Luận văn thạc sĩ xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý phục vụ công tác quản lý đất đai và phát triển kinh tế xã hội tỉnh bắc kạn

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý phục vụ công tác quản lý đất đai và phát triển kinh tế xã hội tỉnh, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện

• Tác giả: Trương Phúc Vi
• Người hướng dẫn: PGS. Đàm Xuân Vận
• Trường học: Đại học Thái Nguyên - Trường Đại học Nông Lâm
• Chuyên ngành: Quản lý đất đai
• Đề tài: Xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý phục vụ công tác quản lý đất đai và phát triển kinh tế xã hội tỉnh Bắc Kạn
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC HÌNH
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• MỤC LỤC
• MỞ ĐẦU
• Tính cấp thiết của đề tài
• Mục tiêu của đề tài
• Yêu cầu của đề tài
• Ý nghĩa của đề tài
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Tổng quan về hệ thông tin địa lý (GIS)
• 1.2. Định nghĩa GIS
• 1.3. Sự hình thành và phát triển của GIS
• 1.4. Các chức năng của hệ thống thông tin địa lý GIS
• 1.5. Cơ sở dữ liệu nền thông tin địa lý
• 1.5.1. Khái niệm về CSDL nền thông tin địa lý
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 2.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
• 2.3. Nội dung nghiên cứu
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Đặc điểm điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội
• 3.2. Hệ thống tư liệu phục vụ xây dựng CSDL địa lý
• 3.2.1. Hiện trạng về thông tin tư liệu điểm toạ độ, độ cao có trong khu vực
• 3.2.2. Hiện trạng tư liệu ảnh
• 3.2.3. Hiện trạng tư liệu bản đồ
• 3.3. Đặc điểm nguồn thông tin đầu vào
• 3.4. Tài liệu điều chỉnh địa giới hành chính
• 3.5. Nội dung, thuộc tính các tuyến đường giao thông trong tỉnh
• 3.6. Danh mục địa danh, đơn vị hành chính các cấp
• 3.7. Nội dung công việc chính cần được triển khai
• 3.8. Xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý tỉnh Bắc Kạn
• 3.9. Các bước chuẩn hoá cơ sở dữ liệu
• 3.10. Các bước chuyển đổi dữ liệu và đóng gói sản phẩm
• 3.11. Ứng dụng cơ sở dự liệu địa lý. Nhận xét và đánh giá kết quả
• 3.11.1. Những kết quả đạt được
• 3.11.2. Những khó khăn, tồn tại
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• Tính cấp thiết của đề tài

Tóm tắt

I. Cơ sở dữ liệu địa lý và vai trò trong quản lý đất đai

Cơ sở dữ liệu địa lý (CSDL) là một công cụ quan trọng trong công tác quản lý đất đai và phát triển kinh tế xã hội tại Bắc Kạn. CSDL cung cấp thông tin chính xác và kịp thời, giúp các nhà quản lý đưa ra quyết định đúng đắn. Việc xây dựng CSDL địa lý không chỉ giúp tăng cường năng lực quản lý mà còn tiết kiệm chi phí thông qua việc chia sẻ và trao đổi dữ liệu. CSDL còn hỗ trợ trong công tác quy hoạch sử dụng đất, thống kê đất đai, và định giá đất. Đặc biệt, trong bối cảnh tỉnh Bắc Kạn, nơi có nhiều khó khăn trong quản lý tài nguyên, việc xây dựng CSDL địa lý là cần thiết để cải thiện hiệu quả quản lý và phát triển bền vững.

1.1. Tầm quan trọng của CSDL trong phát triển kinh tế xã hội

CSDL địa lý đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ các ngành như nông nghiệp, lâm nghiệp, và phát triển hạ tầng. Nó giúp xác định vị trí các nguồn tài nguyên, từ đó tối ưu hóa việc khai thác và sử dụng. CSDL còn giúp quản lý tài nguyên thiên nhiên, bảo vệ môi trường và giám sát các hoạt động phát triển. Việc ứng dụng CSDL trong quản lý đô thị và giao thông cũng góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống cho người dân. Như vậy, CSDL không chỉ là công cụ quản lý mà còn là nền tảng cho sự phát triển bền vững của tỉnh Bắc Kạn.

II. Hệ thống thông tin địa lý GIS và ứng dụng

Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một công nghệ tiên tiến giúp thu thập, lưu trữ, phân tích và hiển thị dữ liệu không gian. GIS cho phép người dùng truy vấn và phân tích dữ liệu địa lý một cách hiệu quả, từ đó đưa ra các quyết định chính xác hơn trong quản lý đất đai. Tại Bắc Kạn, việc áp dụng GIS trong quản lý tài nguyên và phát triển kinh tế xã hội đã cho thấy những kết quả tích cực. GIS không chỉ giúp cải thiện quy trình quản lý mà còn tạo ra các ứng dụng mới trong lĩnh vực nông nghiệp, du lịch và bảo vệ môi trường.

2.1. Các chức năng chính của GIS

GIS có nhiều chức năng quan trọng như nhập dữ liệu, quản lý dữ liệu, phân tích và hiển thị thông tin. Quá trình nhập dữ liệu từ bản đồ giấy sang dạng số là rất cần thiết để sử dụng trong GIS. Các công cụ phân tích trong GIS cho phép người dùng thực hiện các phép toán phức tạp, từ đó đưa ra các dự báo và quyết định dựa trên dữ liệu không gian. Việc sử dụng GIS trong quản lý đất đai tại Bắc Kạn giúp nâng cao hiệu quả công tác quy hoạch và phát triển bền vững.

III. Thực trạng và thách thức trong quản lý đất đai tại Bắc Kạn

Tỉnh Bắc Kạn hiện đang đối mặt với nhiều thách thức trong công tác quản lý đất đai. Thực trạng các nguồn tài liệu bản đồ chủ yếu ở dạng số và giấy, chưa đáp ứng đủ nhu cầu quản lý. Việc thiếu hụt thông tin chính xác và kịp thời đã ảnh hưởng đến công tác quy hoạch và phát triển kinh tế xã hội. Để khắc phục tình trạng này, cần thiết phải xây dựng một hệ thống thông tin địa lý hoàn chỉnh, từ đó cải thiện khả năng quản lý và phát triển bền vững.

3.1. Những khó khăn trong việc xây dựng CSDL

Việc xây dựng CSDL địa lý tại Bắc Kạn gặp nhiều khó khăn do thiếu nguồn dữ liệu chất lượng và đồng bộ. Các tài liệu bản đồ hiện có không đủ chi tiết và chính xác để phục vụ cho công tác quản lý. Hơn nữa, việc thiếu hụt nhân lực có chuyên môn trong lĩnh vực GIS cũng là một thách thức lớn. Để giải quyết vấn đề này, cần có sự đầu tư mạnh mẽ vào công nghệ và đào tạo nhân lực, từ đó nâng cao hiệu quả quản lý đất đai và phát triển kinh tế xã hội.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển kinh tế - xã hội và quản lý tài nguyên ngày càng phức tạp, việc xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý (CSDLĐL) đóng vai trò then chốt trong việc nâng cao hiệu quả quản lý đất đai và phát triển kinh tế xã hội. Tỉnh Bắc Kạn, với diện tích tự nhiên gần 486.000 ha, địa hình phức tạp và dân cư phân bố không đồng đều, đang đối mặt với nhiều thách thức trong quản lý đất đai và quy hoạch phát triển. Theo số liệu năm 2012, dân số tỉnh đạt gần 299.000 người, mật độ dân số trung bình chỉ khoảng 61 người/km², trong đó khu vực nông thôn chiếm tới 83,9%. Các nguồn dữ liệu hiện có như bản đồ địa chính tỷ lệ 1:10.000, ảnh hàng không, ảnh vệ tinh SPOT có độ phân giải từ 2,5m đến 10m, cùng với hệ thống lưới khống chế tọa độ và độ cao Nhà nước, tạo nền tảng quan trọng cho việc xây dựng CSDLĐL.

Mục tiêu nghiên cứu là xây dựng bộ cơ sở dữ liệu nền địa lý tỷ lệ 1:5.000 cho tỉnh Bắc Kạn, phục vụ công tác quản lý đất đai, quy hoạch sử dụng đất, định giá đất, quản lý hành chính, giao thông, thủy hệ, dân cư, y tế, giáo dục và phát triển kinh tế xã hội. Nghiên cứu được thực hiện trong giai đoạn từ tháng 8/2012 đến tháng 8/2013 tại Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Kạn. Việc xây dựng CSDLĐL không chỉ giúp cung cấp thông tin nhanh, chính xác mà còn tăng cường năng lực quản lý, tiết kiệm chi phí và hỗ trợ ra quyết định hiệu quả, góp phần thúc đẩy phát triển bền vững cho tỉnh miền núi còn nhiều khó khăn này.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên lý thuyết và mô hình hệ thống thông tin địa lý (GIS) – một công nghệ máy tính tích hợp dữ liệu không gian và phi không gian để thu thập, lưu trữ, truy vấn, phân tích và hiển thị thông tin địa lý. GIS được định nghĩa là hệ thống tự động xử lý dữ liệu địa lý theo các đối tượng điểm, đường, vùng, giúp trả lời các câu hỏi về vị trí, đặc tính và mối quan hệ không gian của các đối tượng trên bản đồ.

Hai lý thuyết chính được áp dụng gồm:

• Lý thuyết mô hình dữ liệu vector: Mô hình này biểu diễn các đối tượng địa lý dưới dạng điểm, đường và vùng, cho phép mô tả chính xác vị trí và hình dạng các đối tượng trên mặt đất. Dữ liệu thuộc tính được lưu trữ theo mô hình quan hệ, giúp liên kết thông tin phi không gian với dữ liệu không gian.

• Mô hình quản lý cơ sở dữ liệu quan hệ (RDBMS): Được sử dụng để lưu trữ, tổ chức và quản lý dữ liệu địa lý lớn, hỗ trợ truy vấn và phân tích hiệu quả trong môi trường đa người dùng.

Các khái niệm chuyên ngành quan trọng bao gồm: CSDL nền địa lý, chuẩn hóa dữ liệu, mô hình số độ cao (DTM), lưới khống chế tọa độ, phân tích không gian (buffer, overlay), và các lớp thông tin cơ bản như địa giới hành chính, giao thông, thủy văn, dân cư, địa hình.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập gồm: ảnh hàng không F5 tỷ lệ 1/30.000 chụp năm 2001, ảnh vệ tinh SPOT độ phân giải 2,5m-10m, bản đồ địa hình các tỷ lệ 1/250.000 đến 1/10.000, bản đồ địa chính cơ sở tỷ lệ 1/10.000, lưới khống chế tọa độ và độ cao Nhà nước với 120 điểm tọa độ và 16 tuyến độ cao cấp hạng 2, 3.

Phương pháp nghiên cứu bao gồm:

• Thu thập và chuẩn hóa dữ liệu: Sử dụng phần mềm Mapping – Office (Microstation, IrasB, IrasC, Vilis) để số hóa, chuẩn hóa và biên tập dữ liệu địa lý gốc, đảm bảo tính chính xác và đồng bộ trong hệ tọa độ VN-2000.

• Xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý: Áp dụng phần mềm ArcGIS để tổ chức dữ liệu theo cấu trúc GeoDatabase, phân lớp dữ liệu theo các nhóm đối tượng: cơ sở, địa giới, dân cư, giao thông, thủy hệ, phủ bề mặt, địa hình.

• Phân tích và kiểm nghiệm: Sử dụng các công cụ phân tích không gian như vùng đệm (buffer), chồng xếp (overlay) để kiểm tra tính hợp lý của dữ liệu, đồng thời lấy ý kiến chuyên gia và kiểm nghiệm thực tế tại Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Kạn.

• Timeline nghiên cứu: Thực hiện trong 12 tháng (8/2012 – 8/2013), gồm các giai đoạn thu thập dữ liệu, xử lý và chuẩn hóa, xây dựng cơ sở dữ liệu, phân tích và ứng dụng thử nghiệm.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hoàn thiện bộ dữ liệu nền địa lý tỷ lệ 1:5.000 cho tỉnh Bắc Kạn: Đã xây dựng thành công cơ sở dữ liệu với hơn 120 điểm tọa độ Nhà nước, 16 tuyến độ cao, 176 mảnh bản đồ địa chính cơ sở tỷ lệ 1:10.000 được chuyển đổi và chuẩn hóa. Dữ liệu địa hình được đo vẽ chi tiết với khoảng cao đều 10m, đảm bảo độ chính xác phục vụ xây dựng mô hình số độ cao (DTM).

2. Chuẩn hóa và phân lớp dữ liệu hiệu quả: Dữ liệu được phân thành 7 lớp chính gồm cơ sở, địa giới hành chính, dân cư, giao thông, thủy hệ, phủ bề mặt và địa hình. Việc chuẩn hóa dữ liệu giúp giảm thiểu sai số không gian xuống dưới 0,03mm, đảm bảo tính đồng bộ và khả năng liên kết dữ liệu giữa các lớp.

3. Ứng dụng GIS trong quản lý đất đai và phát triển kinh tế xã hội: CSDLĐL hỗ trợ nhanh việc quy hoạch sử dụng đất, định giá đất, kiểm kê đất đai và xây dựng bản đồ hiện trạng, bản đồ quy hoạch. So với trước đây, thời gian truy xuất và xử lý dữ liệu giảm khoảng 40%, nâng cao hiệu quả công tác quản lý.

4. Khả năng cập nhật và mở rộng dữ liệu linh hoạt: CSDLĐL được thiết kế để dễ dàng cập nhật các thay đổi về địa giới hành chính, hạ tầng giao thông và dân cư theo thời gian thực, giúp các cơ quan quản lý kịp thời nắm bắt thông tin mới nhất.

Thảo luận kết quả

Việc xây dựng CSDLĐL tỷ lệ 1:5.000 cho tỉnh Bắc Kạn đã đáp ứng được yêu cầu về độ chính xác và chi tiết cần thiết cho công tác quản lý đất đai và phát triển kinh tế xã hội. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu ứng dụng GIS tại các tỉnh miền núi khác như Huế và Tiền Giang, nơi GIS cũng đã góp phần nâng cao hiệu quả quản lý tài nguyên và quy hoạch phát triển.

Nguyên nhân thành công là do sự kết hợp đồng bộ giữa nguồn dữ liệu đa dạng (ảnh hàng không, ảnh vệ tinh, bản đồ địa chính), phần mềm chuyên dụng (ArcGIS, Mapping – Office) và quy trình chuẩn hóa nghiêm ngặt. Việc áp dụng mô hình dữ liệu vector và quản lý bằng GeoDatabase giúp đảm bảo tính toàn vẹn và khả năng mở rộng của hệ thống.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ so sánh thời gian xử lý trước và sau khi ứng dụng GIS, bảng thống kê số lượng điểm tọa độ và tuyến độ cao được sử dụng, cùng bản đồ phân lớp thể hiện các lớp thông tin cơ bản. Điều này minh họa rõ ràng hiệu quả và tính ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai ứng dụng rộng rãi CSDLĐL trong các sở, ngành tỉnh Bắc Kạn: Đề nghị Sở Tài nguyên và Môi trường phối hợp với các đơn vị liên quan triển khai sử dụng CSDLĐL trong công tác quy hoạch, quản lý đất đai, giao thông, thủy lợi và phát triển kinh tế xã hội. Thời gian thực hiện trong 12 tháng tiếp theo.

2. Đào tạo và nâng cao năng lực cán bộ quản lý GIS: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về GIS và quản lý dữ liệu địa lý cho cán bộ kỹ thuật và quản lý nhằm đảm bảo vận hành hiệu quả hệ thống. Mục tiêu nâng cao tỷ lệ cán bộ thành thạo GIS lên 80% trong 2 năm.

3. Xây dựng quy trình cập nhật dữ liệu định kỳ: Thiết lập quy trình và lịch trình cập nhật dữ liệu địa lý hàng năm, đảm bảo dữ liệu luôn phản ánh chính xác thực trạng địa phương. Chủ thể thực hiện là Sở Tài nguyên và Môi trường phối hợp với các phòng ban liên quan.

4. Đầu tư nâng cấp hạ tầng công nghệ thông tin: Cải thiện hệ thống máy chủ, mạng và phần mềm GIS để đáp ứng nhu cầu xử lý dữ liệu lớn và đa người dùng, đảm bảo tính ổn định và bảo mật. Kế hoạch đầu tư trong vòng 3 năm tới.

5. Khuyến khích nghiên cứu và phát triển các ứng dụng GIS chuyên sâu: Hỗ trợ các đề tài nghiên cứu ứng dụng GIS trong lĩnh vực nông nghiệp, lâm nghiệp, môi trường và phát triển đô thị nhằm khai thác tối đa giá trị của CSDLĐL. Thời gian triển khai liên tục theo kế hoạch phát triển kinh tế xã hội.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Cán bộ quản lý nhà nước về tài nguyên và môi trường: Giúp nâng cao năng lực quản lý đất đai, quy hoạch sử dụng đất và phát triển kinh tế xã hội dựa trên dữ liệu địa lý chính xác và cập nhật.

2. Nhà nghiên cứu và giảng viên chuyên ngành GIS, quản lý đất đai: Cung cấp cơ sở lý thuyết, phương pháp và quy trình xây dựng CSDLĐL thực tiễn, làm tài liệu tham khảo cho các nghiên cứu và giảng dạy.

3. Các đơn vị phát triển phần mềm và công nghệ GIS: Tham khảo quy trình chuẩn hóa dữ liệu, mô hình dữ liệu và ứng dụng phần mềm ArcGIS, Mapping – Office trong xây dựng hệ thống GIS quy mô tỉnh.

4. Các tổ chức, doanh nghiệp hoạt động trong lĩnh vực quy hoạch, xây dựng và phát triển hạ tầng: Sử dụng dữ liệu địa lý nền làm cơ sở để lập kế hoạch, thiết kế và quản lý dự án hiệu quả, giảm thiểu rủi ro và chi phí.

Câu hỏi thường gặp

1. CSDLĐL nền địa lý là gì và tại sao quan trọng?
   CSDLĐL nền địa lý là tập hợp dữ liệu địa lý cơ sở với độ chính xác và chi tiết cao, làm nền tảng cho các hệ thống GIS chuyên đề. Nó quan trọng vì cung cấp thông tin chính xác, hỗ trợ quản lý đất đai, quy hoạch và phát triển kinh tế xã hội hiệu quả.

2. Phần mềm nào được sử dụng để xây dựng và quản lý CSDLĐL?
   Phần mềm chính là ArcGIS của ESRI, kết hợp với bộ phần mềm Mapping – Office (Microstation, IrasB, IrasC, Vilis) để số hóa, chuẩn hóa và biên tập dữ liệu. ArcGIS hỗ trợ quản lý dữ liệu không gian và phi không gian, phân tích và hiển thị bản đồ.

3. Làm thế nào để đảm bảo dữ liệu địa lý chính xác và đồng bộ?
   Thông qua việc chuẩn hóa dữ liệu theo hệ tọa độ thống nhất (VN-2000), kiểm tra và sửa chữa sai số không gian, liên kết dữ liệu thuộc tính với dữ liệu không gian bằng mã định danh, và cập nhật dữ liệu định kỳ.

4. CSDLĐL có thể ứng dụng trong những lĩnh vực nào?
   Ứng dụng trong quản lý đất đai, quy hoạch sử dụng đất, quản lý hành chính, giao thông, thủy lợi, dân cư, y tế, giáo dục, phát triển nông nghiệp, lâm nghiệp, môi trường và hỗ trợ ra quyết định chính sách.

5. Làm sao để cập nhật dữ liệu địa lý khi có thay đổi thực tế?
   Thiết lập quy trình điều tra ngoại nghiệp, thu thập dữ liệu mới, chuẩn hóa và cập nhật vào hệ thống CSDLĐL theo lịch trình định kỳ hoặc khi có sự kiện thay đổi quan trọng, đảm bảo dữ liệu luôn phản ánh thực trạng.

Kết luận

• Đã xây dựng thành công cơ sở dữ liệu nền địa lý tỷ lệ 1:5.000 cho tỉnh Bắc Kạn với độ chính xác cao, phục vụ đa mục đích quản lý đất đai và phát triển kinh tế xã hội.
• Áp dụng hiệu quả phần mềm ArcGIS và Mapping – Office trong chuẩn hóa, quản lý và phân tích dữ liệu địa lý.
• CSDLĐL giúp rút ngắn thời gian xử lý dữ liệu khoảng 40%, nâng cao năng lực quản lý và ra quyết định của các cơ quan địa phương.
• Đề xuất triển khai ứng dụng rộng rãi, đào tạo cán bộ, xây dựng quy trình cập nhật và đầu tư hạ tầng công nghệ để phát triển bền vững hệ thống GIS tỉnh Bắc Kạn.
• Khuyến khích nghiên cứu ứng dụng GIS chuyên sâu nhằm khai thác tối đa giá trị dữ liệu địa lý phục vụ phát triển kinh tế xã hội.

Next steps: Triển khai ứng dụng thực tế, đào tạo nhân lực, hoàn thiện quy trình cập nhật dữ liệu và nâng cấp hạ tầng công nghệ trong 1-3 năm tới.

Các cơ quan quản lý và nhà nghiên cứu cần phối hợp chặt chẽ để phát huy tối đa hiệu quả của cơ sở dữ liệu địa lý, góp phần thúc đẩy phát triển bền vững tỉnh Bắc Kạn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan về hệ thông tin địa lý (GIS) 1. Định nghĩa GIS • Hệ thống – Công nghệ máy tính và các hạ tầng hỗ trợ khác • Thông tin – Dữ liệu và Thông tin • Địa lý – Thế giới thực, các thực thể không gian Giới thiệu một số định nghĩa về GIS của một số tác giả. - GIS là một hệ thống tự động thu thập, lưu trữ, truy vấn, phân tích và hiển thị dữ liệu không gian (Clarke, 1995) [15].

- GIS là một trường hợp đặc biệt của một hệ thống thông tin với CSDL gồm những đối tượng, những hoạt động hay những sự kiện phân bố trong không gian được biểu diễn như những điểm, đường, vùng trong hệ thống máy tính. Hệ thống địa lý xử lý, truy vấn dữ liệu theo điểm, đường, vùng phục vụ cho những hỏi đáp đặc biệt (Dueker, 1979) [15]. - Hệ thống thông tin địa lý là một hệ thống bao gồm bốn khả năng xử lý dữ liệu địa lý là: (1) nhập dữ liệu, (2) quản lý dữ liệu (bao gồm lưu trữ và truy xuất), (3) gia công và phân tích dữ liệu, (4) xuất dữ liệu (Stan Aronoff 1993) - Công nghệ dựa trên máy tính và phương pháp để thu thập, quản lý, phân tích, mô hình và mô tả dữ liệu địa lý cho các ứng dụng khác nhau - Một hệ thống thông tin địa lý là một hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu cho mục đích thu thập, lưu trữ, phân tích và hiển thị dữ liệu không gian cho mục đích hỗ trợ ra quyết định và nghiên cứu. Những định nghĩa trên cho thấy rằng hệ thống thông tin địa lý có những khả năng của một hệ thống máy tính (phần cứng, phần mềm) và các thiết bị ngoại vi dùng để nhập lưu trữ, truy vấn, xử lý, phân tích và hiển thị hoặc xuất dữ liệu.

Trong đó CSDL của hệ thống chứa những dữ liệu của các đối tượng, các hoạt động kinh tế, xã hội, nhân văn, phân bố theo không gian và những sự kiện xảy ra theo tiến trình lịch sử. Có thể nói cách khác rằng, hệ thống thông tin địa lý là một hệ thống máy tính (phần cứng, phần mềm) và các thiết bị ngoại vi có khả năng trả lời các câu hỏi cơ bản Ai? Cái gì? Ở đâu? Khi nào? Như thế nào? Tại sao? khi được xác định trước một hoặc một vài nội dung trong các câu hỏi đó. Trong đó các câu trả lời Ai? Cái gì? Xác định các đối tượng, các hoạt động, các sự kiện cần khảo sát; Câu trả lời Ở đâu xác n 4 định vị trí của đối tượng, hoạt động hoặc sự kiện; câu trả lời Như thế nào hặc Tại sao? Là kết quả phân tích của hệ thông tin địa lý 1. Sự hình thành và phát triển của GIS Trong xã hội thông tin, thông tin địa lý giữ một vai trò rất quan trọng.

Khi cung cấp bất kỳ thông tin gì hoặc sự kiện gì, nhà cung cấp thông tin cần phải cho biết vật ấy, sự kiện ấy xảy ra ở đâu, khi nào. Đó chính là thông tin địa lý (geographic information). Từ khi ra đời, với tư cách là một công nghệ, GIS (Geographic Information System) đã và đang được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực. GIS đã phát triển từ những ứng dụng trên các đối tượng liên quan đến đất đai và biến đổi chậm như tài nguyên, môi trường đến các ứng dụng trong các lĩnh vực liên quan đến con người hoặc những đối tượng có tần số biến đổi nhanh như cơ sở kỹ thuật hạ tầng, kinh tế, xã hội.

Với những ứng dụng ngày càng rộng rãi và phát triển mạnh mẽ trong các lĩnh vực kinh tế, xã hội, từ năm 1992, các nhà khoa hoạ Mỹ đã xác lập một nghành khoa học mới. Khoa học thông tin địa lý – GIS (Geographic Information Science). Khoa học thông tin địa lý (GIS) đã từng bước hoàn thiện các mô hình biểu diễn các đối tượng, các hoạt động, các sự kiện và các quan hệ của chúng trong thế giới thực, đồng thời nghiên cứu phát triển các thuật toán lưu trữ, xử lý dữ liệu theo không gian và thời gian. Trong tiến trình phát triển kinh tế, xã hội, để đạt được một mục đích nào đó, con người cần phải có những quyết định chính xác và kịp thời.

Những quyết định đó phải được thực hiện sau khi thu thập thông tin, dữ liệu từ thế giới thực và phân tích xử lý nó theo một quan điểm nào đó. Những quyết định này tác động trực tiếp hoặc gián tiếp trở lại thế giới thực theo khuynh hướng của người xử lý và ra quyết định. Nếu quyết định đó mang lại hiệu quả tích cực thì được đánh giá là tốt, và ngược lại. Có nhiều công trình nghiên cứu cho thấy vai trò quan trọng của GIS trong việc quản lý, xử lý các vấn đề kinh tế, xã hội và môi trường,…Vì vậy, các phần mềm GIS được bán rất nhanh mặc dù người sử dụng vẫn còn gặp phải một số vấn đề về việc không tương thích với nhau vì chưa có một tiêu chuẩn thống nhất.

Và đặc biệt các chương trình giảng dạy cũng càng được phổ biến và chuẩn hoá [14]. Các chức năng của hệ thống thông tin địa lý GIS Một hệ thống thông tin địa lý có các chức năng cơ bản sau: + Nhập dữ liệu + Thao tác dữ liệu n 5 + Quản lý dữ liệu + Truy vấn và phân tích + Hiển thị Nhập dữ liệu: Trước khi dữ liệu địa lý có thể được dùng cho GIS, dữ liệu này phải được chuyển sang dạng số thích hợp. Quá trình chuyển dữ liệu từ bản đồ giấy sang các file dữ liệu 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 với công nghệ quét ảnh cho các đối tượng lớn; những đối tượng nhỏ hơn đòi hỏi một số quá trình số hoá thủ công.

Ngày nay, nhiều dạng dữ liệu địa lý thực sự có các định dạng tương thích GIS. Những dữ liệu này có thể thu được từ các nhà cung cấp dữ liệu và được nhập trực tiếp vào GIS. Thao tác dữ liệu: Có những trường hợp các dạng dữ liệu đòi hỏi được chuyển dạng và thao tác theo một số cách để có thể tương thích với một hệ thống nhất định. Ví dụ, các thông tin địa lý có giá trị biểu diễn khác nhau tại các tỷ lệ khác nhau (hệ thống đờng phố được chi tiết hoá trong file về giao thông, kém chi tiết hơn trong file điều tra dân số và có mã bưu điện trong mức vùng).

Trước khi các thông tin này được kết hợp với nhau, chúng phải được chuyển về cùng một tỷ lệ (mức chính xác hoặc mức chi tiết). Đây có thể chỉ là sự chuyển dạng tạm thời cho mục đích hiển thị hoặc cố định cho yêu cầu phân tích. Công nghệ GIS cung cấp nhiều công cụ cho các thao tác trên dữ liệu không gian và cho loại bỏ dữ liệu không cần thiết. Quản lý dữ liệu: Đối với những dự án GIS nhỏ, có thể lưu các thông tin địa lý dưới dạng các file đơn giản.

Tuy nhiên, khi kích cỡ dữ liệu trở nên lớn hơn và số lượng người dùng 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 là một phần mềm quản lý cơ sở dữ liệu. Có nhiều cấu trúc DBMS khác nhau, nhưng trong GIS cấu trúc quan hệ tỏ ra hữu hiệu nhất. Trong cấu trúc quan hệ, dữ liệu được lưu trữ ở dạng các bảng.

Các trường thuộc tính chung trong các bảng khác nhau được dùng để liên kết các bảng này với nhau. Do linh hoạt nên cấu trúc đơn giản này được sử dụng và triển khai khá rộng rãi trong các ứng dụng cả trong và ngoài GIS. Truy vấn và phân tích: Một khi đã có một hệ GIS lưu giữ các thông tin địa lý, có thể bắt đầu hỏi các câu hỏi đơn giản như: + Ai là chủ mảnh đất ở góc phố? n 6 + 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 thông là gì? + Nếu xây dựng một đường quốc lộ mới ở đây, giao thông sẽ chịu ảnh hưởng như thế nào? GIS cung cấp cả khả năng hỏi đáp đơn giản "chỉ và nhấn" và các công cụ phân tích 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 cụ quan trọng đặc biệt: Phân tích liền kề: Ví dụ như có câu hỏi: + 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 định mối 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 kết vật lý. Sự chồng xếp này, hay liên kết không gian, có thể là sự kết hợp dữ liệu về đất, độ dốc, thảm thực vật hoặc sở hữu đất với định giá thuế. Hiển thị: Với nhiều thao tác trên dữ liệu địa lý, kết quả cuối cùng được hiển thị tốt nhất dưới dạng bản đồ hoặc biểu đồ.

Bản đồ khá hiệu quả trong lưu giữ và trao đổi thông tin địa lý. GIS cung cấp nhiều công cụ mới và thú vị để mở rộng tính nghệ thuật và khoa học của ngành bản đồ. Bản đồ hiển thị có thể được kết hợp với các bản báo cáo, hình ảnh ba chiều, ảnh chụp và những dữ liệu khác (đa phương tiện). Cơ sở dữ liệu nền thông tin địa lý 1.

Khái niệm về CSDL nền thông tin địa lý CSDL nền thông tin địa lý là một sản phẩm được xây dựng từ đối tượng địa lý dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật nhất định (ví dụ: OGC, W3C, ISO TC211, OPENGIS.), có khả năng mã hoá, cập nhật và trao đổi qua các dịch vụ truyền tin hiện đại. Định dạng mở, không phụ thuộc vào phần mềm gia công dữ liệu.