Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS phục vụ công tác quản lý lớp phủ rừng tỉnh đắk lắk

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

PHẠM THỊ THANH MAI

XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU GIS PHỤC VỤ CÔNG TÁC
QUẢN LÝ LỚP PHỦ RỪNG TỈNH ĐẮK LẮK

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

HÀ NỘI - 2015


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

PHẠM THỊ THANH MAI

XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU GIS PHỤC VỤ CÔNG TÁC
QUẢN LÝ LỚP PHỦ RỪNG TỈNH ĐẮK LẮK
Chuyên ngành
Mã số

: Bản đồ Viễn Thám & Hệ thông tin Địa lý
: 60440201

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. NGUYỄN THỊ THÚY HẰNG

HÀ NỘI - 2015


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan: Luận văn này là công trình nghiên cứu thực sự của cá nhân
tôi, đƣợc thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn khoa học của Tiến sĩ Nguyễn Thị Thúy Hằng
Các số liệu, những kết luận nghiên cứu đƣợc trình bày trong luận văn này
trung thực và chƣa từng đƣợc công bố dƣới bất cứ hình thức nào.
Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình.
Phạm Thị Thanh Mai

1


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện đề tài, tôi đã nhận đƣợc sự giúp đỡ tận tình của các
thầy cô, gia đình, bạn bè và đồng nghiệp. Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ quý
báu đó.
Trƣớc hết, tôi xin đƣợc bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới TS.
Nguyễn Thị Thúy Hằng, ngƣời đã trực tiếp hƣớng dẫn tận tình cũng nhƣ định
hƣớng về phƣơng pháp làm việc và phƣơng pháp nghiên cứu, tạo mọi điều kiện để
tôi hoàn thành luận văn này.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo trong bộ môn Bản đồ,
Viễn thám và Hệ thông tin địa lý, các thầy cô trong khoa Địa lý, Trƣờng Đại học
Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã tạo điều kiện cho tôi trong suốt
những năm học vừa qua.
Tôi xin cảm ơn Chi cục Kiểm Lâm tỉnh Đắk Lắk, đã tạo điều kiện cho tôi
trong quá trình hoàn thành luận văn này.
Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn với gia đình, ngƣời thân và bạn bè về
sự động viên giúp đỡ trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn.

Phạm Thị Thanh Mai

2


MỤC LỤC
CHỮ VIẾT TẮT .........................................................................................................6
DANH MỤC HÌNH ẢNH ..........................................................................................7
DANH MỤC BẢNG BIỂU ........................................................................................8
2. Mục tiêu nghiên cứu ..........................................................................................10
3. Nhiệm vụ nghiên cứu ........................................................................................10
4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu .....................................................................10
5. Phƣơng pháp nghiên cứu ...................................................................................10
7. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài ..............................................12
8. Bố cục của luận văn ...........................................................................................12
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN CƠ SỞ DỮ LIỆU GIS QUẢN LÝ RỪNG Ở VIỆT
NAM..........................................................................................................................13
1.1 Tổng quan cơ sở dữ liệu GIS trong quản lý lớp phủ rừng ..............................13
1.1.1 Cấu trúc dữ liệu ............................................................................................13
1.1.2 Cơ sở dữ liệu nền địa lý ................................................................................17
1.1.3 Cơ sở dữ liệu GIS trong quản lý lớp phủ rừng .............................................20
1.2. Tình hình nghiên cứu cơ sở dữ liệu về rừng ở Việt Nam. ..............................24
1.3 Các phƣơng pháp đƣợc sử dụng để xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ công tác
quản lý lớp phủ rừng..............................................................................................27
1.4 Công tác quản lý rừng ở Đắk Lắk ...................................................................28
CHƢƠNG 2 CƠ SỞ DỮ LIỆU GIS TRONG QUẢN LÝ LỚP PHỦ RỪNG .........32
2.1 Chuẩn thông tin địa lý .....................................................................................32
2.1.1 Chuẩn thuật ngữ............................................................................................33
2.1.2 Chuẩn về hệ thống tham chiếu không gian ..................................................33
2.1.3 Chuẩn mô hình cấu trúc dữ liệu địa lý .........................................................35

2.1.4 Chuẩn về phân loại đối tƣợng địa lý.............................................................35
2.1.5 Chuẩn thể hiện trình bày dữ liệu ..................................................................35
2.1.6 Chuẩn về chất lƣợng dữ liệu không gian ......................................................35
2.1.7 Chuẩn siêu dữ liệu (Metadata) .....................................................................36
2.1.8 Chuẩn hóa mã hóa và trao đổi dữ liệu ..........................................................36

3


2.2 Thiết kế CSDL GIS phục vụ công tác quản lý lớp phủ rừng cấp tỉnh ............36
2.2.1 Khái niệm Geodatabase ................................................................................36
2.2.2 Thiết kế Geodatabase cho lớp phủ rừng .......................................................43
2.2.3 Yêu cầu trong thiết kế CSDL GIS phục vụ công tác quản lý lớp phủ rừng
cấp tỉnh ..................................................................................................................44
2.2.4 Thiết kế CSDL GIS phục vụ công tác quản lý lớp phủ rừng cấp tỉnh .........47
2.3 Nội dụng các yếu tố quản lý rừng lớp phủ rừng ..............................................50
CHƢƠNG 3 - XÂY DỰNG CSDL GIS PHỤC VỤ CÔNG TÁC QUẢN LÝ LỚP
PHỦ RỪNG TỈNH ĐẮK LẮK ..................................................................................56
3.1 Khái quát khu vực nghiên cứu............................................................................56
3.1.1 Đặc điểm chung của tỉnh Đắk Lắk...................................................................56
3.1.2 Công tác quản lý lớp phủ rừng tại tỉnh Đắk Lắk ..........................................57
3.2 Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS phục vụ công tác quản lý rừng. .........................59
3.2.1. Khảo sát thực tế và phân tích nhu cầu sử dụng thông tin, ứng dụng công
nghệ .......................................................................................................................59
3.2.2 Lựa chọn công nghệ xây dựng CSDL, lƣu trữ, xử lý thông tin ...................60
3.2.3. Quy trình xây dựng ......................................................................................61
3.2.3.1 Xây dựng metadata ....................................................................................61
3.2.3.2 Chuẩn các lớp thông tin của sơ sở dữ liệu GIS phục vụ công tác quản lý
rừng tỉnh Đắk Lắk..................................................................................................62
3.2.3.3 Tích hợp CSDL đã đƣợc chuẩn hóa ..........................................................69

3.2.4 Kết quả thu đƣợc của việc xây dựng CSDL GIS phục vụ công tác quản lý
rừng của tỉnh Đắk Lắk ...........................................................................................70
3.3 Sử dụng kết quả CSDL GIS phục vụ công tác quản lý lớp phủ tỉnh Đắk Lắk 72
3.3.1 Cập nhật CSDL.............................................................................................72
3.3.2 Tổng hợp độ che phủ rừng theo đơn vị hành chính. ....................................74
3.3.3 Tổng hợp diện tích rừng thay đổi theo các nguyên nhân .............................76
3.3.4 Cảnh báo cháy rừng ......................................................................................80
3.3.5 Ứng dụng khác .............................................................................................81
KẾT LUẬN ...............................................................................................................86

4


KIẾN NGHỊ ..............................................................................................................86
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................88
PHỤ LỤC ..................................................................................................................90
Phụ lục 1 : Nội dung các lớp trong CSDL GIS phục vụ công tác quản lý rừng ...90
Phụ lục 2: Cấu trúc nội dung CSDL nền địa lý trong CSDL ..............................107
Phụ lục 3: Cấu trúc các lớp nội dung CSDL chuyên đề lớp phủ rừng ..............1399

5


CHỮ VIẾT TẮT
CSDL

Cơ sở dữ liệu

SQL

Structured Query Language - ngôn ngữ truy vấn
mang tính cấu trúc

DBMS

Database Management System - hệ quản trị cơ sở dữ
liệu

XML

eXtensible Markup Language – ngôn ngữ đánh dấu
mở rộng

GIS

Geographic Information System - Hệ thông tin địa lý

UML

Unified Modeling Language – Ngôn ngữ mô hình hoá
thống nhất

VQG

Vƣờn quốc gia

TK

Tiểu khu

CQL-QH

Cấp quản lý quy hoạch

6


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính ...................................................14
Hình 1.2 Mối quan hệ giữa thông tin bản đồ và thông tin thuộc tính .......................17
Hình 1.3 Cơ sở dữ liệu nền trong mối quan hệ với dữ liệu bản đồ chuyên đề .........19
Hình 1.4 Mô hình các lớp dữ liệu trong GIS ............................................................20
Hình 2.1 Geodatabase trong ArcGIS ........................................................................38
Hình 2.2 Mô hình cơ sở dữ liệu không gian của ESRI .............................................39
Hình 2.3 Cấu trúc bên trong của một database .........................................................44
Hình 2.4. Mô hình phát triển CSDL GIS lớp phủ rừng cấp tỉnh...............................45
Hình 3.1 Bản đồ hành chính tỉnh Đắk Lắk ...............................................................56
Hình 3.4 Thành lập siêu dữ liệu Metadata cho CSDL Lớp Phủ rừng tỉnh ĐắkLắc ..62
Hình 3.2 Quy trình xây dựng CSDL lớp phủ rừng ...................................................68
Hình 3.3 Quy trình tích hợp dữ liệu đã chuẩn hóa vào CSDL ..................................69
Hình 3.4 Gói cơ sở dữ liệu toàn tỉnh .........................................................................70
Hình 3.5 Các lớp trong gói cơ sở dữ liệu toàn tỉnh ...................................................71
Hình 3.6 Bảng cơ sở dữ liệu lớp phủ rừng ................................................................72
Hình 3.7 Các gói cơ sở dữ liệu đƣợc phân theo từng huyện .....................................72
Hình 3.8 Các lớp trong gói cơ sở dữ liệu của huyện.................................................73
Hình 3.9 Cơ sở dữ liệu lớp phủ rừng phân theo đơn vị hành chính huyện ...............73
Hình 3.10 Biểu đồ thể hiện độ che phủ từng huyện ..................................................75
Hình 3.11 Mô hình kết quả đánh giá độ che phủ ......................................................75
Hình 3.12 Biểu đồ thể hiện sự thay đổi diện tích rừng theo các nguyên nhân .........76
Hình 3.13 Diện tích rừng thay đổi theo đơn vị hành chính huyện ............................77

Hình 3.14 Cảnh báo mức độ cháy rừng theo từng huyện .........................................80

7


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1. Danh mục các chuẩn .................................................................................33
Bảng 2.2 So sánh các kiểu database ..........................................................................41
Bảng 2.3 Mô tả cấu trúc của database .......................................................................42
Bảng 3.1 Diện tích rừng thay đổi theo các nguyên nhân ..........................................79
Bảng 3.2 Bảng chi tiết quy hoạch 3 loại rừng ..........................................................81
Bảng 3.3 Danh mục các tiểu khu rừng phòng hộ ......................................................82
Bảng 3.4 Danh mục các tiểu khu đặc dụng ...............................................................83
Bảng 3.5 Danh mục tiểu khu rừng sản xuất ..............................................................85

8


LỜI MỞ ĐẦU
1.Tính cấp thiết
Rừng là một bộ phận của môi trƣờng sống, là tài nguyên quí báu mỗi quốc
gia, chúng có khả năng tái tạo rất phong phú, đa dạng, có giá trị to lớn nhiều mặt đối
với nền kinh tế quốc dân, văn hoá cộng đồng, du lịch sinh thái, nghiên cứu khoa
học, an ninh quốc gia. Không những thế, rừng là một yếu tố đóng vai trò quyết định
đối với các vấn đề môi trƣờng sinh thái, biến đổi khí hậu. Vì vậy, việc bảo vệ và
phát triển tài nguyên rừng là việc làm vô cùng quan trọng của mỗi chúng ta.
Tuy nhiên, trong những năm gần đây rừng ngày càng suy giảm nghiêm trọng
cả về số lƣợng và chất lƣợng. Nguyên nhân dẫn đế sự suy giảm tài nguyên rừng là
do ý thức bảo vệ tài nguyên rừng của ngƣời dân chƣa cao và công tác quản lý rừng
chƣa đƣợc chặt chẽ. Rừng bị khai thác một cách bừa bãi, không đúng quy trình kỹ

thuật dẫn đến rừng sau khi khai thác thƣờng bị nghèo kiệt và biến mất hoàn toàn.
Do đó, việc quản lý và khai thác rừng một cách hợp lý mang tính chất bền vững
đang là vấn đề đƣợc các quốc gia quan tâm theo đó công tác bảo vệ rừng hiện nay
mang tầm vóc quốc tế để rừng sau khi khai thác vẫn đảm bảo khả năng tái sinh, ổn
định về cấu trúc, phù hợp với mục đích kinh doanh.
Ra đời từ những năm 70 của Thế kỷ trƣớc, hệ thống thông tin địa lý (GIS Geographic Information System) đã có những bƣớc phát triển vƣợt bậc và ngày
càng đƣợc ứng dụng vào nhiều lĩnh vực mang lại những thành tựu vô cùng to lớn
cho con ngƣời, nó biến những vấn đề trƣớc đây là khó khăn và không thể thực hiện
đƣợc thành hiện thực, và trong lĩnh vực quản lý tài nguyên rừng cũng không phải là
ngoại lệ. Hiện nay, GIS là công cụ rất hiệu quả trong lƣu trữ, phân tích, xử lý và
quản lý tài nguyên môi trƣờng.
Ở Việt Nam, việc sử dụng công nghệ GIS trong quản lý tài nguyên nói
chung và quản lý tài nguyên rừng nói riêng đã và đang đƣợc thực hiện. Tuy nhiên,
để xây dựng cơ sở dữ liệu (CSDL) giúp cho quá trình quản lý, cập nhật, tìm kiếm,
sửa đổi các thông tin trong CSDL trở nên đơn giản, dễ thao tác và sử dụng nhằm
giảm bớt công sức của con ngƣời mà vẫn đảm bảo kết quả chính xác cũng nhƣ đạt
hiệu quả cao trong công tác quản lý rừng vẫn đang là một vấn đề cấp thiết cần phải

9


giải quyết. Do vậy, với đề tài nghiên cứu “Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS phục vụ
công tác quản lý lớp phủ rừng tỉnh Đắk Lắk ” tác giả sẽ cố gắng đƣa ra những ý
tƣởng và giải pháp ứng dụng GIS một cách rộng rãi hơn, toàn diện hơn trong công
tác quản lý lớp phủ rừng với khu vực thử nghiệm là tỉnh Đắk Lắk.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS phục vụ công tác quản lý rừng tỉnh Đắk Lắk tỷ
lệ 1/ 50.000.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
Đề tài xây dựng cơ sở dữ liệu GIS phục vụ công tác quản lý lớp phủ rừng

tỉnh Đắk Lắk đặt ra những nhiệm vụ nhƣ sau:
- Tổng quan các vấn đề liên quan đến việc xây dựng xây dựng cơ sở dữ liệu
GIS phục vụ công tác quản lý lớp phủ rừng.
- Phân tích tổng hợp các yếu tố cấu thành nên cơ sở dữ liệu lớp phủ rừng tỉnh
Đắk Lắk.
- Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS phục vụ công tác quản lý lớp phủ rừng tỉnh
Đắk Lắk.
- Tìm hiểu về GIS và công cụ phân tích không gian trong Arc GIS và cách tổ
chức dữ liệu trong GIS.
4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Đối tƣợng nghiên cứu: Lớp phủ rừng tỉnh Đắk Lắk.
Phạm vi không gian nghiên cứu: Khu vực nghiên cứu là tỉnh Đắk Lắk.
Phạm vi nội dung nghiên cứu: Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS về rừng để phục
công tác quản lý lớp phủ rừng, cập nhật cơ sở dữ liệu lớp phủ rừng theo đơn vị
hành chính cấp huyện để phục vụ công tác quản lý.
5. Phƣơng pháp nghiên cứu
Đề tài sử dụng các phƣơng pháp nghiên cứu sau:

10


- Phương pháp phân tích, tổng hợp tài liệu: nhằm đánh giá tổng quan về vấn
đề nghiên cứu và làm rõ các nội dung cần nghiên cứu.
- Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa: để thu thập số liệu thực tế nhằm
làm rõ những vấn đề của thực tiễn, đánh giá nhu cầu, và xây dựng cơ sở dữ liệu
phục vụ cho các nghiên cứu của đề tài.
- Phương pháp bản đồ: Đƣợc sử dụng để phân tích về sự phân bố trong
không gian của lớp phủ rừng và mối quan hệ của chúng với các điều kiện tự nhiên,
kinh tế - xã hội trên địa bàn tỉnh.
- Phương pháp chuyên gia: trao đổi với các chuyên gia trong ngành quản lý

lớp phủ rừng để lấy ý kiến về nhu cầu đặt ra khi thiết kế cơ sở dữ liệu lớp phủ
rừng.
- Phương pháp thống kê: Thống kê mô tả đƣợc sử dụng để mô tả những đặc

tính cơ bản của dữ liệu thu thập đƣợc từ nghiên cứu thực nghiệm qua các cách thức
khác nhau.
- Phương pháp thử nghiệm: thử nghiệm với dữ liệu thực tế để kiểm nghiệm
quy trình lý thuyết đã đề ra.
6. Cơ sở tài liệu
Tài liệu phục vụ cho đề tài bao gồm
- Cơ sở dữ liệu nền địa lý 1/50.000 tỉnh Đắk Lắk.
- Bản đồ hiện trạng rừng Đắk Lắk tỷ lệ 1/50.000 năm 2010.
- Bản đồ quy hoạch 3 loại rừng.
- Bản đồ hiện trạng sử dụng đất tỉnh Đắk Lắk tỷ lệ 1/50.000 năm 2010.
- Số liệu rà soát 3 loại rừng.
- Số liệu hiện trạng rừng và đất lâm nghiệp.
- Số liệu của “ Đề án quy hoạch sử dụng đất năm 2020”.

11


7. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài
- Ý nghĩa khoa học:
Kết quả nghiên cứu về lý luận của để tài góp phần xây dựng cơ sở khoa học
trong việc xây dựng CSDL GIS cho một chuyên đề cụ thể, trong phạm vị nghiên
cứu của luận văn giúp làm sáng tỏ phần xây dựng cơ sở khoa học trong việc xây
dựng cơ sở dữ liệu GIS để phục vụ công tác quản lý rừng.
- Ý nghĩa thực tiễn:
Kết quả thực nghiệm của để tài là tài liệu tham khảo có giá trị cho công tác
quản lý rừng nói chung và đáp ứng công tác quản lý rừng tỉnh Đắk Lắk nói riêng.

8. Bố cục của luận văn
Ngoài phân mở đầu, kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo và phụ lục, nội
dung của luận văn đƣợc trình bày trong 3 chƣơng:
Chƣơng 1: Tổng quan cơ sở dữ liệu GIS quản lý rừng ở Việt Nam.
Chƣơng 2: Cơ sở dữ liệu GIS trong quản lý lớp phủ rừng.
Chƣơng 3: Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS phục vụ công tác quản lý lớp phủ
rừng tỉnh Đắk Lắk.

12


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN CƠ SỞ DỮ LIỆU GIS QUẢN LÝ RỪNG Ở VIỆT NAM
1.1 Tổng quan cơ sở dữ liệu GIS trong quản lý lớp phủ rừng
Cơ sở dữ liệu địa lý là tập hợp có tổ chức hợp lý các thông tin về các đối
tƣợng địa lý có quan hệ với nhau đƣợc sắp xếp theo những nguyên tắc và cấu trúc
đã đƣợc xác định từ trƣớc, điều khiển nhau và lƣu trữ nhƣ một đơn vị thống nhất
trong các thiết bị lƣu trữ nhƣ đĩa cứng, băng từ [15].
Cơ sở dữ liệu địa lý là một hợp phần cơ bản của hệ thống thông tin địa lý
(GIS), đƣợc tổ chức, lƣu trữ, khai thác và sử dụng theo một mục đích cụ thể trong
GIS.
CSDL địa lý đƣợc tổ chức theo kiểu quan hệ, trong đó số liệu đƣợc lƣu trữ,
sắp xếp theo các bảng ghi chứa các đối tƣợng và các giá trị thuộc tính.
Cơ sở dữ liệu địa lý là một cơ sở dữ liệu đặc biệt gồm các dữ liệu về vị trí,
hình dạng không gian của các đối tƣợng địa lý đƣợc thể hiện dƣới dạng điểm,
đƣờng, vùng, ô mạng (pixel) với các giá trị thuộc tính phi không gian của chúng.
1.1.1 Cấu trúc dữ liệu
Cấu trúc dữ liệu: tập hợp các biến có thể thuộc một hoặc vài kiểu dữ liệu
khác nhau đƣợc nối kết với nhau tạo thành những phần tử. Các phần tử này chính là
thành phần cơ bản xây dựng nên cấu trúc dữ liệu. Cấu trúc dữ liệu là nguyên tắc kết
nối các phần tử này với nhau trong bộ nhớ khi đƣợc biểu diễn bằng một ngôn ngữ

lập trình cụ thể. Các dữ liệu thành phần có thể là dữ liệu đơn, hoặc cũng có thể là
một cấu trúc đã đƣợc xây dựng.
Kiểu dữ liệu (data type): kiểu dữ liệu của một biến là tập hợp các giá trị mà
biến đó có thể nhận. Ví dụ một biến kiểu Boolean chỉ có thể nhận TRUE hoặc
FALSE mà không nhận giá trị nào khác. Các kiểu dữ liệu cơ bản (nhƣ Integer, Char,
Real, Boolean) đƣợc cung cấp khác nhau trong các ngôn ngữ lập trình khác nhau.
Ngoài ra còn có kiểu dữ liệu trừu tƣợng: là một mô hình toán học cùng với một tập
hợp các phép toán trên nó.

13


a. Cấu trúc dữ liệu không gian
Dữ liệu là trung tâm của hệ thống GIS, hệ chứa càng nhiều thì chúng càng có
ý nghĩa. Dữ liệu của hệ GIS đƣợc lƣu trữ trong CSDL và chúng đƣợc thu thập thông
qua các mô hình thế giới thực. Dữ liệu trong hệ GIS còn đƣợc gọi là thông tin
không gian. Đặc trƣng thông tin không gian là có khả năng mô tả “vật thể ở đâu”
nhờ vị trí tham chiếu, đơn vị đo và quan hệ không gian. Chúng còn khả năng mô tả
“hình dạng hiện tƣợng” thông qua mô tả chất lƣợng, số lƣợng của hình dạng và cấu
trúc. Cuối cùng, đặc trƣng thông tin không gian mô tả “quan hệ và tƣơng tác” giữa
các hiện tƣợng tự nhiên. Mô hình không gian đặc biệt quan trọng vì cách thức thông
tin sẽ ảnh hƣởng đến khả năng thực hiện phân tích dữ liệu và khả năng hiển thị đồ
hoạ của hệ thống.

Hình 1.1 Dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính
Cơ sở dữ liệu không gian là cơ sở dữ liệu có chứa trong nó những thông tin
về định vị của đối tƣợng. Nó là những dữ liệu phản ánh, thể hiện những đối tƣợng
có kích thƣớc vật lý nhất định. Nếu là những cơ sở dữ liệu không gian địa lý thì đó
là những dữ liệu phản ánh những đối tƣợng có trên bề mặt hoặc ở trong vỏ quả đất.
 Vị trí đối tƣợng: Trong khi tạo dựng dữ liệu chúng ta luôn phải trả lời câu hỏi

cái này ở đâu? Vị trí của nó ở chỗ nào trong hệ quy chiếu đã chọn, … vì vậy
việc xác định vị trí các đối tƣợng là hết sức cần thiết.

14


 Đặc trƣng của đối tƣợng: Đây chính là mô tả thuộc tính của đối tƣợng và máy
tính có thể hiểu đƣợc nhờ mã hóa chúng theo các mức dữ liệu và các giá trị số
khác nhau.
 Mối quan hệ của các đối tƣợng: Các đối tƣợng nghiên cứu chuyên ngành luôn
đƣợc so sánh với nhau để tìm ra mối liên quan hình học và ảnh hƣởng giữa
chúng. Đây là một yếu tố rất quan trọng và có thể là yếu tố then chốt trong công
nghệ thông tin địa lý và cũng là sự khác nhau cơ bản giữa hệ thông tin địa lý
hiện đại và các hệ xử lý đồ thị khác.
Tất cả các yếu tố đối tƣợng trong hệ thông tin địa lý đều có thể đƣợc mô tả
theo hai kiểu cấu trúc dữ liệu raster hoặc vector.
b. Cấu trúc dữ liệu thuộc tính
Số liệu phi không gian hay còn gọi là thuộc tính là những mô tả về đặc tính,
đặc điểm và các hiện tƣợng xảy ra tại các vị trí địa lý xác định. 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. Thông thƣờng hệ thống thông
tin địa lý có 4 loại số liệu thuộc tính [15].
- Đặc tính của đối tƣợng: liên kết chặt chẽ với các thông tin không gian có
thể thực hiện SQL (Structure Query Language) và phân tích.
- Số liệu hiện tƣợng, tham khảo địa lý: miêu tả những thông tin, các hoạt
động thuộc vị trí xác định.
- Chỉ số địa lý: tên, địa chỉ, khối, phƣơng hƣớng định vị,… liên quan đến các
đối tƣợng địa lý.
- Quan hệ giữa các đối tƣợng trong không gian, có thể đơn giản hoặc phức
tạp (sự liên kết, khoảng tƣơng thích, mối quan hệ đồ hình giữa các đối tƣợng).

Để mô tả một cách đầy đủ các đối tƣợng địa lý, trong bản đồ số chỉ dùng
thêm các loại đối tƣợng khác: điểm điều khiển, toạ độ giới hạn và các thông tin
mang tính chất mô tả (annotation).
Các thông tin mô tả có các đặc điểm:
- Có thể nằm tại một vị trí xác định trên bản đồ.

15


- Có thể chạy dọc theo arc.
- Có thể có các kích thƣớc, màu sắc, các kiểu chữ khác nhau.
- Nhiều mức của thông tin mô tả có thể đƣợc tạo ra với ứng dụng khác nhau.
- Có thể tạo thông tin cơ sở dữ liệu lƣu trữ thuộc tính.
- Có thể tạo độc lập với các đối tƣợng địa lý có trong bản đồ.
- Không có liên kết với các đối tƣợng điểm, đƣờng, vùng và dữ liệu thuộc
tính của chúng.
Bản chất một số thông tin dữ liệu thuộc tính như sau:
- Số liệu tham khảo địa lý: mô tả các sự kiện hoặc hiện tƣợng xảy ra tại một vị
trí xác định. Không giống các thông tin thuộc tính khác, chúng không mô tả về bản
thân các hình ảnh bản đồ. Thay vào đó chúng mô tả các danh mục hoặc các hoạt
động nhƣ cho phép xây dựng, báo cáo tai nạn, nghiên cứu y tế, … liên quan đến các
vị trí địa lý xác định. Các thông tin tham khảo địa lý đặc trƣng đƣợc lƣu trữ và quản
lý trong các file độc lập và hệ thống không thể trực tiếp tổng hợp chúng với các
hình ảnh bản đồ trong cơ sở dữ liệu của hệ thống. Tuy nhiên các bản ghi này chứa
các yếu tố xác định vị trí của sự kiện hay hiện tƣợng.
- Chỉ số địa lý: đƣợc lƣu trong hệ thống thông tin địa lý để chọn, liên kết và
tra cứu số liệu trên cơ sở vị trí địa lý mà chúng đã đƣợc mô tả bằng các chỉ số địa lý
xác định. Một chỉ số có thể bao gồm nhiều bộ xác định cho các thực thể địa lý sử
dụng từ các cơ quan khác nhau nhƣ là lập danh sách các mã địa lý mà chúng xác
định mối quan hệ không gian giữa các vị trí hoặc giữa các hình ảnh hay thực thể địa

lý. Ví dụ: chỉ số địa lý về rừng và địa chỉ địa lý liên quan đến rừng đó.
- Mối quan hệ không gian: của các thực thể tại vị trí địa lý cụ thể rất quan
trọng cho các chức năng xử lý của hệ thống thông tin địa lý. Các mối quan hệ không
gian có thể là mối quan hệ đơn giản hay lôgic, ví dụ tiếp theo số khoảnh rừng 101
phải là số khoảnh rừng 102. Quan hệ topology cũng là một quan hệ không gian. Các
quan hệ không gian có thể đƣợc mã hoá nhƣ các thông tin thuộc tính hoặc ứng dụng
thông qua giá trị toạ độ của các thực thể.

16


- Mối quan hệ giữa dữ liệu không gian và phi không gian: thể hiện phƣơng
pháp chung để liên kết hai loại dữ liệu đó thông qua bộ xác định, lƣu trữ đồng thời
trong các thành phần không gian và phi không gian. Các bộ xác định có thể đơn
giản là một số duy nhất liên tục, ngẫu nhiên hoặc các chỉ báo địa lý hay số liệu xác
định vị trí lƣu trữ chung. Bộ xác định cho một thực thể có thể chứa toạ độ phân bố
của nó, số hiệu mảnh bản đồ, mô tả khu vực hoặc con trỏ đến vị trí lƣu trữ của số
liệu liên quan. Bộ xác định đƣợc lƣu trữ cùng với các bản ghi toạ độ hoặc mô tả số
khác của các hình ảnh không gian và cùng với các bản ghi số liệu thuộc tính liên
quan.
Sự liên kết giữa hai loại thông tin cơ bản trong cơ sở dữ liệu GIS thể hiện
theo sơ đồ sau:

Hình 1.2 Mối quan hệ giữa thông tin bản đồ và thông tin thuộc tính
1.1.2 Cơ sở dữ liệu nền địa lý
a . Cơ sở dữ liệu nền địa lý
Cơ sở dữ liệu nền địa lý là sản phẩm đƣợc xây dựng từ dữ liệu của tập hợp
các đối tƣợng địa lý dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật nhất định (ví dụ: OGC, ISO
TC211, …), có khả năng mã hoá, cập nhật và trao đổi qua các dịch vụ truyền tin
hiện đại. Định dạng mở, không phụ thuộc vào phần mềm gia công dữ liệu.

17


Cơ sở dữ liệu nền địa lý là CSDL địa lý để mô tả thế giới thực ở mức cơ sở,
có độ chi tiết và độ chính xác đảm bảo để làm “nền” cho các mục đích xây dựng các
hệ thống thông tin địa lý chuyên đề khác nhau. Mỗi khu vực địa lý cần đƣợc mô tả
bởi loại dữ liệu “ nền ” phù hợp sao cho mức độ khái lƣợc và thu nhỏ mô hình thực
địa là ít nhất, cho phép đủ phục vụ đa mục đích. Theo đó, tuỳ thuộc vào mô hình
quản lý, khai thác ứng dụng, cập nhật sản phẩm dữ liệu địa lý để định hƣớng cho
công tác đo đạc xây dựng CSDL nền trên phạm vi cả nƣớc hoặc theo khu vực địa lý
phục vụ đa mục đích (ví dụ CSDL nền địa lý ở tỷ lệ 1/10.000 bao trùm toàn bộ lãnh
thổ; CSDL nền địa lý ở tỷ lệ 1/2000, 1/5000 sẽ có mức độ chi tiết và độ chính xác
cao hơn, thƣờng dành cho các khu vực đô thị, thành phố…).
Tài liệu mô tả sản phẩm dữ liệu nền địa lý đƣợc xây dựng trên cơ sở các văn
bản hƣớng dẫn áp dụng Quy chuẩn thông tin địa lý cơ sở Quốc gia cho từng loại
CSDL nền [1].
Các quy chuẩn của chuẩn thông tin địa lý cơ sở quốc gia:
+ Quy chuẩn mô hình cấu trúc dữ liệu địa lý.
+ Quy chuẩn mô hình khái niệm không gian.
+ Quy chuẩn mô hình khái niệm thời gian.
+ Quy chuẩn phân loại đối tƣợng địa lý.
+ Quy chuẩn hệ quy chiếu toạ độ.
+ Quy chuẩn siêu dữ liệu địa lý.
+ Quy chuẩn chất lƣợng dữ liệu địa lý.
+ Quy chuẩn trình bày dữ liệu địa lý.
+ Quy chuẩn mã hoá trong trao đổi dữ liệu địa lý.
b. Cấu trúc về cơ sở dữ liệu nền địa lý
Cơ sở dữ liệu nền địa lý là một hệ thống những dữ liệu mà các hệ thông tin
địa lý trong cùng một địa bàn (vùng quản lý) đều cần đến và có thể sử dụng chung.

Cơ sở dữ liệu nền = ∩ Cơ sở dữ liệu chuyên ngành

18


Sau khi cơ sở dữ liệu nền địa lý đƣợc xây dựng một cách chuẩn mực, các hệ
thống cơ sở dữ liệu không gian chuyên ngành có thể phát triển độc lập mà không
cần theo trình tự các nhóm chuyên ngành tài nguyên thiên nhiên, môi trƣờng, hạ
tầng kỹ thuật, địa chính, kinh tế - xã hội [4] .

Hình 1.3 Cơ sở dữ liệu nền trong mối quan hệ với dữ liệu bản đồ chuyên đề
Hầu hết các chuyên gia trên thế giới đều cho rằng dữ liệu nền địa lý gồm 8 lớp
 Cơ sở toán học.
 Dân cƣ.
 Địa giới hành chính và ranh giới.
 Thông tin đất đai và thông tin địa chính.
 Cơ sở hạ tầng giao thông.
 Thủy hệ và các đối tƣợng có liên quan.

19


 Thực vật.
 Mạng trắc địa.

Hình 1.4 Mô hình các lớp dữ liệu trong GIS
1.1.3 Cơ sở dữ liệu GIS trong quản lý lớp phủ rừng
Cơ sở dữ liệu GIS trong quản lý lớp phủ rừng là tập hợp có tổ chức hợp lý
các thông tin có quan hệ với nhau đƣợc sắp xếp theo những nguyên tắc và cấu trúc
đã đƣợc xác định từ trƣớc, điều khiển nhau và lƣu trữ nhƣ một đơn vị thống nhất

trong các thiết bị lƣu trữ lớn nhƣ đĩa cứng, băng từ. Các dữ liệu này có khả năng
trao đổi và biến đổi để phục vụ cho đa ngành, nhiều ngƣời sử dụng và để sử dụng
cho các mục đích khác nhƣ quản lý cũng nhƣ các nghiên cứu khác nhau.
Đặc điểm nổi trội của CSDL GIS trong quản lý lớp phủ rừng là nó bao gồm
các thông tin đã đƣợc sắp xếp và gắn bó với một lãnh thổ nhất định. CSDL GIS
trong quản lý lớp phủ rừng đƣợc tổ chức theo kiểu quan hệ, trong đó số liệu đƣợc
lƣu trữ, sắp xếp theo các bảng ghi chứa các đối tƣợng và các giá trị thuộc tính.

20


Với các đặc điểm nêu trên, CSDL GIS đáp ứng cung cấp thông tin và trợ
giúp lập kế hoạch, quy hoạch, dự báo phát triển lãnh thổ, quản lý - một trong những
nhiệm vụ quan trọng của quản lý hành chính: CSDL GIS chứa đựng CSDL về các
đối tƣợng địa lý tự nhiên và Kinh tế - xã hội theo lãnh thổ, từ đó cho phép đánh giá
tổng hợp và chuyên ngành các yếu tố địa lý đƣợc chính xác và khách quan thuận
lợi, nhanh chóng, cho phép xây dựng các phƣơng án khác nhau.
Từ CSDL GIS có thể thành lập các bản đồ chuyên đề về rừng một cách tự
động và hiệu quả.
* Cơ sở dữ liệu GIS – phương thức thể hiện trực quan thông tin địa lý
Cơ sở dữ liệu GIS đƣợc định nghĩa là mô hình thu nhỏ của thế giới thực trên
cơ sở toán học nhất định, sử dụng hệ thống ký hiệu để diễn đạt nội dụng một cách
có chọn lọc và khái quát.
Cơ sở dữ liệu GIS là một phƣơng thức giúp thể hiện và nhận thức thông tin
trong thế giới thực một cách hiệu quả bởi vì: bản đồ xây dựng với cơ sở toán học
nên đảm bảo tính chính xác và khả năng đo đƣợc của bản đồ; Bản đồ là mô hình thu
nhỏ giúp nhìn toàn bộ, bao quát một khu vực nghiên cứu. Việc sử dụng hệ thống ký
hiệu để diễn đạt giúp ta nhận thức nội dung bản đồ trở nên nhanh chóng, đơn giản,
trực quan hóa, hiệu quả hơn; Khái quát hóa là một đặc trƣng quan trọng của bản đồ,
nhằm làm nổi rõ những vấn đề chính, tăng giá trị thông tin, giúp ngƣời đọc có cái

nhìn sâu sắc hơn về đối tƣợng, sự việc.
Mô hình CSDL GIS không chỉ phản ánh hình thức bên ngoài mà cả bản chất
bên trong của các hiện tƣợng, ghi nhận và hệ thống hóa tri thức và các quy luật
không gian, giúp truyền đạt, cảm nhận và nhận thức nhanh, đúng về thông tin.
Nhƣ vậy CSDL GIS đƣợc dùng trong nhiều lĩnh vực trong đó có quản lý
hành chính – một lĩnh vực cần đến rất nhiều dữ liệu thuộc nhiều ngành.
* Cơ sở dữ liệu GIS - phương thức phân tích, dự báo, quy hoạch
Cơ sở dữ liệu GIS cho phép nhận biết sự phân bố của đối tƣợng và mối quan
hệ qua lại giữa chúng. Đặc biệt bản đồ số cho phép phóng to, thu nhỏ, phân tích
phân bố không gian của hiện tƣợng thuận tiện.

21


Cơ sở dữ liệu GIS cho phép thực hiện các phép đo đạc, chiết tách thông tin,
định hƣớng nhƣ độ dài, góc, diện tích,…Cho phép phân tích không gian bởi các
thông tin trên bản đồ đƣợc gắn với tọa độ không gian của thể giới thực. Vì vậy, có
thể thực hiện các phân tích không gian nhƣ: tìm kiếm trong phạm vi, xác định phạm
vi ảnh hƣởng, nội suy để xác lập khuynh hƣớng phân bố hiện tƣợng,…mà kết quả
sẽ là những thông tin hữu ích trong việc trợ giúp ra quyết định.
Cơ sở dữ liệu GIS cho phép phân tích, đối sánh: Khi sử dụng nhiều bản đồ
với các chủ đề khác nhau đƣợc xây dựng cùng thời điểm, ta có thể phân tích phân
tích mối quan hệ giữa các chỉ tiêu, nội dung động thái và thứ bậc hoạt động, từ đó
có thể rút ra đƣợc quy luật, cách giải thích về những hiện tƣợng hoặc tìm ra những
vùng thỏa mãn điều kiện cho trƣớc.
Khi sử dụng CSDL GIS cùng một chủ đề xây dựng ở những thời điểm khác
nhau ta có thể thu nhận đƣợc các giá trị của các hiện tƣợng, quá trình, nhìn chúng
trong mối quan hệ và sự tiến hóa theo thời gian để chỉ ra xu hƣớng nhờ đó đƣa ra
đƣợc các dự báo, khuynh hƣớng phân bố mới trong không gian.
Có thể sử dụng bản đồ nhƣ mô hình thay thế: đây là ƣu thế của bản đồ, cho

phép thực hiện những “thí nghiệm” trên mô hình, các “phép thử” trƣớc khi đƣa ra
quyết định để giảm thiểu về ngƣời, tiền của, công sức, thời gian,…
Với sự phát triển công nghệ bản đồ số, ngƣời sử dụng không chỉ tƣơng tác
với bản đồ mà là cả với dữ liệu bên trong bản đồ đó nữa. Ngoài ra, ngày nay với các
chức năng nhƣ hỗ trợ việc thực hiện các phép phân tích, dự báo đơn giản hơn rất
nhiều. Đó chính là tiền đề cho việc đƣa công cụ CSDL địa lý vào sử dụng rộng rãi,
trở thành công cụ hỗ trợ quản lý hành chính, hỗ trợ việc đề xuất những quyết định
quan trọng trong kinh tế quốc dân liên quan tới quy hoạch, khai thác lãnh thổ, phát
triển các tổng thể sản xuất lãnh thổ, bảo vệ tài nguyên và môi trƣờng.
Cơ sở dữ liệu GIS có thể kiểm tra trạng thái gỗ, thủy hệ đƣờng giao thông và
các hệ sinh thái và sử dụng thông tin này để đánh giá về mùa vụ, chi phí vận
chuyển, hoặc điều kiện sống của các động vật hoang dã bị đe dọa.
Cơ sở dữ liệu GIS có thể đánh giá đặc điểm của một khu rừng dựa trên
những điều kiện quản lý khác nhau. Trên cơ sở dự báo này bạn có thể quan sát

22


tƣơng lai của một khu rừng dƣới dạng bản đồ và phân số liệu phân tích, từ đó vạch
ra chiến lƣợc quản lý và phát triển các nguồn tài nguyên rừng sao cho đạt đƣợc hiệu
quả cao.
Sử dụng CSDL GIS để mô phỏng các khu rừng bằng mô hình ba chiều, hiển
thị dữ liệu theo không gian giúp các nhà quản lý nắm bắt cụ thể hơn về các đối
tƣợng quản lý.
Cơ sở dữ liệu GIS và tƣ liệu viễn thám có khả năng ứng dụng trong quản lý
tài nguyên rừng cụ thể nhƣ sau:
+ Tƣ liệu viễn thám là nguồn thông tin quý giá cho phép thành lập bản đồ
hiện trạng thảm thực vật và giám sát biến động của thảm thực vật theo thời gian.
Bản đồ thảm thực vật đƣợc thành lập dựa trên tƣ liệu viễn thám đơn thời gian chịu
nhiều ảnh hƣởng của trạng thái lớp phủ vào thời điểm quan trắc. Để giải quyết vẫn

đề này ta có thể sử dụng tƣ liệu đa thời gian quan sát các đối tƣợng ở các trạng thái
thời vụ hay giai đoạn sinh trƣởng khác nhau.
+ Bản đồ phân bố thể hiện phân bố của các loài động vật cần đƣợc ƣu tiên
bảo vệ. Đây là những loài đại diện cho hệ sinh thái trên cạn có giá trị khoa học và
bảo tồn đa dạng sinh học cao, nhiều loài có trong danh lục Sách đỏ Việt Nam và
đang có nguy cơ tuyệt chủng. Các lớp thông tin trên bản đồ đƣợc hiển thị rõ ràng,
mạch lạc, có thể tra cứu và cập nhật dễ dàng.
+ Mô hình tích hợp viễn thám và CSDL GIS để dự báo nguy cơ cháy, tuy
không trực tiếp ngăn chặn việc cháy rừng xảy ra nhƣng có khả năng vạch ra các khu
vực có nguy cơ cháy rừng cao và đánh giá mức độ nguy hiểm, giúp các nhà quản lý
đƣa ra giải pháp phòng, chống cháy rừng và đề ra phƣơng án quản lý lửa rừng hiệu
quả hơn. Độ chính xác của kết quả đƣa ra phụ thuộc vào độ tin cậy của các tiêu chí
đầu vào (yếu tố khí hậu, thời tiết, địa hình, khu dân cƣ, vật liệu cháy của từng kiểu
thảm thực vật rừng,...). Do vậy, cần thiết phải tích hợp thông tin đa chiều, theo một
chuỗi thời gian liên tục để có thể so sánh, phân tích yếu tố ảnh hƣởng trong suốt
mùa khô.
+ Thông tin thực tế về lớp phủ nói chung và thảm thực vật nói riêng có thể
đƣợc sử dụng phối hợp với các thông tin địa lý khác (địa hình, khí hậu, kinh tế, xã

23