Tài liệu Xây dựng cơ sở dữ liệu địa chính từ số liệu đo đạc trực tiếp xã thịnh vượng huyện nguyên bình tỉnh cao bằng

.. ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TỐNG NGỌC THƢỞNG XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỊA CHÍNH TỪ SỐ LIỆU ĐO ĐẠC TRỰC TIẾP XÃ THỊNH VƢỢNG, HUYỆN NGUYÊN BÌNH, TỈNH CAO BẰNG LUẬN VĂN THẠC SĨ QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI Thái Nguyên, năm 2015 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TỐNG NGỌC THƢỞNG XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỊA CHÍNH TỪ SỐ LIỆU ĐO ĐẠC TRỰC TIẾP XÃ THỊNH VƢỢNG, HUYỆN NGUYÊN BÌNH, TỈNH CAO BẰNG Chuyên ngành : Quản lý đất đai Mã số ngành: 60 65 01 03 LUẬN VĂN THẠC SĨ QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: 1. GS.TS. Trần Ngọc Ngoạn 2. TS. Lê Văn Thơ Thái Nguyên, năm 2015 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả Tống Ngọc Thƣởng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành bản luận văn này, trước hết, tôi xin chân thành cảm ơn các thầy giáo: GS.TS. Trần Ngọc Ngoạn và TS. Lê Văn Thơ đã trực tiếp hướng dẫn trong suốt thời gian tôi thực hiện đề tài. Tôi cũng xin cảm ơn sự góp ý chân thành của các thầy cô giáo Khoa Quản lý Tài nguyên, Khoa Sau Đại học (Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên) đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn Ủy ban nhân dân xã Thịnh Vượng, Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Nguyên Bình (huyện Nguyên Bình), Phòng Đo đạc và Bản đồ (Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Cao Bằng) đã giúp đỡ tôi trong thời gian nghiên cứu, thực hiện đề tài. Một lần nữa tôi xin trân trọng cảm ơn ! Tác giả Tống Ngọc Thƣởng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................. i LỜI CẢM ƠN .................................................................................................. ii MỤC LỤC ....................................................................................................... iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ........................................................... vi DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................ vii DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................ viii MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của đề tài ............................................................................ 1 2. Mục đích nghiên cứu đề tài ....................................................................... 2 2.1. Mục tiêu chung ....................................................................................... 2 2.2. Mục tiêu cụ thể ....................................................................................... 2 3. Ý nghĩa khoa học của đề tài ...................................................................... 2 Chƣơng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................ 3 1.1. Cơ sở lý luận về đất và cơ sở dữ liệu đất đai ......................................... 3 1.1.1. Tổng quan về đất ............................................................................. 3 1.1.2. Cơ sở dữ liệu đất ............................................................................. 4 1.2. Tổng quan về hệ thống thông tin địa lý ................................................. 5 1.2.1. hái niệm về hệ thống thông tin địa lý ........................................... 5 1.2.2. Hệ tọa độ dùng trong hệ thống thông tin địa lý .............................. 6 1.2.3. Thành phần của hệ thống thông tin địa lý ....................................... 6 1.2.4. Cơ sở dữ liệu của hệ thống thông tin địa lý .................................... 8 1.2.5. Chức năng của hệ thống thông tin địa lý ...................................... 11 1.2.6. Ứng dụng của hệ thống thông tin địa lý ........................................ 13 1.2.7. Lợi ích và hạn chế của việc sử dụng kỹ thuật GIS ....................... 15 1.3. Tổng quan về công nghệ ArcGIS......................................................... 16 1.3.1. Giới thiệu về công nghệ ArcGIS ................................................... 16 1.3.2. Cơ sở dữ liệu không gian trong ArcGIS ....................................... 18 1.4. Cơ sở nền tảng trong quy định kỹ thuật của hệ thống CSDL địa chính tại Việt Nam ................................................................................................ 23 1.4.1. Các yêu cầu đối với CSDL bản đồ địa chính ................................ 23 1.4.2. Quy định kỹ thuật chuẩn dữ liệu địa chính của Việt Nam ............ 24 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn iv 1.5. Tình hình ứng dụng GIS trong xây dựng CSDL tài nguyên đất trên thế giới và những vấn đề về (GIS) – Địa chính ở Việt Nam ............................ 28 1.5.1. Tình hình ứng dụng GIS trong xây dựng CSDL tài nguyên đất trên thế giới ............................................................................................. 28 1.5.2. Những vấn đề về (GIS) – Địa chính ở Việt Nam.......................... 29 1.6. Vấn đề giải quyết của đề tài ................................................................. 30 1.6.1. Những vấn đề cần giải quyết của đề tài ........................................ 30 1.6.2. Những yêu cầu đặt ra cần giải quyết trong thực nghiệm .............. 30 Chƣơng 2: ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................................................................ 32 2.1. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu ..................................... 32 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu ................................................................... 32 2.1.2. Phạm vi nghiên cứu ....................................................................... 32 2.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ........................................................ 32 2.2.1. Địa điểm nghiên cứu ..................................................................... 32 2.2.2. Thời gian nghiên cứu .................................................................... 32 2.3. Nội dung nghiên cứu ............................................................................ 32 2.3.1. Điều kiện tự nhiên, đặc điểm dân cư, kinh tế và xã hội ................ 32 2.3.2. Thực trạng công tác quản lý nhà nước về đất đai và hệ thống hồ sơ địa chính xã Thịnh Vượng ...................................................................... 32 2.3.3. Xây dựng CSDL địa chính số bằng phần mềm ArcGIS từ số liệu đo đạc trực tiếp cho xã Thịnh Vượng ..................................................... 32 2.3.4. Quản lý khai thác thông tin CSDL địa chính xã Thịnh Vượng .... 33 2.3.5. Đánh giá khả năng ứng dụng của phần mềm ArcGIS .................. 33 2.3.6. Một số giải pháp hoàn thiện .......................................................... 33 2.4. Phương pháp nghiên cứu...................................................................... 33 2.4.1. Phương pháp điều tra, thống kê tổng hợp, phân tích số liệu, tài liệu ................................................................................................................. 33 2.4.2. Phương pháp ngoại nghiệp............................................................ 34 2.4.3. Phương pháp xây dựng CSDL địa chính từ số liệu đo đạc trực tiếp ngoài thực địa .......................................................................................... 34 2.4.4. Phương pháp chuyên gia ............................................................... 35 Chƣơng 3: KÊT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ........................ 36 3.1. Điều kiện tự nhiên, dân cư, kinh tế và xã hội ...................................... 36 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn v 3.1.1. Điều kiện tự nhiên ......................................................................... 36 3.1.2. Đặc điểm dân cư, kinh tế và xã hội ............................................... 38 3.2. Thực trạng công tác quản lý nhà nước về đất đai và hệ thống hồ sơ địa chính trên địa bàn xã Thịnh Vượng ............................................................ 39 3.2.1. Thực trạng công tác quản lý nhà nước đất đai .............................. 39 3.2.2. Thực trạng hồ sơ địa chính ............................................................ 40 3.3. Xây dựng CSDL địa chính số bằng phần mềm ArcGIS từ số liệu đo đạc trực tiếp cho xã Thịnh Vượng .............................................................. 45 3.3.1. Quy trình công nghệ thực hiện Xây dựng CSDL địa chính được áp dụng quy trình như sau:........................................................................... 45 ................................................................................................................. 45 3.3.2. Xây dựng cơ sở dữ liệu không gian .............................................. 46 3.3.3. Xây dựng cơ sở dữ liệu thuộc tính ................................................ 53 3.3.4. Xây dựng CSDL địa chính số bằng phần mềm ArcGIS ............... 60 3.4. Quản lý khai thác thông tin CSDL địa chính xã Thịnh Vượng ........... 68 3.4.1. Quản lý cập nhật thông tin địa chính xã Thịnh Vượng ................. 68 3.4.2. hai thác CSDL địa chính phục vụ công tác quản lý nhà nước về đất đai tại xã Thịnh Vượng ..................................................................... 70 3.5. Đánh giá khả năng ứng dụng của phần mềm Arc GIS ........................ 72 3.6. Một số giải pháp hoàn thiện ................................................................. 74 3.6.1. Giải pháp kỹ thuật, công nghệ ...................................................... 74 3.6.2. Giải pháp về cơ chế chính sách ..................................................... 74 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 75 1. ết luận ................................................................................................... 75 2. iến nghị ................................................................................................. 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 77 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Viết đầy đủ BTNMT : Bộ Tài nguyên và Môi trường UBND : Ủy ban nhân dân CSDL : Cơ sở dữ liệu GIS : Hệ thống thông tin địa lý HTTĐL : Hệ thông tin địa lý NĐ : Nghị định QĐ : Quyết định TN&MT : Tài nguyên và Môi trường GCNQSDĐ : Giấy chứng nhận quyên sử dụng đất TT : Thông tư VN2000 : Hệ toạ độ VN2000 CNXH : Chủ nghĩa xã hội HSĐC : Hồ sơ địa chính MĐSD : Mục đích sử dụng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1. Tọa độ, độ cao các điểm hạng cao có trong khu đo thuộc địa bàn xã Thịnh Vượng, huyện Nguyên Bình, tỉnh Cao Bằng ............. 40 Bảng 3.2. Hiện trạng tư liệu bản đồ ................................................................. 41 Bảng 3.3. Biến động sử dụng đất xã Thịnh Vượng năm 2013 so với năm 2012 .......................................................................................... 44 Bảng 3.4. Thống kê các cặp điểm ĐCII thông hướng ..................................... 47 Bảng 3.5. Tọa độ các điểm địa chính cấp II trên địa bàn xã Thịnh Vượng, huyện Nguyên Bình ............................................................ 51 Bảng 3.6. Thiết kế trường dữ liệu của nhóm Địa chính ................................... 54 Bảng 3.7. Thiết kế trường dữ liệu của nhóm Quy hoạch ................................. 56 Bảng 3.8. Thiết kế trường dữ liệu của nhóm Cơ sở đo đạc ............................. 57 Bảng 3.9. Thiết kế trường dữ liệu của nhóm Biên giới địa giới ...................... 58 Bảng 3.10. Thiết kế trường dữ liệu của nhóm Giao thông .............................. 59 Bảng 3.11. Thiết kế trường dữ liệu của nhóm Thủy hệ ................................... 59 Bảng 3.12. Thiết kế trường dữ liệu của nhóm Địa danh .................................. 60 Bảng 3.13. Thiết kế trường dữ liệu của nhóm Địa hình .................................. 60 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn viii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Các thành phần của GIS ..................................................................... 6 Hình 1.2. Phép chiếu bản đồ ............................................................................ 10 Hình 1.3. Mô hình chồng xếp trong GIS.......................................................... 14 Hình 1.4. Các sản phẩm phần mềm chính của ESRI ...................................... 17 Hình 1.5. Các nhóm dữ liệu cấu thành CSDL Địa chính ................................. 26 Hình 2.1. Sơ đồ quy trình công nghệ thành lập CSDL ................................... 34 Hình 3.1. Vị trí địa lý xã Thịnh Vượng ........................................................... 36 Hình 3.2. Quy trình công nghệ xây dựng CSDL địa chính số ......................... 45 Hình 3.3. Số liệu đo được lưu trên file *.txt .................................................... 53 Hình 3.3. Tạo file Geodatabase CSDL xã Thịnh Vượng ................................. 61 Hình 3.4. Cách chọn thông số hệ toạ độ Vn2000 trong Feature Dataset ......... 62 Hình 3.5. Hộp thoại chọn hệ quy chiếu............................................................ 63 Hình 3.6. Xây dựng trường thuộc tính của các Featureclass theo chuẩn ......... 64 Hình 3.7. Các lớp đối tượng được xây dựng trên AcrCatalog ......................... 64 Hình 3.8. Thông tin về dữ liệu thuộc tính ........................................................ 66 Hình 3.9. Thông tin về loại đất thể hiện trên bản đồ trên AcrMap .................. 67 3.3.4.6. ết quả đạt được của quá trình xây dựng CSDL địa chính xã Thịnh Vượng................................................................................................ 67 Hình 3.10. Bản đồ thu hồi và giao đất của UBND huyện Nguyên Bình ......... 68 Hình 3.11. hu đất biến động được đưa vào lưu trữ. ...................................... 69 Hình 3.12. hu đất biến động được thể hiện trên cơ sở dữ liệu khi có Quyết định thu hồi của UBND huyện Nguyên Bình ....................... 69 Hình 3.13. Thửa 232 và 253 có biến động tách thửa ....................................... 70 Hình 3.14. Biến động được lưu lại ................................................................... 71 Hình 3.15. Biến động được thể hiện trên cơ sở dữ liệu ................................... 71 Hình 3.16. Tra cứu thông tin về thửa đất ......................................................... 72 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Ngày nay kỹ thuật điện tử và công nghệ thông tin phát triển rất mạnh mẽ. Việc ứng dụng công nghệ số vào lĩnh vực trắc địa bản đồ đã đóng góp một phần rất quan trọng trong các công việc như lưu trữ, tìm kiểm, sửa đổi, tra cứu, truy cập xử lý thông tin. Ứng dụng các công nghệ số cho ta khả năng phân tích và tổng hợp thông tin trên máy tính một cách nhanh chóng, sản xuất bản đồ có độ chính xác cao, chất lượng tốt, đúng quy trình, quy phạm hiện hành, đáp ứng được nhu cầu của người sử dụng, tăng năng suất lao động và giảm bớt các thao tác thủ công, lạc hậu trước đây. Cùng với sự phát triển ngày càng mạnh mẽ của công nghệ thông tin thì một vấn đề lớn đặt ra là phải xây dựng một hệ thống hồ sơ địa chính đáp ứng được sự thuận tiện trong quản lý, cập nhật và trao đổi dữ liệu. Như vậy, cần thiết phải xây dựng Chuẩn dữ liệu địa chính thống nhất trong cả nước. Bộ Tài nguyên và Môi trường đã ban hành Quy định áp dụng chuẩn thông tin địa lý cơ sở quốc gia (kèm theo Quyết định số 06/2007/QĐ-BTNMT ngày 27 tháng 02 năm 2007) nhằm thống nhất công tác xây dựng hệ thống thông tin địa lý cơ sở quốc gia và các hệ thống thông tin địa lý chuyên ngành trong phạm vi ngành tài nguyên môi trường. Chính vì vậy, nghiên cứu phương pháp chuyển đổi dữ liệu bản đồ và hồ sơ địa chính từ các phần mềm khác nhau sang mô hình cơ sở dữ liệu địa lý (Geodatabase) nhằm phục vụ cho công tác quản lý đất đai theo quy định chuẩn cơ sở dữ liệu của Bộ Tài nguyên và Môi trường là một việc rất cần thiết. Xã Thịnh Vượng có nhiều lợi thế về tài nguyên đất đai, tài nguyên rừng... và kinh tế nông lâm nghiệp đang đóng vai trò chủ đạo trong cơ cấu nền kinh tế. Hiện nay UBND tỉnh Cao Bằng đã có chủ trương đầu tư về lĩnh vực quản lý đất đai cho xã Thịnh Vượng trên các lĩnh vực như: quy hoạch sử dụng đất, đo đạc, cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất. Đưa Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 2 hệ thống quản lý hồ sơ địa chính từ quản lý bằng giấy sang hệ thống quản lý bằng máy tính. Xuất phát từ những vấn đề nêu trên, với sự giúp đỡ của các thầy giáo: GS.TS Trần Ngọc Ngoạn và TS Lê Văn Thơ, cùng với mong muốn nghiên cứu các chức năng của phần mềm ArcGIS trong việc quản lý cơ sở dữ liệu địa chính, nhằm giải quyết bài toán quản lý dữ liệu địa chính được thành lập bằng các phần mềm khác nhau ở địa phương, tôi đã chọn đề tài cho luận văn tốt nghiệp là: “Xây dựng cơ sở dữ liệu địa chính từ số liệu đo đạc trực tiếp xã Thịnh Vượng, huyện Nguyên Bình, tỉnh Cao Bằng”. 2. Mục đích nghiên cứu đề tài 2.1. Mục tiêu chung Xây dựng bộ cơ sở dữ liệu địa chính cho xã Thịnh Vượng nhằm góp phần nâng cao công tác quản lý đât đai cho tỉnh Cao Bằng nói chung và xã Thịnh Vượng nói riêng. 2.2. Mục tiêu cụ thể - Xử lý số liệu đo đạc. - Xây dựng cơ sở dữ liệu không gian - Xây dựng cơ sở dữ liệu thuộc tính. - Xây dựng cơ sở dữ liệu địa chính số. 3. Ý nghĩa khoa học của đề tài ết quả nghiên cứu của đề tài sẽ góp phần đưa ra các phương pháp chuyển đổi và quản lý cơ sở dữ liệu Hồ sơ địa chính ở các hệ thống và phần mềm biên vẽ về cơ sở dữ liệu, nhằm phục vụ công tác quản lý đất đai theo quy định. Trên cơ sở thực nghiệm chuyển đổi dữ liệu hồ sơ địa chính của xã Thịnh Vượng, huyện Nguyên Bình, tỉnh Cao Bằng xây dựng được cơ sở dữ liệu địa chính của xã nhằm hoàn thiện và hiện đại hóa công tác quản lý đất đai của xã. Thực hiện cập nhật chỉnh lý biến động trên Geodatabase của ArcGIS. Chiết xuất được các dữ liệu hiên trạng phục vụ công tác quản lý đất đai. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 3 Chƣơng 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Cơ sở lý luận về đất và cơ sở dữ liệu đất đai 1.1.1. Tổng quan về đất Về mặt thuật ngữ khoa học, đất đai được hiểu theo nghĩa rộng như sau: "đất đai là một diện tích cụ thể của bề mặt trái đất, bao gồm tất cả các cấu thành của môi trường sinh thái ngay trên vỏ dưới bề mặt đó bao gồm: khí hậu, bề mặt, thổ nhưỡng, dáng địa hình, mặt nước (hồ, sông, suối, đầm lầy,...). Các lớp trầm tích sát bề mặt cùng với nước ngầm và khoáng sản trong lòng đất, tập đoàn thực vật và động vật, trạng thái định cư của con người, những kết quả của con người trong quá khứ và hiện tại để lại (san nền, hồ chứa nước hay hệ thống tiêu thoát nước, đường xá, nhà cửa. ..)". [17] Như vậy, "đất đai" là khoảng không gian có giới hạn, theo chiều thẳng đứng (gồm khí hậu của bầu khí quyển, lớp đất phủ bề mặt, thảm thực vật, động vật, diện tích nước, tài nguyên nước ngầm và khoáng sản trong lòng đất), theo chiều nằm ngang trên mặt đất (là sự kết hợp giữa thổ nhưỡng, địa hình, thuỷ văn, thảm thực vật cùng các thành phần khác) giữ vai trò quan trọng và có ý nghĩa to lớn đối với hoạt động sản xuất cũng như cuộc sống của xã hội loài người. [17] Đất đai là sản phẩm của tự nhiên, có trước lao động và cùng với quá trình lịch sử phát triển kinh tế - xã hội, đất đai là điều kiện lao động. Đất đai đóng vai trò quyết định cho sự tồn tại và phát triển của xã hội loài người. Nếu không có đất đai thì rõ ràng không có bất kỳ một ngành sản xuất nào, cũng như không thể có sự tồn tại của loài người. Đất đai là một trong những tài nguyên vô cùng quý giá của con người, là điều kiện sống cho động vật, thực vật và con người trên trái đất. [17] Đất đai tham gia vào tất cả các hoạt động của đời sống kinh tế, xã hội. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 4 Đất đai là địa điểm, là cơ sở của các thành phố, làng mạc, các công trình công nghiệp, giao thông, thuỷ lợi và các công trình thuỷ lợi khác. Đất đai cung cấp nguyên liệu cho ngành công nghiệp, xây dựng như gạch ngói, xi măng, gốm sứ… [17] Đất đai là nguồn của cải, là một tài sản cố định hoặc đầu tư cố định. Là thước đo sự giàu có của một quốc gia. Đất đai còn là sự bảo hiểm cho cuộc sống, bảo hiểm về tài chính, như là sự chuyển nhượng của cải qua các thế hệ và như là một nguồn lực cho các mục đích tiêu dùng. [17] 1.1.2. Cơ sở dữ liệu đất Hệ thống cơ sở dữ liệu quốc gia là một trong những thành phần nền tảng của kết cấu hạ tầng về thông tin, nó bao gồm các cơ sở dữ liệu (CSDL) chuyên ngành để tạo thành một hệ thống cơ sở thống nhất bao gồm các thành phần: CSDL về chính trị (chính sách, pháp luật, tổ chức cán bộ); CSDL về kinh tế (nguồn lực - tài nguyên thiên nhiên, đất đai, lao động, vốn, quy hoạch, kế hoạch phát triển kinh tế, kết quả hoạt động của các ngành kinh tế - nông nghiệp, công nghiệp, dịch vụ); CSDL xã hội (dân số, lao động văn hoá, giáo dục, y tế, thể thao); CSDL về tài nguyên đất là một thành phần không thể thiếu được của CSDL quốc gia. [2] CSDL tài nguyên đất bao gồm toàn bộ thông tin về tài nguyên đất đai và địa lý; nội dung thông tin được phân loại theo đối tượng địa lý như thuỷ văn, giao thông, dân cư, địa giới, hiện trạng sử dụng đất, các công trình cơ sở hạ tầng…. Xét về các yếu tố cấu thành, chúng có thể chia ra thành hai phần cơ bản là CSDL bản đồ địa lý và CSDL đất đai. Thông tin về tài nguyên đất đai đuợc thể hiện bằng dữ liệu bản đồ và dữ liệu thuộc tính có cấu trúc. Cấu trúc CSDL tài nguyên đất: Về nguyên tắc một hệ thống thông tin của ngành hợp lý nhất là có tổ chức dựa trên cơ cấu tổ chức của ngành chủ quản, cơ cấu tổ chức được phân thành các cấp trung ương và địa phương. Thông thường các địa phương đóng vai trò là nơi thu thập, cập nhật các thông tin chi tiết, cung cấp thông tin đầu vào cho toàn bộ hệ thống và cũng sẽ là nơi Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 5 quản lý và sử dụng chủ yếu các thông tin chi tiết, còn cấp trung ương nhu cầu chủ yếu lại là các thông tin tổng hợp từ các thông tin chi tiết. Có 4 phương án lưu trữ và quản lý dữ liệu bao gồm: Quản lý tập trung; Phân tán bản sao; Phân tán dữ liệu; Phân tán dữ liệu chi tiết; Tập trung số liệu tổng hợp. Căn cứ vào trình độ quản lý, mức độ ổn định của quy trình quản lý, phân bố tần xuất sử dụng thông tin giữa các đơn vị để xác định phương án thích hợp. [2] 1.2. Tổng quan về hệ thống thông tin địa lý 1.2.1. Khái niệm về hệ thống th ng tin địa l Vào đầu những năm sáu mươi của thế kỷ XX, các nhà khoa học Canada đã cho ra đời hệ thống thông tin địa lý. Hệ thống thông tin địa lý (có tên tiếng Anh là Geographic Information System, viết tắt là GIS) được thiết kế như một hệ thống chung để quản lý dữ liệu không gian, nó có rất nhiều ứng dụng trong việc phát triển đô thị và môi trường tự nhiên như là: quy hoạch đô thị, quản lý nhân lực, nông nghiệp, điều hành hệ thống công ích, lộ trình, nhân khẩu, bản đồ, giám sát vùng biển, cứu hoả và bệnh tật. Trong phần lớn các lĩnh vực này, GIS đóng vai trò như là một công cụ hỗ trợ quyết định cho việc lập kế hoạch hoạt động. [10] Công nghệ GIS liên quan mật thiết tới yếu tố địa lý thường diễn tả đến dữ liệu không gian, nói cách khác đây là dữ liệu tham chiếu đến vị trí trên trái đất. Gắn liền với dữ liệu này luôn luôn là dữ liệu thuộc tính, dữ liệu thuộc tính này là các thông tin bổ sung cho dữ liệu không gian. Ví dụ hình dáng và vị trí địa lý của thửa đất là dữ liệu không gian, còn số hiệu thửa đất và các thông tin về chủ sở hữu là dữ liệu thuộc tính. Mối quan hệ giữa dữ liệu không gian và thuộc tính làm cho GIS trở thành công cụ giải quyết hữu hiệu các bài toán phân tích không gian. [10] Hệ thống thông tin gồm có máy vi tính và các thiết bị ngoại vi đi kèm, các phần mềm trong các máy vi tính, dữ liệu được lưu trong máy vi tính, con người và cách hoạt động của hệ thống. Như vậy, có thể hiểu GIS trước hết là Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 6 một hệ thống thông tin. Điều này có nghĩa là GIS cũng là một hệ thống thông tin như bao nhiêu hệ thống thông tin khác, điều khác biệt giữa GIS và các hệ thống thông tin khác là dữ liệu của GIS là dữ liệu địa lý. [10] Tóm lại, hệ thống thông tin địa lý (GIS) là tập hợp một bộ các công cụ trợ giúp cho việc thu thập, lưu trữ, truy cập, biến đổi, quản lý, phân tích và hiển thị các thông tin không gian từ thế giới thực cho tập hợp các mục đích nào đó. 1.2.2. Hệ tọa độ dùng trong hệ thống th ng tin địa l Để biểu diễn dữ liệu không gian trong GIS, người ta thường dùng hai hệ tọa độ: Hệ tọa độ địa lý và hệ tọa độ quy chiếu. Hệ tọa độ địa lý là hệ tọa độ lấy mặt cầu ba chiều bao quanh trái đất làm cơ sở, một điểm được xác định bằng kinh độ và vĩ độ của nó trên mặt cầu. Hệ toạ độ quy chiếu là hệ tọa độ hai chiều thu được bằng cách chiếu dữ liệu bản đồ nằm trên hệ tọa độ địa lý về một mặt phẳng. [13] 1.2.3. Thành phần của hệ thống th ng tin địa l GIS được kết hợp bởi năm thành phần chính: phần cứng, phần mềm, dữ liệu, phương pháp (quy trình) thực hiện và con người. Hình 1.1. Các thành phần của GIS - Phần cứng (hardware) có thể là hệ thống máy vi tính và các thiết bị ngoại vi (như máy in, máy scan, và nhiều thiết bị khác tùy theo hệ thống). Những bộ phần này là những công cụ rất quan trọng của hệ thống, có khả Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 7 năng thực hiện các chức năng nhập thông tin (Input), xuất thông tin (Output) và xử lý thông tin của phần mềm. Hệ thống này gồm có máy chủ (server), máy khách (client), máy quét (scanner), máy in (printer) được liên kết với nhau trong mạng LAN hay Internet. Máy vi tính được dùng để lưu trữ dữ liệu và cài đặt các phần mềm. Ngày nay, phần mềm GIS có khả năng chạy trên rất nhiều dạng phần cứng, từ máy chủ trung tâm đến các máy trạm hoạt động độc lập hoặc có liên kết mạng. Các thiết bị ngoại vi cũng có vai trò riêng trong hệ thống. [13] - Phần mềm (software) gồm có hệ điều hành và các phần mềm được cài đặt trong hệ điều hành đó. Phần mềm cung cấp các chức năng và công cụ cần thiết để lưu giữ, phân tích và hiển thị thông tin địa lý. Ngoại trừ hệ điều hành, các phần mềm còn lại giúp người dùng trong các công việc của hệ thống. Các công việc này có thể là chỉnh sửa, cập nhật dữ liệu, phân tích dữ liệu để phục vụ các quyết định và nhiều công việc khác. [13] - Dữ liệu của hệ thống được xem là một thành phần rất quan trọng, nó được ví như là linh hồn của hệ thống. Dữ liệu được lưu trữ theo nhiều cách khác nhau. Ngày nay, dữ liệu thường được lưu trữ thành những bảng có nhiều cột và nhiều dòng, các bảng có quan hệ với nhau. Cơ sở dữ liệu bao gồm nhiều bảng như vậy. Để quản lý các CSDL, người ta sử dụng những phần mềm được thiết kế riêng. Những phần mềm này được gọi là hệ quản trị CSDL. CSDL cần được thường xuyên cập nhật theo thời gian. [13] Có thể chia dữ liệu trong GIS thành hai loại: Dữ liệu không gian (spatial) cho ta biết kích thước vật lý và vị trí địa lý của các đối tượng trên bề mặt trái đất; Dữ liệu thuộc tính (non-spatial) là các dữ liệu ở dạng văn bản cho ta biết thêm thông tin thuộc tính của đối tượng. - Phương pháp mà hệ thống hoạt động cũng được xem là một thành phần của hệ thống. Cách thức hoạt động của hệ thống nêu rõ nhiệm vụ của từng bộ phận, nêu rõ các công việc của hệ thống và nêu rõ hệ thống hoạt động như thế Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 8 nào để hệ thống đem lại thông tin và phục vụ các quyết định của người sử dụng. hông có cách thức hoạt động này, các bộ phận khác như phần mềm, máy móc, dữ liệu… không thể kết hợp với nhau thành hệ thống được. [13] - Con người tồn tại hiển nhiên trong hệ thống. Con người có thể là chuyên viên tin học, các chuyên gia về lĩnh vực khác nhau, chuyên gia GIS, thao tác viên GIS,... hoặc những người dùng GIS để giải quyết các công việc của họ. Một dự án GIS chỉ thành công khi nó được quản lý tốt và con người tại mỗi công đoạn cũng phải có kỹ năng tốt. [13] 1.2.4. Cơ sở dữ liệu của hệ thống th ng tin địa l 1.2.4.1. Khái niệm chung về cơ sở dữ liệu CSDL là tập hợp của một hoặc nhiều tệp (file) dữ liệu hoặc bảng dữ liệu (table), chúng được lưu trữ trong một tổ chức có cấu trúc, sao cho mối quan hệ vốn có giữa các khoản mục hoặc các bộ dữ liệu khác nhau có thể sử dụng được nhờ phần mềm hệ quản trị cơ sở dữ liệu cho các mục đích tính toán và khôi phục. CSDL có thể là tập hợp các dữ liệu chỉ về một chuyên đề nào đó. [3] 1.2.4.2. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu Hệ quản trị CSDL (Database Management System) là hệ thống quản lý, lưu trữ, bảo trì toàn bộ CSDL. Hệ quản trị CSDL cũng cung cấp các công cụ cho phép người dùng hỏi đáp, tra cứu và tác động vào cơ sở dữ liệu. Như vậy, hệ quản trị CSDL có nhiệm vụ rất quan trọng như là một bộ diễn dịch (Interpreter) với ngôn ngữ bậc cao nhằm giúp người sử dụng có thể dùng được hệ thống mà ít nhiều không cần quan tâm đến thuật toán chi tiết hoặc biểu diễn dữ liệu trong máy. CSDL cho một hệ thống GIS gồm hai CSDL thành phần chính là: CSDL địa lý (không gian) và CSDL thuộc tính (phi không gian). Trong hệ thống GIS, hệ quản trị CSDL GIS được xây dựng bao gồm hai hệ quản trị CSDL riêng cho từng phần hoặc xây dựng một hệ quản trị CSDL Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 9 chung cho cả hai CSDL con kể trên. Thông thường hệ quản trị CSDL GIS được xây dựng bao gồm ba hệ quản trị CSDL con: - Hệ quản trị CSDL cho CSDL địa lý gồm các hệ thống nhập dữ liệu bản đồ, hiển thị bản đồ, tra cứu, hỏi đáp, phân tích,… - Hệ quản trị CSDL quan hệ ở mức tra cứu, hỏi đáp. Hệ này được tích hợp cùng với hệ quản trị CSDL địa lý cho phép người ta dùng truy nhập dữ liệu địa lý và dữ liệu thuộc tính đồng thời. Tuy nhiên, hệ quản trị CSDL này cho thao tác trên CSDL thuộc tính bị hạn chế. - Hệ quản trị CSDL thuộc tính. Thông thường các hệ thống GIS đều lấy một hệ quản trị CSDL quan hệ hiện có để quản trị và thực hiện các bài toán trên dữ liệu thuộc tính mà không liên quan đến dữ liệu không gian. Ví dụ: FOX, MS SQL, ORACLE. 1.2.4.3. Cấu trúc cơ sở dữ liệu trong hệ thống thông tin địa lý Cơ sở dữ 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,…Dữ liệu không gian bao gồm vị trí (Geometry) và hình dạng (Topology). Dữ liệu này được lưu trữ và thể hiện theo 2 dạng raster và vector (điểm, đường, vùng). Dữ liệu không gian có hai dạng cấu trúc: - Cấu trúc raster: có thể hiểu đơn giản là một “ảnh” chứa các thông tin về một chuyên đề. Ảnh raster mô phỏng bề mặt trái đất và các đối tượng trên đó bằng một lưới (đều hoặc không đều) gồm các hàng và cột. Những phần tử nhỏ này gọi là những pixel hay cell. Giá trị của pixel là thuộc tính của đối tượng. ích thước pixel càng nhỏ thì đối tượng càng được mô tả chính xác. Một mặt phẳng chứa đầy các pixel tạo thành raster. - Cấu trúc vector: mô tả vị trí và phạm vi của các đối tượng không gian bằng tọa độ cùng các kết hợp hình học gồm nút, cạnh, mặt và quan hệ giữa Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 10 chúng. Về mặt hình học, các đối tượng được phân biệt thành 3 dạng: đối tượng dạng điểm (point), đối tượng dạng đường (line) và đối tượng dạng vùng (region hay polygon). [3] CSDL thuộc tính (hay còn gọi là dữ 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 dữ liệu phi không gian lien 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. Trong lĩnh vực phân loại đất đai thì bao gồm: kiểu đất, màu đất, độ kiềm, ... [3] Ngoài ra còn có dữ liệu chung (hay còn gọi là Siêu dữ liệu – Metadata): Dữ liệu chung bao gồm các thông tin về hệ quy chiếu và tỷ lệ bản đồ. - Hệ quy chiếu (Projection): hoảng cách giữa các điểm, diện tích, hình dạng các khu vực trên trái đất khi biểu thị lên mặt phẳng không tránh khỏi sự biến dạng, hay nói cách khác có sai số. Để biểu thị bề mặt Elipxoid lên mặt phẳng người ta sử dụng phép chiếu bản đồ. Hình 1.2. Phép chiếu bản đồ - Tỷ lệ bản đồ (Scale): Tỷ lệ bản đồ là tỷ số chiều dài của một đoạn thẳng trên bản đồ so với chiều dài hình chiếu phẳng tương ứng của đoạn thẳng ấy ở thực địa. Tỷ lệ bản đồ chỉ mức độ thu nhỏ của bản đồ so với thực tế. Cần phải có một tỷ lệ bản đồ thích hợp và thống nhất cho các đối tượng địa lý trong một Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn