Quản lý cơ sở dữ liệu hiện trạng sử dụng đất ở huyện lý sơn, tỉnh quảng ngãi dưới sự trợ giúp của công nghệ GIS

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

TẠ THANH TÙNG

QUẢN LÝ CƠ SỞ DỮ LIỆU
HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT Ở
HUYỆN LÝ SƠN, TỈNH QUẢNG NGÃI
DƯỚI SỰ TRỢ GIÚP CỦA CÔNG NGHỆ GIS
CHUYÊN NGÀNH: QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
MÃ SỐ: 60 85 0 101

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. NGUYỄN QUANG TUẤN

Thừa Thiên Huế, 2018


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi. Tất
cả số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực, chưa được người khác
công bố trong bất cứ một công trình nghiên cứu nào.
Tác giả

Tạ Thanh Tùng


LỜI CẢM ƠN

Hoàn thành luận văn này, tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS. TS.
Nguyễn Quang Tuấn, Khoa Địa lý - Địa chất, Trường Đại học Khoa học, Đại học
Huế đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn.
Xin chân thành cảm ơn đến Ban Giám hiệu Nhà trường, Phòng Đào tạo Sau
Đại học, Quý thầy cô giáo trong Khoa Địa lý - Địa chất, Khoa Sinh học, Sở Tài
nguyên và Môi trường tỉnh Quảng Ngãi đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong thời
gian học tập và thực hiện luận văn.
Xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đã động viên, giúp đỡ tôi trong
suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn này.
Huế, ngày tháng năm 2018
Tác giả

Tạ Thanh Tùng


MỤC LỤC
Trang
DANH MỤC CÁC BẢNG.........................................................................................i
DANH MỤC CÁC HÌNH.........................................................................................ii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT................................................................................iv
MỞ ĐẦU................................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài.......................................................................................1
2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu.......................................................................2
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn.............................................................................3
4. Đối tượng nghiên cứu..........................................................................................3
5. Phạm vi nghiên cứu.............................................................................................4
6. Phương pháp nghiên cứu....................................................................................4
7. Cơ sở tài liệu.........................................................................................................5
8. Cấu trúc luận văn.................................................................................................5

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU...................................6
1.1. Khái quát về công nghệ GIS, WebGIS và GIS Cloud.......................................6
1.1.1. Khái quát về công nghệ GIS..........................................................................6
1.1.1.1. Khái niệm.....................................................................................................6
1.1.1.2. Các thành phần của hệ thống thông tin địa lý...............................................7
1.1.1.3. Chức năng của GIS.......................................................................................9
1.1.1.4. Dạng dữ liệu của hệ thống thông tin địa lý.................................................10
1.1.2. Khái quát về công nghệ WEBGIS................................................................16
1.1.2.1. Khái niệm về WEBGIS...............................................................................16
1.1.2.2. Phân loại WEBGIS.....................................................................................17
1.1.2.3. Mô hình xử lý và kiến trúc triển khai WEBGIS..........................................20
1.1.2.4. Các chuẩn trao đổi WEBGIS hiện nay........................................................23
1.1.2.5. Khả năng ứng dụng WEBGIS công bố dữ liệu thông tin địa lý..................25
1.1.3. Khái quát GISCloud.....................................................................................27
1.1.3.1. Khái niệm về GISCloud [8]........................................................................27
1.1.3.2. Đối với thuê bao dành cho tổ chức.............................................................27
1.1.3.3. Đối với tài khoản dành cho cá nhân............................................................28
1.1.3.4. Dành cho các nhà lập trình phát triển..........................................................28
1.2. Tổng quan ứng dụng hệ thống thông tin địa lý trong quản lý đất đai...........29
1.2.1. Trên thế giới.................................................................................................29


1.2.2. Ở Việt Nam...................................................................................................30
1.2.3. Tỉnh Quảng Ngãi và huyện đảo Lý Sơn:.....................................................35
1.3. Khái quát công tác quản lý Nhà nước về đất đai............................................35
1.3.1. Khái niệm......................................................................................................35
1.3.2. Vai trò của quản lý Nhà nước về sử dụng đất..............................................35
1.3.3. Nội dung quản lý Nhà nước về sử dụng đất................................................36
CHƯƠNG 2. ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI VÀ CÔNG TÁC
QUẢN LÝ THÔNG TIN HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT HUYỆN LÝ SƠN,

TỈNH QUẢNG NGÃI.............................................................................................38
2.1. Đặc điểm điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội.................................................38
2.1.1. Vị trí địa lý....................................................................................................38
2.1.2. Đặc điểm tự nhiên........................................................................................39
2.1.2.1. Địa hình, địa mạo........................................................................................39
2.1.2.2. Khí hậu - Thủy văn.....................................................................................40
2.1.2.3. Thổ nhưỡng - Sinh vật................................................................................45
2.1.3. Đặc điểm KT - XH........................................................................................45
2.1.3.1. Dân số và lao động.....................................................................................45
2.1.3.2. Giáo dục và y tế..........................................................................................46
2.2. Hạ tầng công nghệ thông tin phục vụ ngành đất đai ở huyện Lý Sơn và tỉnh
Quảng Ngãi............................................................................................................48
2.2.1. Hạ tầng công nghệ thông tin phục vụ ngành đất đai tỉnh Quảng Ngãi.....48
2.2.2. Hạ tầng công nghệ thông tin phục vụ ngành đất đai ở huyện Lý Sơn.......48
2.3. Đánh giá thực trạng quản lý thông tin hiện trạng sử dụng đất.....................48
2.3.1. Đất nông nghiệp...........................................................................................52
2.3.2. Đất phi nông nghiệp.....................................................................................53
2.3.3. Đất chưa sử dụng.........................................................................................55
CHƯƠNG 3. QUẢN LÝ CƠ SỞ DỮ LIỆU HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT Ở
HUYỆN ĐẢO LÝ SƠN, TỈNH QUẢNG NGÃI BẰNG GIS.................................56
3.1. Chuẩn cơ sở dữ liệu về hiện trạng sử dụng đất..............................................56
3.1.1. Chuẩn về mặt cơ sở toán học bản đồ...........................................................56
3.1.2. Chuẩn về nội dung dữ liệu...........................................................................56
3.1.3. Chuẩn về khuôn dạng dữ liệu......................................................................56
3.1.4. Chuẩn về mô hình dữ liệu............................................................................56
3.1.5. Chuẩn dữ liệu thuộc tính.............................................................................57


3.2. Xây dựng và xuất bản cơ sở dữ liệu GIS về hiện trạng sử dụng đất.............57
3.2.1. Quy trình chuẩn hóa dữ liệu phục vụ xây dựng dữ liệu GIS về hiện trạng

sử dụng đất.............................................................................................................57
3.2.2. Xây dựng bản đồ hiện trạng.........................................................................58
3.2.2.1. Công tác chuẩn bị.......................................................................................58
3.2.2.2. Thu thập tài liệu, dữ liệu.............................................................................59
3.2.2.3. Chuyển đổi dữ liệu......................................................................................60
3.2.2.4. Biên tập dữ liệu không gian........................................................................64
3.2.2.5. Xây dựng dữ liệu thuộc tính.......................................................................66
3.2.2.6. Hoàn thiện dữ liệu đất đai...........................................................................70
3.2.2.7. Xuất bản đồ.................................................................................................70
3.3. Ứng dụng GIScloud trong quản lý và khai thác thông tin hiện trạng sử dụng
đất khu vực nghiên cứu.........................................................................................73
3.3.1. Quản lý thông tin hiện trạng sử dụng đất....................................................73
3.3.2. Khai thác thông tin hiện trạng sử dụng đất.................................................76
3.4. Đề xuất giải pháp quản lý và chia sẽ thông tin hiện trạng sử dụng đất ở
huyện đảo Lý Sơn, tỉnh Quảng Ngãi.....................................................................78
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................................80
1. Kết luận..............................................................................................................80
2. Kiến nghị............................................................................................................80
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................82


DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2.1. Số liệu lượng mưa trung bình từ năm 2010 đến năm 2016 (mm)............41
Bảng 2.2. Số liệu nhiệt độ trung bình từ năm 2010 đến năm 2016 (°C)..................41
Bảng 2.3. Số liệu nhiệt độ trung bình từ năm 2010 đến năm 2016 (%)...................42
Bảng 2.4. Số liệu nhiệt độ trung bình từ năm 2010 đến năm 2016 (m/s).................43
Bảng 2.5. Thống kê số liệu trường lớp khu vực nghiên cứu....................................46
Bảng 2.6. Diện tích và cơ cấu sử dụng đất huyện Lý Sơn, tỉnh Quảng Ngãi...........49
Bảng 2.7. Diện tích và cơ cấu sử dụng đất nông nghiệp huyện Lý Sơn...................52

Bảng 2.8. Diện tích và cơ cấu sử dụng đất phi nông nghiệp huyện Lý Sơn............54
Bảng 2.9. Diện tích và cơ cấu sử dụng đất chưa sử dụng huyện Lý Sơn.................55

i


DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 1.1. Mô hình các thành phần của GIS...............................................................7
Hình 1.2. Một số khái niệm trong cấu trúc cơ sở dữ liệu bản đồ..............................11
Hình 1.3. Minh họa đối tượng đường gồm có các nút, điểm, cạnh..........................12
Hình 1.4. Mô hình dữ liệu raster và vector..............................................................12
Hình 1.5. Mô hình dữ liệu raster và vector..............................................................13
Hình 1.6. Cấu trúc dữ liệu raster..............................................................................13
Hình 1.7. Sự biểu thị kết quả bản đồ dưới dạng Raster............................................14
Hình 1.8. Minh họa cấu trúc mã chi tiết...................................................................15
Hình 1.9. Minh họa cấu trúc mã run length.............................................................15
Hình 1.10. Kiến trúc WEBGIS................................................................................21
Hình 2.1. Sơ đồ hành chính huyện đảo Lý Sơn.......................................................38
Hình 2.2. Sơ đồ địa hình huyện đảo Lý Sơn............................................................40
Hình 2.3. Biểu đồ lượng mưa trung bình qua các năm............................................41
Hình 2.4. Biểu đồ nhiệt độ trung bình qua các năm.................................................42
Hình 2.5. Biểu đồ nhiệt độ trung bình qua các năm.................................................43
Hình 2.6. Biểu đồ nhiệt độ trung bình qua các năm.................................................44
Hình 2.7. Biểu đồ cơ cấu sử dụng đất huyện Lý Sơn, tỉnh Quảng Ngãi...................49
Hình 2.8. Sơ đồ hiện trạng sử dụng đất xã An Hải và An Vĩnh năm 2014...............50
Hình 2.9. Sơ đồ hiện trạng sử dụng đất xã An Bình năm 2014................................51
Hình 2.10. Biểu đồ diện tích và cơ cấu sử dụng đất nông nghiệp...........................53
Hình 2.11. Biểu đồ diện tích và cơ cấu sử dụng đất phi nông nghiệp.....................55
Hình 2.12. Biểu đồ diện tích và cơ cấu sử dụng đất chưa sử dụng huyện Lý Sơn. .55

Hình 3.1. Khởi động phần mềm FME.....................................................................60
Hình 3.2. Lựa chọn định dạng dữ liệu nguồn...........................................................61
Hình 3.3. Lựa chọn dữ liệu nguồn...........................................................................61
Hình 3.4. Lựa chọn kinh tuyến trục chuyển đổi.......................................................62
Hình 3.5. Lựa chọn định dạng dữ liệu chuyển.........................................................62
Hình 3.6. Lựa chọn nơi lưu dữ liệu chuyển.............................................................63
Hình 3.7. Lựa chọn kinh tuyến trục dữ liệu đầu ra..................................................63
Hình 3.8. Hoàn tất quá trình chuyển đổi..................................................................64
Hình 3.9. Khởi động phần mềm ArcMap.................................................................65
................................................................................................................................. 65

ii


Hình 3.10. Tạo Feature to Polygon..........................................................................65
Hình 3.11. Kết quả sau khi tạo vùng........................................................................66
Hình 3.12. Biên tập dữ liệu trên phần mềm Microsoft Excel...................................67
Hình 3.13. Gán lớp thông tin thuộc tính vào lớp bản đồ..........................................67
Hình 3.14. Kết quả sau khi gán thông tin thuộc tính vào lớp bản đồ.......................68
Hình 3.15. Kết nối dữ liệu từ Excel sang ArcMap...................................................69
Hình 3.16. Hoàn tất quá trình chuẩn hóa dữ liệu.....................................................70
Hình 3.17. Kết quả tạo geodatabace........................................................................71
Hình 3.18. Mã sử dụng đất của từng thửa................................................................72
Hình 3.19. Đổ màu cho các thửa đất........................................................................72
Hình 3.20. Biên tập trang in bản đồ hiện trạng........................................................73
Hình 3.21. Giao diện tạo tài khoản trực tuyến.........................................................73
Hình 3.22. Chọn kiểu bản đồ online........................................................................74
Hình 3.23. Tải bản đồ lên........................................................................................75
Hình 3.24. Biên tập bản đồ online...........................................................................75
Hình 3.25. Cơ sở dữ liệu hiện trạng online..............................................................75

Hình 3.26. Chia sẽ thông tin online.........................................................................76
Hình 3.27. Chọn kiểu bản đồ hiển thị......................................................................77
Hình 3.28. Tìm kiếm bản đồ....................................................................................77
Hình 3.29. Tìm Khai thác thông tin bản đồ được chia sẽ.........................................78

iii


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Từ viết tắt
CSDL
DGN
GIS
GPS
GISCloud
HTML
KT - XH
SHP

:
:
:
:
:
:
:
:

Giải thích

Cơ sở dữ liệu
Định dạng dữ liệu của phần mềm Microstation
Geography Information System (Hệ thống thông tin địa lý)
Global Position System (Hệ thống định vị toàn cầu)
GIS đám mây
HyperText Markup Language (ngôn ngữ siêu văn bản)
Kinh tế - xã hội
Định dạng dữ liệu của phần mềm (shapefile)

iv


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Đất là nguồn tài nguyên vô giá mà thiên nhiên ban tặng cho chúng ta, địa bàn
cho mọi hoạt động sống của con người và sinh vật, đồng thời là tư liệu sản xuất đặc
biệt không thể thay thế. Việc sử dụng hợp lý và hiệu quả nguồn tài nguyên này
không chỉ đem lại lợi ích về kinh tế mà còn đảm bảo cho sự ổn định về chính trị, xã
hội và đặc biệt là tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển bền vững trong tương lai.
Tiến trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa và đô thị hóa, đang có tác động
mạnh mẽ tới đất vào các mục đích sử dụng đất khác nhau. Đất đai thường xuyên
biến có động mạnh trong khi thông tin về tài nguyên đất và các thông tin bổ trợ liên
ngành vẫn còn rất hạn chế. Thực tế cho thấy, công tác quản lý thông tin, tư liệu
bằng phương pháp truyền thống dựa trên hồ sơ, sổ sách và bản đồ giấy, hay quản lý
cơ sở dữ liệu thiếu tính hệ thống, thiếu tính đồng bộ, khó có thể đáp ứng được nhu
cầu cập nhật, tra cứu, khai thác thông tin. Vì vậy, cần có một công cụ mới có khả
năng cung cấp thông tin kịp thời, chính xác phục vụ cho công tác quản lý sử dụng
đất. Trong các ứng dụng công nghệ hiện nay, công nghệ Hệ thống thông tin địa lý GIS (Geographical Information System) đáp ứng được yêu cầu này, với khả năng
ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là hỗ trợ quy hoạch, chồng ghép
bản đồ, tích hợp thông tin liên ngành, quản lý thông tin tài nguyên thiên nhiên…

Từ khi ra đời cho đến nay, công nghệ GIS trên thế giới đã có sự phát triển
mạnh mẽ về chất, trở thành một công cụ hữu hiệu trong công tác quản lý và trợ giúp
cho việc ra quyết định của các nhà quản lý.
Bên cạnh đó, cơ sở dữ liệu địa lý có thể được thành lập bằng nhiều nguồn dữ
liệu khác nhau như: ảnh hàng không, ảnh viễn thám, bản đồ địa chính dạng số, bản
đồ địa hình truyền thống dạng số… Cơ sở dữ liệu địa lý có vai trò to lớn trong công
tác quản lý sử dụng đất, cụ thể như:
+ Quản lý dữ liệu hiện trạng sử dụng đất có vai trò quan trọng trong việc lập
và quản lý quy hoạch sử dụng đất là một biện pháp hữu hiệu của Nhà nước nhằm
ngăn chặn tình trạng sử dụng đất không đúng mục đích, ngăn chặn các hiện tượng

1


lãng phí đất, hủy hoại đất, gây ô nhiễm nguồn tài nguyên đất, đồng thời sử dụng đất
đai một cách hợp lý, có hiệu quả và bền vững.
+ Quản lý dữ liệu hiện trạng sử dụng đất là nhiệm vụ đưa ra các phương án
quy hoạch sử dụng đất phải phù hợp với điều kiện thực tế và phải thúc đẩy sự phát
triển của địa phương. Việc quản lý dữ liệu hiện trạng sử dụng đất đòi hỏi thông tin
số liệu phải chính xác, cập nhật dữ liệu liên tục và kịp thời từ đó mới hỗ trợ nhanh
và hiệu quả trong công tác quy hoạch sử dụng đất, thống kê đất đai, định giá đất…
Cung cấp thông tin nhanh và chuẩn xác, tăng cường năng lực quản lý đất đai và tiết
kiệm chi phí xây dựng dữ liệu thông qua việc chia sẻ và trao đổi tài nguyên dữ liệu.
Huyện Lý Sơn, tỉnh Quảng Ngãi là một muyện đảo, cách đất liền 15 hải lý
(khoảng 27 km), tình hình kinh tế - xã hội (KT - XH) gặp nhiều khó khăn, công tác
quản lý sử dụng đất còn nhiều bất cập, nhất là việc quản lý nhà nước về đất đai.
Thực trạng cơ sở dữ liệu, tài liệu về đất đai đang sử dụng ở nhiều dạng và hình thức
khác nhau, chỉ đáp ứng được cơ bản trong công tác quản lý nhà nước về đất đai. Để
đáp ứng cho công tác quản lý sử dụng đất một cách nhanh chóng và hiệu quả,
Huyện Lý Sơn cần xây dựng hệ thống thông tin địa lý nhằm đáp ứng nhu cầu của

thời đại công nghệ thông tin để khai thác quản lý một cách hiệu quả, thiết thực; đưa
huyện đảo trở thành đơn vị hành chính tiền tiêu của đất nước, có vai trò quan trọng
an ninh chính trị, chủ quyền quốc gia trên biển, đồng thời có nhiều điều kiện để đẩy
nhanh tốc độ phát triển KT - XH biển đảo, đặt biệt là ngành kinh tế không khói đã
làm xuất hiện những dấu hiệu tiêu cực của việc khai thác sử dụng tài nguyên đất
đai, quy hoạch thiếu tính tổng thể…
Xuất phát từ những nhu cầu thực tiễn trên, đề tài “Quản lý cơ sở dữ liệu
hiện trạng sử dụng đất ở huyện Lý Sơn, tỉnh Quảng Ngãi dưới sự trợ giúp của
công nghệ GIS” đã được học viên lựa chọn nghiên cứu.
2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu
a) Mục tiêu chung
Xác lập cơ sở khoa học và xây dựng quy trình chuẩn hoá cơ sở dữ liệu hiện
trạng sử dụng đất phục vụ khai thác sử dụng tài nguyên đất đai hiệu quả và bền
vững ở huyện Lý Sơn dưới sự trợ giúp của công nghệ GIS.

2


b) Mục tiêu cụ thể
- Xác lập được cơ sở khoa học để xây dựng cơ sở dữ liệu về hiện trạng sử
dụng đất ở huyện Lý Sơn, tỉnh Quảng Ngãi.
- Phân tích được thực trạng quản lý sử dụng đất ở huyện Lý Sơn, tỉnh
Quảng Ngãi.
- Xây dựng được quy trình và chuẩn hóa được cơ sở dữ liệu GIS về các
thông tin cơ bản của hiện trạng sử dụng đất ở huyện Lý Sơn, tỉnh Quảng Ngãi.
- Đề xuất phương án và giải pháp công cụ chia sẽ thông tin hiện trạng sử
dụng đất ở huyện Lý Sơn, tỉnh Quảng Ngãi bằng công cụ webGIS và cloud GIS.
c) Nhiệm vụ nghiên cứu
- Khái quát đặc điểm tự nhiên, KT - XH khu vực nghiên cứu.
- Đánh giá thực trạng quản lý thông tin hiện trạng sử dụng đất và hạ tầng

công nghệ thông tin phục vụ ngành quản lý đất đai.
- Xây dựng quy trình và chuẩn cơ sở dữ liệu về hiện trạng sử dụng đất.
- Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS về hiện trạng sử dụng đất ở huyện đảo Lý Sơn,
tỉnh Quảng Ngãi.
- Đề xuất giải pháp quản lý và chia sẽ thông tin hiện trạng sử dụng đất khu
vực nghiên cứu.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
a) Ý nghĩa khoa học
Góp phần hoàn thiện cơ sở lý luận và quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu hiện
trạng sử dụng đất nhằm phục vụ quản lý và sử dụng tài nguyên đất đai bền vững ở
huyện đảo Lý Sơn, tỉnh Quảng Ngãi.
b) Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả nghiên cứu đề tài đã góp phần vào việc làm hoàn thiện cơ sở dữ liệu
đất đai ở huyện đảo Lý Sơn, tỉnh Quảng Ngãi phục vụ công tác quản lý Nhà nước
về đất đai được hiệu quả và bền vững.
4. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là:
- Các văn bản, bản đồ liên quan phục vụ cho nội dung của đề tài.

3


- Hiện trạng sử dụng đất và quản lý sử dụng đất của huyện Lý Sơn.
- Cán bộ chuyên trách của địa phương.
5. Phạm vi nghiên cứu
- Về không gian: Toàn bộ diện tích đất không ngập nước của huyện đảo Lý
Sơn, tỉnh Quảng Ngãi.
- Về thời gian: Số liệu, tài liệu và bản đồ phục vụ cho đề tài từ năm 2011 - 2016.
- Về nội dung: Đề tài tiến hành nghiên cứu đặc điểm điều kiện tự nhiên, KT XH, thực trạng quản lý thông tin hiện trạng sử dụng đất, hạ tầng thông tin, xây dựng
quy trình và hoàn thiện cơ sở dữ liệu GIS về hiện trạng sử dụng đất ở huyện Lý

Sơn, tỉnh Quảng Ngãi.
6. Phương pháp nghiên cứu
a) Phương pháp thu thập, phân tích thống kê tài liệu, số liệu thứ cấp
- Thu thập các dữ liệu không gian và thuộc tính về các mặt điều kiện tự
nhiên, KT - XH; hiện trạng sử dụng đất và quản lý sử dụng đất từ các cơ quan
chuyên môn với phương pháp kế thừa có tính chọn lọc.
- Sử dụng các chức năng của phần mềm ứng dụng GIS và các phần mềm hổ
trợ phân tích thống kê nguồn dữ liệu đã được thu thập.
b) Phương pháp khảo sát thực địa
Phương pháp thực địa là đi khảo sát thực tế theo tuyến nhằm thu thập các
thông tin cần thiết phục vụ cho nhu cầu nghiên cứu của đề tài từ thực địa. Sử dụng
các kiến thức chuyên gia cũng như các thiết bị máy móc để thu được những thông
tin cần dùng.
c) Phương pháp xây dựng bản đồ và cơ sở dữ liệu GIS
Trên cơ sở phần mềm ứng dụng GIS như MicroStation, Mapinfo, AcrGIS,…
để xây dựng chuẩn cơ sở dữ liệu không gian, dữ liệu thuộc tính. Chồng xếp hệ
thống bản đồ nền với bản đồ chuyên đề để xác định tính chính xác của các đối
tượng không gian và thuộc tính của cơ sở dữ liệu.
Công nghệ thông tin phát triển là yếu tố cần thiết cho các phương pháp bản đồ
trực tuyến. Hệ thống hóa bản đồ và biên tập theo quy phạm trên nền Open WebGIS,
giúp các quá trình tra cứu và quản lý thông tin một cách dễ dàng và nhanh chóng hơn.

4


d) Phương pháp lấy ý kiến chuyên gia
Là phương pháp được sử dụng để tham vấn các ý kiến chuyên môn của các
chuyên gia, nhà quản lý, nhà nghiên cứu để từ đó tích hợp được những ý kiến tối ưu
phục vụ xây dựng định hướng quản lý sử dụng đất hợp lý.
e) Phương pháp ứng dụng công nghệ WebGIS và chia sẽ đám mây trong

GIS (GIScloud)
Với sự phát triển của điện toán đám mây, một số hệ thống GIS đã được
chuyển đổi thành hệ thống GIS trên nền điện toán đám mây. GIScloud là giải pháp
phần mềm GIS trực tuyến cho phép tạo lập và biên tập các loại bản đồ phục vụ truy
vấn, phân tích dữ liệu không gian trên bản đồ trực tuyến và cho phép chia sẻ bản đồ
trực tuyến cho các hệ thống khác.
7. Cơ sở tài liệu
- Tài liệu để phục vụ xây dựng cơ sở dữ liệu gồm các dữ liệu: Bản đồ địa
hình tỷ lệ 1/50.000; Bản đồ hành chính năm 2014; Bản đồ hiện trạng sử dụng đất
năm 2014; Bản đồ địa chính tỷ lệ 1/1.000 theo đơn vị hành chính xã.
- Báo cáo quy hoạch sử dụng đất đến năm 2020, kế hoạch sử dụng đất 5 năm
kỳ đầu (2011 - 2015) huyện Lý Sơn.
8. Cấu trúc luận văn
Ngoài phần Mở đầu, Kết luận và kiến nghị, cấu trúc luận văn gồm các nội
dung sau:
- Chương 1: Tổng quan các vấn đề nghiên cứu
- Chương 2: Đặc điểm tự nhiên, kinh tế - xã hội và công tác quản lý thông tin
hiện trạng sử dụng đất huyện Lý Sơn, tỉnh Quảng Ngãi
- Chương 3: Quản lý cơ sở dữ liệu hiện trạng sử dụng đất ở huyện Lý Sơn,
tỉnh Quảng Ngãi bằng công nghệ GIS và GIS Cloud

5


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Khái quát về công nghệ GIS, WebGIS và GIS Cloud
1.1.1. Khái quát về công nghệ GIS
1.1.1.1. Khái niệm
Theo ESRI, tập đoàn nghiên cứu và phát triển các phần mềm GIS nổi tiếng,
GIS là một tập hợp có tổ chức, bao gồm hệ thống phần cứng, phần mềm máy tính, dữ

liệu địa lý và con người, được thiết kế nhằm mục đích nắm bắt, lưu trữ, cập nhật, điều
khiển, phân tích, và hiển thị tất cả các dạng thông tin liên quan đến vị trí địa lý.
Thông tin địa lý được thể hiện chủ yếu dưới dạng bản đồ đã ra đời từ xa xưa.
Các bản đồ trước tiên được phác thảo để mô tả vị trí, cảnh quan, địa hình… Bản đồ
chủ yếu gồm những điểm và đường. Tuy nhiên bản đồ dạng này thích hợp cho quân
đội và các cuộc thám hiểm hơn là được sử dụng như một công cụ khai thác tiềm
năng của địa lý.
Bản đồ vẫn tiếp tục được in trên giấy ngay cả khi máy tính đã ra đời một thời
gian dài trước đó. Bản đồ in trên giấy bộc lộ những hạn chế như: Thời gian xây dựng,
đo đạc, tạo lập rất lâu và tốn kém. Lượng thông tin mang trên bản đồ giấy là hạn chế vì
nếu mang hết các thông tin lên bản đồ sẽ gây khó đọc. Bên cạnh đó bản đồ giấy không
thể cập nhật theo thời gian được…Ý tưởng mô hình hóa không gian lưu trữ vào máy
tính, tạo nên bản đồ máy tính. Đó là bản đồ đơn giản có thể mã hóa, lưu trữ trong máy
tính, sữa chữa khi cần thiết, có thể hiển thị trên màn hình và in ra giấy [13, 18].
Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu nhận thấy nhiều vấn đề địa lý cần phải thu
thập, có một lượng lớn thông tin không phải là bản đồ. Lúc này khái niệm “Hệ
thống thông tin địa lý” ra đời thay thế cho thuật ngữ “Bản đồ máy tính”.
GIS được hình thành trên nền tảng của các ngành khoa học: địa lý, bản đồ,
tin học và toán học. Chỉ đến những năm 80 thì GIS mới có thể bắt đầu phát huy các
khả năng của mình do sự phát triển mạnh mẽ của nền công nghệ phần cứng. Bắt đầu
từ thập niên 80, GIS đã trở nên phổ biến trong các lĩnh vực như: thương mại, du
lịch, khoa học và quản lý.

6


Tóm lại, hệ thống thông tin địa lý là một hệ thống bao gồm phần cứng,
phần mềm, phần dữ liệu, quy trình và chuyên gia được sử dụng trong việc vẽ bản
đồ, phân tích các vật thể, hiện tượng tồn tại trên trái đất. Công nghệ GIS tổng
hợp các chức năng chung về quản lý dữ liệu như hỏi đáp và phân tích thống kê

với sự thể hiện trực quan và phân tích các vật thể hiện tượng không gian trong
bản đồ. Sự khác biệt giữa GIS và các hệ thống thông tin thông thường đó chính
là tính ứng dụng các bài toán phân tích tổng hợp, bài toán về phân bố các đối
tượng trong không gian, quản lý các dữ liệu thuộc tính để làm cơ sở cho việc giải
thích các hiện tượng, dự báo và qui hoạch chiến lược [13, 18].
1.1.1.2. Các thành phần của hệ thống thông tin địa lý
Hệ thống thông tin địa lý được kết hợp bởi năm thành phần chính: phần
cứng, phần mềm, dữ liệu, con người và chính sách được mô tả trong hình dưới đây
[13, 18]:
Tất cả được tổ chức, kết hợp, điều hành, tự động hóa, cung cấp thông tin qua
việc diễn tả địa lý.

Hình 1.1. Mô hình các thành phần của GIS

7


Phần cứng là hệ thống máy tính trên đó một hệ GIS hoạt động. Bao gồm thiết
bị nhập số liệu (bàn phím, bàn số hóa…), thiết bị lưu trữ dữ liệu (đĩa cứng, đĩa
mềm, đĩa CD, USB…), thiết bị xử lí số liệu, thiết bị sản xuất sản phẩm.
Con người là yếu tố quan trọng, bao gồm:
- Các kỹ thuật viên: am hiểu về máy tính và các phần mềm GIS có nhiệm vụ
sử dụng thiết bị, nhập và xử lý dữ liệu.
- Các nhà phân tích và điều hành hệ thống: đảm bảo sự hoạt động suôn sẽ
của hệ thống GIS.
- Các nhà lãnh đạo: sử dụng hệ thống làm công cụ trợ giúp để hoạch định các
chủ trương, kế hoạch trong quản lý và phát triển.
Là các phần mềm có khả năng nhập, lưu trữ, xử lý, phân tích, tính toán, hiển
thị các dữ liệu theo yêu cầu của người sử dụng.
Phần mềm dùng cho lưu trữ, xử lý số liệu thông tin địa lý: ACR/INFO,

SPAN,ERDAS-Imagine,

ILWIS,

MGE/MICROSTATION,

IDRISIW,

IDRISI,WINGIS,…
Phần mềm dùng cho lưu trữ, xử lý và quản lý các thông tin địa lý: ERMAPPER, ATLASGIS, ARCVIEW, MAPINFO,…
Dữ liệu là thành phần cốt lõi của hệ GIS. Dữ liệu được sử dụng trong GIS
không chỉ là số liệu địa lý riêng lẽ mà còn phải được thiết kế trong một cơ sở dữ
liệu. Những thông tin địa lý có nghĩa là sẽ bao gồm các dữ kiện về: vị trí địa lý,
thuộc tính của thông tin, mối liên hệ không gian của các thông tin và thời gian. Có 2
dạng dữ liệu được sử dụng trong kỹ thuật GIS là:
Dữ liệu không gian hay dữ liệu đồ họa: Là những hình ảnh, đường nét, điểm
của bản đồ được số hóa thành dạng vector để quản lý trong máy tính.
Dữ liệu phi không gian hay dữ liệu thuộc tính: Là những số liệu, bảng biểu mô
tả tính chất, đặc trưng của dữ liệu không gian. Nó được biểu thị dưới dạng những con
số hoặc chữ viết mô tả số lượng, tính chất, thông số liên quan đến bản đồ.
Chính sách 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 phải

8


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 nhu
cầu. Các chính sách về GIS hỗ trợ đắc lực đến việc phát triển hệ thống GIS nhằm
đạt được những mục tiêu phát triển. Ngoài ra việc phối hợp giữa các cơ quan chức
năng có liên quan cũng phải được đặt ra, nhằm gia tăng hiệu quả sử dụng của GIS
cũng như các nguồn số liệu hiện có.
Như vậy, trong 5 hợp phần của GIS, hợp phần chính sách và quản lý đóng
vai trò rất quan trọng để đảm bảo khả năng hoạt động của hệ thống, đây là yếu tố
quyết định sự thành công của việc phát triển công nghệ GIS [13, 18].
1.1.1.3. Chức năng của GIS
- Thu thập dữ liệu: Là công việc khó khăn và nặng nề nhất trong quá trình
xây dựng một ứng dụng GIS. Các dữ liệu được thu thập từ nhiều nguồn khác nhau
như dữ liệu đo đạc từ thực địa, dữ liệu từ các loại bản đồ, dữ liệu thống kê… [13, 18]
- Thao tác dữ liệu: Vì các dữ liệu được thu thập từ nhiều nguồn có định
dạng khác nhau và có những trường hợp các dạng dữ liệu đòi hỏi được chuyển dạng
và thao tác theo một số cách để tương thích với hệ thống. Trước khi các thông tin
này được tích hợp với nhau thì chúng phải được chuyển về cùng một tỷ lệ. Đây có
thể chỉ là sự chuyển dạng tạm thời cho mục đích hiển thị hoặc cố định cho yêu cầu
phân tích [13, 18].
- Quản lý dữ liệu: Là một chức năng quan trọng của tất cả các hệ thông tin
địa lý. Hệ thống thông tin địa lý phải có khả năng điều khiển các dạng khác nhau
của dữ liệu đồng thời quản lý hiệu quả một khối lượng lớn dữ liệu với một trật tự rõ
ràng. Một yếu tố quan trọng của GIS là khả năng liên kết hệ thống giữa việc tự động
hóa bản đồ và quản lý cơ sở dữ liệu (sự liên kết giữa dữ liệu không gian và thuộc
tính của đối tượng). Các dữ liệu thông tin mô tả cho một đối tượng bất kỳ có thể
liên hệ một cách hệ thống với vị trí không gian của chúng. Sự liên kết đó là một ưu
thế nổi bật của việc vận hành GIS [13, 18].

9

- Hỏi đáp và phân tích dữ liệu: Khi đã xây dựng được một hệ thống cơ sở
dữ liệu GIS thì người dùng có thể hỏi các câu hỏi đơn giản như:
+ Thông tin về thửa đất: Ai là chủ sở hữu của mảnh đất? Thửa đất rộng bao nhiêu?
+ Tìm đường đi ngắn nhất giữa hai vị trí A và B?
+ Thống kê số lượng cây trồng trên tuyến phố?
+ Hay xác định được mật độ diện tích trồng cây xanh trong khu vực đô thị?…
GIS cung cấp khả năng hỏi đáp, tìm kiếm, truy vấn đơn giản “chỉ nhấn và
nhấn” và các công cụ phân tích dữ liệu không gian mạnh mẽ để cung cấp thông
tin một cách nhanh chóng, kịp thời, chính xác, hỗ trợ ra quyết định cho những
nhà quản lý và quy hoạch [13, 18].
- Hiển thị dữ liệu: GIS cho phép hiển thị dữ liệu tốt nhất dưới dạng bản đồ
hoặc biểu đồ. Ngoài ra còn có thể xuất dữ liệu thuộc tính ra các bảng excel, tạo các
bản báo cáo thống kê, hay tạo mô hình 3D, và nhiều dữ liệu khác [13, 18].
1.1.1.4. Dạng dữ liệu của hệ thống thông tin địa lý
Hệ thống thông tin địa lý chia ra làm 2 loại dữ liệu cơ bản: Dữ liệu không
gian và dữ liệu phi không gian. 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 [13, 18].
a. Dạng dữ liệu không gian
- Dữ liệu vector
+ Đối tượng điểm
Điểm được xác định bởi cặp giá trị điểm. Các đối tượng đơn, thông tin về địa
lý chỉ gồm cơ sở vị trí sẽ được phản ánh là đối tượng điểm. Các đối tượng kiểu
điểm có đặc điểm:
* Là toạ độ đơn (x, y),
* Không cần thể hiện chiều dài và diện tích.
Tỷ lệ trên bản đồ tỷ lệ lớn, đối tượng thể hiện dưới dạng vùng. Tuy nhiên
trên bản đồ tỷ lệ nhỏ, đối tượng này có thể thể hiện dưới dạng một điểm. Vì vậy, các
đối tượng điểm và vùng có thể được dùng phản ánh lẫn nhau.

10


+ Đối tượng đường
Đường được xác định như một tập hợp dãy của các điểm. Mô tả các đối
tượng địa lý dạng tuyến, có các đặc điểm sau:
* Là một dãy các cặp toạ độ;
* Bắt đầu và kết thúc bởi nút;
* Nối với nhau và cắt nhau tại điểm;
* Hình dạng được định nghĩa bởi các điểm;
* Độ dài chính xác bằng các cặp toạ độ.
+ Đối tượng vùng
Vùng được xác định bởi ranh giới các đường thẳng. Các đối tượng địa lý có
diện tích và đóng kín bởi một đường được gọi là đối tượng vùng (polygon), có các
đặc điểm sau:
* Polygon được mô tả bằng tập hợp các đường và điểm.
* Một hoặc nhiều cung được định nghĩa đường bao của vùng
* Một điểm nhãn nằm trong vùng để mô tả, xác định cho mỗi một vùng

Hình 1.2. Một số khái niệm trong cấu trúc cơ sở dữ liệu bản đồ

11


+ Khái niệm dữ liệu Vector
Các đối tượng không gian khi biểu diễn ở cấu trúc dữ liệu vector được tổ
chức dưới dạng điểm, đường và vùng, và được biểu diễn trên một hệ thống tọa độ
nào đó. Đối với các đối tượng biểu diễn trên mặt phẳng, mỗi đối tượng điểm được
biểu diễn bởi một cặp tọa độ (x, y); đối tượng đường được xác định bởi một chuỗi
liên tiếp các điểm, đoạn thẳng được nối giữa các điểm hay còn gọi là cạnh, điểm bắt

đầu và điểm kết thúc của một đường gọi là các nút; đối tượng vùng được xác định
bởi các đường khép kín [13, 18].

Hình 1.3. Minh họa đối tượng đường gồm có các nút, điểm, cạnh
- Dữ liệu raster
Khái niệm: Mô hình raster biểu diễn không gian như là một ma trận số
nguyên, mỗi giá trị số nguyên đại diện cho một thuộc tính, vị trí của số nguyên
chính là vị trí của đối tượng. Ví dụ:

Hình 1.4. Mô hình dữ liệu raster và vector

12


Hình 1.5. Mô hình dữ liệu raster và vector
Liên hệ với thế giới thực: mỗi điểm ảnh (pixel) sẽ tương ứng với một ô nào
đó trong thế giới thực.
Trong cấu trúc raster:
- Đường được biểu diễn bằng những pixel có cùng giá trị f(x, y) liên tiếp nhau.
- Vùng được xác định thành một mạng gồm nhiều pixel có cùng giá trị
thuộc tính f(x, y).

Hình 1.6. Cấu trúc dữ liệu raster
+ Đặc điểm
Mô hình dữ liệu dạng raster phản ánh toàn bộ vùng nghiên cứu dưới dạng
một lưới các ô vuông hay pixel. Mô hình raster có các đặc điểm:
- Các điểm được xếp liên tiếp từ trái qua phải và từ trên xuống dưới.
- Mỗi một pixel chứa một giá trị.
- Một tập các ma trận điểm và các giá trị tương ứng tạo thành một lớp (layer).
- Trong cơ sở dữ liệu có thể có nhiều lớp.

13


Mô hình dữ liệu raster là mô hình dữ liệu GIS được dùng tương đối phổ biến
trong các bài toán về môi trường, quản lý tài nguyên thiên nhiên.
Mô hình dữ liệu raster chủ yếu dùng để phản ánh các đối tượng dạng vùng là
ứng dụng cho các bài toán tiến hành trên các loại đối tượng dạng vùng: phân loại;
chồng xếp.
Các nguồn dữ liệu xây dựng nên dữ liệu raster có thể bao gồm:
- Quét ảnh;
- Ảnh máy bay, ảnh viễn thám;
- Chuyển từ dữ liệu vector sang;
- Lưu trữ dữ liệu dạng raster;
- Nén theo hàng (Run lengh coding);
- Nén theo chia nhỏ thành từng phần (Quadtree);
- Nén theo ngữ cảnh (Fractal).
Trong một hệ thống dữ liệu cơ bản raster được lưu trữ trong các ô (thường
hình vuông) được sắp xếp trong một mảng hoặc các dãy hàng và cột. Nếu có thể,
các hàng và cột nên được căn cứ vào hệ thống lưới bản đổ thích hợp.
Việc sử dụng cấu trúc dữ liệu raster tất nhiên đưa đến một số chi tiết bị mất.
Với lý do này, hệ thống raster-based không được sử dụng trong các trường hợp nơi
có các chi tiết có chất lượng cao được đòi hỏi.

Hình 1.7. Sự biểu thị kết quả bản đồ dưới dạng Raster
+ Các loại cấu trúc Raster
Có hai cấu trúc lưu trữ raster cơ bản:
- Cấu trúc lưu mã chi tiết (exhaustive enumeration)

14

- Cấu trúc lưu mã chạy dài (run-length encoding).
Đối với cấu trúc lưu mã chi tiết, mỗi một điểm lưới được gắn với giá trị duy
nhất, vì vậy dữ liệu không được nén gọn.

Hình 1.8. Minh họa cấu trúc mã chi tiết
Cấu trúc lưu mã chạy dài có ý nghĩa như là một kỹ thuật nén dữ liệu nếu
raster chứa các nhóm điểm lưới có cùng một giá trị. Khi đó thay vì phải lưu trữ
riêng cho từng điểm lưới, cấu trúc này lưu trữ theo từng thành phần có một giá trị
duy nhất và số lượng điểm lưới chứa đựng giá trị đó.

Hình 1.9. Minh họa cấu trúc mã run length
b. Dữ liệu phi không gian
Số liệu phi không gian hay còn gọi là 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. Một trong các chức
năng đặc biệt của công nghệ GIS là khả năng của nó trong việc liên kết và xử lý
đồng thời giữa dữ liệu bản đồ và dữ liệu thuộc tính. Thông thường hệ thống thông
tin địa lý có 4 loại số liệu thuộc tính [13, 18]:

15