Luận văn nghiên cứu ứng dụng mô hình dem xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa hình phục vụ công tác định hướng phát triển nông nghiệp huyện định hóa tỉnh thái nguyên

Luận văn nghiên cứu ứng dụng mô hình DEM trong xây dựng cơ sở dữ liệu địa hình phục vụ phát triển nông nghiệp huyện Định Hóa, Thái Nguyên.

• Tác giả: Trần Anh Vũ
• Người hướng dẫn: Th.S Trương Thành Nam
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Địa chính môi trường
• Đề tài: Nghiên Cứu Ứng Dụng Mô Hình DEM Xây Dựng Cơ Sở Dữ Liệu Nền Địa Hình Phục Vụ Công Tác Định Hướng Phát Triển Nông Nghiệp Huyện Định Hóa, Tỉnh Thái Nguyên
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC HÌNH
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• 1. PHẦN 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.2. Mục tiêu tổng quát
• 1.3. Mục tiêu cụ thể
• 1.4. Ý nghĩa của đề tài
• 1.4.1. Ý nghĩa trong học tập và Nghiên cứu khoa học
• 1.4.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 2. PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Tổng quan về GIS - Geographic Information System
• 2.2. Khái niệm về Hệ thống thông tin địa lý
• 2.3. Các thành phần cơ bản của một Hệ thống thông tin địa lý
• 2.4. Cơ sở dữ liệu (CSDL)
• 2.5. Các tiêu chuẩn của một cơ sở dữ liệu
• 2.6. Phần mềm Mapinfo
• 2.7. Các dữ liệu trong Mapinfo
• 2.8. Cách tổ chức thông tin trong Mapinfo
• 2.9. Khái quát mô hình số độ cao Digital Elevation Model- DEM
• 2.10. Module Vertical Mapper
• 3. PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 3.1.1. Đối tượng nghiên cứu
• 3.1.2. Phạm vi nghiên cứu
• 3.2. Địa điểm và thời gian tiến hành
• 3.2.1. Địa điểm nghiên cứu
• 3.2.2. Thời gian tiến hành
• 3.3. Nội dung nghiên cứu
• 3.4. Đặc điểm tự nhiên huyện Định Hóa
• 3.5. Xây dựng bản đồ độ dốc huyện Định Hóa – tỉnh Thái Nguyên
• 3.6. Kết quả đạt được và ứng dụng
• 3.7. Phương pháp nghiên cứu
• 3.7.1. Phương pháp thu thập số liệu
• 3.7.2. Phương pháp xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ
• 3.7.3. Phương pháp thống kê, xử lý số liệu
• 3.7.4. Phương pháp chuyên gia
• 4. PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Đặc điểm tự nhiên huyện Định Hóa
• 4.1.1. Vị trí địa lý
• 4.1.2. Địa hình, địa mạo
• 4.1.3. Thảm thực vật
• 4.2. Điều kiện kinh tế - xã hội huyện Định Hóa - tỉnh Thái Nguyên
• 4.2.1. Điều kiện kinh tế
• 4.2.2. Điều kiện văn hoá xã hội
• 4.2.3. Nhận xét chung về điều kiện tự nhiên - kinh tế - xã hội
• 4.3. Hiện trạng sử dụng đất và hiệu quả sử dụng các loại hình sử dụng đất
• 4.4. Xây dựng bản đồ độ dốc huyện Định Hóa – tỉnh Thái Nguyên
• 4.4.1. Thu thập và xử lý số liệu
• 4.4.2. Phân tích và nội suy bản đồ độ dốc huyện Định Hóa – tỉnh Thái Nguyên
• 4.4.3. Tạo chuyên đề về độ dốc
• 4.4.4. Tạo cơ sở dữ liệu
• 4.4.5. Biên tập và kiểm tra
• 4.5. Kết quả đạt được và ứng dụng
• 4.5.1. Xây dựng Cơ sở dữ liệu bản đồ độ dốc
• 4.5.2. Ứng dụng cơ sở dữ liệu bản đồ độ dốc phục vụ quản lý và cung cấp thông tin
• 4.5.3. So sánh, đánh giá bản đồ độ dốc
• 4.5.4. Ứng dụng bản đồ độ dốc trong phát triển nông lâm nghiệp Huyện Định Hóa – Tỉnh Thái Nguyên
• 5. PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• appendix.1. Tài liệu trong nước
• appendix.2. Tài liệu nước ngoài

Tóm tắt

I. Giới thiệu

Luận văn này nghiên cứu ứng dụng mô hình DEM để xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa hình phục vụ cho việc định hướng phát triển nông nghiệp tại huyện Định Hóa, tỉnh Thái Nguyên. Trong bối cảnh hiện nay, việc quản lý và phát triển bền vững nông nghiệp đòi hỏi phải có thông tin chính xác về địa hình. Các mô hình số độ cao (DEM) cung cấp một phương tiện hiệu quả để phân tích địa hình, từ đó hỗ trợ cho việc quy hoạch và sử dụng đất. Mục tiêu của nghiên cứu là xây dựng một cơ sở dữ liệu địa hình chi tiết, từ đó giúp các nhà hoạch định chính sách đưa ra quyết định đúng đắn trong việc phát triển nông nghiệp tại địa phương.

1.1 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu tổng quát của luận văn là ứng dụng mô hình DEM trong việc xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa hình phục vụ cho sự phát triển nông nghiệp huyện Định Hóa, tỉnh Thái Nguyên. Cụ thể, nghiên cứu sẽ tìm hiểu điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội khu vực nghiên cứu và xây dựng cơ sở dữ liệu độ dốc từ hệ thống dữ liệu độ cao toàn cầu ASTER GDEM. Đánh giá cơ sở dữ liệu độ dốc cũng là một phần quan trọng trong mục tiêu nghiên cứu này.

II. Tổng quan tài liệu

Phần này trình bày tổng quan về Hệ thống thông tin địa lý (GIS) và mô hình số độ cao (DEM). GIS là công nghệ cho phép tích hợp và phân tích thông tin không gian, giúp đưa ra quyết định dựa trên dữ liệu địa lý. Mô hình DEM được sử dụng để biểu diễn độ cao địa hình, cung cấp thông tin cần thiết cho việc lập bản đồ độ dốc và phân tích địa hình. Các ứng dụng của DEM bao gồm thiết kế quy hoạch đất đai, quản lý tài nguyên thiên nhiên và phát triển nông nghiệp. Nghiên cứu cũng xem xét các phần mềm như MapInfo và Vertical Mapper, cho thấy sự cần thiết của việc sử dụng công nghệ trong quản lý tài nguyên.

2.1 Khái niệm về GIS

GIS là một hệ thống bao gồm các thành phần như phần cứng, phần mềm, dữ liệu và con người. Nó cho phép thu thập, lưu trữ, phân tích và trình bày thông tin không gian. Theo Burroughs, GIS là tập hợp các công cụ cho việc thu thập, lưu trữ và chuyển đổi dữ liệu không gian nhằm giải quyết các bài toán ứng dụng. Sự phát triển của công nghệ thông tin đã làm cho GIS trở thành một công cụ không thể thiếu trong quản lý tài nguyên.

III. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng các phương pháp thu thập và xử lý số liệu để xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ độ dốc. Các phương pháp này bao gồm thu thập dữ liệu từ các nguồn khác nhau, xử lý và phân tích dữ liệu bằng phần mềm MapInfo. Ngoài ra, phương pháp chuyên gia được áp dụng để đánh giá và kiểm tra độ chính xác của dữ liệu. Việc sử dụng mô hình DEM giúp tối ưu hóa quy trình xây dựng bản đồ, từ đó tạo ra cơ sở dữ liệu có độ tin cậy cao, phục vụ cho việc phát triển nông nghiệp tại huyện Định Hóa.

3.1 Thu thập số liệu

Dữ liệu được thu thập từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm các bản đồ địa hình, số liệu từ ASTER GDEM và các tài liệu nghiên cứu trước đó. Việc tổ chức và lưu trữ dữ liệu được thực hiện theo tiêu chuẩn của một cơ sở dữ liệu, nhằm đảm bảo tính chính xác và dễ dàng truy xuất. Phương pháp này không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn nâng cao hiệu quả trong việc xây dựng bản đồ độ dốc.

IV. Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc ứng dụng mô hình DEM trong xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa hình đã mang lại nhiều lợi ích trong việc định hướng phát triển nông nghiệp. Cơ sở dữ liệu độ dốc được xây dựng không chỉ cung cấp thông tin cần thiết cho việc quy hoạch đất đai mà còn hỗ trợ cho việc quản lý tài nguyên hiệu quả hơn. Các bản đồ độ dốc được tạo ra giúp cho các nhà hoạch định chính sách có cái nhìn tổng quan về điều kiện tự nhiên của huyện Định Hóa, từ đó đưa ra các quyết định phù hợp.

4.1 Ứng dụng trong phát triển nông nghiệp

Cơ sở dữ liệu độ dốc có thể được sử dụng để xác định các khu vực phù hợp cho việc trồng trọt, từ đó tối ưu hóa việc sử dụng đất. Sự kết hợp giữa công nghệ thông tin và nông nghiệp thông minh giúp nâng cao hiệu quả sản xuất, bảo vệ môi trường và phát triển bền vững. Việc sử dụng bản đồ độ dốc cũng hỗ trợ trong việc dự đoán các rủi ro liên quan đến thiên tai, từ đó có biện pháp ứng phó kịp thời.

V. Kết luận và đề nghị

Luận văn đã chứng minh được tính khả thi và hiệu quả của việc ứng dụng mô hình DEM trong xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa hình phục vụ phát triển nông nghiệp tại huyện Định Hóa, tỉnh Thái Nguyên. Các kết quả đạt được không chỉ có ý nghĩa lý thuyết mà còn mang tính thực tiễn cao, góp phần nâng cao hiệu quả quản lý tài nguyên đất đai. Đề nghị tiếp tục nghiên cứu và mở rộng ứng dụng của DEM trong các lĩnh vực khác như quy hoạch đô thị và bảo vệ môi trường.

5.1 Đề nghị nghiên cứu tiếp theo

Cần mở rộng nghiên cứu về ứng dụng của mô hình DEM trong các lĩnh vực khác như quy hoạch đô thị và bảo vệ môi trường. Việc tiếp tục phát triển các phần mềm và công cụ hỗ trợ cho việc phân tích dữ liệu địa lý sẽ giúp nâng cao hiệu quả trong quản lý tài nguyên và phát triển bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Đất đai là tài nguyên vô cùng quý giá, là địa bàn phân bố của con người, là nơi phát triển xây dựng các cơ sở kinh tế - văn hóa – xã hội. Đặc biệt đất là tài liệu không gì thay thế được trong sản xuất nông – lâm – ngư nghiệp. Hầu hết các nước trên thế giới đều xây dựng một nền kinh tế trên cơ sở phát triển nông lâm nghiệp dựa vào khai thác tiềm năng đất đai, lấy đó làm cơ sở cho sự phát triển các ngành khác. Do đó, việc tổ chức sử dụng nguồn tài nguyên đất đai hợp lý đầy đủ và đem lại hiệu quả cao theo quan điểm sinh thái và phát triển bền vững trở thành vấn đề cấp thiết.

Vấn đề đặt ra khi sử dụng tài nguyên thiên nhiên của lãnh thổ chúng ta cần có cái nhìn tổng quan từ các hợp phần trong tự nhiên. Để từ đó có giải pháp khai thác và sử dụng hợp lý. Định Hóa là huyện có địa hình thấp dần về phía Nam, với 3 tiểu vùng khác nhau với địa hình phức tạp núi, đồi và đất bằng. Xây dựng bản đồ độ dốc là phương tiện có đóng vai trò hết sức quan trọng trong việc sử dụng tài nguyên thiên nhiên, triển khai các phương án quy hoạch sử dụng đất, quy hoạch nông lâm nghiệp để sử dụng đất hiệu quả và lâu bền.

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của cuộc cách mạng khoa học công nghệ, cách ứng dụng GIS (Geographic Information System) được tiếp tục phát triển trong lĩnh vực quản lý và bảo vệ tài nguyên môi trường. Xu hướng hiện nay trong quản lý tài nguyên và môi trường là sử dụng tối đa khả năng cho phép của GIS. Sự phát triển của phần cứng máy tính có khả năng nhiều hơn và các ứng dụng cũng trở nên thân thiện hơn với người sử dụng bởi khả năng hiển thị ba chiều, các công cụ phân tích không gian và giao diện tuy biến, cho phép truy, xuất dữ liệu một các nhanh chóng và chính xác. Nhờ khả c 2 năng xử lý tập tin dữ liệu lớn từ các cơ sở dữ liệu phức tạp, nên GIS thích hợp với nhiệm vụ quản lý tài nguyên và môi trường.

Các mô hình phức tạp cũng có thể dễ dàng cập nhật thông tin nhờ sử dụng GIS. Xuất phát từ những yêu cầu thực tế đó, được sự nhất trí của nhà trường, Khoa Quản lý Tài nguyên, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên dưới sự hướng dẫn trực tiếp của thầy giáo ThS.Trương Thành Nam và các thầy cô giáo, em tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng mô hình DEM xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa hình phục vụ công tác định hướng phát triển nông nghiệp huyện Định Hóa, Tỉnh Thái Nguyên”. Mục tiêu nghiên cứu. Mục tiêu tổng quát - Ứng dụng mô hình DEM trong việc xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa hình phục vụ cho sự phát triển nông nghiệp huyện Định Hóa, Tỉnh Thái Nguyên.

Mục tiêu cụ thể - Tìm hiểu về điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội khu vực nghiên cứu. - Xây dựng cơ sở dữ liệu độ dốc huyện Định Hóa tỉnh Thái Nguyên từ hệ thống dữ liệu độ cao toàn thế giới ASTER GDEM. - Đánh giá CSDL độ dốc huyện Định Hóa - Thái Nguyên. Ý nghĩa của đề tài 1.

Ý nghĩa trong học tập và Nghiên cứu khoa học - Đây là cơ hội cho sinh viên vận dụng những kiến thức đã học và những hiểu biết của mình vào thực tiễn, đồng thời cũng có cơ hội nâng cao sự hiểu biết về phát triển nông lâm nghiệp trên địa bàn huyện Định Hóa – Tỉnh Thái Nguyên. - Nâng cao kỹ năng sử dụng và tích hợp các phần mềm tin học ứng dụng, cũng như module Vertical Mapper trong xây dựng bản đồ độ dốc. Ý nghĩa thực tiễn - Kết quả nghiên cứu có thể giúp cho các nhà hoạch định chính sách đưa ra các quyết định đúng đắn trong việc thực hiện chương trình dự án liên quan đến công tác phát triển nông lâm nghiệp huyện Định Hóa – Tỉnh Thái Nguyên. c 4 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIÊU 2.

Tổng quan về GIS - Geographic Information System GIS ( Geographic Information System ) là công nghệ tích hợp thông tin và có khả năng phân tích không gian rất hiệu quả. Ở bất kỳ một ngành khoa học kỹ thuật hay kinh tế chúng ta đều có thể bắt gặp các hệ thống thông tin và các phương pháp xử lý thông tin khác nhau tuỳ theo từng lĩnh vực (hệ thống thông tin ngân hàng, hệ thống thông tin nhân sự…) cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin, các thông tin hiện nay đã đáp ứng và giải quyết được những bài toán rất lớn mà thực tế đặt ra. Khái niệm về Hệ thống thông tin địa lý Có nhiều cách định nghĩa về Hệ thống thông tin địa lý: Định nghĩa theo chức năng: GIS là một hệ thống bao gồm 4 hệ con: Dữ liệu vào, quản trị dữ liệu, phân tích dữ liệu và dữ liệu ra. Định nghĩa theo khối công cụ: GIS là tập hợp phức tạp của các thuật toán.

Định nghĩa theo mô hình dữ liệu: GIS gồm các cấu trúc dữ liệu được sử dụng trong các hệ thống khác nhau (cấu trúc dạng Raster và Vecter). Định nghĩa về mặt công nghệ: GIS là công nghệ thông tin để lưu trữ, phân tích và trình bày các thông tin không gian và thông tin phi không gian, công nghệ GIS có thể nói là tập hợp hoàn chỉnh các phương pháp và các phương tiện nhằm sử dụng và lưu trữ các đối tượng. Định nghĩa theo sự trợ giúp và ra quyết định: GIS có thể coi là một hệ thống trợ giúp việc ra quyết định, tích hợp các số liệu không gian trong một cơ chế thống nhất. Nói tóm lại theo BURROUGHT : “GIS như là một tập hợp các công cụ cho việc thu nhập, lưu trữ, thể hiện và chuyển đổi các dữ liệu mang tính chất c 5 không gian từ thế giới thực để giải quyết các bài toán ứng dụng phục vụ các mục đích cụ thể” [16].

Sơ đồ khái niệm về một hệ thống thông tin địa lý được thể hiện như sau: GIS Người sử dụng Thế giới thực Phần mềm + cơ sở dữ liệu T 2. Các thành phần cơ bản của một Hệ thống thông tin địa lý Một Hệ thống thông tin địa lý bao gồm những thành phần cơ bản sau: - Phần cứng: bao gồm máy tính điều khiển mọi hoạt động của hệ thống và các thiết bị ngoại vi. - Phần mềm: cung cấp công cụ và thực hiện các chức năng: + Thu thập dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính từ các nguồn thông tin khác nhau + Lưu trữ, cập nhật, điều chỉnh và tổ chức các cơ sở dữ liệu nói trên. + Phân tích biến đổi, điều chỉnh và tổ chức các cơ sở dữ liệu nhằm giải quyết các bài toán tối ưu và mô hình mô phỏng không gian và thời gian.

+ Đưa ra các thông tin theo yêu cầu dưới dạng khác nhau. Ngoài ra phần mềm cần phải có khả năng phát triển và nâng cấp theo các yêu cầu đặt ra của hệ thống. - Dữ liệu: đây là thành phần quan trọng nhất của GIS. Các dữ liệu không gian (Spatial data) và các dữ liệu thuộc tính (No spatial data) được tổ chức theo một mục tiêu xác định bởi một hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DataBase Management System).

- Con người: yếu tố con người có ảnh hưởng rất lớn đối với các hệ GIS, đặc biệt trong việc điều khiển hệ thống và phát triển các ứng dụng. - Phương pháp: phương pháp phụ thuộc vào ý tưởng của các xây dựng hệ thống, sự thành công của một hệ GIS phụ thuộc vào phương pháp được sử dụng để thiết kế hệ thống [14]. Cơ sở dữ liệu (CSDL) 2. Khái niệm Một cơ sở dữ liệu là tập hợp các thông tin của đối tượng cần quản lý, được lưu trữ trong các máy tính, được nhiều người sử dụng và cách tổ chức của nó được chi phối bằng một mô hình [7].

Các tiêu chuẩn của một cơ sở dữ liệu - Không dư thừa thông tin: Thông tin khi thu thập có thể lấy ở nhiều nguồn khác nhau, vì vậy cần phải loại bỏ thông tin dư thừa trước khi xây dựng CSDL. Có hai dạng dư thừa thông tin: + Dư thừa về mặt vật lý: Một thông tin có mặt nhiều lần trong một CSDL + Dư thừa về mặt ngữ nghĩa: Một thông tin có nội dung như nhau nhưng lại mang các tên khác nhau. - Đảm bảo tính an toàn và bí mật: Vì trong một cơ quan có nhiều người sử dụng chung một máy tính, và sử dụng chung một CSDL, trong trường hợp như vậy cần phải tuân thủ nguyên tắc sau: + Chỉ những người được quyền sử dụng mới được cập nhật và CSDL. + Người sử dụng CSDL không được làm hỏng thông tin của người khác.

Khi có sự cố về máy tính, CSDL phải được bảo vệ và cất giữ sang một máy khác. - Giữa các chương trình ứng dụng và CSDL phải có sự độc lập: Khi dữ liệu có thay đổi thì chương trình không phải thay đổi theo và ngược lại. - Hiệu suất áp dụng tốt: + Mặc dù CSDL có nhiều người sử dụng nhưng đối với mỗi người CSDL phải tạo ra cho họ cảm giác làm việc hoàn toàn độc lập. + CSDL phải cho câu trả lời chính xác nhất và kịp thời khi người sử dụng truy vấn.

Phần mềm Mapinfo MapInfo là một công cụ rất quan trọng trong việc xây dựng, quản lý, cập nhật, xử lý, phân tích và mô hình hoá các đối tượng địa lý, MapInfo tổ chức, quản lý cơ sở dữ liệu theo các lớp đối tượng địa lý trên máy tính bởi các File dữ liệu với các phần mở rộng như sau: [*.Tab]: Chứa các thông tin mô tả cấu trúc dữ liệu [*.Dat]: Chứa các thông tin nguyên thuỷ [*.Map]: Chứa các thông tin mô tả đối tượng không gian [*.ID]: Chứa các thông tin về chỉ số liên kết không gian và thuộc tính [*.Ind]: Chứa các thông tin về chỉ số đối tượng [2]. Các dữ liệu trong Mapinfo Khi người dùng tạo ra các table trong Mapinfo, lưu cất các workspace, nhập hoặc xuất dữ liệu. Mapinfo sẽ tạo ra rất nhiều các file với các phần mở rộng khác nhau. Các file dữ liệu trong Mapinfo bao gồm: - Tên file *.DAT: File dữ liệu dạng bảng tính cho một table format của Mapinfo.MAP: Chứa thông tin địa lý mô tả các đối tượng trên bản đồ.TAB: Đây là các file chính cho các table của Mapinfo nó được kết hợp với các file khác như.DAT, DBF… - Tên file *.ID: File index cho các đối tượng đồ hoạ của Mapinfo (file *.DBF: File dữ liệu bảng tính format dBASE.