Ứng dụng công nghệ gis vào công tác quản lý nước hồ khu vực thành phố hà nội

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

LÊ NGỌC THÚY

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS VÀO CÔNG TÁC QUẢN LÝ
NƯỚC HỒ KHU VỰC THÀNH PHỐ HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

HÀ NỘI, 2010


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

LÊ NGỌC THÚY

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS VÀO CÔNG TÁC QUẢN LÝ
NƯỚC HỒ KHU VỰC THÀNH PHỐ HÀ NỘI
Chuyên ngành: Bản đồ, viễn thám và hệ thống thông tin đị a lý
Mã số: 60.44.76

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn Khoa học:
TS. NGUYỄN THỊ MAI DUNG

HÀ NỘI, 2010

LỜI CAM ĐOAN

Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai cơng bố
trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Hà nội, ngày 18 tháng 11 năm 2010
Tác giả luận văn

Lê Ngọc Thúy


MỤC LỤC
Trang
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các bảng biểu
Danh mục các hình vẽ
Danh mục ký hiệu, viết tắt
MỞ ĐẦU

1

CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ GIS VÀO CÔNG TÁC QUẢN LÝ
NƢỚC HỒ

5

1.1. Tổng quan về GIS

5

1.1.1. Định nghĩa GIS

5

1.1.2. Cấu trúc của hệ thông tin địa lý

6

1.1.3. Thành phần dữ liệu GIS

10

1.2. Ứng dụng của GIS trong công tác quản lý nƣớc hồ TP. Hà
Nội

24

1.2.1. Thực trạng quản lý hồ nước hồ khu vực thành phố Hà Nội

24

1.2.2. Ứng dụng GIS vào công tác quản lý nước hồ khu vực TP.
Hà Nội

26

CHƢƠNG 2
XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU HỆ THỐNG AO, HỒ

32

2.1. Tình hình tƣ liệu

32

2.2. Nguyên tắc và quy định chung khi xây dựng cơ sở dữ liệu
nƣớc hồ

33

2.2.1. Nguyên tắc

33

2.2.2. Quy định chung về cơ sở dữ liệu

34

2.3. Thiết kế tổng thể cơ sở dữ liệu GIS quản lý nƣớc hồ

37


2.1.

2.3.1. Quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu nước hồ

37

2.3.2. Dữ liệu

40

2.3.3. Quy định cụ thể xây dựng các lớp cơ sở dữ liệu

41

CHƢƠNG III
THỰC NGHIỆM XÂY DỰNG CSDL QUẢN LÝ NƢỚC HỒ
KHU VỰC QUẬN ĐỐNG ĐA, TP. HÀ NỘI

49

3.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội quận Đống Đa, TP. Hà
Nội

49

3.1.1. Điều kiện tự nhiên

49

3.1.2. Tình hình phát triển kinh tế - xã hội

54

3.2. Nghiên cứu cảnh quan hồ khu vực quận Đống Đa, TP. Hà Nội

56

3.2.1. Q trình đơ thị hóa ảnh hưởng tới biến động hồ ở quận
Đống Đa

56

3.2.2. Biến động về số lượng cảnh quan hồ

56

3.2.3. Biến đổi về chất lượng môi trường

57

3.2.4. Hiện trạng sử dụng và quản lý hệ thống hồ Đống Đa

57

3.3. Thiết kế cơ sở dữ liệu quản lý trong ArcGis

62

3.3.1. Xây dựng dữ liệu địa lý bản đồ địa hình tỷ lệ 1/2.000

62

3.3.2. Tạo bản đồ phân bố ao, hồ tại quận Đống Đa, TP. Hà Nội

62

3.3.3. Lập bảng so sánh diện tích một số hồ trong quận Đống Đa
thời kỳ 1993, 2001, 2010.

65

3.3.4. Ứng dụng ArcGis lập bảng thể hiện thuộc tính diện tích ao,
hồ & lập biểu đồ diện tích của một số hồ lớn tại quận Đống Đa,
TP. Hà Nội

68

3.4. Kết quả nghiên cứu đề tài

69

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

77

TÀI LIỆU THAM KHẢO

79


4

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1. So sánh mơ hình dữ liệu kiểu raster và vector

14

Bảng 1.2. Một số chức năng chính của hệ thống hồ Hà Nội

30

Bảng 2.1. Bảng thuộc tính khung, lƣới

42

Bảng 2.2. Bảng thuộc tính ranh giới

43

Bảng 2.3. Bảng thuộc tính địa hình

44

Bảng 2.4. Bảng thuộc tính thủy hệ

45

Bảng 2.5. Bảng thuộc tính giao thơng

48

Bảng 2.6. Bảng thuộc tính kinh tế xã hội

48

Bảng 3.1: Tình trạng úng ngập quận Đống Đa khi mƣa nhiều

53

Bảng 3.2. Một số chức năng chính của các hồ ở quận Đống Đa

58

Bảng 3.3. Thực trạng khai thác sử dụng, quản lý các hồ quận Đống

59

Đa
Bảng 3.4. Các lớp nội dung trên bản đồ địa hình

62

Bảng 3.5. Số liệu diện tích một số hồ lớn quận Đống Đa năm 1993-

65

2001
Bảng 3.6. Số liệu diện tích một số hồ lớn quận Đống Đa năm 1993-

65

2010
Bảng 3.7. Số liệu diện tích một số hồ lớn quận Đống Đa năm 20012010

66


5

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Cấu trúc của GIS

6

Hình 1.2. Các thiết bị phần cứng của GIS

7

Hình 1.3. Mơ hình lƣu trữ dữ liệu khơng gian

12

Hình 1.4. Dữ liệu Raster

13

Hình 1.5. Tổ chức các lớp bản đồ

15

Hình 1.6. Mơ hình dữ liệu phân cấp

18

Hình 1.7. Mơ hình dữ liệu mạng

19

Hình 1.8. Vùng đệm kiểu điểm

23

Hình 1.9. Vùng đệm kiểu đƣờng

23

Hình 1.10. Vùng đệm kiểu đa giác

23

Hình 1.11. Phân tích chồng xếp

24

Hình 2.1. Sơ đồ quy trình xây dựng CSDL

38

Hình 2.2. Hình minh họa lớp thuộc tính trên ArcGis

47

Hình 3.1. Bản đồ hành chính quận Đống Đa

49

Hình 3.2. Bản đồ phân bố sơng, hồ lớn quận Đống Đa năm 2005

64

Hình 3.3. Biểu đồ thể hiện diện tích hồ Đống Đa qua các năm
1993, 2001, 2010
Hình 3.4. Biểu đồ thể hiện diện tích hồ Linh Quang qua các năm
1993, 2001, 2010
Hình 3.5. Biểu đồ thể hiện diện tích hồ Giám qua các năm 1993,

66

67
67


6

2001, 2010
Hình 3.6. Biểu đồ thể hiện diện tích một số hồ lớn tại quận Đống
Đa qua các năm 1993 - 2001- 2010

68

Hình 3.7. Diện tích một số hồ quận Đống Đa năm 2010

69

Hình 3.8. Bảng tra cứu thơng tin hồ Đống Đa

70

Hình 3.9. Bảng tra cứu thơng tin hồ Linh Quang

71

Hình 3.10. Bảng tra cứu thơng tin hồ Ba Mẫu

72

Hình 3.11. Các kết quả quan trắc tại các hồ Ba Mẫu, Linh Quang,
Đống Đa
Hình 3.12: Bản đồ thể hiện độ pH của các hồ bằng các chấm
Hình 3.13: Bản đồ thể hiện chỉ số dầu mỡ của các hồ bằng màu
sắc
Hình 3.14. Bản đồ thể hiện chỉ số chất tẩy rửa của các hồ bằng
kích cỡ vịng trịn
Hình 3.15. Bản đồ thể hiện chỉ số Fe của các hồ bằng ký hiệu

73
73
74

75
76

7

DANH MỤC KÝ KIỆU, VIẾT TẮT

CSDL
GIS
TP. Hà Nội

Cơ sở dữ liệu
Hệ thống thông tin địa lý
Thành phố Hà Nội


1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hệ thống hồ ở thành phố Hà Nội có vai trị quan trọng trong công tác
quản lý môi trường đô thị cũng như xây dựng đô thị xanh - sạch - đẹp. Bên
cạnh các chức năng về kinh tế (nuôi trồng thủy sản), chức năng văn hóa
(khơng gian mở, nơi vui chơi, giải trí của cư dân địa phương), chức năng mơi
trường (điều tiết lũ, lụt; nơi chứa đựng và xử lý của cư dân địa phương) của
hệ thống Hà Nội đã tạo nên những nét đặc trưng của thành phố.
Hiện nay, Hà Nội có 111 hồ lớn nhỏ với diện tích 2.180 ha. Tuy nhiên
số lượng và diện tích của các hồ có xu hướng suy giảm rõ rệt, đặc biệt là trong
giai đoạn phát triển của thành phố Hà Nội như hiện nay. Bên cạnh đó, vấn đề
ơ nhiễm mơi trường đặc biệt là môi trường nước của hệ thống sông hồ đang ở
mức báo động. Vì vậy, để đảm bảo mục tiêu quản lý và phát triển bền vững hệ
thống hồ Hà Nội, cần có giải pháp quản lý đồng bộ kết hợp với phương pháp
tuyên truyền về vai trò quan trọng của hệ thống sông hồ Hà Nội trong q
trình phát triển của Thủ đơ trong giai đoạn tiếp theo.

Hệ thông tin địa lý (GIS) là công nghệ quản lý thông tin trên nền bản
đồ địa lý. Công nghệ này phát triển gắn liền với sự ra đời của bản đồ số và
ngay sau đó, cùng với sự phát triển của các cơng nghệ có liên quan như cơng
nghệ xây dựng bản đồ số, cơng nghệ định vị tồn cầu qua vệ tinh (GPS),... tạo
ra một sự phát triển bùng nổ của việc ứng dụng bản đồ số.
Với khả năng lưu trữ dữ liệu dạng không gian và thuộc tính, GIS cịn
cho phép truy vấn và phân tích thống kê dữ liệu. Vì vậy, về mặt quản lý giúp
đơn giản hóa cơng tác quản lý sơng hồ, nhất là đảm bảo tính đồng bộ, chính
xác cơ sở dữ liệu. Đặc biệt hơn là công tác quản lý và quy hoạch phát triển hệ
thống sơng hồ cho tồn thành phố Hà Nội.


2
Do đó, việc xây dựng một hệ thơng tin địa lý nhằm phục vụ cho công
tác quản lý nước hồ cho thành phố là hết sức cần thiết. Chính vì vậy đề tài
luận văn được chọn là: “Ứng dụng công nghệ GIS vào công tác quản lý nước
hồ khu vực thành phố Hà Nội”.
2. Mục tiêu của đề tài
Mục tiêu chính của đề tài là:
- Nghiên cứu khả năng ứng dụng hệ thông tin địa lý trong công tác
quản lý nước hồ khu vực thành phố Hà Nội.
- Xây dựng CSDL phục vụ công tác quản lý nước hồ khu vực TP. Hà
Nội
- Phân tích thực trạng và đánh giá biến động diện tích hệ thống ao, hồ
khu vực quận Đống Đa, thành phố Hà Nội.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
Do hạn chế về mặt thời gian và kinh phí, đề tài chỉ giới hạn tập trung
nghiên cứu về nước hồ khu vực quận Đống Đa, TP. Hà Nội. Đây là khu vực
tập trung nhiều có rất nhiều biến động trong thành phố.
Tác giả sử dụng phần mềm ArcGis vì ArcGis cho phép người sử dụng

thực hiện những chức năng của GIS ở bất cứ nơi nào họ muốn: trên màn hình,
máy chủ, trên web, trên các field…
4. Nội dung nghiên cứu
Để giải quyết mục tiêu đặt ra của đề tài, một số nội dung sau cần được
nghiên cứu:
- Hiện trạng quản lý nước hồ khu vực TP. Hà Nội.
- Cơ sở khoa học ứng dụng công nghệ GIS trong công tác quản lý nước
hồ khu vực TP. Hà Nội.


3
- Tiến hành thực nghiệm xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ công tác quản
lý nước hồ khu vực quận Đống Đa, TP. Hà Nội.
5. Phƣơng pháp nghiên cứu
Để giải quyết vấn đề nêu trên, đề tài sử dụng các phương pháp nghiên
cứu sau: Phương pháp tiếp cận hệ thống, phương pháp phân tích tổng hợp,
phương pháp kế thừa trao đổi học hỏi các chuyên gia, phương pháp thiết kế biên tập bản đồ, phương pháp thử nghiệm.
- Phương pháp tiếp cận hệ thống, phân tích tổng hợp và kế thừa trao đổi
học hỏi các chuyên gia: thu thập, tiếp cận, nghiên cứu, tìm hiểu về cơ sở dữ
liệu địa lý, phân tích và lựa chọn cơng nghệ phù hợp. Một số sản phẩm đã có
và trao đổi, học hỏi tham khảo thêm từ các chuyên gia giúp cho việc phân tích
thiết kế nội dung, cấu trúc dữ liệu đảm bảo những nguyên tắc chung và hướng
theo các chuẩn cần thiết.
- Phương pháp thiết kế - biên tập bản đồ để tra cứu thông tin.
- Phương pháp thử nghiệm: xây dựng, đánh giá, hoàn thiện việc xây
dựng cơ sở dữ liệu bản đồ hành chính phục vụ biên tập và quản lý mặt nước
hồ trong khu vực TP. Hà Nội.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Ý nghĩa khoa học: Kết quả nghiên cứu của đề tài góp phần xây dựng
cơ sở khoa học ứng dụng hệ thông tin địa lý phục vụ công tác quản lý mơi

trường nói chung, quản lý hồ nước TP. Hà Nội nói riêng.
- Ý nghĩa thực tiễn: Đề xuất phương pháp quản lý đánh giá hiện trạng
nước hồ áp dụng công nghệ hệ thông tin địa lý. Cơ sở dữ liệu thiết lập được từ
đề tài cung cấp lượng thông tin cần thiết về thực trạng nước hồ khu vực TP.
Hà Nội, hỗ trợ các nhà quản lý và quy hoạch đưa ra các quyết định chính xác
và kịp thời.


4
7. Cấu trúc của luận văn
Luận văn được trình bày bao gồm: Phần mở đầu, 3 chương, phần kết
luận và kiến nghị. Cấu trúc của các chương như sau:
Chương 1. Tổng quan về ứng dụng GIS trong công tác quản lý nước hồ
Chương 2: Xây dựng cơ sở dữ liệu nước hồ
Chương 3: Thực nghiệm xây dựng cơ sở dữ liệu quản lý nước hồ khu
vực quận Đống Đa, TP. Hà Nội
Trong q trình thực hiện đề tài, tơi đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình
của các thầy cơ giáo Bộ môn Đo ảnh và Viễn thám - Trường Đại học Mỏ địa
chất Hà Nội, Trung tâm Thiết kế - Tư vấn đo đạc và bản đồ - Cục Đo đạc và
Bản đồ Việt Nam - Bộ Tài nguyên và Môi trường. Tôi xin chân thành cảm ơn
sự hướng dẫn nhiệt tình của cơ giáo TS. Nguyễn Thị Mai Dung, người hướng
dẫn trực tiếp để tơi hồn thành luận văn này, cùng tồn thể các thầy cơ và các
bạn đồng nghiệp đã giúp tơi hồn thành luận văn.


5
CHƢƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG GIS TRONG CÔNG TÁC
QUẢN LÝ NƢỚC HỒ

1.1. Tổng quan về hệ thống thông tin địa lý
1.1.1. Định nghĩa GIS
Theo xu thế phát triển của khoa học và công nghệ hiện nay, khái niệm
về hệ thơng tin địa lý cũng được nhìn nhận ngày càng hiện đại, do đó vai trị
của nó ngày càng rộng hơn. Thông tin địa lý là mô tả môi trường địa lý về vị
trí, kích thước, thuộc tính, quan hệ không gian, thời gian… của đối tượng,
hiện tượng và sự kiện nghiên cứu trong một hệ quy chuẩn nào đó.
GIS viết tắt của cụm từ Geographic Information Systems (Hệ thống
thông tin địa lý).
Có nhiều định nghĩa về GIS:
GIS là cơng cụ trên cơ sở máy tính để lập bản đồ và phân tích những
hiện tượng đang tồn tại và các sự kiện xảy ra trên trái đất. (Environmental
System Research Institute ESRI – Mỹ)
GIS là hệ thống phần cứng, phần mềm và các thủ tục được thiết kế
nhằm thu thập, quản lý, xử lý, phân tích, mơ hình hóa và hiển thị các dữ liệu
quy chiếu không gian để giải quyết các vấn đề quản lý và lập kế hoạch.
(National Center for Geography Information and Analysis NCGIA – Mỹ).
GIS là một tập hợp các nguyên lý, phương pháp, dụng cụ và dữ liệu
quy chiếu không gian được sử dụng để nhập, lưu trữ, chuyển đổi, phân tích,
lập mơ hình, mơ phỏng và lập bản đồ các hiện tượng, sự kiện trên trái đất,
nhằm sản sinh các thông tin thiết thực hổ trợ cho việc ra quyết định.
(Thériault – Canada) …


6
Một cách tổng quát, GIS thực hiện việc thu thập, quản lý, thao tác và phân
tích dữ liệu địa lý cùng với việc trình bày kết quả dưới hình thức bản đồ và
báo cáo.
Trong nghĩa hẹp, GIS là một tập công cụ phần cứng phần mềm được sử
dụng để quản lý và thao tác dữ liệu không gian và các thuộc tính liên quan

tương ứng.
GIS đã có từ lâu, nhưng mới phát triển nhanh (tốc độ xử lý) và mạnh
(các phân tích phức tạp) theo sự phát triển của ngành IT.
GIS đang được giảng dạy tại các cấp học trên thế giới, được ứng dụng trong
nhiều lãnh vực.
1.1.2. Cấu trúc của hệ thơng tin địa lý

Hình 1.1. Cấu trúc của GIS
Thông thường GIS bao gồm 5 thành phần cơ bản sau:
- Hệ thống các thiết bị phần cứng (Hardware)
- Phần mềm (Solfware)


7
- Dữ liệu địa lý (Geographic data)
- Chuyên viên (Expertise)
- Chính sách và hình thức quản lý (Policy anđManagement)
1.1.2.1. Hệ thống các thiết bị phần cứng
Phần cứng của GIS bao gồm máy vi tính (computer), máy vẽ (plotter),
máy in (printer), bàn số hóa (digitizer), thiết bị quét ảnh (scanners), các
phương tiện lưu trữ số liệu (floppy diskettes, sptical cartridges, CDROM…)

Hình 1.2. Các thiết bị phần cứng của GIS
Đơn vị xử lý trung tâm được kết nối với đơn vị lưu trữ gồm ổ đĩa CD,
DVD để lưu trữ dữ liệu và chương trình. Bàn số hóa với các thiết bị tương tự
khác được sử dụng cho chuyển đổi dữ liệu sang dạng số và gửi vào máy tính.
Các thiết bị khác dùng để hiển thị các kết quả phân tích dữ liệu. Việc kết nối
truyền thơng các máy tính được thực hiện thông qua hệ thống mạng với các
đường dữ liệu đặc biệt. Thiết bị hình là thiết bị giao tiếp hiển thị như màn
hình, thơng qua đó người sử dụng điều khiển máy tính.

8
1.1.2.2. Phần mềm
Một hệ thống phần mềm xử lý trong GIS yêu cầu phải có hai (02) chức
năng cơ bản: Tự động hóa bản đồ và Quản lý cơ sở dữ liệu. Ngồi ra, các hệ
phần mềm GIS nói chung cịn có khả năng khác như kết xuất, trao đổi và hiển
thị thông tin. Sự phát triển kỹ thuật GIS hiện đại thường tìm cách rút ngắn
khoảng cách giữa các hệ phần mềm nhằm đạt đến khả năng dùng chung
nguồn cơ sở dữ liệu.
- Tự động hóa bản đồ: Bản đồ học là mơn khoa học hàm chứa tính mỹ
thuật, trình độ khoa học cơng nghệ và khả năng ứng dụng. Do đó, các phần
mềm bản đồ số biểu diễn các mối quan hệ không gian từ thế giới thực theo
một quy luật toán học xác định với những ký hiệu được quy ước thơng qua kỹ
thuật số (mã hóa). Từ đó, GIS cho phép tự động giải các bài toán trên bản đồ,
nối mạng tra cứu, biên tập, phân tích và mơ phỏng hiển thị.
- Quản lý cơ sở dữ liệu: GIS phải có khả năng điều khiển, xử lý các
dạng khác nhau của dữ liệu địa lý, đồng thời có thể quản lý hiệu quả một khối
lượng lớn dữ liệu một cách trật tự, rõ ràng. Một yếu tố rất quan trọng của
phần mềm GIS là có khả năng liên kết hệ thống giữa tự động hóa bản đồ với
quản lý hệ cơ sở dữ liệu. Các tài liệu mô tả của một đối tượng bất kỳ, liên hệ
một cách hệ thống với vị trí địa lý của chúng. Sự liên kết đó là một ưu thế nổi
bật của các phần mềm GIS.
1.1.2.3. Dữ liệu địa lý
Là thành phần quan trọng nhất trong GIS. Dữ liệu được sử dụng trong
GIS được thiết kế theo những nguyên tắc và cấu trúc đã được xác định từ
trước gọi là CSDL (database). Dữ liệu địa lý bao gồm dữ liệu không gian để
mô tả đặc trưng không gian và dữ liệu thuộc tính phản ánh bản chất của đối
tượng địa lý. Dữ liệu không gian được thể hiện bằng các công cụ đồ họa của

9
máy tính, dữ liệu thuộc tính được thể hiện bằng các chữ, số … Những thơng
tin địa lý đó phải bao gồm các dữ liệu về vị trí địa lý, hình dạng, kích thước,
thuộc tính, mối liên hệ khơng gian và thời gian của các thơng tin.
Dữ liệu cũng có thể phân loại theo tính chất của các lớp đối tượng địa
lý: các dữ liệu dùng làm cơ sở để thể hiện các dữ liệu chuyên đề riêng được
gọi là các lớp dữ liệu nền cơ sở địa lý, các lớp chuyên đề riêng (giáo dục, y tế,
sử dụng đất…). Đối với từng mục đích khác nhau của GIS, có thể có sự phân
chia khác nhau giữa hai (02) nhóm dữ liệu này:
Các dữ liệu được thu thập từ các nguồn khác nhau:
- Các tài liệu, số liệu được thu thập ngoài thực địa.
- Các tài liệu, số liệu được thu thập từ phương pháp thống kê.
- Các tài liệu, số liệu được thu thập từ phương pháp viễn thám.
- Các tài liệu, số liệu được thu thập từ các hệ thông tin địa lý khác.
1.1.2.4. Chuyên viên
GIS là một hệ thống được tổng hợp từ nhiều chuyên ngành, do đó địi
hỏi người điều hành sử dụng phải có kinh nghiệm và được đào tạo trong nhiều
lĩnh vực. Người điều hành cần phải đáp ứng được các yêu cầu sau:
- Có kiến thức cơ bản về địa lý, bản đồ và công nghệ thông tin, được
đào tạo cơ bả về khoa học địa lý, có khả năng khai thác các đặc điểm và biết
xử lý khi có sự cố về phần cứng và phần mềm, vận hành thông thạo các
chương trình liên kết phần cứng.
- Có kinh nghiệm trong việc sử dụng phần mềm GIS, biết lập trình cơ
bản, biết quản lý, xử lý cơ sở dữ liệu và một số cơng việc khác có liên quan
đến tích hợp thơng tin.
- Có hiểu biết về cấu trúc dữ liệu: hiểu về nguồn dữ liệu, nội dung và
độ chính xác của dữ liệu, tỷ lệ bản đồ và các số liệu đo đạc của tập dữ liệu.

10
- Có khả năng phân tích khơng gian: được đào tạo về các phương pháp
xử lý thống kê và xử lý định tính trong địa lý, có thể lựa chọn phương pháp
tốt nhất để phân tích và áp dụng nhằm đưa ra kết quả tối ưu.
1.1.2.5. Chính sách và quản lý
Đây là một phần rất quan trọng để đảm bảo khả năng hoạt động của hệ
thống, là yếu tố quyết định sự thành công của công nghệ GIS. Hệ thống GIS
cần được điều hành bởi một bộ phận quản lý để tổ chức hoạt động hệ thống
GIS một cách có hiệu quả để phục vụ người sử dụng thông tin. Để hoạt động
thanh công, hệ thống GIS phải nằm trong một khung tổ chức thích hợp. GIS
được vận hành bởi các nhân viên báo cáo với quản lý. Ban quản lý đó được
trao sứ mệnh khai thác cơ sở dữ liệu GIS theo cách thức phục vụ cộng đồng
người dùng nào đó trong phạm vi một ngành nghê, doanh nghiệp hay một cơ
quan chính phủ. Cuối cùng mục đích của GIS là giúp người dùng thực hiện
các mục tiêu của cơ quan họ.
Qua quá trình ứng dụng và phát triển nhanh chóng, đến nay phần lớn
các nhà chun mơn đã đi đến thống nhất khái niệm về GIS như là một hệ
thống kết hợp giữa con người và hệ thống máy tính, các thiết bị ngoại vi để
thu thập, lưu trữ, xử lý, phân tích, hiển thị các thơng tin địa lý nhằm đạt được
một mục đích nghiên cứu nhất định.
1.1.3. Thành phần dữ liệu GIS
Bản đồ là phương tiện tốt nhất để hiển thị các thông tin địa lý. Các dữ
liệu không gian bao gồm ba loại đặc điểm: điểm, đường và vùng; vị trí của
chúng được xác định bởi các tọa độ. Theo truyền thống, bản đồ là tờ giấy
phẳng, nó có tọa độ hai chiều. Bản đồ có các ký hiệu, bao gồm các đường và
màu sắc khác nhau biểu thị các đặc điểm khác nhau. Bên cạnh thơng tin
khơng gian, cịn có các dữ liệu mơ tả hoặc thuộc tính, chúng giải thích các đặc


11

điểm của dữ liệu không gian và mối liên hệ không gian xác định quan hệ của
các đặc điểm bản đồ. Tính chất thời gian cũng được bao gồm bởi vì phần lớn
các dữ liệu là có liên quan đến thời gian.
Dữ liệu trong hệ thống thông tin địa lý là những dữ liệu luôn thay đổi
và phức hệ. Chúng bao gồm những mơ tả số của hình ảnh bản đồ, mối quan
hệ logic giữa các hình ảnh đó, những dữ liệu thể hiện các đặc tính của hình
ảnh và các hiện tượng xảy ra tại các vị trí địa lý xác định. Nội dung của cơ sở
dữ liệu được xác định bởi các ứng dụng khác nhau của hệ thống thơng tin địa
lý trong một hồn cảnh cụ thể.
Cơ sở dữ liệu của hệ thống thơng tin địa lí gồm hai phần cơ bản là dữ
liệu không gian (dữ liệu bản đồ) và dữ liệu thuộc tính (dữ liệu phi khơng
gian). Mỗi một loại dữ liệu có đặc trưng riêng và chúng khác nhau về yêu cầu
lưu trữ, xử lý và hiển thị.
a. Dữ liệu không gian
Khái niệm
Là những mơ tả số của hình ảnh bản đồ. Chúng bao gồm toạ độ, quy
luật và các ký hiệu dùng để xác định hình ảnh cụ thể của bản đồ trong một
khn dạng hiểu được của máy tính. Hệ thống thơng tin địa lý dùng các dữ
liệu không gian để tạo ra một bản đồ hay hình ảnh bản đồ trên màn hình hoặc
trên giấy thơng qua thiết bị ngoại vị. Có 6 loại thơng tin bản đồ dùng để thể
hiện hình ảnh bản đồ và ghi chú của nó trong hệ thống thơng tin địa lí như
sau:
- Ðiểm (Point)
- Ðường (Line)
- Vùng (Polygon)
- Ô lưới (Grid cell)


12
- Ký hiệu (Sympol)

- Ðiểm ảnh (Pixel)
Dữ liệu không gian có hai mơ hình lưu trữ là Vector và Raster.

Hình 1.3. Mơ hình lưu trữ dữ liệu khơng gian
+ Dữ liệu dạng vector là các điểm tọa độ (X,Y) hoặc là các quy luật
tính tốn toạ độ và nối chúng thành các đối tượng trong một hệ thống tọa độ
nhất định.
Các kiểu đối tượng địa lý dạng vectơ :
- Kiểu điểm: 1 toạ độ (x,y) trong 2D hoặc 1 toạ độ (x,y,z) trong 3D, 0
chiều.
- Kiểu đường: danh sách các tọa độ x1y1,x2y2, …, xnyn hoặc là một hàm
toán học, 1 chiều, tính được chiều dài.
- Kiểu vùng: tập các đường khép kín, 2 chiều, tính được chu vi và diện
tích


13
- Kiểu bề mặt: chuỗi tọa độ xyz, hàm toán học, 3 chiều, tính được diện
tích bề mặt, thể tích.
+Dữ liệu Raster (ảnh đối tượng) là dữ liệu được tạo thành bởi các ơ
lưới có độ phân giải xác định. Loại dữ liệu này chỉ dùng cho mục đích diễn tả
và minh hoạ chi tiết bằng hình ảnh thêm cho các đối tượng quản lý của hệ
thống.
Một diện tích địa lý được chia thành các hàng-cột, tạo nên các điểm ảnh
(pixel). Độ lớn nhỏ của các hàng/cột (hay điểm ảnh) tạo nên độ phân giải của
dữ liệu. Ví dụ : điểm ảnh có kích thước 10 x 10 m. Vị trí điểm ảnh được xác
định bởi số hàng/số cột.
Dữ liệu dạng raster có thể là dữ liệu thơ (ảnh vệ tinh, file ảnh scan của
bản đồ, file chụp của máy ảnh số, …) hoặc là dữ liệu không gian của một số
phần mềm GIS.

Hình 1.4. Dữ liệu Raster


14
Bảng 1.1. So sánh mơ hình dữ liệu kiểu raster và vector
Kiểu raster

Kiểu vector

Ưu điểm

Ưu điểm:

- Cấu trúc dữ liệu đơn giản

- Biểu diễn topology hiệu quả

- Dễ thực hiện phép chồng phủ - Cho phép biểu diễn mạng lưới
(overlay)

đường

- Xử lý ảnh hiệu quả

- Cho phép liên kết với dữ liệu thuộc
tính dễ dàng

Nhược điểm:

Nhược điểm:

- Cấu trúc dữ liệu cồng kềnh

- Cấu trúc dữ liệu phức tạp

- Khó biểu diễn topology

- Khó thực hiện phép chồng phủ

- Đường bao của ô không trùng với (overlay)
đường bao của đối tượng

- Không hiệu quả cho việc xứ lý ảnh
- Cập nhật khó khăn hơn

Lớp đối tượng (layer): Thành phần dữ liệu đồ thị của hệ thống thông tin
địa lý hay còn gọi là cơ sở dữ liệu bản đồ được quản lí ở dạng các lớp đối
tượng. Mỗi một lớp chứa các hình ảnh bản đồ liên quan đến một chức năng,
một ứng dụng cụ thể. Lớp đối tượng là tập hợp các hình ảnh thuần nhất dùng
để phục vụ cho một ứng dụng cụ thể và vị trí của nó so với các lớp khác trong
một hệ thống cơ sở dữ liệu được xác định thông qua một hệ toạ độ chung.
Việc phân tách các lớp thông tin được dựa trên cơ sở của mối liên quan logic
và mô tả họa đồ của tập hợp các hình ảnh bản đồ phục vụ cho mục đích quản
lí cụ thể.


15
Cách thức tổ chức

Sông hồ
Loại đất

…
Hiện trạng
sử dụng đất

Thế giới thực
Hình 1.5. Tổ chức các lớp bản đồ

Để tiện phân tích và tổng hợp, dữ liệu khơng gian thường được tổ chức
thành các lớp (layer / theme); cũng thường được gọi là các lớp dữ liệu chuyên
đề (thematic layer).
Mỗi lớp dữ liệu thường biểu diễn 1 tính chất liên quan đến vị trí trên
mặt đất. Ví dụ: lớp dữ liệu về ranh giới hành chính, về loại đất, về hiện trạng
sử dụng đất, …
Mỗi lớp dữ liệu có thể có chỉ 1 hay nhiều kiểu đối tượng địa lý (điểm,
đường, vùng). Trên 1 lớp dữ liệu, tại 1 vị trí khơng thể có cùng lúc 2 giá trị
riêng biệt.
Ví dụ: trên lớp dữ liệu về loại đất, tại 1 vị trí nào đó khơng thể vừa là
loại đất A vừa là loại đất B.


16
Cách tổ chức dữ liệu thành các lớp chuyên đề cho phép thể hiện thế
giới thực phức tạp một cách đơn giản nhằm giúp hiểu biết các quan hệ trong
thiên nhiên
Cách thức lưu trữ - Quan hệ không gian topology
Topology là mối quan hệ logic giữa vị trí của các đối tượng; là 1 lãnh
vực toán học. Cấu trúc dữ liệu thuộc topology có lợi vì chúng cung cấp một

cách tự động hóa để xử lý việc số hóa, xử lý lỗi; giảm dung lượng lưu trữ dữ
liệu cho các vùng vì các ranh giới giữa những vùng nằm kề nhau được lưu trữ
chỉ một lần; và cho phép chúng ta cấu trúc dữ liệu dựa trên các nguyên lý về
tính kề cận (adjacency) và kết nối (connectivity) để xác định các quan hệ
không gian. Phần lớn cấu trúc dữ liệu mang tính topology là mơ hình dữ liệu
vectơ kiểu cung/nút (arc/node).
Cung: là 1 chuỗi các đoạn thẳng nối giữa các nút, có nút đầu và nút
cuối.
Nút: là nơi hai cung gặp nhau.
Điểm: là các nút độc lập.
Vùng : là chuỗi khép kín các cung.
Quan hệ khơng gian của các đối tượng trong các phần mềm GIS được
xây dựng theo khn dạng thích hợp. Thường được lập thành 3 bảng (table)
có quan hệ, tương ứng với 3 kiểu đối tượng: điểm, đường và vùng.
Do phần mềm tạo ra sau khi kiểm tra lỗi số hóa (ví dụ: ArcInfo,
AutoCAD Maps 3D, …)
b. Dữ liệu thuộc tính
Khái niệm
Là những mơ tả về đặc tính, đặc điểm và các hiện tượng xảy ra tại vị trí
địa lí xác định mà chúng khó hoặc không thể biểu thị trên bản đồ được. Cũng