Xây dựng cơ sở dữ liệu gis về giao thông

Bộ GIáO DụC Và ĐàO TạO

TRƯờNG ĐạI HọC Mỏ - ĐịA CHấT
***

Nguyễn Quang Minh

xây dựng cơ sở dữ liệu GIS
về Giao thông

luận văn thạc sỹ kỹ thuật

Hà nội 2008

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version


Bộ GIáO DụC Và ĐàO TạO

TRƯờNG ĐạI HọC Mỏ - ĐịA CHấT
***

Nguyễn Quang Minh

xây dựng cơ sở dữ liệu GIS
về Giao thông
Chuyên ngành: Bản đồ, viễn thám và hệ thống thông tin địa lý
MÃ số: 60.44.76

luận văn thạc sỹ kỹ thuật

Người hướng dẫn khoa học:

PGS.TS Nhữ Thị Xuân

Hà nội - 2008

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version


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

Nguyễn Quang Minh

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version


-1-

Mục lục
trang
mở đầu.

6

Chương 1. Cơ sở lý luận về xây dựng cơ sở dữ liệu GIS về giao
1.1. Tổng quan về cơ sở dữ liệu hệ thông tin địa lý (GIS) giao thông..

9
9

1.1.1. Cơ sở dữ liệu.

9

1.1.2. Cơ sở dữ liệu hệ thông tin địa lý..

12

1.1.3. Hệ thống thông tin địa lý..

16

1.1.4. Các đặc thù cơ bản của cơ sở dữ liệu GIS về giao thông...

21

1.1.5. Chuẩn cơ sở dữ liệu địa lý.........................................................

24

thông .

1.1.6. Thực trạng về tình hình giao thông và hiện trạng quản lý dữ
liệu hạ tầng trong ngành Giao thông vận tải của Việt Nam

32

1.2. Các quan ®iĨm nghiªn cøu................................................................

34

1.2.1. Quan ®iĨm hƯ thèng…………………………………………..

34

1.2.2. Quan ®iĨm tỉng hợp .

35

1.2.3. Quan điểm lÃnh thổ ..

35

1.3. Các phương pháp nghiên cứu

35

1.3.1. Phương pháp thống kê, hệ thống và điều tra thực địa...

36

1.3.2. Phương pháp bản đồ - hệ thống thông tin địa lý...

36

1.3.3. Phương pháp chuyên gia...

37

Chương 2. Các điều kiện tự nhiên, kinh tế xà hội Thành phố Hà
Nội. Các phương pháp xây dựng cơ sở dữ liệu GIS về giao

2.1. Điều kiện tự nhiên.

38
39

2.1.1. Vị trí địa lý

39

2.1.2. Địa hình

40

2.1.3. Hệ thủy văn..

40

thông, yêu cầu và nguyên t¾c………………………………………….

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version


-2-

2.1.4. Khí hậu..

41

2.1.5. Thổ nhưỡng...

42

2.1.6. Sinh vật..

42

2.2. Đặc điểm kinh tế - xà hội..

43

2.2.1. Dân cư..

43

2.2.2. Giao thông.

43

2.2.3. Kinh tế...

45

2.2.4. Văn hóa, du lịch

46

2.2.5. Khoa học, giáo dục...

49

2.3. Thực trạng mạng lưới giao thông đô thị Thành phố Hà Nội.

50

2.4. Các phương pháp xây dựng cơ sở dữ liệu GIS về giao thông ...

51

2.4.1. Phương pháp đo vẽ trực tiếp ngoài thực địa .

52

2.4.2. Phương pháp đo ảnh..

52

2.4.3. Phương pháp số hóa từ bản đồ địa hình hoặc biên tập từ

53

CSDLDL có quy mô tỷ lệ lớn hơn
2.5. Yêu cầu khi xây dựng cơ sở dữ liệu GIS về giao thông.

53

2.6 Chuẩn hóa các thuộc tính cho CSDL GIS nền về giao thông.

55

2.6.1 Giao thông đường bộ..

55

2.6.2 Giao thông đường thuỷ..

59

2.6.3 Giao thông đường không

62

2.6.4 Giao thông khác.

62

2.7. Nguyên tắc thành lập cơ sở dữ liệu GIS về giao thông

63

Chương 3. Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS về giao thông thành
phố Hà Nội..

65

3.1. Mục đích của cơ sở dữ liệu GIS về giao thông Thành phố Hà Nội...

65

3.2. Tài liệu sử dụng.

65

3.2.1. Tài liệu sử dụng

65

3.2.2. Đánh giá tµi liƯu………………………………………………

65

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version


-3-

3.3. Phân tích và lựa chọn mô hình dữ liệu không gian...

66

3.4. Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS về giao thông Thành phố Hà Nội.....

68

3.4.1. Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS nền....

68

3.4.2. Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS về giao thông Thành phố Hà Nội...

80

3.5. Một số ứng dụng của cơ sở dữ liệu GIS về giao thông phục vụ dẫn
đường và giám sát phương tiện .......................

92

3.5.1. Nhu cầu sử dụng công nghệ dẫn đường, quản lý phương tiện..

92

3.5.2. Dẫn đường và quản lý phương tiện giao thông .

93

Kết luận và kiến nghị.....................

101

Tài liệu tham khảo..........................

103

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version

-4-

Danh mục các bảng
trang
Bảng 3.1: Quy định kiểu phông chữ cho bản đồ nền.................................

71

Bảng 3.2: Quy định lực nét cho các đối tượng trên bản đồ nền.................

72

Bảng 3.3: Quy định màu sắc cho các đối tượng trên bản đồ nền..............

72

Bảng 3.4: Quy định trường thông tin thuộc tính cho đối tượng đường......

81

Bảng 3.5: Thiết kế và chú thích kí hiệu đường trên Mapinfo....................

82

Bảng 3.6: Quy định trường thông tin thuộc tính cho đối tượng điểm........

83

Bảng 3.7: Quy định mà hóa đối tượng theo nhóm.....................................

83

Bảng 3.8: Thiết kế và chú thích kí hiệu điểm trên Mapinfo......................

85

Bảng 3.9: Bảng Browser cập nhật thông tin thuộc tính CSDL đường phố..

90

Bảng 3.10: Bảng Browser cập nhật thông tin thuộc tính CSDL đối tượng
dạng điểm

91

Danh mục các hình vẽ
trang
Hình 2.1: Ví trí địa lý thành phố Hà Nội trước khi sát nhập

38

Hình 2.2: Các phương pháp xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý........................

51

Hình 3.1: Chỉ dẫn menu thực hành chuyển đổi khuôn dạng file...............

87

Hình 3.2: Menu xác lập cơ sở toán học cho dữ liệu đích..........................

87

Hình 3.3: Chỉ dẫn công cụ cập nhật thông tin thuộc tính .........................

89

Hình 3.4: Minh họa phương thức truyền dữ liệu trực tuyến......................

96

Hình 3.5: Thiết bị đặt trên phương tiện.....................................................

98

Hình 3.6: Phần mềm quản lý và hiển thị phương tiÖn trùc tuyÕn..............

99

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version


-5-

Danh mục các thuật ngữ, các chữ viết tắt
Viết tắt
CSDL

Viết đầu đủ

Cơ sở dữ liệu

CSDLGT

Cơ sở dữ liệu địa lý giao thông

VN-2000

Hệ tọa độ chính thức được sử dụng thống nhất ở Việt Nam

Bản đồ nền
GIS

Một thuật ngữ chỉ một loại dữ liệu địa lý cơ bản
Geographic Information System - Hệ thống thông tin địa lý

Layer

Lớp thông tin

(DGN)

Định dạng file dữ liệu của phần mềm Microstation

PTTH

Phổ thông trung học

KT-XH
Featurecode

Geomedia
SQL
Microstation
MapInfo

Viết tắt của từ kinh tế xà hội
MÃ đối tượng
Phần mềm thông tin địa lý của hàng Intergraph.
Ngôn ngữ truy vấn dữ liệu có cấu trúc.
Phần mềm thường được sử dụng để biên tập bản đố số
Phần mềm hệ thông tin địa lý của hÃng MapInfo

ISO

Tổ chức tiêu chuẩn thế giới

OGC

Open GIS Consortium - Hiệp hội OpenGIS

Metadata

Siêu dữ liệu

Tab

Một định dạng dữ liệu địa lý của phần mềm MapInfo

Map

Một định dạng dữ liệu địa lý của phần mềm MapInfo

HTTTĐL

Hệ thống thông tin địa lý

ECW

Một định dạng dữ liệu địa lý trong phần mềm MapInfo

GPS

Hệ thống định vị toàn cầu

DXF

Một định dạng dữ liệu địa lý trong phần mềm Autocad

SHP

Một định dạng dữ liệu địa lý trong phần mềm Argis

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version


-6-

mở đầu
1. Tính cấp thiết của đề tài
Mạng lưới giao thông đóng vai trò rất quan trọng trong đời sống kinh tế

xà hội của mỗi Quốc gia, những năm gần đây nhiều con đường, cây cầu mới
được xây dựng, nâng cấp phục vụ cho công cuộc công nghiệp hoá hiện đại hoá
đất nước tuy nhiên việc quy hoạch quản lý có hệ thống mạng lưới này còn
nhiều bất cập, trong khi số lượng phương tiện và người tham gia giao thông
không ngừng tăng lên dẫn đến hiện tượng ùn tắc thường xuyên, đặc biệt ở các
giờ cao điểm. Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, công nghệ dẫn
đường giao thông phát triển nhanh chóng và có mặt ở hầu hết các nước phát
triển, không những thế nó còn giúp quản lý, điều phối các phương tiện giao
thông theo từng quy mô khác nhau rất hiệu quả. ở nước ta đà có một số Công
ty, cơ quan nghiên cứu ứng dụng thử nghiệm công nghệ này nhưng chưa đạt
được hiệu quả như ý do chưa giải quyết được một cách toàn diện mối quan hệ,
tính ưu việt của công nghệ mới, phần mềm, trang bị, đặc biệt là cơ sở dữ liệu
GIS về giao thông và một số vấn đề xà hội liên quan khác. Việc xây dựng cơ
sở dữ liệu GIS giao thông phục vụ quản lý, quy hoạch hoặc dẫn đường, quản
lý phương tiện và một số cảnh báo khi tham gia giao thông có một ý ngh Üa hÕt
søc to lín trong ®êi sèng kinh tế xà hội.
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Xây dựng và chuẩn hoá cơ sở dữ liệu GIS về giao thông có khả năng vừa
đáp ứng yêu cầu biểu thị bản đồ vừa sẵn sàng chuyển đổi thành cơ sở dữ liệu
của hệ thông tin địa lý, phục vụ dẫn đường và giám sát phương tiện giao thông.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
- Phạm vi về không gian: Nội đô thành phố Hà Nội.
- Phạm vi về nội dung khoa học: Nghiên cứu cơ sở khoa học và các
chuẩn cơ sở dữ liệu, xây dựng cơ sở dữ liệu GIS về giao thông thành phè Hµ

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version


-7-

Nội trên cơ sở hệ thống bản đồ số hiện có, kết hợp thu thập một số nguồn
thông tin thuộc tính khác. Nghiên cứu giải pháp công nghệ khai thác cơ sở dữ
liệu GIS về giao thông phục vụ dẫn đường và giám sát phương tiện.
4. Nội dung nghiên cứu của đề tài
Để đạt được những mục tiêu trên luận văn giải quyết các nhiệm vụ sau:
- Tổng quan về cơ sở khoa học xây dựng cơ sở dữ liệu GIS về giao thông.
- Nghiên cứu các tiêu chuẩn đối với cơ sở dữ liệu nền địa lý.
- Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS về giao thông nội đô thành phố Hà Nội.
- Khai thác cơ sở dữ liệu GIS về giao thông cho mục đích dẫn đường và
giám sát phương tiện.
5. Phương pháp nghiên cứu
Để xây dựng CSDL GIS về giao thông thành phố Hà Nội cần phải thu
thËp vµ xư lý nhiỊu ngn t­ liƯu (tµi liƯu bản đồ, tài liệu thống kê, tài liệu văn
bản) và vận dụng phối hợp nhiều phương pháp nghiên cứu.
- Phương pháp thống kê, hệ thống và điều tra thực địa.
- Phương pháp bản đồ - hệ thống thông tin địa lý.
- Phương pháp chuyên gia.
6. ý nghĩa khoa học và thùc tiƠn
- ý nghÜa khoa häc: Gãp phÇn chn hãa cơ sở dữ liệu GIS về giao thông.
- ý nghĩa thực tiễn: Cơ sở dữ liệu GIS về giao thông thành phố Hà Nội
được xây dựng phục vụ khai thác quản lý giao thông, làm cơ sở để phát triển
các lớp thông tin địa lý chuyên đề, chi tiết, các ứng dụng thông tin địa lý
chuyên ngành của khu vực.
7. Các kết quả đạt được của đề tài
- Tổng quan về cơ sở khoa học xây dựng cơ sở dữ liệu GIS về giao
thông và các chuẩn cơ sở dữ liệu địa lý hiện nay.
- Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS về giao thông trên cơ sở hệ thống bản đồ

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version

-8-

sè hiƯn cã kÕt hỵp thu thËp mét sè ngn thông tin thuộc tính khác cho thành
phố Hà Nội.
- Đề xuất một số giải pháp công nghệ khai thác thông tin của cơ sở dữ
liệu GIS về giao thông phục vụ dẫn đường và giám sát phương tiện.
8. Cấu trúc của luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, luận văn được trình bày
trong 3 chương với 108 trang, 16 hình và 11 bảng.

Lời cảm ơn

Đề tài luận văn là một lĩnh vực mới và phức tạp, thời gian nghiên cứu
không nhiều, trình độ kiến thức và kinh nghiệm của bản thân có hạn, do vậy,
luận văn không tránh khỏi những thiếu sót. Rờt mong nhận được sự góp ý của
các thầy, cô giáo và các bạn đồng nghiệp để luận văn có giá trị khoa học và
thực tiển cao hơn.
Nhân dịp này, tác giả xin chân thành cảm ơn tới tập thể giáo viên, nhà
trường đà mang hết tinh thần trách nhiệm giảng dạy và hướng dẫn học viên
lớp cao học bản đồ khóa 7 trong suốt gần 3 năm qua. Đặc biệt xin bày tỏ lòng
biết ơn sâu sắc nhất đến Phó giáo sư, tiến sỹ Nhữ Thị Xuân, người đà tận tình
hướng dẫn, dìu dắt tác giả trong suốt quá trình nghiên cứu luận văn.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version


-9-

Chương 1

Cơ sở lý luận về xây dựng cơ sở dữ liệu GIS
về giao thông
1.1 Tổng quan về cơ sở dữ liệu hệ thông tin địa lý (GIS) giao thông
1.1.1 Cơ sở dữ liệu
Cơ sở dữ liệu (CSDL) là một tập hợp thông tin có tổ chức hợp lý, có c Êu
tróc, hƯ thèng, cã quan hƯ víi nhau, ®iỊu khiển nhau và lưu trữ như một đơn vị
thống nhất trong các thiết bị thứ cấp như đĩa cứng, băng từ [9]. Thông tin là sự
phản ánh thế giới thực thể bằng các phương tiện khác nhau trong đó có
phương tiện số. Lúc này các thông tin ban đầu ở dạng thô, dữ liệu chính là
thông tin đà và đang được xử lý. Sau quá trình này, dữ liệu lại trở thành thông
tin, và được đưa vào để phục vụ mục đích khác. Phần mềm thực hiện điều đó
được gọi là hệ quản trị CSDL. Hệ quản trị CSDL là tập hợp các chương trình
cho phép cập nhập, lưu trữ, tổ chức, chỉnh sửa, tìm kiếm, phân tích, chọn lọc
dữ liệu trong một CSDL.
CSDL được xử lý, tổ chức và lưu trữ có hệ thống, nhằm cung cấp một
cách có hiệu quả các thông tin cho các yêu cầu của người sử dụng. Việc tổ
chức và xây dựng CSDL đòi hỏi sự thống nhất cao từ khâu thiết kế đến các
ứng dụng thực tế.
Chính các chương trình phần mềm giúp dữ liệu trở nên hữu ích v nó xử
lý dữ liệu thành thông tin. Không có một chương trình nào có thể xử lý tất cả
mọi loại dữ liệu. Các loại dữ liệu thô khác nhau cần được xử lý một cách khác
nhau. Nói chung, phần mềm được chia thành các loại sau: quản trị CSDL, xử
lý văn bản, số, đồ hoạ, đa phương tiện...
Trước đây, khi sử dụng máy tính một cách đơn lẻ, CSDL chỉ là một cái
gì đó đơn giản trên hệ thống máy tính và chưa quan tâm nhiều. Nhưng hơn
chục năm trở lại đây máy tính được kết nối với nhau, không những thế, được

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version

- 10 -

kết nối trên internet. Thông tin của nhiều quốc gia khác nhau có nhu cầu
muốn được chia sẻ với nhau thông qua một hệ quản trị CSDL và con người đÃ
bắt đầu quan tâm đến CSDL một cách nghiêm túc hơn.
CSDL chỉ thành hiện thực với sự ra đời của hệ lưu trữ từ tính. Bởi vì
máy tính không phải lúc nào cũng cần hệ quản trị CSDL. Thế hệ máy tính đầu
tiên lưu trữ dữ liệu trên các thẻ đục lỗ, băng giấy hay băng từ. Để truy xuất dữ
liệu từ các hệ thống trên, máy tính phải đọc ngược, cũng như việc tua băng
video để tìm một cảnh mình cần. Ngược lại, hệ thống lưu trữ ®Üa tõ cho phÐp
m¸y tÝnh cã thĨ truy xt bÊt kỳ một mẫu dữ liệu nào ngay lập tức, cũng giống
như việc chọn bài trong đĩa compack disk. Việc ra đời của đĩa từ vào những
năm 60 đà làm nở rộ một loạt các nghiên cứu cách thức lưu trữ, tái hiện thông
tin trên máy tính. Thông tin rất nhiều dạng, lớn về số lượng, phức tạp về cấu
trúc và rất đa dạng về chủng loại, làm sao chúng ta có một công cụ giúp dễ
dàng quản lý, truy xuất dữ liệu, làm báo cáo, các dòng sản phẩm hệ quản trị
CSDL sẽ đáp ứng yêu cầu này.
CSDL là một tập hợp các lớp thông tin (các tệp dữ liệu) ở dạng vector,
rastor, bảng số liệu, văn bản với những cấu trúc chuẩn đảm bảo cho việc tạo
lập các bản đồ chuyên đề có mức độ phức tạp khác nhau.
CSDL có khả năng chứa một lượng lớn dữ liệu. Nó có chức năng:
- CSDL có thể được nhiều người sử dơng cïng mét lóc.
- CSDL cã nhiỊu kü tht l­u trữ dữ liệu và cho phép sử dụng có hiệu
quả nhất, tức là hỗ trợ lưu trữ tối ưu.
- CSDL cho phép đặt ra các quy tắc đối với dữ liệu được lưu trữ. Những
dữ liệu này sẽ được tự động kiểm tra sau mỗi lần hiệu chỉnh dữ liệu, tức là có
khả năng tra cứu thuận lợi.
- CSDL cho khả năng thực hiện từng phép tính truy vấn trong ngôn ngữ
chế tác dữ liệumột cách hiệu quả nhất, tức là có khả năng truy vấn tối ưu.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version


- 11 -

CSDL cã thĨ l­u tr÷ bÊt kú d÷ liệu nào, và dưới dạng bảng. Mỗi bảng có
hàng nghìn, đôi khi hàng trăm nghìn hàng dữ liệu.
Xây dựng CSDL qua 4 møc:
- Møc ngo¹i vi - thÕ giíi thùc (External).
- Mức ý tưởng - mô hình khái niệm ( Conceptual).
- Mức logic - Mô hình Logic.
- Mức bên trong - Mô hình vật lý (Internal).
CSDL quan hệ là CSDL trong đó các dữ liệu được đặt trong các bảng có
quan hệ nhau. Hệ quản trị CSDL có khả năng kết nối dữ liệu từ nhiều bảng để
tạo thành một bảng duy nhất, do dữ liệu được đặt trong các bảng có quan hệ
nhau nên hệ quản trị CSDL có thể giảm thiểu sự trùng lặp dữ liệu trong bảng.
Thông thường, để nhận dạng, phân biệt các bản ghi (record), người ta chọn
một trường làm trường khoá chính. Trường khoá chính phải thoả mÃn điều
kiện các giả trị bản ghi trong trường khoá chính không được trùng nhau và
không được rỗng.
Có 4 khả năng tồn tại cho các mối quan hệ giữa các bảng:
- Quan hệ một đối một: Đòi hỏi giá trị của trường khoá trong chỉ một
khoản tin của bảng mới, phải so khớp với một giá trị tương ứng của trường có
quan hệ trong trong bảng hiện có. Trong trường hợp này, trường khoá trong
bảng phải là duy nhất, không thể có các giá trị trùng lặp trong trường khoá.
- Quan hệ nhiều đối một: Cho phép bảng mới có nhiều giá trị trong
trường khoá tương ứng với chỉ một giá trị trong trường quan hệ của bảng hiện
có. Trong trường hợp này có thể có các giá trị trường khoá trùng lặp, bởi vì
trường là một trường khoá lạ (foreign key field).
- Quan hệ một đối nhiều: Đòi hỏi trường khoá chính của bảng mới phải

là duy nhất, nhưng các giá trị trong trường khoá lạ cđa b¶ng míi cã thĨ so
khíp víi nhiỊu mơc trong tr­êng quan hƯ cđa CSDL hiƯn cã. Trong tr­êng

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version


- 12 -

hợp này, trường quan hệ của CSDL hiện cã sÏ cã mèi quan hƯ nhiỊu ®èi mét
víi tr­êng khoá chính của CSDL mới.
- Quan hệ nhiều đối nhiều: là kiểu tự do, ở đó không có mối quan hệ
duy nhất nào tồn tại giữa các trường khoá trong bảng hiện có hoặc bảng mới,
và các trường khoá lạ của cả hai bảng sẽ chữa các giá trị trùng lặp. Các mối
quan hệ nhiều đối nhiều được tạo thông qua các bảng quan hệ chỉ chứa các
trường khác lạ.
CSDL như một hệ thống các thông tin được sắp đặt cho mục đích sử
dụng cụ thể và được thiết kế để quản lý, lưu trữ trong máy tính. Có rất nhiều
loại CSDL, chúng được xử lý bằng các phần mềm quản trị CSDL khác nhau.
Tuy nhiên ở đây chỉ đề cập đến những vấn đề về cơ sở dữ liệu địa lý về giao
thông (CSDLĐLGT).
1.1.2 Cơ sở dữ liệu hệ thông tin địa lý
Khi nghiên cứu một đối tượng nào đó mà không thể nghiên cứu trực
tiếp được chúng, người ta x©y dùng mét hƯ thèng thay thÕ – CSDL GIS.
CSDL GIS phản ánh sự phân bố không gian, những đặc trưng định tính và
định lượng, những mối quan hệ tương hỗ và động thái của các đối tượng và
hiện tượng.
Cơ sở dữ liệu hệ thông tin địa lý bao gồm cơ sở dữ liệu không gian và
cơ sở dữ liệu thuộc tính. Cơ sở dữ liệu không gian là tuyển tập các dữ liệu
tham chiếu không gian, hoạt động như một mô hình thực tại. Nó thể hiện một
tập hợp có chọn lọc hoặc gần đúng về các hiện tượng. Các hiện tượng chọn lọc

được coi là đủ quan trọng để thể hiện ở dạng số có thể cho các thời kỳ quá
khứ, hiện tại và tương lai.
Cơ sở dữ liệu nền không gian là cơ sở dữ liệu bao gồm những dữ liệu
mà các hệ thống thông tin địa lý sử dụng làm cơ sở cho các đối tượng địa lý
chuyên đề về mặt vị trí hình học trong một hệ quy chiếu nhất định. Như vậy,
nội dung của CSDL nền không gian bao gồm các thông tin về vị trí đối tượng

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version


- 13 -

và các thông tin thuộc tính cơ bản nhất về chính đối tượng đó để hệ thống có
thể nhận dạng chính xác được đối tượng trong các GIS khác nhau trên cùng
một khu vực lÃnh thổ. Như vậy để quản lý một CSDL nền không gian thì các
dữ liệu địa lý phải được tổ chức và lưu trữ trong một hệ thống GIS hoặc một hệ
quản trị CSDL (tuỳ theo mô hình tổ chức CSDL dạng file hay dạng quan hệ).
Các đối tượng trong CSDL nền không gian không những có mối quan
hệ topology với nhau mà còn thường có quan hệ với các đối tượng địa lý trong
CSDL chuyên đề. Cơ sở dữ liệu nền còn là môi trường trao đổi dữ liệu, tạo
điều kiện chia sẻ tài nguyên dữ liệu giữa các chuyên ngành. Sau khi CSDL nền
được thành lập theo một chuẩn chung thì các các CSDL chuyên đề có thể phát
triển độc lập mà không cần theo trình tự truyền thống.
Mức độ chi tiết của nội dung các dữ liệu địa lý trong hệ thống GIS phụ
thuộc vào mục đích sử dụng hệ thống. Có những hệ thống có quy mô rất lớn,
được thiết kÕ cho mét khu vùc l·nh thỉ réng lín, víi chi phí hàng trăm triệu
Đô la, trong đó chứa đựng các thông tin chi tiết cho một khu vực rộng lớn.
Ngược lại, có những hệ thống chỉ phục vụ cho việc nghiên cứu một chuyên đề
hẹp, trên một lÃnh thổ xác định và các chỉ số phân tích của hệ thống ở mức độ
khái quát rất cao. Điều đó khảng định rằng nội dung của CSDL nền không

gian cũng phụ thuộc vào mục đích sử dụng hệ thống thông tin địa lý.
Để xác định nội dung của CSDL nền dùng chung cho mi h thng GIS
phải dựa vào một số căn cứ sau:
- Đặc điểm của các đối tượng địa lý trên địa bàn.
- Tình hình tư liệu hiện có và khả năng thu thập thông tin từ lÃnh thổ.
- Nhu cầu sử dụng thông tin nền của các ngành, c¸c lÜnh vùc chÝnh cđa
nỊn kinh tÕ x· héi.
- Quy mô đầu tư tài chính của dự án.
- Khả năng và phương pháp cập nhật thông tin không gian.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version


- 14 -

Đối với các quốc gia đà xây dựng xong các quy định về chuẩn dữ liệu
địa lý và đặc biệt đối với các CSDL có quy mô lớn cần có sự chia sẻ và trao
đổi thông tin qua lại giữa nhiều hệ thống thì việc xác định nội dung phải tuân
theo chuẩn nội dung.
Đối với các dự án vừa và nhỏ (như dự án cho khu vực nội thành Thành
phố Huế) và trong bối cảnh chưa có chuẩn quốc gia thì việc xác định nội dung
phải được tiến hành theo nguyên tắc khảo sát nhu cầu về điều tra cơ bản của
các lĩnh vực khác nhau của nền kinh tế xà hội.
Đối với các thành phố lớn và các khu vực kinh tế xà hội phát triển thông
thường được thành lập bản đồ tỷ lệ lớn, do nhu cầu sử dụng cần có những
thông tin chi tiết và chính xác hơn các khu vực kém phát triển. Mặt khác khu
vực nghiên cứu thường nhỏ hơn các khu vực miền núi, cho phép thu thập được
các thông tin chi tiết. Vì vậy, đối với khu vực cần xây dựng nội dung cho bản
đồ nền CSDL không gian một cách chi tiết và với độ chính xác cao. Tuy
nhiên, việc quy định nội dung và độ chính xác cho bản đồ nền CSDL không

gian phụ thuộc vào tình hình tư liệu và quy trình công nghệ được áp dụng.
Mức độ chi tiết của nội dung CSDL nền và độ tin cậy của thông tin chỉ có thể
bằng hoặc kém hơn mức độ chi tiết và độ chính xác của thông tin đầu vào.
Do đặc điểm công nghệ, bản đồ nền xây dựng theo phương pháp truyền
thống chỉ biểu thị các thông tin cơ bản nhất của yếu tố cơ sở địa lý để làm nền
cho nội dung chuyên đề. Đây là một trong những hạn chế của công nghệ
truyền thống vì luôn bị ảnh hưởng của tải trọng bản đồ. Đối với CSDL nền
không gian, nhờ sự phát triển không ngõng cđa c¸c tiÕn bé kü tht c¸c hƯ
thèng CSDL hiện nay được lưu trữ đến vài ngàn TeraByte ( 1TB = 1.024 GB
= 1.048.576 MB) và các hệ thống phần mềm quản trị thường xuyên được cải
tiến cho phép xây dựng các CSDL nền đa mục đích. Việc sử dụng chúng theo
chuyên đề chỉ bao gồm những thao tác dạng câu hỏi SQL rất tiện lợi. Tuy

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version


- 15 -

nhiên, đối với các CSDL nhỏ và áp dụng giải pháp cho Destop thì việc lựa
chọn nội dung cho yếu tố nền cũng rất cần được thực hiện khi xây dựng dự án.
Ngoài ra, để xác định được nội dung và độ chính xác cần thiết cho bản
đồ nền CSDL không gian, sau khi thống kê các thông tin địa lý cần thiết phải
khảo sát mối quan hệ của chúng, nhằm xác định các chỉ số gián tiếp hoặc các
thông tin chung, có được nhờ tích hợp hoặc phân tích từ các thông tin khác
nhằm loại bỏ sự dư thừa thông tin.
Trong trường hợp các đối tượng địa lý vừa đóng vai trò là yếu tố nền,
vừa đóng vai trò yếu tố chuyên đề (ví dụ yếu tố đường ôtô trong GIS chuyên
đề về giao thông) thì các đối tượng trong CSDL nền không gian ngoài việc giữ
vai trò như một đối tượng địa lý nền dùng chung sẽ được cập nhật thêm thông
tin chi tiết cho phù hợp với yêu cầu của CSDL chuyên đề.

Bản đồ nền CSDL không gian là sản phẩm trung gian, trong đó các dữ
liệu chứa đựng các thông tin bản đồ, khi chuyển sang GIS thì đáp ứng các yêu
cầu của CSDL nền không gian, cả về vị trí và tính chất và được lưu trữ trong
các phần mềm đồ hoạ vừa có khả năng biên tập để phục vụ mục tiêu hiển thị
bản đồ, vừa có khả năng trao đổi dữ liệu với các phần mềm quản trị CSDL
hoặc GIS một cách mềm dẻo nhất.
Căn cứ vào vị trí và thuộc tính được thể hiện trong CSDL có thể kiến lập
được những quan hệ cơ bản:
- L1- L2: Không xét đến thuộc tính, chỉ là quan hệ giữa hai vị trí.
- L1(A1,A2,A3): Quan hệ giữa các thuộc tính tại cùng một vị trí
- L1(A1) - L2(A1): Quan hệ giữa cùng một thuộc tính tại hai vị trí
khác nhau.
- L1(A1,A2)-L2(A1,A2,): Quan hệ của nhiều thuộc tính tại các vị
trí khác nhau.
Một số ®Ỉc ®iĨm cđa CSDL GIS:

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version


- 16 -

- Tính tương tự về không gian và thời gian: Tồn tại đồng dạng giữa
CSDL GIS và mẫu thực của nó, bao gồm: Đồng dạng hình học, đồng dạng về
thời gian, đồng dạng các mối quan hệ, các tương tác.
- Tính trừu tượng: Tính tổng quát hoá, loại bỏ các chi tiết nhỏ và kém
quan trọng đối với từng CSDL GIS, tập trung sự chú ý vào những nÐt chđ u.
- TÝnh lùa chän: CSDL GIS cã kh¶ năng tái hiện riêng biệt từng nhân tố,
hiện tượng và quá trình, mà trong thực tế chúng có thể hoạt ®éng ®ång thêi.
- TÝnh tỉng hỵp: CSDL GIS cã thĨ phản ánh toàn vẹn hiện tượng và quá
trình, mà trong thùc tÕ cã thĨ chóng biĨu hiƯn t¸ch rêi nhau.

- Tính đo được: CSDL GIS được thành lập thông qua phép chiếu và
đảm bảo độ chính xác nhất định nên nó cho phép thực hiện trên CSDL GIS
mọi phép đo và định trị có thể có: thu nhận các đặc trưng định tính, thực hiện
đo các giá trị tương đối và tuyệt đối, đánh giá bằng cách cho điểm cho tính
trung gian giữa định tính và định lượng
- Tính đơn trị: Mỗi điểm trên CSDL GIS tương ứng một điểm trên mặt đất.
- Tính liên tục: CSDL GIS không chấp nhận khoảng trống
- Tính trực quan: CSDL GIS được xây dựng thông qua mô hình ký hiệu
hình tượng. Do tính trùc quan cđa CSDL GIS mµ ng­êi sư dơng CSDL GIS có
thể nhanh chóng đọc được các yếu tố địa lý phức tạp, lĩnh hội được sự phát
triển và quy luật biến đổi của các đối tượng một cách trực quan và có hình
tượng.
- Tính bao quát: CSDL GIS cho người nghiên cứu cái nhìn bao quát,
rộng đến đâu tuỳ ý.
- Tính tương ứng địa lý: CSDL GIS phản ánh một cách khoa học thành
phần, hình thái bên ngoài và kết cấu bên trong, sự phân loại các mối quan hệ
tương hỗ của các hiện tượng địa lý.
1.1.3 Hệ thống thông tin địa lý
Để xây dựng CSDLĐLGT mang tính hệ thống thì công nghệ thông tin

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version


- 17 -

có ý nghĩa to lớn và đóng vai trò quyết định. Công nghệ thông tin ứng dụng
mà trực tiếp là công nghệ hệ thống thông tin địa lý, là một công nghệ đà và
đang phát triển ở Việt Nam. Hiện nay, HTTTDL được sử dụng như một hệ
thống các công cụ hữu hiệu để lưu trữ, xử lý, quản lý và xuất các thông tin địa
hình nói riêng, thông tin địa lý nói chung phục vụ cho các mục đích ứng dụng

cụ thể khác nhau.
HTTTDL cho phép tổ chức, sắp xếp các dữ liệu địa lý thành một CSDL
hoàn chỉnh thích hợp cho việc xử lý tự động. Nó có khả năng cập nhật, lưu trữ
một khối lượng thông tin lớn, đa dạng. Ngoài ra nó còn có khả năng xử lý, phân
tích, đưa ra các thông tin về một hệ quy chiếu, cơ sở toán học thống nhất, có
khả năng chiết xuất thông tin nhằm giải quyết các vấn đề cụ thể về sử dụng hợp
lý tài nguyên thiên nhiên và các vấn đề thực tiễn khác.
Đối với việc xây dựng CSDL địa lý, công nghệ HTTTDL có ý nghĩa và
tác dụng to lớn. Nó cho phép nghiên cứu xây dựng CSDL thông tin không gian
và thuộc tính của các đối tượng địa lý.
Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System - gọi tắt là
GIS - tiếng Anh và tiếng Pháp là : Système d'Information Géographique -SIG).
HTTTĐL là một nhánh của công nghệ thông tin, được hình thành vào những
năm 60 của thế kỷ trước và phát triển rất mạnh mẽ trong những năm gần đây.
HTTTĐL được sử dụng nhằm xử lý đồng bộ các lớp thông tin không gian (bản
đồ) gắn với các thông tin thuộc tính, phục vụ nghiên cứu, quy hoạch và quản
lý các hoạt động theo lÃnh thổ.
Ngày nay, HTTTĐL đà trở thành công cụ trợ giúp quyết định trong hầu
hết các hoạt động KT-XH, quốc phòng của nhiều quốc gia trên thế giới.
HTTTĐL có khả năng trợ giúp các cơ quan chính phủ, các nhà quản lý, các
doanh nghiệp, các cá nhân v.v... đánh giá được hiện trạng của các quá trình,
các thực thể tự nhiên, kinh tế-xà hội thông qua các chức năng thu thập, quản
lý, truy vấn, phân tích và tích hợp các thông tin được gắn với một nỊn h×nh

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version


- 18 -

học (bản đồ) nhất quán trên cơ sở toạ độ của các dữ liệu đầu vào.

Có nhiều quan niệm khác nhau khi định nghĩa HTTTĐL:
- Theo Calkin và Tomlinson, 1977 thì HTTTDL là: "một hệ thống thông
tin bao gồm một số hệ con (subsystem) có khả năng biến đổi các dữ liệu địa lý
thành những thông tin có ích".
- Theo Burrough (1986) thì HTTTDL là: tập hợp các công cụ để thu
nhập, lưu trữ, tra cứu chuyển đổi và biểu thị các dữ liệu không gian từ thế giíi
thùc (David J. vµ nnk, 1991).
- DoE (1987) HTTTDL lµ: một hệ thu nhận lưu trữ kiểm tra, vận hành
phân tích và biểu thị dữ liệu được tham chiếu với hiện thực của Trái Đất.
- Smith và những người khác (1987) xem HTTTDL như hệ cơ sở dữ
liệu mà phần lớn dữ liệu được định mà không gian, trên đó là sự tổ hợp các
quá trình vận hành nhằm trả lời thực thể không gian trong cơ sở dữ liệu.
Parker (1988) định nghĩa HTTTDL như một kỹ nghệ thông tin nhằm lưu trữ,
phân tích và hiển thị dữ liệu không gian và phi không gian.
- Aronoff (1989) xem HTTTDL theo quan điểm là bất kỳ một phương
thức trên sách tra khảo hoặc máy tính dùng để lưu trữ thao tác các dữ liệu
tham chiếu địa lý.
"HTTTDL 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" ( theo định nghĩa của National
Center for Geographic Information and Analysis, 1988)
- Theo định nghĩa của ESRI (Environmental System Research Institute)
thì Hệ thông 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.
Cho đến nay, đà thống nhất quan niệm chung là: HTTTĐL là một hệ
thống kết hợp giữa con người và hệ thống máy tính cùng các thiết bị ngoại vi

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version

- 19 -

để lưu trữ, xử lý, phân tích, hiển thị các thông tin địa lý để phục vụ một mục
đích nghiên cứu nhất định.
Thực tế trong 30 năm gần đây HTTTĐL đà phát triển rất mạnh mẽ về lý
thuyết, kỹ nghệ và tổ chức. HTTTĐL đà được dùng trong nhiều lĩnh vực khác
nhau một cách tổ hợp như địa lý, địa chất, nông nghiệp, đô thị, giao thông,
ngân hàng, nghiên cứu thực vật, địa chính, kinh tế, toán học, giải đoán ảnh,
môi trường vv...ứng dụng HTTTĐL cho phép nghiên cứu bất kỳ thực thể
không gian nào trên Trái Đất dù thực thể đó về mặt không gian chỉ là một đối
tượng điểm rất nhỏ. Thông tin về thực thể không gian hết sức đa dạng và mức
độ đa dạng sẽ tùy thuộc theo mục đích nghiên cứu về chính đối tượng không
gian đó. Một đặc điểm chung của HTTTĐL là khi nghiên cứu bất kỳ một đối
tượng không gian nào thì việc định vị chúng trên một hệ trục tọa độ dùng cho
Trái Đất luôn được quan tâm trước hết, chúng có ý nghĩa về vị trí địa lý trong
một không gian chung. Thông tin có tọa độ về một thực thể không gian có thể
gọi là thông tin địa lý. Thực thể không gian trong khái niệm của HTTTĐL còn
gọi là đối tượng không gian. Ngoài tọa độ của chúng, người ta thể hiện đặc tính
của chúng bằng kích thước (diện tích, chu vi, độ dài...) hoặc bằng loại, hạng.
Các thông tin này được lưu trữ trong một tổ chức CSDL hợp lý và hoàn
hảo nhất cho phép truy nhập và cập nhật, khai thác dữ liệu thường xuyên, dễ
dàng, nhanh chóng. HTTTĐL cho phép người sử dụng triết lọc từ nguồn
CSDL để lấy ra các thông tin cần thiết, thích hợp, xử lý chế biến chúng, đồng
thời cho phép chúng ta phân tích thông tin không gian và thuộc tính với một tổ
hợp thông tin đa dạng.
Các thành phần của HTTTDL
Nếu xét dưới góc độ hệ thống, thì HTTTĐL có thể được hiểu như một hệ
thống gồm các hợp phần: Thiết bị, Phần mềm, Cơ sở dữ liệu, Chuyên gia,
Chính sách và quản lý.
Thiết bị: Bao gồm hệ thống máy tính và các thiết bị ngoại vi cã kh¶

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version


- 20 -

năng thực hiện các chức năng vào, ra và xử lý thông tin của phần mềm.
Phần mềm: Đi kèm với hệ thống thiết bị trong HTTTĐL ở trên là một
hệ mềm có tối thiểu 4 nhóm chức năng sau đây :
- Nhập thông tin không gian và thông tin thuộc tính từ các nguồn khác
nhau.
- Lưu trữ, điều chỉnh, cập nhật và tổ chức các thông tin không gian và
thông tin thuộc tính.
- Phân tích biến đổi thông tin trong CSDL nhằm giải quyết các bài toán
tối ưu và mô hình mô phỏng không gian- thời gian
- Hiển thị và trình bày thông tin dưới các dạng khác nhau, với các biện
pháp khác nhau.
Phần mềm được phân thành ba lớp : hệ điều hành, các chương trình tiện
ích đặc biệt và các chương trình ứng dụng
- Cơ sở dữ liệu
HTTTĐL phải bao gồm một CSDL chứa các thông tin không gian
(thông tin địa lý) và các thông tin thuộc tính liên kết chặt chẽ với nhau và
được tổ chức theo một ý đồ chuyên ngành nhất định.
- Chuyên gia
Nơi tập hợp các định hướng, chủ trương ứng dụng của nhà quản lý, các
kiến thức chuyên ngành và các kiến thức về công nghệ thông tin. Chính tập
hợp các tri thức chuyên gia này sẽ quyết định xem HTTTĐL sẽ được xây
dựng theo mô hình ứng dụng nào, lộ trình và phương thức tổ chức thực hiện
như thế nào. Chỉ trên cơ sở đó người ta mới quyết định xem HTTTĐL định
xây dựng sẽ phải đảm đương các chức năng trợ giúp quyết định gì và cũng

mới có thể có các quyết định về nội dung, cấu trúc các hợp phần còn lại của
hệ thống cũng như cơ cấu tài chính cần đầu tư cho việc hình thành và phát
triển hệ thống HTTTĐL. Với một xà hội có sự tham gia của người dân vào

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version


- 21 -

quá trình quản lý thì sự đóng góp tri thức từ phía cộng đồng đang ngày càng
trở nên quan trọng và càng ngày càng có vai trò không thể thiếu.
- Chính sách và quản lý
Đây là thành phần khá quan trọng để đảm bảo khả năng hoạt động của
hệ thống, là yếu tố quyết định đến sự thành công của việc phát triển công nghệ
HTTTĐL. Để hoạt động thành công, hệ thống HTTTĐL phải được đặt trong
một khung tổ chức phù hợp và có những hướng dẫn cần thiết để quản lý, thu
thập, lưu trữ, và phân tích số liệu đồng thời có khả năng phát triển được hệ
thống HTTTĐL theo nhu cầu.
1.1.4 Các đặc thù cơ bản của cơ sở dữ liệu GIS về giao thông
1.1.4.1 Mạng lưới giao thông
Mạng lưới giao thông là huyết mạch để các phương tiện đi lại liên lạc
và trao đổi kinh tế văn hoá giữa các vùng dân cư. Trong quân sự đường giao
thông càng có ý nghĩa quan trọng đối với việc hành quân và vận chuyển.
Trong nền kinh tế, giao thông đóng vai trò rất quan trọng, không có
giao thông thì không thể phân chia lao động theo lÃnh thổ giữa công nghiệp và
nông nghiệp, giữa những lĩnh vực riêng biệt của nền kinh tế. Không có cơ sở
dữ biểu diễn những mối liên hệ kinh tế trong giao thông thì những hiện tượng
kinh tế riêng biệt trong cơ së d÷ liƯu (CSDL) cịng sÏ biƯt lËp víi nhau. Không
hợp thành thể tổng hợp kinh tế, không biểu hiện được sự liên quan lẫn nhau
tồn tại trong thực tế.

Khi nghiên cứu về giao thông, có thể nghiên cứu về mạng lưới giao
thông (những điều kiện đối với sự liên hệ kinh tế), nghiên cứu về vận chuyển
(phản ánh mối liên lạc của nền kinh tế biểu hiện qua giao thông) và nghiên
cứu về phân vùng giao thông [1].
Trong mỗi hướng nghiên cứu trên đều có thể lập CSDL như: CSDL về
mạng lưới giao thông, CSDL về liên hệ kinh tế giao thông và CSDL về phân

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version


- 22 -

vùng kinh tế giao thông. Trong luận văn này đề cập tới CSDL mạng lưới giao
thông.
Các chỉ tiêu để biểu hiện về mạng lưới giao thông: Chỉ tiêu về sự phát
triển các đường giao thông và cấu trúc cđa chóng. ChØ sè vỊ kinh tÕ kü tht
cđa nh÷ng loại đường thông thường. Với đường sắt, chỉ tiêu là chiều rộng của
đường, tình trạng kỹ thuật và trang bị, loại đầu máy. Với đường ô tô là tình
trạng kĩ thuật và những khả năng vận chuyển (đặc điểm nền đường, chiều
rộng của đường, khả năng chịu tải của đường, cầu...). Với đường thuỷ là chất
lượng vận chuyển. Với đường hàng không là sân bay. Với vận chuyển bằng
ống dẫn là khả năng vận chuyển.
Có nhiều chỉ tiêu khác nhau đối với những loại giao thông khác nhau,
nhưng đều phản ánh khả năng của đường giao thông đối với việc thực hiện các
mối liên hệ kinh tế giao thông.
Khi biểu thị giao thông yêu cầu phản ánh rõ đặc điểm từng loại, cấp
đường..., nêu rõ mức độ phân bố và hình thái của mặt đường giao thông và các
đối tượng liên quan. Bảo đảm mối quan hệ với các yếu tố khác như vùng dân
cư, sông ngòi...
Phân loại đường giao thông

Đường giao thông được phân loại thành đường sắt, đường bộ, đường
hàng không và đường thuỷ.
Đường sắt gồm có đường sắt đơn (trên nền đường có một bộ đường
ray), đường sắt kép (trên nền đường có hai bộ đường ray), đường sắt hẹp (độ
rông 1 mét), đường sắt rộng (rộng 1m52), đường sắt trung bình (1m43), đường
sắt chạy bằng hơi nước, bằng điện và các loại khác, đường sắt cho tàu hoả, cho
xe điện, cho xe goòng. ở nước ta có đường đơn rộng 1 m và 1,43 m. Ngoài ra
có đường 3 thanh ray để cho 2 loại tàu hẹp và rộng đều chạy được.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version