Phân tích thiết kế hạ tầng dữ liệu không gian phục vụ quy hoạch và quản lý đô thị

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN CAO TÂN

PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ
HẠ TẦNG DỮ LIỆU KHÔNG GIAN PHỤC VỤ
QUY HOẠCH VÀ QUẢN LÝ ĐÔ THỊ
CHUYÊN NGÀNH: BẢN ĐỒ, VIỄN THÁM - GIS

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Tp. HCM, Tháng 6/2009


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS. HỒ ĐÌNH DUẨN ...................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận xét 1 :...................................................................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận xét 2 :...................................................................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại
HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày . . . . . tháng . . . . năm 2009

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC

TP.HCM, Ngày

tháng 07 năm 2009

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: Nguyễn Cao Tân
Phái
: Nam
Sinh ngày
: 19/06/1983
Nơi sinh
: Phú Yên
Chuyên ngành
: Bản đồ - Viễn thám GIS
MSHV
: 01007703
I. Tên đề tài: Xây dựng hạ tầng dữ liệu không gian phục vụ
quy hoạch và quản lý đơ thị
II. Nhiệm vụ và nội dung:
1. Tìm hiểu các loại dữ liệu, thông tin sử dụng trong quy hoạch và quản lý đô thị
2. Nghiên cứu các chuẩn dữ liệu, các hệ quản trị cơ sở dữ liệu khơng gian

3. Thiết kế mơ hình dữ liệu để mơ tả dữ liệu không gian trong quy hoạch và quản lý đô
thị
4. Đề xuất chuẩn dữ liệu phục vụ quản lý quy hoạch và quản lý đô thị phù hợp với
chuẩn dữ liệu không gian của thế giới (tuân theo chuẩn dữ liệu ISO/TC211) và dựa
theo chuẩn về dữ liệu không gian do Bộ TNMT ban hành.
5. Nghiên cứu phần mềm Mapserver đưa dữ liệu thiết kế vào môi trường WEB.
III. Ngày giao nhiệm vụ

: tháng 2 năm 2009

IV. Ngày hoàn thành nhiệm vụ : tháng 7 năm 2009
V. Họ và tên cán bộ hướng dẫn : TS. Hồ Đình Duẩn
Cán bộ hướng dẫn

Bộ môn quản lý chuyên ngành

Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được hội Hội đồng chun ngành thơng qua
Tp. HCM, Ngày

PHỊNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC

tháng

năm 2009

KHOA QUẢN LÝ NGÀNH


Lời cảm ơn
Xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới gia đình, những người luôn

bên tôi những lúc khó khăn, đã động viên tôi trong suốt quá trình
thực hiện luận văn
Chân thành cảm ơn Thầy TS. Hồ Đình Duẩn, người đã luôn bên
tôi, tận tình hướng dẫn tôi hoàn thành luận văn này.
Xin cám ơn Th.s Lâm Đạo Nguyên, Th.s Trần Thái Bình, các
anh, chị Trung tâm Viễn thám và GIS - Viện Địa lý Tài nguyên và
Môi trường đã giúp đỡ đóng góp ý kiến về luận văn.
Xin chân thành cám ơn!
TP. HCM, Tháng 7 năm 2009
Nguyễn Cao Taân

iv


XÂY DỰNG HẠ TẦNG DỮ LIỆU KHÔNG GIAN
PHỤC VỤ QUY HOẠCH VÀ QUẢN LÝ ĐƠ THI

GVHD: TS. HỒ ĐÌNH DUẨN

TĨM TẮT
Trong những năm gần đây, với sự hỗ trợ của GIS thì việc ứng dụng nó trong
quy hoạch và quản lý đô thị ngày hiệu quả hơn. Tuy nhiên, nhiều ứng dụng được
xây dựng, dẫn đến nhiều dữ liệu trùng lắp và ít có thơng tin tham khảo lẫn nhau,
nên lãng phí tài nguyên dữ liệu, con người và tiền bạc.
Xây dựng một hạ tầng dữ liệu không gian (SDI) được xem là giải pháp cho
vấn đề này. Hạ tầng dữ liệu khơng gian bao gồm những tiêu chuẩn, chính sách,
kỹ thuật và con người. Xây dựng một khung chuẩn là cốt lõi của hạ tầng dữ liệu
khơng gian, nó bao gồm dữ liệu, quy trình và kỹ thuật để xây dựng và sử dụng dữ
liệu không gian.
Luận văn này đề xuất một cơ sở lý thuyết, mơ hình hạ tầng dữ liệu khơng gian.

Ứng dụng nó để xây dựng một hạ tầng dữ liệu không gian phục vụ quy hoạch và
quản lý đơ thị. Ngồi ra, luận văn cũng đưa ra cách nhìn mới về xây dựng hạ tầng
dữ liệu không gian phục vụ cho các ứng dụng GIS.

Học viên: Nguyễn Cao Tân

Trang v


XÂY DỰNG HẠ TẦNG DỮ LIỆU KHÔNG GIAN
PHỤC VỤ QUY HOẠCH VÀ QUẢN LÝ ĐƠ THI

GVHD: TS. HỒ ĐÌNH DUẨN

SUMMARY
In recent years, with GIS’s help, its application in urban planning and administering
becomes effective. However, many applications of GIS are built, lead to duplicate data
and they have little infomation referring mutually, so they waste data resource, man and
money.
Building a Spatial Data Infrastructure (SDI) is cosidered as a solution for this
problem. SDI includes standard policies, technology and people. Building a standard
frame is SDI essence, It concludes data, process and technique to build and use the
spatial data.
The thesis will research, put forward a theory basic Spatial Data Infrastructure
model. Applying this model build a SDI servers in urban planning and administering.
Besides, this thesis also brings out a new look about building spatial data in GIS
applications

Học viên: Nguyễn Cao Tân

Trang vi


PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ HẠ TẦNG DỮ LIỆU KHƠNG GIAN
PHỤC VỤ QUY HOẠCH VÀ QUẢN LÝ ĐÔ THỊ
GVHD: TS. HỒ ĐÌNH DUẨN

DANH MỤC HÌNH
Trang
Hình II.1: Mơ hình CGDI

9

Hình II.2: Các thành phần CGDI

10

Hình II.3: Mơ hình hạ tầng dữ liệu khơng gian đơ thị Ganzhou

10

Hình II.4: Các loại dữ liệu khơng gian Kenya (KSDI)

11

Hình II.5: Các thành phần của KSDI

11

Hình III.1: Mơ hình hạ tầng dữ liệu khơng gian

14

Hình III.2: Cấu trúc SDI

16

Hình III.3: Các thành phần hạ tầng dữ liệu khơng gian

17

Hình III.4: So sánh Metatdata như thơng tin sản phẩm

20

Hình III.5: Nguồn gốc tiêu chuẩn ISO19115

24

Hình III.6: Mơ hình hoạt động Web Mapping

25

Hình III.7: Giao diện MapServer

28

Hình III.8.: Kiến trúc tổng qt ứng dụng Mapserver

30

Hình IV.1: Mơ hình cổng thơng tin địa lý

36

Hình IV.2: Kiến trúc tham khảo cổng thơng tin địa lý

39

Hình IV.3 : Ví dụ về cổng thơng tin địa lý Châu Âu (nguồn eugeoportal.jrc.it)

43

Hình IV.4: GeoPortal quản lý hành chính Tp. Hồ Chí Minh (Nguồn Ciren)

43

Hình V.1: Quy trình cung cấp dữ liệu

48

Hình V.2: Mơ hình UML nhóm lớp địa hình

55

Hình V.3: Mơ hình UML nhóm lớp địa chính

58

Hình V.4: Mơ hình UML nhóm lớp dân số

60

Học viên: Nguyễn Cao Tân

Trang vii


PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ HẠ TẦNG DỮ LIỆU KHƠNG GIAN
PHỤC VỤ QUY HOẠCH VÀ QUẢN LÝ ĐÔ THỊ
GVHD: TS. HỒ ĐÌNH DUẨN

Hình V.5: Mơ hình UML nhóm lớp quy hoạch sử dụng đất

63

Hình V.6: Mơ hình UML nhóm lớp quy hoạch giao thơng

69

Hình V.7: Mơ hình UML nhóm lớp hạ tầng kỹ thuật

74

Hình V.8: Chu trình cung cấp và khai thác dữ liệu

76

Hình VI.1: Các bước xây dựng WEB khai thác dữ liệu

78

Hình VI.2: Kiến trúc phần mềm khai thác dữ liệu SDI quy hoạch

79

Hình VI. 3: Chức năng Web khai thác SDI

80

Hình VI.4: Thiết kế giao diện Web

82

Hình VI.5: Giao diện web hiển thị dữ liệu

85

Hình VI.6: Bán đồ đánh giá hiện trạng

85

Hình VI.7: Bản đồ quy hoạch sử dụng đất

86

Hình VI.8: Hồn thiện bản đồ quy hoạch

86

Học viên: Nguyễn Cao Tân

Trang viii


PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ HẠ TẦNG DỮ LIỆU KHƠNG GIAN
PHỤC VỤ QUY HOẠCH VÀ QUẢN LÝ ĐÔ THỊ
GVHD: TS. HỒ ĐÌNH DUẨN

DANH MỤC BẢNG

Bảng V.1: Mẫu yêu cầu cung cấp thơng tin
Bảng V.2: Bảng mơ tả các gói UML trong mơ hình SDI
Bảng V.3: Mơ tả các thành phần nhóm lớp địa hình
Bảng V.4: Mơ tả các thành phần nhóm lớp địa chính
Bảng V.5: Mơ tả các thành phần nhóm lớp dân số
Bảng V.6: Mơ tả các thành phần nhóm lớp quy hoạch sử dụng đất
Bảng V.7: Mô tả bảng dữ liệu ranh quy hoạch sử dụng đất chi tiết tỷ lệ 1/2000
Bảng V.8: Bảng mô tả trường chức năng khu đất quy hoạch
Bảng V.9: Bảng miêu tả tình trạng khu quy hoạch
Bảng V.10: Bảng trường thuộc tính lớp quy hoạch 1/2000
Bảng V.11: Danh sách loại sử dụng đất lớp quy hoạch 1/2000
Bảng V.12: Thông tin lớp ranh quy hoạch 1/500
Bảng V.13: Bảng danh sách chọn của trường tình trạng khu đất
Bảng V.14: Bảng danh sách chọn của trường quyết định giao đất
Bảng V.15: Mô tả chi tiết lớp quy hoạch sử dụng đất 1/500
Bảng V.16: Danh sách loại sử dụng đất lớp quy hoạch 1/500
Bảng V.17: Mô tả các thành phần nhóm lớp quy hoạch giao thơng
Bảng V.18: Các nhóm dữ liệu xây dựng

Học viên: Nguyễn Cao Tân

Trang
49
53
55
58
60
63
65
66
66
66
67
67
68
68
68
68
70
75

Trang ix


PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ HẠ TẦNG DỮ LIỆU KHƠNG GIAN
PHỤC VỤ QUY HOẠCH VÀ QUẢN LÝ ĐÔ THỊ
GVHD: TS. HỒ ĐÌNH DUẨN

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

SDI - Spatial Data Infrastructure – Hạ tầng dữ liệu không gian
ISO – International Organization for Standardization -Tổ chức Quốc tế về tiêu
chuẩn hoá
OGC – The Open Geospatial Consortium
UML - Unifield Modeling Language – Ngôn ngữ mơ hình hóa thống nhất
HTML - Hypertext Markup Language - Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng
GIS - Geographic Information System – Hệ thống thông tin địa lý
CSDL - Cơ sở dữ liệu
Bộ TNMT – Bộ Tài nguyên – Môi trường
QLĐT - Quản lý đô thị

Học viên: Nguyễn Cao Tân

Trang x


PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ HẠ TẦNG DỮ LIỆU KHƠNG GIAN
PHỤC VỤ QUY HOẠCH VÀ QUẢN LÝ ĐÔ THỊ
GVHD: TS. HỒ ĐÌNH DUẨN

CHÚ GIẢI CÁC SƠ ĐỒ
Nhóm lớp cơ sở dữ liệu
Bảng dữ liệu

Kho lưu trữ dữ liệu

Học viên: Nguyễn Cao Tân

Trang xi

PHÂN TICH,THIẾT KẾ HẠ TẦNG DỮ LIỆU KHÔNG GIAN
PHỤC VỤ QUY HOẠCH VÀ QUẢN LÝ ĐƠ THỊ

GVHD: TS. HỒ ĐÌNH DUẨN

MỤC LỤC
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ ........................................................................iii
LỜI CÁM ƠN............................................................................................................iv
TÓM TẮT ...................................................................................................................v
DANH MỤC HÌNH..................................................................................................vii
DANH MỤC BẢNG..................................................................................................ix
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ....................................................................................x
CHÚ GIẢI SƠ ĐỒ ....................................................................................................xi
CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU..............................................................................................1
I.1 ĐẶT VẤN ĐỀ ...................................................................................................1
I.2 MỤC TIÊU........................................................................................................2
I.2.1 Mục tiêu chung............................................................................................2
I.2.2 Mục tiêu cụ thể ............................................................................................3
I.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ............................................................................3
I.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...................................................................3
I.5 GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI ................................................................................4
I.5.1 Giới hạn nội dung nghiên cứu....................................................................4
I.5.2 Giới hạn khu vực nghiên cứu.....................................................................4
CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU...........................5
II.1 HIỆN TRẠNG QUY HOẠCH VÀ QUẢN LÝ ĐƠ THỊ.............................5
II.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƯỚC.......................6
II.2.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước ............................................................7
II.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước ..........................................................11
CHƯƠNG III: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ....................................................................13

III.1 TỔNG QUAN CƠ SỞ HẠ TẦNG DỮ LIỆU KHÔNG GIAN ...............13
III.1.1 Giới thiệu ................................................................................................13
III.1.2 Hạ tầng dữ liệu khơng gian...................................................................14
III.2 CÁC CHUẨN MƠ TẢ DỮ LIỆU KHÔNG GIAN - METADATA.......20
III.2.1 Giới thiệu metadata ...............................................................................20
III.2.2 Các chuẩn metadata dữ liệu không gian..............................................23
III.3 GIỚI THIỆU WEB MAPPING.................................................................24
III.3.1 Khái niệm ...............................................................................................24
III.3.2 Phân loại .................................................................................................25
III.3.3 Các chuẩn trao đổi dữ liệu Web Mapping ..........................................26
III.4 GIỚI THIỆU MAPSERVER .....................................................................28
III.5 POSTGRESQL – HỆ QUẢN TRỊ CƠ SỞ DỮ LIỆU NGUỒN MỞ .....31

Học viên: Nguyễn Cao Tân


PHÂN TICH,THIẾT KẾ HẠ TẦNG DỮ LIỆU KHÔNG GIAN
PHỤC VỤ QUY HOẠCH VÀ QUẢN LÝ ĐƠ THỊ

GVHD: TS. HỒ ĐÌNH DUẨN

III.6 MƠ HÌNH VÀ MƠ HÌNH HĨA................................................................32
III.6.1 Định nghĩa mơ hình ...............................................................................32
III.6.2 Mơ hình hóa............................................................................................32
III.6.3 UML – Ngơn ngữ mơ hình hóa thống nhất .........................................33
CHƯƠNG IV : CỔNG THƠNG TIN ĐỊA LÝ .....................................................36
IV.1 DANH MỤC DỮ LIỆU KHÔNG GIAN...................................................36
IV.2 KHÁI NIỆM CỔNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ ............................................36
IV.3 CẤU TRÚC CỔNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ..............................................38
IV.4 KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG..........................................................................43

CHƯƠNG V: PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ MƠ HÌNH HẠ TẦNG DỮ LIỆU
KHƠNG GIAN.........................................................................................................44
V.1 SỰ CẦN THIẾT............................................................................................44
V.1.1 Những trở ngại.........................................................................................44
V.1.2 Nhu cầu dữ liệu không gian trong quy hoạch .......................................45
V.2 CÁC CHUẨN THIẾT KẾ CƠ SỞ DỮ LIỆU ............................................46
V.2.1 Chuẩn cơ sở toán học bản đồ (lưới chiếu và hệ tọa độ)........................46
V.2.2 Chuẩn khuôn dạng dữ liệu .....................................................................46
V.2.3 Các quy ước trong thiết kế trong mơ hình cơ sở dữ liệu......................50
V.3 THIẾT KẾ CƠ SỞ DỮ LIỆU......................................................................51
V.3.1 Hiện trạng dữ liệu trong quy hoạch và quản lý đô thị .........................51
V.3.2 Các yêu cầu về chức năng .......................................................................52
V.3.3 Một số tiêu chí thiết kế hạ tầng dữ liệu không gian..............................52
V.4 THIẾT KẾ CHI TIẾT..................................................................................52
V.4.1 Mô hình SDI trong quy hoạch và quản lý đơ thị ..................................52
V.4.2 Xây dựng cơ sở dữ liệu............................................................................74
V.5 PHÂN PHỐI VÀ KHAI THÁC CƠ SỞ DỮ LIỆU ...................................75
CHƯƠNG VI : XÂY DỰNG WEB KHAI THÁC DỮ LIỆU .............................77
VI.1 PHÂN TÍCH ................................................................................................77
VI.1.1 Nhu cầu thông tin...................................................................................77
VI.1.2 Giải pháp chia sẻ dữ liệu .......................................................................77
VI.2 THIẾT KẾ ỨNG DỤNG ............................................................................78
VI.2.1 Quy trình xây dựng WEB khai thác dữ liệu........................................78
VI.2.2 Thiết kế hệ thống....................................................................................78
VI.2.3 Thiết kế chức năng.................................................................................80
VI.2.4 Thiết kế giao diện ứng dụng..................................................................81
VI.2.5 Xây dựng các công cụ WEB..................................................................82

Học viên: Nguyễn Cao Tân

PHÂN TICH,THIẾT KẾ HẠ TẦNG DỮ LIỆU KHÔNG GIAN
PHỤC VỤ QUY HOẠCH VÀ QUẢN LÝ ĐƠ THỊ

GVHD: TS. HỒ ĐÌNH DUẨN

VI.3 SỬ DỤNG WEB KHAI THÁC DỮ LIỆU................................................84
CHƯƠNG VII : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ....................................................87
VII.1 KẾT LUẬN.................................................................................................87
VII.2 KIẾN NGHỊ................................................................................................88
PHỤ LỤC ..................................................................................................................89
TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................116
LÝ LỊCH TRÍCH NGANG...................................................................................119

Học viên: Nguyễn Cao Tân


CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU

GVHD: TS. HỒ ĐÌNH DUẨN

CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU
I.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Quy hoạch và quản lý đô thị là một hoạt động để đi đến mục tiêu đảm bảo
cho đô thị phát triển bền vững. Những kế hoạch được vạch ra sẽ định hướng xã
hội trong khoảng thời gian nhất định. Những phương án về quy hoạch, mọi quyết
định trong quản lý đô thị đều dựa trên những thông tin của tất cả các đối tượng
liên quan. Những thơng tin này càng đầy đủ, chính xác thì nó càng có ý nghĩa.
Sự ra đời của hệ thống thơng tin địa lý (Geographic Information System GIS) bắt đầu từ những năm 1960 và phát triển mạnh mẽ trong những nằm gần
đây, ứng dụng của nó đã xuất hiện trong nhiều lĩnh vực trong đó có quy hoạch và

quản lý đô thị.
Nhiều tổ chức, cá nhân thuộc lĩnh vực quy hoạch và quản lý đô thị đã xây
dựng ứng dụng GIS cho riêng mình, mà cốt lõi của nó là dữ liệu. Nhưng mỗi ứng
dụng lại có một bộ dữ liệu mới. Những dữ liệu này khơng có khả năng chia sẻ,
dữ liệu khi xây dựng lại không tuân theo một tiêu chuẩn nhất định dẫn đến dữ
liệu trùng lắp, chồng chéo lẫn nhau nên rất tốn kém tiền của và thời gian.
Hiện nay có hai vấn đề mâu thuẫn tồn tại. Một là, sự bùng nổ thông tin, sự
phát triển nhanh chóng về dữ liệu khơng gian. Vấn đề cịn lại, sự khó khăn của
người dùng trong việc truy cập dữ liệu không gian cho các ứng dụng của họ từ
một khối lượng lớn nguồn dữ liệu hiện có.
Cùng với sự phát triển của các ứng dụng GIS thì dữ liệu thu thập cho nó
cũng tăng. Sự chia sẻ dữ liệu trong các ứng dụng này càng linh hoạt, càng dễ
dàng thì sẽ tăng hiệu quả trong các ứng dụng. Sự xuất hiện khái niệm hạ tầng dữ
liệu không gian (SDI-Spatial Data Infrastructures) sẽ làm tăng khả năng của công
nghệ GIS.
Cơ sở hạ tầng dữ liệu không gian được định nghĩa như là một kỹ thuật, các
chính sách, các tiêu chuẩn, tài nguyên con người và những hoạt động liên hệ cần

Học viên: Nguyễn Cao Tân

Trang 1


CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU

GVHD: TS. HỒ ĐÌNH DUẨN

thiết để thu thập, xử lý, phân phối, và nâng cao việc sử dụng dữ liệu không gian
(Clinton, 1994).
Trong công tác quy hoạch và quản lý đơ thị thì thơng tin hiện trạng đóng

vai trị quan trọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp q trình phát triển đơ thị, đến những
định hướng đã chọn, nhưng thường xảy ra tình trạng khan hiếm dữ liệu và thiếu
thơng tin. Hiện nay, có nhiều cơ quan thu thập quản lý dữ liệu nên có nhiều thơng
tin bị chồng chéo, bỏ sót, độ chính xác và tính chuyên ngành thấp.
Ứng dụng GIS trong quy hoạch và quản lý đô thị, nhu cầu dữ liệu rất lớn,
đầy đủ thơng tin thì các kế hoạch đề ra mới có giá trị thực tiễn cao. Nhưng dữ
liệu được xây dựng khơng tn theo chuẩn, khơng có khả năng chia sẻ, khó tích
hợp thơng tin. Nhu cầu cần xây dựng một khung dữ liệu thống nhất, một chính
sách khai thác dữ liệu cho phù hợp là rất lớn.
Một hạ tầng dữ liệu khơng gian (SDI) thống nhất thì việc chia sẻ dữ liệu
giữa các hệ thống, định dạng và ứng dụng sẽ khơng cịn trở ngại khi xây dựng
một ứng dụng mới. Lúc này thì vấn đề về chính sách khai thác dữ liệu sẽ là một
thách thức lớn. SDI được xây dựng sẽ nâng cao chất lượng trong việc ra các
quyết định

Ỉ Một vấn đề đặt ra là cần một mơ hình dữ liệu, một chính sách khai thác,
khn khổ thống nhất, chuẩn dữ liệu nhằm nâng cao hiệu quả trong công tác
chuyên ngành cũng như xây dựng các ứng dụng GIS về quản lý đô thị.
Thực hiện luận văn này cung cấp một cái nhìn tổng quát về xây dựng hạ
tầng dữ liệu không gian theo một khung chuẩn phù hợp, giảm dư thừa dữ liệu.
Từng bước đóng góp vào việc xây dựng một hạ tầng dữ liệu không gian của Việt
Nam thuộc nhiều lĩnh vực ứng dụng.
I.2 MỤC TIÊU
I.2.1 Mục tiêu chung
Nghiên cứu xây dựng một hạ tầng cơ sở dữ liệu không gian phục vụ trong
công tác quy hoạch và quản lý đô thị nhằm nâng cao hiệu quả quản lý của các
Học viên: Nguyễn Cao Tân

Trang 2

CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU

GVHD: TS. HỒ ĐÌNH DUẨN

nhà chun mơn, công tác quản lý quy hoạch thuận lợi, tiết kiệm chi phí khảo
sát, xây dựng dữ liệu. Hạ tầng dữ liệu không gian được khai thác trong môi
trường web.
I.2.2 Mục tiêu cụ thể
- Thiết kế cơ sở hạ tầng dữ liệu không gian phục vụ quy hoạch và quản lý đô
thị.
- Xây dựng cơ chế cập nhật, trao đổi dữ liệu.
- Xây dựng một ứng dụng khai thác dữ liệu trong mơi trường WEB có thể thực
hiện những chức năng cơ bản của một hệ thống quản lý quy hoạch.
I.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
- Tìm hiểu các loại dữ liệu, thông tin sử dụng trong quy hoạch và quản lý đô
thị
- Nghiên cứu các chuẩn dữ liệu, các hệ quản trị cơ sở dữ liệu không gian
- Thiết kế mô hình dữ liệu để mơ tả dữ liệu khơng gian trong quy hoạch và
quản lý đô thị
- Đề xuất chuẩn dữ liệu phục vụ quản lý quy hoạch và quản lý đô thị phù hợp
với chuẩn dữ liệu không gian của thế giới (tuân theo chuẩn dữ liệu
ISO/TC211) và dựa theo chuẩn về dữ liệu không gian do Bộ TNMT ban hành
chuẩn dữ liệu về lĩnh vực Tài nguyên và môi trường.
- Nghiên cứu phần mềm Mapserver đưa dữ liệu thiết kế vào môi trường WEB.
I.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Nghiên cứu theo tài liệu: thu thập, tổng hợp, nghiên cứu các tài liệu liên quan
đến đề tài.
- Phương pháp điều tra khảo sát: khảo sát, phân tích quy trình quy hoạch và
quản lý đô thị tại các cơ quan chuyên ngành. Khảo sát nhu cầu sử dụng dữ liệu

không gian trong các quy trình này.

Học viên: Nguyễn Cao Tân

Trang 3


CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU

GVHD: TS. HỒ ĐÌNH DUẨN

- Phương pháp mơ hình hóa: sử dụng mơ hình UML mơ hình hóa giữa các gói
dữ liệu.
- Phương pháp phân tích – thiết kế hệ thống: nghiên cứu thiết kế tổng thể hệ
thống hạ tầng dữ liệu không gian phục vụ quy hoạch và quản lý đô thị.
I.5 GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI
I.5.1 Giới hạn nội dung nghiên cứu
Luận văn tập trung xây dựng mơ hình hạ tầng dữ liệu khơng gian ứng dụng
trong quy hoạch và quản lý đô thị.
Luận văn chỉ nghiên cứu những vấn đề tích hợp dữ liệu không gian cho nhu
cầu quy hoạch, quản lý đô thị.
I.5.2 Giới hạn khu vực nghiên cứu
Hạ tầng dữ liệu không gian trong quy hoạch và quản lý đô thị là một mơ
hình nhiều lớp dữ liệu, do vậy vấn đề xây dựng dữ liệu đầy đủ quan trọng. Tuy
nhiên, trong phạm vi luận văn, để thể hiện tính phù hợp, khả năng ứng dụng của
nó trong lĩnh vực này, luận văn sẽ chọn ra 1 khu vực có đầy đủ những đặc trưng
để xây dựng dữ liệu và thử nghiệm ứng dụng
Khu vực nghiên cứu là Thành phố Hồ Chí Minh, nguồn dữ liệu được sử
dụng trong luận văn được thu thập từ Sở Quy hoạch – Kiến trúc Thành phố Hồ
Chí Minh.

Học viên: Nguyễn Cao Tân

Trang 4


CHƯƠNG II:TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU

GVHD: TS. HỒ ĐÌNH DUẨN

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
II.1 HIỆN TRẠNG QUY HOẠCH VÀ QUẢN LÝ ĐÔ THỊ
-

Quy hoạch và quản lý đô thị là sự tổ chức, sắp xếp không gian đô thị sao cho

sử dụng hợp lý các nguồn lực, đảm bảo sự phát triển bền vững của đô thị. Quy
hoạch xây dựng và quản lý đô thị thường thể hiện dưới các dạng bản vẽ, quy chế,
chính sách được ban hành để áp dụng trong một giai đoạn nhất định.
-

Thành phố Hồ Chí Minh là trung tâm đô thị lớn của cả nước cũng như trong

khu vực. Do sự phát triển của đô thị nên trong q trình đó đã nảy sinh một số
yếu tố bất cập như quá tải về giao thông, cơ sở hạ tầng không đáp ứng, vấn đề
môi trường, nhà ở đô thị. Vì vậy, chính quyền đơ thị thành phố cần nâng cao
năng lực trong việc dự báo, định hướng, phát triển đô thị theo quy hoạch là cần
thiết.
-

Nhiệm vụ của các cơ quan quy hoạch và quản lý đô thị là thực hiện các chức

năng quản lý nhà nước về quy hoạch trên địa bàn toàn thành phố. Thêm vào đó
cịn chịu trách nhiệm lưu trữ, cung cấp, phát hành các bản đồ, văn bản, chính
sách về quy hoạch và quản lý đô thị.
-

Thực hiện nhiệm vụ quy hoạch và quản lý đơ thị tại thảnh phố Hồ Chí Minh

thuộc về Sở Quy hoạch kiến trúc và các phòng quản lý đô thị (Quận, Huyện). Tại
các cơ quan này bao quát một khối lượng lớn dữ liệu, quản lý toàn bộ thơng tin
quy hoạch tồn thành phố, mà đầu mối chủ yếu thuộc Sở Quy hoạch – Kiến trúc.
-

Khối lượng bản đồ quy hoạch lưu trữ rất lớn chủ yếu là các loại bản vẽ, bản

đồ quy hoạch, hồ sơ dự án, các tờ trình, quyết định… ở dạng giấy, một số bản vẽ
ở dạng CAD. Điều này gây khó khăn trong công tác thu thập, báo cáo, tổng hợp
dữ liệu sẽ phức tạp, mất thời gian phục vụ cho cơng tác lập quyết định, hoạch
định chính sách, quản lý đô thị. Mặt khác, công tác quy hoạch và quản lý đơ thị
địi hỏi phải tham khảo thơng tin từ nhiều cơ quan chun mơn khác nhau, có
như thế thì người làm công tác ra quyết định mới hiệu quả, chưa có một chuẩn dữ

Học viên: Nguyễn Cao Tân

Trang 5


CHƯƠNG II:TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU

GVHD: TS. HỒ ĐÌNH DUẨN

liệu, một chính sách trao đổi thơng tin giữa các cơ quan để cập nhật, chỉnh sửa
làm ảnh hưởng đến hiệu quả của việc ra quyết định.
-

Một kho dữ liệu quá lớn gồm bản đồ địa hình, bản đồ địa chính, bản đồ quy

hoạch tổng mặt bằng thành phố, bản đồ quy hoạch chung các quận/huyện, các
bản đồ quy hoạch chi tiết các tỷ lệ 1/2000-1/500, các bản vẽ thiết kế cơ sở hạ
tầng kỹ thuật đều có những thông tin bổ sung lận nhau. Nhưng các loại dữ liệu
này chủ yếu là ở dạng CAD và giấy; các bản vẽ ở dạng này thường mang hệ tọa
độ tự do nên khơng có khả năng chồng ghép và kế thừa thông tin. Ảnh hưởng đến
việc cập nhật, chỉnh sửa dữ liệu một cách hệ thống. Vì vậy, địi hỏi dữ liệu phải
có những thơng tin gắn kết với nhau tức là phải có tọa độ.
-

Do vậy, để đảm bảo việc quản lý được dễ dàng, thuận lợi thì việc thu thập dữ

liệu, lưu trữ nên thực hiện trên nền tảng công nghệ GIS. Khi đã áp dụng công
nghệ GIS thì tồn bộ dữ liệu bản đồ, bản vẽ thiết kế, hồ sơ sẽ đảm bảo thống
nhất. Khi công nghệ GIS ứng dụng thì nhu cầu trao đổi dữ liệu giữa các cơ quan
chuyên ngành, các phòng ban. Việc xây dựng hạ tầng cơ sở dữ liệu không gian sẽ
đáp ứng được nhu cầu về trao đổi, cập nhật dữ liệu.
II.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƯỚC
Chúng ta đang sống trong một thời đại thông tin, và thông tin địa lý cũng là
một trong những nhân tố trong việc ra quyết định. Hàng ngàn tổ chức và cơ quan
(các lĩnh vực, các ngành, các tổ chức giáo dục) trên tồn thế giới phải chi phí
hàng ngàn tỷ đơla cho mỗi năm để sản xuất và sử dụng các loại dữ liệu không
gian (FGDC 1997, Groot and McLaughlin 2001). Việc đầu tư xây dựng dữ liệu

trong những năm gần đây rất mạnh bởi sự tiến bộ rất nhanh của khoa học công
nghệ làm cho khối lượng dữ liệu không gian số tăng lên rất nhanh chóng. Tuy
nhiên, vẫn cịn những vướng mắc như:
¾ Nhiều tổ chức cơ quan cần dữ liệu không gian hơn những cơ quan tạo ra dữ
liệu.

Học viên: Nguyễn Cao Tân

Trang 6


CHƯƠNG II:TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU

GVHD: TS. HỒ ĐÌNH DUẨN

¾ Các tổ chức thường cần dữ liệu khơng gian bên ngồi phạm vi lĩnh vực của
họ, những thơng tin họ cần thường thu thập khơng đầy đủ.
¾ Dữ liệu được thu thập bởi nhiều cơ quan khác nhau nên ít thống nhất với
nhau.
Thực trạng đã có nhiều tổ chức của các nước đã có nhiều nghiên cứu về nền tảng
dữ liệu từ đó đưa ra một chuẩn dữ liệu chung thống nhất để dễ dàng thu thập và
duy trì nguồn dữ liệu quý giá này.
II.2.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước
Trên thế giới đã có nhiều dự án về xây dựng hạ tầng dữ liệu không gian thành
công, giảm chi phí đầu tư xây dựng dữ liệu phục vụ cho các ứng dụng riêng lẻ.
Những hệ thống này bao gồm nhiều thành phần như chuẩn dữ liệu thống nhất,
chính sách khai thác dữ liệu và đã định nghĩa các thành phần cần thiết để xây
dựng nên một hạ tầng dữ liệu khơng gian.
Phạm vi tồn cầu: dự án xây dựng hạ tầng dữ liệu khơng gian tồn cầu (GSDI
– Global Spatial Data Infrastructure) được bắt đầu năm 1996. GSDI được xây

dựng nhằm thiết lập một cơ sở hạ tầng dữ liệu không gian thống nhất phục vụ
cho sự phát triển kinh tế, quản lý môi trường… một cách đồng bộ, tạo sự đồng
vận hành của các tổ chức trên toàn cầu. Tạo sự hợp tác, trao đổi, chia sẻ dữ liệu
hiệu quả nhằm quản lý các vấn đề xã hội, tạo sự phát triển bền vững. GSDI được
định nghĩa như những chính sách, các tổ chức chuyển đổi nhận dữ liệu, công
nghệ, các tiêu chuẩn, cơ chế trao đổi dữ liệu, nguồn lực tài chính và con người
cần thiết để đảm bảo sự hoạt động xây dựng dữ liệu trên toàn cầu (hội nghị GSDI
lần 2 năm 1997). Dữ liệu không gian xây dựng trong GSDI là các lớp dữ liệu của
bản đồ tỷ lệ 1/250000. Nó được xây dựng đảm bảo ln có một bộ dữ liệu số,
đáp ứng được các vấn đề phân tích khơng gian cơ bản trên bộ dữ liệu này
[Cookbook, 2004].
Hạ tầng dữ liệu không gian của Châu Âu (ESDI-European Spatial Data
Infrastructure hoặc INSPIRE-Spatial Information in Euro). Mục tiêu về chính

Học viên: Nguyễn Cao Tân

Trang 7


CHƯƠNG II:TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU

GVHD: TS. HỒ ĐÌNH DUẨN

sách của INSPIRE là: tạo sự hài hịa và chất lượng tốt về các thông tin về dữ liệu
địa lý sẵn sàng phục vụ cho sự trình bày, thực thi, giám sát và đánh giá của chính
sách chung và cho cả cộng đồng có thể truy cập dữ liệu khơng gian về vùng mình
đang sống, quốc gia và cả những khu vực khác. Sự thực thi dữ liệu này dựa trên
những quy luật chính sách chung mà các thành viên của hạ tầng này phải tuân
theo. Dữ liệu được xây dựng và cung cấp theo các lớp dữ liệu chuyên đề: hệ tọa
độ được định nghĩa chung, ranh giới hành chính, các lớp bản đồ địa hình, bản đồ

địa chính, ảnh lập thể, tên các đối tượng địa lý [Richard].
) Hạ tầng dữ liệu không gian chung của Châu Âu chủ yếu nhằm mục đích
xây dựng một bộ dữ liệu tổng quát ở mức độ quốc gia như: xác định ranh giới
giữa các nước, hệ thống giao thông, địa hình nhằm xây dựng những ứng dụng
mang tính châu lục như các ứng dụng về môi trường, y tế…
Tại Mỹ, sự phát triển của hạ tầng dữ liệu không gian nhận được sự quan tâm
rất lớn của Tổng thống Bill Clinton. Đây cũng là lý do của sự ra đời của nhiều dự
án nghiên cứu, các ấn phẩm về SDI. Hạ tầng dữ liệu này được xây dựng trên 7
lớp chuyên đề: địa hình, dữ liệu ảnh số, dữ liệu độ cao, các điểm trắc địa, ranh
giới hành chính, các đối tượng thủy văn, và mạng lưới giao thông. Cung cấp một
mơ hình dữ liệu tổng qt và dùng UML để mơ tả cho từng lớp đối tượng
[FGDC, 2005].
Mơ hình SDI trong nghiên cứu tội phạm ở Mỹ: Giảm tội phạm trong cộng
đồng ở Mỹ là một mục tiêu chính để đảm bảo an toàn và cuộc sống cộng đồng.
Vào những năm 1990, Sở Tư pháp Hoa Kỳ đã nhận ra tầm quan trọng của dữ liệu
không gian và những kỹ thuật trong quản lý tội phạm, đã thiết lập những quan hệ
với các tổ chức luật ở địa phương để minh họa những hiệu quả của việc ứng dụng
GIS trong việc xác định tội phạm. Họ đã xây dựng một SDI phục vụ cho việc
quản lý tội phạm.
Những khuyến cáo:

Học viên: Nguyễn Cao Tân

Trang 8


CHƯƠNG II:TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU

GVHD: TS. HỒ ĐÌNH DUẨN

• Thiết lập các mối cộng tác rộng hơn: cần có một cái nhìn rộng về tất cả các
khuynh hướng tội phạm. Có như vậy thì sự hợp tác chia sẽ dữ liệu, các tiêu
chuẩn, hiểu rõ hơn về tính chất và quản lý các mẫu tội phạm quan trọng hơn
trong những vùng lớn hơn.
• Đào tạo những người quản lý và người sử dụng trên những giá trị của SDI
của chuyên về quản lý tội phạm: metadata, ngân hàng dữ liệu và sự tiêu chuẩn
hóa.
Cơ sở hạ tầng dữ liệu không gian Canada: ở Canada mô tả hạ tầng dữ liệu
không gian như một cơ chế trực tuyến để
tổng hợp, phân phối dữ liệu không gian, các
dịch vụ và thông tin cho các ứng dụng, hỗ trợ
việc ra quyết định chính sách tốt hơn.
Hạ tầng dữ liệu khơng gian Canada
(CGDI

–

Canada

Geospatial

Data

Infrastructure) là tất cả các công nghệ, các
tiêu chuẩn, những hệ thống truy cập và nghi

Hình II.1: Mơ hình CGDI

thức cần thiết tạo sự hài hòa tất cả những cơ
sở dữ liệu khơng gian và làm chúng ln có tính sẵn sàng trên Internet. CGDI

bao gồm tất cả những bản đồ địa hình, ảnh hàng khơng, ảnh vệ tinh, những biểu
đồ, bản đồ lâm nghiệp, đất đai, ranh hàng hải và hàng khơng.
CGDI mang lại nhiều lợi ích cho Canada: truy cập dữ liệu không gian bất cứ
nơi đâu, bất cứ khi nào; phát triển những ứng dụng để phân phối, truy cập thông
tin trực tuyến; hợp
nhất các dữ liệu khơng
gian khác nhau tạo dữ
liệu khơng có tính
ghép nối…

Học viên: Nguyễn Cao Tân

Hình II.2: Các thành phần CGDI

Trang 9


CHƯƠNG II:TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU

GVHD: TS. HỒ ĐÌNH DUẨN

Năm 1996, hai quốc gia Australia và New Zealand cũng xây dựng chung một
hạ tầng dữ liệu không gian có tên ASDI. Cơ sở hạ tầng ASDI là một khung quốc
gia cho dữ liệu chuẩn quốc gia cho phép những người sử dụng liên kết được với
những nhà cung cấp các dữ liệu không gian. ASDI bao gồm các thành phần: con
người, những chính sách khai thác, cơng nghệ cần thiết cho phép người dùng
tham khảo được dữ liệu không gian ở tất cả các mức độ [ ANZLIC,1996]
Ở Trung Quốc, cũng đã thực hiện đề tài nghiên cứu, xây dựng hạ tầng dữ liệu
không gian đô thị tại thành
phố Ganzhou. Mục tiêu

trong đề tài đặt ra: thành lập
một tổ chức quản lý, thiết
kế tổng quát về hạ tầng dữ
liệu không gian đô thị; lập
những quy định về điều tra,
cập nhật dữ liệu khơng
gian, vấn đề chia sẻ dữ

Hình II.3: Mơ hình hạ tầng dữ liệu khơng gian đơ thị Ganzhou

liệu, xây dựng một khung chuẩn về dữ liệu và cuối cùng là kết hợp giữa GIS và
văn phòng tự động (Office Automation). Dữ liệu xây dựng chủ yếu: dữ liệu
vector, ảnh lập thể, mơ hình DEM và thơng tin thuộc tính đi kèm. Mỗi loại dữ
liệu có nhiều tỷ lệ khác nhau [Xiao-sheng Liu].
Tại Kenya: việc xây dựng cơ sở hạ tầng dữ liệu không gian Kenya (KSDI) là
một sáng kiến của chính phủ nhằm cung cấp tới tất cả những người Kenya những
thông tin quan trọng về tài nguyên của đất nước. Những người sử dụng có thể thu
nhận được những tập dữ liệu mà họ mong muốn, mặc dù dữ liệu này có thể được
thu thập và lưu trữ bởi những tổ chức khác nhau.
Những tập dữ liệu cấu thành nên hạ tầng dữ liệu không gian của Kenya:
- Điểm khống chế tọa độ trắc địa.
- Ảnh số.
- Ranh giới hành chính.

Học viên: Nguyễn Cao Tân

Trang 10


CHƯƠNG II:TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU

GVHD: TS. HỒ ĐÌNH DUẨN

- Ranh giới thửa đất.
- Giao thơng
- Nước.
- Thực vật.
- Địa hình
- Các tiện ích
Ngân hàng cơ sở hạ
tầng dữ liệu không gian
Kenya phát triển sử dụng
bộ công cụ ESRI GIS
Portal Toolkit, các phần

Hình II.4: Các loại dữ liệu không gian Kenya (KSDI)

mềm sử dụng:
∗ Phần mềm hãng ESRI: ArcGIS Desktop 9.2, ArcSDE 9.2, ArcIMS, 9.2
∗ Hệ CSDL: SQL Server 2000
∗ Web Server: Apache 2.0.58
∗ Gói cơng cụ phát triển: Java
SDK 1.5.0_06
Ỉ Mục đích hạ tầng dữ liệu
khơng gian Kenya chủ yếu
cung cấp đầy đủ dữ liệu đến
người sử dụng một cách dễ
dàng và đầy đủ nhất. KSDI sử

Hình II.5: Các thành phần của KSDI

dụng công nghệ GIS, các phần
mềm ESRI để xây dựng và phân phối dữ liệu[ Lucy Chepkosgei, 2008].
II.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước
Ở Việt Nam, mặc dù đã ứng dụng GIS trong nhiều lĩnh vực, nhưng hầu hết dữ
liệu được xây dựng trên nhiều chuẩn phần mềm khác nhau. Hiện nay, có một số
nhóm đang nghiên cứu về hạ tầng dữ liệu không gian, nhưng chưa được sử dụng
ở cấp độ quản lý nhà nước.

Học viên: Nguyễn Cao Tân

Trang 11