CHƯƠNG 1TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ GIS1.1 Sơ lược về hệ thống thông tin địa lý GISTrên thế giới, lịch sử phát triển và ứng dụng của HTTTĐL (GIS) đã có khởi điểm từ những năm 50 của thế kỷ XX. Lúc đó, các nhà bản đồ học và tin học trên thế giới đã kết hợp suy nghĩ, nghiên cứu về một hệ thống máy móc và thiết bị vẽ bản đồ tự động. Những ứng dụng sớm nhất và hình thành nền tảng về GIS là ở Canađa, nơi mà những nghiên cứu về kỹ thuật sử dụng máy tính để lưu trữ và xử lý số liệu, lập bản đồ và xử lý các thông tin không gian lần đầu tiên được thực hiện. Tuy nhiên, các thiết bị máy tính thời đó rất to lớn, cồng kềnh; việc nhập dữ liệu chậm và khó khăn nên những hệ tự động hoá ít khả năng thâm nhập vào thực tế. Lúc đó, những phiên bản đầu tiên của các HTTTĐL là những phần mềm nhập dữ liệu và vẽ bản đồ đơn giản; việc xử lý các thông tin đồ hoạ còn rất hạn chế.Từ 19601980: Là thời kỳ tìm tòi và khám phá về kỹ thuật đồ hoạ của công nghệ thông tin. Nhờ sự phát triển của công nghệ thông tin mà những khả năng xử lý đồ hoạ trên máy tính trở thành dễ dàng và thuận tiện.Từ 19801990: Công nghệ GIS phát triển mạnh mẽ, trở thành một công nghệ có tính thương mại, được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khoa học và hoạt động thực tiễn có sử dụng thông tin không gian.Ở Việt Nam, công nghệ HTTTĐL cũng được ứng dụng và phát triển nhanh chóng cùng với công nghệ thông tin nói chung. Theo các nhà hoạt động trong lĩnh vực này, sự hình thành và phát triển công nghệ HTTTĐL ở Việt Nam có thể chia thành các thời kỳ:Thời kỳ 19801985: Là giai đoạn bắt đầu với những hiểu biết sơ bộ và tiếp xúc với HTTTĐL qua các cán bộ được đào tạo ở nước ngoài và một số chuyên gia có dịp tham gia các hội thảo quốc tế về công nghệ thông tin và hệ thống thông tin địa lý.Thời kỳ 19851994: Những tìm tòi và ứng dụng đầu tiên mới chỉ được thực hiện ở một số chuyên ngành và một số cơ quan ứng dụng cụ thể, trước hết là các cơ quan nghiên cứu về công nghệ thông tin, tiếp đó là một số cơ quan quản lý tài nguyên như: Nông nghiệp, lâm nghiệp, địa chất,...Thời kỳ 1995 tới nay: Là giai đoạn phát triển và bùng nổ của HTTTĐL. Nhờ sự phát triển mạnh mẽ của các công ty máy tính, của các nhà sản xuất và cung cấp thiết bị tin học, tại Việt Nam đã có mặt các sản phẩm của hầu hết các nhà sản xuất thiết bị máy tính, cần thiết cho các ứng dụng hệ thống thông tin địa lý như: Hãng Máy tính IBM, COMPAQ, SUN, ACER, INTERGRAPH,... và các hãng sản xuất các thiết bị ngoại vi: Máy quét, bàn số hoá, máy in HP, EPSon, CALCOM,...Cũng từ năm 1995 công nghệ HTTĐL được ứng dụng rộng rãi trong các ngành và trở thành công cụ không thể thiếu cho ngành kinh tế quốc dân.1.2 Các khái niệm cơ bản về hệ thống thông tin địa lýGIS Geographic Information System hay hệ thống thông tin địa lý được hình thành từ ba khái niệm địa lý, thông tin và hệ thống. Khái niệm “địa lý” liên quan đến các đặc trưng về không gian, vị trí. Các đặc trưng này ánh xạ trực tiếp đến các đối tượng trong không gian. Chúng có thể là vật lý, văn hoá, kinh tế,… trong tự nhiên. Khái niệm “thông tin” đề cập đến phần dữ liệu được quản lý bởi GIS. Đó là các dữ liệu về thuộc tính và không gian của đối tượng. GIS có tính “hệ thống” tức là hệ thống GIS được xây dựng từ các mô đun. Việc tạo các mô đun giúp thuận lợi trong việc quản lý và hợp nhất. GIS là một hệ thống có ứng dụng rất lớn. Từ năm 1980 đến nay đã có rất nhiều các định nghĩa được đưa ra, tuy nhiên không có định nghĩa nào khái quát đầy đủ về GIS vì phần lớn chúng đều được xây dựng trên khía cạnh ứng dụng cụ thể trong từng lĩnh vực. Có ba định nghĩa được dùng nhiều nhất: GIS là một hệ thống thông tin được thiết kế để làm việc với các dữ liệu trong một hệ toạ độ quy chiếu. GIS bao gồm một hệ cơ sở dữ liệu và các phương thức để thao tác với dữ liệu đó.
Trang 1MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 4
THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU5
1.1 Sơ lược về hệ thống thông tin địa lý GIS 8
1.2 Các khái niệm cơ bản về hệ thống thông tin địa lý 9
1 3 Các thành phần của GIS 10
1.3.1 Con người 10
1.3.4 Phần mềm 12
1.3.5 Phương pháp phân tích 12
1.4 Cơ sở dữ liệu của GIS 13 1.4.1 Khái niệm CSDL và cơ sở dữ liệ Gis 13
1.4.2 Cấu trúc của CSDL 17
1.4.3 Thành phần cơ sở dữ liệu Gis 18
1.5 Các chức năng của GIS 19 1.5.1 Thu thập dữ liệu 20
1.5.2 Xử lý và thao tác dữ liệu 20
1.5.3 Lưu trữ và quản lý dữ liệu 21
1.5.4 Tìm kiếm và phân tích không gian 21
1.5.5 Hiển thị đồ họa và tương tác 22
1.6 Các đặc điểm của HTTTĐL-GIS 22 1.6.1 Khả năng chồng xếp các bản đồ (Map Overlaying) 22
1.6.2 Khả năng phân loại thuộc tính (Reclassification) 24
1.6.3 Khả năng phân tích (Spatial analysis) 25
1.7 Giới thiệu một số phần mềm Gis 28 1.7.1 Phần mềm MapInfo 28
Trang 21.7.3 ArcMap 331.7.4 ArcCatalog 341.7.5 ArcTollbox 35
2.1 Tổng quan về xây dựng CSDL quản lý hiện trạng sử dụng đất 372.1.1 Bản đồ hiện trạng xử dụng đất 372.1.2 Ứng dụng ArcGis để xây dựng CSDL quản lý hiện trạng sử dụng đất
xã Liên Hà 422.2 Khai thác hệ thống quản lý hiện trạng sử dụng đất xã Liên hà trên arcgis67
2.2.1 Tìm kiếm vị trí trên bản đồ 672.2.2 Tra cứu thông tin thuộc tính 72KẾT LUẬN 73
TÀI LIỆU THAM KHẢO 74
Trang 3DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1-1 Các thành phần của GIS 10
Hình 1-3 Biểu diễn các đối tượng cơ sở trong Raster 14
Hình 1-4 Tọa độ của điểm, đường và đa giác 15
Hình 1-5 Mối quan hệ giữa dữ liệu thuộc tính và dữ liệu không gian 17
Hình 1-2 Chức năng của GIS 20
Hình 1-6 Nguyên lý khi chồng lắp các bản đồ 24
Hình 1-7 Việc chồng lắp các bản đồ theo phương pháp cộng 24
Hình 1-8 Một thí dụ trong việc phân loại lại một bản đồ 25
Hình 1-9 Ứng dụng thuật toán logic trong tìm kiếm không gian 26
Hình 1-10 Bản đồ vùng đệm 27
Hình 1-11 Đối tượng point trên bản đồ 31
Hình 1-12 Đối tượng line trên bản đồ 31
Hình 1-13 Đối tượng polygon trên bản đồ 32
Hình 1-14 Cấu trúc một GeoDatabase 33
Hình 1-15 Các thành phần cơ bản trong ArcMap 34
Hình 1-16 Giao diện ứng dụng ArcCatalog 35
Hình 1-17 Giao diện ứng dụng ArcToolbox 36
Hình 2-1: Cơ sở toán học của bản đồ nền 52
Hình 2-2: Tạo các Feature Dataset 53
Hình 2-3: Tạo Feature Class 54
Hình 2-4: Chọn trường cần thiết cho CSDL bản đồ 55
Hình 2-5: hiển thị các layer trên arcmap 56
Hình 2-6: Nội dung bảng thuộc tính 57
Hình 2-7: Thay đổi kích thước 58
Hình 2-8: Chọn kiểu Border 59
Hình 2-9: Tạo Grid l 60
Hình 2-10 : Tạo Grid 2 61
Trang 4Hình 2-12: Tạo bảng chú giải 1 63
Hình 2-13: Tạo bảng chú giải 2 64
Hình 2-14: Tạo bảng chú giải 3 65
Hình 2-15: Tạo bảng chú giải 4 65
Hình 2-16: Tạo bảng chú giải 4 66
Hình 2-18: Tìm kiếm theo vị trí 68
Hình 2-19: Tìm kiếm theo thuộc tính 69
Hình 2-20: Các Vùng đất có mã loại CQP được dánh dấu trên bản đồ 70
Hình 2-21: Tìm kiếm theo từ khoá 71
Hình 2-22: xem thông tin cơ bản của các trường 72
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1-1: Biểu đồ hình và bảng của các phép toán logic 26
Bảng 2-1: Sơ đồ quy trình thành lập CSDL bản đồ hiện trạng sử dụng đất 47
Bảng 2-2: bảng thuộc tính dato 49
Bảng 2-3: bảng thuộc tính giaothong 49
Bảng 2-4: bảng thuộc tính datphinongnghiep 50
Bảng 2-5: bang thuộc tính songngoi 50
Bảng 2-6: bảng thuộc tính datsanxuat 51
Trang 5THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
1 Thông tin chung
Tên đề tài: Ứng dụng ArcGis trong việc xây dựng CSDL quản lý hiện trạng
sử dụng đất xã Liên Hà huyện Đông Anh thành phố Hà Nội.Sinh viên thực hiện: Ngô Thế Cường
- Tìm hiểu sơ qua về điều kiện tự nhiên và thực trạng sử dụng đất ở xã Liên
Hà huyện Đông Anh Thành phố Hà Nội
-Sử dụng ArcGIS xây dựng CSDL thành lập bản đồ hiện trạng
4 Kết quả chính đạt được
- Xây dựng được CSDL bản đồ hiện trạng Xã Liên Hà huyện Đông Anh
thành phố Hà Nội để có thể dễ tràng tra cứu và tìm kiếm các thông tin đất đai cần
thiết ( mã đất, địa chỉ, chủ hộ, mục đích sử dụng…)
Trang 6MỞ ĐẦU
1 Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài
Đất đai là tài nguyên quốc gia vô cùng quý giá, là tư liệu sản xuất đặc biệt, làthành phần quan trọng hàng đầu của môi trường sống, là địa bàn phân bố các khudân cư, xây dựng, các cơ sở kinh tế, văn hóa, xã hội, an ninh quốc phòng.” _ LuậtĐất đai 1993 Như vậy, để đảm bảo tầm quan trọng đặc biệt của đất đai đối với việcphát triển kinh tế, tạo sự ổn định chính trị và giải quyết các vấn đề của xã hội, cácvăn bản hướng dẫn thực hiện công tác Quản lý Nhà nước về đất đai liên tục cậpnhật, bổ sung sửa đổi cho phù hợp với điều kiện kinh tế, chính trị của đất nước.Trong đó chỉ rõ:
- Khảo sát, đánh giá, thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất là một trongmười ba nội dung quản lý Nhà Nước về đất đai, được quy định tại điều 6 ( chương1) Luật đất đai 2003
- Bản đồ hiện trạng sử dụng đất là một nội dung quan trọng, được xây dựngnăm năm một lần gắn liền với việc kiểm kê đất đai quy định tại điều 53 của Luật đấtđai 2003 Bản đồ hiện trạng sử dụng đất cung cấp các thông tin về mặt không gian(vị trí, hình dáng, kích thước), thuộc tính (loại đất) của thửa đất Là tài liệu pháp lýcao để Uỷ ban nhân dân (UBND) các cấp thực hiện tốt công tác quản lý Nhà nước
về đất đai, là cơ sở để phục vụ cho công quản lý quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất
- Ngày nay, với tốc độ công nghiệp hóa và hiện đại hóa diễn ra một cáchnhanh chóng, sự phát triển của công nghệ thông tin diễn ra rất mạnh mẽ, có sức lantỏa vào các ngành, các lĩnh vực và đi sâu vào mọi khía cạnh của cuộc sống NgànhQuản lý đất đai cũng không nằm ngoài sự tác động đó
2 Tính cấp thiết, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Hiện nay, việc ứng dụng công nghệ thông tin về quản lý đất đai, quản lý xâydựng trong các cơ quan quản lý chuyên ngành nói chung chưa được triển khai đồng
bộ Các phần mềm ứng dụng trong ngành là các công cụ rời rạc, mỗi phần mềmmới chỉ hỗ trợ một phần tác nghiệp Khâu tổ chức lưu trữ hồ sơ chủ yếu bằng thủcông các giấy tờ và sổ sách Hình thức quản lý rời rạc, thiếu khoa học, không hỗ trợtrong vấn đề giải quyết những nhu cầu hỏi đáp của xử lý hành chính, không đáp ứngnhu cầu tổng hợp phân tích thông tin phục vụ lãnh đạo trong công tác quản lý và
Trang 7điều hành, không có được cơ sở dữ liệu đầy đủ thông tin về hiện trạng sử dụng đấtđai Việc áp dụng công nghệ thông tin mới chỉ áp dụng được cho một vài tỉnh( thành phố) phát triển, còn tại các xã miền núi thì trình độ tin học còn rất hạn chế.
Vì vậy, đề tài :” Ứng dụng ArcGIS trong việc xây dựng cơ sở dữ liệu quản lý bản
đồ hiện trạng sử dụng đất xã Liên Hà huyện Đông Anh Tp Hà Nội” đã giải quyếtđược những nhu cầu trên
Trang 8CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ GIS
1 Sơ lược về hệ thống thông tin địa lý GIS
Trên thế giới, lịch sử phát triển và ứng dụng của HTTTĐL (GIS) đã có khởiđiểm từ những năm 50 của thế kỷ XX Lúc đó, các nhà bản đồ học và tin học trênthế giới đã kết hợp suy nghĩ, nghiên cứu về một hệ thống máy móc và thiết bị vẽbản đồ tự động Những ứng dụng sớm nhất và hình thành nền tảng về GIS là ởCanađa, nơi mà những nghiên cứu về kỹ thuật sử dụng máy tính để lưu trữ và xử lý
số liệu, lập bản đồ và xử lý các thông tin không gian lần đầu tiên được thực hiện.Tuy nhiên, các thiết bị máy tính thời đó rất to lớn, cồng kềnh; việc nhập dữ liệuchậm và khó khăn nên những hệ tự động hoá ít khả năng thâm nhập vào thực tế.Lúc đó, những phiên bản đầu tiên của các HTTTĐL là những phần mềm nhập dữliệu và vẽ bản đồ đơn giản; việc xử lý các thông tin đồ hoạ còn rất hạn chế
Từ 1960-1980: Là thời kỳ tìm tòi và khám phá về kỹ thuật đồ hoạ của công
nghệ thông tin Nhờ sự phát triển của công nghệ thông tin mà những khả năng xử lý
đồ hoạ trên máy tính trở thành dễ dàng và thuận tiện
Từ 1980-1990: Công nghệ GIS phát triển mạnh mẽ, trở thành một công nghệ
có tính thương mại, được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khoa học và hoạt độngthực tiễn có sử dụng thông tin không gian
Ở Việt Nam, công nghệ HTTTĐL cũng được ứng dụng và phát triển nhanhchóng cùng với công nghệ thông tin nói chung Theo các nhà hoạt động trong lĩnhvực này, sự hình thành và phát triển công nghệ HTTTĐL ở Việt Nam có thể chiathành các thời kỳ:
Thời kỳ 1980-1985: Là giai đoạn bắt đầu với những hiểu biết sơ bộ và tiếp
xúc với HTTTĐL qua các cán bộ được đào tạo ở nước ngoài và một số chuyên gia
có dịp tham gia các hội thảo quốc tế về công nghệ thông tin và hệ thống thông tinđịa lý
Thời kỳ 1985-1994: Những tìm tòi và ứng dụng đầu tiên mới chỉ được thực
hiện ở một số chuyên ngành và một số cơ quan ứng dụng cụ thể, trước hết là các cơquan nghiên cứu về công nghệ thông tin, tiếp đó là một số cơ quan quản lý tàinguyên như: Nông nghiệp, lâm nghiệp, địa chất,
Trang 9Thời kỳ 1995 tới nay: Là giai đoạn phát triển và bùng nổ của HTTTĐL.
Nhờ sự phát triển mạnh mẽ của các công ty máy tính, của các nhà sản xuất và cungcấp thiết bị tin học, tại Việt Nam đã có mặt các sản phẩm của hầu hết các nhà sảnxuất thiết bị máy tính, cần thiết cho các ứng dụng hệ thống thông tin địa lý như:Hãng Máy tính IBM, COMPAQ, SUN, ACER, INTERGRAPH, và các hãng sảnxuất các thiết bị ngoại vi: Máy quét, bàn số hoá, máy in HP, EPSon, CALCOM,
Cũng từ năm 1995 công nghệ HTTĐL được ứng dụng rộng rãi trong cácngành và trở thành công cụ không thể thiếu cho ngành kinh tế quốc dân
2 Các khái niệm cơ bản về hệ thống thông tin địa lý
GIS - Geographic Information System hay hệ thống thông tin địa lý được hìnhthành từ ba khái niệm địa lý, thông tin và hệ thống Khái niệm “địa lý” liên quanđến các đặc trưng về không gian, vị trí Các đặc trưng này ánh xạ trực tiếp đến cácđối tượng trong không gian Chúng có thể là vật lý, văn hoá, kinh tế,… trong tựnhiên
Khái niệm “thông tin” đề cập đến phần dữ liệu được quản lý bởi GIS Đó làcác dữ liệu về thuộc tính và không gian của đối tượng GIS có tính “hệ thống” tức là
hệ thống GIS được xây dựng từ các mô đun
Việc tạo các mô đun giúp thuận lợi trong việc quản lý và hợp nhất GIS làmột hệ thống có ứng dụng rất lớn Từ năm 1980 đến nay đã có rất nhiều các địnhnghĩa được đưa ra, tuy nhiên không có định nghĩa nào khái quát đầy đủ về GIS vìphần lớn chúng đều được xây dựng trên khía cạnh ứng dụng cụ thể trong từng lĩnhvực Có ba định nghĩa được dùng nhiều nhất:
- GIS là một hệ thống thông tin được thiết kế để làm việc với các dữ liệutrong một hệ toạ độ quy chiếu GIS bao gồm một hệ cơ sở dữ liệu và các phươngthức để thao tác với dữ liệu đó
- GIS là một hệ thống nhằm thu thập, lưu trữ, kiểm tra, tích hợp, thao tác, phântích và hiển thị dữ liệu được quy chiếu cụ thể vào trái đất
- GIS là một chương trình máy tính hỗ trợ việc thu thập, lưu trữ, phân tích vàhiển thị dữ liệu bản đồ
Nhưng nói chung có thể hiểu một cách thống nhất rằng GIS là một hệ thống
Trang 10xử lý, phân tích, hiển thị các thông tin địa lý để phục vụ mục đích nghiên cứu, quản
- Người xây dựng bản đồ: sử dụng các lớp bản đồ được lấy từ nhiều nguồnkhác nhau, chỉnh sửa dữ liệu để tạo ra các bản đồ theo yêu cầu
Trang 11- Người xuất bản: sử dụng phần mềm GIS để kết xuất ra bản đồ dưới nhiềuđịnh dạng xuất khác nhau.
- Người phân tích: giải quyết các vấn đề như tìm kiếm, xác định vị trí…
- Người xây dựng dữ liệu: là những người chuyên nhập dữ liệu bản đồ bằngcác cách khác nhau: vẽ, chuyển đổi từ định dạng khác, truy nhập CSDL…
- Người quản trị CSDL: quản lý CSDL GIS và đảm bảo hệ thống vận hành tốt
- Người thiết kế CSDL: xây dựng các mô hình dữ liệu lôgic và vật lý
- Người phát triển: xây dựng hoặc cải tạo các phần mềm GIS để đáp ứng cácnhu cầu cụ thể
1.3.2 Dữ liệu
Một cách tổng quát, người ta chia dữ liệu trong GIS thành 2 loại:
Dữ liệu không gian (spatial) cho ta biết kích thước vật lý và vị trí địa lý củacác đối tượng trên bề mặt trái đất
Dữ liệu không gian là dữ liệu được lấy từ các nguồn như: ảnh vệ tinh, ảnh máybay, bản đồ số hoặc bản đồ giấy (dạng analog) và các loại tranh ảnh khác
Thông thường, tư liệu không gian được trình bày dưới dạng các bản đồ giấyvới các thông tin chi tiết được tổ chức ở một file riêng
Dữ liệu thuộc tính (non-spatial) là các dữ liệu ở dạng văn bản cho ta biếtthêm thông tin thuộc tính của đối tượng, có thể là số liệu thông kê, số liệu quan trắcthực địa…
1.3.1 Phần cứng
Bao gồm hệ thống máy tính và các thiết bị ngoại vi có khả năng thực hiện cácchức năng nhập thông tin (Input), xuất thông tin (Out put) và xử lý thông tin củaphần mềm Hệ thống này gồm có máy chủ (server), máy khách (client), máy quét(scaner), máy in (printer) được liên kết với nhau trong mạng LAN hay Internet Máy tính điện tử là nhóm chỉ đạo của toàn bộ hệ thống Chức năng chính của
nó là xử lý số liệu, kiểm tra số liệu và hiển thị số liệu
Trang 121.3.4 Phần mềm
Đi kèm với hệ thống thiết bị trong GIS ở trên là một hệ phần mềm
Hệ thống phần mềm GIS rất đa dạng Mỗi công ty xây dựng GIS đều có hệ phầnmềm riêng của mình Tuy nhiên, hệ phần mềm GIS có tối thiểu 4 nhóm chức năngsau 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 thôngtin thuộc tính
Phân tích biến đổi thông tin trong cơ sở dữ liệu nhằm giải quyết các bàitoán 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 phápkhác nhau
1.3.5 Phương pháp phân tích
Đây là hợp phần rất quan trọng để đảm bảo khả năng hoạt động của hệthống, là yếu tố quyết định sự thành công của việc phát triển công nghệ GIS Hệthống GIS cần được điều hành bởi một bộ phận quản lý, bộ phận này cần được bổnhiệm để tổ chức hoạt động hệ thống GIS một cách có hiệu quả để phục vụ người
sử dụng thông tin
Để hoạt động thành công, hệ thống GIS phải được đặt trong một khung tổchức phù hợp và có những hướng dẫn cần thiết để quản lý, thu thập, lưu trữ và phântích số liệu, đồng thời có khả năng phát triển được hệ thống GIS theo yêu cầu Hệthống GIS cần được điều hành bởi một bộ phận quản lý, bộ phận này cần được bổnhiệm để tổ chức hoạt động hệ thống GIS một cách có hiệu quả để phục vụ người
sử dụng thông tin Trong quá trình hoạt động, mục đích chỉ có thể đạt được và tínhhiệu quả của kỹ thuật GIS chỉ được minh chứng khi công cụ này có thể hỗ trợnhững người sử dụng thông tin để giúp họ thực hiện được những mục tiêu côngviệc Ngoài ra, việc phối hợp giữa các cơ quan chức năng có liên quan cũng phảiđược đặt ra, nhằm tăng tính hiệu quả sử dụng của GIS cũng như các nguồn số liệuhiện có
Trong 5 hợp phần của GIS, phương pháp phân tích đóng vai trò rất quantrọng để đảm bảo khả năng hoạt động của hệ thống, nó tác động đến toàn bộ các
Trang 13hợp phần nói trên đồng thời là yếu tố quyết định sự thành công của việc phát triểncông nghệ GIS.
4 Cơ sở dữ liệu của GIS
1.4.1 Khái niệm CSDL và cơ sở dữ liệ Gis
1.4.1.1 Khái niêm CSDL
Dữ liệu là trung tâm của hệ HTTĐL, hệ thống chứa càng nhiều dữ liệu thìchúng càng có ý nghĩa Dữ liệu địa lý là loại đặc biệt của dữ liệu Chúng được nhậnbiết bởi toạ độ địa lý và được hình thành từ phần tử mô tả và phần tử đồ hoạ Thôngtin địa lý thu được từ xử lý dữ liệu địa lý Một trong các mục đích của nó là nângcao hiểu biết về Trái đất và tăng cường khả năng trợ giúp quyết định trong việc tácđộng trở lại các đối tượng của Trái đất
1.4.1.2 Cơ sở dữ liệu Gis
1.4.1.2.1 Cơ sở dữ liệu không gian
Dữ liệu không gian là dữ liệu phản ánh sự phân bố, vị trí hình dạng của cácđối tượng địa lý Dữ liệu địa lý được nhận biết bởi toạ độ địa lý, được hình thành từcác phần tử mô tả và phần tử đồ hoạ Đó là hệ thống các bản đồ hoặc các ảnh hàngkhông, ảnh vệ tinh (trên đó lưu trữ rất nhiều các đối tượng cần quản lý) được sắpxếp theo chủ đề rõ ràng Các bản đồ này có thể chồng xếp lên nhau theo một hệthống tọa độ và độ cao thống nhất để tạo thành một hệ thống thông tin trong mộtkhông gian hoàn chỉnh về bề mặt địa lý của khu vực quản lý
Để mô tả cấu trúc dữ liệu không gian người ta sử dụng hai kiểu mô hình dữliệu đó là: Mô hình cấu trúc dữ liệu Vector và mô hình cấu trúc dữ liệu Raster
Cấu trúc dữ liệu Raster
Trong cấu trúc dữ liệu Raster các yếu tố điểm, đường, vùng được xác định nhưsau:
- Yếu tố điểm: Điểm được xác định tương ứng với một pixel độc lập
- Yếu tố đường: Đường được coi là các pixel liên tiếp nhau có cùng giá trị
- Yếu tố vùng: Vùng được xác định bởi một tập hợp các pixel có cùng giá trịliên tục nhau theo các hướng
Trang 14Hình 1-2 Biểu diễn các đối tượng cơ sở trong Raster
Cấu trúc dữ liệu Vecter
Mô hình dữ liệu kiểu Vector là mô hình thể hiện các đối tượng địa lý giốngnhư các bản đồ truyền thống: Các dữ liệu đồ hoạ được thể hiện giống với hình dạngthực tế của nó, bằng các yếu tố hình học đơn giản là điểm, đường, vùng và các quan
hệ topo
Trong cấu trúc dữ liệu Vector, thực thể không gian được biểu diễn thông quacác phần tử cơ bản là điểm, đường, vùng và các quan hệ topo (khoảng cách, tínhliên thông, tính kề nhau, ) giữa các đối tượng với nhau Vị trí không gian của thựcthể không gian được xác định bởi toạ độ trong một hệ toạ độ thống nhất toàn cầu
- Yếu tố điểm: Được dùng cho tất cả các đối tượng không gian mà được biểudiễn như một cặp toạ độ (X, Y) Ngoài giá trị toạ độ (X, Y), điểm còn được thể hiệnkiểu điểm, màu, hình dạng và dữ liệu thuộc tính đi kèm Do đó, trên bản đồ điểm cóthể được biểu hiện bằng ký hiệu text
- Yếu tố đường: Được dùng để biểu diễn tất cả các thực thể có dạng tuyếnđược tạo nên từ hai hoặc hơn cặp toạ độ (X, Y): Đường giao thông, hệ thống ốngthoát nước, Ngoài toạ độ, đường còn có thể bao hàm cả góc quay tại đầu nút
- Yếu tố vùng: Là một đối tượng hình học hai chiều Vùng có thể là một đagiác đơn giản hay hợp của nhiều đa giác đơn giản Số liệu định vị của yếu tố điểmđược xác định bởi đường bao của chúng
Trang 15Hình 1-3 Tọa độ của điểm, đường và đa giác
1.4.1.2.2 Cơ sở dữ liệu thuộc tính
Là những mô tả vể đặc tính, đặc điểm và các hiện tượng xảy ra tại vị trí địa lý
mà chúng khó hoặc không thể biểu thị trên bản đồ được Cũng như các HTTTĐLkhác, hệ thống này có bốn loại dữ liệu thuộc tính:
- Đặc tính của đối tượng : Liên kết chặt chẽ với các thông tin đồ thị, các dữliệu này được xử lý theo ngôn ngữ hỏi đáp cấu trúc (SQL) và phân tích Chúngđược liên kết với các hình ảnh đồ thị thông qua các chỉ số xác định chung thôngthường gọi là mã địa lý và được lưu trữ trong cả hai mảng đồ thị và phi đồ thị.HTTTĐL còn có thể xử lý các thông tin thuộc tính riêng rẽ và tạo ra các bản đồchuyên đề trên cơ sở các giá trị thuộc tính Các thông tin thuộc tính này cũng có thểđược hiển thị như là các ghi chú trên bản đồ hoặc là các tham số điều khiển cho việclựa chọn hiển thị các thuộc tính đó như các kí hiệu bản đồ
- Dữ liệu tham khảo địa lý : Mô tả các sự kiện hoặc các hiện tượng xảy ra tạimột vị trí xác định Không giống các thông tin đặc tính, chúng không mô tả về bảnthân các hình ảnh bản đồ, thay vào đó chúng mô tả các danh mục hoặc các hoạtđộng như cho phép xây dựng các khu công nghiệp mới, nghiên cứu y tế, báo cáohiểm họa môi trường…liên quan đến các vị trí địa lý xác định Các thông tin thamkhảo địa lý đặc trưng được lưu trữ và quản lý trong các file độc lập và hệ thốngkhông thể trực tiếp tổng hợp với các hình ảnh bản đồ trong cơ sở dữ liệu của hệ
Trang 16thống Tuy nhiên các bản ghi này chứa các yếu tố xác định vị trí của sự kiện hayhiện tượng.
- Chỉ số địa lý: Là các chỉ số về tên, địa chỉ, khối, phương hướng định vị …liên quan đến các đối tượng địa lý được lưu trữ trong HTTTĐL để chọn, liên kết vàtra cứu dữ liệu cơ sở vị trí địa lý mà chúng đã được mô tả bằng các chỉ số địa lý xácđịnh Một chỉ số địa lý có thể bao gồm nhiều bộ xác định cho các thực thể sử dụng từcác cơ quan khác nhau như là lập danh sách các mã địa lý mà chúng xác định mối quan
hệ không gian giữa các vị trí hoặc giữa các hình ảnh hay thự thể địa lý
- Quan hệ không gian giữa các đối tượng : rất quan trọng cho các chức năng
xử lý của HTTTĐL Các mối quan hệ này có thể đơn giản hay phức tạp như sự liênkết, khoảng cách tương thích, mối quan hệ topo giữa các đối tượng
1.4.1.2.3 Mối quan hệ giữa dữ liệu thuộc tính và dữ liệu không gian
Mối liên kết giữa các dữ liệu phản ánh mối quan hệ mật thiết giữa các loạithông tin Mối liên kết phải đảm bảo cho mỗi đối tượng trên bản đồ đều được gắnliền với thông tin thuộc tính, phản ánh đúng hiện trạng và các đặc điểm riêng biệtcủa đối tượng đó Đồng thời qua đó người sử dụng dễ dàng tra cứu, tìm kiếm vàchọn lọc các đối tượng theo yêu cầu thông qua bộ lọc và xác định các thuộc tính haychỉ số
Sự liên kết giữa hình ảnh bản đồ và các bảng ghi thuộc tính được thực hiệnthông qua mã xác định ID (identifier) gán cho cả hai loại dữ liệu Quan hệ giữa hailoại dữ liệu là quan hệ một-một
Trang 17Hình 1-4 Mối quan hệ giữa dữ liệu thuộc tính và dữ liệu không gian
1.4.2.2 Cấu trúc song song
Việc xử lý thông tin song song trong một hệ thống máy tính làm tăng tốc độhoạt động của cơ sở dữ liệu, làm cho việc truyền tải thông tin có thể diễn ra nhanhhơn Nhu cầu về xử lý, tra cứu song song đã dẫn đến sự phát triển của cả hệ thống
cơ sở dữ liệu song song Tuy nhiên, cấu trúc song song chỉ có trên lý thuyết, không
có ứng dụng nhiều trong thực tế
1.4.2.3 Cấu trúc phân tán
Trong cấu trúc này, dữ liệu được phân tán cho các địa chỉ (địa điểm) khácnhau hoặc được tổ chức lưu trữ ở nhiều cơ quan khác nhau Các cơ quan đều là
Trang 18thống nhất, song các cơ quan khác vẫn có thể đến để thu thập thông tin Bằng cáchlưu trữ nhiều phiên bản cơ sở dữ liệu tại nhiều nơi khác nhau, cho phép nhiều cơquan có thể sử dụng dữ liệu cùng một lúc tại nhiều nơi khác nhau Dữ liệu vẫn đượcbảo tồn dù có tai hoạ ở một vài nơi Cơ sở dữ liệu phân tán được phát triển để quản
lý hành chính và địa lý trên các hệ đa cơ sở dữ liệu
Cơ sở dữ liệu là tuyển tập các dữ liệu số hay còn gọi là Database không dưthừa về các đối tượng và hiện tượng cần được quản lý, đang có mặt hay xảy ra trên
bề mặt Trái đất, các dữ liệu này được sắp xếp thành một hệ thống thông tin Các dữliệu này có khả năng trao đổi hoặc biến đổi để phục vụ cho đa ngành, đa mục đíchcho nhiều người sử dụng
Cơ sở dữ liệu không gian là tuyển tập các dữ liệu tham chiếu không gian, hoạtđộng như một mô hình thực tế, phục vụ cho những mục đích xác định Các cơ sở dữliệu được tổ chức có cấu trúc dưới dạng các tệp tin (file) Xây dựng như một cơ sở
dữ liệu có nghĩa là xây dựng kết hợp phần cứng, phần mềm và các kho dữ liệu đểtạo ra khả năng thao tác và quản lý dữ liệu Các dữ liệu nói chung đều có khả năngnhập, xuất, chế tác, chuyển đổi, cập nhật và sửa chữa thông tin Cơ sở dữ liệu cònlàm nhiệm vụ duy trì và bảo quản thông tin của các đối tượng được quản lý ở cáctệp tin trong máy tính hoặc các thiết bị lưu trữ ngoài
Các thông tin phải được tổ chức một cách rất chặt chẽ và có cấu trúc rất khoahọc để đảm bảo cho việc tìm lại chúng một cách nhanh chóng và có thể sử dụngchúng một cách thuận tiện thông qua các công cụ phần mềm quản trị dữ liệu
Các thông tin đều được lưu trữ theo mô hình có cấu trúc nhất định, nhằm mụcđích giúp đỡ cho người dùng có thể khôi phục lại mối quan hệ giữa các đối tượngđược quản lý trong tự nhiên một cách nhanh chóng, người sử dụng còn có thể tiếnhành các phép toán
1.4.3 Thành phần cơ sở dữ liệu Gis
Cơ sở dữ liệu bao gồm CSDL không gian và CSDL thuộc tính
1.4.3.1 Các cơ sở dữ liệu không gian
Đó là hệ thống các bản đồ, các ảnh hàng không hoặc ảnh vệ tinh (trên đó cólưu trữ rất nhiều các đối tượng cần quản lý) được sắp xếp theo chủ đề rõ ràng Cácbản đồ này có thể chồng xếp lên nhau theo một hệ toạ độ và độ cao thống nhất để
Trang 19tạo thành một hệ thống thông tin trong một hệ thống không gian hoàn chỉnh về bềmặt địa lý của một khu vực quản lý.
1.4.3.2 Các cơ sở dữ liệu thuộc tính
Đó là hệ thống của các thông tin về tính chất của các vật thể được quản lý ởdạng biểu bảng và cũng có thể đưa ra hiển thị trên bản đồ cùng với các đối tượngtrên đồ hoạ
Sự kết nối hai loại dữ liệu trên sẽ tạo nên một hệ thống rất hùng mạnh, vừađầy đủ, vừa chi tiết lại vừa có tính trực quan cao Nếu các dữ liệu thuộc tính đượckết nối đúng thì nó sẽ được hiển thị đúng theo lệnh gọi hiển thị và biểu diễn các đốitượng không gian theo các thứ bậc hoặc theo các chủ đề đ• được phân loại sẵn trong
cơ sở dữ liệu Điều này sẽ dẫn đến sự đòi hỏi các dữ liệu trong cơ sở dữ liệu phảiđược sắp xếp có cấu trúc chặt chẽ và phải tuân thủ theo một mô hình cấu trúc nàođó
5 Các chức năng của GIS
Hệ thống thông tin địa lý GIS bao gồm 5 chức năng cơ bản sau:
- Thu thập dữ liệu
- Xử lý và thao tác dữ liệu
- Lưu trữ và quản lý dữ liệu
- Tìm kiếm và phân tích không gian
- Hiển thị đồ hoạ và tương tác
Trang 20Hình 1-5 Chức năng của GIS
Vai trò và sức mạnh của các chức năng của các hệ thống GIS khác nhau làkhác nhau và kỹ thuật xây dựng các chức năng đó cũng rất khác nhau
1.5.1 Thu thập dữ liệu
Trước khi dữ liệu địa lý có thể dùng cho GIS, dữ liệu này phải được chuyểnsang dạng số thích hợp Quá trình chuyển dữ liệu từ bản đồ giấy sang các file dữliệu dạng số được gọi là quá trình số hoá
Công nghệ GIS hiện đại có thể thực hiện tự động hoàn toàn quá trình này vớicông nghệ quét ảnh cho các đối tượng lớn, những đối tượng nhỏ hơn đòi hỏi một sốquá trình số hoá thủ công Ngày nay, nhiều dạng dữ liệu địa lý thực sự có các địnhdạng tương thích GIS Những dữ liệu này có thể thu được từ các nhà cung cấp dữliệu và được nhập trực tiếp vào GIS
Trang 21điện trong mức vùng) Trước khi các thông tin này được kết hợp với nhau, chúngphải được chuyển về cùng một tỷ lệ (mức chính xác hoặc mức chi tiết) Đây có thểchỉ là sự chuyển dạng tạm thời cho mục đích hiển thị hoặc cố định cho yêu cầu phântích Công nghệ GIS cung cấp nhiều công cụ cho các thao tác trên dữ liệu khônggian và cho loại bỏ dữ liệu không cần thiết.
1.5.3 Lưu trữ và quản lý dữ liệu
Đối với những dự án GIS nhỏ, có thể lưu các thông tin địa lý dưới dạng cácfile đơn giản Tuy nhiên, khi kích cỡ dữ liệu trở nên lớn hơn và số lượng ngườidùng cũng nhiều lên, thì cách tốt nhất là sử dụng hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS)
để giúp cho việc lưu giữ, tổ chức và quản lý thông tin Một DBMS chỉ đơn giản làmột phần mền quản lý cơ sở dữ liệu
Có nhiều cấu trúc DBMS khác nhau, nhưng trong GIS cấu trúc quan hệ tỏ rahữu hiệu nhất Trong cấu trúc quan hệ, dữ liệu được lưu trữ ở dạng các bảng Cáctrường thuộc tính chung trong các bảng khác nhau được dùng để liên kết các bảngnày với nhau Do linh hoạt nên cấu trúc đơn giản này được sử dụng và triển khaikhá rộng rãi trong các ứng dụng cả trong và ngoài GIS
1.5.4 Tìm kiếm và phân tích không gian
Việc tìm kiếm và phân tích không gian là cốt lõi chung nhất của GIS và phảiđáp ứng được đòi hỏi của mọi ứng dụng
Một khi đã có một hệ GIS lưu giữ các thông tin địa lý, có thể bắt đầu hỏi cáccâu hỏi đơn giản như:
+ Ai là chủ mảnh đất ở góc phố?
+ Hai vị trí cách nhau bao xa?
+ Vùng đất dành cho hoạt động công nghiệp ở đâu?
Và các câu hỏi phân tích như:
+ Tất cả các vị trí thích hợp cho xây dựng các toà nhà mới nằm ở đâu?
+ Kiểu đất ưu thế cho rừng sồi là gì?
+ Nếu xây dựng một đường quốc lộ mới ở đây, giao thông sẽ chịu ảnh hưởngnhư thế nào?
Trang 22GIS cung cấp cả khả năng hỏi đáp đơn giản "chỉ và nhấn" và các công cụ phântích tinh vi để cung cấp kịp thời thông tin cho những người quản lý và phân tích.Các hệ GIS hiện đại có nhiều công cụ phân tích hiệu quả, trong đó có hai công cụquan trọng đặc biệt:
Phân tích liền kề:
+ Tổng số khách hàng trong bán kính 10 km khu hàng?
+ Những lô đất trong khoảng 60 m từ mặt đường?
Để trả lời những câu hỏi này, GIS sử dụng phương pháp vùng đệm để xác địnhmối quan hệ liền kề giữa các đối tượng
Phân tích chồng xếp: Chồng xếp là quá trình tích hợp các lớp thông tin khác
nhau Các thao tác phân tích đòi hỏi một hoặc nhiều lớp dữ liệu phải được liên kếtvật lý Sự chồng xếp này, hay liên kết không gian, có thể là sự kết hợp dữ liệu vềđất, độ dốc, thảm thực vật hoặc sở hữu đất với định giá thuế…
1.5.5 Hiển thị đồ họa và tương tác
Việc hiển thị bản đồ và các dữ liệu GIS cộng với tương tác người sử dụng làyếu tố hoàn toàn thiết yếu cho sự thừa nhận bất cứ một thứ thông tin nào Thànhphần này cũng như giao diện với người sử dụng ở một hệ thống tin học bất kỳ đượcthiết kế phụ thuộc vào mục đích sử dụng
6 Các đặc điểm của HTTTĐL-GIS
GIS là một phần mềm có thể kết nối thông tin về vị trí địa lý của đối tượng vớinhững thông tin về bản thân đối tượng Khác với bản đồ trên giấy, bản đồ GIS cóthể tích hợp nhiều lớp thông tin Mỗi loại thông tin trên bản đồ có thể bố trí trên mộtlớp riêng, người sử dụng có thể bật hoặc tắt các lớp theo ý muốn
Điểm mạnh của GIS so với các bản đồ giấy chính là khả năng lựa chọn và xử
lý những thông tin cần thiết tùy theo những mục đích khác nhau
1.6.1 Khả năng chồng xếp các bản đồ (Map Overlaying)
Việc chồng lắp các bản đồ trong kỹ thuật GIS trong việc phân tích các số liệuthuộc về không gian, để có thể xây dựng thành một bản đồ mới mang các đặc tính
Trang 23hoàn toàn khác với bản đồ trước đây Dựa vào kĩ thuật chồng lắp các bản đồ mà ta
có các phương pháp sau:
Phương pháp cộng (sum)
Phương pháp nhân (multiply)
Phương pháp trừ (substract)
Phương pháp chia (divide)
Phương pháp tính trung bình (average)
Phương pháp hàm số mũ (exponent)
Phương pháp che (cover)
Phương pháp tổ hợp (crosstabulation)
Trang 24Hình 1-6 Nguyên lý khi chồng lắp các bản đồ
Hình 1-7 Việc chồng lắp các bản đồ theo phương pháp cộng
1.6.2 Khả năng phân loại thuộc tính (Reclassification)
Một trong những điểm nổi bật trong tất cả các chương trình GIS trong việcphân tích các thuộc tính số liệu thuộc về không gian là khả năng của nó để phân loạicác thuộc tính nổi bật của bản đồ Nó là một quá trình nhằm chỉ ra một nhóm thuộctính thuộc về một cấp nhóm nào đó Một lớp bản đồ mới được tạo ra mang giá trịmới, mà nó được tạo thành dựa vào bản đồ trước đây
Việc phân loại bản đồ rất quan trọng vì nó cho ra các mẫu khác nhau Mộttrong những điểm quan trọng trong GIS là giúp để nhận biết được các mẫu đó Đó
có thể là những vùng thích nghi cho việc phát triển đô thị hoặc nông nghiệp mà hầuhết được chuyển sang phát triển dân cư Việc phân loại bản đồ có thể được thựchiện trên 1 hay nhiều bản đồ
Trang 25Hình 1-8 Một thí dụ trong việc phân loại lại một bản đồ
1.6.3 Khả năng phân tích (Spatial analysis)
Tìm kiếm (Searching)
Vùng đệm (Buffer zone)
Nội suy (Spatial Interpolation)
Tính diện tích (Area calculation)
Tìm kiếm (Searching)
Nếu dữ liệu được mã hoá trong hệ vector sử dụng cấu trúc lớp hoặc lớp phủ,thì dữ liệu được nhóm lại với nhau sao cho có thể tìm kiếm một lớp 1cách dễ dàng.Trong GIS phương pháp này khó khăn khi mỗi một thành phần có nhiều thuộctính Một hệ lớp đơn giản yêu cầu dữ liệu đối với mỗi lớp phải được phân lớp trướckhi đưa vào
Vd: Tìm đường đi trên xe taxi, tìm đặc tính của một chủ hộ nào đó trên bản đồgiải thửa, theo dõi hướng bay của các loài chim di cư
Phép logic: Các thủ tục tìm kiếm dữ liệu sử dụng các thuật toán logic Boole đểthao tác trên các thuộc tính và đặc tính không gian Đại số Boole sử dụng các toán
tử AND, OR, NOT tuỳ từng điều kiện cụ thể cho giá trị đúng, sai
Trang 26VD: Cho 2 bản đồ A & B như dưới với thuật toán and và điều kiện “Tìmnhững vị trí có đất phù sa và đang canh tác lúa” ta tìm kiếm được những đối tượngkhông gian như bản đồ C.
Hình 1-9 Ứng dụng thuật toán logic trong tìm kiếm không gian
Vùng đệm (Buffer zone)
Nếu đường biên bên trong thì gọi là lõi còn nếu bên ngoài đường biên thì gọi
là đệm (buffer) Vùng đệm sử dụng nhiều thao tác phân tích và mô hình hoá khônggian
Trang 27-Hình 1-10 Bản đồ vùng đệm
Nội suy (Spatial Interpolation)
Trong tình huống thông tin cho ít điểm, đường hay vùng lựa chọn thì thì phảitiến hành nội suy để có nhiều thông tin hơn Nghĩa là phải giải đoán giá trị hay tậpgiá trị mới, phần này mô tả nội suy hướng điểm, có nghĩa 1 hay nhiều điểm trongkhông gian được sử dụng để phát sinh giá trị mới cho vị trí khác nơi không đo dữliệu được trực tiếp
Trong thực tế nội suy được áp dụng cho mô hình hoá bề mặt khi cần phải giảiđoán các giá trị mới cho bề mặt 2 chiều trên cơ sở độ cao láng giềng
Tính diện tích (Area Calculation)
Trang 28+ Đếm ô
+ Cân trọng lượng
+ Đo thước tỷ lệ
- Phương pháp GIS:
+ Dữ liệu Vector: chia nhỏ bản đồ dưới dạng đa giác
+ Dữ liệu Raster: tính diện tích của 1 ô, sau đó nhân diện tích này với số lượng
Xu hướng thay đổi của đối tượng: cung cấp hướng thay đổi của đối tượngthông qua phân tích các lãnh thổ trong vùng nghiên cứu theo thời gian
Cấu trúc và thành phần có liên quan của đối tượng: cung cấp mức độ sai lệchcủa các đối tượng so với kiểu mẫu và nơi sắp đặt chúng đã có từ các nguồn khác Các giải pháp tốt nhất để đáp ứng mục tiêu nghiên cứu
Các mô hình nhằm giả định các phương án khác nhau
7 Giới thiệu một số phần mềm Gis
1.7.1 Phần mềm MapInfo
Phần mềm GIS-MapInfo là một công cụ khá hữu hiệu để tạo và quản lý mộtCSDL địa lý vừa và nhỏ trên máy tính cá nhân Sử dụng công cụ MapInfo có thểthực hiện xây dựng một hệ thống thông tin địa lý, phục vụ cho mục đích nghiên cứukhoa học, và sản xuất của các tổ chức kinh tế và xã hội của các ngành và các địaphương Các thông tin trong MapInfo được tổ chức theo từng bảng (Table), mỗimột table là một bảng ghi dữ liệu mà hệ thống tạo ra Chỉ có thể truy cập vào cácchức năng của phần mềm MapInfo khi mà ta đ• mở ít nhất Table Mỗi một Table
Trang 29Trong cơ cấu tổ chức và quản lý của CSDL MapInfo sẽ được chia thành haithành phần cơ bản: Các đối tượng bản đồ (CSDL không gian và CSDL thuộc tính).
Dữ liệu không gian trong MapInfo được thể hiện dưới dạng:
- Đối tượng vùng (Region): Thể hiện các đối tượng khép kín hình học bao
phủ một vùng diện tích nhất định Chúng có thể là các Polygon, Ellipse và hình chữnhật
- Đối tượng đường (Line): Thể hiện các đối tượng không khép kín hình học.
Chúng có thể là các đường thẳng, các đường gấp khúc và các cung
- Đối tượng chữ (Text): Thể hiện các đối tượng không phải là địa lý của bản
đồ như: M•, tiêu đề ghi chú,
Dữ liệu bản đồ hay dữ liệu không gian có thể nhập bằng hai cách:
- Cách thứ nhất: Số hoá trực tiếp từ khuôn dạng Raster trong MapInfo hoặc
số hoá trong môi trường Windows Tuy nhiên, độ chính xác số hoá chưa cao, và tốc
độ số hoá chậm
- Cách thứ hai: Nhập dữ liệu đã được số hoá bằng cách chuyển đổi format
dữ liệu từ các phần mềm khác Autocad hoặc Microstation sang khuôn dạng dữ liệucủa MapInfo
Các dữ liệu thuộc tính được nhập trực tiếp trong MapInfo qua bảng dữ liệu
có thể thay đổi cấu trúc của bảng (Table Maintenance) bằng lệnh Table Struction
CSDL không gian và CSDL thuộc tính được liên kết với nhau thông qua mộtchỉ số ID, được lưu trữ và quản lý bên trong của các đối tượng bản đồ và có thể truycập, tìm kiếm thông tin cần thiết thông qua cả hai loại dữ liệu và các đối tượng bảnđồ
Quá trình phân tích và tìm kiếm các đối tượng trong phần mềm MapInfo chỉđược thực hiện khi chọn các đối tượng bản đồ cần thiết cho thao tác đó TrongMapInfo, tập hợp chọn (Selection) là một tập hợp dữ liệu được nhóm lại với nhautheo một hoặc nhiều chỉ tiêu tham biến cho trước
Chức năng Selection cho phép bạn chọn các bản ghi dữ liệu trong một lớpthông tin (Table) theo các thông tin thuộc tính (Atribute) của nó thoả m•n các chỉtiêu cho trước mà bạn đặt ra và tạo ra lớp trung gian Query Nhờ các thông tin chọn
Trang 30- Hiển thị chúng trong các cửa sổ thông tin như Browser và Map.GraphWindow,
- Sao chép thông tin vào bộ đệm và dán chúng vào các Table khác
- Biên tập và thực hiện lựa chọn tiếp các thông tin trong các Query
Ngoài ra, trong MapInfo còn sử dụng SQL select SQL select này cho phépngười sử dụng thao tác tạo ra các quan hệ kết nối để có thể kết nối đưa thông tin từnhiều bảng khác nhau vào cùng một bản đồ cho người sử dụng
Trình bày dữ liệu gồm có các bảng CSDL, các bản đồ trong môi trườngWindows Để lưu trữ môi trường làm việc này phải lưu bảng lệnh SaveWorkspace
Có ba loại cửa sổ trình bày dữ liệu:
- Cửa sổ bản đồ: Được sử dụng để đưa những thông tin được sắp xếp như
bản đồ
- Cửa sổ bảng dữ liệu: Được sử dụng để trình bày dữ liệu danh bảng.
- Cửa sổ biểu đồ: Được sử dụng để thể hiện dữ liệu dưới dạng quan hệ
thống kê
1.7.2 Phần mềm ArcGIS
Hãng ESRI là một trong những công ty hàng đầu về lĩnh vực GIS với sảnphẩm nổi tiếng là Arc/Info trước đây và nay là hệ thống phần mềm ArcGIS Hệthống phần mềm ArcGIS đã và đang được ứng dụng rộng rãi ở nước ta trong hệthống thông tin địa lý Hệ thống phần mềm GIS cung cấp ba mô hình dữ liệu để lưutrữ và xử lý số liệu:
- Mô hình dữ liệu Vector topology dưới dạng Converage Đây là mô hình
địa lý chính để thực hiện các phép toán phân tích bản đồ của Arc/Info trước đây vànay là ArcGIS
- Mô hình dữ liệu Vector Spaghetti dưới dạng file shape: Đây là mô hình
dữ liệu sử dụng cho phần mềm hiển thị và tra cứu bản đồ ArcView
- Mô hình dữ liệu “cơ sở dữ liệu không gian GeoDatabase”: Đây là mô
hình dữ liệu tiên tiến và mới được phát triển ở ArcGIS Mô hình dữ liệu này chophép quản lý và tích hợp các dạng dữ liệu khác nhau như bản đồ, ảnh thuộc tính,multimedia trong một cơ sở dữ liệu quan hệ thương mại
Trang 31Việc cung cấp ba mô hình dữ liệu này rất thuận lợi cho việc lựa chọn phương
án mô hình dữ liệu và khuôn dạng file cho cơ sở dữ liệu bản đồ
Hệ thống phần mềm ArcGIS là một thể thống nhất toàn diện bao gồm một bộphần mềm chạy độc lập và bổ sung cho nhau như phần mềm ArcGIS WorkStationvới phần mềm ArcEdit và ArcPlot được sử dụng để chia sẻ thông tin trên mạngInternet, phần mềm ArcGIS Desktop với các phần mềm tích hợp như: ArcMap,ArcCatalog, ArcToolbox, ArcSence, ArcGIS Extension
1.7.2.1 Mô hình dữ liệu trong ArcGIS
Định dạng Shapefile
Là một tập hợp các đối tượng đồng nhất về kiểu dữ liệu không gian(gồm cáckiểu Point, Polygon)
Points biểu diễn các feature không có miền bao hay độ dài, nhiều khi nó biểu
diễn các feature có kích thước quá nhỏ so với tỷ lệ của bản đồ
Hình 1-111 Đối tượng point trên bản đồ
Lines dùng để biểu diễn các feature có chiều dài xác định nhưng không có
miền bao hay những feature rất hẹp so với tỷ lệ bản đồ
Hình 1-12 Đối tượng line trên bản đồ
Polygons được dùng để biểu diễn các feature có miền bao xác định: ruộng đất,
ao, hồ hay các đơn vị hành chính…
Trang 32Hình 1-13 Đối tượng polygon trên bản đồ
Định dạng Coverage
Là định dạng để trình bày dữ liệu vector trong ArcInfo, có hiệu quả cao đốivới dữ liệu không gian và topology: dữ liệu thuôc tính được lưu trong các bảngquan hệ có thể tùy chọn kết nối với các cơ sở dữ liệu khác
Coverage kết hợp dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính cùng các quan hệtopology trong đối tượng Dữ liệu không gian được lưu ở các file nhị phân và dữliệu thuộc tính cùng với dữ liệu topology được lưu ở các INFO.table
Coverage được lưu trong máy tính dưới dạng một thư mục Tên thư mục chính
là tên Coverage, một tập hợp các Coverage được tổ chức tại một nơi gọi làworkspace
Định dạng Geodatabase
Geodatabase cất giữ các đối tượng không gian và thuộc tính của chúng trongcùng hệ thống cơ sở dữ liệu quan hệ- RDBMS(renational database managementsystem)
Những lớp đối tượng có thể độc lập hoặc thành nhóm trong một tập dữ liệu vàcác tập dữ liệu có mối quan hệ không gian
Cấu trúc một Geodatabase như sau:
Trang 33Hình 1-14 Cấu trúc một GeoDatabase
Trong Geodatabase có một hay nhiều Feature Dataset Feature Dataset là mộtnhóm các đối tượng có cùng hệ quy chiếu và hệ tọa độ Một Feature Dataset có thểchứa một hay nhiều Feature Class Feature Class chính là đơn vị chứa các đốitượngkhông gian của bản đồ và tương đương với một lớp(layer) trong ArcMap.Mỗi một Feature Class chỉ chứa một dạng đối tượng Mỗi một Feature Class sẽđược gắn chặt với một bảng thuộc tính (Attribute Table) Khi bạn tạo FeatureClass thì bảng thuộc tính cũng được tự động tạo theo
1.7.3 ArcMap
ArcMap là phần mềm ứng dụng chủ yếu trong ArcGIS Desktop Nó được ứngdụng trong GIS cho tất cả các loại dữ liệu bản đồ Trong phần mềm ứng dụng nàybạn có thể làm việc với rất nhiều loại bản đồ Mỗi một bản đồ đều có một trang cửa
sổ để thể hiện dữ liệu địa lý, hoặc để xem một chuỗi các lớp thông tin, lời chú giải,thanh tỷ lệ, mũi tên chỉ phương Bắc và phương Nam của đối tượng
Hiển thị bản đồ với chất lượng cao, ArcMap có khả năng liên kết toàn bộcông việc của bạn với các bản đồ chuyên đề được hiển thị trên màn hình của bạn.ArcMap tự động thực hiện việc phân loại dữ liệu có định hướng, sắp xếp các bảngmầu cho từng loại dữ liệu, các biểu tượng phân chia, biểu tượng đồ thị, độ lệchchuẩn, tiêu chuẩn hoá và đồ hoạ thương mại ArcMap hiện diện với một sự lựa chọn
Trang 34bạn có thể tạo ra các bản báo cáo có tính chuyên nghiệp, bao gồm bản đồ được ghéplẫn, giúp bạn thành công hơn trong việc truyền đạt kết quả của việc phân tích hệthống thông tin địa lý.
Làm việc với ArcMap chúng ta có thể trả lời được câu hỏi như là: “Cái gì?”,
“ở đâu?”, “bao nhiêu?”, và cũng có thể hiểu được mối quan hệ hình học giữa cácđối tượng khác nhau Từ dữ liệu thuộc tính và mối quan hệ topology giữa các đốitượng đó có thể xây dựng các dạng biểu đồ khác nhau như: Biểu đồ dân số, biểu đồmặt cắt địa hình,
Ngoài ra, ArcMap cho biết rất nhiều phương pháp khác nhau để kết nối bản
đồ với dữ liệu địa lý và trình bày nó
Hình 1-15 Các thành phần cơ bản trong ArcMap
1.7.4 ArcCatalog
Phần mềm ArcCatalog là một phần mềm trong bộ phần mềm ArcGIS đượcdùng để xác định vị trí và quản lý dữ liệu không gian Bạn có thể sử dụngArcCatalog để tổ chức dữ liệu của bạn như: Coppy, dán, di chuyển hay xoá bỏ dữliệu trong CSDL
Trang 35Hình 1-16 Giao diện ứng dụng ArcCatalog
1.7.5 ArcTollbox
Phần mềm ArcToolbox là phần mềm ứng dụng đơn giản chứa đựng nhiềuthanh công cụ để sử dụng cho GIS trong việc chuyển đổi và gán giá trị độ cao chotừng đối tượng địa lý
ArcGIS chỉ hoàn hảo khi có sự tham gia của ArcToolbox, nó bao hàm một bộcác thanh công cụ (trên 150 thanh) được sử dụng cho việc chuyển đổi dữ liệu, xuất
dữ liệu, quản lý tờ bản đồ, phân tích lớp phủ thực vật, chuyển đổi phép chiếu bản đồ
và nhiều mục đích khác
Khi liên kết các phần mềm trong ArcGIS thì tất cả mọi nhiệm vụ đặt ra củaGIS sẽ được thực hiện hoàn hảo Ví dụ, ta có thể tìm kiếm và nhận xét cho các dữliệu của bản đồ trong ArcCatalog Sau đó mở ArcMap trong ArcCatalog bạn có thểbiên tập và nâng cao dữ liệu của bạn thông qua các thanh công cụ được sử dụngtrong môi trường biên tập của ArcMap Từ đó ta cũng có thể tạo lập được mô hình
dữ liệu không gian trong ArcScence
Ngoài ra, ta có thể tìm kiếm dữ liệu trong từng vị trí khác nhau thông quamối liên hệ giữa các CSDL trong ArcCatalog Mỗi lần tìm dữ liệu mà bạn quan tâm,
Trang 36bạn có thể kéo lớp công cụ trong ArcMap Ta cũng có thể tìm dữ liệu từ ArcCatalogthông qua các thanh công cụ trong ArcToolbox.
Hình 1-17 Giao diện ứng dụng ArcToolbox
Trang 37CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG CSDL QUẢN LÝ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT XÃ LIÊN HÀ
HUYỆN ĐÔNG ANH THÀNH PHỐ HÀ NỘI
1 Tổng quan về xây dựng CSDL quản lý hiện trạng sử dụng đất.
2.1.1 Bản đồ hiện trạng xử dụng đất
2.1.1.1 Khái niệm
Bản đồ hiện trạng sử dụng đất là bản đồ thể hiện sự phân bố các loại đất theoquy định về chỉ tiêu kiểm kê theo mục đích sử dụng đất tại thời điểm kiểm kê đấtđai và được lập theo đơn vị hành chính các cấp, vùng địa lý tự nhiên- kinh tế và cảnước Nội dung bản đồ hiện trạng sử dụng đất phải đảm bảo phản ánh đầy đủ, trungthực hiện trạng sử dụng đất tại thời điểm thành lập bản đồ
Bản đồ hiện trạng sử dụng đất dạng số là bản đồ được số hoá từ các bản đồhiện trạng sử dụng đất đã có hoặc được thành lập bằng công nghệ số
2.1.1.2 Tỷ lệ bản đồ hiện trạng sử dụng đất
Khi xác định tỷ lệ bản đồ hiện trạng sử dụng đất phải dựa trên các căn cứ sau:
- Mục đích, yêu cầu thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất
- Quy mô diện tích tự nhiên, hình dạng của khu vực thành lập bản đồ
- Mức độ phức tạp và khả năng khai thác sử dụng đất
- Phù hợp với tỷ lệ bản đồ quy hoạch phân bố sử dụng đất cùng cấp
- Đáp ứng yêu cầu kỹ thuật thể hiện đầy đủ nội dung bản đồ hiện trạng sửdụng đất
- Không cồng kềnh, tiện lợi cho xây dựng và dễ cho sử dụng
Với những căn cứ trên, tỷ lệ bản đồ hiện trạng sử dụng đất được Tổng cục địa chính quy định trong quy phạm thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất cho các cấpnhư sau:
- Cấp xã, phường, thị trấn: tỷ lệ 1:5000 - 1:10 000