Ứng dụng hệ thống thông tin địa lý trong nghiên cứu biến động sử dụng đất tại thành phố vĩnh yên giai đoạn 2000 2010

i

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
----------

----------

TRẦN VĂN BÌNH

Tên đề tài: “ỨNG DỤNG HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ
TRONG NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT TẠI THÀNH
PHỐ
VĨNH YÊN GIAI ĐOẠN 2000-2010”

LuËn v¨n th¹c sÜ QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI

THÁI NGUYÊN – Năm 2011


ii

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn
này là trung thực và chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào.
Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn
này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được
chỉ rõ nguồn gốc.

Thái Nguyên, ngày 18 tháng 9 năm 2011
Tác giả luận văn

Trần Văn Bình


iii

LỜI CẢM ƠN
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Đỗ Thị Lan - phó Khoa
Tài nguyên và Môi trường, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên - người
đã hướng dẫn, giúp đỡ rất tận tình trong thời gian tôi học tập tại trường và
hoàn thành luận văn tốt nghiệp cao học.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo khoa Sau đại học 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 Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Vĩnh
Phúc cùng các anh chị đồng nghiệp đã giúp đỡ tôi trong quá trình công tác
và hoàn thành luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn Bố, Mẹ, người thân trong gia đình và bạn
bè đã làm chỗ dựa tinh thần vững chắc cho tôi học tập và công tác.

Tác giả luận văn

Trần Văn Bình


iv

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................. iii

DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................... iv
DANH MỤC CÁC HÌNH ................................................................................ ix
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
NỘI DUNG ....................................................................................................... 4
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ......................... 4
1.1. Cơ sở thực tiễn của đề tài. ..................................................................... 4
1.2. Tổng quan về hệ thống thông tin địa lý. ................................................ 5
1.2.1. Hệ thống thông tin địa lý (GIS) ..................................................... 5
1.2.2. Mục đích ứng dụng của GIS .......................................................... 7
1.2.3.Các đặc điểm hệ thống thông tin địa lý .......................................... 9
1.3. Các ứng dụng của hệ thống thông tin địa lý. ....................................... 16
1.3.1. Nghiên cứu tài nguyên thiên nhiên và môi trường ...................... 16
1.3.2. Nghiên cứu điều kiện kinh tế xã hội ............................................ 17
1.3.3. Nghiên cứu hỗ trợ các chương trình quy hoạch phát triển .......... 17
1.3.4. Thổ nhưỡng .................................................................................. 17
1.3.5. Trồng trọt ..................................................................................... 17
1.3.6. Quy hoạch thuỷ văn và tưới tiêu .................................................. 18
1.3.7. Kinh tế nông nghiệp ..................................................................... 18
1.3.8. Phân tích khí hậu .......................................................................... 18
1.3.9. Mô hình hoá nông nghiệp ............................................................ 18
1.4. Lợi ích và những hạn chế của việc sử dụng kỹ thuật GIS................... 20
1.5. Một số ứng dụng của GIS ở Việt Nam. ............................................... 21
1.6. Cơ sở khoa học của việc ứng dụng hệ thống thông tin địa lý trong công
tác xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất. .............................................. 24


v

1.6.1. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất ..................................................... 24
1.6.2. Tỷ lệ bản đồ hiện trạng sử dụng đất............................................. 24

1.6.3. Tài liệu sử dụng thành lập bản đồ sử dụng đất nông nghiệp ....... 25
1.6.4. Yêu cầu kỹ thuật đối với bản đồ nền sử dụng trong thành lập bản
đồ hiện trạng sử dụng đất ....................................................................... 26
1.6.5. Nội dung và nguyên tắc thể hiện các yếu tố hiện trạng sử dụng
đất. .......................................................................................................... 30
1.6.6. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất dạng số. ....................................... 31
CHƯƠNG 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................. 39
2.1. Mục đích của đề tài.............................................................................. 39
2.2. Ý nghĩa của đề tài. ............................................................................... 39
2.2.1. Về lý luận ..................................................................................... 39
2.2.2. Về thực tiễn .................................................................................. 39
2.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. ...................................................... 39
2.4. thời gian, địa điểm nghiên cứu. ........................................................... 39
2.5. Nội dung nghiên cứu. .......................................................................... 40
2.6. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................... 40
2.6.1. Phương pháp thu thập số liệu....................................................... 40
2.6.2. Phương pháp xử lý số liệu. .......................................................... 41
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ....................................................... 42
3.1 Khái quát đặc điểm tự nhiên kinh tế xã hội thành phố Vĩnh Yên. ....... 42
3.1.1. Điều kiện tự nhiên. ....................................................................... 42
3.1.2. Điều kiện kinh tế - xã hội............................................................. 43
3.2. Tư liệu và thiết bị sử dụng ................................................................... 46
3.3. Xây dựng bản đồ hiện trạng tỷ lệ 1/10.000 năm 2000 ........................ 47
3.3.1. thu thập dữ liệu phục vụ cho số hóa bản đồ................................. 47
3.3.2 Thu thập dữ liệu đo đạc thực địa. ................................................. 47


vi

3.3.3. Kết quả thu thập bản đồ, tài liệu đã có trên khu vực nghiên cứu. 47

3.3.4. Kết quả xử lý số liệu .................................................................... 50
3.4. Xây dựng bản đồ hiện trạng tỷ lệ 1/10.000 năm 2005 ........................ 59
3.4.1. Công tác thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất từ bản đồ địa
chính ....................................................................................................... 59
3.4.2. Kết quả thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất. ....................... 60
3.5. Xây dựng bản đồ hiện trạng tỷ lệ 1/10.000 năm 2010 ........................ 62
3.5.1 Công tác thu thập, chuẩn bị tài liệu .............................................. 62
3.5.2 Độ tin cậy của số liệu .................................................................... 63
3.5.3. Phương pháp và quy trình thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất
................................................................................................................ 63
3.6. Đánh giá biến động sử dụng đất giai đoạn 1 từ năm 2000 đến năm 2005 68
3.6.1. Tổng diện tích tự nhiên toàn thành phố Vĩnh Yên. ..................... 69
3.6.2. Nhóm đất nông nghiệp ................................................................. 70
3.6.3. Đất lâm nghiệp. ............................................................................ 70
3.6.4. Đất nuôi trồng thủy sản. ............................................................... 71
3.6.5. Đất nông nghiệp khác. ................................................................. 71
3.6.6. Nhóm đất phi nông nghiệp........................................................... 71
3.6.7. Nhóm đất chưa sử dụng. .............................................................. 74
3.7. Đánh giá biến động sử dụng đất giai đoạn 2 từ năm 2005 đến năm 2010 75
3.7.1. Tổng diện tích tự nhiên thành phố Vĩnh Yên. ............................. 76
3.7.2. Nhóm đất nông nghiệp. ................................................................ 76
3.7.3. Nhóm đất phi nông nghiệp........................................................... 78
3.7.4. Nhóm đất chưa sử dụng. .............................................................. 80
3.8. Đánh giá chung về tình hình quản lý sử dụng đất. .............................. 81
3.9. Giải pháp quản lý nguồn tài nguyên đất và sử dụng hợp lý tài nguyên đất.
.................................................................................................................... 83


vii

3.9.1. Trong công tác quản lý đất đai..................................................... 83
3.9.2. Phát triển đa ngành, đa lĩnh vực. ................................................. 84
3.9.3. Về cơ chế chính sách phát triển kinh tế. ...................................... 84
3.9.4. Về cơ chế, chính sách xã hội. ...................................................... 85
3.9.5. Giải pháp sử dụng đất nông nghiệp. ............................................ 85
3.9.6. Giải pháp về vốn đầu tư. .............................................................. 85
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 87
Kết luận ....................................................................................................... 87
Kiến nghị .................................................................................................... 88
MỤC LỤC ........................................................................................................ iv


viii

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Tỷ lệ bản đồ nền dùng để thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất28
Bảng 1.2: Các khoanh đất phải thể hiện trên bản đồ hiện trạng sử dụng đất.. 31
Bảng 3. 1: Thống kê diện tích các loại đất năm 2000 thành phố Vĩnh Yên ... 58
Bảng 3. 2: Bảng thống kê diện tích các loại đất năm 2005............................. 62
Bảng 3. 3: Thống kê diện tích các loại đất năm 2010 ..................................... 67
Bảng 3. 4: Bảng so sánh diện tích năm 2000 với năm 2005 ........................... 69
Bảng 3. 5: Bảng so sánh diện tích năm 2005 và năm 2010 ............................ 76


ix

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1. 1: Sự thể hiện quang cảnh sự vật dưới các lớp bản đồ khác nhau ....... 9
Hình 1. 2: Nguyên lý khi chồng lắp các bản đồ .............................................. 10
Hình 1. 3: Chồng lắp bản đồ theo phương pháp cộng .................................... 11

Hình 1. 4: Một ví dụ trong việc chồng lắp các bản đồ .................................... 11
Hình 1. 5: Một thí dụ trong việc phân loại lại một bản đồ.............................. 12
Hình 1. 6: Biểu đồ hình và bảng của các phép toán logic............................... 13
Hình 1. 7: Ứng dụng thuật toán logic trong tìm kiếm không gian .................. 13
Hình 1. 9: Phương thức và kết quả nội suy điểm ............................................ 14
Hình 1. 8: Vùng đệm với các khoảng cách khác nhau.................................... 14
Hình 1. 10: Nội suy giá trị pH đất tại các điểm khảo sát ................................ 15
Hình 1. 11: Một thí dụ ứng dụng của GIS trong đánh giá sử dụng đất .......... 21
Hình 3. 1: Vị trí địa lý Thành phố Vĩnh Yên .................................................. 42
Hình 3. 2: Bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2000 ...................................... 48
Hình 3. 3: Bản đồ nền hiện trạng sử dụng đất................................................. 49
Hình 3. 4: Bản đồ địa hình khu vực nghiên cứu ............................................. 50
Hình 3. 5: Các bước trong quá trình nắn chỉnh ảnh Raster............................. 52
Hình 3. 6: Ranh giới thành phố ....................................................................... 53
Hình 3. 7:Hệ thống thủy văn ........................................................................... 53
Hình 3. 8: Lớp hệ thống địa hình .................................................................... 54
Hình 3. 9: Lớp thông tin địa danh ................................................................... 54
Hình 3. 10: Lớp ranh giới khoanh đất ............................................................. 54
Hình 3. 11: Chuyển thông tin từ Microstation sang Mapinfor ....................... 55
Hình 3.12: Lớp thông tin của bản đồ HTSD đất thành phố Vĩnh Yên năm 2000 57
Hình 3.13: Quy trình thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất từ bản đồ địa chính
......................................................................................................................... 60


x

Hình 3. 14: Bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2005 sau khi đổ vùng và tạo khung
......................................................................................................................... 60
Hình 3. 15: Bản đồ hiện trạng thành phố Vĩnh Yên Năm 2010 ..................... 66

MỞ ĐẦU
Đất đai là tài nguyên vô cùng quan trọng trong chiến lược phát triển
của mỗi Quốc gia. Một trong những chỉ tiêu đánh giá sự phát triển của mỗi
quốc gia đôi khi còn được tính theo mức độ biến động trong quá trình sử dụng
đất của Quốc gia đó. Việc gia tăng dân số, tốc độ đô thị hóa nhanh làm cho
quỹ đất quốc gia bị biến động. Vậy, làm thế nào để quản lý đất đai hiệu quả
và chặt chẽ nhất nhằm bảo vệ quyền sở hữu nhà nước đối với đất đai?. Đây là
câu hỏi đặt ra cho các cấp chính quyền mà trực tiếp là các nhà quản lý đất đai.
Trong những năm trước đây, công tác quản lý đất đai của nước ta chưa
được coi trọng, gần như bị lãng quên, gây ra nhiều tiêu cực xã hội ảnh hưởng
lớn đến đời sống nhân dân. Mặt khác, trong cơ chế thị trường ngày nay sự tồn
tại khách quan của nhiều thành phần kinh tế kéo theo sự đa dạng của các mối
quan hệ trong quản lý và sử dụng đất.
Để có sự quản lý chặt chẽ, sử dụng hợp lý tiết kiệm nguồn tài nguyên
vô giá này, việc đổi mới công tác quản lý đất đai là rất cần thiết nhằm đáp ứng
yêu cầu phát triển kinh tế trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất
nước với mục tiêu dân giàu nước mạnh, xã hội công bằng văn minh.
Ngày nay, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, đòi hỏi các thông tin
phải chính xác, nhanh chóng và kịp thời nên việc ứng dụng các phương pháp
làm bản đồ truyền thống không còn phù hợp và một bộ công cụ làm bản đồ
mới ra đời, đáp ứng được nhu cầu trên. Đó là hệ thống thông tin địa lý
(Geographic Information Systems), viết tắt là GIS. Hệ thống này có các chức
năng cơ bản là tự động tìm kiếm, thu thập và quản lý thông tin theo ý muốn,
đặc biệt có khả năng chuẩn hóa và biểu thị các số liệu không gian từ thế giới
thực tại phục vụ cho các mục đích khác nhau trong sản xuất và trong nghiên
cứu khoa học.


2

Sự ra đời của hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một bước tiến hết sức to
lớn trên con đường đưa các ý tưởng, kết quả nghiên cứu địa lý, cách tiếp cận
hệ thống theo quan điểm địa lý học hiện đại vào cuộc sống. Ngày nay, GIS
được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau có liên quan đến địa lý
như: thành lập bản đồ, phân tích dữ liệu không gian đánh giá tài nguyên đất,
xây dựng, quy hoạch đô thị và nông thôn…GIS được sử dụng trong nhiều
ngành kỹ thuật trong đó có ngành quản lý đất đai. Khoa học công nghệ của
ngành quản lý đất đai chủ yếu vào ba lĩnh vực là: công nghệ thu thập thông
tin, công nghệ sử lý thông tin và quản lý thông tin. Với tình hình biến động
đất đai như ngày nay, việc quản lý đất đai bằng sổ sách và bản đồ giấy không
thể đáp ứng được nhu cầu cập nhật những thông tin về biến động đất đai một
cách kịp thời. Công tác xây dựng và chỉnh lý bản đồ hiện trạng sử dụng đất là
một hoạt động lớn của ngành quản lý đất đai. Nó đòi hỏi có sự phối hợp đồng
bộ và nỗ lực to lớn của tất cả các cấp quản lý cũng như nghiệp vụ kỹ thuật
trong toàn ngành. Để đưa hoạt động chỉnh lý và xây dựng bản đồ hiện trạng
sử dụng đất ở tất cả các cấp theo định kỳ hàng năm và 5 năm vào nề nếp, việc
đưa công nghệ thông tin vào trong công tác xây dựng bản đồ hiện trạng sử
dụng đất là điều cần thiết nó đáp ứng được tính cấp thiết và độ chính xác mà
trong công tác quản lý đất đai đòi hỏi.
Thành phố Vĩnh Yên là trung tâm kinh tế, chính trị, văn hóa và xã hội
của tỉnh Vĩnh Phúc, đặc biệt trong những năm qua với sự chuyển mình mạnh
mẽ theo hướng công nghiệp hóa - hiện đại hóa chung của cả nước, bộ mặt
thành phố thay đổi nhanh chóng theo hướng giảm đất nông nghiệp, tăng đất
phi nông nghiệp chủ yếu là đất sử dụng vào mục đích công nghiệp và dịch vụ.
Trong những năm gần đây, công tác quản lý về đất đai nói riêng và tình hình
thực hiện Pháp Luật đất đai trên địa bàn thành phố đã bắt đầu đi vào nề nếp.
Tuy nhiên, do nhiều nguyên nhân cả khách quan và chủ quan công tác cập

3

nhật biến động đất đai chưa tốt, chưa kịp thời, cơ sở hạ tầng, trang thiết bị
phục vụ cho công tác chưa đầy đủ, đồng bộ, đa số còn lạc hậu, trình độ, năng
lực cán bộ làm công tác quản lý đất đai ở các cấp còn chưa cao, nhất là cán bộ
địa chính cơ sở.
Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học và ứng dụng mạnh mẽ của hệ
thống thông tin địa lý (GIS) vào thực tiễn đời sống và đặc biệt trong công tác
quản lý đất đai cùng với nhận thức được tầm quan trọng của sự thay đổi trong
quá trình sử dụng đất với sự thay đổi khí hậu và chất lượng của cuộc sống, tôi đã
lựa chọn nghiên cứu đề tài: “Ứng dụng hệ thống thông tin địa lý trong nghiên
cứu biến động sử dụng đất tại thành phố Vĩnh Yên giai đoạn 2000-2010”


4

NỘI DUNG
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Cơ sở thực tiễn của đề tài.
Trong quá trình phát triển kinh tế xã hội của đất nước, đặc biệt là giai
đoạn công nghiệp hóa, hiện đại hóa, đất đai có nhiều biến động. Luật đất đai
đã được ban hành, người dân được hưởng 5 quyền: ‘chuyển đổi, chuyển
nhượng, thế chấp, thừa kế và cho thuê’. thực hiện 5 quyền sử dụng đất hợp
pháp này sẽ tạo ra sự chuyển dịch, biến động không ngừng của đất đai.
Nhiệm vụ của cơ quan quản lý đất đai là phải nắm chắc được mọi sự
biến động như:
Sự thay đổi các yếu tố không gian của các thửa đất: chia nhỏ, ghép, nhập
thửa đất làm cho chúng thay đổi hình dạng, kích thước, diện tích...
Thay đổi mục đích sử dụng đất: đất nông nghiệp, lâm nghiệp được
chuyển sang đất giao thông, thủy lợi, đất xây dựng các công trình hoạc làm

đất ở theo quy hoạch mới.
Thay đổi chủ sử dụng đất: đây là yếu tố thay đổi nhiều nhất khi thực hiện
5 quyền theo luật đất đai.
Đối với bản đồ hiện trạng sử dụng đất, sự thay đổi mục đích sử dụng đất
hợp pháp là yếu tố quan trọng làm thay đổi nội dung của nó, khi đó bản đồ cũ
không còn phù hợp với thực tại và bản đồ hiện trạng sử dụng đất mới được
thành lập. Để xây dựng một tờ bản đồ mới được biên vẽ trên giấy đòi hỏi phải
đầu tư rất nhiều thời gian và độ chính xác không cao.
Với sự chuyển đổi mục đích như hiện nay, khi chúng ta hoàn thành song
một tờ bản đồ bằng phương pháp truyền thống thì hiện trạng sử dụng đất luôn
bị lạc hậu theo thời gian. Công tác thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất đòi
hỏi độ chính xác cao và thể hiện được hiện trạng đất đai hàng năm đồng thời
đáp ứng được yêu cầu cấp bách của công tác kiểm kê đất đai và quy hoạch sử


5

dụng đất. Chính những điều này đã cho thấy việc quản lý đất đai trên bản đồ
giấy không còn phù hợp, do đó cần phải có sự thay đổi cách quản lý đất sao
cho thông tin đất đai luôn được cập nhật khi có sự thay đổi mà vẫn đáp ứng
được những yêu cầu của một tờ bản đồ đặt ra ngay từ cấp quản lý thấp nhất là
cấp xã.
Để khắc phục những nhược điểm của bản đồ giấy, chỉ có bản đồ số mới
có khả năng đáp ứng được những yêu cầu trong công tác quản lý đất đai. Bản
đồ số cho thấy sự tiện lợi trong công tác quản lý đất đai hơn hẳn bản đồ giấy
đó là việc cập nhật thông tin một cách nhanh chóng và chính xác. Bản đồ số
cũng có thể in ra giấy với bất kỳ tỷ lệ nào tùy theo yêu cầu của người sử dụng.
Bản đồ hiện trạng sử dụng đất thường được xây dựng cho từng cấp
hành chính: xã, huyện, tỉnh và cả nước. Trước hết phải xây dựng bản đồ hiện
trạng sử dụng đất cấp cơ sở xã, phường sau đó sẽ dùng bản đồ các xã, phường

để tổng hợp thành bản đồ cấp huyện, tỉnh.
1.2. Tổng quan về hệ thống thông tin địa lý.
1.2.1. Hệ thống thông tin địa lý (GIS)
Hệ thống thông tin địa lý là hệ thông tin được thiết kế để làm việc với
dữ liệu quy chiếu không gian hay tọa độ địa lý. Khái niệm thông tin địa lý
được hình thành từ ba khái niệm: Hệ thống, thông tin, địa lý và được viết tắt
là GIS (Geographyic Information Systems)
Khái niệm địa lý (Geographic) được sử dụng ở đây vì GIS trược hết
liên quan đến các đặc trưng địa lý hay không gian. Các đặc trưng này thể hiện
trên đối tượng không gian. Chúng có thể là các đối tượng vật lý, văn hóa hay
kinh tế trong tự nhiên. Các đặc trưng trên bản đồ là biểu diễn ảnh của các đối
tượng không gian trong thế giới thực thông qua hệ thống biểu tượng ký hiệu,
màu, kiểu đường...


6

Khái niệm thông tin (Information) đề cập đến khối dữ liệu khổng lồ do
GIS quản lý. Các đối tượng thế giới thực đều có tập riêng các dữ liệu chữ số
hay dữ liệu thuộc tính và các thông tin vị trí cần lưu trữ, quản lý các đặc trưng
không gian.
Khái niệm hệ thống (System) đề cập đến cách tiếp cận hệ thống của GIS.
Môi trường hệ thống GIS được chia nhỏ thành các modul, để dễ hiểu, dễ quản lý,
nhưng chúng được tích hợp thành hệ thống thống nhất, toàn vẹn. Công nghệ
thông tin trở thành quan trọng và hầu hết các hệ thống đều được tiến hành trên
cơ sở máy tính.
Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một công cụ máy tính để lập bản đồ
và phân tích các hiện tượng thực trên trái đất. Công nghệ GIS kết hợp các
thao tác cơ sở dữ liệu thông thường và các phép phân tích thống kê , phân tích
địa lý, trong đó phép phân tích địa lý và hình ảnh được cung cấp duy nhất từ

các bản đồ. Những khả năng này phân biệt GIS với các hệ thống thông tin
khác khiến GIS có ứng dụng rộng trong các lĩnh vực khác nhau [8]
GIS Thu thập các thông tin về phân bố không gian và các thuộc tính quan
trọng của bề mặt quả đất là một hoạt động quan trọng đối với một xã hội có tổ
chức và phát triển cao. Bản đồ từ lâu đã được sử dụng để thể hiện thông tin
địa lý. Trong thế kỷ 20, do sự tăng trưởng nhanh chóng của khoa học và kỹ
thuật, điều này đã làm nảy sinh yêu cầu về số lượng và độ chính xác của các
số liệu địa lý trong một bản đồ ngày càng cao. Với sự phát triển mạnh mẽ của
ngành chụp ảnh hàng không và ảnh viễn thám đã cho phép chúng ta có thể thu
thập được các số liệu địa lý phục vụ cho nhiều lĩnh vực, tiện lợi trong phân
tích và xử lý, đặc biệt trong các hệ thống thông tin địa lý (GIS).
Sự phát triển rộng rãi và mạnh mẽ của kỹ thuật vi tính cả về phần cứng lẫn
phần mềm đã tạo điều kiện cho việc thể hiện các số liệu địa lý ở dạng bản đồ
phát triển nhanh chóng. Do nhu cầu cần thiết về sự lưu trữ, phân tích và thể


7

hiện các số liệu địa lý cho các vùng rộng lớn và phức tạp đã dẫn đến sự cần
thiết phải sử dụng máy vi tính để cất giữ và tạo ra các hệ thống thông tin tỉ mỉ,
chi tiết.
Hiệu quả sử dụng của khối lượng thông tin không gian rộng lớn phụ
thuộc chủ yếu vào khả năng chuyển đổi các thông tin này thành dạng có thể
sử dụng được của các hệ thống hiện có. GIS đang trở thành dụng cụ có ý
nghĩa quan trọng trong việc phân tích và chuyển đổi hình học các kiến thức về
quả đất.
Burrough (1986) đã định nghĩa: “GIS như là một tập hợp các công cụ
cho việc thu thập, lưu trữ, thể hiện và chuyển đổi các số liệu mang tính chất
không gian từ thế giới thực để phục vụ cho các mục đích cụ thể”
Hoặc Aronoff (1989) đã định nghĩa: “GIS như là một hệ thống máy

tính cơ bản tạo cho ta 4 khả năng :1 - Dữ liệu vào; 2 - Quản lý dữ liệu (lưu trữ
và tìm kiếm); 3 - Phân tích dữ liệu; 4 - Sản phẩm dữ liệu”
GIS có thể giúp chúng ta xây dựng được những quyết định đúng đắn để quản
lý và cải tạo nguồn tài nguyên thiên nhiên có hiệu quả nhất.[4]
Hiện nay trên thị trường Việt Nam xuất hiện rất nhiều các phần mềm
của GIS và được ứng dụng ở nhiều lĩnh vực khác nhau trong quản lý nguồn
tài nguyên thiên nhiên, môi trường, quản lý đất đai... như ARC/INFO,
MAPINFO, MICROSTATION ,ARCVIEW, GIS OFFICE... Trong phạm vi
nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng phần mềm Mapinfor và Microstation xử lý
số liệu không gian.
1.2.2. Mục đích ứng dụng của GIS
Mục đích ứng dụng của GIS là để giải quyết các bài toán dựa trên dữ
liệu không gian. Ứng dụng của GIS có hiệu quả trong nhiều hoạt động với dữ
liệu không gian bao gồm sáu nhóm chức năng chính như sau:


8

- Tổ chức dữ liệu: Khi thu thập một khối lượng lớn dữ liệu cho một mục
đích phải biết cách tổ chức dữ liệu rất quan trọng. Dữ liệu có thể sắp xếp theo
nhiều cách khác nhau và ít khi tổ chức theo kế hoạch để phù hợp cho các ứng
dụng sắp tới. Lược đồ để tổ chức dữ liệu được gọi là mô hình dữ liệu. Đặc thù
chính để tổ chức gọi là một cơ sở dữ liệu GIS – tọa độ không gian. Bên cạnh
đó cơ sở dữ liệu GIS cũng được tổ chức theo các thuộc tính phi không gian.
Các mô hình dữ liệu phải được tổ chức cho cả dữ liệu không gian và phi
không gian. Hiệu quả và cách tổ chức dữ liệu ảnh hưởng tới tất cả năm nhóm
chức năng khác, do vậy đây là khâu quan trọng nhất.
- Hiển thị dữ liệu: GIS sử dụng công cụ đồ họa máy tính để hiển thị dữ
liệu của bản đồ. Khả năng đồ họa của máy tính rất to lớn để giúp GIS hiển thị.
Hiển thị. Hiển thị mang lại hiệu quả trong GIS với màu sắc, ký hiệu, các

phương pháp đặc biệt như phóng to, thu nhỏ, thay đổi hình thể hiển thị, sử
dụng các phương pháp phối cảnh, hướng nhìn, mặt cắt và nhiều cách thể hiện
khác giúp cho người sử dụng có thể nghiên cứu và giải quyết vấn đề một cách
trực quan, thuận lợi và có hiệu quả.
- Hỏi đáp không gian: là bổ sung khả năng hiển thị dữ liệu. Nó cho phép
người sử dụng tìm tình huống của mỗi trường hợp bằng cách tìm ra tên và các
chi tiết khác của sự kiện riêng biệt và các đặc trưng của các mẫu sự kiện riêng
biệt trong khu vực được chọn. Gồm 2 dạng:
+ Hỏi đáp vị trí này có đặc trưng gì?
+ Những đặc trưng này xuất hiện ở đâu?
Nhiều hệ GIS cho phép người sử dụng tạo ra một bảng tóm tắt và các
đặc trưng được lựa chọn xuất hiện trong cửa sổ hiển thị gắn liền với vị trí chỉ
ra. Vị trí thường nhận biết bởi con trỏ và được cập nhật ngay đó như là con
trỏ được chuyển tới một vị trí mới. Một đáp án khác của GIS là muốn biết tất
cả các vị trí trên bản đồ mà ở đó các điều kiện đặc trưng được thỏa mãn.


9

1.2.3.Các đặc điểm hệ thống thông tin địa lý
Hệ thống thông tin địa lý trước hết là một hệ thống thông tin cũng như
các hệ thống thông tin khác, ví dụ như thương mại, pháp luật, ngân hàng, ...
Các hệ thống thông tin nói chung đều bao gồm các phần:
- Hệ thống thiết bị phần cứng bao gồm máy tính hoặc hệ mạng máy tính,
các thiết bị đầu vào, các thiết bị đầu ra.
- Hệ thống phần mềm bao gồm phần mềm hệ thống, phần mềm quản trị,
phần mềm ứng dụng.
- Hệ thống thông tin đầu vào và hệ thống cập nhật thông tin.
- Hệ thống CSDL bao gồm các loại dữ kiện cần thiết.
- Hệ thống hiển thị thông tin và giao diện với người sử dụng

Sự khác nhau giữa hệ thống thông tin địa lý với các hệ thống thông tin
khác chỉ ở hai điểm sau:
- CSDL bao gồm các dữ liệu địa lý và các dữ liệu thuộc tính (các dữ liệu
chữ - số, dữ liệu multimedial,... ) và mối quan hệ giữa hai loại dữ liệu này.
- Hệ thống thông tin đầu vào và hệ thống hiển thị thông tin đòi hỏi
những đặc thù riêng về độ chính xác.

Hình 1. 1: Sự thể hiện quang cảnh sự vật dưới các lớp bản đồ khác nhau


10

Một hệ thống thông tin địa lý có thể bao gồm các đặc điểm chính sau:
1.2.3.1. Khả năng chồng lắp bản đồ (Map Overlaying)
Việc chồng lắp các bản đồ trong kỹ thuật GIS là một khả năng ưu việt của
GIS trong việc phân tích các số liệu thuộc về không gian, để có thể xây dựng
thành một bản đồ mới mang các đặc tính hoàn toàn khác với bản đồ trước đây.
Dựa vào kỹ thuật chồng lắp các bản đồ mà ta có các phương pháp sau:
- Phương pháp cộng (sum)
- Phương pháp nhân (multiply)
- Phương pháp trừ (substract)
- Phương pháp chia (divide)
- Phương pháp tính trung bình (average)
- Phương pháp hàm số mũ (exponent)
- Phương pháp che (cover)
- Phương pháp tổ hợp (crosstabulation)

Hình 1. 2: Nguyên lý khi chồng lắp các bản đồ

11

Hình 1. 3: Chồng lắp bản đồ theo phương pháp cộng

Hình 1. 4: Một ví dụ trong việc chồng lắp các bản đồ
1.2.3.2. Khả năng phân loại các thuộc tính (Reclassification)
Một trong những điểm nổi bật trong tất cả các chương trình GIS trong
việc phân tích các thuộc tính số liệu thuộc về không gian là khả năng của nó
để phân loại các thuộc tính nổi bật của bản đồ. Nó là một quá trình nhằm chỉ
ra một nhóm thuộc tính thuộc về một cấp nhóm nào đó. Một lớp bản đồ mới
được tạo ra mang giá trị mới, mà nó được tạo thành dựa vào bản đồ trước đây.


12

Việc phân loại bản đồ rất quan trọng vì nó cho ra các mẩu khác nhau.
Một trong những điểm quan trọng trong GIS là giúp để nhận biết được các
mẩu đó. Đó có thể là những vùng thích nghi cho việc phát triển đô thị hoặc
nông nghiệp mà hầu hết được chuyển sang phát triển dân cư. Việc phân loại
bản đồ có thể được thực hiện trên 1 hay nhiều bản đồ.

Hình
1. 1.5:
5: Một
Hình
Mộtthíthídụdụtrong
trongviệc
việcphân
phânloại
loạilạilạimột

mộtbản
bảnđồ.
đồ.
1.2.3.3. Khả năng phân tích (SPATIAL ANALYSIS)
- Tìm kiếm (Searching)
- Vùng đệm (Buffer zone)
- Nội suy (Spatial Interpolation)
- Tính diện tích (Area Calculation)
1.2.3.4. Tìm kiếm (Searching)
Nếu dữ liệu được mã hoá trong hệ vector sử dụng cấu trúc lớp hoặc lớp
phủ, thì dữ liệu được nhóm lại với nhau sau cho có thể tìm kiếm một lớp
1cách dễ dàng.
Trong GIS phương pháp này khó khăn khi mỗi một thành phần có nhiều
thuộc tính. Một hệ lớp đơn giản yêu cầu dữ liệu đối với mỗi lớp phải được
phân lớp trước khi đưa vào.
Vd: Tìm đặc tính của một chủ hộ nào đó trên bản đồ giải thửa về diện tích,
loại đất.


13

Phép logic: Các thủ tục tìm kiếm dữ liệu sử dụng các thuật toán logic Boole
để thao tác trên các thuộc tính và đặc tính không gian. Đại số Boole sử dụng
các toán tử AND, OR, NOT tuỳ từng điều kiện cụ thể cho giá trị đúng, sai.
A

B

NOT A

A AND A OR B A X OR
B

B
1

1

0

1

1

0

1

0

0

0

1

1

0

1

1

0

1

1

0

0

1

0

0

0

Hình 1. 6: Biểu đồ hình và bảng của các phép toán logic
Các phép toán logic không có tính chất giao hoán, chỉ có mức độ ưu
tiên cao hơn. Nó không chỉ được áp dụng cho các thuộc tính mà cho các
đặc tính không gian.
Ví dụ: Cho 2 bản đồ A & B như dưới với thuật toán and và điều kiện “Tìm
những vị trí có đất phù sa và đang canh tác lúa” ta tìm kiếm được những đối
tượng không gian như bản đồ C.
Bản đồ A

Bản đồ B

Bản đồ C
Hình 1. 7: Ứng dụng thuật toán
n logic trong tìm kiếm không gian


14

1.2.3.5. Vùng đệm (Buffer zone)
- Nếu đường biên bên trong thì gọi là lõi còn nếu bên ngoài đường biên
thì gọi là đệm (buffer). Vùng đệm sử dụng nhiều thao tác phân tích và mô
hình hoá không gian.

Hình 1. 8: Vùng đệm với các khoảng cách khác nhau
1.2.3.6. Nội suy (Spatial Interpolation)
- Trong tình huống thông tin cho ít điểm, đường hay vùng lựa chọn thì
nội suy hay ngoại suy phải thực hiện để có nhiều thông tin hơn. Nghĩa là phải
giải đoán giá trị hay tập giá trị mới, phần này mô tả nội suy hướng điểm, có
nghĩa 1 hay nhiều điểm trong không gian được sử dụng để phát sinh giá trị
mới cho vị trí khác nơi không đo dữ liệu được trực tiếp.

Hình 1. 9: Phương thức và kết quả nội suy điểm


15

Hình 1. 10: Nội suy giá trị pH đất tại các điểm khảo sát
- Trong thực tế nội suy được áp dụng cho mô hình hoá bề mặt khi cần

phải giải đoán các giá trị mới cho bề mặt 2 chiều trên cơ sở độ cao láng giềng.
1.2.3.7. Tính diện tích (Area Calculation)
- Phương pháp thủ công:
+ Đếm ô
+ Cân trọng lượng
+ Đo thước tỷ lệ
- Phương pháp GIS:
+ Dữ liệu Vector: chia nhỏ bản đồ dưới dạng đa giác
+ Dữ liệu Raster: tính diện tích của 1 ô, sau đó nhân diện tích này với số
lượng ô của bản đồ
Với các chức năng nêu trên, kỹ thuật GIS có khả năng giải đáp được các
dạng câu hỏi như sau:
- Vị trí của đối tượng nghiên cứu: quản lý và cung cấp vị trí của các đối
tượng theo yêu cầu bằng các cách khác nhau như tên địa danh, mã, vị trí, toạ độ.