khóa luận tốt nghiệp Ứng dụng ArcGIS trong việc xây dựng cơ sở dữ liệu quản lý bản đồ hiện trạng sử dụng đất xã liên hà huyện đông anh tp hà nội

Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa

MỤC LỤC
MỤC LỤC...................................................................................................................1
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ.....................................................................................2
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU...............................................................................3
THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU...................................................................4
MỞ ĐẦU.....................................................................................................................5
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ GIS................7
2 XÂY DỰNG CSDL QUẢN LÝ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT XÃ LIÊN HÀ
HUYỆN ĐÔNG ANH THÀNH PHỐ HÀ NỘI........................................................36
KẾT LUẬN................................................................................................................72
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................73
PHỤ LỤC..................................................................................................................74

Ngô Thế Cường

1

Lớp Tin học trắc địa K51


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1-1 Các thành phần của GIS................................................................................9
Hình 1-2 Biểu diễn các đối tượng cơ sở trong Raster................................................13
Hình 1-3 Tọa độ của điểm, đường và đa giác............................................................14
Hình 1-4 Mối quan hệ giữa dữ liệu thuộc tính và dữ liệu không gian......................16
Hình 1-5 Chức năng của GIS.....................................................................................19
Hình 1-6 Nguyên lý khi chồng lắp các bản đồ...........................................................23

Hình 1-7 Việc chồng lắp các bản đồ theo phương pháp cộng...................................23
Hình 1-8 Một thí dụ trong việc phân loại lại một bản đồ..........................................24
Hình 1-9 Ứng dụng thuật toán logic trong tìm kiếm không gian..............................25
Hình 1-10 Bản đồ vùng đệm......................................................................................26
Hình 1-111 Đối tượng point trên bản đồ....................................................................30
Hình 1-12 Đối tượng line trên bản đồ........................................................................30
Hình 1-13 Đối tượng polygon trên bản đồ.................................................................31
Hình 1-14 Cấu trúc một GeoDatabase.......................................................................32
Hình 1-15 Các thành phần cơ bản trong ArcMap......................................................33
Hình 1-16 Giao diện ứng dụng ArcCatalog...............................................................34
Hình 1-17 Giao diện ứng dụng ArcToolbox..............................................................35
Hình 2-1: Cơ sở toán học của bản đồ nền..................................................................51
Hình 2-2: Tạo các Feature Dataset.............................................................................52
Hình 2-3: Tạo Feature Class.......................................................................................53
Hình 2-4: Chọn trường cần thiết cho CSDL bản đồ..................................................54
Hình 2-5: hiển thị các layer trên arcmap....................................................................55
Hình 2-6: Nội dung bảng thuộc tính..........................................................................56
Hình 2-7: Thay đổi kích thước...................................................................................57
Hình 2-8: Chọn kiểu Border.......................................................................................58
Hình 2-9: Tạo Grid l...................................................................................................59
Hình 2-10 : Tạo Grid 2...............................................................................................60
Hình 2-11: Tạo thước tỷ lệ.........................................................................................61
Ngô Thế Cường

2

Lớp Tin học trắc địa K51


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa

Hình 2-12: Tạo bảng chú giải 1..................................................................................62
Hình 2-13: Tạo bảng chú giải 2..................................................................................63
Hình 2-14: Tạo bảng chú giải 3..................................................................................64
Hình 2-15: Tạo bảng chú giải 4..................................................................................64
Hình 2-16: Tạo bảng chú giải 4..................................................................................65
Hình 2-18: Tìm kiếm theo vị trí.................................................................................67
Hình 2-19: Tìm kiếm theo thuộc tính.........................................................................68
Hình 2-20: Các Vùng đất có mã loại CQP được dánh dấu trên bản đồ...................69
Hình 2-21: Tìm kiếm theo từ khoá.............................................................................70
Hình 2-22: xem thông tin cơ bản của các trường.......................................................71

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1-1 Biểu đồ hình và bảng của các phép toán logic...........................................25
Bảng 2-2: bảng thuộc tính dato..................................................................................48
Bảng 2-3: bảng thuộc tính giaothong.........................................................................48
Bảng 2-4: bảng thuộc tính datphinongnghiep............................................................49
Bảng 2-5: bang thuộc tính songngoi..........................................................................49
Bảng 2-6: bảng thuộc tính datsanxuat........................................................................50

Ngô Thế Cường

3

Lớp Tin học trắc địa K51


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

1. Thông tin chung
Tên đề tài:

Ứng dụng ArcGis trong việc xây dựng CSDL quản lý hiện trạng
sử dụng đất xã Liên Hà huyện Đông Anh thành phố Hà Nội.

Sinh viên thực hiện: Ngô Thế Cường
Lớp: Tin Học Trắc Địa K52
Hệ đào tạo: Chính quy
Điện thoại: 0973652444
Email:
Thời gian thực hiện: 2012
2. Mục tiêu
Xây dựng CSDL quản lý hiện trạng sử dụng đất xã Liên Hà huyện Đông Anh
Thành Phố Hà Nội.
Người dùng có thể dễ dàng thao tác, tìm kiếm các thông tin cần thiết.
3. Nội dung chính
- Tìm hiểu phần mềm ArcGIS
- Tìm hiểu sơ qua về điều kiện tự nhiên và thực trạng sử dụng đất ở xã Liên
Hà huyện Đông Anh Thành phố Hà Nội.
-Sử dụng ArcGIS xây dựng CSDL thành lập bản đồ hiện trạng
4. Kết quả chính đạt được
- Xây dựng được CSDL bản đồ hiện trạng Xã Liên Hà huyện Đông Anh
thành phố Hà Nội để có thể dễ tràng tra cứu và tìm kiếm các thông tin đất đai cần
thiết ( mã đất, địa chỉ, chủ hộ, mục đích sử dụng…)

Ngô Thế Cường

4

Lớp Tin học trắc địa K51


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa

MỞ ĐẦU
1. Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài
Đất đai là tài nguyên quốc gia vô cùng quý giá, là tư liệu sản xuất đặc biệt, là
thành phần quan trọng hàng đầu của môi trường sống, là địa bàn phân bố các khu
dân cư, xây dựng, các cơ sở kinh tế, văn hóa, xã hội, an ninh quốc phòng.” _ Luật
Đất đai 1993. Như vậy, để đảm bảo tầm quan trọng đặc biệt của đất đai đối với việc
phát triển kinh tế, tạo sự ổn định chính trị và giải quyết các vấn đề của xã hội, các
văn bản hướng dẫn thực hiện công tác Quản lý Nhà nước về đất đai liên tục cập
nhật, bổ sung sửa đổi cho phù hợp với điều kiện kinh tế, chính trị của đất nước.
Trong đó chỉ rõ:
- Khảo sát, đánh giá, thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất là một trong
mười ba nội dung quản lý Nhà Nước về đất đai, được quy định tại điều 6 ( chương
1) Luật đất đai 2003.
- Bản đồ hiện trạng sử dụng đất là một nội dung quan trọng, được xây dựng
năm năm một lần gắn liền với việc kiểm kê đất đai quy định tại điều 53 của Luật đất
đai 2003. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất cung cấp các thông tin về mặt không gian
(vị trí, hình dáng, kích thước), thuộc tính (loại đất) của thửa đất. Là tài liệu pháp lý
cao để Uỷ ban nhân dân (UBND) các cấp thực hiện tốt công tác quản lý Nhà nước
về đất đai, là cơ sở để phục vụ cho công quản lý quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất.
- Ngày nay, với tốc độ công nghiệp hóa và hiện đại hóa diễn ra một cách
nhanh chóng, sự phát triển của công nghệ thông tin diễn ra rất mạnh mẽ, có sức lan
tỏa vào các ngành, các lĩnh vực và đi sâu vào mọi khía cạnh của cuộc sống. Ngành
Quản lý đất đai cũng không nằm ngoài sự tác động đó.
2. Tính cấp thiết, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Hiện nay, việc ứng dụng công nghệ thông tin về quản lý đất đai, quản lý xây

dựng trong các cơ quan quản lý chuyên ngành nói chung chưa được triển khai đồng
bộ. Các phần mềm ứng dụng trong ngành là các công cụ rời rạc, mỗi phần mềm
mới chỉ hỗ trợ một phần tác nghiệp. Khâu tổ chức lưu trữ hồ sơ chủ yếu bằng thủ
công các giấy tờ và sổ sách. Hình thức quản lý rời rạc, thiếu khoa học, không hỗ trợ
trong vấn đề giải quyết những nhu cầu hỏi đáp của xử lý hành chính, không đáp ứng
nhu cầu tổng hợp phân tích thông tin phục vụ lãnh đạo trong công tác quản lý và
Ngô Thế Cường

5

Lớp Tin học trắc địa K51


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa

điều hành, không có được cơ sở dữ liệu đầy đủ thông tin về hiện trạng sử dụng đất
đai. Việc áp dụng công nghệ thông tin mới chỉ áp dụng được cho một vài tỉnh
( thành phố) phát triển, còn tại các xã miền núi thì trình độ tin học còn rất hạn chế.
Vì vậy, đề tài :” Ứng dụng ArcGIS trong việc xây dựng cơ sở dữ liệu quản lý bản
đồ hiện trạng sử dụng đất xã Liên Hà huyện Đông Anh Tp Hà Nội” đã giải quyết
được những nhu cầu trên.

Ngô Thế Cường

6

Lớp Tin học trắc địa K51


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ GIS
1.1 Sơ lược về hệ thống thông tin địa lý GIS
Trên thế giới, lịch sử phát triển và ứng dụng của HTTTĐL (GIS) đã có khởi
điểm từ những năm 50 của thế kỷ XX. Lúc đó, các nhà bản đồ học và tin học trên
thế giới đã kết hợp suy nghĩ, nghiên cứu về một hệ thống máy móc và thiết bị vẽ
bản đồ tự động. Những ứng dụng sớm nhất và hình thành nền tảng về GIS là ở
Canađa, nơi mà những nghiên cứu về kỹ thuật sử dụng máy tính để lưu trữ và xử lý
số liệu, lập bản đồ và xử lý các thông tin không gian lần đầu tiên được thực hiện.
Tuy nhiên, các thiết bị máy tính thời đó rất to lớn, cồng kềnh; việc nhập dữ liệu
chậm và khó khăn nên những hệ tự động hoá ít khả năng thâm nhập vào thực tế.
Lúc đó, những phiên bản đầu tiên của các HTTTĐL là những phần mềm nhập dữ
liệu và vẽ bản đồ đơn giản; việc xử lý các thông tin đồ hoạ còn rất hạn chế.
Từ 1960-1980: Là thời kỳ tìm tòi và khám phá về kỹ thuật đồ hoạ của công
nghệ thông tin. Nhờ sự phát triển của công nghệ thông tin mà những khả năng xử lý
đồ hoạ trên máy tính trở thành dễ dàng và thuận tiện.
Từ 1980-1990: Công nghệ GIS phát triển mạnh mẽ, trở thành một công nghệ
có tính thương mại, được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khoa học và hoạt động
thực tiễn có sử dụng thông tin không gian.
Ở Việt Nam, công nghệ HTTTĐL cũng được ứng dụng và phát triển nhanh
chóng cùng với công nghệ thông tin nói chung. Theo các nhà hoạt động trong lĩnh
vực này, sự hình thành và phát triển công nghệ HTTTĐL ở Việt Nam có thể chia
thành các thời kỳ:
Thời kỳ 1980-1985: Là giai đoạn bắt đầu với những hiểu biết sơ bộ và tiếp
xúc với HTTTĐL qua các cán bộ được đào tạo ở nước ngoài và một số chuyên gia
có dịp tham gia các hội thảo quốc tế về công nghệ thông tin và hệ thống thông tin
địa lý.
Thời kỳ 1985-1994: Những tìm tòi và ứng dụng đầu tiên mới chỉ được thực
hiện ở một số chuyên ngành và một số cơ quan ứng dụng cụ thể, trước hết là các cơ

quan nghiên cứu về công nghệ thông tin, tiếp đó là một số cơ quan quản lý tài
nguyên như: Nông nghiệp, lâm nghiệp, địa chất,...
Ngô Thế Cường

7

Lớp Tin học trắc địa K51


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa

Thời kỳ 1995 tới nay: Là giai đoạn phát triển và bùng nổ của HTTTĐL.
Nhờ sự phát triển mạnh mẽ của các công ty máy tính, của các nhà sản xuất và cung
cấp thiết bị tin học, tại Việt Nam đã có mặt các sản phẩm của hầu hết các nhà sản
xuất thiết bị máy tính, cần thiết cho các ứng dụng hệ thống thông tin địa lý như:
Hãng Máy tính IBM, COMPAQ, SUN, ACER, INTERGRAPH,... và các hãng sản
xuất các thiết bị ngoại vi: Máy quét, bàn số hoá, máy in HP, EPSon, CALCOM,...
Cũng từ năm 1995 công nghệ HTTĐL được ứng dụng rộng rãi trong các
ngành và trở thành công cụ không thể thiếu cho ngành kinh tế quốc dân.
1.2 Các khái niệm cơ bản về hệ thống thông tin địa lý
GIS - Geographic Information System hay hệ thống thông tin địa lý được hình
thành từ ba khái niệm địa lý, thông tin và hệ thống. Khái niệm “địa lý” liên quan
đến các đặc trưng về không gian, vị trí. Các đặc trưng này ánh xạ trực tiếp đến các
đối tượng trong không gian. Chúng có thể là vật lý, văn hoá, kinh tế,… trong tự
nhiên.
Khái niệm “thông tin” đề cập đến phần dữ liệu được quản lý bởi GIS. Đó là
các dữ liệu về thuộc tính và không gian của đối tượng. GIS có tính “hệ thống” tức là
hệ thống GIS được xây dựng từ các mô đun.
Việc tạo các mô đun giúp thuận lợi trong việc quản lý và hợp nhất. GIS là
một hệ thống có ứng dụng rất lớn. Từ năm 1980 đến nay đã có rất nhiều các định

nghĩa được đưa ra, tuy nhiên không có định nghĩa nào khái quát đầy đủ về GIS vì
phần lớn chúng đều được xây dựng trên khía cạnh ứng dụng cụ thể trong từng lĩnh
vực. Có ba định nghĩa được dùng nhiều nhất:
- GIS là một hệ thống thông tin được thiết kế để làm việc với các dữ liệu
trong một hệ toạ độ quy chiếu. GIS bao gồm một hệ cơ sở dữ liệu và các phương
thức để thao tác với dữ liệu đó.
- GIS là một hệ thống nhằm thu thập, lưu trữ, kiểm tra, tích hợp, thao tác, phân
tích và hiển thị dữ liệu được quy chiếu cụ thể vào trái đất.
- GIS là một chương trình máy tính hỗ trợ việc thu thập, lưu trữ, phân tích và
hiển thị dữ liệu bản đồ.
Nhưng nói chung có thể hiểu một cách thống nhất rằng GIS là một hệ thống
kết hợp giữa con người và hệ thống máy tính cùng các thiết bị ngoại vi để lưu trữ,
Ngô Thế Cường

8

Lớp Tin học trắc địa K51


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa

xử lý, phân tích, hiển thị các thông tin địa lý để phục vụ mục đích nghiên cứu, quản
lý nhất định.
1. 3 Các thành phần của GIS
Bao gồm 5 thành phần:

Hình 1-1 Các thành phần của GIS
•
•
•

•
•

Con người.
Dữ liệu
Phần cứng
Phần mềm
Phương pháp phân tích

Các thành phần này kết hợp với nhau nhằm tự động quản lý và phân phối
thông tin thông qua biểu diễn địa lý.
1.3.1 Con người
Con người là thành phần quan trọng nhất, là nhân tố thực hiện các thao tác
điều hành sự hoạt động của hệ thống GIS.
- Người dùng GIS là những người sử dụng các phần mềm GIS để giải quyết
các bài toán không gian theo mục đích của họ. Họ thường là những người được đào
tạo tốt về lĩnh vực GIS hay là các chuyên gia.
- Người xây dựng bản đồ: sử dụng các lớp bản đồ được lấy từ nhiều nguồn
khác nhau, chỉnh sửa dữ liệu để tạo ra các bản đồ theo yêu cầu.

Ngô Thế Cường

9

Lớp Tin học trắc địa K51


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa

- Người xuất bản: sử dụng phần mềm GIS để kết xuất ra bản đồ dưới nhiều

định dạng xuất khác nhau.
- Người phân tích: giải quyết các vấn đề như tìm kiếm, xác định vị trí…
- Người xây dựng dữ liệu: là những người chuyên nhập dữ liệu bản đồ bằng
các cách khác nhau: vẽ, chuyển đổi từ định dạng khác, truy nhập CSDL…
- Người quản trị CSDL: quản lý CSDL GIS và đảm bảo hệ thống vận hành tốt.
- Người thiết kế CSDL: xây dựng các mô hình dữ liệu lôgic và vật lý.
- Người phát triển: xây dựng hoặc cải tạo các phần mềm GIS để đáp ứng các
nhu cầu cụ thể.
1.3.2 Dữ liệu
Một cách tổng quát, người ta chia dữ liệu trong GIS thành 2 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 không gian là dữ liệu được lấy từ các nguồn như: ảnh vệ tinh, ảnh máy
bay, bản đồ số hoặc bản đồ giấy (dạng analog) và các loại tranh ảnh khác.
Thông thường, tư liệu không gian được trình bày dưới dạng các bản đồ giấy
với các thông tin chi tiết được tổ chức ở một file riêng.
− 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, có thể là số liệu thông kê, số liệu quan trắc
thực địa…
1.3.3 Phần cứng
Bao gồm hệ thống máy tính và các thiết bị ngoại vi có khả năng thực hiện các
chức năng nhập thông tin (Input), xuất thông tin (Out put) và xử lý thông tin của
phần mềm. Hệ thống này gồm có máy chủ (server), máy khách (client), máy quét
(scaner), máy in (printer) được liên kết với nhau trong mạng LAN hay Internet.
Máy tính điện tử là nhóm chỉ đạo của toàn bộ hệ thống. Chức năng chính của
nó là xử lý số liệu, kiểm tra số liệu và hiển thị số liệu.

Ngô Thế Cường

10

Lớp Tin học trắc địa K51


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa

1.3.4 Phần mềm
Đi kèm với hệ thống thiết bị trong GIS ở trên là một hệ phần mềm.
Hệ thống phần mềm GIS rất đa dạng. Mỗi công ty xây dựng GIS đều có hệ phần
mềm riêng của mình. Tuy nhiên, hệ phần mềm GIS có tối thiểu 4 nhóm chức năng
sau đây:
− Nhập thông tin không gian và thông tin thuộc tính từ các nguồn khác nhau.
− Lưu trữ, điều chỉnh, cập nhật và tổ chức các thông tin không gian và thông
tin thuộc tính.
− Phân tích biến đổi thông tin trong cơ sở dữ liệu nhằm giải quyết các bài
toán tối ưu và mô hình mô phỏng không gian – thời gian.
− Hiển thị và trình bày thông tin dưới các dạng khác nhau, với các biện pháp
khác nhau.
1.3.5 Phương pháp phân tích
Đây là hợp phần rất quan trọng để đảm bảo khả năng hoạt động của hệ
thống, là yếu tố quyết định sự thành công của việc phát triển công nghệ GIS. Hệ
thống GIS cần được điều hành bởi một bộ phận quản lý, bộ phận này cần được bổ
nhiệm để tổ chức hoạt động hệ thống GIS một cách có hiệu quả để phục vụ người
sử dụng thông tin.
Để hoạt động thành công, hệ thống GIS phải được đặt trong một khung tổ
chức phù hợp và có những hướng dẫn cần thiết để quản lý, thu thập, lưu trữ và phân
tích số liệu, đồng thời có khả năng phát triển được hệ thống GIS theo yêu cầu. Hệ
thống GIS cần được điều hành bởi một bộ phận quản lý, bộ phận này cần được bổ
nhiệm để tổ chức hoạt động hệ thống GIS một cách có hiệu quả để phục vụ người
sử dụng thông tin. Trong quá trình hoạt động, mục đích chỉ có thể đạt được và tính

hiệu quả của kỹ thuật GIS chỉ được minh chứng khi công cụ này có thể hỗ trợ
những người sử dụng thông tin để giúp họ thực hiện được những mục tiêu công
việc. Ngoài ra, việc phối hợp giữa các cơ quan chức năng có liên quan cũng phải
được đặt ra, nhằm tăng tính hiệu quả sử dụng của GIS cũng như các nguồn số liệu
hiện có.
Trong 5 hợp phần của GIS, phương pháp phân tích đóng vai trò rất quan
trọng để đảm bảo khả năng hoạt động của hệ thống, nó tác động đến toàn bộ các
Ngô Thế Cường

11

Lớp Tin học trắc địa K51


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa

hợp phần nói trên đồng thời là yếu tố quyết định sự thành công của việc phát triển
công nghệ GIS.
1.4 Cơ sở dữ liệu của GIS
1.4.1 Khái niệm CSDL và cơ sở dữ liệ Gis
1.4.1.1 Khái niêm CSDL
Dữ liệu là trung tâm của hệ HTTĐL, hệ thống chứa càng nhiều dữ liệu thì
chúng càng có ý nghĩa. Dữ liệu địa lý là loại đặc biệt của dữ liệu. Chúng được nhận
biết bởi toạ độ địa lý và được hình thành từ phần tử mô tả và phần tử đồ hoạ. Thông
tin địa lý thu được từ xử lý dữ liệu địa lý. Một trong các mục đích của nó là nâng
cao hiểu biết về Trái đất và tăng cường khả năng trợ giúp quyết định trong việc tác
động trở lại các đối tượng của Trái đất
1.4.1.2 Cơ sở dữ liệu Gis
1.4.1.2.1 Cơ sở dữ liệu không gian
Dữ liệu không gian là dữ liệu phản ánh sự phân bố, vị trí hình dạng của các

đối tượng địa lý. Dữ liệu địa lý được nhận biết bởi toạ độ địa lý, được hình thành từ
các phần tử mô tả và phần tử đồ hoạ. Đó là hệ thống các bản đồ hoặc các ảnh hàng
không, ảnh vệ tinh (trên đó lưu trữ rất nhiều các đối tượng cần quản lý) được sắp
xếp theo chủ đề rõ ràng. Các bản đồ này có thể chồng xếp lên nhau theo một hệ
thống tọa độ và độ cao thống nhất để tạo thành một hệ thống thông tin trong một
không gian hoàn chỉnh về bề mặt địa lý của khu vực quản lý.
Để mô tả cấu trúc dữ liệu không gian người ta sử dụng hai kiểu mô hình dữ
liệu đó là: Mô hình cấu trúc dữ liệu Vector và mô hình cấu trúc dữ liệu Raster.
Cấu trúc dữ liệu Raster
Trong cấu trúc dữ liệu Raster các yếu tố điểm, đường, vùng được xác định như
sau:
- Yếu tố điểm: Điểm được xác định tương ứng với một pixel độc lập.
- Yếu tố đường: Đường được coi là các pixel liên tiếp nhau có cùng giá trị.
- Yếu tố vùng: Vùng được xác định bởi một tập hợp các pixel có cùng giá trị
liên tục nhau theo các hướng.

Ngô Thế Cường

12

Lớp Tin học trắc địa K51


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa

Hình 1-2 Biểu diễn các đối tượng cơ sở trong Raster
Cấu trúc dữ liệu Vecter
Mô hình dữ liệu kiểu Vector là mô hình thể hiện các đối tượng địa lý giống
như các bản đồ truyền thống: Các dữ liệu đồ hoạ được thể hiện giống với hình dạng
thực tế của nó, bằng các yếu tố hình học đơn giản là điểm, đường, vùng và các quan

hệ topo.
Trong cấu trúc dữ liệu Vector, thực thể không gian được biểu diễn thông qua
các phần tử cơ bản là điểm, đường, vùng và các quan hệ topo (khoảng cách, tính
liên thông, tính kề nhau,...) giữa các đối tượng với nhau. Vị trí không gian của thực
thể không gian được xác định bởi toạ độ trong một hệ toạ độ thống nhất toàn cầu.
- Yếu tố điểm: Được dùng cho tất cả các đối tượng không gian mà được biểu
diễn như một cặp toạ độ (X, Y). Ngoài giá trị toạ độ (X, Y), điểm còn được thể hiện
kiểu điểm, màu, hình dạng và dữ liệu thuộc tính đi kèm. Do đó, trên bản đồ điểm có
thể được biểu hiện bằng ký hiệu text.
- Yếu tố đường: Được dùng để biểu diễn tất cả các thực thể có dạng tuyến
được tạo nên từ hai hoặc hơn cặp toạ độ (X, Y): Đường giao thông, hệ thống ống
thoát nước,... Ngoài toạ độ, đường còn có thể bao hàm cả góc quay tại đầu nút.
- Yếu tố vùng: Là một đối tượng hình học hai chiều. Vùng có thể là một đa
giác đơn giản hay hợp của nhiều đa giác đơn giản. Số liệu định vị của yếu tố điểm
được xác định bởi đường bao của chúng.

Ngô Thế Cường

13

Lớp Tin học trắc địa K51


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa

Hình 1-3 Tọa độ của điểm, đường và đa giác
1.4.1.2.2 Cơ sở dữ liệu thuộc tính
Là những mô tả vể đặc tính, đặc điểm và các hiện tượng xảy ra tại vị trí địa lý
mà chúng khó hoặc không thể biểu thị trên bản đồ được. Cũng như các HTTTĐL
khác, hệ thống này có bốn loại dữ liệu thuộc tính:

- Đặc tính của đối tượng : Liên kết chặt chẽ với các thông tin đồ thị, các dữ
liệu này được xử lý theo ngôn ngữ hỏi đáp cấu trúc (SQL) và phân tích. Chúng
được liên kết với các hình ảnh đồ thị thông qua các chỉ số xác định chung thông
thường gọi là mã địa lý và được lưu trữ trong cả hai mảng đồ thị và phi đồ thị.
HTTTĐL còn có thể xử lý các thông tin thuộc tính riêng rẽ và tạo ra các bản đồ
chuyên đề trên cơ sở các giá trị thuộc tính. Các thông tin thuộc tính này cũng có thể
được hiển thị như là các ghi chú trên bản đồ hoặc là các tham số điều khiển cho việc
lựa chọn hiển thị các thuộc tính đó như các kí hiệu bản đồ.
- Dữ liệu tham khảo địa lý : Mô tả các sự kiện hoặc các hiện tượng xảy ra tại
một vị trí xác định. Không giống các thông tin đặc tính, 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 như cho phép xây dựng các khu công nghiệp mới, nghiên cứu y tế, báo cáo
hiểm họa môi trường…liên quan đến các vị trí địa lý xác định. Các thông tin tham
khảo địa lý đặc trưng được lưu trữ và quản lý trong các file độc lập và hệ thống
không thể trực tiếp tổng hợp với các hình ảnh bản đồ trong cơ sở dữ liệu của hệ

Ngô Thế Cường

14

Lớp Tin học trắc địa K51


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa

thống. Tuy nhiên các bản ghi này chứa các yếu tố xác định vị trí của sự kiện hay
hiện tượng.
- Chỉ số địa lý: Là các chỉ số về tên, địa chỉ, khối, phương hướng định vị …
liên quan đến các đối tượng địa lý được lưu trữ trong HTTTĐL để chọn, liên kết và
tra cứu dữ liệu cơ sở vị trí địa lý mà chúng đã được mô tả bằng các chỉ số địa lý xác

định. Một chỉ số địa lý có thể bao gồm nhiều bộ xác định cho các thực thể sử dụng từ
các cơ quan khác nhau như 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 thự thể địa lý.
- Quan hệ không gian giữa các đối tượng : rất quan trọng cho các chức năng
xử lý của HTTTĐL. Các mối quan hệ này có thể đơn giản hay phức tạp như sự liên
kết, khoảng cách tương thích, mối quan hệ topo giữa các đối tượng.
1.4.1.2.3 Mối quan hệ giữa dữ liệu thuộc tính và dữ liệu không gian
Mối liên kết giữa các dữ liệu phản ánh mối quan hệ mật thiết giữa các loại
thông tin. Mối liên kết phải đảm bảo cho mỗi đối tượng trên bản đồ đều được gắn
liền với thông tin thuộc tính, phản ánh đúng hiện trạng và các đặc điểm riêng biệt
của đối tượng đó. Đồng thời qua đó người sử dụng dễ dàng tra cứu, tìm kiếm và
chọn lọc các đối tượng theo yêu cầu thông qua bộ lọc và xác định các thuộc tính hay
chỉ số.
Sự liên kết giữa hình ảnh bản đồ và các bảng ghi thuộc tính được thực hiện
thông qua mã xác định ID (identifier) gán cho cả hai loại dữ liệu. Quan hệ giữa hai
loại dữ liệu là quan hệ một-một.

Ngô Thế Cường

15

Lớp Tin học trắc địa K51


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa

Hình 1-4 Mối quan hệ giữa dữ liệu thuộc tính và dữ liệu không gian
1.4.2 Cấu trúc của CSDL
Cơ sở dữ liệu thường có ba loại dữ liệu chính, đó là:
- Cấu trúc mạng.

- Cấu trúc song song.
- Cấu trúc phân tán.
1.4.2.1 Cấu trúc mạng
Có nghĩa là mạng máy tính cho phép cùng thực hiện một số nhiệm vụ trên
cùng một hệ máy chủ gọi là sever và cùng thực hiện một số nhiệm vụ trên một hệ
thống máy khách được gọi là clients. Từ đó dẫn đến hệ thống cơ sở dữ liệu clientssever. Ngày nay, số lượng máy tính cá nhân nhiều và các nhà nghiên cứu ở nhiều
nơi nên hệ thống clients-sever đã phát triển nhanh chóng và thu hút được nhiều
người sử dụng.
1.4.2.2 Cấu trúc song song
Việc xử lý thông tin song song trong một hệ thống máy tính làm tăng tốc độ
hoạt động của cơ sở dữ liệu, làm cho việc truyền tải thông tin có thể diễn ra nhanh
hơn. Nhu cầu về xử lý, tra cứu song song đã dẫn đến sự phát triển của cả hệ thống
cơ sở dữ liệu song song. Tuy nhiên, cấu trúc song song chỉ có trên lý thuyết, không
có ứng dụng nhiều trong thực tế.
1.4.2.3 Cấu trúc phân tán
Trong cấu trúc này, dữ liệu được phân tán cho các địa chỉ (địa điểm) khác
nhau hoặc được tổ chức lưu trữ ở nhiều cơ quan khác nhau. Các cơ quan đều là
những cơ quan có khả năng tích hợp (intergrate) và có nhu cầu sử dụng thông tin
Ngô Thế Cường

16

Lớp Tin học trắc địa K51


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa

thống nhất, song các cơ quan khác vẫn có thể đến để thu thập thông tin. Bằng cách
lưu trữ nhiều phiên bản cơ sở dữ liệu tại nhiều nơi khác nhau, cho phép nhiều cơ
quan có thể sử dụng dữ liệu cùng một lúc tại nhiều nơi khác nhau. Dữ liệu vẫn được

bảo tồn dù có tai hoạ ở một vài nơi. Cơ sở dữ liệu phân tán được phát triển để quản
lý hành chính và địa lý trên các hệ đa cơ sở dữ liệu.
Cơ sở dữ liệu là tuyển tập các dữ liệu số hay còn gọi là Database không dư
thừa về các đối tượng và hiện tượng cần được quản lý, đang có mặt hay xảy ra trên
bề mặt Trái đất, các dữ liệu này được sắp xếp thành một hệ thống thông tin. Các dữ
liệu này có khả năng trao đổi hoặc biến đổi để phục vụ cho đa ngành, đa mục đích
cho nhiều người sử dụng.
Cơ sở dữ liệu không gian là tuyển tập các dữ liệu tham chiếu không gian, hoạt
động như một mô hình thực tế, phục vụ cho những mục đích xác định. Các cơ sở dữ
liệu được tổ chức có cấu trúc dưới dạng các tệp tin (file). Xây dựng như một cơ sở
dữ liệu có nghĩa là xây dựng kết hợp phần cứng, phần mềm và các kho dữ liệu để
tạo ra khả năng thao tác và quản lý dữ liệu. Các dữ liệu nói chung đều có khả năng
nhập, xuất, chế tác, chuyển đổi, cập nhật và sửa chữa thông tin. Cơ sở dữ liệu còn
làm nhiệm vụ duy trì và bảo quản thông tin của các đối tượng được quản lý ở các
tệp tin trong máy tính hoặc các thiết bị lưu trữ ngoài.
Các thông tin phải được tổ chức một cách rất chặt chẽ và có cấu trúc rất khoa
học để đảm bảo cho việc tìm lại chúng một cách nhanh chóng và có thể sử dụng
chúng một cách thuận tiện thông qua các công cụ phần mềm quản trị dữ liệu.
Các thông tin đều được lưu trữ theo mô hình có cấu trúc nhất định, nhằm mục
đích giúp đỡ cho người dùng có thể khôi phục lại mối quan hệ giữa các đối tượng
được quản lý trong tự nhiên một cách nhanh chóng, người sử dụng còn có thể tiến
hành các phép toán
1.4.3 Thành phần cơ sở dữ liệu Gis
Cơ sở dữ liệu bao gồm CSDL không gian và CSDL thuộc tính
1.4.3.1 Các cơ sở dữ liệu không gian
Đó là hệ thống các bản đồ, các ảnh hàng không hoặc ảnh vệ tinh (trên đó có
lưu trữ rất nhiều các đối tượng cần quản lý) được sắp xếp theo chủ đề rõ ràng. Các
bản đồ này có thể chồng xếp lên nhau theo một hệ toạ độ và độ cao thống nhất để

Ngô Thế Cường

17

Lớp Tin học trắc địa K51


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa

tạo thành một hệ thống thông tin trong một hệ thống không gian hoàn chỉnh về bề
mặt địa lý của một khu vực quản lý.
1.4.3.2 Các cơ sở dữ liệu thuộc tính
Đó là hệ thống của các thông tin về tính chất của các vật thể được quản lý ở
dạng biểu bảng và cũng có thể đưa ra hiển thị trên bản đồ cùng với các đối tượng
trên đồ hoạ.
Sự kết nối hai loại dữ liệu trên sẽ tạo nên một hệ thống rất hùng mạnh, vừa
đầy đủ, vừa chi tiết lại vừa có tính trực quan cao. Nếu các dữ liệu thuộc tính được
kết nối đúng thì nó sẽ được hiển thị đúng theo lệnh gọi hiển thị và biểu diễn các đối
tượng không gian theo các thứ bậc hoặc theo các chủ đề đ• được phân loại sẵn trong
cơ sở dữ liệu. Điều này sẽ dẫn đến sự đòi hỏi các dữ liệu trong cơ sở dữ liệu phải
được sắp xếp có cấu trúc chặt chẽ và phải tuân thủ theo một mô hình cấu trúc nào
đó.
1.5 Các chức năng của GIS
Hệ thống thông tin địa lý GIS bao gồm 5 chức năng cơ bản sau:
- Thu thập dữ liệu.
- Xử lý và thao tác dữ liệu
- Lưu trữ và quản lý dữ liệu
- Tìm kiếm và phân tích không gian.
- Hiển thị đồ hoạ và tương tác

Ngô Thế Cường

18

Lớp Tin học trắc địa K51


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa

Hình 1-5 Chức năng của GIS
Vai trò và sức mạnh của các chức năng của các hệ thống GIS khác nhau là
khác nhau và kỹ thuật xây dựng các chức năng đó cũng rất khác nhau.
1.5.1 Thu thập dữ liệu
Trước khi dữ liệu địa lý có thể dùng cho GIS, dữ liệu này phải được chuyển
sang dạng số thích hợp. Quá trình chuyển dữ liệu từ bản đồ giấy sang các file dữ
liệu dạng số được gọi là quá trình số hoá.
Công nghệ GIS hiện đại có thể thực hiện tự động hoàn toàn quá trình này với
công nghệ quét ảnh cho các đối tượng lớn, những đối tượng nhỏ hơn đòi hỏi một số
quá trình số hoá thủ công. Ngày nay, nhiều dạng dữ liệu địa lý thực sự có các định
dạng tương thích GIS. Những dữ liệu này có thể thu được từ các nhà cung cấp dữ
liệu và được nhập trực tiếp vào GIS.
1.5.2 Xử lý và thao tác dữ liệu
Quá trình thu thập dữ liệu luôn gắn liền với quá trình xử lý dữ liệu. Có những
trường hợp các dạng dữ liệu đòi hỏi được chuyển dạng và thao tác theo một số cách
để có thể tương thích với một hệ thống nhất định. Ví dụ, các thông tin địa lý có giá
trị biểu diễn khác nhau tại các tỷ lệ khác nhau (hệ thống đường phố được chi tiết
hoá trong file về giao thông, kém chi tiết hơn trong file điều tra dân số và có mã bưu
Ngô Thế Cường

19

Lớp Tin học trắc địa K51


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa

điện trong mức vùng). Trước khi các thông tin này được kết hợp với nhau, chúng
phải được chuyển về cùng một tỷ lệ (mức chính xác hoặc mức chi tiết). Đây có thể
chỉ là sự chuyển dạng tạm thời cho mục đích hiển thị hoặc cố định cho yêu cầu phân
tích. Công nghệ GIS cung cấp nhiều công cụ cho các thao tác trên dữ liệu không
gian và cho loại bỏ dữ liệu không cần thiết.
1.5.3 Lưu trữ và quản lý dữ liệu
Đối với những dự án GIS nhỏ, có thể lưu các thông tin địa lý dưới dạng các
file đơn giản. Tuy nhiên, khi kích cỡ dữ liệu trở nên lớn hơn và số lượng người
dùng cũng nhiều lên, thì cách tốt nhất là sử dụng hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS)
để giúp cho việc lưu giữ, tổ chức và quản lý thông tin. Một DBMS chỉ đơn giản là
một phần mền quản lý cơ sở dữ liệu.
Có nhiều cấu trúc DBMS khác nhau, nhưng trong GIS cấu trúc quan hệ tỏ ra
hữu hiệu nhất. Trong cấu trúc quan hệ, dữ liệu được lưu trữ ở dạng các bảng. Các
trường thuộc tính chung trong các bảng khác nhau được dùng để liên kết các bảng
này với nhau. Do linh hoạt nên cấu trúc đơn giản này được sử dụng và triển khai
khá rộng rãi trong các ứng dụng cả trong và ngoài GIS.
1.5.4 Tìm kiếm và phân tích không gian
Việc tìm kiếm và phân tích không gian là cốt lõi chung nhất của GIS và phải
đáp ứng được đòi hỏi của mọi ứng dụng.
Một khi đã có một hệ GIS lưu giữ các thông tin địa lý, có thể bắt đầu hỏi các
câu hỏi đơn giản như:
+ Ai là chủ mảnh đất ở góc phố?
+ Hai vị trí cách nhau bao xa?
+ Vùng đất dành cho hoạt động công nghiệp ở đâu?
Và các câu hỏi phân tích như:

+ Tất cả các vị trí thích hợp cho xây dựng các toà nhà mới nằm ở đâu?
+ Kiểu đất ưu thế cho rừng sồi là gì?
+ Nếu xây dựng một đường quốc lộ mới ở đây, giao thông sẽ chịu ảnh hưởng
như thế nào?

Ngô Thế Cường

20

Lớp Tin học trắc địa K51


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa

GIS cung cấp cả khả năng hỏi đáp đơn giản "chỉ và nhấn" và các công cụ phân
tích tinh vi để cung cấp kịp thời thông tin cho những người quản lý và phân tích.
Các hệ GIS hiện đại có nhiều công cụ phân tích hiệu quả, trong đó có hai công cụ
quan trọng đặc biệt:
Phân tích liền kề:
+ Tổng số khách hàng trong bán kính 10 km khu hàng?
+ Những lô đất trong khoảng 60 m từ mặt đường?
Để trả lời những câu hỏi này, GIS sử dụng phương pháp vùng đệm để xác định
mối quan hệ liền kề giữa các đối tượng.
Phân tích chồng xếp: Chồng xếp là quá trình tích hợp các lớp thông tin khác
nhau. Các thao tác phân tích đòi hỏi một hoặc nhiều lớp dữ liệu phải được liên kết
vật lý. Sự chồng xếp này, hay liên kết không gian, có thể là sự kết hợp dữ liệu về
đất, độ dốc, thảm thực vật hoặc sở hữu đất với định giá thuế…
1.5.5 Hiển thị đồ họa và tương tác
Việc hiển thị bản đồ và các dữ liệu GIS cộng với tương tác người sử dụng là
yếu tố hoàn toàn thiết yếu cho sự thừa nhận bất cứ một thứ thông tin nào. Thành

phần này cũng như giao diện với người sử dụng ở một hệ thống tin học bất kỳ được
thiết kế phụ thuộc vào mục đích sử dụng.

1.6 Các đặc điểm của HTTTĐL-GIS
GIS là một phần mềm có thể kết nối thông tin về vị trí địa lý của đối tượng với
những thông tin về bản thân đối tượng. Khác với bản đồ trên giấy, bản đồ GIS có
thể tích hợp nhiều lớp thông tin. Mỗi loại thông tin trên bản đồ có thể bố trí trên một
lớp riêng, người sử dụng có thể bật hoặc tắt các lớp theo ý muốn.
Điểm mạnh của GIS so với các bản đồ giấy chính là khả năng lựa chọn và xử
lý những thông tin cần thiết tùy theo những mục đích khác nhau.
1.6.1 Khả năng chồng xếp các bản đồ (Map Overlaying)
Việc chồng lắp các bản đồ trong kỹ thuật 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

Ngô Thế Cường

21

Lớp Tin học trắc địa K51


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa

hoàn toàn khác với bản đồ trước đây. Dựa vào kĩ 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)

Ngô Thế Cường

22

Lớp Tin học trắc địa K51


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa

Hình 1-6 Nguyên lý khi chồng lắp các bản đồ

Hình 1-7 Việc chồng lắp các bản đồ theo phương pháp cộng
1.6.2 Khả năng phân loại 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.
Việc phân loại bản đồ rất quan trọng vì nó cho ra các mẫu khác nhau. Một
trong những điểm quan trọng trong GIS là giúp để nhận biết được các mẫu 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.

Ngô Thế Cường

23

Lớp Tin học trắc địa K51


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa

Hình 1-8 Một thí dụ trong việc phân loại lại một bản đồ
1.6.3 Khả năng phân tích (Spatial analysis)
•

Tìm kiếm (Searching)

•

Vùng đệm (Buffer zone)

•

Nội suy (Spatial Interpolation)

•

Tính diện tích (Area calculation)
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 sao 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 đường đi trên xe taxi, tìm đặc tính của một chủ hộ nào đó trên bản đồ
giải thửa, theo dõi hướng bay của các loài chim di cư.
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
Ngô Thế Cường

B

NOT A

A AND B
24

A OR B

A X OR B

Lớp Tin học trắc địa K51


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa

1

1

0

1

1

0

1

0

0

0

1

1

0

1

1

0

1

1

0

0

1

0

0

0

Bảng 1-1 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 cả các đặc tính không
gian.
VD: 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.

Hình 1-9 Ứng dụng thuật toán logic trong tìm kiếm không gian
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.

Ngô Thế Cường

25

Lớp Tin học trắc địa K51