Ứng dụng GIS trong hệ tích hợp quản lý thông tin đất đai

1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGÔ VĂN TRANG ỨNG DỤNG GIS TRONG HỆ TÍCH HỢP QUẢN LÝ THÔNG TIN ĐẤT ĐAI Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Hệ thống thông tin Mã số: 604805 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: Ts. Nguyễn Ngọc Hóa Hà Nội – 2010 2 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGÔ VĂN TRANG ỨNG DỤNG GIS TRONG HỆ TÍCH HỢP QUẢN LÝ THÔNG TIN ĐẤT ĐAI Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Hệ thống thông tin Mã số: 604805 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: Ts. Nguyễn Ngọc Hóa Hà Nội – 2010 3 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN 1 LỜI CẢM ƠN 2 MỤC LỤC 3 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 5 DANH MỤC HÌNH 6 MỞ ĐẦU 7 Chương 1.Tổng quan về hệ thống thông tin địa lý (GIS) 9 1.1.Khái niệm cơ bản về hệ thống thông tin địa lý 9 1.1.1.Định nghĩa 9 1.1.2.Cấu trúc của hệ thống thông tin địa lý 11 1.2.Các chức năng của GIS 15 1.2.1.Sử dụng GIS cho phân tích không gian 17 1.2.2.Một số vấn đề cơ bản trong xử lý không gian 18 1.2.3.Các yếu tố cơ bản của thông tin không gian 19 1.3.Cấu trúc dữ liệu trong GIS. 20 1.3.1.Dữ liệu bản đồ. 21 1.3.2.Dữ liệu thuộc tính. 24 1.3.3.Mối quan hệ giữa dữ liệu bản đồ và dữ liệu thuộc tính. 25 1.4.Ứng dụng của GIS 25 1.5.Kết luận 26 Chương 2.Thực trạng quản lý đất đai ở Việt Nam 27 2.1.Đặt vấn đề 27 2.2.Thực trạng quản lý đất đai ở Việt Nam 27 2.2.1.Quản lý thông tin đất đai 28 2.2.2.Sơ lược về quản lý đất đai của nước ta qua các thời kỳ 29 2.2.3.Nội dung quản lý nhà nước về đất đai 31 2.2.4.Thực trạng quản lý đất đai 32 2.3.Hệ thống thông tin đất đai 36 2.3.1.Khái niệm chung 36 2.3.2.Quá trình xử lý thông tin trong hệ thống thông tin đất đai 39 2.4.Hệ thống thông tin đất đai ViLIS 41 2.4.1.Tổng quan về hệ thống thông tin đất đai ViLIS 41 2.4.2.Sơ đồ luồng thông tin 48 2.4.3.Nhược điểm của ViLIS 49 2.5.Kết luận 49 Chương 3.Xây dựng phân hệ quản lý bản đồ trong ViLIS 51 3.1.Yêu cầu đặt ra 51 3.2.Thiết kế chi tiết 51 3.2.1.Mô hình phân cấp chức năng hệ thống quản lý bản đồ 52 3.2.2.Giải pháp và công nghệ 53 3.2.3.Tác nhân hệ thống 56 3.2.4.Mô tả các yêu cầu chính 56 3.2.5.Sơ đồ UseCase tổng thể 58 3.2.6.Sơ đồ UseCase chi tiết 58 3.2.7.Mô tả chi tiết các UseCase 63 3.3.Kết quả thu được 73 3.3.1.Những nội dung chính đã thực hiện 73 3.3.2.Giới thiệu về phân hệ quản lý bản đồ 74 Chương 4.Kết luận và hướng phát triển 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 4 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT GIS Geographical Information System Hệ thống thông tin địa lý LIS Land Information System Hệ thống thông tin đất đai ViLIS Virilla Land Information System Hệ thống thông tin đất đai ViLIS CSDL Cơ sở dữ liệu DBMS Data Base Management System Hệ quản trị Cơ sở dữ liệu CPU Central Processing Unit Bộ xử lý trung tâm GCNQSDĐ Giấy chứng nhận quyền sử dụng đất GPS Hệ thống định vị toàn cầu HSĐC Hồ sơ địa chính ĐVHC Đơn vị hành chính 5 DANH MỤC HÌNH Hình 1. Mô tả một số khái niệm vector nguồn 9 Hình 2. Mô hình chức năng của GIS 10 Hình 3. Các chức năng của hệ thống thông tin đất đai 36 Hình 4. Các Modul thành phần trong một hệ thống thông tin 36 Hình 5. Kiến trúc tổng thể hệ thống ViLIS 41 Hình 6. Sơ đồ tổ chức chung 44 Hình 7. Mô hình thiết kế chi tiết hệ thống ViLIS 45 Hình 8. Sơ đồ luồng thông tin. 47 Hình 9. Sơ đồ phân cấp chức năng phân hệ quản lý bản đồ 51 Hình 10. Kiến trúc hệ thống Arcgis 54 Hình 11. Giải pháp công nghệ ArcGIS cho hệ thống thông tin lưu trữ 55 Hình 12. Sơ đồ usecase tổng thể 57 Hình 13. UseCase quản lý các lớp dữ liệu 57 Hình 14. UseCase điều khiển bản đồ 58 Hình 15. UseCase chọn các đối tượng trên bản đồ 58 Hình 16. UseCase tra cứu thông tin chi tiết của đối tượng 59 Hình 17. UseCase tra cứu theo không gian 59 Hình 18. UseCase tra cứu theo thuộc tính 60 Hình 19. UseCase biên tập sơ đồ thửa đất 60 Hình 20. Tách thửa trên bản đồ 61 Hình 21. Gộp thửa trên bản đồ 61 Hình 22. Tra cứu lịch sử biến động bản đồ 62 Hình 23. Giao diện màn hình liên kết hồ sơ với bản đồ 74 Hình 24. Giao diện chức năng tìm kiếm theo thuộc tính 74 Hình 25. Giao diện chức năng tìm kiếm theo không gian 75 Hình 26. Giao diện chức năng biên tập sơ đồ thửa đất 76 Hình 27. Giao diện chức năng in giấy chứng nhận 76 Hình 28. Giao diện chức năng tách thửa 77 Hình 29. Giao diện chức năng thêm điểm theo phương pháp giao hội 77 Hình 30. Giao diện chức năng gộp thửa 78 Hình 31. Giao diện chức năng tra cứu lịch sử biến động 78 Hình 32. Giao diện chức năng đồng bộ dữ liệu từ bản đồ sang hồ sơ 79 Hình 33. Giao diện chức năng đồng bộ từ hồ sơ sang bản đồ 79 6 MỞ ĐẦU Đất đai là môi trường sinh sống và sản xuất của con người, là nơi lưu trữ và cung cấp nguồn tài nguyên khoáng sản và nguồn nước phục vụ cho lợi ích và sự sống của con người. Đất đai là một trong bốn yếu tố đầu vào (đất đai, lao động, tài chính và công nghệ) quyết định sự phát triển của nền sản xuất xã hội. Do vậy đất đai đóng một vai trò hết sức quan trọng đến sự phát triển của kinh tế xã hội và an ninh quốc phòng của mỗi quốc gia. Ở nước ta, đất đai thuộc sở hữu toàn dân do Nhà nước đại diện chủ sở hữu và thống nhất quản lý nhà nước về đất đai. Tuy nhiên, công tác quản lý đất đai hiện nay thực tế có rất nhiều vấn đề bức xúc cần được giải quyết, hoàn thiện và hiện đại hóa. Theo thống kê có trên 80% số đơn thư khiếu tố của công dân trong tỉnh liên quan đến vấn đề đất đai. Các vụ khiếu kiện về đất đai thường phức tạp, khó giải quyết. Số cán bộ có khuyết điểm, làm sai, bị kỷ luật, phạt tù nhiều hơn cả cũng liên quan đến vấn đề đất đai…. Điều đó cho thấy công tác quản lý đất đai còn những mặt yếu kém, hiệu lực và hiệu quả trong quản lý nhà nước về đất đai so với yêu cầu của thực tiễn hạn chế, quản lý đất đại còn thiếu chặt chẽ, buông lỏng. Ứng dụng công nghệ thông tin được xem là một trong những yếu tố quan trọng, mang tính then chốt trong công cuộc hiện đại hóa và nâng cao chất lượng công tác quản lý đất đai. Vì vậy, việc xây dựng các công cụ phần mềm hỗ trợ cho công tác quản lý đất đai là nhu cầu rất cấp bách và cũng là một trong những những nội dung trọng tâm của chiến lược phát triển công nghệ thông tin của ngành. Hiện nay, trên thế giới, các công nghệ để xây dựng hệ thống thông tin đất đai đã và đang phát triển rất mạnh dựa trên sự kết hợp của Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System - GIS) và Hệ quản trị cơ sở dữ liệu. Những hệ thống này giúp chúng ta quản lý các thông tin khác nhau liên quan đến đất đai trong một mô hình cơ sở dữ liệu thống nhất, bao gồm các lớp thông tin cơ bản như: hệ thống tham chiếu không gian; thông tin về vị trí, hình dạng thửa đất (bản đồ địa chính); thông tin về tài sản khác trên đất; các địa vật quan trọng; hệ thống giao thông, thuỷ văn; quy hoạch và sử dụng đất, Trong đó, GIS được sử dụng để quản lý tích hợp bản đồ địa chính với các bản đồ chuyên đề phục vụ công tác quản lý đất đai bản đồ hiện trạng sử dụng đất, bản đồ quy hoạch sử dụng đất, bản đồ phân hạng giá đất, với các dạng thông tin thuộc tính, bản vẽ kỹ thuật, ảnh phục vụ quản lý đất đai. Như vậy, có thể thấy rằng việc ứng dụng công nghệ GIS vào hệ thống thông tin đất đai đem lại nhiều tiềm năng như: tiết kiệm được chi phí và thời gian trong 7 việc lưu trữ số liệu. Số liệu sau khi lưu trữ có thể được cập nhật một cách dễ dàng và chất lượng dữ liệu được quản lý và hiệu chỉnh tốt. Trên cơ sở này tôi chọn đề tài: “Ứng dụng GIS trong hệ tích hợp quản lý thông tin đất đai” nhằm nghiên cứu và đẩy mạnh ứng dụng GIS trong hệ thống thông tin đất đai. Những kết quả chính của luận văn đã được tổng hợp, trình bày trong các chương chính sau: Chương 1 trình bày tổng quan về hệ thống thông tin địa lý: khái niệm chung, chức năng cũng như cấu trúc của một hệ thống thông tin địa lý và phổ ứng dụng của hệ thống thông tin địa lý GIS. Chương 2 tập trung trình bày khả năng ứng dụng GIS trong quản lý đất đai ở Việt Nam: đưa ra các khái niệm, thực trạng và ứng dụng của hệ thống thông tin đất đai ViLIS ở nước ta. Chương 3 tập trung trình bày giải pháp công nghệ và thiết kế chi tiết phân hệ quản lý bản đồ phục phụ cho việc tích hợp vào hệ thống thông tin đất đai ViLIS và nêu rõ những kết quả đạt được. Chương 4 trình bày kết luận và hướng phát triển của đề tài. Sau đây là chi tiết nội dung của từng chương. 8 Chương 1. Tổng quan về hệ thống thông tin địa lý (GIS) Các kỹ thuật phân tích không gian (Spatial Analytical Technicques) có nhiệm vụ phân tích theo trật tự và tổ hợp không gian của các hiện tượng hoặc các yếu tố (tự nhiên - kinh tế - xã hội). Mối liên quan đó được cụ thể bằng trật tự không gian địa lý, nghĩa là mọi hiện tượng và tính chất của các yếu tố cần phải được bản đồ hóa. Bản đồ là cách trình bày cụ thể nhất trong không gian hai chiều các tính chất, vị trí, mối liên hệ và trật tự trong không gian của các đối tượng hoặc hiện tượng cần nghiên cứu. Tuy nhiên do có nhiều cách trình bày bản đồ khác nhau nên dẫn đến sự khó khăn trong việc xử lý mối quan hệ không gian giữa các lớp thông tin. Trong hơn một thập kỷ qua, hệ thống thông tin địa lý đã được phát triển mạnh mẽ và ngày càng thêm hoàn thiện. Với những ưu thế của mình, hệ thống tin địa lý là một môi trường có khả năng quản lý hệ thống cơ sở dữ liệu và xử lý chính xác các lớp thông tin trong mối quan hệ không gian giữa chúng. Hệ thống thông tin địa lý có khả năng bổ sung, đo đạc và tự động tính toán chính xác về mặt định lượng các thông tin trên bản đồ, cùng các thuộc tính của chúng, đồng thời có thể đưa ra các tính toán dự báo. 1.1. Khái niệm cơ bản về hệ thống thông tin địa lý 1.1.1. Định nghĩa Hệ thống thông tin địa lý (Geographical information system - GIS) là một tổ chức tổng thể của bốn hợp phần: phần cứng máy tính, phần mềm, tư liệu địa lý và người điều hành được thiết kế hoạt động một cách có hiệu quả nhằm tiếp nhận, lưu trữ, điều khiển, phân tích và hiển thị toàn bộ các dạng dữ liệu địa lý. Hệ thống thông tin địa lý có mục tiêu đầu tiên là xử lý hệ thống dữ liệu trong môi trường không gian địa lý. (Theo nguồn - Viện nghiên cứu môi trường Mỹ - 1994). Một định nghĩa khác có tính chất giải thích, hỗ trợ là: Hệ thống thông tin địa lý là một hệ thống máy tính có chức nănng lưu trữ và liên kết các dữ liệu địa lý với các đặc tính của bản đồ dạng đồ họa, từ đó cho một khả năng rộng lớn về việc xử lý thông tin, hiển thị thông tin và cho ra các sản phẩm bản đồ, các kết quả xử lý cùng các mô hình. (antenucci 1991) 9 Một con đường hoặc con sông, con suối thường được biểu diễn bằng các yếu tố đường, mặc dù trong thực tế có thể đo được cả độ rộng và chiều dài của chúng trên bản đồ. Các đối tượng tự nhiên thường được thể hiện bằng các đường, cung, vùng, điểm, tuỳ theo các đặc trưng cụ thể mà chúng được thể hiện theo các hình mẫu cụ thể. Hình 1. Mô tả một số khái niệm vector nguồn - Đường (line): là các đối tượng có một kích thước. - Đoạn thẳng (line segment): là đường nối trực tiếp giữa hai điểm. - Đường gấp khúc: là các đọan thẳng nối liên tục, có thể khác hướng song không có điểm nối hoặc có thể điểm nối ở một phía (phải hoặc trái). Đường gấp khúc có thể cắt qua chính nó hoặc cắt các đường khác. - Cung (area) là một đoạn tập hợp các điểm tạo nên một dạng đường cong mà đường cong đó được xác định bằng một hàm toán. - Đoạn nối (link) là đối tượng có một kích thước nối giữa hai nút. Đoạn nối cũng được hiểu là đường gờ (edges) hay đường viền. - Đoạn nối trực tiếp : là đoạn nối giữa hai nút với một hướng nhất định. 10 - Dây xích (chain): là sự nối liên tục của các đoạn thẳng không cắt nhau hoặc giữa các cung với các nút ở cuối mỗi cung. Các nút có thể nằm ở bên phải hay bên trái là không bắt buộc - Vùng: là đặc điểm thể hiện hai kích thước cả vị trí và diện tích, là đối tượng xác định về mặt ranh giới, liên tục và có hai kích thước. Nó có thể bao gồm cả phần bên hoặc không 1.1.2. Cấu trúc của hệ thống thông tin địa lý Hệ thống thông tin địa lý bao gồm các hợp phần cơ bản như sau: tài liệu không gian, người điều hành, phần cứng, phần mềm. Hình 2. Mô hình chức năng của GIS 1.1.2.1. Dữ liệu không gian Dữ liệu không gian cỏ thể đến từ nhiều nguồn, có các nguồn tư liệu sau: số liệu tính toán thống kê, báo cáo, các quan trắc thực địa, ảnh vệ tinh, ảnh máy bay, bản đồ giấy (dạng analog). Kỹ thuật hiện đại về viễn thám và hệ thống thông tin địa lý có khả năng cung cấp thông tin không gian bao gồm các thuộc tính địa lý, khuôn dạng dữ liệu, tỷ lệ bản đồ và các số liệu đo đạc. Việc tích hợp các tư liệu địa lý từ nhiều nguồn khác nhau là đặc điểm cơ bản của một phần mềm GIS. Thông thường, tư liệu không gian được trình bày dưới dạng các bản đồ giấy với các thông tin chi tiết được tổ chức ở một file riêng. Các tư liệu đó không đáp ứng được các nhu cầu hiện nay về tư liệu không gian là vì những lý do sau: - Đòi hỏi không gian lưu trữ rất lớn, tra cứu khó khăn. Để nhập và khai thác dữ liệu, nhất thiết phải liên kết được với các thông tin địa lý trên bản đồ và [...]... cứu các ứng dụng của hệ thống thông tin địa lý, đặc biệt là nhiều cơ quan Nhà nước đã bắt đầu xây dựng hệ thống thông tin địa lý trong công tác quản lý như quản lý đất đai, quản lý đô thị, quản lý giao thông, quản lý hệ thống thoát nước, quy hoạch đường nông thôn, quản lý và sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên thiên nhiên Trong lĩnh vực quản lý đất đai, GIS có thể được dùng để lập bản đồ phân loại đất của... các thông tin Nó bao gồm các hoạt động từ khi nhập dữ liệu vào hệ thống, kiểm tra, sắp xếp, phân loại thông tin 2.2.1.1 Đặc điểm của quản lý thông tin đất đai Quản lý thông tin đất mang đầy đủ các đặc điểm của công tác quản lý về dữ liệu và quản lý về hồ sơ Quản lý các thông tin về quá khứ, thông tin hiện tại và có thể có các thông tin về tương lai Quản lý các thông tin gốc, thông tin sao chép… Quản lý. .. quốc gia Quản lý thông tin đất mang tính kinh tế,tính kỹ thuật và tính xã hội đặc trưng Quản lý đầy đủ các thông tin về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, pháp lý Quản lý thông tin đất có khả năng cập nhật,bổ xung những biến động về thông tin một cách thường xuyên và liên tục Quản lý thông tin đất mang tính nhân dân 2.2.1.2 Các chức năng trong quản lý thông tin đất đai Quản lý thông tin đất đai là nhằm... người sử dụng Qua đó ta thấy hệ thống LIS chính là hệ thống thông tin địa lý với mục đích quản lý các vấn đề liên quan đến tài nguyên đất Có thể mô tả mối quan hệ các chức năng của hệ thống thông tin đất đai như sau: 35 Hình 3 Các chức năng của hệ thống thông tin đất đai Hệ thống thông tin đất đai gồm 3 thành phần cơ bản: Phần cứng máy tính, các modul phần mềm ứng dụng, cơ sở dữ liệu Phần cứng máy tính... luật về đất đai và xử lý vi phạm pháp luật về đất đai; +Giải quyết tranh chấp về đất đai; giải quyết khiếu nại, tố cáo các vi phạm trong việc quản lý và sử dụng đất đai; +Quản lý các hoạt động dịch vụ công về đất đai - Nhà nước có chính sách đầu tư cho việc thực hiện các nhiệm vụ quản lý nhà nước về đất đai, xây dựng hệ thống quản lý đất đai hiện đại, đủ năng lực, đảm bảo quản lý đất đai có hiệu lực và... nền tảng về hệ thống thông tin địa lý để xây dựng hệ thống thông tin đất đai Trước hết là định nghĩa về một hệ thống thông tin địa lý (GIS) Kế tiếp là giới thiệu lại một số khái niệm cơ bản của việc lập mô hình dữ liệu địa lý và cấu trúc CSDL trong hệ thống GIS Cuối cùng là tìm hiểu tính đa dạng của những ứng dụng GIS 25 Chương 2 Thực trạng quản lý đất đai ở Việt Nam 2.1 Đặt vấn đề Một trong những... 2.2.4 Thực trạng quản lý đất đai Hiện nay trên thế giới tồn tại hai hệ thống Quản lý Nhà nước về đất đai phổ biến: Quản lý bằng Hệ thống địa bạ và Quản lý bằng Hệ thống bằng khoán Mỗi hệ thống quản lý đều có những thế mạnh riêng của mình, cụ thể như sau: Hệ thống địa bạ quản lý đất đai theo sổ sách, bao gồm: một hệ thống bản đồ địa chính và một sổ địa bạ ghi nhận tất cả các thông tin chi tiết về chủ... đất, về người sử dụng đất, về chế độ sử dụng đất, quyền và nghĩa vụ của người sử dụng đất, về GCNQSDĐ b Sổ mục kê đất đai 33 Sổ mục kê đất đai là sổ lưu trữ những thông tin về thửa đất, về đối tượng chiếm đất nhưng không có ranh giới khép kín trên tờ bản đồ và các thông tin có liên quan đến quá trình sử dụng đất Sổ mục kê đất đai được lập để quản lý thửa đất, tra cứu thông tin về thửa đất và phục vụ... sử dụng đất; +Đăng ký quyền sử dụng đất, lập và quản lý hồ sơ địa chính, cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất; +Thống kê, kiểm kê đất đai; +Quản lý tài chính về đất đai; +Quản lý và phát triển thị trường quyền sử dụng đất trong thị trường bất động sản; +Quản lý, giám sát việc thực hiện quyền và nghĩa vụ của người sử dụng đất; +Thanh tra, kiểm tra việc chấp hành các quy định của pháp luật về đất đai. .. triển kinh tế - xã hội của đất nước qua các thời kỳ Quản lý đất đai bằng quyền lực của nhà nước được thực hiện thông qua các phương pháp và công cụ quản lý: Phương pháp hành chính; phương pháp kinh tế; thông qua quy hoạch, kế hoạch trên cơ sở luật pháp 2.2.1 Quản lý thông tin đất đai Quản lý thông tin đất đai là một hoạt động thiết yếu của con người trong hệ thống thông tin nhằm thiết kế và duy trì . quản lý và hiệu chỉnh tốt. Trên cơ sở này tôi chọn đề tài: Ứng dụng GIS trong hệ tích hợp quản lý thông tin đất đai nhằm nghiên cứu và đẩy mạnh ứng dụng GIS trong hệ thống thông tin đất đai. . ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGÔ VĂN TRANG ỨNG DỤNG GIS TRONG HỆ TÍCH HỢP QUẢN LÝ THÔNG TIN ĐẤT ĐAI Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Hệ thống thông tin Mã số: 604805. thống thông tin đất đai 36 2.3.1.Khái niệm chung 36 2.3.2.Quá trình xử lý thông tin trong hệ thống thông tin đất đai 39 2.4 .Hệ thống thông tin đất đai ViLIS 41 2.4.1.Tổng quan về hệ thống thông