xây dựng gis du lịch cho thành phố điện biên và các vùng lân cận

Ngày nay, hệ thông tin địa lý GIS đã trở thành hệ thống quản lý thông tin không gian có khả năng lưu trữ, thống nhất, phân tích, mô hình hoá và mô tả nhiều loại dữ liệu, đặc biệt là khả

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 2

BẢNG GIẢI THÍCH CÁC TỪ VIẾT TẮT 4

CHƯƠNG I: CƠ SỞ Lí THUYẾT GIS 5

1.1 nh ngh a v GIS Đị ĩ ề 5

1.2Các th nh ph n c a GIS à ầ ủ 7

1.3M t s khái ni m c b n v GIS ộ ố ệ ơ ả ề 10

1.4Các công ngh pháp tri n GIS ệ ể 15

CHƯƠNG II: CƠ SỞ DỮ LIỆU GIS 23

2.1 Các mô hình c s d li u GIS ơ ở ữ ệ 24

2.2 T ch c c s d li u GIS ổ ứ ơ ở ữ ệ 33

CHƯƠNG III: XÂY DỰNG GIS DU LỊCH CHO THÀNH PHỐ ĐIỆN BIấN 45

3.1 Đặt vấn đề: 45

Điện Biên là tỉnh có tài nguyên du lịch phong phú và đa dạng, rất thuận lợi cho phát triển các loại hình du lịch: lịch sử, văn hoá, sinh thái tự nhiên Với vị trí tiểu vùng du lịch Tây Bắc, tài nguyên du lịch Điện Biên được đánh giá như sau: 45

3.2 Mô t ng d ng ả ứ ụ 49

3.3 Các yêu c u c a ng d ng ầ ủ ứ ụ 49

3.4 Các ch c n ng c a ng d ng ứ ă ủ ứ ụ 49

3.5 Xây d ng c s d li u cho ng d ng ự ơ ở ữ ệ ứ ụ 51

3.6 Demo ng d ng ứ ụ 53

Chương IV: Kết quả thu hoạch của ứng dụng 57

4.1 Ngôn ng s d ng trong ng d ng ữ ử ụ ứ ụ 57

4.2 K t qu ng d ng: ế ả ứ ụ 58

KẾT LUẬN 61

1 K t qu ế ả đạ đượ 61 t c 2 H ướ ng phát tri n ể 61

3 L i c m n ờ ả ơ 62

63

MỞ ĐẦU

Hệ thông tin địa lý (Geographic Information System – GIS) là lĩnh vực kết hợp giữa Công nghệ thông tin (CNTT) và thông tin Địa lý, GIS đã đem lại hiệu quả rất

to lớn trong tất cả các lĩnh vực nghiên cứu bề mặt của trái đất

Ngày nay, hệ thông tin địa lý GIS đã trở thành hệ thống quản lý thông tin không gian có khả năng lưu trữ, thống nhất, phân tích, mô hình hoá và mô tả nhiều loại dữ liệu, đặc biệt là khả năng phân tích và liên kết dữ liệu thuộc tính với dữ liệu không gian, vì vậy GIS là sự kết hợp nhuần nhuyễn giữa công nghệ bản đồ số, những thông tin mang tính không gian và hệ thống cơ sở dữ liệu – những thông tin

vô hướng Công nghệ GIS đã được đưa vào ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực như Quy hoạch, Địa chính, Môi trường, Thiết kế các công trình ngầm, An ninh quốc phòng, Giáo dục, v.v

Ngoài ra, hệ thông tin địa lý GIS cũng phục vụ rất đắc lực cho các nhu cầu về

du lịch Đặc biệt khi mà nền kinh tế nước ta đang trên đà phát triển toàn diện tất cả các lĩnh vực trong đó phát triển kinh tế du lịch có vai trò vô cùng to lớn góp phần giải quyết việc làm và mang lại thu nhập cao cho rất nhiều lao động thúc đẩy đất nước phát triển Hiện nay, ngành du lịch nước ta có rất nhiều tiềm năng nhưng phát triển rời rạc, mang tính chất đơn lẻ nên chưa phát huy được thế mạnh của một đất nước giàu tài nguyên, có truyền thống văn hoá - lịch sử phong phú Do đó, việc ứng dụng hệ thông tin địa lý GIS để xây dựng các phần mềm phục vụ công tác du lịch là hết sức cần thiết góp phần thúc đẩy sự phát triển của kinh tế du lịch nói riêng và kinh tế đất nước nói chung

Mục đích của đề tài là: Xây dựng GIS du lịch cho thành phố Điện Biên và các vùng lân cận Phần mềm nhằm phục vụ cho khách du lịch, các nhà nghiên cứu Điện Biên, các cơ quan quản lý du lịch… và tất cả những ai quan tâm đến văn hoá Điện Biên

Nội dung của đề tài:

- Tìm hiểu và nắm rõ về hệ thống thông tin địa lý bao gồm các thành phần, các đối tượng tham gia

- Thu thập và xây dựng các lớp bản đồ được sử dụng chung cho các bản đồ chuyên môn

- Thu thập và xử lý thông tin về các làng bản, điểm di tích lịch sử và danh lam thắng cảnh, các điểm du lịch, dịch vụ có khả năng phục vụ du lịch

- Thu thập và xây dựng dữ liệu không gian các địa điểm văn hoá - du lịch trên bản đồ số

- Xây dựng hệ thống tra cứu thông tin trên GIS

Xây dựng hệ thống thông tin địa lý phục vụ công tác du lịch

Báo cáo thực tập gồm 3 chương:

 Chương 1: Cơ cở lý thuyết GIS

 Chương 2: Cơ sở dữ liệu GIS

 Chương 3: Xõy dựng ứng dụng GIS du lịch thành phố Điện Biên

Để hoàn thành chuyên đề này, ngoài nỗ lực hết sức của bản thân, trong quá trình làm việc tôi nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của các thầy cô trong

Bộ Môn Công nghệ Thông Tin, Ông Mai Hoài Nam giám đốc công ty Cổ phần hợp tác kinh tế thái bình dương - VNPECT

Xin gửi lời cảm ơn tới các thầy, cô giáo Bộ Môn Công Nghệ Thông tin Bộ môn Công Nghệ Thông Tin trường Đại học Kinh Tế Quốc Dõn, ông Mai Hoài Nam giám đốc công ty VNPect và đặc biệt xin chõn thành cảm ơn cô giáo hướng dẫn Ths-Tống Minh Ngọc đã hết lòng giúp đỡ tôi hoàn thành chuyên đề thực tập tốt nghiệp

Xin gửi lời cảm ơn tới các cán bộ Trung tâm tin học của sở Tài nguyên - Môi trường tỉnh Điện Biên, các cán bộ sở Thương mại – Du lịch tỉnh Điện Biờn đã tạo những điều kiện hết sức thuận lợi cho tôi trong việc lấy dữ liệu để hoàn thành chuyên đề tốt nghiệp này.

BẢNG GIẢI THÍCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

STT Chữ, từ viết tắt Ý nghĩa

1 GIS Geographic Information System

3 HTTĐL Hệ thông tin địa lý

CHƯƠNG I: CƠ SỞ Lí THUYẾT GIS 1.1 Định nghĩa về GIS

Hệ thông tin địa lý - HTTĐL (Geographic Information System - gọi tắt là GIS - tiếng Anh và tiếng Pháp là : Systốme d'Information Gộographique - SIG)

HTTĐL 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 HTTĐL 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, HTTĐL đã trở thành công cụ trợ giúp quyết định trong hầu hết các hoạt động kinh tế - xã hội, quốc phòng của nhiều quốc gia trên thế giới HTTĐL 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

- xã hội thông qua các chức năng thu thập, quản lý, truy vấn, phân tích và tích hợp các thông tin được gắn với một nền hình 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 HTTĐL

“Hệ thông tin địa lý 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 Calkin và Tomlinson, 1977

“Hệ thông tin địa lý là một hệ thống quản trị cơ sở dữ liệu bằng máy tính để thu thập, lưu trữ, phân tích và hiển thị không gian” - 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, đã thống nhất quan niệm chung là :

HTTĐL là một hệ thống thông tin kết hợp giữa con người và hệ thống máy tính cùng các thiết bị ngoại vi để lưu trữ, chiết xuất, xử lý, phân tích, hiển thị các thông tin địa lý để phục vụ một mục đớch nghiên cứu nhất định (Hỗ trợ công tác ra quết định trong các lĩnh vực khác nhau: quy hoạch và quản lý đất đai, tài nguyên thiên nhiên, môi trường, giao thông vận tải, đô thị và một số các lĩnh vực khác)

Nếu xét dưới góc độ hệ thống, thì HTTĐL có thể được hiểu như một hệ thống gồm các hợp phần: con người, phần cứng, phần mềm, cơ sở dữ liệu và quy trình, 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 HTTĐL 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 HTTĐL 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 HTTĐL Với một xã hội có sự tham gia của người dân vào 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

Xét dưới góc độ ứng dụng trong quản lý nhà nước, HTTĐL có thể được hiểu như là một công nghệ xử lý các dữ liệu có toạ độ (bản đồ) để biến chúng thành các thông tin trợ giúp quyết định cho các nhà quản lý Cách hiểu này có thể khái quát lại trong hình dưới đây

1.2.2 Dữ liệu

HTTĐL phải bao gồm một cơ sở dữ liệu 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

Dữ liệu trong hệ thống GIS là Geospatial Data Geospatial Data được chia làm

2 loại, dữ liệu hình học (graphic hay geometric data) và dữ liệu thuộc tính hay còn được gọi là dữ liệu chuyên đề (attribute hay thematic data)

Dữ liệu hình học: bao gồm dữ liệu điểm (point hay node), đường (line hay arc)

và vùng (polygon), có cấu trúc ở dạng Vector hay Rastor Dữ liệu hình học dùng để thể hiện các đối tượng địa lý như topology, kích thước, hình dạng, vị trí, hướng

Dữ liệu thuộc tính: bao gồm tất cả các dữ liệu mô tả tính chất, đặc điểm không

thuộc lĩnh vực địa lý nhưng có liên quan hữu cơ chặt chẽ với các đối tượng địa lý

Nguồn dữ liệu: là các bản đồ số, ảnh máy bay, ảnh vệ tinh, dữ liệu thuộc tính

và các tài liệu liên quan khác

Thiết bị phần cứng, phần mềm và các quy trình được thiết kế để hỗ trợ cho việc thực hiện các thao tác dữ liệu, xử lý dữ liệu, phân tích, mô hình hoá và hiển thị dữ liệu địa lý và dữ liệu không gian được gọi là hệ thống máy tính (Computer system)

1.2.3 Phần mềm hệ thống

Đi kèm với hệ thống thiết bị trong HTTĐL 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 cơ sở dữ liệu 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

 Các mô hình cơ sở về phân tích bản đồ ( mô hình số độ cao DEM, độ dốc, hướng phơi, tạo lưu vực)

 Các mô hình phân tích chồng xếp, đánh giá thường dùng trong quy hoạch các vườn quốc gia.

 Các mô hình và những ứng dụng của GIS đối với các ứng dụng cụ thể

1.3 Một số khái niệm cơ bản về GIS

1.3.1 Map scale (Tỉ lệ bản đồ)

1 Tỉ lệ hay quan hệ giữa khoảng cách hoặc vùng trên bản đồ tương ứng với khoảng cách hay vùng ở trên mặt đất, thông thường tuân theo một tỷ lệ Tỷ lệ bản đồ 1/100.000 hoặc 1:100.000 nghĩa là một lượng đơn vị đo lường trên bản đồ tương ứng với 100.000 đơn vị đo lường ở trên trái đất

2 Khi sử dụng hế số dấu phẩy động để tính độ chính xác thì tính bằng số chữ số ở

bên phải dấu chấm thập phân trong số đó Ví dụ, số 56.78 có tỉ lệ là 2.

1.3.2 Map unit (Đơn vị bản đồ)

Đơn vị đo lường chuẩn trên mặt đất vi dụ như: feet, miles, meters, kilometers trong tọa độ của không gian mà dữ liệu đã lưu trữ

1.3.3 Projection (Hệ quy chiếu hay phép chiếu)

Là phương pháp mô tả lại bề mặt cong của trái đất trên bề mặt phẳng Thông thường nó đòi hỏi phải có hệ thống toán học để chuyển đổi các lưới kinh độ và vĩ độ của trái đất trên mặt phẳng Có thể hình dung giống như chuyển đổi quả cầu trong suốt với một bóng đèn ở tâm sẽ in ra các đường kinh độ và vĩ độ trên trang giấy Thông thường trang giấy bao giờ cũng phẳng và nơi tiếp xúc với quả cầu (a planar

or azimuthal projection) hoặc khuôn dạng trong hình nón hay hình trụ và toàn bộ quả cầu (cylindrical and conical projections) Mọi hệ quy chiếu bản đồ đều làm biến dạng khoảng cách, hình hài, phương hướng và sự kết hợp của những yêu tố đó

1.3.4 Coordinate system (Hệ tọa độ)

Điểm reference framework được đặt lên trên bề mặt của khu vực để thiết kế vị trí của điểm bên trong nó Hệ thống bao gồm sự thiết lập các điểm, đường thẳng và

bề mặt; thiết lập các luật, sử dụng định nghĩa vị trí của điểm trong không gian hai hoặc ba chiều Hệ thống tọa độ Đề Các và hệ tọa độ địa lý sử dụng trên bề mặt trái đất là những ví dụ phổ biến về hệ tọa độ

1.3.5 X, Y Coordinate (Tọa độ X, Y)

Cặp giá trị biểu diễn khoảng cách từ gốc tọa độ (0,0) kéo dài ra hai hướng, theo chiều ngang trục (x) biểu diễn Đông - Tây, theo chiều thẳng đứng trục (y) biểu diễn Bắc - Nam Trên bản đồ, tọa độ x, y dùng để biểu diễn vị trí của chúng được tìm thấy trên bề mặt cầu trái đất

1.3.6 Spatial Reference (Quy chiếu không gian)

Hệ thống tọa độ sử dụng để lưu trữ tập dữ liệu không gian (Dataset) Với mỗi Feature Class và feature dataset nằm trong cơ sở dữ liệu geodatabase Spatial Reference cũng bao gồm cả giới hạn không gian

1.3.7 Feature Class (Lớp đặc trưng)

Là tập hợp các đặc trưng địa lý có cùng kiểu hình học (như điểm, đường thẳng,

đa giác), các thuộc tính giống nhau, và cùng hệ quy chiếu không gian (Spatial Reference) Feature Class có thể đứng một mình độc lập trong cơ sở dữ liệu geodatabase hoặc cũng có thể nằm trong shapefiles hoặc feature dataset khác Feature Class cho phép các tính năng đồng nhất được nhóm lại trong một đơn vị riêng với mục đích lưu trữ Ví dụ: đường cao tốc, đường chính, đường phụ có thể nhóm lại thành Feature Class kiểu “Đường - Line” với tên “roads” Trong geodatabase, Feature Class lưu trữ các nhãn chú thích (annotation) và các chiều (Dimensions)

1.3.8 Feature Layer

Là một lớp tham chiếu đến tập dữ liệu đặc trưng (FeatureClass) Dữ liệu này hiển thị các đối tượng địa lý như các điểm, các đường, các đa giác

1.3.9 Layer

- Là một thể hiện trực quan của dữ liệu địa lý trong bấy kỳ môi trường bản đồ

số nào Nó là một phần hoặc là địa tầng của địa lý trong khu vực riêng Nó được biểu diễn dưới dạng các biểu tượng trờn bản đồ giấy Trên bản đồ, đường, công viên

quốc gia, đường biên giới và sông là các ví dụ điển hình khác nhau về Layer

- Trong ArcGis dữ liệu nguồn thực sự như geodatabase feature class, đường kẻ, vv…xác định chúng sẽ được hiển thị như thế nào trên bản đồ Các lớp cũng có thể định nghĩa các thuộc tính bổ sung Lớp có thể được lưu trữ trong tài liệu bản đồ (.mxd) hoặc từng file lớp riêng lẻ (.lyr) Khái niệm về lớp trong ArcGis tương tự như khái niệm của chúng trong ArcView 3.x

1.3.10 Feature

- Một thể hiện biểu diễn đối tượng thế giới thực trên một bản đồ Feature có thể được thể hiện trong GIS như dữ liệu vector (điểm, đường, hoặc đa giác) hoặc như các phần tử trong định dạng dữ liệu raster Để được hiểu thị trong GIS, Feature đòi hỏi phải có thông tin về hình học (Geometry) và vị trí (Location)

- Là nhóm các yếu tố không gian cùng thể hiện các thực thể thế giới thực Một Feature phức tạp được tạo thành từ một hay nhiều nhóm các đối tượng không gian

Ví dụ: một tập các đối tượng đường thẳng với các yếu tố chung về đường sẽ biểu diễn mạng lưới một đường

1.3.11 Field (Trường)

- Là một cột trong bảng, lưu trữ các giá trị cho thuộc tính đơn

- Là nơi trong một bản ghi cơ sở dữ liệu hoặc giao diện đồ họa người dùng, nơi

- A synonym cho bề mặt.

1.3.12 Table (Bảng)

Dữ liệu được sắp xếp dưới dạng hàng hay cột Mỗi hàng biểu diễn một thực thể đơn, một bản ghi (Record), một thuộc tính (Feature) Mỗi cột biểu diễn một trường hoặc giá trị thuộc tính đơn Bảng phải chỉ ra rõ số cột nhưng có thể có nhiều hàng

1.3.13 Query (Truy vấn)

Là tính năng lựa chọn bản ghi từ cơ sở dữ liệu Query thường được viết bởi những câu điều kiện logic

1.3.14 Identify (Thông tin)

Trong ArcGis, khi áp dụng tính năng này lên một feature (bởi sự kiện Click vào nó) một cửa sổ sẽ hiện ra với các thuộc tính của feature

1.3.15 Label (Nhãn)

Trong bản đồ, là dòng văn bản đặt bên trong hoặc ở gần một đối tượng bản đồ

(map feature) nhằm mô tả hoặc xác định nó.

1.3.16 Symbol (Ký hiệu)

Một thể hiện bằng đồ họa của các đối tượng trên bản đồ giúp xác định và phân biệt nó với những đối tượng khác trên bản đồ Ví dụ: biểu tượng đường thẳng, điểm, hình biểu tượng, đa giác, dòng văn bản, dòng chú thích Một vài đặc tả để định nghĩa biểu tượng gồm: màu sắc, kích cỡ, góc, khuụn hình

1.3.17 Geometry (Hình học)

Các kí tự xuất hiện hoặc nhìn thấy của đối tượng địa lý được biểu diễn trên bản

đồ GIS sử dụng sự thay đổi của ba hình cơ bản để biểu diễn đối tượng vật lý: điểm, đường thẳng và đa giác

1.3.18 Spatial data (Dữ liệu không gian)

Thông tin về vị trí và hình dáng của các đối tượng địa lý và mối quan hệ giữa chúng, luôn được lưu trữ như tọa độ và đặc tính hình học (topology) của chúng

1.3.19 Attribute data (Dữ liệu thuộc tính)

- Thông tin về các đối tượng địa lý trong GIS luôn luôn được lưu trữ trong một bảng và được liên kết với đối tượng bằng một đặc tính duy nhất Ví dụ: thuộc tính của dòng sông có thể bao gồm tên, chiều dài và độ sâu trung bình

- Trong các tập dữ liệu raster, thông tin được kết hợp với mỗi giá trị duy nhất của các phần tử raster

- Thông tin bản đồ chỉ ra rằng đối tượng được hiển thị như thế nào trên bản đồ,

và nhãn của nó như thế nào Thuộc tính bản đồ của dòng sông có thể bao gồm độ dày của đường thẳng, chiều dài của đường thẳng, màu và font

1.3.20 Database - Các dạng cơ sở dữ liệu thông tin địa lý

- ShapeFile: Dữ liệu vector lưu trữ các định dạng về vị trí, hình thể, thuộc tính của đối tượng địa lý Một shapefile được lưu trữ trong một tập các file có quan hệ

với nhau và chứa một feature class.

- Personal Geodatabase: Một cơ sở dữ liệu lưu trữ dữ liệu trong một hệ quản trị

cơ sở dữ liệu đơn người dùng gọi là một Personal Geodatabase Một Personal Geodatabase có thể được đọc cùng một lúc bởi vài người sử dụng nhưng tại một thời điểm nhất định thì chỉ có một người sử dụng có quyền được ghi dữ liệu lên nó

- ArcSDE:Phần mềm phục vụ cung cấp các ứng dụng khách ArcSDE một cổng (port) để lưu trữ, quản lý, sử dụng dữ liệu không gian trong các hệ quản trị cơ sở dữ liệu như: IBM DB2 UDB, IBM Informix, Microsoft SQL Server, and Oracle

1.4 Các công nghệ pháp triển GIS

1.4.1 Công nghệ MapInfo

MapInfo là một phần mềm hệ thống thông tin địa lí cho giải pháp máy tính để bàn (Desktop Solution) Các thông tin trong MapInfo được tổ chức theo từng bảng (Table), mỗi Table là một tập hợp các File về thông tin đồ hoạ hoặc phi đồ hoạ chứa các bản ghi dữ liệu mà hệ thống tạo ra

Chúng ta chỉ có thể truy nhập vào các chức năng của phần mềm MapInfo khi mà chúng ta đã mở ít nhất 1 Table

Chúng tôi sẽ giới thiệu về cơ cấu tổ chức thông tin của các Table như thế nào?

Toàn bộ các MapInfo Table mà trong đó chứa các đối tượng địa lí được tổ chức theo các tập tin sau đõy:

Ví dụ ta có một MapInfo Table với tên "Hoctap"

"Hoctap".tab - Chứa các thông tin mô tả cấu trúc dữ liệu Đó là tập tin ở dạng văn bản mô tả khuôn dạng của file lưu trữ thông tin

"Hoctap".dat - Chứa các thông tin nguyên thuỷ Phần mở rộng của tập tin này có thể là *.wks, dbf, xls, mdb nếu thông tin nguyên thuỷ là các số liệu từ Lotus 1-2-3, dBase/ FoxBase, Microsoft Exel và Microsoft Access

"Hoctap".map - Bao gồm các thông tin mô tả về không gian của các đối tượng địa lí

"Hoctap".id - Bao gồm các thông tin về sự liên kết giữa các đối tượng với nhau

"Hoctap".ind - chứa các thông tin về chỉ đối tượng Tập tin này chỉ có - khi trong cấu trúc của Table đã có ít nhất 1 trường (Field) dữ liệu đã được chọn làm chỉ

số hoá (index) Thông qua các thông tin của file này chúng ta có thể thực hiện tìm kiếm thông tin qua một số chỉ tiêu cho trước bằng chức năng Find của MapInfo

Khi muốn lưu lại cách tổ chức quản lí và lưu trữ tổng hợp các Table hoặc các cửa

sổ thông tin khác nhau của MapInfo vào chung một tập tin và các mối tương quan giữa các đối tượng đó phải được bảo tồn như khi tạo lập Tập tin quản lí chung đó được gọi là trang làm việc (Workspace) và nó có phần mở rộng mặc định là *.wor

Các thông tin bản đồ trong chương trình phần mềm MapInfo thường được tổ chức quản lí theo từng lớp đối tượng Mỗi lớp thông tin chỉ thể hiện một khía cạnh của bản đồ tổng thể - Lớp thông tin này là một tập hợp các đối tượng bản đồ thuần nhất, thể hiện và quản lí các đối tượng địa lí trong không gian theo một chủ đề cụ thể, phục vụ một mục đớch nhất định trong hệ thống Trong MapInfo có thể coi mỗi Table là một lớp đối tượng (Layer)

Thường chúng ta cần xếp các lớp đối tượng lần lượt như sau: tính từ trên xuống dưới là các lớp chứa các đối tượng dạng text → các lớp chứa các đối tượng dạng điểm → các lớp chứa các đối tượng dạng đường → các lớp chứa các đối tượng dạng vùng

Các lớp chứa các đối tượng dạng text

Các lớp chứa các đối tượng dạng đường

Các lớp chứa các đối tượng dạng vùng

Với cách tổ chức quản lí thông tin theo từng lớp đối tượng như vậy đã giúp cho phần mềm MapInfo xây dựng thành các khối thông tin độc lập cho các mảnh bản đồ máy tính Điều đó sẽ rất thuận tiện và rất linh hoạt khi cần tạo ra các bản đồ máy tính với các chủ đề khác nhau Vì chúng ta rất dễ dàng thêm vào các lớp thông tin cần thiết hoặc loại bỏ các lớp thông tin không cần thiết theo chủ đề được đặt ra.Chương trình MapInfo quản lí và trừu tượng hoá các đối tượng địa lí trong thế giới thực thành các Layer bản đồ máy tính khác nhau là:

• Đối tượng chữ (Text): Thể hiện các đối tượng của bản đồ như nhãn, tiêu đề, ghi chú, địa danh

• Đối tượng điểm (Point): Thể hiện vị trị cụ thể của các đối tượng địa lí như: các điểm mốc, điểm cột cờ, điểm kiểm soát giao thông

• Đối tượng đường (Line): Thể hiện các đối tượng địa lí chạy dài theo một khoảng cách nhất định và không có đường viền khép kín Có thể là các đoạn đường thẳng, đường gấp khúc như: đường giao thông, các sông nhỏ, suối

• Đối tượng vùng (Region) thể hiện các đối tượng địa lí có đưũng viền khép kín, và bao phủ một vùng diện tích nhất định Ví dụ như lãnh thổ địa giới của một xã, huyện , khoảnh đất sử dụng vào nông nghiệp

Trong tổ chức và quản lí cơ sở dữ liệu của MapInfo được chia thành hai thành phần

cơ bản: là cơ sở dữ liệu không gian (bản đồ) và cơ sở dữ liệu thộc tính Các bản ghi trong các cơ sở dữ liệu này được quản lí độc lập với nhau nhưng đồng thời được liên kết với nhau rất chặt chẽ thông qua chỉ số ID- được lưu trữ và quản lí chung cho cả hai loại bản ghi nói trên Các thông tin thuộc tính thể hiện nội dung bên trong của các đối tượng địa lí được thể hiện trên bản đồ Chúng ta có thể tìm kiếm, truy cập hoặc cập nhật thông tin mới thông qua cả hai loại cơ sở dữ liệu này Chớnh

vì đặc điểm này nên chương trình phần mềm MapInfo có thể đáp ứng, và được dùng

để xây dựng hệ thống thông tin địa lí cụ thể

1.4.2 Công nghệ ESRI

ESRI – Environmental Systems Research Institute () là Viện nghiên cứu môi trường, ra đời năm 1969 ở Mỹ Sản phẩm nổi tiếng của hãng là bộ sản phẩm

ArcGIS đang dần trở thành công cụ GIS được sử dụng nhiều nhất trên thế giới bởi những tính năng rất mạnh của nó trong việc xử lý dữ liệu không gian

Ra đời từ rất sớm nhưng thực sự phải đến cuối những năm 90, sản phẩm ArcGIS mới thực sự du nhập vào Việt Nam, mà hiện nay sản phẩm mới nhất của nó

là ArcGIS 9x ra đời vào cuối năm 2004

Với những thế mạnh của nó như vậy, hiện nay ở Việt Nam, việc sử dụng và khai thác những thế mạnh của ArcGIS đang được các bộ, ban, ngành, và các địa phương sử dụng rộng rãi cho mục đích phát triển kinh tế xã hội và nghiên cứu Và trong một tương lai không xa, nó sẽ dẫn thay thế các sản phẩm về GIS khác

Đầu tiên, dữ liệu được biên soạn thành đối tượng ứng dụng, mất rất nhiều thời gian cho công việc tạo cơ sở dữ liệu GIS và tri thức về địa lý Dần dần, các chuyên gia GIS đã bắt đầu sử dụng và khai thác những tập hợp tri thức có được trong nhiều các ứng dụng GIS Người sử dụng ứng dụng sáng kiến ra trạm làm việc GIS để tạo

ra các tập dữ liệu địa lý (geographic dataset), xây dựng luồng công việc cho dữ

liệu, biên dịch, quản lý chất lượng, bản quyền bản đồ và các mô hình phân tích và các tài liệu liên quan Đó là điều kiện để GIS sử dụng cùng với trạm làm việc chuyên nghiệp để kết nối với dataset và database Trạm làm việc bao gồm các ứng dụng GIS, sự cải tiến các công cụ của GIS đã được sử dụng để hoàn thành hầu hết các thao tác GIS

Khái niệm của phần mềm GIS đã được chứng minh rộng rãi bởi các chuyên gia GIS trong gần 200.000 tổ chức trên khắp thế giới Ngoại trừ một vài ý tưởng của GIS trong mô hình máy tính hiện đại clien/server đã rất thành công thì càng ngày tầm nhìn của GIS càng được mở rộng Gần đây, sự phát triển của máy tính, sự bùng

nổ của Internet, tiến bộ của kỹ thuật DBMS, ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng, sự lan rộng của GIS đã làm mở rộng thêm tầm nhìn cho GIS Trong điều kiện GIS desktops, GIS software tập trung trong Application servers và Web servers để phân phát GIS tới một số người sử dụng trên mạng

Người sử dụng GIS kết nối tới trung tâm GIS chủ như Web browsers với thiết

bị máy tính di động, thiết bị số

Sơ đồ dưới sẽ chỉ ra các sản phẩm GIS trong dòng sản phẩm ArcGIS

ArcGIS là hệ thống phần mềm GIS đầy đủ

ArcGIS cung cấp scalable framework cho việc thực thi GIS cho một hoặc nhiều người sử dụng trên PC, trên server hay Web ArcGIS là tập hợp đồng nhất của sản phẩm phần mềm GIS cho việc xây dựng GIS hoàn chỉnh Nó bao gồm một số frameworks cho việc triển khai GIS:

- ArcGIS Desktop – là một bộ phận của chương trình GIS chuyên nghiệp

- ArcGIS Engine – Gắn các thành phần cho việc xây dựng các ứng dụng GIS cho khách hàng

- Server GIS - ArcSDE#, ArcIMS#, ArcGIS Server

- Mobile GIS - ArcPad# giống như ArcGIS Desktop and ArcGIS Engine cho máy PC

ArcGIS là cơ sở cho ArcObjects™, thư viện modul chương trình để chia sẻ với thành phần của phần mềm GIS.

ArcObjects bao gồm các thành phần chương trình mở rộng, các đối tượng nhỏ như đối tượng hình học tới đối tượng lớn như đối tượng bản đồ cùng với tài liệu ArcMap

Mỗi sản phẩm ArcGIS cùng với ArcObject biểu diễn sự phát triển ứng dụng phân mềm GIS bao gồm: desktop GIS (ArcGIS Desktop), embedded GIS (ArcGIS Engine) và server GIS (ArcGIS Server)

ArcGISEngine:

GIS có thể lựa chọn thành phần ứng dụng để phân phát các hàm GIS tới một vài nơi trong một tổ chức Điều này cho phép truy cập tới các hàm của GIS bởi một vài người, những người cần tính năng của ứng dụng GIS trong công việc thường ngày của họ ArcGIS Engine cung cấp một dãy giao diện người sử dụng Ví dụ như: Map Control và Lobe Control, chúng có thể được sử dụng để tương tác với bản đồ Cùng với ArcGIS Engine, người phát triển có thể xây dựng các hàm GIS sử dụng C++, Component Object Model (COM), NET, or Java Người phát triển có thể xây dựng các ứng dụng cùng với ArcGIS Engine hoặc gắn vào GIS những ứng dụng đã tồn tại như Microsoft# Word hoặc Excel

Sử dụng ArcGIS Engine gắn vào GIS trong ứng dụng của bạn

ArcGIS Engine là ví dụ về môi trường lập trình ứng dụng cho ArcObjects ArcGIS Engine Developer Kit là sản phẩm riêng biệt cung cấp chuỗi các biểu đồ thành phần ArcGIS sử dụng bên ngoài ArcGIS Desktop trong môi trường ứng dụng Framework Sử dụng ArcGIS Engine Developer Kit phát triển xây dựng khung nhìn GIS cùng với giao diện để truy nhập các chức năng của GIS hoặc có thể gắn vào GIS các ứng dụng đã có để triển khai GIS tới nhóm người sử dụng ArcGIS Engine

có COM, NET, Java, và C++ (API)

ArcGIS Engine là thư viện đầy đủ các thành phần GIS cho việc xây dựng, phát triển ứng dụng Sử dụng ArcGIS Engine, bạn có thể đưa các chức năng GIS vào ứng dụng gồm Microsoft# Office, Word, Excel

Cùng với Windows, Solaris, Linux (Intel), người phát triển có thể tạo ra các ứng dụng truy cập chéo (cross-platform) cho người sử dụng trên một phạm vi rộng

1 Base Services – GIS ArcObjects đòi hỏi hầu hết ứng dụng GIS những đặc trưng hình học và cách hiển thị.

2 Data Access-ArcGIS Engine cung cấp sự đa dạng về định dạng vector và raster

3 Map Presentation-ArcObjects tạo và hiển thị nhãn, biểu tượng

4 Developer Components-High điều khiển giao diện người sử dụng cho phát triển ứng dụng và trợ giúp hệ thống cho việc hoàn thiện ứng dụng

5 Extensions-ArcGIS Engine Runtime triển khai cùng với chức năng chuẩn hoặc cùng với điều kiện mở rộng cho các chức năng nâng cao

CHƯƠNG II: CƠ SỞ DỮ LIỆU GIS

2.1 Các mô hình cơ sở dữ liệu GIS

Một cơ sở dữ liệu của hệ thống thông tin địa lý có thể chia ra làm 2 loại số liệu

cơ bản: số liệu không gian và phi không gian Mỗi loại có những đặc điểm riêng và chúng khác nhau về yêu cầu lưu giữ số liệu, hiệu quả, xử lý và hiển thị

Số liệu không gian là những mô tả số của hình ảnh bản đồ, chúng bao gồm toạ

độ, quy luật và các ký hiệu dùng để xác định một hình ảnh bản đồ cụ thể trên từng bản đồ Hệ thống thông tin địa lý dùng các số liệu không gian để tạo ra một bản đồ hay hình ảnh bản đồ trên màn hình hoặc trên giấy thông qua thiết bị ngoại vi, …

Số liệu phi không gian là những diễn tả đặc tính, số lượng, mối quan hệ của các hình ảnh bản đồ với vị trí địa lý của chúng Các số liệu phi không gian được gọi là

dữ liệu thuộc tính, chúng liên quan đến vị trí địa lý hoặc các đối tượng không gian

và liên kết chặt chẽ với chúng trong hệ thống thông tin địa lý thông qua một cơ chế thống nhất chung

2.1 Mô hình thông tin không gian

Dữ liệu là trung tâm của hệ thống GIS, hệ thống GIS chứa càng nhiều thì chúng càng có ý nghĩa Dữ liệu của hệ GIS được lưu trữ trong CSDL và chúng được thu thập thông qua các mô hình thế giới thực Dữ liệu trong hệ GIS còn được gọi là thông tin không gian Đặc trưng thông tin không gian là có khả năng mô tả “đối tượng ở đâu” nhờ vị trí tham chiếu, đơn vị đo và quan hệ không gian Chúng còn khả năng mô tả “hình dạng hiện tượng” thông qua mô tả chất lượng, số lượng của hình dạng và cấu trúc Cuối cùng, đặc trưng thông tin không gian mô tả “quan hệ và tương tác” giữa các hiện tượng tự nhiên Mô hình không gian đặc biệt quan trọng vì cách thức thông tin sẽ ảnh hưởng đến khả năng thực hiện phân tích dữ liệu và khả năng hiển thị đồ hoạ của hệ thống

2.1.1 Hệ thống Vector

Kiểu đối tượng điểm – Points

Điểm được xác định bởi cặp giá trị đ Các đối tượng đơn, thông tin về địa lý chỉ gồm cơ sở vị trí sẽ được phản ánh là đối tượng điểm Các đối tượng kiểu điểm có đặc điểm:

 Là tọa độ đơn (x,y)

 Không cần thể hiện chiều dài và diện tích

Tỷ lệ trên bản đồ tỷ lệ lớn, đối tượng thể hiện dưới dạng vùng Tuy nhiên trên bản đồ tỷ lệ nhỏ, đối tượng này có thể thể hiện dưới dạng một điểm Vì vậy, các đối tượng điểm và vùng có thể được dùng phản ánh lẫn nhau

Kiểu đối tượng đường-Arcs

Đường được xác định như một tập hợp dãy của các điểm Mô tả các đối tượng địa lý dạng tuyến, có các đặc điểm sau:

 Là một dãy các cặp tọa độ

 Một arc bắt đầu và kết thúc bởi node

 Các arc nối nhau và cắt nhau tại node

 Hình dạng của arc được định nghĩa bởi các điểm vertices

 Độ dài chính xác bằng các cặp toạn độ

Kiểu đối tượng vùng-Polygons

Vùng được xác định bởi ranh giới các đường thẳng Các đối tượng địa lý có diện tích và đóng kín bởi một đường được gọi là đối tượng vùng polygons, có các đặc điểm sau:

 Polygons được mô tả bằng tập các đường (arcs) và điểm nhãn (label points)

 Một hoặc nhiều arc định nghĩa đường bao của vùng

 Một điểm nhãn label points nằm trong vùng để mô tả, xác định cho mỗi vùng

2.1.2 Hệ thống Raster

Mô hình dữ liệu dạng raster phản ánh toàn bộ vùng nghiên cứu dưới dạng một lưới các ô vuông hay điểm ảnh (pixcel) Mô hình raster có các đặc điểm:

 Các điểm được xếp liên tiếp từ trái qua phải từ trên xuống dưới

 Mỗi điểm ảnh chứa một giá trị

 Một tập hợp các ma trận điểm và các giá trị tương ứng tạo thành một lớp

 Trong cơ sở dữ liệu có thể có nhiều lớp

Mô hình dữ liệu raster là mô hình dữ liệu GIS được dùng tương đối phổ biến trong các bài toán về môi trường, quản lý tài nguyên thiên nhiên

Mô hình dữ liệu raster chủ yếu dùng để phản ánh các đối tượng dạng vùng là ứng dụng cho các bài toán tiến hành trên các loại đối tượng dạng vùng: phân loại; chồng xếp.

Các nguồn dữ liệu xây dựng nên dữ liệu raster có thể bao gồm:

 Quét ảnh

 ảnh máy bay, ảnh viễn thám

 Chuyển từ dữ liệu vector sang

 Lưu trữ dữ liệu dạng raster

 Nén theo hàng (Run lengh coding)

 Nén theo chia nhỏ thành từng phần (Quadtree)

 Nén theo ngữ cảnh (Fractal)

Trong một hệ thống dữ liệu cơ bản raster được lưu trữ trong các ô (thường hình vuông) được sắp xếp trong một mảng hoặc các dãy hàng và cột Nếu có thể, các hàng và cột nên được căn cứ vào hệ thống lưới bản đổ thích hợp

Việc sử dụng cấu trúc dữ liệu raster tất nhiên đưa đến một số chi tiết bị mất Với lý do này, hệ thống raster-based không được sử dụng trong các trường hợp nơi

có các chi tiết có chất lượng cao được đòi hỏi

1.5.1.3 Chuyển đổi cơ sở dữ liệu dạng vector và raster

Việc chọn của cấu trúc dử liệu dưới dạng vector hoặc raster tuỳ thuộc vào yêu cầu của người sử dụng, đối với hệ thống vector, thì dữ liệu được lưu trữ sẽ chiếm diện tích nhỏ hơn rất nhiều so với hệ thống raster, đồng thời các đường contour sẽ chính xác hơn hệ thống raster Ngoài ra cũng tuỳ vào phần mềm máy tính đang sử dụng mà nó cho phép nên lưu trữ dữ liệu dưới dạng vector hay raster Tuy nhiên đối với việc sử dụng ảnh vệ tinh trong GIS thì nhất thiết phải sử dụng dưới dạng raster.Một số công cụ phân tích của GIS phụ thuộc chặt chẽ vào mô hình dữ liệu raster, do vậy nó đòi hỏi quá trình biến đổi mô hình dữ liệu vector sang dữ liệu raster, hay còn gọi là raster hoá Biến đổi từ raster sang mô hình vector, hay còn gọi

là vector hoá, đặc biệt cần thiết khi tự động quét ảnh Raster hoá là tiến trình chia đường hay vùng thành các ô vuông (pixcel) Ngược lại, vector hoá là tập hợp các pixcel để tạo thành đường hay vùng Nết dữ liệu raster không có cấu trúc tốt, thí dụ ảnh vệ tinh thì việc nhận dạng đối tượng sẽ rất phức tạp

Nhiệm vụ biến đổi vector sang raster là tìm tập hợp các pixel trong không gian raster trùng khớp với vị trí của điểm, đường, đường cong hay đa giác trong biểu diễn vector Tổng quát, tiến trình biến đổi là tiến trình xấp xỉ vì với vùng không gian cho trước thì mô hình raster sẽ chỉ có khả năng địa chỉ hoá các vị trí toạ độ nguyên Trong mô hình vector, độ chính xác của điểm cuối vector được giới hạn bởi mật độ hệ thống toạ độ bản đồ còn vị trí khác của đoạn thẳng được xác định bởi hàm toán học

2.1.3 Mô hình thông tin thuộc tính

Số liệu phi không gian hay còn gọi là thuộc tính là những mô tả về đặc tính, đặc điểm và các hiện tượng xảy ra tại các vị trí địa lý xác định Một trong các chức năng đặc biệt của công nghệ GIS là khả năng của nó trong việc liên kết và xử lý đồng thời giữa dữ liệu bản đồ và dữ liệu thuộc tính Thông thường hệ thống thông tin địa

lý có 4 loại số liệu thuộc tính:

Đặc tính của đối tượng: liên kết chặt chẽ với các thông tin không gian có thể thực hiện SQL (Structure Query Language) và phân tích:

 Số liệu hiện tượng, tham khảo địa lý: miêu tả những thông tin, các hoạt động thuộc vị trí xác định

 Chỉ số địa lý: tên, địa chỉ, khối, phương hướng định vị, …liên quan đến các đối tượng địa lý

 Quan hệ giữa các đối tượng trong không gian, có thể đơn giản hoặc phức tạp (sự liên kết, khoảng tương thích, mối quan hệ đồ hình giữa các đối tượng).

Để mô tả một cách đầy đủ các đối tượng địa lý, trong bản đồ số chỉ dùng thêm các loại đối tượng khác: điểm điều khiển, toạ độ giới hạn và các thông tin mang tính chất mô tả (annotation)

Annotation: Các thông tin mô tả có các đặc điểm:

 Có thể nằm tại một vị trí xác định trên bản đồ

 Có thể chạy dọc theo arc

 Có thể có các kích thước, màu sắc, các kiểu chữ khác nhau

 Nhiều mức của thông tin mô tả có thể được tạo ra với ứng dụng khác nhau

 Có thể tạo thông tin cơ sở dữ liệu lưu trữ thuộc tính

 Có thể tạo độc lập với các đối tượng địa lý khác có trong bản đồ

 Không có liên kết với các đối tượng điểm, đường, vùng và dữ liệu thuộc tính của chúng

Bản chất một số thông tin dữ liệu thuộc tính như sau:

 Số liệu tham khảo địa lý: mô tả các sự kiện hoặc hiện tượng xảy ra tại một vị trí xác định Không giống các thông tin thuộc tính khác, chúng không mô tả về bản thân các hình ảnh bản đồ Thay vào đó chúng mô tả các danh mục hoặc các hoạt động như cho phép xây dựng, báo cáo tai nạn, nghiên cứu y tế, … liên quan đến các

vị trí địa lý xác định Các thông tin tham khảo địa lý đặc trưng được lưu trữ và quản

lý trong các file độc lập và hệ thống không thể trực tiếp tổng hợp chúng với các hình ảnh bản đồ trong cơ sở dữ liệu của hệ thống Tuy nhiên các bản ghi này chứa các yếu tố xác định vị trí của sự kiện hay hiện tượng

 Chỉ số địa lý: được lưu trong hệ thống thông tin địa lý để chọn, liên kết và tra cứu số liệu trên cơ sở vị trí địa lý mà chúng đã được mô tả bằng các chỉ số địa lý