ỨNG DỤNG GIS TRONG QUẢN LÍ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA ĐỊA LÍ

ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG

ỨNG DỤNG GIS TRONG QUẢN LÍ
TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

GIẢNG VIÊN: NGUYỄN THỊ DIỆU
GV: ThS. Nguyễn Thị Diệu
KHOA ĐỊA LÝ - ĐHSP ĐN

ĐÀ NẴNG, 8/2015
1


2


ĐỀ CƯƠNG GIẢN LƯỢC HỌC PHẦN

Tên học phần: GIS TRONG QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG
Số tín chỉ: 2 (15 tiết lên lớp, 15 tiết thực hành, ôn tập và kiểm tra)
Bộ môn/Khoa phụ trách: Địa lý
Mã số học phần: 319067
Dạy cho các ngành:
1. Mô tả học phần: Học phần bao gồm các nội dung về khái niệm, vai trò và úng
dụng GIS; Một số loại CSDL GIS; giới thiệu phần mềm Mapinfo; tổ chức thông tin
bản đồ trong Mapinfo; Thành lập và biên tập bản đồ bằng Mapinfo và một số ứng
dụng cụ thể trong quản lí tài nguyên và môi trường.
2. Điều kiện tiên quyết: SV phải có kiến thức về Bản đồ học và tin học đại

cương...
3. Mục tiêu của học phần:
- Mục tiêu kiến thức:
- Cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ bản về các bộ phận cấu thành hệ
thống thông tin địa lý, cách tổ chức một cơ sở dữ liệu địa lý.
- Hướng dẫn sử dụng phần mềm Mapinfo.
- Sử dụng phần mềm Mapinfo vào công việc thực tiễn công việc.
- Mục tiêu kỹ năng:
- Rèn luyện một số kỹ năng số hoá bản đồ, biên tập một số bản đồ chuyên đề
Việt Nam, Thế giới, biên tập bản đồ các chuyên đề về quản lý tài nguyên và môi
trường, in ra giấy các bản đồ theo tỷ lệ và bố cục tuỳ chọn.
- Mục tiêu thái độ:
+ Yêu thích môn học.
+ Có phương pháp làm việc khoa học, biết giải quyết những vấn đề mới cũng
như những thực tiễn đặt ra trong quá trình nghiên cứu; từ đó rút được những kinh
nghiệm thiết thực, hình thành năng lực tư duy, có tính sáng tạo và linh hoạt.
4. Nội dung chi tiết học phần và hình thức dạy học:
A. PHẦN LÝ THUYẾT: 15 tiết
Phần 1: Giới thiệu sơ lược về hệ thống thông tin địa lý (GIS)
Chương 1: Giới thiệu sơ lược về hệ thống thông tin địa lý
1. 1. Giới thiệu chung về hệ thống thông tin địa lý
1. 2. Các thành phần cơ bản của công ghệ GIS
3


1. 3. Chức năng của công nghệ GIS
1. 4. Mối quan hệ giữa GIS và các ngành khác:
1. 5. Ứng dụng GIS trong quản lý tài nguyên và môi trường
Chương 2: Cơ sở dữ liệu địa lý
2.1. Khái quát về cơ sở dữ liệu địa lý

2.2. Dữ liệu không gian
2.3. Dữ liệu thuộc tính
2.4. Mối quan hệ giữa dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính
Phần 2: Phần mềm ứng dụng GIS (Mapinfo)
Chương 3: Khái quát đôi nét về phần mềm Mapinfo
3.1. Tính năng của phần mềm Mapinfo
3.2. Các dạng dạng dữ liệu trong Mapinfo
3.3. Tổ chức thông tin bản đồ trong Mapinfo
3.4. Các cửa sổ làm việc trong Mapinfo
3.5. Thiết lập tham số cho hệ thống của phần mềm
Chương 4: Phép chiếu và hệ thọa độ trong Mapinfo
4.1. Phép chiếu và hệ tọa độ trong Mapinfo
4.2. Xác định và chuyển đổi phép chiếu trong Mapinfo
4.3. Xác định tọa độ trên cửa sổ Map
Chương 5: Thực đơn và các chức năng cơ bản của Mapinfo
5.1. Thực đơn và các chức năng cơ bản của nó
5.2. Các hộp công cụ của Mapinfo
Chương 6: Xây dựng dữ liệu không gian
6.1. Chuẩn bị bản đồ (bản đồ nguồn)
6.2. Đăng kí bản đồ quét vào Mapinfo
6.3. Tách lớp đối tượng và số hóa dữ liệu
6.4. Làm việc với các đối tượng đồ họa
Chương 7: Xây dựng dữ liệu thuộc tính
7.1. Mở Table
7.2. Đóng Table
7.3. Lưu các Table
7.4. Tạo mới bảng dữ liệu thuộc tính
7.5. Nhập dữ liệu thuộc tính
4

7.6. Thao tác với bảng dữ liệu thuộc tính (Xóa, ..)
7.7. Nhập dữ liệu bằng liên kết dữ liệu với phần mềm khác
7.8. Triết xuất thông tin thuộc tính
Chương 8: Thành lập và biên tập bản đồ
8.1. Bản đồ chuyên đề
8.2. Biên tập bản đồ
Chương 9: MỘT SỐ ỨNG DỤNG GIS TRONG QUẢN LÍ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

9.1. Ứng dụng trong quản lí đất đai
9.2. Phân chia quản lí bằng lệnh Redistrict
9.3. Xác định diện tích theo tiêu chuẩn đặt ra.
9.4. Xác định vị trí
9.5.Tính toán biến động sử dụng đất
PHẦN THỰC HÀNH: 15 tiết
1/ Làm việc với bảng số liệu
2/ Làm việc với các menu, các lệnh trong Mapinfo 9.0
- Mở, lưu, đổi tên các file bản đồ có sẵn.
- Thay đổi cấu trúc, đóng gói dữ liệu....
- Khám phá nội dung của các file số liệu
3/ Thành lập các bản đồ chuyên đề với file World, Vietnam.
- Lập bản đồ các châu.
- Lập bản đồ các vùng của Việt Nam trên cơ sở các tỉnh.
- Lập một số bản đồ chuyên đề.
4/ Chọn Select và SQL select.
5/ Cập nhật dữ liệu (Update column), Join.
6/ Biên tập bản đồ chuyên đề các loại
7/ Ứng dụng GIS trong quản lí môi trường
5. Tài liệu tham khảo
[1]. Nguyễn Thị Diệu (2011), Đề cương bài giảng hệ thống thông tin địa lí

[2]. Bùi Hữu Mạnh (2007), Hướng dẫn sử dụng MapInfo Professional Verson
7.0, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật.
[3]. Nguyễn Thế Thận (2000), Tổ chức hệ thống thông tin địa lý và phần mềm
Mapinfo 4.0 , Nhà xuất bản Xây dựng
[4]. Nguyễn Quang Tuấn (2006), Hệ thống thông tin địa lý , Giáo trình trường
ĐHKH Huế.
5


6. Phương pháp đánh giá học phần:
- Thực hành, Bài tập
0.2
- Kiểm tra giữa kỳ
0.2
- Thi học phần
0.6
Cộng
10
Đà Nẵng, ngày 17 tháng 02 năm 2014
Duyệt của Khoa (hoặc bộ môn)

Trưởng nhóm giảng dạy
(Họ tên và chữ ký)

6


Phần I: Các kiến thức cơ bản về GIS
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ
1.1. Định nghĩa về hệ thống thông tin địa lí

1.1.1. Định nghĩa về hệ thống thông tin địa lí (GIS)
- GIS là từ viết tắt của:
+ G: Geographic - dữ liệu không gian thể hiện vị trí, hình dạng (điểm, tuyến,
vùng).
+ I : Information - thuộc tính, không thể hiện vị trí (như mô tả bằng văn bản,
số, tên...).
+ S: System - Sự liên kết bên trong giữa các thành phần khác nhau (phần cứng,
phần mềm).
Địa lý (geography) được hình thành từ hai khái niệm: trái đất (geo-earth) và tiến
trình mô tả (graphy). Như vậy, địa lý được xem như tiến trình mô tả trái đất. Khi mô tả
trái đất, các nhà địa lý luôn đề cập đến quan hệ không gian. Chìa khóa của nghiên cứu
các quan hệ không gian là bản đồ. Theo Hiệp hội Bản đồ Quốc tế thì bản đồ là biểu
diễn bằng đồ họa tập các đặc trưng trừu tượng và các quan hệ không gian trên bề mặt
trái đất. Nói một cách khác bản đồ là quá trình chuyển đổi từ thông tin bề mặt trái đất
sang bản đồ giấy.
Sự ra đời của hệ thống thông tin địa lý là một bước tiến hết sức to lớn trên con
đường đưa các ý tưởng và kết quả nghiên cứu địa lý, cách tiếp cận hệ thống theo quan
điểm của địa lý học hiện đại vào cuộc sống. Ngày nay, GIS đã được ứng dụng ở rất
nhiều lĩnh vực khác nhau. Cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin, đã làm cho
các hệ thống GIS tăng cường khả năng tập hợp các nguồn thông tin để xử lý, lưu trữ và
cung cấp các thông tin chuyên ngành khác nhau đáp ứng được yêu cầu của người sử
dụng. Chính nhờ sự tổ chức sắp xếp và quản lý các dữ liệu trong hệ thống thông tin địa
lý một cách khoa học, chặt chẽ nên có thể sử dụng chúng một cách hiệu quả cho nhiều
mục đích khác nhau.
Lĩnh vực GIS đặc trưng bởi sự đa dạng trong ứng dụng. Khái niệm GIS được
phát triển trên nền của nhiều lĩnh vực khác nhau như khoa học máy tính, khoa học trái
đất, các khoa học ứng dụng (hành chính, đất đai, môi trường..). Sự đa dạng của các
lĩnh vực ứng dụng, các phương pháp và khái niệm khác nhau được áp dụng trong GIS
dẫn đến có rất nhiều khái niệm khác nhau về GIS:
- Tập hợp các công cụ dùng để thu thập, lưu trữ, truy cập, biến đổi và thể hiện

dữ liệu không gian ghi nhận được từ thế giới thực tiễn.
7


- Hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu trên máy tính dùng để thu thập, lưu trữ, truy
cập, phân tích và thể hiện dữ liệu không gian.
- Hệ thống hỗ trợ ra quyết định có chức năng tích hợp dữ liệu không gian vào
giải quyết các vấn đề thực tiễn.
- Theo ESRI (2000): “Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một hệ thống thông tin
(trên hệ máy tính) được thiết kế để thu thập, lưu trữ, cập nhật, tích hợp và xử lí, tra
cứu, phân tích và hiển thị mọi dạng dữ liệu địa lí”.
GIS LÀ GÌ?
Là phương pháp để hình dung, mô phỏng,
phân tích và thể hiện dữ liệu không gian.

Hình 1.1: Các lớp dữ liệu được tách từ thế giới thực
Từ các định nghĩa nêu trên, chúng ta có một định nghĩa tổng quát về GIS như
sau: “GIS là tập hợp có tổ chức của phấn cứng máy tính, phần mềm, dữ liệu địa lý và
các thủ tục của người sử dụng nhằm trợ giúp việc thu nhận, lưu trữ, quản lý thông tin
không gian từ thể giới thực để giải quyết các vấn đề tổng hợp thông tin cho các mục
đích của con người đặt ra”.
1.1.2. NHỮNG GÌ KHÔNG PHẢI LÀ GIS?
- GPS: Hệ thống định vị toàn cầu
- Bản đồ tĩnh: Bản đồ giấy hoặc bản đồ số
- Các phần mềm
- CAD (Computer-Aided Design)

8

1.2. Các thành phần cơ bản của công nghệ GIS
Một hệ thống thông tin địa lý bao gồm những thành phần cơ bản sau:

Hình 1.2: Các thành phần cơ bản của công nghệ GIS
a. Phần cứng: bao gồm máy tính điều khiển mọi hoạt động của hệ thống và các
thiết bị ngoại vi.

Hình 1.3: Phần cứng
b. Phần mềm: cung cấp công cụ và thực hiện các chức năng:
+ Thu thập dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính từ các nguồn thông tin khác
nhau
+ Lưu trữ, cập nhật, điều chỉnh và tổ chức các cơ sở dữ liệu nói trên.
+ Phân tích biến đổi, điều chỉnh và tổ chức các cơ sở dữ liệu nhằm giải quyết
các bài toán tối ưu và mô hình mô phỏng không gian và thời gian
+ Đưa ra các thông tin theo yêu cầu đối với dạng khác nhau.
Ngoài ra phần mềm cần phải có khả năng phát triển và nâng cấp theo các yêu
cầu đặt ra của hệ thống.
9


Hiện nay có rất nhiều phần mềm GIS, trong đó có một số phầm mềm tương đối
phổ biến là ARC/INFO, Mapinfo, Arcview...
: đây là thành phần quan trọng nhất của GIS.
+ Dữ liệu không gian (Spatial data).
+ Dữ liệu thuộc tính (No spatial data) được tổ chức theo một mục tiêu xác định
bởi một hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DataBase Management System).

Dữ liệu không gian
Dữ liệu thuộc tính

Hình 1.4: Cơ sở dữ liệu GIS

d.Con người: yếu tố con người có ảnh hưởng rất lớn đối với GIS, đặc biệt trong
việc điều khiển hệ thống và phát triển các ứng dụng. Con người trong hệ GIS làm việc
ở 3 cấp khác nhau:
+ Nhóm 1: Là nhóm kĩ thuật viên thao tác trực tiếp trên thiết bị phần mềm để
thu thập, nhập, tổ chức, lưu trữ và hiển thị theo yêu cầu của người quản trị hay sử dụng
hệ thống.
+ Nhóm 2: Là nhóm chuyên viên GIS sử dụng hệ thống để thực hiện các bài
toán phân tích đánh giá, giải quyết các vấn đề theo một mục đích xác định để làm chức
năng trợ giúp và ra quyết định do người sử dụng yêu cầu.
+ Nhóm 3: Là nhóm người khai thác sử dụng, họ sử dụng các kết quả, các báo
cáo của GIS để ra quyết định
e. Phương pháp: phương pháp phụ thuộc vào ý tưởng của các xây dựng hệ
thống, sự thành công của một hệ GIS phụ thuộc vào phương pháp được sử dụng để
thiết kế hệ thống. Ngoài ra, phương pháp còn phụ thuộc vào đặc điểm từng lĩnh vực
ứng dụng GIS mà có hướng phân tích phù hợp.

10


1.3. Chức năng của công nghệ GIS

Hình1.5 : Các chức năng của GIS

- Thu thập và nhập dữ liệu: Là quá trình mã hóa dữ liệu thành dạng có thể đọc
và lưu trữ trên máy tính (tạo cơ sở dữ liệu). Nhập dữ liệu đóng vai trò rất quan trọng
trong việc tạo ra cơ sở dữ liệu đầy đủ và chính xác.
- Tổ chức lưu trữ dữ liệu: Dữ liệu địa lý thể hiện thế giới thực được quản lý
trong GIS theo các mô hình dữ liệu nhất định. Dữ liệu thuộc tính thường được quản lý

dưới dạng mô hình quan hệ, trong khi dữ liệu không gian được quản lý dưới dạng mô
hình dữ liệu vector và raster. Có thể chuyển đổi qua lại giữa hai mô hình: vector sang
raster (raster hóa) hoặc raster sang vector (vector hóa).
- Truy vấn, phân tích dữ liệu không gian địa lý: Các chức năng phân tích được
phát triển khá hoàn thiện, GIS được ứng dụng vào rất nhiều lĩnh vực khác nhau như:
+ Cho phép người sử dụng cập nhật nhanh chóng và chính xác các lớp giao
thông, thủy hệ, dân cư và thực phủ dựa vào ảnh viễn thám.
+ Phân tích bản đồ biến động đất giữa hai thời điểm cụ thể để đánh giá được
mức độ và xu thế thay đổi giữa các loại hình sử dụng đất trên một lãnh thổ.
+ Thành lập bản đồ.

11


+ Quy hoạch và quản lý đô thị, quản lý hạ tầng cơ sở và thông tin địa ốc, quản
lý tài nguyên và giám sát môi trường....
- Hiển thị và xuất dữ liệu không gian địa lý: GIS cho phép lưu trữ và hiển thị
thông tin hoàn toàn tách biệt, có thể hiển thị được thông tin ở các tỷ lệ khác nhau, mức
độ chi tiết của thông tin được lưu trữ chỉ bị giới hạn bởi khả năng lưu trữ phần cứng và
phương pháp mà phần mềm dùng để hiển thị dữ liệu. Người ta chỉ có thể hiển thị
thông tin ở mức độ chi tiết kém hơn nó được lưu trữ, do đó thông tin cần được nhập
vào ở độ chi tiết cao nhất. Ngoài ra, dữ liệu được cung cấp bởi GIS không chỉ đơn
thuần là bản đồ mà còn có cả bản báo cáo, biểu đồ, hình ảnh, ….
1.4. Mối quan hệ giữa GIS và các khoa học khác
GIS là sự hội tụ các lĩnh vực công nghệ và các ngành truyền thống. GIS được gọi
là công nghệ xúc tác vì tiềm năng to lớn cuả nó đối với phạm vi các ngành có liên
quan đến dữ liệu không gian. GIS hợp nhất các dữ liệu mang tính liên ngành lại bằng
tổng hợp, mô hình hoá và phân tích.
Cũng như các ngành khoa học ứng dụng khác, trong quá trình phát triển công
nghệ GIS liên quan mật thiết các ngành nền tảng đó là:

GIS được xây dựng dựa trên các tri thức của nhiều ngành khoa học khác nhau
để tạo ra một ngành khoa học mới. Trong đó:
- Ngành địa lý: là ngành liên quan mật thiết tới vấn đề hiểu thế giới và vị trí của
con người trong thế giới, cung cấp các kỹ thuật phân tích không gian.
- Ngành bản đồ: bản đồ chính là dữ liệu đầu vào của GIS đồng thời cũng là
khuôn mẫu quan trọng nhất của đầu ra GIS.
- Công nghệ viễn thám, ảnh máy bay: ảnh viễn thám và ảnh máy bay là nguồn dữ
liệu quan trọng của GIS. Viễn thám bao gồm cả kĩ thuật thu thập và xử lý dữ liệu mọi
vị trí trên địa cầu với giá rẻ, ảnh máy bay và kỹ thuật đo chính xác của chúng là nguồn
dữ liệu chính xác về độ cao bề mặt trái đất sử dụng làm đầu vào của GIS.
- Bản đồ địa hình: cung cấp dữ liệu có chất lượng cao về vị trí của ranh giới đất
đai, nhà cửa...
- Ngành đo đạc: cung cấp các vị trí cần quản lý và các phương pháp phân tích dữ
liệu GIS.
- Ngành thống kê: đặc biệt quan trọng trong việc hiểu các lỗi hoặc tính không
chắc chắn trong dữ liệu GIS.
- Khoa học tính toán: tự động thiết kế bằng máy tính cung cấp các kỹ thuật nhập,
hiển thị, biểu diễn dữ liệu. Máy tính hoạt động như một chuyên gia trong việc thiết kế
bản đồ, phát sinh các dặc trưng bản đồ.
- Toán học: các ngành như hình học, đồ thị được sử dụng trong thiết kế và phân
tích dữ liệu không gian.

12


1.5.

Các lĩnh vực ứng dụng GIS
Công nghệ GIS ngày càng được sử dụng rộng rãi. GIS có khả năng sử dụng dữ
liệu không gian và phi không gian từ các nguồn khác nhau khi thực hiện phân tích

không gian để trả lời các câu hỏi của người dùng như:
- Có cái gì ở...? Nhận diện: nhận biết tên hay các thông tin khác của đối tượng
nào đó trên bản đồ.
- ... ở đâu? Vị trí: chỉ ra một hoặc nhiều vị trí thỏa mãn yêu cầu người dùng.
- Cái gì thay đổi từ...? Xu thế: câu hỏi liên quan trực tiếp đến các dữ liệu không
gian tạm thời, ví dụ như câu hỏi liên quan tới phát triển thành phố sẽ đưa ra các vùng
quy hoạch chính trên bản đồ GIS.
- Đường đi nào tốt nhất từ... đến...? Tìm đường đi tối ưu: dựa trên cơ sở mạng
lưới của đường đi cho biết đường đi nào là rẻ nhất, ngắn nhất... mở rộng ra là đường đi
qua một hệ thống điểm.
- Giữa... và ... có quan hệ gì? Mẫu: câu hỏi này khác phức tạp tác động trên nhiều
tập dữ liệu như quan hệ giữa vị trí nhà máy và địa phương, khí hậu và vùng sản xuất...
- Cái gì xảy ra nếu...? Mô hình: đây là câu hỏi liên quan đến các hoạt động lập kế
hoạch và dự án như khi nâng cấp hệ thống giao thông tại Hải Phòng thì ảnh hưởng thế
nào tới mạng lưới cung cấp điện, điện thoại, nước, dân cư...
- Dưới đây là một vài ứng dụng chủ yếu của GIS trong thực tế:
+ Quản lý và lập kế hoạch mạng lưới đường phố: bao gồm các chức năng tìm
kiếm địa chỉ, tìm ví trí khi biết địa chỉ đường phố; điều khiển đường đi, lập kế hoạch
lưu thông xe cộ; phân tích vị trí, chọn địa điểm xây dựng các công trình công cộng; lập
kế hoạch phát triển đường giao thông.
+ Giám sát tài nguyên thiên nhiên, môi trường: bao gồm chức năng quản lý tài
nguyên, phân tích tác động môi trường...
+ Quản lý đất đai: lập kế hoạch cùng, miền sử dụng đất; quản lý tưới tiêu...
+ Quản lý và lập các dịch vụ công cộng: bao gồm các chức năng tìm địa điểm
cho các công trình ngầm; quản lý, bảo dưỡng công trình...
+ Phân tích tổng điều tra dân số, lập bản đồ các dịch vụ y tế, bưu điện và các dịch
vụ công cộng khác...

13

CHƯƠNG 2:CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỊA LÝ
2.1. Khái quát về cơ sở dữ liệu địa lí
2.1.1. Khái niệm về cơ sở dữ liệu (database)
Theo Bách khoa toàn thư thì cơ sở dữ liệu được hiểu theo định nghĩa kiểu kĩ thuật
thì nó là một tập hợp thông tin có cấu trúc. Tuy nhiên, thuật ngữ này thường dùng
trong công nghệ thông tin và nó thường được hiểu rõ hơn dưới dạng một tập hợp liên
kết các dữ liệu, thường đủ lớn để lưu trên một thiết bị lưu trữ như đĩa hay băng. Dữ
liệu này được duy trì dưới dạng một tập hợp các tập tin trong hệ điều hành hay được
lưu trữ trong các hệ quản trị cơ sở dữ liệu.
Dữ liệu có thể tổ chức thành tập tin (hay còn gọi là File) hoặc nhiều File hoặc
thành các tập hợp trên máy tính.
2.1.2. Khái quát về cơ sở dữ liệu địa lí
Dữ liệu địa lý nhằm phản ảnh thế giới thực, cần trả lời được các câu hỏi:
- Cái gì? (dữ liệu thuộc tính).
- Ở đâu? (dữ liệu không gian).
- Khi nào? (thời gian).
- Tương tác với các đối tượng khác ra sao? (quan hệ).
Một đối tượng của dữ liệu địa lý được coi là đã xác định khi có thông tin về các
lĩnh vực trên.
Một cơ sở dữ liệu của hệ thống thông tin địa lý có thể chia ra làm hai loại dữ liệu
cơ bản: dữ liệu không gian và phi không gian (thuộc tính). Với mỗi loại có những đặc
điểm riêng và chúng khác nhau về yêu cầu lưu giữ số liệu, hiệu quả xử lý và hiển thị.
- Dữ liệu không gian là những mô tả số của hình ảnh bản đồ, chúng bao gồm toạ
độ, quy luật và các ký hiệu dùng để xác định một hình ảnh bản đồ cụ thể trên tờ bản
đồ. Hệ thống thông tin địa lý dùng các dữ liệu không gian để tạo ra một bản đồ hay
hình ảnh bản đồ trên màn hình hoặc trên giấy thông qua thiết bị ngoại vi.v.v.
- Dữ liệu phi không gian được gọi là dữ liệu thuôc tính: là những diễn tả đặc tính,
số lượng, mối quan hệ giữa các hình ảnh bản đồ với vị trí địa lý của chúng.
Đặc điểm quan trọng trong tổ chức dữ liệu của GIS là: dữ liệu không gian (bản

đồ) và dữ liệu thuộc tính được lưu trữ trong cùng một cơ sở dữ liệu (CSDL) và có
quan hệ chặt chẽ với nhau.
2.2. Mô hình dữ liệu không gian.
Dữ liệu là trung tâm của hệ thống GIS, hệ thống GIS chứa càng nhiều thì chúng
càng có ý nghĩa. Dữ liệu của hệ GIS được lưu trữ trong CSDL và chúng được thu thập
thông qua các mô hình thế giới thực. Dữ liệu trong hệ GIS còn được gọi là thông tin
không gian. Đặc trưng thông tin không gian là có khả năng mô tả “vật thể ở đâu” nhờ
14


vị trí tham chiếu, đơn vị đo và quan hệ không gian. Chúng còn khả năng mô tả “hình
dạng hiện tượng” thông qua mô tả chất lượng, số lượng của hình dạng và cấu trúc.
Cuối cùng, đặc trưng thông tin không gian mô tả “quan hệ và tương tác” giữa các hiện
tượng tự nhiên. Mô hình không gian đặc biệt quan trọng vì cách thức thông tin sẽ ảnh
hưởng đến khả năng thực hiện phân tích dữ liệu và khả năng hiển thị đồ hoạ của hệ
thống.
Thông thường dữ liệu không gian của GIS được quản lý ở dạng các lớp đối tượng,
mỗi một lớp chứa các hình ảnh bản đồ liên quan đến một chức năng , ứng dụng cụ thể.
Ví dụ: lớp thông tin không gian về loai đất, lớp thông tin về giao thông, lớp thông tin
về địa hình, lớp thông tin về lưới tọa độ, lớp thông tin về quy hoạch.
2.2.1. Các loại dữ liệu không gian
Trong cơ sở dữ liệu không gian có thể được lưu trữ ở nhiều dạng khác nhau như
dưới dạng vectơ, dạng raster, TIN.,. tuy nhiên có 2 loại dữ liệu không gian phổ biến là
vectơ, dạng raster
- Mô hình Vector lưu trữ các cặp toạ độ của các đối tượng.

Hình 2.3: mô hình Vector

- Mô hình Raster sử dụng mạng lưới của các ô hình vuông để thể hiện các đối
tượng của thế giới thực.

Hình 2.4 : mô hình Raster

2.2.2.1. Dữ liệu Vector
a. Kiểu đối tượng điểm (Points)
Điểm được xác định bởi cặp giá trị tọa độ. Các đối tượng kiểu điểm có đặc
điểm: Là toạ độ đơn (x,y); Không cần thể hiện chiều dài và diện tích

Hình 2.5: Dữ liệu vector được biểu thị dưới dạng điểm (Point).
15


b. Kiểu đối tượng đường (line)
Đường được xác định như một tập hợp dãy tọa độ của các điểm. Mô tả các đối
tượng địa lý dạng tuyến, có các đặc điểm sau:
*
Là một dãy các cặp toạ độ
*
Một đường bắt đầu và kết thúc bởi node
*
Các đường nối với nhau và cắt nhau tại node
*
Hình dạng của đường được định nghĩa bởi các điểm vertex
*
Độ dài chính xác bằng các cặp toạ độ

Hình 2.6: Dữ liệu vector được biểu thị dưới dạng Arc

c. Kiểu đối tượng vùng (Polygons)
Vùng được thể hiện bằng một chuỗi các cặp toạ độ; có cặp toạ độ đầu và cặp

toạ độ cuối trùng nhau. Mô tả các đối tượng địa lý có diện tích và đóng kín bởi một
đường được gọi là đối tượng vùng polygons, có các đặc điểm sau:.
- Polygons được mô tả bằng tập các đường (arcs) và điểm nhãn (label points)
- Một hoặc nhiều arc định nghĩa đường bao của vùng
- Một điểm nhãn label points nằm trong vùng để mô tả, xác định cho mỗi một
vùng.

Hình 2.7: Số liệu vector được biểu thị dưới dạng vùng (Polygon)

16


Hình 2.8: Ví dụ về mô hình vector

2.2.2.2. Mô hình dữ liệu Raster
Đây là phương pháp biểu diễn các đặc trưng địa lý bằng các điểm ảnh. Được hình
thành dựa trên cơ sở quan sát nền thế giới thực.
Raster là dữ liệu được tạo thành bởi các ô lưới (với độ phân giải xác định). Đó là
ma trận các ô lưới và độ lớn của ô lưới phụ thuộc vào độ phân giải cho trước. Do vậy
nếu kích thước ô lưới lớn sẽ làm giảm độ chính xác của thông tin và quá nhỏ thì cơ sở
dữ liệu lại quá lớn.

Hình 2.12: mô hình dữ liệu Raster

- Điểm: Được thể hiện bằng một cell.
- Đường: Được thể hiện bằng một chuỗi các cell
- Vùng: Được thể hiện bằng một nhóm các cell.
Mô hình dữ liệu dạng raster phản ánh toàn bộ vùng nghiên cứu dưới dạng một
lưới các ô vuông hay điểm ảnh (cell).

Hình 2.13: Dữ liệu dạng raster

- Các nguồn dữ liệu xây dựng nên dữ liệu raster có thể bao gồm:
17


*
Quét ảnh
*
Ảnh máy bay, ảnh viễn thám
*
Chuyển từ dữ liệu vector sang
*
Lưu trữ dữ liệu dạng raster.
- Đặc điểm cell (pixel)
+ Cell là một đơn vị cơ bản cho một lớp dạng Grid
+ Cell có hình vuông
+ Vị trí của cell được xác định bằng số dòng và số cột.

18


2.3. Dữ liệu thuộc tính :
19


Dữ liệu thuộc tính là những mô tả về đặc tính, đặc điểm và các hiện tượng xảy ra
tại các vị trí địa lý xác định. Thông thường hệ thống thông tin địa lý có 4 dữ liệu thuộc
tính:
- Đặc tính của đối tượng: liên kết chặt chẽ với các thông tin không gian có thể

thực hiện SQL (Structure Query Language) và phân tích.
- Dữ liệu tham khảo địa lý: miêu tả những thông tin, các hoạt động thuộc vị trí xác
định.
- Chỉ số địa lý: tên, địa chỉ, khối, phương hướng định vị.v.v liên quan đến các đối
tượng địa lý.
- Quan hệ giữa các đối tượng trong không gian, có thể đơn giản hoặc phức tạp
(sự liên kết, khoảng tương thích, mối quan hệ tôpô giữa các đối tượng ).
+ Mối quan hệ không gian của các thực thể tại vị trí địa lý cụ thể rất quan trọng
cho chức năng xử lý hệ thống thông tin địa lý.
+ Các mối quan hệ không gian có thể là mối quan hệ đơn giản hay logic, ví dụ như
tiếp theo số nhà 101 phải là số nhà 103 nếu là số nhà trên phố bên lẻ hoặc nếu là bên
chẳn thì cả hai phải là các số chẳn kề nhau.
+ Mối quan hệ tôpô (tương đồng và kế cận ) trong các thành phần hoặc thực thể
địa lý là những quan hệ phức tạp. Ví dụ như quan hệ của các nút giao thông đường phố
là một loại quan hệ tôpô. Quan hệ không gian có thể ghi nhận thực tế từ từng đôi điểm
nút một, xác định một đoạn nối với các đoạn nối tiếp sau cụ thể tạo thành đường biên
bao của một vùng xác định.
+ Một số mối quan hệ cũng có thể được thể hiện hay tính toán từ các cặp toạ độ
của các thành phần địa lý cấu thành. Ví dụ trạm điện thoại hoặc các hình ảnh trong
vòng một dặm từ một vị trí xác định có thể xác lập bằng bán kính tiềm kiếm phân tích
từ giá trị toạ độ các hình ảnh địa lý trong vùng nghiên cứu.
+ Các quan hệ không gian có thể được mã hoá như các thông tin thuộc tính hoặc
ứng dụng thông qua giá trị toạ độ của các thực thể.
2.4. Mối quan hệ giữa dữ liệu không gian và phi không gian
Một trong các chức năng đặc biệt của công nghệ GIS là khả năng của nó trong
việc liên kết và xử lý đồng thời giữa dữ liệu bản đồ với dữ liệu thuộc tính.
Dữ liệu thuộc tính mô tả các thông tin về đặc tính của hình ảnh bản đồ. Chúng
được liên kết với các hình ảnh không gian thông qua các chỉ số chung, thông thường
gọi là mã địa lý (geocode) được lưu trữ trong cả hai bản ghi dữ liệu không gian và phi
không gian.

Có ba đặc điểm cần lưu ý trong khi thực hiện liên kết dữ liệu như sau:
+ Quan hệ một - một. Mỗi một hình ảnh được gắn với một bản ghi thuộc tính của
đối tượng.
20


+ Sự liên kết giữa các hình ảnh bản đồ và các bản ghi thuộc tính của đối tượng
được thực hiện thông qua bộ xác định (Indentifier) chung, cho cả hai loại dữ liệu.
+ Bộ xác định chung được lưu trữ vật lý ở cả hai nơi (trong File dữ liệu bản đồ và
File dữ liệu thuộc tính).
Các bộ xác định có thể đơn giản là một số duy nhất liên tục, ngẫu nhiên hoặc các
chỉ báo địa lý hay dữ liệu xác định vị trí lưu trữ chúng.
Bộ xác định cho một thực thể có chứa toạ độ phân bố của nó, số liệu mảnh bản đồ,
mô tả khu vực hoặc con trỏ đến vị trí lưu trữ của dữ liệu liên quan.
Bộ xác định được lưu trữ cùng với bản ghi dữ liệu thuộc tính liên quan.

21


PHẦN 2: PHẦN MỀM ỨNG DỤNG GIS
CHƯƠNG 3: KHÁI QUÁT ĐÔI NÉT VỀ PHẦN MỀM MAPINFO

3.1. Tính năng của phần mềm Mapinfo 11.0
Mapinfo Professional là một phần mềm ứng dụng GIS do công ty MapInfo (nay
là Pitney Bowes, Mỹ) sản xuất. Phiên bản hiện hành là MapInfo Professional 12.5.
Phần mềm được xây dựng nhằm giúp chúng ta xử lý bản đồ số cũng như quản lý và
phân tích thông tin liên quan đến tọa độ địa lý. Trước đây, thành lập bản đồ là một
chức năng chuyên nghiệp của ngành bản đồ học học. Với sự ra đời của Mapinfo, việc
xử lí dữ liệu và thành lập bản đồ trở nên một công việc mà mọi người có thể làm được.
- MapInfo Professional là phần mềm chạy trên môi trường Windows, có chức

năng kết nối với các ứng dụng Windows khác (chẳng hạn như Microsoft Office). Trên
nền một văn bản Office có thể tạo một bản đồ MapInfo cho phép người dùng tương tác
được. Từ phiên bản 10.0, MapInfo Professional đổi mới giao diện theo hướng gần gũi
với các phiên bản Windows 7 (Các phiên bản trước đó giao diện phù hợp với Windows
XP.
MapInfo là hệ phần mềm GIS chuyên về quản lý dữ liệu và in ấn bản đồ. Ưu
điểm nổi bật của phần mềm này là khả năng hỏi đáp cơ sở dữ liệu địa lý mà sử dụng
được các tài nguyên của môi trường Windows. Cho đến nay có nhiều chuyên gia đã sử
dụng MapInfo đều đánh giá rằng ít có hệ phần mềm nào lại dễ sử dụng và in ấn bản đồ
đẹp như MapInfo. Chính vì vậy rất nhiều cơ quan và rất nhiều dự án đã sử dụng
MapInfo như một giai đoạn cuối trong quan hệ công nghệ GIS của mình.
MapInfo Professional có các chức năng sau:
Hỗ trợ tốt kiểu dữ liệu vectơ với các quan hệ topo
Cho phép chồng xếp các định dạng ảnh (raster) làm nền bản đồ
Hỗ trợ in bản đồ
Kết nối với Crystal Report (lập báo cáo dựa trên cơ sở dữ liệu địa lí của
bản đồ)
Lập trình tự động hóa công việc với MapBasic.
- MapInfo là phần mềm biên tập bản đồ với nhiều tính năng, tuy nhiên, điểm
vượt trội của MapInfo so với các phần mềm khác như MicroStation là khả năng biên
tập bản đồ chuyên đề rất tốt với công cụ Create Thematic Map.
- MapInfo có khả năng kết nối với các phần mềm khác rất tốt, thông qua việc hỗ
trợ việc mở và lưu file với phần mở rộng rất đa dạng. Có công cụ chuyển đổi giữa các
định dạng file (Universal Translator).
22


- Ngoài việc thể hiện nội dung chính của bản đồ, còn thể hiện được các nội dung
phụ bằng việc sử dụng Graph Window để xây dựng biểu đồ cột (Column), biểu đồ
miền (Area), biểu đồ dạng đường (Line), biểu đồ không gian ba chiều (3D).v.v...

- Phần mềm còn có khả năng biên tập các bản chú giải tự động, đối với những
bản đồ thành lập bằng phương pháp cổ truyền, phải mất rất nhiều thời gian, tính toán,
trình bày bản chú giải. Khi trên bản đồ thêm một lớp bản đồ chuyên đề, cửa sổ bản chú
giải tự động cập nhật và rất thuận tiện trong quá trình chỉnh sửa đáp ứng yêu cầu của
người sử dụng.
- Sử dụng và lựa chọn các gam màu trong trình bày bản đồ đảm bảo được tính
trực quan cao nhất đối với bản đồ giáo khoa. Điều này rất khó và mất nhiều thời gian
đối với thực hiện bằng phương pháp truyền thống.
- Với việc áp dụng các trình con (Run Map Basic ) trong MapInfo, việc thiết kế
hệ thống chữ trên bản đồ hoàn toàn thuận lợi và cho phép in bản đồ ở bất cứ tỉ lệ nào
mà chữ trên bản đồ không bị thay đổi, giảm giá thành trong sản xuất, chạy lưới chiếu,
thước tỷ lệ..
- Select, SQL Select cho phép lựa chọn theo các thông tin thoả mãn các điều
kiện cho trước, nhằm mục đích phân tích, chọn lọc ra những đối tượng theo mục đích
của người sử dụng, đồng thời rất tiện ích trong việc cập nhật và bổ sung dữ liệu mới,
linh hoạt trong việc chuyển dữ liệu sang các dạng khác.
Phần mềm rất mạnh trong xử lý và phân tích thông tin địa lí. Tính năng này được
tăng cường thêm nhờ khả năng liên kết được các cơ sở dữ liệu khác như Microsoft
Access, SQL Server.
3.2. Các dạng dạng dữ liệu trong Mapinfo ( Dữ liệu không gian )
3.2.1. Các dạng dạng dữ liệu trong Mapinfo
Một bản đồ trong Mapinfo có hai phần: phần bản đồ (thông tin không gian) và
phần mô tả thông tin không gian (thông tin thuộc tính).
+ Dữ liệu không gian (Spatial Data Model): Là mô hình trình bày các dữ liệu
không gian của đối tượng và được lưu dưới dạng bản đồ.
+ Dữ liệu thuộc tính (Attribute Data Model): Là mô hình quan hệ, lưu dưới dạng
bảng theo hàng và cột. Trong đó các hỏi đáp dữ liệu có thể biểu diễn bằng các phép
toán quan hệ, dùng ngôn ngữ tìm kiếm với cấu trúc SQL)
Chương trình Mapinfo quản lí và trừu tượng hóa các đối tượng địa lí trong thế
giới thực thành các Layer bản đồ máy tính khác nhau như:

- Ðối tượng dạng điểm (Point): thể hiện các đối tượng chiếm diện tích nhỏ
nhưng là thông tin rất quan trọng không thể thiếu như; trụ sở cơ quan, các công trình
xây dựng, cầu cống...

23


- Ðối tượng dạng đường (Line): thể hiện các đối tượng không khép kín hình học,
chúng có thể là các đường thẳng, các đường gấp khúc và các cung, ví dụ như đường
giao thông, sông, suối...
- Ðối tượng dạng vùng (Region): thể hiện các đối tượng khép kín hình học bao
phủ một vùng diện tích nhất định, chúng có thể là các polygon, ellipse và hình chữ
nhật, ví dụ lãnh thổ địa giới 1 xã, hồ nước, khu rừng...
- Ðối tượng dạng chữ (Text): thể hiện các đối tượng không phải là địa lý của bản
đồ như nhãn, tiêu đề, ghi chú địa danh...
3.2.2. Quan hệ giữa dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính trong MapInfo
Có một điểm khác biệt khi ta xem xét, đánh giá một hệ thống GIS và một hệ
thống đồ hoạ thông thường là :
- Trong hệ đồ hoạ thông thường những phần tử đồ hoạ tồn tại một cách độc lập,
ta chỉ có thể “nhìn” thấy chúng chứ không biết gì về những thông tin đi kèm hay còn
gọi là những thông tin thuộc tính của chúng.
VD: Khi đã số hoá 1 mảnh bản đồ ta chỉ có thể nhìn thấy những thành phần
trong bản đồ được thể hiện, mô tả theo những tính chất hình học như trên thực tế.
- Trong một hệ thống GIS tất cả những phần tử đồ hoạ đều được thiết kế để có
thể lưu trữ, cập nhật, tính toán trên một số những thuộc tính phi đồ hoạ nào đó.
VD: Cũng như ví dụ ở trên ngoài những thành phần bản đồ mà ta nhìn thấy, ta
còn có thể cập nhật những thông tin liên quan khác về một đối tượng cụ thể nào đó (Ta
xét những thông tin liên quan đến một thửa đất) như :
+ Tên chủ sở hữu thửa đất.
+ Diện tích thửa.

+ Ngày đăng ký...
- Tóm lại khi xem xét đến một hệ thống GIS ta không những phải quan tâm đến
những đối tượng đồ hoạ thông thường mà còn phải rất chú ý trong việc thiết kế, xử lý
đối với những thông tin thuộc tính đi kèm.
3.3. Tổ chức thông tin bản đồ trong MapInfo:
Như đã đề cập ở trên dữ liệu trong MAPINFO được chia thành 2 loại dữ liệu
không gian và phi không gian. Trong MAPINFO mỗi loại dữ liệu trên có phương thức
tổ chức thông tin khác nhau.

3.3.1. Tổ chức theo tập tin

24


Các thông tin trong MapInfo được tổ chức theo từng bảng (Table), mỗi Table là
một tập hợp các File về thông tin đồ hoạ (bản đồ ) hoặc phi đồ hoạ (thuộc tính) chứa
các bản ghi dữ liệu mà hệ thống tạo ra.
Chúng ta chỉ có thể truy nhập vào các chức năng của phần mềm MapInfo khi mà
ta đã mở ít nhất một Table. Cơ cấu tổ chức thông tin của các đối tượng địa lý được tổ
chức theo các File sau đây:
File và phần
mở rộng
*. tab
*. dat
*. map
*. id
*. ind

*.wor

Ý nghĩa của File
- File mô tả khuôn dạng. Chứa thông tin mô tả cấu trúc dữ
liệu.
- File chứa thông tin nguyên thuỷ. Thường là các dữ liệu từ
Lotus 1-2-3, dBase/Fox Base và Excel
- File chứa thông tin mô tả các đối tượng bản đồ địa lý.
- File chứa thông tin liên kết các đối tượng với nhau.
- File về chỉ số đối tượng. Tập tin này chỉ có khi trong cấu
trúc của Table đã có ít nhất một trường (Field) dữ liệu đã
được chọn làm chỉ số hoá (Index).
-Tập tin quản lý chung (lưu trữ tổng hợp các Table hoặc các
cửa sổ thông tin khác nhau của MapInfo.

3.3.2. Tổ chức thông tin theo các lớp đối tượng (Table).
Trong MapInfo có thể coi mỗi một bảng (Table) là một lớp đối tượng (Layer). Dữ
liệu mỗi lớp chia thành 2 loại:
- Dữ liệu thuộc tính (Attribute Data) lưu dưới dạng một bảng hàng cột (Browser).
- Dữ liệu không gian (Spatial Data) lưu dưới dạng bản đồ đã được số hoá (Map).
Dữ liệu không gian cũng được phân ra thành các lớp thông tin khác nhau (layer),
mỗi lớp thông tin không gian được đặt trong một TABLE. Người dùng có thể thực
hiện các thao tác đóng, mở, sửa đổi, lưu cất … các TABLE này.
Các thông tin bản đồ trong chương trình phần mềm MapInfo thường được tổ
chức quản lý theo từng lớp đối tượng (Layer). Mỗi lớp thông tin chỉ thể hiện một khía
cạnh của bản đồ tổng thể.
Chương trình MapInfo quản lý và trừu tượng hoá các đối tượng địa lý trong thế
giới thực thành các Layer bản đồ máy tính khác nhau là:
+ Đối đối tượng chữ (Text): thể hiện các đối tượng của bản đồ như nhãn, tiêu đề,
ghi chú,địa danh.
+ Đối tượng điểm (Poin): thể hiện vị trí cụ thể của các đối tượng địa lý như các
điểm mốc, điểm cột cờ, điểm kiểm soát giao thông.

25