Xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ công tác quản lý đất đai cấp huyện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

NGUYỄN TRỌNG VƯƠNG

XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ CÔNG TÁC QUẢN LÝ
ĐẤT ĐAI CẤP HUYỆN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2013


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

NGUYỄN TRỌNG VƯƠNG

XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ CÔNG TÁC QUẢN LÝ
ĐẤT ĐAI CẤP HUYỆN

Chuyên ngành: Bản đồ, Viễn thám và hệ thống thông tin địa lý
Mã số: 60.44.76

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS NGUYỄN TRƯỜNG XUÂN

HÀ NỘI - 2013

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu riêng của tôi. Các số
liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong
bất kỳ cơng trình nào khác.
Tác giả luận văn

Nguyễn Trọng Vương


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN
MỤC LỤC
DANH MỤC KÝ HIỆU, VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1 ................................................................................................... 4
HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ .............................................................................. 4
1.1 Tổng quan về hệ thông tin địa lý........................................................... 4
1.1.1 Khái niệm về hệ thông tin địa lý .................................................... 4
1.1.2 Chức năng của hệ thông tin địa lý .................................................. 8
1.2 Các thành phần cơ bản của HTTĐL.................................................... 10
1.2.1 Phần cứng .................................................................................... 10
1.2.2 Phần mềm .................................................................................... 11
1.2.3 Con người .................................................................................... 12
1.2.4 Cơ sở dữ liệu ............................................................................... 12
1.2.5 Phương pháp quản lý ................................................................... 12
1.3 Khả năng cơ bản của hệ thông tin địa lý ............................................. 13
1.3.1 Khả năng chồng xếp các lớp thông tin bản đồ .............................. 13
1.3.2 Khả năng phân loại thuộc tính ..................................................... 14

1.3.3 Khả năng phân tích ...................................................................... 15
1.4 Xây dựng cơ sở dữ liệu trong HTTĐL ................................................ 18
1.4.1 Khái niệm về hệ cơ sở dữ liệu ...................................................... 18
1.4.2 Cơ sở dữ liệu trong hệ thống ........................................................ 21
1.5 Một số ứng dụng của hệ thông tin địa lý ............................................. 24
CHƯƠNG 2 ................................................................................................. 28
GIỚI THIỆU VỀ ARCGIS ........................................................................... 28


2.1. Tổng quan về Esri ArcGIS ............................................................... 28
2.2. Mơ hình dữ liệu trong ArcGIS ........................................................... 29
2.3. Tổng quan về các ứng dụng trong ArcGIS Desktop ........................... 31
2.1.1 ArcCatalog .................................................................................. 31
2.1.2 ArcToolbox ................................................................................. 32
2.1.3 ArcMap ....................................................................................... 33
CHƯƠNG 3 ................................................................................................. 47
XÂY DỰNG CSDL HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT ................................. 47
XÃ CHÂU KIM HUYỆN QUẾ PHONG TỈNH NGHỆ AN ........................ 47
3.1 Giới thiệu về xã Châu Kim huyện Quế Phong tỉnh Nghệ An .............. 47
3.2 Mục đích của việc xây dựng CSDL phục vụ công tác quản lý hiện trạng
sử dụng đất ............................................................................................... 49
3.3 Giải pháp thực hiện............................................................................. 50
3.3.1 Các căn cứ cơ bản ........................................................................ 50
3.3.2 Các yêu cầu và giải pháp thực hiện .............................................. 50
3.4 Quy trình xây dựng CSDL về hiện trạng sử dụng đất ......................... 51
3.5 Khai thác hệ thống quản lý hiện trạng sử dụng đất xã Châu Kim trên
ArcGIS Desktop ....................................................................................... 71
3.5.1 Tìm kiếm vị trí trên bản đồ .......................................................... 71
3.5.2 Tra cứu thông tin về các trường ................................................... 75
3.5.3 Lập các biểu đồ thống kê ............................................................. 76

3.6 Đề xuất hướng phát triển .................................................................... 77
KẾT LUẬN .................................................................................................. 78
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 79


DANH MỤC KÝ HIỆU, VIẾT TẮT
Thuật ngữ và từ viết tắt

Giải thích

CSDL

Cơ sở dữ liệu

HTTDL

Hệ thơng tin địa lý

HQTCSDL

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Mơ phỏng hệ thơng tin địa lý .......................................................... 5
Hình 1.2: Các lớp thơng tin trong hệ thống..................................................... 6
Hình 1.3: Các chức năng của HTTĐL ............................................................ 8
Hình 1.4: Các thành phần của HTTĐL ......................................................... 10
Hình 1.5: Phần cứng của HTTĐL ................................................................. 11
Hình 1.6: Phần mềm HTTĐL ...................................................................... 11

Hình 1.7: Nguyên lý chồng xếp các bản đồ .................................................. 13
Hình 1.8: Việc chồng lắp các bản đồ theo phương pháp cộng ...................... 14
Hình 1.9: Một thí dụ trong việc chồng lắp các bản đồ .................................. 14
Hình 1.10: Một thí dụ trong việc phân loại lại bản đồ................................... 15
Hình 1.11: Biểu đồ hình và bảng của các phép tốn logic............................. 16
Hình 1.12: Ứng dụng thuật tốn logic trong tìm kiếm khơng gian ................ 16
Hình 1.13: Sự liên kết thông tin không gian và thông tin phi không gian ..... 23
Hình 2.1: Thành phần chính ArcGIS ............................................................ 29
Hình 2.2: Cấu trúc một GeoDatabase ........................................................... 31
Hình 2.3: Giao diện chính ArcCatalog.......................................................... 32
Hình 2.4: Giao diện chính ArcToolbox ........................................................ 33
Hình 2.5: Các thành phần cơ bản trong Arcmap ........................................... 35
Hình 2.6: Khởi động ArcMap ....................................................................... 36
Hình 2.7: Splash Screen ............................................................................... 36
Hình 2.8: Table of Content ........................................................................... 37
Hình 2.9: Data View..................................................................................... 38
Hình 2.10: Layout View ............................................................................... 39
Hình 2.11: Cửa sổ phóng đại ........................................................................ 41
Hình 2.12: Cửa sổ tổng quát ......................................................................... 42
Hình 2.13 Tìm kiếm thơng tin trên bản đồ .................................................... 43


Hình 2.14: Hiển thị Map tips ........................................................................ 43
Hình 2.15: Xem bảng thuộc tính................................................................... 44
Hình 2.16: Hộp thoại tìm .............................................................................. 45
Hình 2.17: Xác định khoảng cách trên bản đồ .............................................. 45
Hình 3.1: Quan hệ giữa các bảng dữ liệu ...................................................... 54
Hình 3.2: Tạo Geodatabase trong ArcCatalog .............................................. 55
Hình 3.3: Tạo Feature Dataset trong ArcCatalog .......................................... 56
Hình 3.4: Tạo Feature Class trong ArcCatalog ............................................. 57

Hình 3.5: Load chọn trường cần thiết cho CSDL bản đồ .............................. 58
Hình 3.6: Hiển thị bản đồ trong ArcMap ...................................................... 59
Hình 3.7: Cơ sở tốn học của bản đồ ............................................................ 60
Hình 3.8: Nội dung bảng thuộc tính ChauKim_polygon............................... 61
Hình 3.9: Thay đổi kích thước Layer trong ArcMap..................................... 62
Hình 3.10: Chọn kiểu Border ....................................................................... 63
Hình 3.11: Tạo Grid 1 .................................................................................. 64
Hình 3.12: Tạo Grid 2 .................................................................................. 65
Hình 3.13: Tạo Grid 3 .................................................................................. 66
Hình 3.14: Tạo Grid 4 .................................................................................. 66
Hình 3.15: Tạo thước tỷ lệ............................................................................ 67
Hình 3.16: Tạo bảng chú giải 1 .................................................................... 68
Hình 3.17: Tạo bảng chú giải 2 .................................................................... 69
Hình 3.18: Tạo bảng chú giải 3 .................................................................... 69
Hình 3.19: Bảng chú giải .............................................................................. 70
Hình 3.20: Bản đồ dạng Layout View .......................................................... 70
Hình 3.21: Tìm kiếm theo vị trí .................................................................... 72
Hình 3.22: Tìm kiếm theo thuộc tính ............................................................ 73
Hình 3.23: Các vùng đất có mã loại đất BHK được đánh dấu trên bản đồ .... 74
Hình 3.24: Tìm kiếm theo từ khóa ................................................................ 75


Hình 3.25: Xem thơng tin cơ bản của các trường.......................................... 75
Hình 3.26: Biểu đồ cơ cấu các loại đất ......................................................... 76
Hình 3.27: Biểu đồ cơ cấu đất đai................................................................. 76


1

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài
Đất đai là sản phẩm của tự nhiên, là tài nguyên vô cùng quý giá mà
thiên nhiên ban tặng cho con người. Đất đai là tư liệu sản xuất đặc biệt, là
thành phần quan trọng của môi trường sống, là địa bàn phân bố dân cư, xây
dựng các cơng trình kinh tế, văn hóa, an ninh, quốc phịng... Đất là điều kiện
tự nhiên, nền tảng tự nhiên của mọi ngành sản xuất. Vậy câu hỏi đặt ra là làm
sao chúng ta có thể khai thác, sử dụng và quản lý nguồn tài nguyên thiên
nhiên vô cùng quý giá này một cách hiệu quả đang là vấn đề cấp thiết hiện
nay.
Để làm tốt công tác quản lý tài nguyên đất ở quy mô quốc gia, quy mô
của một tỉnh và huyện, Nhà nước cần có những cơ sở dữ liệu khoa học, quản
lý các thơng tin về đất, đầy đủ, chính xác và được cập nhật thường xuyên. Có
như vậy mới nhanh chóng đưa ra các giải pháp, các quyết định hợp lý trong
quá trình xây dựng chiến lược phát triển kinh tế xã hội và giám sát tài nguyên
môi trường như khuyến cáo hoặc vạch ra hướng sử dụng hợp lý đất đai, giảm
tối đa các ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường sinh thái, trong các dự án phát
triển kinh tế ở các địa phương.
Hiện nay tại các tỉnh, huyện, các cơ quan nghiên cứu trung ương đã tập
trung được một khối lượng lớn các thông tin, số liệu điều tra về đất đai của
mỗi tỉnh, địa phương, nhưng việc tập hợp, xử lý, sử dụng và khai thác chúng
cịn nhiều khó khăn, do tình hình phân tán và thiếu hệ thống của chúng. Nhu
cầu có một phương pháp và phương tiện quản lý các loại dữ liệu, thông tin về
tài nguyên thiên nhiên nói chung, về đất đai nói riêng ngày càng trở lên cấp
bách. Trong lĩnh vực này, công nghệ thơng tin có ý nghĩa to lớn và đóng một
vai trò quyết định để đáp ứng nhu cầu cấp bách này.


2

Công nghệ thông tin ứng dụng, mà trực tiếp là công nghệ hệ thông tin

địa lý là một công nghệ mang tính kỹ thuật cao đã và đang được nghiên cứu
ứng dụng và phát triển ở Việt Nam. Hiện nay, hệ thông tin địa lý đang được
sử dụng như một hệ thống các công cụ hữu hiệu để lưu trữ, xử lý, cập nhật,
quản lý và xuất các thông tin địa lý phục vụ cho các mục đích ứng dụng cụ
thể khác nhau, đặc biệt là trong lĩnh vực quản lý tài nguyên, quy hoạch lãnh
thổ. Ở Việt Nam, hệ thông tin địa lý cũng được nghiên cứu, ứng dụng và phát
triển như một yếu tố khách quan. Nó cho phép tổ chức, sắp xếp các dữ liệu
địa lý thành một cơ sở dữ liệu hồn chỉnh, thích hợp cho việc xử lý tự động
trên máy tính. Nó có khả năng nhập, lưu trữ, cập nhật một khối lượng thông
tin lớn, đa dạng; xử lý và phân tích, đưa các thơng tin về một hệ quy chiếu
thống nhất, có khả năng chiết xuất thông tin, phát hiện các quy luật và những
mối tương tác giữa các đối tượng và hiện tượng nghiên cứu, nhằm kịp thời và
nhanh chóng đưa ra các giải pháp hoặc quyết sách cho các vấn đề cụ thể về sử
dụng hợp lý tài nguyên và các vấn đề thực tiễn khác.
Để quản lý hiện trạng sử dụng đất đai trong một khu vực hành chính,
việc xây cơ sở dữ liệu trong hệ thông tin địa lý chiếm tỷ trọng rất lớn và quyết
định đến tính khả thi của cơng tác. Vì vậy luận văn thạc sỹ với đề tài “Xây
dựng cơ sở dữ liệu phục vụ công tác quản lý đất đai cấp huyện” là cần
thiết, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.
2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu việc xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ công tác quản lý đất
đai từ bản đồ hiện trạng sử dụng đất trong công nghệ ArcGis.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ
công tác quản lý đất đai từ bản đồ hiện trạng sử dụng đất tỷ lệ 1:10.000.
Phạm vi nghiên cứu: Xã Châu Kim, huyện Quế Phong, tỉnh Nghệ An.
4. Nội dung nghiên cứu


3

- Hệ thông tin địa lý và công nghệ ArcGis
- Nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu quản lý đất đai từ nội dung bản đồ
hiện trạng sử dụng đất tỷ lệ 1:10000.
- Thử nghiệm xây dựng CSDL quản lý đất đai từ bản đồ hiện trạng sử
dụng đất khu vực xã Châu Kim, huyện Quế Phong, tỉnh Nghệ An.
5. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp phân tích, tổng hợp.
Phương pháp bản đồ.
Phương pháp GIS.
Ứng dụng tin học.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Tìm hiểu và phân tích quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ công
tác quản lý đất đai từ bản đồ hiện trạng sử dụng đất.
Sản phẩm thử nghiệm là cơ sở dữ liệu phục vụ công tác quản lý đất đai khu
vực xã xã Châu Kim, huyện Quế Phong, tỉnh Nghệ An.
7. Cấu trúc luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, cấu trúc luận văn gồm 3
chương được trình bày trong 79 trang với 57 hình và các bảng.
Trong q trình thực hiện đề tài, tơi đã được hướng dẫn, động viên giúp
đỡ tận tình của PGS.TS Nguyễn Trường Xuân cũng như sự hỗ trợ nhiệt tình
của các thầy cô giáo trong Bộ môn Đo ảnh và Viễn thám, Khoa Trắc địa,
Phòng Đào tạo Sau đại học, các nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp.... Tôi
xin chân thành cảm ơn những sự giúp đỡ quý báu đó.


4

CHƯƠNG 1

HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ
1.1 Tổng quan về hệ thông tin địa lý
1.1.1 Khái niệm về hệ thông tin địa lý
Hệ thông tin địa lý (HTTĐL) - Geographycal Information System
(GIS) là hệ thống quản lý thông tin không gian địa lý được phát triển dựa trên
cơ sở công nghệ máy tính và tin học với mục đích lưu trữ, hợp nhất, mơ hình
hố, phân tích, dự báo và trình bày được nhiều dạng dữ liệu.
Hiện nay, có rất nhiều định nghĩa về HTTĐL được sử dụng, ví dụ: Viện
nghiên cứu Hệ thống Môi trường ESRI của Mỹ định nghĩa “Hệ thơng tin địa
lý là một tập hợp có tổ chức bao gồm 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 kết xuất”; hoặc “Hệ thông tin địa lý là một hệ thống
quản trị cơ sở dữ liệu bằng máy tính để thu thập, lưu trữ, phân tích và hiển thị
không gian” (National Center for Geographic Information and Analysis,
1988); …
Chúng ta có thể định nghĩa Hệ thơng tin địa lý là một hệ thống thơng
tin có khả năng thu thập, cập nhật, quản trị và phân tích, biểu diễn dữ liệu
địa lý phục vụ giải quyết các bài toán ứng dụng có liên quan tới vị trí địa lý
trên, trong và ngoài bề mặt trái đất hoặc được định nghĩa như là một hệ thống
thông tin với khả năng truy nhập, tìm kiếm, xử lý, phân tích và truy xuất dữ
liệu địa lý nhằm hỗ trợ cho công tác quản lý, quy hoạch và quản tài nguyên
thiên nhiên & môi trường.
Công nghệ HTTĐL kết hợp các thao tác cơ sở dữ liệu thông thường
(như cấu trúc hỏi đáp) và cho phép phân tích thống kê, phân tích địa lý, trong
đó phép phân tích địa lý và hình ảnh được cung cấp duy nhất từ các bản đồ.


5

Những khả năng này phân biệt của HTTĐL với các hệ thống thơng tin khác

và khiến cho HTTĐL có phạm vi ứng dụng rộng trong nhiều lĩnh vực khác
nhau (phân tích các sự kiện, dự đốn tác động và hoạch định chiến lược).
Tại sao phải sử dụng HTTĐL ? Hệ thống phần mềm trong HTTĐL có
thể kết nối thơng tin về vị trí địa lý của sự vật với những thông tin về bản thân
sự vật. Khác với bản đồ trên giấy, HTTĐL có thể tổ hợp nhiều lớp thơng tin,
mỗi loại thơng tin trên bản đồ có thể bố trí trên một lớp riêng (Hình 1.1),
người sử dụng có thể bật hoặc tắt các lớp thông tin theo nhu cầu của mình. Ví
dụ một lớp có thể gồm các con đường trong một khu vực, lớp khác có thể
chứa các hồ trên khu vực đó, lớp khác lại chứa tất cả các thành phố…

Hình 1.1: Mơ phỏng hệ thơng tin địa lý

Điểm mạnh của HTTĐL so với bản đồ giấy chính là khả năng cập nhật
dữ liệu nhanh và cho phép thực hiện các phép phân tích khơng gian và chọn
những thơng tin cần theo mục đích sử dụng. Một doanh nhân lập bản đồ các
khách hàng trong một thành phố sẽ cần xem những thông tin rất khác với một
kĩ sư cấp nước là người lại cần xem mạng đường ống nước trong thành phố


6

đó. Cả hai có thể bắt đầu từ cùng một bản đồ chung, là bản đồ đường phố và
vùng lân cận của thành phố nhưng thông tin mà họ bổ xung thêm sẽ khác
nhau.
HTTĐL có vai trị quan trọng trong quy hoạch và quản lý mơi trường vì
nó giúp cho những người ra quyết định có một cái nhìn bao quát những khu
vực có vấn đề và có thể dùng HTTĐL để theo dõi nguồn gây ơ nhiễm. Ví dụ
khi người dân liên hệ với chính quyền địa phương để báo cáo về việc nước
sơng có mùi lạ. Chính quyền địa phương có thể sử dụng HTTĐL để kết hợp
các thông tin về các khu công nghiệp trong huyện tỉnh với thơng tin về vị trí

của tất cả các sơng, suối trên địa bàn. Biện pháp đầu tiên có thể là xác định tất
cả các khu công nghiệp nằm gần con sơng đó hay các những con suối chảy ra
sơng đó. Nếu mẫu nước được xét nghiệm và chất gây ơ nhiễm được phát hiện
thì chính quyền địa phương có thể sử dụng HTTĐL để tìm tất cả các khu cơng
nghiệp trên địa bàn có sử dụng chất gây ơ nhiễm đó trong sản xuất.

Hình 1.2: Các lớp thơng tin trong hệ thống


7

Với mục đích quy hoạch, có thể dùng HTTĐL để xác định các cơ sở
công nghiệp không tuân thủ tiêu chuẩn Việt Nam về nước thải. Các khu công
nghiệp này sẽ là mục tiêu đầu tiên trong kế hoạch giám sát tác động mơi
trường sắp tới. Bằng cách đó, chính quyền địa phương có thể lập bản đồ tất cả
các khu công nghiệp đã tuân thủ các tiêu chuẩn môi trường và tất cả các khu
cơng nghiệp cần có hành động để cải thiện điều kiện môi trường trong khu
vực. Có thể tính được khoảng cách giữa các nhà máy từ bản đồ và nhờ đó tính
được thời gian cần để khảo sát các nhà máy đó. Chính vì những thế mạnh đó
của HTTĐL, chúng ta có thể thấy tại sao sử dụng HTTĐL lại là một lợi thế.
Về tổng quát, sự phát triển của công nghệ thông tin đã dẫn đến sự phát
triển song song tự động hố cơng tác thu thập dữ liệu, phân tích dữ liệu, trình
bày dữ liệu trong nhiều lĩnh vực rộng lớn như trắc địa bản đồ, địa chất, quy
hoặch phát triển, môi trường ... Do có nhiều cơng việc phải xử lý các thông tin
liên quan và phối hợp trong nhiều chuyên ngành khác nhau nên cần phải có hệ
thống quản lý, liên kết các dữ liệu từ nhiều nguồn vào khác nhau như bản đồ,
ảnh hàng không, ảnh vệ tinh, các số liệu quan trắc, điều tra, ... Hay nói cách
khác là cần phải phát triển một hệ thống các công cụ để thu thập, tìm kiếm,
biến đổi, phân tích và hiển thị các dữ liệu không gian từ thế giới thực nhằm
phục vụ thực hiện những mục đích cụ thể. Tập hợp các công cụ trên đã tạo lập

ra hệ thông tin địa lý, đó là hệ thống thể hiện các đối tượng từ thế giới thực
thông qua các dữ liệu cơ bản:
 Vị trí của các đối tượng thơng qua một hệ toạ độ
 Các thuộc tính của các đối tượng
 Quan hệ không gian giữa các đối tượng
Như vậy, nhờ HTTĐL, người sử dụng có thể truy vấn thơng qua một số
dạng câu hỏi để hệ thống có thể trả lời được là:
+ Có cái gì tại vị trí này?
+ Mối quan hệ giữa các đối tượng như thế nào?


8

+ Ở đâu thoả mãn những điều kiện này?
+ Cái gì đã thay đổi và thay đổi như thế nào từ thời điểm này đến thời
điểm khác?
+ Những mẫu không gian nào tồn tại?
+ Nó sẽ như thế nào nếu q trình diễn ra ?
+ ...
Như vậy, hệ thơng tin địa lý khác với hệ thống thơng tin quản lí chung,
đó là nó chủ yếu mơ tả việc nghiên cứu và sự tồn tại của các thực thể không
gian và mối quan hệ giữa chúng. Thuật ngữ "Địa lý" ở đây thực tế là đồng
nghĩa với thuật ngữ “không gian”.
Cấu thành cơ bản của hệ thông tin địa lý bao gồm hệ thống xử lý hay có
thể gọi là hệ thống máy tính gồm phần cứng và phần mềm, cơ sở dữ liệu và
đội ngũ cán bộ kỹ thuật cùng người sử dụng.
Hệ thông tin địa lý là một khoa học liên ngành, nó liên quan đến rất
nhiều chuyên ngành khoa học kỹ thuật như địa lý học, bản đồ học, viễn thám,
đo ảnh, trắc địa, thống kê, tin học, kỹ thuật máy tính, tốn học ...
1.1.2 Chức năng của hệ thơng tin địa lý

Hình 1.3: Các chức năng của HTTĐL


9

Theo Meaden và Kapetsky (1991) các chức năng của một hệ GIS có thể
chia thành 6 nhóm và một điều dễ nhận ra là các chức năng của GIS chủ yếu
tập chung vào vấn đề dữ liệu của hệ thống thơng tin, trong đó:
 Thu thập và mã hóa: Là quá trình thực hiện tiếp nhập các dữ liệu đầu
vào và chuyển các dữ liệu này theo khuôn mẫu áp dụng được cho GIS.
 Thao tác xử lý: Nhằm mục đích đưa các dữ liệu dưới dạng các tập tin
sao cho máy tính có thể dễ dàng sử dụng.
 Sắp xếp dữ liệu: Là cách lựa chọn các thông tin dựa trên một tiêu
chuẩn hoặc chủ đề nào đó.
 Biểu diễn: Là thực hiện việc biểu diễn các dữ liệu bằng các biểu đồ,
bản đồ, các bảng biểu của một đối tượng địa lý.
 Quản lý CSDL: Là việc sắp xếp quản lý các dữ liệu phức tạp sao cho
việc truy cập, kết nối dễ dàng, lưu trữ và bảo quản dữ liệu bảo đảm cho hệ
thống ln hoạt động.
Ngồi ra, HTTĐL cũng có chức năng phân tích khơng gian, đây là
điểm khác biệt quan trọng của HTTĐL với các hệ thống cơ sở dữ liệu khác.
 Phân tích khơng gian: Khi nói đến một HTTĐL, người ta ln đề cập
đến khả năng phân tích khơng gian của GIS. Nhờ chức năng này, người ta có
thể giải quyết những cơng việc mà trước khi có GIS, phải mất rất nhiều thời
gian, cơng sức mới thực hiện được. Ví dụ: Chồng xếp các lớp dữ liệu để giải
quyết các bài toán giao thơng - vận tải, đánh giá khả năng thích nghi của đất
đai... trên nền cơ sở dữ liệu địa lý.
Phân tích khơng gian là q trình thực hiện một trong các loạt thao tác
như: Truy vấn tọa độ địa lý, truy vấn dữ liệu đặc tính (truy vấn phi không

gian) hay thao tác dữ liệu mới từ dữ liệu ban đầu (chồng xếp bản đồ, cắt theo
vựng, tách lọc thơng tin,...). Q trình này thực hiện hai mối quan hệ: Mối
quan hệ giữa dữ liệu thuộc tính và dữ liệu không gian; Mối quan hệ không
gian giữa các đối tượng địa lý.


10

Kết quả phân tích khơng gian có thể được thể hiện thông qua các bản
đồ, đồ thị, các báo cáo hoặc cả ba sản phẩm.
1.2 Các thành phần cơ bản của HTTĐL
Tất cả các hệ thống đều được cấu tạo bởi các bộ phận nhất định. GIS
cũng vậy, nó được cấu tạo bởi những bộ phận đặc trưng cho nó.
Trong cuốn Fundamental of GIS and Application, hai tác giả
Nualchawe.K và Hung Tran (1998) đã giới thiệu GIS gồm 5 thành phần cơ
bản là: Phần cứng, phần mềm, cơ sở dữ liệu, con người và phương pháp hoặc
chính sách áp dụng, trong đó, cơ sở dữ liệu là thành phần quan trọng nhất của
hệ thơng tin địa lý.

Hình 1.4: Các thành phần của HTTĐL
1.2.1 Phần cứng
Về cơ bản hệ thống thiết bị phần cứng của một hệ thông tin địa lý bao
gồm các thành phần chính là bộ xử lý trung tâm (CPU), các thiết bị đầu vào
như bàn số số hố, máy qt, các thiết bị thu nhận thơng tin điện tử…và các
thiết bị lưu trữ, hiển thị như thiết bị ghi ngồi, màn hình, máy vẽ…


11

Hiện nay, các HTTĐL đã được thực hiện trên hầu hết các loại máy tính

từ máy tính cá nhân (PC) đến máy tính trong các mạng nội bộ cơ quan (LAN)
và đặc biệt sự phát triển của mạng Internet đã đưa HTTĐL lên một tầm cao
mới.

Hình 1.5: Phần cứng của HTTĐL
1.2.2 Phần mềm

Giao diện
người
dùng

Thu thập
dữ liệu

Chuyển
đổi dữ liệu

Quản trị
CSDL địa
lý

Phân tích
khơng gian

Hiển thị
làm báo
cáo

Hình 1.6: Phần mềm HTTĐL

12

Phần mềm trong HTTĐL là các chương trình cung cấp các chức năng,
công cụ cần thiết cho lưu trữ, phân tích, và hiển thị thơng tin địa
lý(Nualchawee, K. & HungTran, 1998).
Phần mềm HTTĐL có thể chạy trên nhiều chủng loại máy tính khác
nhau, từ máy chủ trung tâm ( computer servers) cho tới các máy tính cá nhân
(personal computer) được sử dụng riêng lẻ hoặc nối mạng.
1.2.3 Con người
Công nghệ HTTĐL sẽ bị hạn chế nếu khơng có con người tham gia
quản lý hệ thống và phát triển những ứng dụng GIS trong thực tế.
Người sử dụng HTTĐL có thể là những chuyên gia kỹ thuật, người
thiết kế và duy trì hệ thống, hoặc những người dùng HTTĐL để giải quyết các
vấn đề trong công việc.
1.2.4 Cơ sở dữ liệu
Thành phần quan trọng nhất trong HTTĐL là cơ sở dữ liệu, nó chiếm tỷ
trọng khoảng 70% trong hệ thơng tin địa lý. Các dữ liệu đồ họa và dữ liệu
thuộc tính liên quan có thể được người sử dụng tự tập hợp hoặc được mua từ
nhà cung cấp dữ liệu thương mại. Hệ TTĐL sẽ kết hợp dữ liệu đồ họa với các
nguồn dữ liệu khác, thậm chí có thể sử dụng DBMS để tổ chức lưu trữ và
quản lý dữ liệu. Các dữ liệu thu nhập để sử dụng trong hệ thông tin địa lý
thường là:
- Dưới dạng số như bản đồ số hóa, cơ sở dữ liệu, bảng tính, ảnh vệ tinh.
- Các ấn phẩm phi số hóa như bản đồ giấy, ảnh chụp, các bản vẽ khác
trên giấy, …
- Tổng hợp từ các báo cáo khoa học.
- Dữ liệu trắc địa.
1.2.5 Phương pháp quản lý
Đây là thành phần quan trọng để đảm bảo khả năng hoat động của hệ

thống. Để hoạt động thành công, hệ thông tin địa lý phải được đặt trong một


13

khung tổ chức phù hợp và có những hướng dẫn cần thiết để quản lý, thu thập,
lưu trữ và phân tích dữ liệu, đồng thời có khả năng phát triển được hệ thông
tin địa lý theo nhu cầu.
1.3 Khả năng cơ bản của hệ thông tin địa lý
1.3.1 Khả năng chồng xếp các lớp thông tin bản đồ
Việc chồng xếp các lớp thông tin bản đồ trong HTTĐL trong việc phân
tích các số liệu thuộc về khơng gian, để có thể xây dựng thành một bản đồ
mới mang các đặc tính hồn tồn khác với bản đồ trước đây. Dựa vào kĩ thuật
chồng xếp các thông tin bản đồ mà ta có các phương pháp sau:
- Phương pháp cộng(sum)
- Phương pháp nhân(multiply)
- Phương pháp trừ (substract)
- Phương pháp chia (divide)
- Phương pháp tính trung bình (average)
- Phương pháp hàm số mũ (exponent)
- Phương pháp che (cover)
- Phương pháp tổ hợp (crosstabulation)

Hình 1.7: Nguyên lý chồng xếp các bản đồ


14

Hình 1.8: Việc chồng lắp các bản đồ theo phương pháp cộng

Hình 1.9: Một thí dụ trong việc chồng lắp các bản đồ

1.3.2 Khả năng phân loại thuộc tính
Một trong những điểm nổi bật trong trong HTTĐL là việc phân tích các
thuộc tính số liệu thuộc về khơng gian là khả năng của nó để phân loại các


15

thuộc tính về một cấp nhóm nào đó. Một lớp bản đồ mới được tạo ra mang giá
trị mới, mà nó được tạo thành dựa vào bản đồ trước đây.
Việc phân loại bản đồ rất quan trọng vì nó cho ra các mẫu khác nhau.
Một trong những điểm quan trọng trong HTTĐL là giúp để nhận biết được
các mẩu đó. Đó có thể là những vùng thích nghi cho việc phát triển đô thị
hoặc nông nghiệp mà hầu hết được chuyển sang phát triển dân cư. Việc phân
loại bản đồ có thể thực hiện trên một hay nhiều bản đồ.

Hình 1.10: Một thí dụ trong việc phân loại lại bản đồ

1.3.3 Khả năng phân tích
- Tìm kiếm( Searching)
- Vùng đệm (Buffer zone)
- Nội suy( spatial Interpolation)
- Tính diện tích( Area Calculation)
a. Tìm kiếm(Searching)
Nếu dữ liệu được mã hố trong hệ vector sử dụng cấu trúc lớp hoặc lớp
phủ, thì dữ liệu được nhóm lại với nhau sau cho nó có thể tìn kiếm một lớp dễ
dàng.
Trong HTTĐL phương pháp này khó khăn khi mỗi một thành phần có
nhiều thuộc tính. Một hệ lớp đơn giản yêu cầu dữ liệu đối với mỗi lớp phảI

được phân lớp trước khi đưa vào.


16

Ví dụ: Tìm đường đi trên xe taxi, tìm đặc tínhcủa một chủ hộ nào đó
trên bản đồ giảI thửa, theo dõi hướng bay của các loài chim di cư.
Phép logic: các thủ tục tìm kiếm dữ liệu sử dụng các thuật toán logic
Boole để thao tác trên các thuộc tính và đặc tính khơng gian. Đại số Boole sử
dụng các toán tử AND, OR, NOT tuỳ tong điều kiện cụ thể cho giá trị đúng,
sai.
A B NOT A A AND B A OR B A X OR B
1 1 0

1

1

0

1 0 0

0

1

1

0 1 1

0

1

1

0 0 1

0

0

0

Hình 1.11: Biểu đồ hình và bảng của các phép tốn logic

Hình 1.12: Ứng dụng thuật tốn logic trong tìm kiếm khơng gian