2.1. Mục tiêu
Xây dựng, chuẩn hóa và quản lý bộ CSDL GIS về đất đai và các thông tin liên ngành bổ trợ khác (về giao thơng, địa chất, khống sản, thủy văn và thảm thực vật) theo hệ tọa độ quốc gia VN2000 bằng các phần mềm GIS chuyên dụng hiện hành. Với phạm vi nghiên cứu là địa bàn huyện Sóc Sơn, thành phố Hà Nội.
2.2. Nội dung nghiên cứu
2.2.1. Nghiên cứu điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội và tài nguyên đất huyện Sóc Sơn, thành phố Hà Nội Sơn, thành phố Hà Nội
- Nghiên cứu về điều kiện tự nhiên, KTXH, định hướng phát triển của huyện. - Nghiên cứu thực trạng cơ cấu kinh tế (nông nghiệp; công nghiệp; xây dựng...); cơ cấu thu nhập ngành nông nghiệp (trồng trọt; chăn nuôi; dịch vụ). Dân số, cơ cấu dân tộc và lao động.
- Nghiên cứu đặc điểm tài nguyên đất, tình hình sử dụng đất, biến động đất đai, tình hình SXNN, sự hình thành các khu cơng nghiệp, cụm công nghiệp, làng nghề, các khu đô thị mới...
- Đánh giá: HTSDĐ, yêu cầu sử dụng và bảo vệ tài nguyên đất.
2.2.2. Nghiên cứu xây dựng và quản lý bộ cơ sở dữ liệu GIS phục vụ quy hoạch sử dụng và bảo vệ tài nguyên đất huyện Sóc Sơn, thành phố Hà Nội dụng và bảo vệ tài nguyên đất huyện Sóc Sơn, thành phố Hà Nội
Cập nhật và chuẩn hóa dữ liệu theo hệ tọa độ quốc gia VN2000. Dữ liệu được đồng bộ hóa từ các chuẩn khác nhau theo Quy chuẩn QCVN 42: 2012/BTNMT ban hành ngày 19/3/2012 về Chuẩn thông tin địa lý cơ sở.
Các dữ liệu được cập nhật, chuẩn hóa và đồng bộ hóa bao gồm: Dữ liệu về thổ nhưỡng (theo phân cấp các chỉ tiêu tự nhiên cho đánh giá đất đai phục vụ SXNN); Dữ liệu về HTSDĐ; Dữ liệu về giao thơng, địa chất, khống sản, thủy văn và thảm thực vật. Mỗi lớp dữ liệu được xây dựng và biên tập thành các lớp chuyên đề riêng.
Bộ CSDL được sử dụng và quản lý trực tiếp trong hệ thống phần mềm GIS. Để phát triển và nâng cao khả năng ứng dụng của CSDL, luận văn còn nghiên cứu xây dựng trang WebGIS cung cấp thông tin dữ liệu trực tuyến.
2.2.3. Nghiên cứu đề xuất giải pháp sử dụng hợp lý và bảo vệ tài nguyên đất nơng nghiệp huyện Sóc Sơn, thành phố Hà Nội
Để có căn cứ khoa học và thực tiễn việc đề xuất sử dụng hợp lý và bảo vệ tài nguyên đất đai cần phải tiến hành phân tích, đánh giá bộ CSDL và xây dựng các bản đồ chuyên đề thành phần, trong đó có bản đồ phân hạng mức độ thích hợp của đất đai đối với một số loại sử dụng đất chính (theo quy hoạch đến năm 2020 của thành phố Hà Nội). Sử dụng các phương pháp phân tích khơng gian, chồng xếp bản đồ để có thể đưa ra những nhận định chính xác nhất. Đề tài sẽ xây dựng hướng dẫn và một số ví dụ trợ giúp cho việc phân tích, tìm kiếm các đối tượng trong những trường hợp cụ thể.
2.3. Phương pháp nghiên cứu
2.3.1. Phương pháp nghiên cứu tài liệu
Đề tài tiến hành phân tích, tổng hợp các cơng trình nghiên cứu và tài liệu số có liên quan đến chất lượng, số lượng tài nguyên đất nói chung và đất sản xuất nơng nghiệp nói riêng, và các thông tin bổ trợ khác tại các cơ quan nghiên cứu; cơ quan quản lý ở Trung ương và địa phương. Trên cơ sở đó chỉnh lý, hồn thiện bộ CSDL, cũng như rút ra một số vấn đề có tính lý luận và thực tiễn liên quan đến nội dung nghiên cứu của đề tài.
Áp dụng phương pháp đánh giá đất đai theo "Quy trình đánh giá đất sản xuất nông nghiệp phục vụ quy hoạch sử dụng đất cấp huyện" (TCVN 8409-2010), trong xây dựng CSDL theo phân cấp các chỉ tiêu tự nhiên.
Trong quá trình thực hiện nghiên cứu, đề tài sẽ sử dụng: một số phần mềm quản lý số liệu thông dụng (EXCEL, ACCESS....) cho xử lý và tính tốn.
2.3.2. Phương pháp xây dựng và phát triển ứng dụng của cơ sở dữ liệu
CSDL được xây dựng đảm bảo theo 4 chuẩn: chuẩn hệ quy chiếu, chuẩn tổ chức dữ liệu, chuẩn topology và chuẩn dữ liệu thuộc tính.
Quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu
- Xác định mục đích, đối tượng, phạm vi và quy mơ sử dụng bộ CSDL.
- Yêu cầu cho dữ liệu: yêu cầu về nội dung, chất lượng, hình thức tổ chức và hình thức khai thác, lưu trữ, ứng dụng dữ liệu.
- Lập thiết kế kỹ thuật: xác định phần mềm, kỹ thuật sử dụng.
- Thu thập dữ liệu: bao gồm nhiều loại dữ liệu từ nhiều nguồn có thể ở các định dạng khác nhau. Sau đó tiến hành khảo sát hiện trạng dữ liệu để đánh giá chi tiết về các dữ liệu đã thu thập.
- Xử lý dữ liệu khơng gian và thuộc tính: kiểm tra, bổ sung, chỉnh lý, cập nhật, chuẩn hóa… dữ liệu. Đối với các dữ liệu thuộc tính thì các bảng biểu, số liệu phải ở khuôn dạng thiết kế thống nhất.
- Lưu trữ, lập bản đồ chuyên đề: Lưu trữ cũng như sử dụng và xây dựng ứng dụng cho bộ CSDL được hoàn thiện nhờ sự kết hợp giữa phần mềm GIS và hệ quản trị CSDL. Thành lập bản đồ chuyên đề với phần mềm biên tập bản đồ chuyên nghiệp, để hiển thị trực quan dữ liệu cần thiết.
Phát triển ứng dụng của cơ sở dữ liệu
Với bộ CSDL đã xây dựng, ta tiến hành phát triển ứng dụng của nó nhờ giải pháp cung cấp thơng tin dựa trên WebGIS, để từ đó thiết lập các hệ thống thông tin và bản đồ chuyên đề dưới dạng tương tác trực tuyến. Đề tài kết hợp hệ thống phần mềm GIS và công nghệ WebGIS để phát triển ứng dụng này.
2.3.3. Phần mềm sử dụng
2.3.3.1. Phần mềm GIS
Phần mềm HTTTĐL là một tập hợp của các câu lệnh, chỉ thị nhằm điều khiển phần cứng của máy tính thực hiện một nhiệm vụ xác định. Phần mềm này được lưu trữ trong máy tính như là các chương trình trong bộ nhớ của hệ thống để cung cấp các thư mục hoạt động trong hệ thống cơ sở của máy tính và thu nhận chúng. Phần mềm HTTTĐL thường có khả năng quản lý CSDL, xử lý, phân tích dữ liệu khơng gian, lưu giữ, tra cứu các số liệu thuộc tính phi khơng gian cùng với các thơng tin bản đồ, cũng như khả năng thiết lập các chương trình ứng dụng trong mơi trường GIS.
Hiện nay, có nhiều phần mềm GIS được sử dụng trên thế giới, trong đó phần mềm MapInfo là một cơng cụ khá hữu hiệu để tạo và quản lý CSDL địa lý vừa và nhỏ trên máy tính cá nhân, mang các chức năng chính của một hệ HTTTĐL, với ưu điểm nổi bật là khả năng hỏi đáp CSDL địa lý. Sử dụng MapInfo có thể thực hiện xây dựng một HTTTĐL phục vụ cho mục đích nghiên cứu khoa học và sản xuất của nhiều đơn vị, tổ chức. Ngồi ra, MapInfo cịn tương đối gọn nhẹ và dễ sử dụng. Vì vậy, đề tài sử dụng phần mềm MapInfo 10.5 trong việc xây dựng, chuẩn hóa và quản lý bộ CSDL.
MapInfo là một giải pháp máy tính để bàn. Các thơng tin trong MapInfo được tổ chức theo từng bảng (Table), mỗi một Table là một tập hợp các file về thông tin đồ họa hoặc phi đồ họa chứa các bảng ghi dữ liệu mà hệ thống tạo ra. Cơ cấu tổ chức và quản lý của MapInfo gồm hai thành phần cơ bản: đối tượng bản đồ và CSDL thuộc tính. CSDL được lưu trữ và quản lý bên trong các đối tượng bản đồ có thể truy cập, tìm kiếm, truy vấn thơng tin cần thiết qua cả hai loại dữ liệu và đối tượng bản đồ.
MapInfo cịn có bộ chức năng phân tích địa lý cơ bản đầy đủ và nâng cao, giúp vận hành bộ CSDL một cách dễ dàng. Ngồi ra, để thể hiện sự phân tích và hiển thị các dữ liệu thì việc thành lập bản đồ chuyên đề là rất quan trọng, mà biên tập và xây dựng bản đồ chuyên đề lại là thế mạnh của MapInfo.
2.3.3.2. Phần mềm quản trị cơ sở dữ liệu và xây dựng ứng dụng WebGIS
Hệ quản trị CSDL (DBMS) là phần mềm dùng để quản lý cấu trúc và điều khiển các truy nhập vào CSDL. Trong hệ thống thơng tin đất đai thì hệ quản trị CSDL khơng chỉ có chức năng quản lý dữ liệu thuộc tính thơng thường mà cịn phải có chức năng quản lý dữ liệu không gian.
PostGIS được thành lập năm 2001 chính là phần mở rộng và cơng cụ được bổ sung cho PostgreSQL - (tiền thân là Postgres) được thành lập năm 1986 bởi nhóm các nhà khoa học ở trường Đại học Berkeley, Hoa Kỳ - để hỗ trợ hiển thị đối tượng địa lý. Nhờ PostGIS, khả năng không gian trong PostgreSQL được kích hoạt, cho phép PostgreSQL được sử dụng như một CSDL không gian phụ trợ cho các HTTTĐL, đồng thời hỗ trợ tất cả các hàm và đối tượng được định nghĩa trong chuẩn OpenGIS. Nếu quản lý dữ liệu không gian với lượng lớn, thì việc sử dụng CSDL khơng gian có thể cải thiện được tốc độ truy cập, dễ dàng quản lý và đảm bảo tính tồn vẹn dữ liệu.
PostGIS cho phép dễ dàng kết nối dữ liệu không gian với dữ liệu phi không gian trong một môi trường dữ liệu không gian và cung cấp đầy đủ sức mạnh của ngôn ngữ truy vấn cấu trúc (SQL) để thực hiện những phân tích khác, chẳng hạn như tính chi phí trung bình cho một vùng địa lý...
Với mục đích nâng cao khả năng ứng dụng của bộ CSDL, đề tài sử dụng phần mềm PostgreSQL/PostGIS với những tính năng, ưu điểm nổi trội và lợi thế hơn hẳn các hệ quản trị CSDL khác, trong việc kết nối giữa CSDL không gian trong hệ quản trị CSDL với các phần mềm biên tập bản đồ hay hệ thống các chương trình GIS chuyên nghiệp. Khi đó hệ quản trị CSDL đóng vai trị trung gian lưu trữ dữ liệu cung cấp cho các dự án tiếp theo như: chỉnh lý, biên tập bản đồ, xây dựng bản đồ tương tác trực tuyến, trích xuất dữ liệu ra nhiều định dạng,…
2.3.3.3. Phần mềm xây dựng ứng dụng WebGIS
Theo định nghĩa do tổ chức bản đồ thế giới (Cartophy) đưa ra thì: “Web – GIS
được xem như là một hệ thống thông tin địa lý được phân bố qua môi trường mạng máy tính để tích hợp, phân phối và truyền tải thơng tin địa lý trực tuyến trên Internet”
Hiện nay, WebGIS được xây dựng trên hai loại phần mềm là phần mềm mã nguồn mở và phần mềm thương mại (hay phần mềm mã nguồn đóng). Phần mềm mã nguồn mở đã có những bước tiến mạnh mẽ trong những năm gần đây và từng bước trở thành công cụ thiết thực, hỗ trợ tốt cho người sử dụng, và đã có thể đáp ứng được gần như hoàn hảo nhu cầu về xây dựng ứng dụng GIS chuyên nghiệp trên toàn thế giới.
Kết hợp với phần mềm quản trị CSDL PostgreSQL/PostGIS, để xây dựng ứng dụng WebGIS đề tài sẽ sử dụng phần mềm mã nguồn mở GeoServer. Ngoài ra, đề tài còn sử phần mềm Udig để biên tập và tạo định dạng dữ liệu trên trang WebGIS.
GeoServer được viết bằng ngôn ngữ Java, cho phép người sử dụng chia sẻ và chỉnh sử dữ liệu không gian địa lý (geospatial data). Là một dự án mang tính cộng đồng, GeoServer được phát triển và hỗ trợ bởi nhiều nhóm đối tượng, tổ chức khác nhau trên toàn thế giới. GeoServer là sự phối hợp các chuẩn hoạt động của Open Geospatial Consortium (OGC), Dịch vụ bản đồ (WMS-Web Map Service), Web Feature Service (WFS).
GeoServer có thể đọc được nhiều định dạng dữ liệu, bao gồm PostGIS, Oracle Spatial, ArcSDE, DB2, MySQL,Shapefiles, GeoTIFF, GTOPO30 và nhiều loại khác. Bên cạnh đó, GeoServer cịn có thể chỉnh sửa dữ liệu nhờ những thành phần xử lý của Chuẩn Web Feature Server.