Xây dựng cơ sở dữ liệu gis phục vụ quản lý quy hoạch sử dụng tài nguyên đất trong quân đội

Bộ giáo dục và đào tạo

trờng đại học mỏ - địa chất

Trần anh đồng c Mỏ - địa chất

xây dụng cơ sở dữ liệu gis
phục vụ quản lý quy hoạch
sử dụng tài nguyên đất trong quân đội
Chuyên ngành:

Kỹ thuật trắc địa

MÃ số:

60.52.85

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Ngời hớng dẫn khoa học
TS. Trần Đình Trí

Hà Nội - 2010


ii
Bộ giáo dục và đào tạo

trờng đại học mỏ - địa chất

Trần anh đồngc Mỏ - địa chất

xây dụng cơ sở dữ liệu gis
phục vụ quản lý quy hoạch
sử dụng tài nguyên đất trong quân đội
Chuyên ngành:

Kỹ thuật trắc địa

MÃ số:

60.52.85

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Ngời hớng dẫn khoa học
PGS.TS. Trần Đình Trí

Hà Nội - 2010


iii

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 chưa từng được ai
cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.

Tác giả luận văn

Trần Anh Đồng


iv

MỤC LỤC
Trang phơ b×a

Trang

Lời cam đoan............................................................................................................. iii
Mục lục.......................................................................................................................iv
Danh mục các ký hiệu chữ viết tắt ........................................................................... vii
Danh mục các bảng ....................................................................................................ix
Danh mục các hình vẽ .................................................................................................x
Mở đầu ........................................................................................................................1
Chương 1-TỔNG QUAN VỀ QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI VÀ HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ
GIS ..............................................................................................................................6
1.1. Tổng quan về cơ sở dữ liệu tài nguyên đất ..........................................................6
1.2. Khái quát hệ thống thông tin địa lý (GIS)............................................................7
1.2.1. Định nghĩa ..................................................................................................8
1.2.2. Các thành phần cơ bản của một Hệ thống thông tin địa lý.......................10
1.2.3. Các chức năng chính.................................................................................11
1.2.4. Giới thiệu một số phần mềm GIS .............................................................14
1.3. Mơ hình cơ sở dữ liệu của hệ thống thơng tin tài nguyên đất............................17
1.3.1. Thông tin đầu vào .....................................................................................17
1.3.2. Xử lý dữ liệu.............................................................................................18
1.3.3. Thông tin đầu ra........................................................................................19
1.3.4. Kỹ thuật GIS trong phân tích và xử lý dữ liệu .........................................19
1.4. Tổng quan về tình hình ứng dụng GIS trong xây dựng cơ sở dữ liệu tài nguyên

đất ..............................................................................................................................20
1.4.1. Tình hình ứng dụng trên thế giới..............................................................20
1.4.2. Tình hình ứng dụng ở Việt Nam...............................................................21
Chương 2-CƠ SỞ DỮ LIỆU CỦA HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS) .....................23
2.1. Khái quát về cơ sở dữ liệu..................................................................................23
2.1.1. Khái niệm cơ sở dữ liệu............................................................................23
2.1.2. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu và hệ thống cơ sở dữ liệu.................................24
2.1.3. Mơi trường cơ sở dữ liệu ..........................................................................25
2.1.4. Mơ hình cơ sở dữ liệu...............................................................................28


v

2.2. Phương pháp xây dựng cơ sở dữ liệu.................................................................32
2.2.1. Xây dựng cơ sở dữ liệu theo mơ hình tệp.................................................32
2.2.2. Xây dựng CSDL theo mơ hình quan hệ đối tượng trên nền cơng nghệ
ArcGIS ......................................................................................................................33
2.2.3. Xây dựng CSDL theo mơ hình quan hệ đối tượng nguồn mở
PostGIS/PostgreSQL.................................................................................................34
2.3. Khái niệm các chuẩn thông tin địa lý cơ sở quốc gia ........................................34
2.3.1. Mô hình cấu trúc dữ liệu...........................................................................34
2.3.2. Mơ hình khái niệm dữ liệu khơng gian ....................................................38
2.3.3. Mơ hình khái niệm dữ liệu thời gian ........................................................40
2.3.4. Mơ hình khái niệm danh mục đối tượng ..................................................41
2.3.5. Hệ quy chiếu, hệ toạ độ ............................................................................42
2.3.6. Siêu dữ liệu cơ sở .....................................................................................44
2.3.7. Tiêu chí đánh giá chất lượng cơ sở dữ liệu ..............................................45
2.3.8. Quy chuẩn trình bày dữ liệu địa lý ...........................................................45
2.3.9. Lược đồ ứng dụng UML, quy tắc xây dựng và chuyển đổi .....................46
Chương 3-XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU GIS ĐẤT QUỐC PHÒNG PHỤC VỤ

QUẢN LÝ, QUY HOẠCH SỬ DỤNG ĐẤT TRONG QUÂN ĐỘI .......................48
3.1. Yêu cầu cơ bản đối với CSDL quản lý đất trong quân đội ................................48
3.1.1. Đối tượng cơ bản trong cơ sở dữ liệu quản lý đất quốc phòng ................49
3.1.2. Các dữ liệu tích hợp trong CSDL đất quốc phịng ...................................52
3.2. Quy trình cơng nghệ...........................................................................................52
3.2.1. Sơ đồ quy trình cơng nghệ........................................................................52
3.2.2. Giải thích sơ đồ quy trình cơng nghệ .......................................................54
3.3. Giải pháp kỹ thuật ..............................................................................................55
3.3.1. Đo đạc, số hóa thơng tin khơng gian, thu thập thơng tin thuộc tính.........55
3.3.2. Biên tập, chuẩn hóa bản đồ hiện trạng, bản đồ trích đo ...........................60
3.3.3. Giải pháp sử dụng công nghệ GIS xây dựng CSDL ................................62
Chương 4-THỬ NGHIỆM XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU GIS PHỤC VỤ QUẢN
LÝ QUY HOẠCH SỬ DỤNG TÀI NGUYÊN ĐẤT TRONG QUÂN ĐỘI ...........76
4.1. Yêu cầu nhiệm vụ...............................................................................................76
4.1.1. Yêu cầu .....................................................................................................76
4.1.2. Nhiệm vụ ..................................................................................................76


vi

4.2. Đặc điểm khu vực thi công ................................................................................77
4.2.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên...........................................................................77
4.2.2. Tình hình quản lý đất quân đội trên địa bàn Hà Tĩnh...............................79
4.3. Đối tượng và nội dung cập nhật thông tin..........................................................80
4.3.1. Đối tượng cập nhật thông tin ....................................................................80
4.3.2. Nội dung cập nhật thông tin .....................................................................80
4.4. Xây dựng cơ sở dữ liệu ......................................................................................81
4.4.1. Tình hình tư liệu .......................................................................................81
4.4.2. Cơ sở toán học ..........................................................................................82
4.4.3. Thiết kế cơ sở dữ liệu ...............................................................................83

4.4.4. Quản trị và khai thác hệ thống cơ sở dữ liệu............................................98
4.5. Kết quả thử nghiệm ..........................................................................................101
4.6. Đánh giá hiệu quả.............................................................................................101
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................................102
PHỤ LỤC................................................................................................................105


vii

DANH MC CC Kí HIU CH VIT TT
CSDL

Cơ sở dữ liệu.

ArcSDE GDB

ArcSDE Geodatabase: CSDL không gian địa lý dạng quan hệ đa
ngời dùng có khả năng lu trữ dữ liệu địa lý lớn, có sử dụng các
hệ quản trị quản trÞ CSDL nh− Oracle 10g hay SQL Server.

BIL

Band Interleaved by Line: Khuôn dạng ghi của t liệu viễn thám;
thông tin lu trữ trình tự theo dòng quét.

CAD

Computer Aided Design: Máy tính trợ giúp thiết kế

FGDB

File Geodatabase: CSDL không gian địa lý theo tệp đợc dùng
trong ArcGIS, có khả năng lu trữ dữ liệu lớn tối đa là 1TB.

DGN

Định dạng tệp đồ họa của phần mềm MicroStation.

ECW

Định dạng tệp nén ảnh; giải pháp giảm dung lợng các tệp ảnh lớn
mà vẫn bảo toàn thông tin và độ nét hình ảnh.

GIS

Geographic Information System: Hệ thống thông tin địa lý.

GML

Geography Markup Language: Ngôn ngữ đánh dấu địa lý dùng để
mà hóa trao đổi dữ liệu địa lý.

GDB

Geodatabase: CSDL không gian địa lý là bộ su tập các tập dữ liệu
địa lý đợc lu trữ theo 3 loại chính sau: th mục các file hƯ thèng
hay CSDL Access, hay CSDL ®a ng−êi dïng nh− SQL Server,
Oracle, DB2.

GPS

Global Positioning System: Hệ thống định vị toàn cầu.

HTML

HyperText Markup Language: Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản
đợc dùng để thiết kế các trang Web.

ISO

International Standard Organization - Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế.

LAN

Local Area Network: Mạng nội bộ.

LSC

Least Square Collocation - Phơng pháp nội suy.

MDL

MicroStation Development Language: Ngôn ngữ lập trình phát
triển cho phần mềm MicroStation.

Metadata

Siêu dữ liÖu

viii

OGC

Open GIS Consortium - HiƯp héi GIS më, mét tỉ chức bao gồm
các công ty, các trờng đại học, các viện nghiên cứu lập ra để cùng
thiết lập các chuẩn phục vụ trao đổi dữ liệu địa lý.

PC

Personal Computer: Máy tính cá nhân.

PGDB

Personal Geodatabase: CSDL không gian địa lý đơn lẻ đợc xây
dựng cho một ngời dùng sử dụng CSDL Access với dung lợng
tối đa không quá 2GB.

RS

Remote Sensing: Công nghệ Viễn thám.

SHP

Chuẩn khuôn dạng tệp đồ họa trong phần mềm ArcGIS.

SQL

Structured Query Language: Ngôn ngữ truy vấn cấu trúc ®−ỵc
dïng ®Ĩ truy cËp CSDL.

TC 211

Technical Committee 211: ban chuẩn hóa thông tin địa lý thuộc
tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế, ban hành bộ tiêu chuẩn mang mÃ
hiệu ISO - 19100.

Topology

Thuật ngữ đợc sử dụng để chỉ mối quan hệ không gian giữa các
đối tợng địa lý.

UML

Unified Modeling Language: Ngôn ngôn ngữ mô hình hóa thống
nhất dùng để thiết kế.

XML

Extensible Markup Language: Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng để xây
dựng các trang HTML.


ix

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Các loại hệ trục cơ sở tương ứng với các hệ toạ độ..................................43
Bảng 3.1: Bảng qui định nhóm lớp thơng tin............................................................61
Bảng 3.2: Kinh tuyến trục các Tỉnh, Thành phố trực thuộc Trung ương .................73
Bảng 4.1: Tư liệu ảnh hàng không tỉnh Hà Tĩnh ......................................................81

Bảng 4.2: Mối quan hệ về dữ liệu trong hệ thống CSDL thuộc tính ........................96
Bảng 4.3. Các tiêu chí đánh giá chất lượng dữ liệu ..................................................97
Bảng 4.4. Quản trị hệ thống ....................................................................................100


x

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1. GIS, GPS và viễn thám với cơng nghệ thành lập bản đồ số .......................8
Hình 1.2. Cấu trúc của Hệ thống thông tin địa lý .....................................................11
Hình 1.3. Phương pháp ứng dụng GIS......................................................................13
Hình 2.1. Các trạm kết nối máy tính tập trung..........................................................26
Hình 2.2. Truy cập dữ liệu trong mơi trường Chủ/khách .........................................27
Hình 2.3. Truy cập dữ liệu trong mơi trường khách chủ ..........................................28
Hình 2.4. Q trình xử lý dữ liệu của mơ hình CSDL tệp ........................................28
Hình 2.5. Mơ hình cơ sở dữ liệu phân cấp ................................................................29
Hình 2.6. Mơ hình cơ sở dữ liệu mạng .....................................................................30
Hình 2.7. Mơ hình cơ sở dữ liệu quan hệ..................................................................30
Hình 2.8. So sánh mơ hình cấu trúc quan hệ và hướng đối tượng............................31
Hình 2.9. Mơ hình địa lý tổng qt ...........................................................................37
Hình 2.10. Hai gói UML cơ bản ...............................................................................38
Hình 2.11. Mơ hình khái niệm khơng gian hình học ................................................39
Hình 2.12. Mơ hình mơ tả các gói UML chính của mơ hình....................................39
khái niệm khơng gian hình học .................................................................................39
Hình 2.13. Mơ hình khái niệm khơng gian Topo......................................................39
Hình 2.14. Mơ hình mơ tả các lớp UML chính của mơ hình....................................40
khái niệm khơng gian Topo.......................................................................................40
Hình 2.15. Mơ hình khái niệm thời gian...................................................................40
Hình 2.16. Mơ hình mơ tả các đối tượng hình học khơng gian ................................41
Hình 2.17. Mơ hình mơ tả các đối tượng Topo thời gian .........................................41

Hình 2.18. Mơ hình khái niệm củ mơ hình hệ quy chiếu toạ độ...............................43
Hình 2.19. Phương pháp đánh giá chất lượng dữ liệu địa lý ....................................45
Hình 2.20. Mơ hình khái niệm lược đồ trình bày dữ liệu địa lý ...............................45
Hình 3.1. Sơ đồ quy trình cơng nghệ xây dựng CSDL quản lý đất quốc phịng ......53
Hình 3.2. Quy trình tạo bản đồ từ cơ sở dữ liệu........................................................54
Hình 3.3. Quy trình thành lập bản đồ địa chính, bản đồ hiện trạng sử dụng đất ......55
Hình 3.4. Định nghĩa chuẩn các lớp thơng tin ..........................................................61
Hình 3.5. Kiểm tra thuộc tính các đối tượng bản đồ.................................................62


xi

Hình 3.6: Mơ hình hệ thống quản lý đất quốc phịng ...............................................63
Hình 3.7: Kiến trúc hệ thống quản lý đất quốc phịng ..............................................64
Hình 3.8: Các thành phần hệ thống quản lý đất quốc phịng ....................................65
Hình 3.9: Các chức năng hệ thống quản lý đất quốc phịng .....................................66
Hình 3.10: Các thành phần quản trị hệ thống ...........................................................67
Hình 3.11: Mơ hình chuẩn hóa và cập nhật dữ liệu. .................................................67
Hình 3.12: Mơ hình thơng tin dữ liệu Metadata .......................................................68
Hình 3.13: Mơ hình quản lý bản đồ ..........................................................................69
Hình 3.14: Mơ hình quản lý thửa đất ........................................................................70
Hình 3.15: Mơ hình quản lý biến động .....................................................................71
Hình 3.16: Mơ hình quy hoạch thửa đất ...................................................................71
Hình 3.17: Q trình tương tác nghiệp vụ hệ thống .................................................74
Hình 3.18: Mơ hình kiến trúc cơ sở dữ liệu khơng gian ...........................................74
Hình 3.19: Mơ hình kiến trúc cơ sở dữ liệu thuộc tính.............................................75
Hình 4.1: Vị trí điểm đất quốc phịng địa bàn TP.Hà Tĩnh.......................................77
Hình 4.2: Sơ đồ tương quan các lớp địa danh hành chính ........................................86

1

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài
Đất sử dụng vào mục đích quốc phịng (gọi tắt là Đất quốc phòng) là đất được
nhà nước giao cho quân đội quản lý, sử dụng vì mục đích quốc phịng như: làm nơi đóng
qn, thao trường, bãi thử vũ khí, trường bắn, trận địa, cơng trình phịng thủ,...
Theo u cầu nhiệm vụ từng giai đoạn cách mạng, đất quốc phịng có những sự
bổ sung, điều chỉnh và theo thống kê đến năm 2007 có tổng diện tích là 305.233 ha với
10.396 vị trí rải rác khắp các vùng lãnh thổ trên cả nước. Đây là một phần quan trọng
trong nguồn tài nguyên đất quí báu của quốc gia. Tuy nhiên, do đặc thù riêng, mặc dầu
đã có những tiến bộ nhất định trong những năm gần đây, nhưng việc quản lý sử dụng đất
quốc phòng vẫn chưa theo kịp kế hoạch tổ chức quản lý chung mà cả nước đang tiến
hành.
Ngày nay, công nghệ thông tin đã ở một bước phát triển cao, cho phép số hóa mọi
loại dữ liệu thơng tin, đồng thời nối kết chúng lại với nhau, trao đổi và luân chuyển mạnh
mẽ. Những công cụ và sự kết nối của thời đại kỹ thuật số cho phép chúng ta dễ dàng thu
thập, chia sẻ thông tin và hành động trên cơ sở những thông tin này theo một phương
thức hồn tồn mới. Sự tương tác với cơng nghệ truyền thơng đa phương tiện
(Multimedia) và đặc biệt mạng tồn cầu Internet đã làm cho cuộc sống của chúng ta thay
đổi một cách toàn diện. Nhiều khái niệm mới đã xuất hiện kéo theo hàng loạt sự thay đổi
về các quan niệm, các tập tục, các thói quen truyền thống và thậm chí cả cách nhìn nhận
các giá trị.
Để đáp ứng yêu cầu nhiệm vụ quản lý và quy hoạch sử dụng đất trong quân đội
đòi hỏi phải tổ chức và xây dựng một hệ thống CSDL sử dụng đất quốc phịng tối ưu
nhằm nâng cao hiệu quả cơng tác quản lý, điều hành, đáp ứng khả năng tham mưu và
bảo đảm tính thời sự trong các hoạt động của lực lượng vũ trang.
Xuất phát từ những nhu cầu thực tế trên, luận văn “Xây dụng cơ sở dữ liệu GIS
phục vụ quản lý quy hoạch, sử dụng tài nguyên đất trong quân đội” mong muốn đưa

2

ra một giải pháp khoa học để quản trị thống nhất toàn bộ các tư liệu quản lý đất đai bằng
công nghệ tin học, làm cơ sở phát triển hệ thống thông tin địa lý (GIS) theo chuẩn Quốc
gia và Quốc tế. Nhu cầu nghiên cứu này khơng nằm ngồi chiến lược phát huy nội lực
tiến tới xây dựng nền kinh tế tri thức, phát triển công nghệ phần mềm phục vụ các ngành
kinh tế xã hội và quốc phòng an ninh.
2. Mục đích của đề tài:
Nghiên cứu, đề xuất phương pháp ứng dụng công nghệ viễn thám, hệ thông
tin địa lý, công nghệ GPS và máy Total để xây dựng CSDL bản đồ phục vụ công tác
quản lý, quy hoạch đất quốc phòng.
Đề xuất giải pháp tối ưu để nâng cao hiệu quả công tác quản lý đất đai trong
Quân đội.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu của luận văn bao gồm các vấn đề liên quan đến các lý
thuyết về CSDL, các nguyên lý của Hệ thống thông tin địa lý (GIS), viễn thám và
Hệ thống định vị (GPS). Phân tích, đánh giá chất lượng và khai thác dữ liệu; các
tiêu chuẩn dữ liệu địa lý; xây dựng mơ hình khn mẫu để qui nạp dữ liệu giao
thông.
4. Nội dung nghiên cứu
Đề xuất phương pháp quản lý CSDL đất quốc phòng dựa trên hệ quản trị
CSDL quan hệ hướng đối tượng (công nghệ ArcGIS). Lựa chọn giải pháp tối ưu
cho việc xây dựng CSDL đất quốc phịng, đó là hệ thống quản lý dữ liệu trên nền
công nghệ ArcGIS. Tạo ra khuôn mẫu sản phẩm ứng dụng hỗ trợ tốt cho quản lý và
dễ dàng sử dụng trong toàn quân để cập nhật, khai thác, tra cứu, phục vụ công tác
quản lý, qui hoạch đất quốc phòng tốt hơn.
5. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp thống kê: Thu thập, tổng hợp, xử lý các thông tin và tài liệu

liên quan.


3

Phương pháp phân tích: Sử dụng các phương tiện và các cơng cụ tiện ích,
phân tích các tư liệu, đánh giá khách quan các yếu tố để đưa ra kết luận chính xác
làm cơ sở giải quyết các vấn đề đặt ra.
Phương pháp chuyên gia: Thu thập, tổng hợp và phân tích các ý kiến chuyên
gia làm cơ sở đưa ra các kết luận khoa học.
Phương pháp thực nghiệm: Tiến hành thực nghiệm để chứng minh cho các
luận chứng khoa học đã đưa ra.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu
Hiện nay công tác quản lý đất quốc phòng trong quân đội còn nhiều bất cập:
- Đất ở địa phương nhưng đơn vị sử dụng, quản lý là các đầu mối trực thuộc
Bộ quốc phòng; Thay đổi đơn vị sử dụng, thay đổi người làm nhiệm vụ phụ trách
đất quốc phòng; hồ sơ thất lạc hoặc khơng có, dẫn đến nhầm, sót, thừa thiếu diện
tích; hoặc một điểm đất nhưng có nhiều số liệu báo cáo khác nhau.
- Tình hình tranh chấp lấn chiếm xảy ra nhiều nhưng đơn vị quản lý không
nắm được cụ thể diện tích đất bị tranh chấp, lấn chiếm.
Với nguồn số liệu bao gồm các loại tài liệu: bản đồ địa hình, bản đồ hiện
trạng sử dụng đất; bản đồ địa chính (trích đo); số liệu đo ngoại nghiệp và hồ sơ địa
chính; chúng ta nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ thông tin và hệ thông tin địa lý để
xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ phục vụ công tác quản lý đất quốc phòng trong giai
đoạn hiện nay mang tính thực tiễn cao.
Xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu đất quốc phòng trên hệ thống mạng tạo ra
bước chuyển biến trong cách quản lý, cập nhật tra cứu tài liệu và khai thác thông tin
hiệu quả tránh được sự lãng phí, thất thốt dữ liệu, nâng cao được tính bảo mật của
dữ liệu.
Xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu đất quốc phòng cho phép cung cấp thơng tin

tài liệu nhanh chóng, phục vụ cơng tác quản lý, qui hoạch đất quốc phịng được tốt
hơn, chính xác và đầy đủ thông tin.


4

7. Bố cục của đề tài
Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, nội dung chính
của đề tài được trình bày trong 4 chương:
Chương 1: - Tổng quan về quản lý đất đai và hệ thông tin địa lý GIS
Phần này đưa ra một số khái niệm, định nghĩa có liên quan đến quản lý đất
đai và Hệ thống thông tin địa lý.
Chương 2: - Cơ sở dữ liệu hệ thông tin địa lý (GIS).
Chương này trình bày khái quát về CSDL, phương pháp xây dựng CSDL và
các quy định về chuẩn thông tin địa lý quốc gia.
Chương 3: - Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS đất quốc phòng phục vụ quản lý,
quy hoạch sử dụng đất trong qn đội.
Quy trình cơng nghệ và các giải pháp kỹ thuật được giải quyết trong chương
này.
Chương 4: - Thực nghiệm thành lập CSDL quản lý đất đai trong quân đội.
Thử nghiệm thành lập 01 mẫu CSDL quản lý đất đai tại tỉnh Hà Tĩnh và
hướng dẫn khai thác, sử dụng cụ thể.
8. Lời cảm ơn
Luận văn: “Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS phục vụ quản lý quy hoạch, sử
dụng tài nguyên đất trong quân đội” được thực hiện tại trường Đại học Mỏ - Địa
chất trong khoảng thời gian từ tháng 11 năm 2009 đến tháng 8 năm 2010.
Để thực hiện luận văn này ngoài sự nỗ lực của bản thân, tôi xin được bày tỏ
lịng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Trần Đình Trí, người đã trực tiếp hướng dẫn, giúp
đỡ, đóng góp nhiều ý kiến quý báu trong quá trình chọn và nghiên cứu đề tài này.
Tôi cũng xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Ban Chủ nhiệm cùng toàn thể

các thầy, cô thuộc khoa Trắc địa, đặc biệt là Bộ môn Đo ảnh và Viễn thám, trường


5

Đại học Mỏ - Địa chất giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận văn
này.
Tơi cũng xin trân trọng cảm ơn sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của phịng
Đại học và sau Đại học, trường Đại học Mỏ - Địa chất trong suốt q trình tơi học
tập và hồn thành luận văn.
Tơi xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Công ty Trắc địa Bản đồ, Cục Bản
đồ/BTTM, các đồng nghiệp đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện cho tơi hồn thành luận
văn đúng thời hạn.
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới gia đình và các đồng nghiệp, những
người đã luôn bên tôi, động viên, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện để tôi thực hiện luận
văn một cách tốt nhất.
Do thời gian có hạn cũng như kiến thức khoa học, kiến thức thực tiễn còn
nhiều hạn chế nên luận văn trên khơng thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Tơi
rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy cô giáo và các bạn bè
đồng nghiệp để bổ sung, hoàn chỉnh luận văn.
Xin trân trọng cảm ơn!


6

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI VÀ HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ GIS
1.1. Tổng quan về cơ sở dữ liệu tài nguyên đất
Hệ thống cơ sở dữ liệu quốc gia là một trong các thành phần nền tảng của kết
cấu hạ tầng về thông tin, bao gồm các cơ sở dữ liệu chuyên ngành để tạo thành một

hệ thống cơ sở thống nhất bao gồm các thành phần: cơ sở dữ liệu về chính trị (chính
sách, pháp luật, tổ chức cán bộ); cơ sở dữ liệu về kinh tế (nguồn lực - tài nguyên
thiên nhiên, đất đai, lao động, vốn, quy hoạch, kế hoạch phát triển kinh tế, kết quả
hoạt động của các ngành kinh tế - nông nghiệp, công nghiệp, dịch vụ); cơ sở dữ liệu
xã hội (dân số, lao động văn hoá, giáo dục, y tế, thể thao). Cơ sở dữ liệu về tài
nguyên đất là một thành phần không thể thiếu được của cơ sở dữ liệu quốc gia.
Cơ sở dữ liệu tài nguyên đất bao gồm tồn bộ thơng tin về tài ngun đất đai
và địa lý; nội dung thông tin được phân loại theo đối tượng địa lý như thuỷ văn,
giao thông, dân cư, địa giới, hiện trạng sử dụng đất, các công trình cơ sở hạ tầng….
Xét về các yếu tố cấu thành, chúng có thể chia ra thành hai phần cơ bản là cơ sở dữ
liệu bản đồ địa lý và cơ sở dữ liệu đất đai. Thông tin về tài nguyên đất đai đuợc thể
hiện bằng dữ liệu bản đồ và dữ liệu thuộc tính có cấu trúc.
Với cách nhìn bản đồ như một hệ cơ sở dữ liệu, ta thấy rằng bản đồ là tập
hợp các dữ liệu địa lý, các dữ liệu này mô tả các đối tượng trong thế giới thực bằng
vị trí tọa độ duới một hệ tọa độ xác định, ngoài ra dữ liệu địa lý cịn chứa đựng các
thơng tin về thuộc tính của đối tượng. Việc xác định và ước đoán tài nguyên tự
nhiên, môi trường và đất đai sẽ cung cấp nhiều đối tượng phản ánh mới cho bản đồ.
Cấu trúc CSDL tài nguyên đất: Về nguyên tắc một hệ thống thông tin của
ngành hợp lý nhất là có tổ chức dựa trên cơ cấu tổ chức của ngành chủ quản, cơ cấu
tổ chức được phân thành cấp trung ương và địa phương. Thơng thường địa phương
đóng vai trị là nơi thu thập, cập nhật các thông tin chi tiết, cung cấp thơng tin đầu
vào cho tồn bộ hệ thống và cũng sẽ là nơi quản lý và sử dụng chủ yếu các thơng tin
chi tiết, cịn cấp trung ương nhu cầu chủ yếu lại là các thông tin tổng hợp từ các


7

thơng tin chi tiết. Có 4 phương án lưu trữ và quản lý dữ liệu bao gồm: Quản lý tập
trung; Phân tán bản sao; Phân tán dữ liệu; Phân tán dữ liệu chi tiết; Tập trung số liệu
tổng hợp. Căn cứ vào trình độ quản lý, mức độ ổn định của quy trình quản lý, phân

bố tần suất sử dụng thông tin giữa các đơn vị để xác định phương án thích hợp.
Chuẩn hố CSDL tài ngun đất: cơ sở dữ liệu tài nguyên đất khi đưa vào sử
dụng phải được chuẩn hố dữ liệu, đảm bảo tính thống nhất của cơ sở dữ liệu khi
chia sẻ cho nhiều đối tượng sử dụng hoặc hiệu chỉnh từ nhiều nguồn khác nhau.
Việc chuẩn hoá cơ sở dữ liệu phải đáp ứng được các nhu cầu: Xác định thống nhất
cho từng thể dữ liệu, xác định quy trình thống nhất để chuyển các dữ liệu cũ về
dạng chuẩn. Nội dung chuẩn hoá bao gồm: chuẩn hoá thiết bị tin học (hệ điều hành,
mạng, thiết bị phần cứng, chuẩn phần mềm ứng dụng, bảng mã ký tự và tổ chức dữ
liệu), chuẩn hoá hệ quy chiếu, toạ độ, địa giới, địa danh); chuẩn hóa hệ thống bản
đồ…
1.2. Khái qt hệ thống thơng tin địa lý (GIS)
Hệ thông tin địa lý - tên tiếng anh: Geographical Information System (GIS)
là một hệ thống kết hợp giữa con người và hệ thống máy tính cùng các thiết bị ngoại
vi để lưu trữ, xử lý, phân tích, hiển thị các thông tin địa lý để phục vụ một mục đích
nghiên cứu, quản lý nhất định.
Trong thời gian gần đây, GIS đã phát triển rất mạnh mẽ trên mọi mặt cả về
cơ sở lý luận, công nghệ và tổ chức. GIS được ứng dụng rộng rãi trên nhiều lĩnh vực
như địa lý, đo vẽ bản đồ, môi trường, nông lâm nghiệp…Ứng dụng GIS cho phép
nghiên cứu bất kỳ thực thể không gian nào trên trái đất dưới các dạng cơ bản như
điểm, đường hoặc vùng.
Đặc điểm chung của GIS là khi nghiên cứu bất kỳ đối tượng không gian nào,
việc đầu tiên là định vị chúng trong hệ toạ độ trái đất nhất định. Một thơng tin có
toạ độ về một thực thể không gian gọi là thông tin địa lý. Các thực thể không gian
trong khái niệm GIS cịn được gọi là các đối tượng khơng gian. Các đối tựợng
không gian này được định vị bởi toạ độ nhất định và cịn có các thuộc tính về hình


8

dạng, kích thước và các đặc tính khác nhau. Bên cạnh đó cịn có các q trình hoạt

động khác nhau do tự nhiên hoặc phi tự nhiên diễn ra trên thực thể khơng gian đó.
Theo thời gian các thực thể khơng gian ln chuyển hố và biến đổi liên tục từ thực
thể không gian này sang thực thể không gian khác.
Trên thực tế thông tin về một hiện tượng tự nhiên hoặc về mọi thực thể
không gian đã được định vị rất đa dạng. Với một thực thể không gian nhất định, mỗi
nhà nghiên cứu lại cho ra một dạng thông tin khác nhau để phục vụ cho lĩnh vực
nghiên cứu của mình.
Trong lĩnh vực trắc địa bản đồ, cơng nghệ GIS đã được ứng dụng rất hiệu
quả và đã đem lại những thành tựu to lớn, đặc biệt là nhu cầu kết hợp giữa viễn
thám với việc thành lập bản đồ số ngày càng tăng lên và sự kết hợp này chỉ có thể
thực hiện một cách hiệu quả dựa trên nền cơng nghệ GIS.

Hình 1.1. GIS, GPS và viễn thám với công nghệ thành lập bản đồ số
1.2.1. Định nghĩa
GIS được nghiên cứu trên rất nhiều lĩnh vực ứng dụng và tại nhiều quốc gia
trên thế giới vì vậy cũng có rất nhiều định nghĩa của các nhà khoa học khác nhau,
có thể kể đến như sau:


9

Chorley (1987):
“GIS là một hệ thống thu thập, lưu trữ, hiển thị, kiểm tra, tổ hợp, phân tích
các dữ liệu với sự tham chiếu đến trái đất”.
David Cowen (1989):
“GIS là một hệ thống gồm phần cứng, phần mềm và các phương thức được
thiết kế để hỗ trợ việc thu thập, lưu trữ, hiển thị, quản lý, điều khiển, phân tích, mơ
hình hố các dữ liệu về khơng gian để giải quyết các bài toán về quản lý và hỗ trợ ra
quyết định”.
Clarke (1990):

“GIS là một hệ thống được tự động hoá để thu thập, lưu trữ, chỉnh sửa, hiển
thị, phân tích dữ liệu về khơng gian”.
Viện nghiên cứu mơi trường Mỹ (ERSI):
“ Hệ thông tin địa lý là tổ hợp của 4 hợp phần có quan hệ thống nhất liên
quan chặt chẽ với nhau là phần cứng gồm máy vi tính và thiết bị liên quan, phần
mềm và tổ chức con người được hoạt động đồng bộ nhằm thu thập, lưu trữ, quản lý,
thao tác phân tích, và mơ hình hố, hiển thị các dữ liệu khơng gian có định vị theo
toạ độ dùng cho trái đất và có đầy đủ dữ liệu thuộc tính nhằm đáp ứng các nhu cầu
thực tế”.
Tóm lại, dù định nghĩa theo quan điểm nào thì GIS đều có điểm chung là liên
quan đến một hệ thơng tin các dữ liệu địa lý có sự tham gia của máy tính. Yếu tố địa
lý được sử dụng trong tham chiếu vị trí cho dữ liệu khơng gian qua dữ liệu phi
không gian. Điểm khác biệt cơ bản giữa GIS và các hệ thông tin khác là các dữ liệu
thông tin được định vị trong một hệ toạ độ nhất định (xác định vị trí địa lý).
Tuy nhiên, định nghĩa của Viện nghiên cứu môi trường Mỹ (ERSI) là hồn
chỉnh nhất, với 4 hợp phần trên có mối quan hệ chặt chẽ và ảnh hưởng lẫn nhau.
Phần cứng là các máy tính có tốc độ xử lý khác nhau ảnh hưởng trực tiếp đến phần
mềm cài đặt trên nó và người sử dụng. Bên cạnh đó phần mềm luôn luôn thay đổi


10

phù hợp với từng cấu hình máy tính. Cơ cấu tổ chức sẽ quyết định sự phát triển của
GIS. Sự hiểu biết về GIS của một tổ chức một cơ quan, một cá nhân sẽ định hướng
cho việc nghiên cứu ứng dụng GIS theo yêu cầu đặt ra. Thiếu một trong bốn hợp
phần trên thì một hệ GIS sẽ ngừng hoạt động (theo ERSI-Viện nghiên cứu môi
trường Mỹ).
1.2.2. Các thành phần cơ bản của một Hệ thống thông tin địa lý
Có thể hiểu một cách ngắn gọn hơn GIS có các hợp phần cơ bản đó là kỹ
nghệ (phần cứng và phần mềm), cơ sở dữ liệu (dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc

tính), cơ sở hạ tầng (con người và các tổ chức…).
Phần cứng: bao gồm máy tính điều khiển mọi hoạt động của hệ thống và các
thiết bị ngoại vi.
Phần mềm: cung cấp công cụ và thực hiện các chức năng:
- Thu thập dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính từ các nguồn thơng tin
khác nhau
- Lưu trữ, cập nhật, điều chỉnh và tổ chức các cơ sở dữ liệu nói trên
- Phân tích biến đổi, điều chỉnh, tổ chức các cơ sở dữ liệu nhằm giải quyết
bài tốn tối ưu và mơ hình mơ phỏng không gian và thời gian
- Đưa ra các thông tin theo yêu cầu dưới dạng khác nhau.
Ngoài ra phần mềm cần phải có khả năng phát triển và nâng cấp theo các yêu
cầu đặt ra của hệ thống.
Dữ liệu: đây là thành phần quan trọng nhất của GIS. Các dữ liệu không gian
(Spatial data) và các dữ liệu thuộc tính (No spatial data) được tổ chức theo một mục
tiêu xác định bởi một hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DataBase Management System).
Con người: yếu tố con người có ảnh hưởng rất lớn đối với các hệ GIS, đặc
biệt trong việc điều khiển hệ thống và phát triển các ứng dụng.
Phương pháp: phụ thuộc vào ý tưởng xây dựng hệ thống, sự thành công của


11

một hệ GIS phụ thuộc vào phương pháp được sử dụng để thiết kế hệ thống.

Hình 1.2. Cấu trúc của Hệ thống thơng tin địa lý
1.2.3. Các chức năng chính
Thơng thường, GIS có các chức năng cơ bản sau: thu thập dữ liệu; tổng hợp
và lưu trữ dữ liệu; phân tích và xử lý dữ liệu; hiển thị dữ liệu; ứng dụng.
1.2.3.1. Thu thập, cập nhật dữ liệu
Một trong những chức năng quan trọng của GIS là thu thập, nhập và bổ sung

dữ liệu, các quá trình này được tiến hành song song, bởi thế giới thực luôn luôn vận
động, thay đổi và phát triển.
Việc cập nhật dữ liệu có thể sử dụng nguồn tư liệu dưới dạng số hoặc giấy.
Dạng tư liệu như bản đồ giấy hoặc ảnh vệ tinh, ảnh máy bay và các nguồn tư liệu số
khác phải được chuyển đổi về khuôn dạng chuẩn trong hệ thống đang sử dụng.
1.2.3.2. Tổng hợp và lưu trữ dữ liệu
Chuyển đổi dữ liệu là một chức năng rất gần với việc nhập và bổ sung dữ
liệu. Nhiều phần mềm thương mại cố gắng giữ độc quyền bằng cách hạn chế đưa ra
các khuôn dạng dữ liệu thông dụng. Tuy nhiên người sử dụng phải lựa chọn để hạn


12

chế việc phải chuẩn hóa những tài liệu hiện đang có ở dạng số. Trong thực tế, cùng
một tư liệu nhưng có thể tồn tại ở nhiều khn dạng khác nhau. Vì vậy, đối với dữ
liệu GIS quốc gia, khơng thể chỉ lưu giữ ở một dạng thuộc tính riêng biệt mà cần
thiết phải lưu giữ ở nhiều khuôn dạng có tích chất phổ biến để sử dụng được trong
nhiều ứng dụng khác nhau.
Một chức năng quan trọng của GIS là lưu trữ và tổ chức cơ sở dữ liệu: đa
dạng về thuộc tính, khn dạng, đơn vị đo, tỷ lệ bản đồ.
Hai yêu cầu cơ bản trong việc lưu trữ dữ liệu là phải tổ chức nguồn dữ liệu
sao cho đảm bảo độ chính xác và khơng mất thơng tin, thứ hai là các tài liệu cho
cùng một khu vực song các dữ liệu lại khác nhau về tỷ lệ, về đơn vị đo... thì phải
được định vị chính xác và chuyển đổi một cách hệ thống để có thể xử lý hiệu quả.
1.2.3.3. Phân tích và xử lý dữ liệu
Hiện nay, GIS đang là công cụ hỗ trợ quyết định rất có hiệu quả cho các mục
tiêu phát triển kinh tế, bảo vệ môi trường. Do vậy, cũng có rất nhiều ban ngành xây
dựng GIS cho riêng mình. Chính vì điều đó mà mỗi một GIS được xây dựng theo
những tiêu chí và mục đích khác nhau. Cơ sở dữ liệu của GIS do vậy cũng đa dạng
và phong phú cả về hình thức lẫn chất lượng và độ chính xác. Q trình xây dựng

GIS, địi hỏi tư liệu không gian phải được lựa chọn với một tiêu chí nhất định và
được phân loại theo một phương thức riêng, tổng hợp thành những đặc điểm khác
biệt của hệ thống, do đó GIS phải đảm nhiệm được chức năng điều khiển thơng tin
khơng gian.
Các thuộc tính khác nhau có thể được tổng hợp, nắm bắt một cách riêng biệt
và những sự khác biệt có thể được xác định, tính toán và can thiệp, biến đổi và đề
xuất hướng ứng dụng mới.
1.2.3.4. Trình bày và hiển thị
Dữ liệu xử lý cần được hiển thị dưới các khuôn dạng như: mô hình, chữ và
số, dạng bảng biểu hoặc dạng bản đồ chun đề. Các tính tốn và kết quả phân tích


13

được lưu trữ ở dạng chữ và số để dễ dàng in ra hoặc trao đổi giữa các phần mềm
khác nhau. Các dữ liệu thuộc tính có thể được lưu ở dạng bảng biểu hoặc các dạng
cố định khác. Bản đồ được thiết kế để hiển thị trên màn hình hoặc lưu dưới dạng
điểm để in. Như vậy, hiển thị và in ra là những chức năng rất cần thiết của một GIS.
1.2.3.5. Ứng dụng chuyên ngành
Bằng các phương pháp tích hợp thơng tin trong GIS: Phép đại số bản đồ, mơ
hình hố, nội suy... chúng ta hồn tồn có thể kết xuất ra những thơng tin hồn tồn
mới từ các lớp thông tin của CSDL, nhằm giải quyết các bài toán chuyên ngành
khác nhau.
GIS được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực như quản lý ruộng đất, điều tra
và khai thác tài nguyên thiên nhiên, khảo sát và xây dựng các cơng trình giao thơng,
cơ sở hạ tầng, quân sự ...

Hình 1.3. Phương pháp ứng dụng GIS

14

1.2.4. Giới thiệu một số phần mềm GIS
1.2.4.1. Phần mềm Microstation Geographics
Microstation Geographic là một phần mềm hệ thống thông tin địa lý, với đầy
đủ tính năng thu nhận dữ liệu, quản lý, phân tích, tìm kiếm và hiển thị… các dữ liệu
khơng gian và các dữ liệu thuộc tính có liên quan trong một dự án GIS. Hơn nữa
Microstation Geographics cịn cung cấp bộ cơng cụ quản lý các thông tin địa lý ở
những dạng dữ liệu khác nhau như Raster, Vector, hay dạng bảng. Microstation
Geographics bao gồm các chức năng chính sau đây:
- Thiết kế các đối tượng cơ sở (Feature-base Design)
- Xây dựng các đối tượng hình học (Geometry Clean up and Validation)
- Tạo lập Topology và phân tích dữ liệu khơng gian (Topology and Spatial
Analysis)
- Cung cấp công cụ quản lý cơ sở dữ liệu (Database Tools)
- Thành lập bản đồ chuyên đề và các chú giải (Thematic Mapping and
Annotation).
- Quản lý bản đồ (Mapnagement).
- Tương thích với hệ Module GIS Environment (MGE compatibility)
Với ngơn ngữ phát triển MDL (Microstation Development Language),
Microstation Geographics còn cung cấp cho những nhà phát triển phần mềm và
người sử dụng các công cụ mềm dẻo trong việc mở rộng các chức năng của GIS.
Microstation Geographics Projects
Microstation Geographics tổ chức cơ sở dữ liệu bản đồ trong các dự án
(Projects). Dự án là sự lựa chọn các đối tượng đặc trưng (Features), nhóm loại đối
tượng (Categories), các loại bản đồ (Maps) và các thuộc tính khác được định nghĩa
trong khi tổ chức các thơng tin địa lý. Các thành phần chính trong một dự án của
Microstation Geographics bao gồm: