Ứng dụng GIS thành lập cơ sở dữ liệu du lịch cho thành phố Nam Định

LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện đề tài, em đã nhận được sự giúp đỡ và chỉ bảo
nhiệt tình của các thầy, cô giáo trong khoa Trắc Địa Bản Đồ - Trường Đại học Tài
nguyên và Môi trường Hà Nội, Các cô chú anh chị trong công ty Tài Nguyên Môi
Trường Biển để em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này.
Trước hết em xin nói lời cảm ơn chân thành nhất tới Thạc sĩ Nguyễn Thị Kim
Dung đã giúp đỡ tận tình và trực tiếp hướng dẫn em trong suốt thời gian em thực hiện
đồ án.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong Trường Đại học Tài
nguyên và Môi trường Hà Nội nói chung, các thầy, cô giáo trong khoa Quản lý đất
đai nói riêng đã tận tình dạy dỗ, chỉ bảo ân cần trong suốt thời gian em học tập tại
trường.
Em xin chân thành cảm ơn các cô chú, anh chị trong công ty Tài Nguyên Môi
Trường Biển đơn vị đã trực tiếp giúp đỡ em trong thời gian nghiên cứu làm đề tài.
Vì thời gian có hạn nên đồ án tốt nghiệp của em không tránh khỏi những
thiếu sót. Kính mong sự đóng góp và chỉ bảo của các thầy cô giáo để đồ án tốt
nghiệp được hoàn thiện hơn.
Em xin kính chúc các thầy, cô giáo và các cô, chú luôn mạnh khoẻ và hạnh phúc.
Em xin chân thành cảm ơn!

1


Lời cam đoan
Em cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng em.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai
công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Một số thuật ngữ viết tắt
ArcCatalog

Một phần mềm trong bộ phần mềm ArcGIS có chức năng quản
trị dữ liệu địa lý.

ArcGIS

Bộ phần mềm GIS được phát triển bởi hãng ESRI.

Geodatabase

Geographical database hay Cơ sở dữ liệu địa lý.

CSDL

Cơ sở dữ liệu.

GIS

Geographical Information System hay hệ thống thống thông tin
địa lý.

UBND

2

Ủy ban nhân dân.


MỤC LỤC

3

DANH MỤC HÌNH

4


LỜI MỞ ĐẦU
Địa lý luôn có vai trò quan trọng đối với con người. Trong thời kỳ đồ đá,
những người đi săn đã đoán trước vị trí của những con mồi, những người thám
hiểm đầu tiên trên thế giới cũng đã sống và chết bằng chính kiến thức về địa lý của họ
và xã hội ngày nay đang sống và làm việc dựa vào sự hiểu biết về vấn đề ai thuộc
vị trí nào. Trong các mẫu bản đồ và thông tin không gian, địa lý ứng dụng đã và đang
phục vụ cho sự khám phá, quy hoạch, hợp tác cũng như xung đột trong suốt 3000
năm qua và bản đồ là một trong số các tài liệu đẹp nhất trong nền văn minh của
chúng ta.
Đa số các kiến thức về địa lý của chúng ta được áp dụng và các côngviệc
hàng ngày; ví dụ như khi chúng ta đố nhau về các tuyến đường của một khu vực
được coi là mê cung đường phố ở một nơi nào đó hay khi chúng ta tìm kiếm một
trạm xăng gần nhất nào đó. Thông tin không gian có một sự tác động mạnh mẽ hơn đối
với cuộc sống của chúng ta, thường trong một phạm vi nào đó mà ta không nhận
thấy để giúp chúng ta sản xuất ra lương thực, năng lượng, trang phục mà chúng ta
sử dụng hàng ngày và kể cả những trò giải trí mà chúng ta tận hưởng.
Bởi lẽ thông tin không gian là rất quan trọng nên chúng ta đã và đang phát
triển các công cụ được gọi là hệ thống thông tin địa lý (GIS – Geographic
Information Systems) để trợ giúp ta cùng với các kiến thức địa lý mà ta có được.
Một hệ thống thông tin địa lý (GIS) giúp chúng ta tập hợp và sử dụng các dữ liệu
không gian (ở đây, cụm từ viết tắt GIS được dùng để chỉ một hay nhiều hệ thống
thông tin địa lý). Một số thành phần GIS hoàn toàn thuộc về mặt kỹ thuật; chúng
bao gồm các thiết bị thu thập dữ liệu rất hiện đại, các mạng lưới giao tiếp tiến bộ và

tin học phức tạp. Các phương pháp của GIS khác thì lại rất đơn giản, chẳng hạn như
khi một cây bút chì và một mẫu giấy được sử dụng để xác nhận ngoài thực địa một
bản đồ.
Như nhiều khía cạnh của cuộc sống trong 5 thập kỷ trở lại đây, cách thức
chúng ta tập hợp và sử dụng các dữ liệu không gian đã và đang được thay đổi một
cách sâu sắc bởi các công nghệ điện tử hiện đại và các phần cứng, phần mềm GIS là
kết quả tất yếu quan trọng của sự phát triển công nghệ đó. Việc thu và xử lý các dữ
5


liệu không gian được đẩy mạnh trong vòng 3 thập kỷ gần đây và vẫn đang tiếp tục
tiến triển.
Chìa khóa của tất cả các định nghĩa của GIS là “cái gì” và “ở đâu”. GIS và
phân tích không gian có liên quan đến vị trí chính xác và tương đối của các đặc
trưng cũng như các đặc điểm, thuộc tính của các đặc trưng đó. Vị trí của các đối
tượng không gian quan trọng như các dòng sông, suối có thể được ghi lại, kể cả các
thông tin có liên quan như kích thước, tốc độ dòng chảy, chất lượng nước hay các
loài các được tìm thấy trong sông, suối đó. Quả thật, các thông tin thuộc tính đó
thường phụ thuộc vào sự sắp xếp mức độ quan trọng của các đối tượng khác nhau.
GIS có khả năng hỗ trợ cho việc phân tích và hiển thị các mối quan hệ không gian đó.
Tại Việt Nam, hệ thông tin địa lý được ứng dụng chủ yếu cho lĩnh vực số
hoá. Sau giai đoạn số hoá, người ta sẽ cần đến hệ thông tin địa lý ở các chức năng
phân tích khác để giải quyết các bài toán ứng dụng. GIS dùng trong quản lý môi
trường, dân số, quy hoạch đô thị, quảng bá và phát triển du lịch…nâng cao trình độ
dân trí. GIS là sự lựa chọn hàng đầu, hướng đi đúng đắn nhằm phát triển bền vững
đất nước.
Và hơn nữa công tác quản lý du lịch thường mất nhiều thời gian cho việc
tổng hợp, cập nhật thông tin thường xuyên với một khối lượng lớn từ nhiều nguồn,
lĩnh vực khác nhau. Đặc biệt trong công tác quản lý lãnh thổ thì yếu tố không gian
dữ liệu có một ý nghĩa rất quan trọng. Với thế mạnh phân tích, liên kết dữ liệu

không gian (bản đồ) và dữ liệu thuộc tính GIS sẽ cho ta một bộ cơ sở dữ liệu với
các hình ảnh thực sinh động, có đầy đủ thông tin liên quan một cách tổng thể. Ứng
dụng GIS là một giải pháp phù hợp trong vấn đề hỗ trợ công tác quản lý du lịch.
Thành phố Nam Định là trung tâm chính trị kinh tế văn hóa khoa học kỹ
thuật của tỉnh . Du lịch Nam Định cũng rất phát triển khách du lịch đến nơi đây
thăm đền chùa, tìm về lịch sử của ông cha ta. Hàng năm có tới 1,1 triệu lượt người
ghé thăm thành phố. Các thông tin du lịch cần phải đầy đủ phong phú được cập nhật
thường xuyên phổ biến rộng rãi, dễ quản lý và dễ sử dụng.Với những ưu điểm vượt
trội, GIS đáp ứng được những yêu cầu trên là sự lựa chọn tốt nhất để phát triển
ngành du lịch nói chung, du lịch của thành phố Nam Định nói riêng. Cụ thể sẽ được

6


trình bày trong đồ án tốt nghiệp của em với tên đề tài “ Ứng dụng GIS thành lập
cơ sở dữ liệu du lịch cho thành phố Nam Định”.
Bố cục đồ án bao gồm:
 Lời nói đầu
 Chương 1 : Tổng quan về Hệ thống thông tin địa lý GIS.
 Chương 2 : Cở sở dữ liệu và cấu trúc cơ sở dữ liệu du lịch
 Chương 3 : Xây dựng cơ sở dữ liệu du lịch thành phố Nam Định
 Kết luận.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện
Vũ Minh Lý

7


Chương 1

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ GIS
Hệ thống thông tin địa lý GIS (Geographic Information System) là một hệ
thống bao gồm các phần mềm phần cứng máy tính và một cơ sở dữ liệu với chức
năng thu thập, cập nhật, quản trị và phân tích, biểu diễn dữ liệu địa lý phục vụ giải
quyết các bài toán ứng dụng có liên quan đến vị trí địa lý trên bề mặt trái đất
1.1. Giới thiệu về hệ thống thông tin địa lý.
Chìa khóa của tất cả các định nghĩa của GIS là “cái gì” và “ở đâu”. GIS và
phân tích không gian có liên quan đến vị trí chính xác và tương đối của các đặc
trưng cũng như các đặc điểm, thuộc tính của các đặc trưng đó. Vị trí của các đối
tượng không gian quan trọng như các dòng sông, suối có thể được ghi lại, kể cả các
thông tin có liên quan như kích thước, tốc độ dòng chảy, chất lượng nước hay các
loài các được tìm thấy trong sông, suối đó. Quả thật, các thông tin thuộc tính đó
thường phụ thuộc vào sự sắp xếp mức độ quan trọng của các đối tượng khác nhau.
GIS có khả năng hỗ trợ cho việc phân tích và hiển thị các mối quan hệ không gian đó.
1.1.1. Khái niệm GIS
GIS là từ viết tắt của thuật ngữ: Geographic Information System là hệ thống
thông tin địa lý được hình thành từ ba khái niệm “Địa lý, thông tin, hệ thống”. Cùng
với sự hình thành và phát triển của GIS, có nhiều định nghĩa khác nhau được đưa ra.
Hệ thống thông tin địa lý là hệ thống quản lý thông tin không gian địa lý
được phát triển dựa trên cơ sở công nghệ máy tính và tin học với mục đích lưu trữ,
hợp nhất, mô hình hóa phân tích, dự báo và trình bày được nhiều dạng dữ liệu.
Hiện nay, có rất nhiều định nghĩa về hệ thông tin địa lý được sử dụng, ví dụ:
Việc nghiên cứu. Hệ thống môi trường ESRI của Mỹ định nghĩa “ Hệ thông tin địa
lý là một tập hợp có tổ chức bao gồm phần cứng, phần mềm máy tính, dữ liệu địa lý
của con người, được thiết kế nhằm mục đích nắm bắt, lưu trữ, cập nhật, điều khiển,
phân tích và kết xuất” hoặc “ Hệ thông tin địa lý là một hệ thống quản trị cơ sở dữ
liệu bằng máy tính để thu thập, lưu trữ, phân tích và hiển thị không gian” (National
Center for Geographic Information and Analysis 1988); …
8

Chúng ta có thể định nghĩa Hệ thông tin địa lý là một hệ thống thông tin có
khả năng thu thập, cập nhật, quản trị và phân tích, biểu diễn dữ liệu địa lý phục vụ
giải quyết các bài toán ứng dụng có liên quan tới vị trí địa lý trên trong và ngoài bề
mặt trái đất hoặc được định nghĩa như là một hệ thống thông tin với khả năng truy
cập dữ liệu địa lý nhằm hỗ trợ cho công tác quản lý, quy hoạch và quản lý tài
nguyên thiên nhiên và môi trường.
Hệ thông tin địa lý có vai trò quan trọng trong quy hoạch và quản lý môi
trường vì nó giúp cho những người ra quyết định có một cái nhìn bao quát những
khu vực có vấn đề và có thể dùng hệ thông tin địa lý để theo dõi nguồn gây ô
nhiễm. Ví dụ khi người dân liên hệ với chính quyền địa phương để báo cáo về việc
nước sông có mùi lạ. Chính quyền địa phương có thể sử dụng hệ thông tin địa lý để
liên kết các thông tin về các khu công nghiệp trong huyện tỉnh với thông tin về vị trí
của tất cả các sông, suối trên địa bàn. Biện pháp đầu tiên có thể là xác định tất cả
các khu công nghiệp nằm ở gần con sông đó hay các con suối chảy ra sông đó. Niếu
mẫu nước đó được xét nghiệm gây ô nhiễm thì chính quyền địa phương có thể sử
dụng hệ thông tin địa lý để tìm ra tất cả các công ty, khu công nghiệp trên địa bàn có
sử dụng chất gây ô nhiễm đó trong sản xuất.
Hệ GIS điển hình được thiết lập trên một số khái niệm cơ bản sau:
- Các đặc điểm của thế giới thực trên bề mặt Trái đất được mô tả lại trên một hệ
quy chiếu bản đồ và được lưu lại trong máy tính. đồng thời, máy tính cũng lưu lại
lưới chiếu và các thuộc tính của các đặc điểm bản đồ đó để có thể trả lời các câu hỏi
như “chúng ở đâu?” và “chúng là cái gì?”.
- Các đặc điểm bản đồ có thể được hiển thị hoặc vẽ ra khi ta kết hợp bất kỳ
hai hay nhiều đối tượng và hầu như trên bất kỳ một tỷ lệ bản đồ. Tin học hóa các
dữ liệu bản đồ phải được sử dụng một cách linh hoạt hơn so với các bản đồ giấy
truyền thống.
- GIS có khả năng phân tích các mối quan hệ trong không gian giữa các đặc
điểm bản đồ.

1.1.2. Lịch sử hình thành và phát triển.

9


Những năm đầu của thập kỉ 60(1963-1964) các nhà khoa học Canada đã xây
dựng hệ GIS đầu tiên với tên gọi “Canada Geographic Information System” được
sử dụng trong công tác quản lý tài nguyên ở Canada. Ở thời điểm ban đầu này, hệ
GIS được thừa hưởng mọi thành quả trong nghành bản đồ cả về ý tưởng cũng như
thành tựu của kĩ thuật bản đồ. GIS bắt đầu hoạt động bằng việc thu thập dữ liệu theo
định hướng tuỳ thuộc vào mục tiêu đặt ra. 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 hệ thống
thông tin địa lý là những phần mền nhập dữ liệu và vẽ bản đồ đơn giản, việc xử lý
thông tin đồ hoạ còn rất hạn chế.
Từ những năm 1960-1980: là thời kì tìm tòi và khám phá về kĩ thuật đồ hoạ
của công nghệ thông tin. Nhờ sự phát triển của công nghệ thông tin mà những khả
năng xử lý đồ hoạ trên máy tính trở thành dễ dàng và thuận tiện. Hàng loạt các
chương trình phần mền xử lý đồ hoạ và các phiên bản đầu tiên của các phần mền
GIS ra đời như phần mền ARC/INFOR.
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, Đặc biệt ở Mỹ, Canada và châu Âu,
người ta đã xây dựng và không ngừng hoàn thiện các chương trình phần mềm có
uy tín quốc tế như ARC/INFOR, PCI, ILWIS, SPAND, IDRISI…
Công nghệ vi điện tử và công nghệ sản xuất máy tính cá nhân (PC) phát triển
mạnh; máy tính trở thành công cụ phổ biến trong mọi hoạt động nghiên cứu, thiết
kế và quản lý xã hội. Những phần mềm GIS chạy trên PC ngày càng phát triển đã
làm cho công nghệ GIS lan truyền nhanh chóng đến các nước đang phát triển ở
châu Á và càng ngày thâm nhập sâu vào lĩnh vực địa lý và bản đồ.

Ở Việt Nam, công nghệ GIS 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 GIS ở Việt Nam có thể chia thành các thời
kỳ:
Từ 1980-1985: Bắt đầu nghiên cứu về GIS
Từ 1985-1994: Tìm tòi và những ứng dụng đầu tiên.
Từ 1995 đến nay: Bùng nổ và phát triển.
10


Thời kỳ 1980-1985: là giai đoạn bắt đầu với những hiểu biết sơ bộ và tiếp
xúc với HTTTĐL qua các hội thảo quốc tế về công nghệ thông tin và GIS. Trong
giai đoạn này, chúng ta chưa nhập được các chương trình phần mềm mạnh. Các
phần mềm tự viết và phát triển khả năng đồ hoạ còn rất yếu, chỉ mới giải quyết
được các nhiệm vụ và xuất dữ liệu.
Các thiết bị phần cứng còn thiếu thốn và ít. Do đó, chúng ta chưa có các ứng
dụng cụ thể, song các cơ quan đã bắt đầu quan tâm nghiên cứu về GIS và hướng
phát triển thành lập, biên tập và sản xuất bản đồ với sự hỗ trợ của máy tính điện tử.
Công tác đào tạo về GIS chưa phát triển hội thảo về GIS chưa được tổ chức,
công nghệ này còn chưa được ứng dụng rộng rãi, các ứng dụng mới chỉ mang tính
chất thử nghiệm.
Thời kì 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 cơ
quan nghiên cứư về công nghệ thông tin, tiếp đó là một số cơ quan quản lý tài
nguyên như: nông nghiệp, lâm nghiệp, địa chất…
Trong giai đoạn này, những thiết bị phần cứng đã có những tiến bộ lớn, đã có
nhiều máy tính và thiết bị phụ trợ, nhưng giá thành đắt, không phải cơ sở nào cũng
mua được, do đó đã hạn chế các ứng dụng tại nhiều cơ quan. Tuy nhiên, đối với
những nơi được chú trọng phát triển như Viện Công nghệ thông tin, các công ty
máy tính, các dự án, các đề án, các chương trình cấp nhà nước đã bắt đầu triển khai

các đề tài, đề án về nghiên cứu và ứng dụng công nghệ GIS.
Trong lĩnh vực ứng dụng và sản xuất các chương trình phần mềm, có hai xu
hướng:
-Các chuyên gia lập trình và các chuyên gia của các ngành khác nhau của
Việt Nam phát triển xây dựng các phần mềm GIS như: POPMAP của Vũ Duy Mẫn
và nhiều người khác (1993), CAPMAP của Lại Huy Phương và công ty AIC,
WINGIS của công ty DOLSOTFT(1995),…
-Mua và sử dụng các phần mềm nước ngoài như MAPINFO,
ARC/INFO,MGE (Viện Thông tin lưu trữ và Bảo tàng địa chất, Viện Khoa học và
Công nghệ Địa chính, Viện Địa lý, Trung tâm Viễn thám Geomatic, thuộc Trung
tâm Khoa học tự nhiên và Công nghệ quốc gia, Viện Thiết kế và quy hoạch nông

11


nghiệp, Trung tâm Tư vấn thông tin Tài nguyên rừng-Viện Điều tra quy hoạch rừngBộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn).
Những kết quả nghiên cứu ứng dụng cơ bản của gian đoạn này thuộc các lĩnh
vực: điều tra quy hoạch quản lý các tiểu khu, các loại rừng, thống kê diện tích rừng
trong nông nghiệp, xây dựng các bản đồ hiện trạng tài nguyên thiên nhiên, quản lý
các thông tin khoáng sản và bản đồ địa chất. Nhiều cơ quan đã tiến hành số hoá bản
đồ và lưu trữ thông tin chuyên ngành, quản lý dữ liệu chuyên ngành dưới dạng các
GIS. Công tác đào tạo về GIS đã bước đầu được chú ý song còn mang tính tự phát,
nhằm đáp ứng các nhu cầu cụ thể của cơ quan, chưa hệ thống, quy mô còn nhỏ.
Chủ yếu nhằm hướng dẫn sử dụng các chương trình phần mềm.
Thời kì 1995 tới nay: Là giai đoạn phát triển và bùng nổ của GIS
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 các nhà sản
xuất 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 bị máy tính, cần thiết cho các ứng dụng GIS như:
hãng máy tính IBM, COMPAQ,SUN,ACER,INTEGRAPH…và các hãng sản xuất

các thiết bị ngoại vi: máy quét, bàn số hoá, máy in HP, Epson, CALCOM,…
Một thị trường sôi động về thiết bị công nghệ thông tin đã giúp cho chi phí
các phần cứng giảm dần. Các cơ quan nghiên cứu và ứng dụng công nghệ thông tin
có thể trang thiết bị nhập dữ liệu và các thiết bị xuất dữ liệu một cách dễ dàng.
Các phần mềm tiên tiến trong công nghệ GIS, kết hợp với công nghệ viễn
thám đều đã có mặt tại Việt Nam. Đại lý của các hãng như: MAPINFOR,
ACR/INFOR cũng được đặt tại Hà Nội, TP. Hồ Chí Minh,… Các phần mềm của
Việt Nam cũng ngày càng được hoàn thiện và phổ cập hơn.
Đào tạo về công nghệ GIS không những được thực hiện trong các trường đại
học, mà còn được vào chương trình giáo dục phổ thông. Đặc biệt, trong chương
trình Công nghệ Thông tin của Nhà nước đã có một đã có một dự án về phát triển
GIS cho các tỉnh của Việt Nam.
Công nghệ GIS không còn là vấn đề của một cơ quan, một đơn vị nghiên
cứu, mà đã trở thành một chiến lược của Nhà nước; một công nghệ trong hệ thống
thông tin được Nhà nước quan tâm và khuyến khích phát triển.

12


Cũng từ năm 1995 công nghệ GIS được ứng dụng rộng rãi trong các ngành
và trở thành công cụ không thể thiếu cho ngành kinh tế quốc dân.
Cho đến nay các quan điểm về GIS đã thống nhất chung như sau: “GIS là
một hệ thống kết hợp giữa con người và hệ thống máy tính cùng các thiết bị ngoại
vi để lưu trữ, xử lý, phân tích, hiển thị các thông tin địa lý để phục vụ một mục đích
nghiên cứu nhất định”.
Hệ thống phần mềm trong GIS có thể kết nối thông tin về vị trí địa lý của sự
vật với những thông tin của bản thân sự vật, khác với bản đồ trên giấy, GIS có thể tổ
hợp nhiều lớp thông tin, mỗi loại thông tin trên bản đồ có thể tổ hợp nhiều lớp
thông tin riêng, người sử dụng có thể bật hoặc tắt các lớp thông tin theo nhu cầu của
mình.

13


1.1.3. Các thành phần trong GIS.
Cấu trúc cơ bản của cơ sở dữ liệu;
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.
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
Mô hình dữ liệu kiểu Raster là phương pháp thể hiện các dữ liệu đồ hoạ bằng
hệ thống các ô vuông hay pixel theo hàng và cột. Pixel là đơn vị cơ bản của mô hình
Raster. Vị trí của các đối tượng địa lý được xác định bằng vị trí của các pixel.
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.
Ta thấy biểu diễn hai chiều của dữ liệu địa lý theo cấu trúc Raster là không
liên tục nhưng được định lượng hoá để có thể đánh giá được độ dài, diện tích. Dễ
thấy không gian càng được chia nhỏ thành nhiều cell thì tính toán càng chính xác.
Biểu diễn Raster được xây dựng trên cơ sở hình học Ơcơlit. Mỗi một cell tương ứng
với một diện tích vuông trên thực tế. Độ lớn cạnh của ô vuông này còn được gọi là
độ phân giải của dữ liệu.

Hình-1.1-Điểm, đường, đa giác.
14

Điểm, đường, đa giác.
Cấu trúc dữ liệu Raster có những ưu, nhược điểm sau:
* Ưu điểm:
- Cấu trúc rất đơn giản.
- Dễ dàng sử dụng cho các phép toán chồng xếp và các phép toán xử lý ảnh
viễn thám.
- Dễ dàng thực hiện nhiều phép phân tích khác nhau.
- Bài toán mô phỏng là có thể thực hiện được do đơn vị không gian là giống
nhau (cell).
- Kỹ thuật rẻ tiền và có thể phát triển mạnh.
* Nhược điểm:
- Dung lượng dữ liệu lớn.
- Độ chính xác có thể giảm nếu sử dụng không hợp lý kích thước cell.
- Bản đồ hiển thị không đẹp.
- Các bài toán mạng rất khó thực hiện.
- Khối lượng tính toán để biến đổi toạ độ là rất lớn.
Cấu trúc dữ liệu Vector
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.
15


- 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.
Nói chung, không có sự khác biệt giữa việc lưu trữ số liệu định vị của yếu tố
đường và số liệu định vị của yếu tố vùng, cả hai đều lưu trữ dưới dạng tập hợp các
điểm của một đường. Nhưng có thể nhận biết rõ ràng nếu chỉ ra số liệu định vị kèm
theo yếu tố được hiển thị (điểm, đường, vùng). Đường bao của một vùng khép kín
(tức là điểm đầu và điểm cuối trùng nhau). Ngược lại, một đường khép kín không
phải trong trường hợp nào cũng phản ánh một vùng (ví dụ đường bình độ là một
đường khép kín nhưng không là yếu tố vùng).

Hình-1.2- Toạ độ của điểm, đường, đa giác.

Cấu trúc dữ liệu Vector có những ưu, nhược điểm sau:
* Ưu điểm:
- Biểu diễn tốt các đối tượng địa lý.
- Dữ liệu nhỏ, gọn.

16


- Các quan hệ topo được xác định bằng mạng kết nối.
- Có độ chính xác về mặt hình học.

- Khả năng sửa chữa, bổ sung, thay đổi các dữ liệu hình học cũng như thuộc
tính nhanh, tiện lợi.
* Nhược điểm:
- Cấu trúc dữ liệu phức tạp.
- Chồng xếp bản đồ phức tạp.
Các bài toán mô phỏng thường khó giải vì mỗi đơn vị không gian có cấu trúc
khác nhau.
- In ấn đắt tiền.
- Kỹ thuật đắt tiền.
- Các bài toán phân tích và các phép lọc là rất khó thực hiện.
Chuyển đổi dạng dữ liệu Vector sang dữ liệu Raster và ngược lại
Sự chuyển đổi từ Vector sang Raster hoặc từ Raster sang Vector là cần thiết
khi hai dữ liệu được lưu giữ trong những mô hình dữ liệu khác nhau.
- Chuyển từ dữ liệu Raster sang dữ liệu Vector có nghĩa là tạo ra các điểm,
đường, vùng. Độ chính xác của sự chuyển đổi phụ thuộc vào kích cỡ ô của hệ
Raster. Quá trình trở lên phức tạp trong trường hợp là dữ liệu số.
- Chuyển từ dữ liệu Vector sang dữ liệu Raster thì toàn bộ thông tin cần được
chia nhỏ thành các ô Raster. Để làm được việc này, lưới của các ô được đặt trên bản
đồ vector cơ sở và thông tin ở mỗi ô được gán vào ô khi chuyển một điểm sang
thành một ô, vị trí chính xác của nó mờ nhạt dần và trở lên kém chính xác. Bất kỳ
một đối tượng Vector nào cũng sẽ được biểu diễn kém chính xác hơn trong hệ thống
Raster.
Hệ thống thông tin địa lý gồm 5 hợp phần cơ bản là:
-Phần cứng(hard wave)
-Phần mềm( soft wave)
-Dữ liệu địa lý(Geographic data)
-Chuyên viên(Expertise)
17

-Chính sách và cách thức quản lý(Policy and Management).
Tất cả các hợp phần này cần được kết hợp một cách cân đối để hệ thống có
thể hoạt động có hiệu quả.Việc lựa chọn và trang bị phần cứng và phần mềm thường là
những bước dễ dàng nhất và nhanah nhất trong quá trình phát triển một hệ GIS. Việc
thu thập và tổ chức dữ liệu, phát triển nhân sự và thiết lập các quy định cho vấn đề sử
dụng GIS thường khó khăn hơn và tốn nhiều thời gian hơn.

Hình-1.3- Sơ đồ hệ thông tin địa lý.
* Phần cứng
Phần cứng của GIS được xem là phần cố định mà bằng mắt thường ta có thể
dễ dàng thấy được. Nó bao gồm máy tính và các thiết bị ngoại vi (Thiết bị bao gồm
máy vi tính, máy vẽ, máy in, bàn số hóa, thiết bị quét ảnh và các thiết bị lưu trữ số)
Máy tính có thể là máy có bất kỳ kích thước nào và có thể do nhiều hãng sản
xuất với cấu hình khác nhau. Tuy nhiên, máy tính có cấu hình mạnh là điều mong
muốn để sử dụng trong GIS. Các thiết bị ngoại vi bao gồm bàn số hóa, máy quét,
máy in và máy vẽ. Các thiết bị này cũng hết sức đa dạng về kích cỡ, kiểu dáng, tốc độ
xử lý và độ phân giải do các hãng khác nhau sản xuất. Chúng được kết nối với máy

18


tính để thực hiện việc nhập và xuất dữ liệu.
Thiết bị:
Thiết bị bao gồm máy vi tính, máy vẽ, máy in, bàn số hóa, thiết bị quét ảnh
và các thiết bị lưu trữ số
-Bộ xử lý trung tâm CPU
Bộ xử lý trung tâm hay còn gọi là CPU, là phần cứng quan trọng nhất của
máy vi tính. CPU không những thực hành tính toán trên dữ liệu, mà còn điều khiển
lắp đặt phần cứng khác, nó thì cần thiết cho việc quản lý thông tin theo sau thông
qua hệ thống.

Bàn số hóa
(Digitizer)
Ổ đĩa
Disk Drive
Bộ xử lý Trung tâm
C.P.U

Máy vẽ
Plotter
Ô băng
Tape drive
Màn hình
V.D.U

19


Hình-1.4- Hệ thống quản lý.
-Bộ nhớ trong (RAM)
Tất cả máy vi tính có bộ nhớ trong mà chức năng như là “không gian làm
việc” cho chương trình và dữ liệu. Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên (RAM) này có khả
năng giữ một giới hạn dữ liệu ở một số hạng thời gian. Điều đó có nghĩa nó ít có
khả năng thực hiện điều hành phức tạp trên bộ dữ liệu lớn trong hệ điều hành.
-Bộ sắp xếp và lưu trữ ngoài
Băng có từ tính được giữ không những trong cuộn băng lớn mà còn trong
cuộn băng nhỏ. Thuận lợi của dây băng có từ tính là nó có thể lưu trữ một số lượng
lớn dữ liệu. Sự gia tăng khả năng lưu trữ thực hiện bằng các đĩa có từ tính. Các đĩa
cứng có khả lưu trữ rất lớn còn các đĩa mềm thì với khả năng rất giới hạn, mà hiện
nay gần như không còn khả năng sử dụng nữa. Công nghệ phát triển cũng tạo ra

thêm nhiều loại thiết bị có thể lưu trữ và truyền số liệu đọc qua cổng USB của máy
vi tính. Các đĩa DVD ngày nay có thể lưu trữ dữ liệu tới 50 Gb và rất thuận tiện để
sao lưu số liệu.
-Các thiết bị ngoại vi
Thiết bị đầu vào(input): sử dụng để đưa dư liệu vào cơ sở dữ liệu. Chúng có
thể là: các ổ đọc dữ liệu, bàn số hóa dùng để tạo số liệu vector, máy quét ảnh để tạo
dữ liệu raster, các thiết bị thu thập thông tin điện tử…* Digitizer
Bàn số hoá bản đồ bao gồm một hàng giống như chiếc bàn viết, mà bản đồ
được trải rộng ra, và một con chuột cursor, được dùng để đưa các đường thẳng và
các điểm trên bản đồ đã được định vị vào thành dạng số. Trong toàn bộ bàn số hoá,
việc tổ chức được ghi bởi phương pháp của một cột lưới đã gắn vào trong bảng.
Dây tóc của cursor phát ra do sự đẩy của từ tính điện mà nó tìm thấy bởi cột lưới sắt
và được chuyển giao đến máy vi tính như một cặp tương xứng. Hầu như các cursor
được vừa vặn với 4 hoặc nhiều nút cho việc chuyển tín hiệu đặc biệt cho việc điều
20


khiển chương trình. Các bàn số hoá hiện nay có kích thước thay đổi từ bảng nhỏ
27cmx27cm đến bảng lớn 1mx1.5m.
Máy quét (Scanner)
Máy quét sẽ chuyển thông tin trên bản đồ tương xứng một cách tự động
thành dạng file Raster. Một cách luân phiên nhau, bản đồ có thể được trải rộng ra
trên bàn mà đầu scanning di chuyển trong một loạt đường thẳng song song nhau.
Các thiết bị đầu ra (out put): sử dụng để hiển thị, trình bày và đua ra các kết
quả xử lý dữ liệu. Ngoài các màn hình máy tính luôn đi cùng các PC như các máy
in, các máy vẽ, các ổ ghi CD, các ổ ghi DVD…
+ Máy in (printer): Là bộ phận dùng để in ấn các thông tin, bản đồ, dưới
nhiều kích thước khác nhau tuỳ theo yêu cầu của người sử dụng, thông thường máy
in có khổ lớn từ A4 đến A2. Máy in có thể là máy in phun màu, máy laser, hoặc máy
in kim ( hiện nay đã không còn sử dụng nữa).

+ Máy vẽ ( plotter): Đối với những yêu cầu cần thiết phải in các bản đồ có
kích thước lớn, thường máy in không đáp ứng được mà ta phải dùng đến máy vẽ.
Máy vẽ thường có kích thước của khổ A1 hoặc A0.
* Phần mềm.
Là tập hợp các câu lệnh, chỉ thị nhằm điều khiển phần cứng của máy tính
thực hiện một nhiệm vụ xác định, phần mềm hệ thống thông tin địa lý có thể là một
tổ hợp các phần mềm máy tính. Phần mềm được sử dụng trong kỹ thuật GIS phải
bao gồm các tính năng cơ bản sau:
Nhập dữ liệu
Nhập lệnh
hỏi đáp
Cơ sở dữ liệu
địa lý
Hiển thị và báo cáo
Truyền tin

21


Hình-1.5- Tính năng cơ bản trong GIS.
Các Modul phần mềm của GIS
- Nhập và kiểm tra dữ liệu (Data input): Bao gồm tất cả các khía cạnh về
biến đổi dữ liệu đã ở dạng bản đồ, trong lĩnh vực quan sát vào một dạng số tương
thích. Có một loạt các công cụ máy tính dành cho công việc này, kể cả terminal trao
đổi hoặc màn hình, bàn số hoá, các file văn bản dữ liệu, máy quét ( dùng trong các
vệ tinh hoặc máy bay để ghi lại trực tiếp dữ liệu hay chuyển đổi các loại bản đồ) và
các thiết bị cần thiết để ghi lại dữ liệu đã có sẵn trên các vật mang tin từ tính như:
Băng, trống từ và đĩa. Việc nhập và chỉnh sửa dữ liệu đòi hỏi phải xây dựng một cơ
sở dữ liệu. Đây là giai đoạn rất quan trọng cho việc xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý.

Bộ cảm ứng
Files văn bản
Bản đồ đã có
Quan trắc thực địa
22


Terminal trao đổi
Bàn số hoá
Files văn bản
Files văn bản
Nhập dữ liệu

Hình-1.6- Sơ đồ công tác nhập số liệu
Công tác nhập dữ liệu
- Lưu trữ và quản lý cơ sở dữ liệu (Geographic database): Lưu trữ và quản lý
cơ sở dữ liệu đề cập đến phương pháp kết nối thông tin vị trí (topology) và thông tin
thuộc tính (attributes) của các đối tượng địa lý ( điểm, đường đại diện cho các đối
tượng trên bề mặt Trái đất. Hai thông tin này được tổ chức và liên hệ qua các thao
tác trên máy tính và sao cho chúng có thể lĩnh hội được bởi người sử dụng hệ thống.
- Xuất dữ liệu (Display and reporting): Dữ liệu đưa ra là các báo cáo kết quả
quá trình phân tích tới người sử dụng, có thể bao gồm các dạng: bản đồ, bảng biểu,
biểu đồ, lưu đồ được thể hiện trên máy tính, máy in, máy vẽ.

Nhập dữ liệu
CSDL

23

Hệ thống quản lý

CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỊA LÝ

Vị trí
Topology

Thuộc tính

Query Input
Chuyển đổi
Xử lý

Hình-1.7- Sơ đồ công tác thành lập cơ sở dữ liệu.
- Biến đổi dữ liệu (Data Transformation): Biến đổi dữ liệu gồm hai lớp điều
hành nhằm mục đích khắc phục lỗi từ dữ liệu và cập nhật chúng. Biến đổi dữ liệu có
thể được thực hiện trên dữ liệu không gian và thông tin thuộc tính một cách tách
biệt hoặc tổng hợp cả hai.

24


- Tương tác với người dùng (Query input): Giao tiếp với người dùng là yếu
tố quan trọng nhất của bất kỳ hệ thống thông tin nào. Các giao diện người dùng ở
một hệ thông tin được thiết kế phụ thuộc vào mục đích của ứng dụng đó.
Ở phần này đề cập tới các dạng phần mềm chính được sử dụng trong hệ
thống GIS, thường gồm các nhóm sau:
-Phần mềm hệ thống-hệ điều hành: thường cài đặt Unix cho máy trạm,
server; cài Window cho các PC.
-Phần mềm quản trị cơ sở dữ liệu: sử dụng trong thu nhập, cập nhật dữ liệu

thuộc tính; ví dụ; Foxpro, Access, SQL Server, Excel,…vv.
-Phần mềm GIS: hiện nay có nhiều phần mềm GIS có sẵn trên thị trường.
Các phần mềm GIS thường có khả năng tổ chức cơ sở dữ liệu và làm việc với cả dữ
liệu không gian và dữ liệu thuộc tính. Chúng tôi sẽ liệt kê một số phần mềm GIS
tiêu biểu như sau:
+Arc GIS(Arc/Info, ArcView) của ESRI
+GeoMedia, MGE của Intergraph
+MapInfo của MapInfo
+IDRISI của Clark University
+GRASS GIS của Trung tâm Thông tin GRASS ( Geographic Resources
Analysis Support System)
+SIS (Spation Information System) của Cadcrop
+ED Mapper của ER Mapper
+ILWIS…vv.
Các phần mềm sử dụng trong lĩnh vực GIS cần có ít nhất một trong những
chức năng sau:
-Có khả năng thu thập và cập nhật dữ liệu( cả dữ liệu không gian và dữ liệu
thuộc tính) từ nhiều nguồn dữ liệu khác nhau, có các chức năng cho phép liên kết
dữ liệu không gian với dữ liệu thuộc tính.
-Phân tích không gian: phân tích dữ liệu vector, xây dựng topology tạo vùng
đệm, chồng xếp các lớp dữ liệu không gian, phân tích mạng lưới( tìm đường đi,...).
25