2.4.1. ArcGIS và ArcGIS online
ArcGIS là một hệ thống phần mềm cung cấp một giải pháp tổng thể về hệ thống thông tin địa lý, bao gồm nhiều modul khác nhau, đáp ứng nhu cầu cho mọi tổ chức, từ những người sử dụng đơn lẻ cho đến hệ thống có tính toàn cầu.
Phần mềm ArcGIS cung cấp nhiều chức năng để có thể:
- Xây dựng một mô hình xử lý không gian rất hữu dụng cho việc tìm ra các mối quan hệ, phân tích dữ liệu và tích hợp dữ liệu.
- Thực hiện chồng lớp các véc tơ, tính xấp xỉ và phân tích thống kê.
- Tạo ra các đặc tính cho sự kiện và chồng xếp các đặc tính của các sự kiện đó. - Chuyển đổi dữ liệu và các định dạng của dữ liệu theo rất nhiều loại định dạng.
- Xây dựng những dữ liệu phức tạp, các mô hình phân tích và các đoạn mã để tự động hóa các quá trình GIS…
Bộ phần mềm ArcGIS Desktop (sau đây gọi tắt là ArcGIS) bao gồm 3 thành phần cốt lõi sau:
- ArcMap để hiển thị, xử lý và phân tích dữ liệu và thành lập các bản đồ; Đây là phần mềm bạn sẽ sử dụng nhiều nhất.
- ArcCatalog để quản lý, theo dõi các dữ liệu đã có hoặc tạo mới và mô tả các dữ liệu mới. Vai trò của ArcCatalog tương tự như Windows Explorer, sự khác biệt là ArcCatalog làm việc với các nguồn dữ liệu (lớp dữ liệu, bảng dữ liệu,…) chứ không phải là với các tệp tin. ArcCatalog có thể hoạt động như một phần mềm độc lập, hay tích hợp trong ArcMap như minh họa ở hình vẽ dưới.
- ArcToolbox cung cấp các công cụ để phân tích dữ liệu, xuất - nhập và chuyển đổi dữ liệu. ArcToolBox không hoạt động như một phần mềm độc lập mà được tích hợp trong ArcMap hoặc ArcCatalog (xem hình minh họa ở dưới).
Ngoài 3 thành phần cốt lõi nêu trên, ArcGIS còn bao gồm 2 phần mềm bổ trợ khác là:
- ArcScene: dùng để hiển thị dữ liệu dưới dạng mô hình 3D.
- ArcGlobe: dùng để hiển thị dữ liệu trong mô hình Trái đất dưới dạng quả địa cầu. Hình thức gần giống như Google Earth (Trần Quốc Bình, 2011).
Hình 2.3. Các thành phần cốt lõi của ArcGIS Desktop
Khả năng của ArcGIS là rất lớn vì ngoài 5 phần mềm nêu trên, ArcGIS còn có hàng nghìn ứng dụng chạy trên nó, gọi là phần mở rộng (Extension). Đáng kể nhất là Spatial Analyst (phân tích không gian) và 3D Analyst (phân tích và hiển thị dữ liệu 3D) (Trần Quốc Bình, 2011).
ArcMap là ứng dụng để tạo ra bản đồ. Mỗi bản đồ trong ArcMap được gọi là Map document và được ghi trong các file có đuôi mở rộng là *.mxd, một lớp bản đồ có thể có nhiều Data frames. Data frame là một nhóm các lớp bản đồ (Data layer hay Feature layer) theo một nội dung nào đó và có cùng cơ sở toán học (được hiển thị trong một hệ quy chiếu). Các layer có thể được tạo từ nhiều nguồn dữ liệu khác nhau: shape files, personal geodatabase, ArcInfo cover datasets, CAD drawings, SDE databases, tables, images.
Các dữ liệu địa lý có hai dạng chính là vector (shape, cover, CAD, geodatabase…) và raster (ảnh số, ảnh quét, các file ảnh dưới dạng *.jpg, *.tift…). Có 4 định dạng chủ yếu mà ArcMap dùng để lưu trữ dữ liệu là Shape files, Personal GeoDatabase (gọi tắt là GeoDatabase), File GeoDatabase và SDE GeoDatabase. Shape files đơn giản hơn GeoDatabase song chức năng của nó lại ít hơn. Vì vậy để quản lý chặt chẽ hơn, định dạng GeoDatabase hay được sử dụng nhiều hơn.
GeoDatabase là một cơ sở dữ liệu được chứa trong một file có đuôi là *.mdb (định dạng của MS Acsess). Khác với shape file, GeoDatabase cho phép lưu trữ topology của các đối tượng.
Trong một GeoDatabase có một hay nhiều Feature Dataset. Feature Dataset là một nhóm các đối tượng có cùng chung hệ quy chiếu và hệ tọa độ. Một Feature Dataset có thể chứa một hay nhiều Feature Class. Feature Class chính là đơn vị chứa các đối tượng không gian của bản đồ và cung cấp dữ liệu cho một (layer) trong ArcMap. Mỗi Feature Class chỉ chứa 1 trong các dạng đối tượng là: point (điểm), polyline (đường), polygon (vùng). Một Feature Class sẽ được gắn chặt với một bảng thuộc tính (Attribute Table).
2.4.2. Giới thiệu chung về ArcGIS Online
ArcGIS Online là một nền tảng điện toán đám mây dựa trên sự hợp tác giữa các thành viên của một tổ chức để tạo, chia sẻ và truy cập bản đồ, các ứng dụng cũng như dữ liệu, bao gồm bản đồ nền (basemaps) được xuất bản bởi ESRI. Thông qua ArcGIS Online, người dùng sẽ truy cập vào điện toán đám mây của ESRI một cách an toàn, tại đây người dùng có thể quản lý, tạo, lưu trữ và truy cập nhiều lớp dữ liệu. Vì ArcGIS Online là một phần không thể thiếu của hệ thống phần mềm ArcGIS nên người dùng có thể sử dụng nó để mở rộng khả năng của ArcGIS Desktop, ArcGIS server, ArcGIS Web APIs, and ArcGIS Runtime SDKs và những ứng dụng khác liên quan đến ArcGIS (ESRI Vietnam, 2014).
ArcGIS Online bao gồm các bản đồ tương tác và những phối cảnh cho phép khám phá, hiểu rõ và đo đạc dữ liệu địa lý mà người dùng cần. Truy cập vào các bản đồ có sẵn để sử dụng và cho phép hiển thị các mô hình, các câu trả lời, các mối quan hệ của cộng đồng và thế giới. Sử dụng các công cụ phân tích bao gồm trong trình xem bản đồ để tiết lộ những điểm mới, tìm các địa điểm phù hợp, làm phong phú thêm dữ liệu và có thể tóm tắt được dữ liệu cần thiết.
Thông qua chức năng hiển thị bản đồ và các phối cảnh có thể truy cập vào một thư viện bản đồ nền và sử dụng các công cụ để thêm các lớp riêng và có thể chia sẻ với người khác. Người dùng cũng có thể truy cập dễ dàng sử dụng các công cụ để tạo ra các ứng dụng có thể xuất bản trên ArcGIS Online.
ArcGIS Online giúp tương tác với dữ liệu bằng cách chia sẻ nội dung liên quan đến các hoạt động chung. Người quản trị có thể thiết lập các nhóm riêng hoặc nhóm chỉ được mời hoặc nhóm công khai để mở cho tất cả mọi người. Hoặc
có thể chia sẻ bản đồ bằng cách nhúng chúng vào các trang web, trên các Blog hay trong các ứng dụng web hoặc thông qua các công cụ hoặc phương tiện thông tin đại chúng. ArcGIS Online bao gồm một số các cấu hình ứng dụng và người xây dựng. Chỉ một vài bước và không cần phải lập trình, có thể xuất bản một ứng dụng web mà bất cứ ai cũng có thể truy cập thông qua trình duyệt web.
Hình 2.4. Mô hình tương tác của ArcGIS Online
Các lớp và bản đồ như các lớp dữ liệu web có thể được xuất bản trên ArcGIS Online. Điều này giải phóng được tài nguyên khi các lớp dữ liệu web được lưu trữ trên đám mây của ESRI và quy mô tự động tăng lên hoặc giảm xuống khi có nhu cầu. Người dùng có thể xuất bản trực tiếp các dữ liệu từ ArcGIS cho các ứng dụng Desktop hoặc website của ArcGIS Online mà không cần phải cài đặt trên server và chia sẻ các dữ liệu này với bên ngoài cơ quan, đơn vị. Các đơn vị, cơ quan có nhu cầu cũng có thể thêm các lớp dữ liệu hoặc dùng các công cụ xử lý dữ liệu để tạo ra các bản đồ của họ hoặc các ứng dụng của họ.
Quản lý dữ liệu trên ArcGIS Online thông qua các công cụ, các tính năng cho phép người quản trị tại đơn vị không chỉ tùy chọn trang chủ mà còn quản trị được toàn bộ đơn vị. Điều này bao gồm việc cấu hình các trang web, mời các thành viên sử dụng và xác định các chức năng mà họ có thể sử dụng được, quản lý nội dung và các nhóm hay thiết lập các chính sách bảo mật.
Người dùng có thể truy cập ArcGIS Online thông qua trình duyệt web, thiết bị di động, hay xem bản đồ trên các ứng dụng deskop, cũng như trực tiếp thông qua các phần mềm của ArcGIS như: ArcGIS Desktop. Khi tham gia vào một tổ chức, đơn vị và đăng ký với tài khoản đơn vị, người dùng có thể xem các tùy chỉnh của trang web, có thể truy cập dữ liệu độc quyền của đơn vị mình và những nội dung không gian địa lý khác hay tham gia vào các nhóm, tổ chức khác và có thể lưu trữ các công việc của chúng ta ở ArcGIS Online (ESRI, 2015).
PHẦN 3. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1. ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU
Huyện Hạ Hoà, tỉnh Phú Thọ.
3.2. THỜI GIAN NGHIÊN CỨU
- Đề tài nghiên cứu ứng dụng cơ sở dữ liệu quy hoạch sử dụng đất huyện Hạ Hòa trong giai đoạn 2015-2020.
- Thời gian thực hiện đề tài: Từ tháng 04 năm 2016 đến tháng 09 năm 2017.
3.3. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là cơ sở dữ liệu quy hoạch sử dụng đất huyện Hạ Hòa, tỉnh Phú Thọ.
- Dữ liệu không gian về đất đai là các đối tượng có cấu trúc hình học như quy hoạch kế hoạch sử dụng đất, điểm địa danh ghi chú, thống kê kiểm kê đất đai , giao thông, thủy lợi, biên giới - địa giới.
- Dữ liệu thuộc tính về đất đai là dữ liệu quy hoạch sử dụng đất huyện Hạ Hòa, dữ liệu kế hoạch sử dụng đất hàng năm huyện Hạ Hòa.
3.4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
3.4.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội huyện Hạ Hòa
- Điều kiện tự nhiên, tài nguyên thiên nhiên: Vị trí địa lý; địa hình, địa mạo; khí hậu; thuỷ văn; các nguồn tài nguyên
- Điều kiện phát triển kinh tế xã hội : Tăng trưởng kinh tế và chuyển dịch cơ cấu kinh tế; Thực trạng phát triển các ngành kinh tế; Thực trạng về sản xuất công nghiệp - tiểu thủ công nghiệp, đầu tư xây dựng; Thực trạng về văn hóa – xã hội; Thực trạng phát triển đô thị và các khu dân cư nông thôn; Thực trạng phát triển cơ sở hạ tầng kỹ thuật, hạ tầng xã hội.
- Đánh giá chung về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội.
3.4.2. Đánh giá công tác quản lý đất đai và sử dụng đất huyện Hạ Hòa
- Tình hình quản lý đất đai được đánh giá theo 15 nội dung quản lý nhà nước về đất đai.
- Hiện trạng sử dụng đất huyện Hạ Hòa năm 2015;
- Biến động sử dụng đất các loại đất trong giai đoạn 2010-2015;
- Khái quát về phương án quy hoạch sử dụng đất đến năm 2020, kế hoạch sử dụng đất kỳ từ 2015-2020;
3.4.3. Xây dựng cơ sở dữ liệu quy hoạch sử dụng đất tại huyện Hạ Hòa
- Xây dựng cơ sở dữ liệu không gian:
Dựa trên nền bản đồ hiện trạng sử dụng đất 2015 và bản đồ quy hoạch sử dụng đất đến năm 2020 ở dạng số của huyện Hạ Hòa tiến hành biên tập bản đồ bằng phần mềm Microstation, sau đó chuyển sang phần mềm ArcGIS, chuẩn hóa các lớp đối tượng không gian, chuẩn hệ tọa độ, chuẩn về phân lớp đối tượng (giao thông, thủy hệ, địa giới ranh giới, khoanh đất,...);
- Nhập thuộc tính cho cơ sở dữ liệu không gian: Điều tra, thu nhập thông tin để nhập các thông tin thuộc tính cho các đối tượng không gian hình thành các trường thuộc tính về giao thông, thủy hệ, biên giới địa giới, thửa đất (ID, loại đất, mục đích sử dụng, diện tích,...).
- Hoàn thiện cơ sở dữ liệu quy hoạch sử dụng đất.
3.4.4. Khai thác sử dụng cơ sở dữ liệu quy hoạch sử dụng đất
- Hiển thị thông tin về quy hoạch sử dụng đất. - Tìm kiếm khoanh đất theo điều kiện xác định.
- Cập nhật thông tin đất đai, thông tin kinh tế xã hội phục vụ quy hoạch. - Kết nối thông tin liên quan.
- Sử dụng chức năng phân tích của phần mềm ArcGIS để tính toán các chỉ tiêu kinh tế xã hội hoặc xây dựng các bản đồ chuyên đề.
- Thống kê, so sánh, tính toán các chỉ tiêu.
3.4.5. Ứng dụng WebGIS để chia sẻ thông tin về cơ sở dữ liệu quy hoạch
Khi cơ sở dữ liệu quy hoạch đã xây dựng đầy đủ, chúng ta có thể chia sẻ thông tin về quy hoạch huyện Hạ Hòa qua ArcGIS online.
3.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.5.1. Phương pháp thu thập tài liệu, số liệu
Thu nhập số liệu thứ cấp: thu nhập các số liệu, thông tin, bản đồ để tham khảo, sử dụng phục vụ cho mục đích nghiên cứu.
Các tài liệu, bản đồ thu thập được bao gồm:
- Thu thập số liệu dân số, lao động, số liệu thực trạng phát triển kinh tế - xã hội, thực trạng phát triển cơ sở hạ tầng.
- Thu thập bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2015 của huyện Hạ Hòa, bản đồ quy hoạch sử dụng đất năm 2015 của huyện Hạ Hòa, tỉnh Phú Thọ,
- Thu thập số liệu quy hoạch sử dụng đất đến năm 2020 của huyện Hạ Hòa, tỉnh Phú Thọ.
- Thu thập các chương trình, đề tà , dự án ngh ên cứu có l ên quan của các nhà khoa học để tham khảo, kế thừa k ến thức về ứng dụng GIS trong xây dựng cơ sở dữ l ệu nó chung và cơ sở dữ l ệu quy hoạch sử dụng đất nó r êng.
Thu thập dữ liệu sơ cấp: Khảo sát thực địa phục vụ cho việc cập nhật và xây dựng thông tin nguồn dữ liệu.
3.5.2. Phân tích thống kê và xử lý số liệu
Sau khi thu thập được bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2015, bản đồ quy hoạch sử dụng đất đến 2020, phương án quy hoạch sử dụng đất đến năm 2020 tiến hành phân tích, thống kê và xử lý số liệu.
3.5.3. Phương pháp xây dựng cơ sở dữ liệu
Sử dụng phần mềm Microstation để xử lý, biên tập bản đồ hiện trạng sử dụng đất và bản đồ quy hoạch sử dụng đất phân lớp các đối tượng bản đồ theo nhóm các đối tượng sau: giao thông (đường quốc lộ, tỉnh lộ, huyện lộ); thủy hệ (sông, suối, kênh, mương,...); biên giới địa giới (ranh giới xã); địa danh (điểm dân cư, điểm kinh tế xã hội,..); quy hoạch (khoanh đất quy hoạch).
Tiến hành sử dụng phần mềm ArcGIS Deskop của hệ thống thông tin địa lý (GIS) để chuẩn hóa, xử lý biên tập và xây dựng cơ sở dữ liệu không gian trên cơ sở bản đồ hiện trạng sử dụng đất, bản đồ quy hoạch sử dụng đất huyện Hạ Hòa. Sau khi xây dựng xong cơ sở dữ liệu không gian, bảng thuộc tính chứa đựng các dữ liệu đơn giản như: mã loại đất, diện tích,...Tiến hành chuyển dữ liệu thuộc tính sang quản lý bằng file Excel để nhập thêm các trường thông tin thuộc tính khác sau đó kết nối lại với dữ liệu không gian thông qua một trường chứa mã địa chỉ liên kết giữa bảng thuộc tính trên phần mềm ArcGIS deskop và file dữ liệu Excel. Để toàn bộ cơ sở dữ liệu sau khi xây dựng có thể đưa lên WebGIS và lưu trữ trực tuyến ta cần phải chuyển đổi dữ liệu từ hệ tọa độ VN2000 sang hệ tọa độ quốc tế WGS1984 theo một công thức chuyển được thiết lập trên các ứng dụng chuyển đổi hệ tọa độ trên ArcGIS.
Cơ sở dữ liệu quy hoạch sử dụng đất sau khi được xây dựng hoàn thiện trên phần mềm ArcGIS bao gồm cơ sở dữ liệu không gian, cơ sở dữ liệu thuộc tính phục vụ công tác quy hoạch sử dụng đất.
3.5.4. Phương pháp WebGIS
Sau khi cơ sở dữ liệu quy hoạch sử dụng đất được xây dựng hoàn thành trên phần mềm ArcGIS Deskop 10.3 sẽ được chia sẻ trên ứng dụng ArcGIS online thông qua đăng nhập tài khoản dùng thử tại trang web http://arcGIS.com. Đây là phần mềm miễn phí cho mỗi cá nhân để xây dựng, quản lý, biên tập, chia sẻ dữ liệu thông tin với các đối tượng khác cũng như sử dụng các nguồn thông tin, dữ liệu được chia sẻ bởi ERSI với những người sử dụng GIS trên thế giới.
PHẦN 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI HUYỆN HẠ HÒA 4.1.1. Điều kiện tự nhiên
4.1.1.1. Vị trí địa lý
Hạ Hoà là huyện miền núi nằm về phía Tây Bắc của tỉnh Phú Thọ. Trung tâm huyện Hạ Hòa cách thành phố Việt Trì khoảng 70 km. Địa giới hành chính tiếp giáp như sau:
- Phía Bắc và Tây bắc giáp tỉnh Yên Bái; - Phía Tây Nam giáp huyện Yên Lập;