng cạnh chung khá lớn.
Cấu trúc dữ liệu Vector có những u, nhợc điểm sau:
* Ưu điểm:
- Biểu diễn tốt các đối tợng địa lý.
- Dữ liệu nhỏ, gọn.
- Các quan hệ topo đợc xác định bằng mạng kết nối.
- Có độ chính xác về mặt hình học.
- Khả năng sửa chữa, bổ sung, thay đổi các dữ liệu hình học cũng nh
thuộc tính nhanh, tiện lợi.
Sv: lê Thị Thanh Thuỳ Lớp: Trắc Địa A-K48
20
Trờng Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ án Tốt Nghiệp
* Nhợc điểm:
- Cấu trúc dữ liệu phức tạp.
- Chồng xếp bản đồ phức tạp.
- Các bài toán mô phỏng thờng khó giải vì mỗi đơn vị không gian có cấu
trúc khác nhau.
- In ấn đắt tiền.
- Kỹ thuật đắt tiền.
- Các bài toán phân tích và các phép lọc là rất khó thực hiện.
I.2.4.1.3. Chuyển đổi dạng dữ liệu Vector sang dữ liệu Raster và ng ợc lại
Sự chuyển đổi từ Vector sang Raster hoặc từ Raster sang Vector là cần
thiết khi hai dữ liệu đợc lu giữ trong những mô hình dữ liệu khác nhau.
- Chuyển từ dữ liệu Raster sang dữ liệu Vector có nghĩa là tạo ra các
điểm, đờng, vùng. Độ chính xác của sự chuyển đổi phụ thuộc vào kích cỡ ô của
hệ Raster. Quá trình trở lên phức tạp trong trờng hợp là dữ liệu số.
- Chuyển từ dữ liệu Vector sang dữ liệu Raster thì toàn bộ thông tin cần
đợc chia nhỏ thành các ô Raster. Để làm đợc việc này, lới của các ô đợc đặt trên
bản đồ vector cơ sở và thông tin ở mỗi ô đợc gán vào ô khi chuyển một điểm

sang thành một ô, vị trí chính xác của nó mờ nhạt dần và trở lên kém chính xác.
Bất kỳ một đối tợng Vector nào cũng sẽ đợc biểu diễn kém chính xác hơn trong
hệ thống Raster.
I.2.4.2. Cấu trúc dữ liệu thuộc tính (còn gọi là cấu trúc dữ liệu phi không gian)
Là những tính chất, đặc điểm riêng mà thực thể không gian cần đến để
thể hiện trong HTTTĐL. Một trong các chức năng đặc biệt của công nghệ GIS
là khả năng của nó trong việc liên kết và xử lý đồng thời giữa dữ liệu bản đồ và
dữ liệu thuộc tính. Dữ liệu thuộc tính thờng đợc lu trữ dới dạng bảng mà những
bảng này thì đợc liên kết với dữ liệu không gian thông qua những mã xác định.
Ví dụ: Một con đờng cần đợc số hoá nh một tệp các pixel nối với nhau
trong cấu trúc dữ liệu Raster hoặc là một thực thể dạng đờng trong cấu trúc
Vector. Đờng trong HTTTĐL lại còn đợc thể hiện một màu nào đó hoặc một ký
hiệu hoặc một vài con số đi kèm theo. Các con số đi kèm này có thể là kiểu của
đờng, dạng bề mặt đờng, phơng pháp xây dựng, ngày xây dựng,... Tất cả các số
liệu này đều gán chung cho một thực thể, do đó sẽ hết hiệu quả nếu chúng ta
ghi và quản lý chúng riêng. Các dữ liệu này có chung một mã khoá với thực thể
mà nó gắn với khi cần, lần theo mã khoá đó, ngời ta sẽ nhanh chóng khôi phục
toàn bộ số liệu và thực thể.
Mô hình cấu trúc dữ liệu thuộc tính có thể là mô hình mạng, mô hình phân
Sv: lê Thị Thanh Thuỳ Lớp: Trắc Địa A-K48
21
Trờng Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ án Tốt Nghiệp
cấp, mô hình quan hệ hoặc một số dạng khác. Trong đó mô hình dữ liệu quan hệ là
mô hình đợc hình thức hoá toán học chặt chẽ, giảm bớt các thông tin trùng lặp,
thao tác với dữ liệu dễ dàng, mềm dẻo trong xử lý nên đợc dùng khá phổ biến. Cơ
sở dữ liệu quan hệ bao gồm các bảng, mỗi bảng bao gồm các cột. Mỗi hàng bao
gồm nhiều loại thông tin về một đối tợng nào đó. Mỗi loại thông tin khác nhau này
đợc gọi là một trờng, mỗi trờng đợc sắp xếp tơng ứng với một cột. Việc sắp xếp dữ
liệu phi không gian thành bảng và cột trên rất thuận lợi cho quá trình tìm kiếm, cập
nhật và sắp xếp dữ liệu phi không gian. Thêm nữa dữ liệu phi không gian còn bao

gồm các hình thức bày chuẩn các yếu tố đồ hoạ nh: Màu sắc, lực nét, kiểu đờng,...
Điều này đặc biết có lợi để biểu thị và thao tác với các dữ liệu đồ hoạ của cơ sở dữ
liệu không gian.
Dữ liệu thuộc tính có thể đợc xây dựng trực tiếp từ các bảng dữ liệu, từ
các tệp văn bản hoặc liên kết thu nhận từ các phần mềm khác nhau. Một trong
các chức năng đặc biệt của HTTTĐL là khả năng của nó trong việc liên kết và
xử lý đồng thời giữa dữ liệu bản đồ và dữ liệu thuộc tính. Sự liên kết giữa hình
ảnh bản đồ và các bảng ghi thuộc tính đợc thực hiện thông qua mã xác định ID
(identifier) gán cho cả hai loại dữ liệu. Quan hệ giữa hai loại dữ liệu là quan hệ
một-một.
Hình I.10: Mối quan hệ giữa thông tin không gian và thông tin thuộc tính.s
Dữ liệu thuộc tính phi không gian thông thờng đợc các hệ quản trị cơ sở
dữ liệu quản lý.
I.2.5. Các hệ toạ độ dùng trong hệ GIS
Các dữ liệu trong HTTTĐL cần phải đợc định vị trên bề mặt Trái đất theo
một hệ toạ độ nhất định.
I.2.5.1. Hệ toạ độ dùng trong tham chiếu GIS
Sv: lê Thị Thanh Thuỳ Lớp: Trắc Địa A-K48
22
ID Tính Tính Tính

(mã) Chất 1 Chất 2 Chất 3
1 x x x
2 x x x
3 x x x
...
1
2
4 3
Trờng Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ án Tốt Nghiệp

Hệ toạ độ của khung tham chiếu cần thiết cho đo vẽ bản đồ và tìm kiếm
thông tin địa lý, cho phép xác định vị trí bằng khoảng cách hay hớng từ điểm, đ-
ờng hay bề mặt cố định.
Dữ liệu có thể tham chiếu theo các hệ khác nhau: Hệ toạ độ phẳng, hệ toạ
độ không gian, hệ toạ độ địa lý, hệ toạ độ tơng đối (giao hội) và theo địa chỉ.
Hình I.11: Các hệ tham chiếu GIS.
Các hệ toạ độ không trực tiếp cho khoảng cách, nhng nó đợc tính theo
bán kính Trái đất tại vị trí trên bề mặt. Do kinh độ và vĩ độ thể hiện vị trí trong
không gian ba chiều, cho nên khi đo vẽ bản đồ chúng đợc biến đổi về hệ toạ độ
Đề Các. Hay còn gọi là lới chiếu bản đồ. Ta gọi phép chiếu này là phép chiếu
bản đồ.
Nguyên tắc phép chiếu bản đồ là biến đổi bề mặt cong của Trái đất
lên mặt phẳng, hình trụ hay hình nón rồi trải ra thành mặt phẳng. Đờng
kinh, vĩ tuyến vẽ lên bản đồ gọi là lới (Graticule). Mọi phép chiếu từ toạ độ
địa lý trên bề mặt Trái đất sang lới chiếu bản đồ hai chiều đều sinh ra sai
số. Việc lựa chọn phép chiếu phụ thuộc vào tiêu chí đặt ra trớc là biến dạng
tối thiểu về góc, hình dạng hay diện tích của đối tợng. Kết quả của phép
chiếu bản đồ dẫn tới nhiều hệ toạ độ lới chiếu bản đồ đợc sử dụng đồng
thời. Do vậy, khi kết hợp CSDL với dữ liệu bản đồ từ nhiều nguồn dữ liệu
khác nhau thì phải chuyển đổi các hệ trục toạ độ của chúng sang hệ thống
Sv: lê Thị Thanh Thuỳ Lớp: Trắc Địa A-K48
23
Hệ toạ độ địa lý
Hệ toạ độ phẳng
Hệ toạ độ tương đối
Hệ toạ độ địa lý
Theo địa chỉ
Tham
chiếu
GIS

Trờng Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ án Tốt Nghiệp
nhất.
I.2.5.2. Các dạng chuyển đổi toạ độ trong HTTTĐL
Khi hợp nhất dữ liệu lại vào một nền toán học chung thì dữ liệu mới có ý
nghĩa: Tham khảo, so sánh, phân tích.
Có hai cách chuyển đổi:
- Dịch chuyển đối tợng và giữ nguyên hệ toạ độ.
- Dịch chuyển hệ toạ độ và giữ nguyên đối tợng.
trong hai cách này thì cách thứ hai là thuận tiện hơn cả.
Có hai phơng pháp chuyển đổi hệ toạ độ là: Chuyển đổi tơng đơng và
chuyển đổi đờng cong bậc cao. Trong đó:
- Chuyển đổi tơng đơng là các dịch chuyển song song và giữ nguyên
dạng đối tợng.
- Chuyển đổi đờng cong bậc cao là cách chuyển dịch trong đó dạng đối t-
ợng hoàn toàn giữ nguyên.
Các dạng chuyển đổi toạ độ đợc trình bày ở trên không dùng độc lập
nhau mà đợc dùng tổng hợp chung trong HTTĐL. Nếu mà dùng riêng hệ toạ độ
sẽ để lại hậu quả mà sau đó phải khắc phục bằng các chuyển đổi khác tiếp theo.
Các điểm chuẩn đợc chọn để chuyển đổi toạ độ là những điểm cắt của con sông,
đờng giao thông.
I.2.6. Khả năng phân tích không gian của HTTĐL
I.2.6.1. Thông tin không gian trong HTTĐL
Thông tin không gian trong HTTĐL đợc xây dựng và phát triển tơng tự
nh cách xây dựng các thông tin bản đồ. Các đối tợng số trong CSDL không
gian là sự phản ánh lại các thực thể trong thế giới thực cùng với thông tin
thuộc tính tơng ứng. Các thông tin đợc mô tả bao gồm: Địa hình, địa vật,
(những chi tiết về mặt phẳng), và một số chú giải mô tả. Địa hình có thể đợc
mô tả bằng các đờng đồng mức, các điểm ghi chú độ cao hoặc mô hình số độ
cao, còn những chi tiết về mặt phẳng có thể đợc thể hiện bằng điểm, đờng,
vùng.

Để phản ánh đợc toàn bộ các thông tin cần thiết của các đối tợng số, các
đối tợng địa lý còn đợc phản ánh theo cấu trúc phân mảnh, phân lớp thông tin.
Tuy nhiên, khái niệm mảnh trong HTTĐL không hoàn toàn giống với khái niệm
chia mảnh bản đồ mà nó có hình dạng bất kỳ sao cho phù hợp với khả năng xử
lý của hệ thống. Ví dụ nh: Chia theo đơn vị hành chính, hoặc chia theo mật độ
Sv: lê Thị Thanh Thuỳ Lớp: Trắc Địa A-K48
24
Trờng Đại Học Mỏ-Địa Chất Đồ án Tốt Nghiệp
phân bố dân c,...
Một trong những bớc quan trọng trong xây dựng CSDL thông tin địa lý là
phân loại các lớp thông tin. Mỗi một lớp thông tin lu trữ một loại các đối tợng
có những tính chất, đặc điểm giống nhau, cách phân lớp thông tin sẽ ảnh hởng
rất lớn đến tính hiệu quả, khả năng xử lý và sử dụng lâu dài của CSDL không
gian. Để đạt đợc điều này trớc hết cần thiết kế các lớp thông tin cơ bản và các
lớp thông tin bổ sung tuỳ theo các ứng dụng khác.
I.2.6.2. Khả năng phân tích không gian của HTTĐL
Các chức năng xử lý phân tích thông tin địa lý có thể chia thành các
nhóm phép tính sau:
* Các phép toán về xử lý cơ sở toán học thông tin không gian:
- Chuyển đổi phép chiếu, chuyển đổi toạ độ, múi chiếu, chuyển đổi tỷ lệ
nền địa lý,...
- Chuyển đổi giữa các đơn vị đo khác nhau.
- Nắn chỉnh hình học, thực hiện việc điều chỉnh hình ảnh bản đồ theo
điều kiện hình học để chuyển về đồ hình thực của nó, nhằm loại bỏ các sai số
biến dạng hình học.
- Xử lý thông tin bản đồ: Tiếp biên, ghép bản đồ, chồng lớp không gian,
lập bản đồ chuyên đề, phân tích hoặc chồng phủ các vùng...
* Các phép toán về chỉnh sửa, chuẩn hoá dữ liệu
- Phép sửa lỗi (CLEAN): Đợc dùng để sửa các lỗi thờng gặp trong quá
trình nhập các lỗi bản đồ (có thể là tự động hoặc hiển thị lỗi để thao tác viên

sửa), các lỗi do CLEAN là:
+ Đờng cắt nhau (Intersection): Các đờng bắt buộc phải cắt nhau tại các
điểm nút, không đợc chéo nhau.
+ Bắt không đúng vị trí: Gồm bắt quá (over shoot), bắt cha tới (under shoot).
+ Đờng số hoá trùng lặp nhau nhiều lần (Duplicate).
+ Lọc, loại bỏ bớt giá trị điểm tham gia tạo đờng khi mật độ quá dày.
- Phép toán xây dựng topology (BUILD) có chức năng chạy tự động
nhằm xây dựng cấu trúc topology cho các đối tợng không gian dạng Vector.
- Các phép toán chuyển đổi: Khuôn dạng dữ liệu khi xuất dữ liệu dạng
các hệ thông tin địa lý khác.
* Các phép phân tích dữ liệu địa lý
Các công cụ về phân tích dữ liệu địa lý chia thành các nhóm chính là hỏi
đáp CSDL (Database Query), đại số bản đồ (Map Algbra) và các toán tử nội suy
Sv: lê Thị Thanh Thuỳ Lớp: Trắc Địa A-K48
25