Ứng dụng GIS xây dựng cơ sở dữ liệu địa chính phục vụ công tác quản lý đất đai tại xã Tam Hồng - huyện Yên Lạc - tỉnh Vĩnh Phúc

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM







HOÀNG THANH TÙNG


ỨNG DỤNG GIS XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU
ĐỊA CHÍNH PHỤC VỤ CÔNG TÁC QUẢN LÝ
ĐẤT ĐAI TẠI XÃ TAM HỒNG, HUYỆN
YÊN LẠC, TỈNH VĨNH PHÚC


LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP

Thái Nguyên - 2013

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM







HOÀNG THANH TÙNG


ỨNG DỤNG GIS XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU
ĐỊA CHÍNH PHỤC VỤ CÔNG TÁC QUẢN LÝ
ĐẤT ĐAI TẠI XÃ TAM HỒNG, HUYỆN
YÊN LẠC, TỈNH VĨNH PHÚC

Chuyên ngành: QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI
Mã số ngành: 608 501 03


LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP


Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Trường Xuân

Thái Nguyên - 2013




i
LỜI CAM ĐOAN


Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu riêng của cá nhân tôi. Kết
quả nghiên cứu trong luận văn “Ứng dụng GIS xây dựng cơ sở dữ liệu địa
chính phục vụ công tác quản lý đất đai tại xã Tam Hồng - huyện Yên Lạc -
tỉnh Vĩnh Phúc” là trung thực, không sao chép từ bất cứ tài liệu nào
.

Thái Nguyên, ngày 04 tháng 12năm 2013
TÁC GIẢ LUẬN VĂN




Hoàng Thanh Tùng

ii
LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS-TS. Nguyễn Trường Xuân,
người đã hướng dẫn, giúp đỡ rất tận tình trong thời gian tôi thực hiện và hoàn
thành luận văn tốt nghiệp.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo Khoa sau đại học, Khoa
Tài nguyên và Môi trường đã giảng dạy, đóng góp ý kiến, tạo điều kiện cho
tôi học tập và hoàn thành luận văn của mình.
Tôi xin chân thành cảm ơn UBND huyện Yên Lạc, phòng Tài nguyên

và Môi trường huyện Yên Lạc, UBND xã Tam Hồng đã giúp đỡ tôi trong quá
trình thu thập số liệu và hoàn thành luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo Sở Tài nguyên và Môi trường
tỉnh Vĩnh Phúc nơi tôi công tác đã tạo mọi điều kiện cho tôi học tập nghiên
cứu.
Tôi xin chân thành cảm ơn người thân trong gia đình, bạn bè và đồng
nghiệp đã làm chỗ dựa tinh thần vững chắc cho tôi học tập và công tác.


TÁC GIẢ LUẬN VĂN




Hoàng Thanh Tùng










iii

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
1. Tính cấp thiết của đề tài 1

2. Mục đích nghiên cứu 2
3. Yêu cầu của đề tài ……………… 3
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của vấn đề nghiên cứu 3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4
1.1. Tổng quan về hệ thống thông tin địa lý (GIS) 4
1.1.1. Hệ thống thông tin địa lý 4
1.1.2. Tổng quan về cơ sở dữ liệu địa lý …………………… 7
1.1.2.1. Khái niệm chung về cơ sở dữ liệu 7
1.1.2.2. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu 7
1.1.3. Tổng quan về công nghệ
ArcGIS 9
1.1.3.1. Giới thiệu về công nghệ ArcGIS 9
1.1.3.2. Cơ sở dữ liệu không gian trong ArcGIS
.
11
1.2. Cơ sở nền tảng trong quy định kỹ thuật của hệ thống cơ sở dữ liệu địa
chính ở Việt Nam
.
16
1.2.1. Các yêu cầu với cơ sở dữ liệu bản đồ địa chính 16
1.2.2. Quy định kỹ thuật chuẩn dữ liệu địa chính Việt Nam 18
1.2.2.1. Quy định kỹ thuật chuẩn địa chính
.
18
1.2.2.2. Quy định nội dung dữ liệu địa chính 20
1.3. Tình hình ứng dụng GIS trong xây dựng cơ sở dữ liêu tài nguyên đất trên thế
giới và những vấn đề về (GIS)- Địa chính ở Việt Nam Việt Nam………… 22
1.3.1. Tình hình ứng dụng GIS trong xây dựng cơ sở dữ liêu tài nguyên đất
trên thế giới
.

22
1.3.2. Những vấn đề về (GIS)- Địa chính ở Việt Nam
.
24
1.3.2.1. Phần mềm Famis - CaddB
.
24


iv
1.3.2.2. Phần mềm CiLIS 24
1.3.2.3 Phần mềm ViLIS 25
1.4. Vấn đề giải quyết của đề tài 26
1.4.1. Những vấn đề cần giải quyết của đề tài 26
1.4.2. Những yêu cầu đặt ra cần giải quyết trong thực nghiệm 27
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU ………………………………………………….……………………29
2.1. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu 29
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu 29
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu 29
2.2. Nội dung nghiên cứu 29
2.2.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội khu vực nghiên cứu 29
2.2.2. Đánh giá thực trạng hệ thống hồ sơ địa chính xã 29
2.2.3. Ứng dụng GIS xây dựng cơ sở dữ liệu 29
2.2.4. Quản lý khai thác thông tin Cơ sở dữ liệu địa chính 29
2.2.5. Đánh giá kết quả đạt được 29
2.3. Phương pháp nghiên cứu 30
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN …………… 32
3.1. Khái quát điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội 32
3.1.1. Khái quát về điều kiện tự nhiên 32

3.1.2. Khái quát về điều kiện kinh tế - xã hội khu vực nghiên
cứu 33
3.1.2.1. Kinh tế 33
3.1.2.2. Văn hóa - xã hội 34
3.1.3. Công tác quản lý đất đai trên địa bàn xã Tam Hồng 35
3.2. Đánh giá thực trạng hệ thống hồ sơ địa chính xã Tam Hồng 35
3.2.1. Hiện trạng sử đất tại xã Tam Hồng 35


v
3.2.2. Thực trạng về hệ thống bản đồ địa chính và hồ sơ địa chính , các tài liệu
bản đồ liên quan đến công tác quản lý đất đai 36
3.2.3. Các hình thức biến động đất đai thường gặp tại xã Tam Hồng……….39
3.3. Ứng dụng GIS xây dựng cơ sở dữ liệu địa chính xã Tam Hồng 40
3.3.1. Kết quả xây dựng cơ sở dữ liệu không gian 40
3.3.1.1. Sơ đồ quy trình tổ chức dữ liệu địa chính 40
3.3.1.2. Dữ liệu đầu vào 41
3.3.1.3. Chuẩn hóa dữ liệu bản đồ 42
3.3.2. Kết quả thử nghiệm xây dựng Geodatabase 43
3.3.2.1 Các trường dữ liệu địa chính thiết kế trên ArcGIS 43
3.3.2.2 Quy trình áp dụng công nghệ ArcGis xây dựng Cơ sở dữ liệu bản đồ
địa chính 50
3.3.2.3 Xây dựng Geodatabase 51
3.3.2.4 Xây dựng Feature Dataset 51
3.3.2.5.Các trường thuộc tính của các Featurclass được xây dựng theo quy
định 52
3.3.2.6. Load dữ liệu bản đồ vào GeoDatabase 54
3.3.2.7. Nhập dữ liệu thuộc tính 55
3.3.2.8. Đánh giá kết quả xây dựng cơ sở dữ liệu địa chính xã Tam Hồng 58
3.4. Quản lý khai thác thông tin cơ sở dữ liệu địa chính xã Tam Hồng 59

3.4.1. Quản lý cập nhật thông địa chính xã Tam Hồng 59
3.4.1.1. Cập nhật biến động thu hồi đất theo Quyết định số 322/QĐ-UBND
ngày 16 tháng 4 năm 2012 của UBND huyện Yên Lạc 59
3.4.1.2. Cập nhật biến động do chuyển nhượng quyền sử dụng đất có sự tách
thửa trên tờ bản dồ địa chính số 26 61
3.4.2. Khai thác cơ sở dữ liệu địa chính phục vụ công tác quản lý đất đai tại
xã Tam Hồng 63
3.4.2.1. Xây dựng cơ sở dữ liệu hiện trạng sử dụng đất 63


vi
3.4.2.2 Ứng dụng GIS phân tích biến động hiện trạng sử dụng đất …… 65
3.5. Đánh giá các kết quả đạt được…. 66
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 70
1. Kết luận 70
2. Kiến nghị 71
TÀI LIỆU THAM KHẢO 72

vii

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3.1. Hiện trạng sử dụng đất xã Tam Hồng năm 2012


36
Bảng 3.2. Biến động diện tích đất theo mục đích sử dụng năm 2012 so

với năm 2011 và năm 2010 của xã Tam Hồng


40
Bảng 3.3. Thiết kế trường dữ liệu của nhóm Địa chính


44
Bảng 3.4. Thiết kế trường dữ liệu của nhóm Quy hoạch
45
Bảng 3.5. Thiết kế trường dữ liệu của nhóm Cơ sở đo đạc


46
Bảng 3.6. Thiết kế trường dữ liệu của nhóm Biên giới địa giới
47
Bảng 3.7. Thiết kế trường dữ liệu của nhóm Giao thông
48
Bảng 3.8. Thiết kế trường dữ liệu của nhóm Thủy hệ
48
Bảng 3.9. Thiết kế trường dữ liệu của nhóm Địa danh
49
Bảng 3.10.Thiết kế trường dữ liệu của nhóm Địa hình

49
Bảng 3.11. Biến động một số loại đất chính
65

viii
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Các thành phần của GIS 6

Hình 1.2. Các sản phẩm phần mềm chính của ESRI 9

Hình 1.3. Nội dung, cấu trúc và kiểu thông tin của dữ liệu địa chính

20

Hình 3.1. Bản đồ hành chính huyện Yên Lạc 33

Hình 3.2. Quy trình công nghệ xây dựng Cơ sở dữ liệu địa chính

41

Hình 3.3. Dữ liệu đầu vào bản đồ địa chính

42

Hình 3.4. Sơ đồ áp dụng công nghệ ArcGis xây dựng cơ sở dữ liệu bản
đồ địa chính

50

Hình 3.5. Tạo Geodatabase cơ sở dữ liệu Tam Hồng 51

Hình 3.6. Xây dựng hệ quy chiếu tọa độ theo chuẩn VN_2000 của tỉnh
Vĩnh Phúc


52

Hình 3.7. Xây dựng trường thuộc tính của các Featurclass theo chuẩn 53

Hình 3.8. Các lớp đối tượng được xây dựng trên AcrCatalog 53

Hình 3.9. Load các dữ liệu không gian với các trường thuộc tính của
cácFeatureclass theo chuẩn quy định đươc hiển thị trong Arcatalog.Xã
Tam Hồng, huyện Yên Lạc, tỉnh Vĩnh Phúc

55

Hình 3.10. Bảng thuộc tính của Layer DC_ThuaDat 56

Hình 3.11. Thông tin về loại đất thể hiện trên bản đồ trên AcrMap
57

Hình 3.12. Bản đồ địa chính của xã Tam Hồng trên AcrMap 57

Hình 3.13. Bản đồ thu hồi và giao đất của UBND huyện Yên Lạc 59

Hình 3.14. Khu đất biến động được đưa vào lưu trữ

60

Hình 3.15. Khu đất biến động được thể hiện trên cơ sở dữ liệu theo
Quyết định thu hồi của Ủy ban nhân dân huyện Yên Lạc

61

Hình 3.16. Thửa 232 và 253 có biến động tách thửa 62

Hình 3.17. Các thửa đất biến động được lưu lại 62

Hình 3.18. Biến động được thể hiện trên cơ sở dữ liệu

63

Hình 3.19. Chiết xuất dữ liệu hiện trạng sử dụng đất ở và đất giao thông 64

Hình 3.20. Dữ liệu hiệu hiên trạng sử dụng đất năm 2012 65



1


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Công tác xây dựng, cập nhật và quản lý dữ liệu hồ sơ địa chính là một
vấn đề mang tính lịch sử phức tạp, có ảnh hưởng không nhỏ đến các vấn đề
chính trị - xã hội của mỗi quốc gia. Với sự vận động phát triển không ngừng
của đời sống kinh tế xã hội việc cập nhật, quản lý hồ sơ địa chính ngày càng
đòi hỏi sự đồng bộ, tiện lợi và khoa học cho người quản lý cũng như người
khai thác thông tin.
Dữ liệu hồ sơ địa chính được thành lập qua nhiều thời kỳ với các công
nghệ khác nhau, lưu trữ ở cả dạng giấy và dạng số. Thời kỳ trước năm 1999, 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, một phần ở khuôn dạng
của MapInfo và chủ yếu xây dựng ở hệ tọa độ HN-72. Hồ sơ địa chính quản lý
trên giấy hoặc ở dạng cơ sở dữ liệu trong Foxpro. Sau khi Tổng cục Địa chính
ban hành áp dụng phần mềm Famis và quy định sử dụng hệ tọa độ VN-2000 cho
công tác thành lập bản đồ địa chính trên cả nước thì bản đồ cơ bản được lưu trữ
ở khuôn dạng *.dgn của MicroStation ở hệ tọa độ VN-2000 và hệ thống Hồ sơ
địa chính cơ bản thành lập theo phần mềm CadDB.
Sau đó 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 Bộ Tài
nguyên Môi trường ra quy định sử dụng thống nhất phần mềm VILIS trong cácVăn
phòng đăng ký quyền sử dụng đất thì việc xây dựng hồ sơ 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 hồ sơ địa chính, gây khó khăn cho việc tích hợp dữ liệu
khi xây dựng một cơ sở dữ liệu thống nhất trong cả nước.
Cùng với sự phát triển ngày càng mạnh mẽ của công nghệ thông tin thì
một vấn đề lớn đặt ra là phải xây dựng một hệ thống hồ sơ địa chính đáp ứng


2


được sự thuận tiện trong quản lý, cập nhật và trao đổi dữ liệu. Như vậy, cần
thiết phải xây dựng chuẩn dữ liệu địa chính thống nhất trong cả nước.
Bộ Tài nguyên và Môi trường đã ra Quy định áp dụng chuẩn thông tin
địa lý cơ sở quốc gia (Ban hành kèm theo Quyết định số 06/2007/QĐ-
BTNMT ngày 27 tháng 2 năm 2007) nhằm thống nhất công tác xây dựng hệ
thống thông tin địa lý cơ sở quốc gia và các hệ thống thông tin địa lý chuyên
ngành trong phạm vi ngành tài nguyên môi trường. Quy định kỹ thuật chuẩn
dữ liệu địa chính Việt Nam của Bộ Tài nguyên và Môi trường.
Chính vì vậy, nghiên cứu phương pháp chuyển đổi dữ liệu bản đồ và hồ
sơ địa chính từ các phần mềm khác nhau sang mô hình cơ sở dữ liệu địa lý
(Geodatabase) nhằm phục vụ cho công tác quản lý đất đai theo quy định chuẩn
cơ sở dữ liệu của Bộ Tài nguyên và Môi trường là một việc rất cần thiết.
Xuất phát từ những vấn đề nêu trên, cùng với mong muốn nghiên cứu
các chức năng của phần mềm ArcGIS trong việc quản lý cơ sở dữ liệu địa
chính, nhằm giải quyết bài toán quản lý dữ liệu địa chính được thành lập bằng
các phần mềm khác nhau ở địa phương, tôi đã đi đến quyết định lựa chọn đề
tài “Ứng dụng GIS xây dựng cơ sở dữ liệu địa chính phục vụ công tác quản
lý đất đai tại xã Tam Hồng - huyện Yên Lạc - tỉnh Vĩnh Phúc”.
2. Mục đích nghiên cứu
- Nghiên cứu các chức năng, khả năng ứng dụng của phần mềm ArcGIS

trong việc phân tích, chuyển đổi dữ liệu bản đồ từ các khuôn dạng khác nhau.
- Nghiên cứu chức năng của công cụ Cadastral Editor trong việc cập
nhật chỉnh lý biến động về đất đai.
- Xây dựng cơ sở dữ liệu địa chính trong ArcGIS phục vụ công tác
quản lý đất đai tại xã Tam Hồng, huyện Yên Lạc, tỉnh Vĩnh Phúc.


3


3. Yêu cầu của đề tài
+ Xây dựng được cơ sở dữ liệu địa chính của xã Tam Hồng, huyện Yên
Lạc, tỉnh Vĩnh Phúc nhằm hoàn thiện và hiện đại hóa công tác quản lý đất đai
của xã.
+ Thực hiện cập nhật chỉnh lý biến động trên Geodatabase - của
ArcGIS.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của vấn đề nghiên cứu
Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ góp phần đưa ra các phương pháp
chuyển đổi và quản lý cơ sở dữ liệu hồ sơ địa chính ở các hệ thống và phần
mềm biên vẽ về cơ sở dữ liệu, nhằm phục vụ công tác quản lý đất đai theo
quy định.
Trên cơ sở thực nghiệm chuyển đổi dữ liệu hồ sơ địa chính của xã Tam
Hồng - huyện Yên Lạc - tỉnh Vĩnh Phúc xây dựng được cơ sở dữ liệu địa
chính của xã nhằm hoàn thiện và hiện đại hóa công tác quản lý đất đai của xã.
Thực hiện cập nhật chỉnh lý biến động trên Geodatabase - của ArcGIS. Chiết
xuất được các dữ liệu hiện trạng phục vụ công tác quản lý đất đai.

4


CHƯƠNG I
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tổng quan về hệ thống thông tin địa lý (GIS)
1.1.1. Hệ thống thông tin địa lý
Vào đầu những năm sáu mươi của thế kỷ XX, các nhà khoa học Canada
đã cho ra đời hệ thống thông tin địa lý. Hệ thống thông tin địa lý-GIS
(Geographical Information System) 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 và bệnh tật. Trong phần lớn các lĩnh vực này, GIS đóng
vai trò như là một công cụ hỗ trợ quyết định cho việc lập kế hoạch hoạt động.
Công nghệ GIS liên quan mật thiết tới yếu tố địa lý thường diễn tả đến
dữ liệu không gian, nói cách khác đây là dữ liệu tham chiếu đến vị trí trên trái
đất. Gắn liền với dữ liệu này là dữ liệu thuộc tính bổ sung cho dữ liệu không
gian. Ví dụ hình dáng và vị trí địa lý của thửa đất là dữ liệu không gian, còn
số hiệu thửa đất và các thông tin về chủ sở hữu là dữ liệu thuộc tính. Mối

quan hệ giữa dữ liệu không gian và thuộc tính làm cho GIS trở thành công cụ
giải quyết hữu hiệu các bài toán phân tích không gian.
Hệ thống thông tin địa lý có khả năng truy vấn, tìm kiếm và phân tích
thông tin. GIS có thể tính toán, tìm ra thông tin mới về các đối tượng bản đồ
dựa trên các đối tượng có sẵn và đưa ra hình ảnh, bảng biểu phân tích trực
quan phục vụ cho mục đích nào đó. GIS lưu giữ thông tin dưới dạng tập hợp
các lớp chuyên đề có thể liên kết với nhau nhờ các đặc điểm địa lý.
Hệ thống thông tin gồm có máy vi tính và các thiết bị ngoại vi đi kèm,
các phần mềm trong các máy vi tính, dữ liệu được lưu trong máy vi tính, con
người và cách hoạt động của hệ thống. Như vậy, có thể hiểu hệ thống thông tin
địa lý trước hết là một hệ thống thông tin. Điều này có nghĩa là GIS cũng là một


5


hệ thống thông tin như bao nhiêu hệ thống thông tin khác, điều khác biệt giữa
GIS và các hệ thống thông tin khác là dữ liệu của GIS là dữ liệu địa lý [7].
Hệ thống thông tin địa lý là tập hợp một bộ các công cụ trợ giúp cho
việc thu thập, lưu trữ, truy cập, biến đổi, quản lý, phân tích và hiển thị các
thông tin không gian từ thế giới thực cho tập hợp các mục đích nào đó.
Để biểu diễn dữ liệu không gian trong GIS, người ta thường dùng hai
hệ tọa độ: Hệ tọa độ địa lý và hệ tọa độ quy chiếu. Hệ tọa độ địa lý là hệ tọa
độ lấy mặt cầu ba chiều bao quanh trái đất làm cơ sở, một điểm được xác định
bằng kinh độ và vĩ độ của nó trên mặt cầu. Hệ toạ độ quy chiếu là hệ tọa độ
hai chiều thu được bằng cách chiếu dữ liệu bản đồ nằm trên hệ tọa độ địa lý
về một mặt phẳng.
Hệ thống thông tin địa lý là một khoa học liên ngành. Nó có mối liên
quan mật thiết đến rất nhiều chuyên ngành khoa học kỹ thuật như địa lý, bản
đồ, viễn thám, khảo sát, trắc địa, thống kê,…

Thành phần của GIS
GIS được kết hợp bởi năm thành phần chính: phần cứng, phần mềm, dữ
liệu, phương pháp (quy trình) thực hiện và con người.
- Phần cứng có thể là hệ thống máy vi tính và các thiết bị ngoại vi (như
máy in, máy scan và nhiều thiết bị khác tùy theo hệ thống) là những công cụ
rất quan trọng của hệ thống. Máy vi tính được dùng để lưu trữ dữ liệu và cài
đặt các phần mềm. Ngày nay, phần mềm GIS có khả năng chạy trên rất nhiều
dạng phần cứng, từ máy chủ trung tâm đến các máy trạm hoạt động độc lập
hoạc có liên kết mạng. Các thiết bị ngoại vi cũng có vai trò riêng trong hệ
thống.
- Phần mềm gồm có hệ điều hành và các phần mềm được cài đặt trong
hệ điều hành đó. Phần mềm cung cấp các chức năng và công cụ cần thiết để
lưu giữ, phân tích và hiển thị thông tin địa lý. Ngoại trừ hệ điều hành, các
phần mềm còn lại giúp người dùng trong các công việc của hệ thống. Các


6


công việc này có thể là chỉnh sửa, cập nhật dữ liệu, phân tích dữ liệu để phục
vụ các quyết định và nhiều công việc khác.


Hình 1.1. Các thành phần của GIS
- Dữ liệu của hệ thống được xem là một thành phần rất quan trọng và
thường được ví như là linh hồn của hệ thống. Dữ liệu được lưu trữ theo nhiều
cách khác nhau, ngày nay thường được lưu trữ thành những bảng có nhiều cột
và nhiều dòng, các bảng có quan hệ với nhau. Để quản lý các cơ sở dữ liệu,
người ta sử dụng những phần mềm riêng, những phần mềm này được gọi là
hệ quản trị cơ sở dữ liệu. Cơ sở dữ liệu cần được thường xuyên cập nhật theo

thời gian.
Có thể chia dữ liệu trong GIS thành hai loại:
Dữ liệu không gian (spatial) cho ta biết kích thước vật lý và vị trí địa lý
của các đối tượng trên bề mặt trái đất.
Dữ liệu thuộc tính (non-spatial) là các dữ liệu ở dạng văn bản cho ta
biết thêm thông tin thuộc tính của đối tượng.
- Phương pháp mà hệ thống hoạt động cũng được xem là một thành
phần của hệ thống. Cách thức hoạt động của hệ thống nêu rõ nhiệm vụ của
từng bộ phận, nêu rõ các công việc của hệ thống và nêu rõ hệ thống hoạt động
như thế nào để hệ thống đem lại thông tin và phục vụ các quyết định của
người sử dụng. Không có cách thức hoạt động này, các bộ phận khác như


7


phần mềm, máy móc, dữ liệu… không thể kết hợp với nhau thành hệ thống
được.
- Con người tồn tại hiển nhiên trong hệ thống. Con người có thể là
chuyên viên tin học, các chuyên gia về lĩnh vực khác nhau, chuyên gia GIS,
thao tác viên GIS, hoặc những người dùng GIS để giải quyết các công việc
của họ. Một dự án GIS chỉ thành công khi nó được quản lý tốt và con người
tại mỗi công đoạn cũng phải có kỹ năng tốt.
1.1.2. Tổng quan về cơ sở dữ liệu địa lý
1.1.2.1. Khái niệm chung về cơ sở dữ liệu
Có thể hiểu một cách đơn giản là dữ liệu được lưu giữ trong máy tính
theo một quy định nào đó được gọi là cơ sở dữ liệu (Database). Cơ sở dữ liệu
là một tập hợp liên kết các dữ liệu, là hệ thống các thông tin có cấu trúc được
lưu trữ trên các thiết bị lưu trữ thông tin thứ cấp (như băng từ, đĩa từ, ) để có
thể thỏa mãn yêu cầu khai thác thông tin đồng thời của nhiều người sử dụng

hay nhiều chương trình ứng dụng với nhiều mục đích khác nhau. Dữ liệu này
được duy trì dưới dạng một tập hợp các tập tin trong hệ điều hành hay được
lưu trữ trong các hệ quản trị cơ sở dữ liệu
Như vậy, cơ sở dữ liệu là tập hợp của một hoặc nhiều tệp (file) dữ liệu
hoặc bảng dữ liệu (table), chúng được lưu trữ trong một tổ chức có cấu trúc,
sao cho mối quan hệ vốn có giữa các khoản mục hoặc các bộ dữ liệu khác
nhau có thể sử dụng được nhờ phần mềm hệ quản trị cơ sở dữ liệu cho các
mục đích tính toán và khôi phục. Cơ sở dữ liệu có thể là tập hợp các dữ liệu
chỉ về một chuyên đề nào đó.
1.1.2.2. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu
* Khái niệm
Hệ quản trị cơ sở dữ liệu (Database Management System) là hệ thống
quản lý, lưu trữ, bảo trì toàn bộ cơ sở dữ liệu. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu cũng
cung cấp các công cụ cho phép người dùng hỏi đáp, tra cứu và tác động vào


8


cơ sở dữ liệu. Như vậy, hệ quản trị cơ sở dữ liệu có nhiệm vụ rất quan trọng
như là một bộ diễn dịch (Interpreter) với ngôn ngữ bậc cao nhằm giúp người
sử dụng có thể dùng được hệ thống mà ít nhiều không cần quan tâm đến thuật
toán chi tiết hoặc biểu diễn dữ liệu trong máy.
Cơ sở dữ liệu cho một hệ thống GIS gồm hai cơ sở dữ liệu thành phần
chính là: cơ sở dữ liệu địa lý (không gian) và cơ sở dữ liệu thuộc tính (phi
không gian).
Trong hệ thống GIS, hệ quản trị cơ sở dữ liệu GIS được xây dựng bao
gồm hai hệ quản trị cơ sở dữ liệu riêng cho từng phần hoặc xây dựng một hệ
quản trị cơ sở dữ liệu chung cho cả hai cơ sở dữ liệu con kể trên. Thông
thường hệ quản trị cơ sở dữ liệu GIS được xây dựng bao gồm ba hệ quản trị

cơ sở dữ liệu con:
+ Hệ quản trị cơ sở dữ liệu cho cơ sở dữ liệu địa lý gồm các hệ thống
nhập dữ liệu bản đồ, hiển thị bản đồ, tra cứu, hỏi đáp, phân tích,…
+ Hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ ở mức tra cứu, hỏi đáp. Hệ này được
tích hợp cùng với hệ quản trị cơ sở dữ liệu địa lý cho phép người ta dùng truy
nhập dữ liệu địa lý và dữ liệu thuộc tính đồng thời. Tuy nhiên, hệ quản trị cơ sở
dữ liệu này cho thao tác trên cơ sở dữ liệu thuộc tính bị hạn chế.
+ Hệ quản trị cơ sở dữ liệu thuộc tính. Thông thường các hệ thống GIS
đều lấy một hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ hiện có để quản trị và thực hiện
các bài toán trên dữ liệu thuộc tính mà không liên quan đến dữ liệu không
gian. Ví dụ: FOX, MS SQL, ORACLE
* Cấu trúc cơ sở dữ liệu trong hệ thống thông tin địa lý
+ Cơ sở dữ liệu không gian: là những mô tả số của hình ảnh bản đồ,
chúng bao gồm toạ độ, quy luật và các ký hiệu dùng để xác định một hình ảnh
bản đồ cụ thể trên từng bản đồ. Hệ thống thông tin địa lý dùng các số liệu
không gian để tạo ra một bản đồ hay hình ảnh bản đồ trên màn hình hoặc trên
giấy thông qua thiết bị ngoại vi,…Dữ liệu không gian bao gồm vị trí


9


(Geometry) và hình dạng (Topology). Dữ liệu này được lưu trữ và thể hiện
theo 2 dạng raster và vector (điểm, đường, vùng).
+ Cơ sở dữ liệu thuộc tính: là những diễn tả đặc tính, số lượng, mối
quan hệ của các hình ảnh bản đồ với vị trí địa lý của chúng. Các dữ liệu phi
không gian liên quan đến vị trí địa lý hoặc các đối tượng không gian và liên
kết chặt chẽ với chúng trong hệ thống thông tin địa lý thông qua một cơ chế
thống nhất chung. Trong lĩnh vực phân loại đất đai thì bao gồm: kiểu đất, màu
đất, độ kiềm,

1.1.3. Tổng quan về công nghệ ArcGIS
1.1.3.1. Giới thiệu về công nghệ ArcGIS
ArcGIS Desktop là một sản phẩm của Viện nghiên cứu hệ thống môi
trường của Mỹ (ESRI). ArcGIS là một hệ thống thông tin địa lý cho phép
người sử dụng thực hiện những chức năng của GIS ở bất cứ nơi nào họ muốn:
trên màn hình, máy chủ, trên wed, trên các field,… ArcGIS lưu trữ và quản lý
dữ liệu địa lý ở nhiều khuôn dạng khác nhau. Ba mô hình dữ liệu cơ bản mà
ArcGIS sử dụng là vector, raster và TIN. Ngoài ra, người dùng có thể nhập dữ
liệu bảng vào GIS.


Hình 1.2. Các sản phẩm phần mềm chính của ESRI
(Nguồn: ESRI.com)


10


ArcGIS Desktop có 3 phiên bản (License) là: ArcView, ArcEditor,
ArcInfor. Tùy theo nhu cầu sử dụng của từng cơ quan, cá nhân mà chúng ta
có thể lựa chọn phiên bản cho phù hợp. Tất cả các phiên bản của ArcGIS
Desktop đều bao gồm các ứng dụng ArcMap, ArcCatalog và ArcToolbox.
- ArcView: là một phần mềm đuợc sử dụng phổ biến nhất trên thế giới
bởi vì nó cung cấp cho người dùng một cách dễ dàng nhất để sử dụng thông
tin địa lý. ArcView có thể sử dụng rất nhiều định dạng dữ liệu khác nhau
thậm chí có thể lấy đuợc dữ liệu từ Internet. Đây 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 có thể hiểu được bối cảnh địa lý của dữ liệu, cho
phép thể hiện các mối quan hệ và nhận dạng các mô hình theo một cách mới.
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.
- ArcEditor: là phần mềm GIS chạy trên Desktop dùng để chỉnh sửa và
quản lý dữ liệu địa lý. ArcEditor là một phần mềm trong bộ những sản phẩm
GIS, nó bao gồm các tính năng của ArcView và thêm vào đó là một số các
công cụ chỉnh sửa, biên tập. ArcEditor hỗ trợ cho người biên tập cá nhân hoặc
cho nhiều người cùng hợp tác biên tập. Bộ công cụ mở rộng của ArcEditor
không những cho phép nhập hoặc xóa những dữ liệu đơn giản mà còn cả
những thiết kế và phiên bản phức tạp.
- ArcInfo: là phần mềm GIS đầy đủ nhất, 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. Người dùng GIS
chuyên nghiệp sử dụng ArcInfo để thực hiện toàn bộ các công việc như
xây dựng dữ liệu, mô hình hóa, phân tích, hiển thị bản đồ trên màn hình
máy tính và xuất bản bản đồ ra các phương tiện khác nhau. ArcInfo còn
cung cấp tất cả các chức năng tạo và quản lý một hệ GIS thông minh. Với
chức năng này, người dùng có thể truy nhập dễ dàng thông qua giao diện


11


đơn giản đã được mô hình một cách tùy biến và mở rộng hoặc thông qua
các script và các ứng dụng khác.
Dù làm việc trong môi trường nào thì người dùng cũng đều sử dụng bộ
ba ứng dụng của ArcGIS Desktop là ArcCatalog, ArcMap và ArcToolbox để
làm việc. ArcCatalog là ứng dụng để quản lý dữ liệu không gian, quản lý thiết
kế cơ sở dữ liệu, tạo và xem Metadata. ArcMap được sử dụng trong mọi thao
tác biên tập và thành lập bản đồ, cũng như là để thực hiện các phép phân tích
bản đồ. ArcToolbox dùng để chuyển đổi các dạng dữ liệu và thực hiện các
phép xử lý dữ liệu về địa lý.

Kết hợp ba ứng dụng ArcMap, ArcCatalog và ArcToolbox người dùng
có thể thực hiện bất kỳ nhiệm vụ GIS nào, từ đơn giản đến phức tạp, bao gồm
thành lập bản đồ, quản lý dữ liệu, phân tích các mối quan hệ không gian,
chỉnh sửa tính năng hình dạng và các thuộc tính.
1.1.3.2. Cơ sở dữ liệu không gian trong ArcGIS
* Khái niệm:
Geodatabase là một hoặc một bộ dữ liệu được tổ chức chặt chẽ, linh
hoạt và được lưu trữ trong bộ nhớ thích hợp, là một kho chứa dữ liệu
không gian và thuộc tính trong hệ quản trị cơ sở dữ liệu (Database
Management System - DBMS). Đây là một mô hình dữ liệu đối tượng có
hướng mô tả các đối tượng địa lý, đối tượng thuộc tính và quan hệ giữa
các đối tượng. Geodatabase kết hợp "geo" (dữ liệu không gian) với "cơ sở
dữ liệu" (kho dữ liệu) để tạo ra một kho dữ liệu trung tâm cho việc lưu trữ
và quản lý dữ liệu không gian. Có thể coi Databases như là bộ từ điển
bách khoa toàn thư, nó có thể được thừa hưởng trong máy tính để bàn,
máy chủ hoặc trên điện thoại di động và cho phép lưu trữ dữ liệu GIS ở vị
trí trung tâm để dễ dàng truy cập và quản lý. Dữ liệu được lưu trữ theo mô
hình này mang tính toàn vẹn dữ liệu cao.


12


Hệ thống thông tin địa lý GIS sử dụng Geodatabase làm dữ liệu của
mình. Hình thể, vị trí không gian của các đối tượng cần quản lý, được miêu tả
bằng các dữ liệu đồ hoạ. Trong khi đó, tính chất các đối tượng này được miêu
tả bằng các dữ liệu thuộc tính.
Mô hình cơ sở dữ liệu không gian không những quy định mô hình dữ
liệu với các đối tượng đồ hoạ, đối tượng thuộc tính mà còn quy định liên
kết giữa chúng thông qua mô hình quan hệ và định nghĩa hướng đối tượng

bao gồm các tính chất như thừa kế (inherit), đóng gói (encapsulation) và đa
hình (polymorphism).
Ngoài ra, cơ sở dữ liệu không gian hiện đại còn bao gồm các ràng
buộc đối tượng đồ họa ngay trong cơ sở dữ liệu, được gọi là topology. Với
nhiều thao tác trên dữ liệu địa lý, kết quả cuối cùng được hiển thị tốt nhất
dưới dạng bản đồ hoặc biểu đồ, trong đó bản đồ khá hiệu quả trong lưu giữ
và trao đổi thông tin địa lý
* Các định dạng của Geodatabase:
Hiện nay, trong phần cơ sở dữ liệu của hãng ESRI có ba dạng
Geodatabase đó là: Personal Geodatabase, File Geodatabase và ArcSDE
Geodatabase. Các định dạng này đều được quản lý và biên tập trong ArcGIS,
tuy nhiên chúng khác nhau ở cách thức tổ chức và cơ chế quản lý.
- Personal Geodatabase: mô hình sử dụng hệ quản trị cơ sở dữ liệu
Access để lưu trữ dữ liệu không gian và thuộc tính, nó chỉ hỗ trợ một người
dùng và được cài đặt trên máy đơn. Dung lượng lưu trữ của mô hình này giới
hạn do sự hạn chế về dung lượng lưu trữ của hệ quản trị cơ sở dữ liệu Access.
- File Geodatabase: mô hình sử dụng hệ quản trị cơ sở dữ liệu nhiều người
dùng như Oracle, SQL Server, DB2, Postgres để lưu trữ dữ liệu. File
Geodatabase được quản lý ở dạng các thư mục chứa file hệ thống, nhằm cải
thiện dung lượng, chất lượng truy vấn và hiển thị dữ liệu. Dữ liệu lưu trữ được


13


quản lý thông qua ArcSDE, dung lượng lưu trữ của mô hình này thường không
giới hạn do hệ quản trị mà nó sử dụng không giới hạn dung lượng lưu trữ.
- ArcSDE Geodatabase: khi quản lý cơ sở dữ liệu ở khối lượng lớn và
truy cập đa người dùng trên máy chủ có sử dụng ArcSDE cơ sở dữ liệu
Geodatabase được gọi là ArcSDE Geodatabase chia làm ba loại, với các cấp

độ quản lý khác nhau đó là:
+ ArcSDE Personal Ggeodatabase: Cơ sở dữ liệu này cho phép có ba
người truy cập cùng lúc và chỉ một trong số đó có thể biên tập chỉnh sửa dữ
liệu khi kết nối Database Server trong ArcCatalog.
+ ArcSDE Workgroup Geodatabase: Cơ sở dữ liệu ArcSDE
Workgroup cho phép có 10 người đồng thời truy cập và biên tập thông qua
kết nối Database Server trong ArcCatalog.
+ ArcSDE Enterprise Geodatabase: Cơ sở dữ liệu ArcSDE Enterprise
cho phép nhiều người cùng truy cập và biên tập mà không giới hạn số lượng
thông qua kết nối Database Connection trong ArcCatalog.
* Thành phần của Geodatabase:
Dữ liệu địa lý thể hiện vị trí trên trái đất, dữ liệu địa lý được nhóm
thành hai loại là vector và raster. Cùng với dữ liệu địa lý là dữ liệu thuộc tính,
đây là thông tin bổ sung và luôn gắn chặt với dữ liệu không gian. Một bộ tập
hợp các tài liệu GIS được hiểu là Metadata.
Phần mềm GIS cao cấp cho phép xuất (Export) hoặc nhập (Import) dữ
liệu không gian ở nhiều định dạng vector và raster khác nhau. Một số phần
mềm cho phép chuyển đổi raster sang vector và ngược lại. Các phần mềm này
cũng cho phép hiển thị đồng thời dữ liệu vector và raster được xếp chồng lên
nhau. Thông tin GIS được phân theo các lớp (Layers) và xếp chồng lên nhau
theo một thứ tự nhất định nhằm mô tả thế giới thực.


14


Nhìn chung, cơ sở dữ liệu địa lý được trình bày theo hai dạng: dữ liệu
không gian và phi không gian. Mỗi loại có những đặc điểm riêng và chúng
khác nhau về yêu cầu lưu giữ số liệu, hiệu quả, xử lý và hiển thị.
- Dữ liệu không gian: là những mô tả số của hình ảnh bản đồ, chúng

bao gồm toạ độ, quy luật và các ký hiệu dùng để xác định một hình ảnh bản
đồ cụ thể trên từng bản đồ. Hệ thống thông tin địa lý dùng các số liệu không
gian để tạo ra một bản đồ hay hình ảnh bản đồ trên màn hình hoặc trên giấy
thông qua thiết bị ngoại vi,… Dữ liệu không gian bao gồm vị trí (Geometry)
và hình dạng (Topology). Dữ liệu này được lưu trữ và thể hiện theo 2 dạng
raster và vector (điểm, đường, vùng).
- Dữ liệu phi không gian (hay còn gọi là dữ liệu thuộc tính): là những
diễn tả đặc tính, số lượng, mối quan hệ của các hình ảnh bản đồ với vị trí địa
lý của chúng. Các dữ liệu phi không gian liên quan đến vị trí địa lý hoặc các
đối tượng không gian và liên kết chặt chẽ với chúng trong hệ thống thông tin
địa lý thông qua một cơ chế thống nhất chung. Trong lĩnh vực phân loại đất
đai thì bao gồm: kiểu đất, màu đất, độ kiềm,
Hệ thống cơ sở dữ liệu được phân loại theo cấu trúc dữ liệu cơ bản. Bao
gồm :
- Mô hình dữ liệu theo thứ bậc (Hierarchical);
- Mô hình dữ liệu theo mạng lưới (Network);
- Mô hình dữ liệu dạng theo quan hệ (Relational).
* Modul Cadastral Editor:
- Định nghĩa
“Cadastral Editor” là một trong nhiều modul của phần mềm Survey
Analyst cung cấp một sơ đồ đơn giản và mô hình dữ liệu để tạo và quản lý
hiệu quả các dữ liệu thửa đất. Hơn nữa, "Cadastral Editor" còn cung cấp các
công cụ để nâng cao độ chính xác vị trí không gian của dữ liệu thửa đất và các
lớp chồng phủ GIS liên quan.


15


- Mô hình dữ liệu Cadastral Fabric của Cadastral Editor

Các bộ dữ liệu thửa đất được coi như là các kết cấu địa chính
(Cadastral Fabric) trong Cadastral Editor. Một kết cấu địa chính là một bề mặt
liên tục của các thửa đất liên thông, thể hiện hồ sơ đo đạc cho một vùng.
Một kết cấu địa chính được tạo nên từ các đối tượng cơ sở sau:
+ Các đoạn ranh thửa, lưu và bảo toàn các kích thước ranh giới;
+ Các đỉnh thửa, với các tọa độ x, y, z thu được sau bình sai;
+ Các đường bao thửa, xác định bởi các đoạn ranh thửa;
+ Các đỉnh nằm trên ranh thửa, là các đỉnh góc thửa nằm trên ranh giới
của các thửa liền kề;
+ Các điểm khống chế, có các tọa độ chính xác đã công bố;
+ Các bản đồ (bảng), lưu giữ các thông tin về hồ sơ đo đạc;
+ Các job địa chính (bảng), theo dõi các cập nhật kết cấu địa chính;
+ Các giá trị độ chính xác (bảng), đánh giá các thửa đất sau bình sai;
+ Các vector hiệu chỉnh (bảng), lưu các tập hợp vector dịch chuyển sau
bình sai.
- Phương thức quản lý của Cadastral Editor
Thửa đất trong một kết cấu địa chính bao gồm các chuỗi đoạn thẳng
riêng biệt, chúng tạo thành một đường đa giác khép kín. Mỗi đoạn có điểm
đầu và điểm cuối, các điểm này cũng là các đỉnh góc thửa. Các đỉnh thửa có
thể có nhiều nhất một điểm nằm trên ranh thửa và một điểm khống chế [6].
Các kích thước ranh giới thửa đất trong một kết cấu địa chính phù hợp
với các kích thước trong hồ sơ đo đạc và nó sẽ được biên tập để phù hợp với
những thay đổi trong hồ sơ đo đạc, ví dụ như việc chia tách thửa đất hay đo
đạc chỉnh lý. Các thửa đất đã bị biên tập hoặc thay thế sẽ được lưu lại trong
hồ sơ lưu trữ do vậy sẽ luôn luôn bảo toàn được hồ sơ đo đạc ban đầu.
- Phương pháp cập nhật