I. ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Đất đai là là nguồn tài nguyên thiên nhiên vô cùng quý giá đối với mỗi
quốc gia, là điều kiện tồn tại và phát triển của con người cùng các sinh vật
khác trên trái đất.
Hiện tại và trong tương lai công nghệ thông tin phát triển mạnh, nó
cho phép ta sử dụng để giải quyết các vấn đề phức tạp của kinh tế - xã hội và
đây cũng là yêu cầu tất yếu đặt ra. Để đáp ứng và khai thác tốt phương pháp
tiên tiến này trong ngành Quản lý đất đai thì yêu cầu cốt lõi đặt ra là phải có
sự đổi mới mạnh mẽ trong tổ chức cũng như chất lượng thông tin.
Thông tin đất giữ vai trò quan trọng trong công tác quản lý đất đai nó là cơ
sở cho việc đề xuất các chính sách phù hợp và lập ra các kế hoạch hợp lý
nhất cho các nhà quản lý phân bổ sử dụng đất cũng như trong việc ra các
quyết định liên quan đến đầu tư và phát triển nhằm khai thác hợp lý nhất đối
với tài nguyên đất đai.Xây dựng cơ sở dữ liệu tài nguyên đất trên cơ sở cập
nhật và đồng bộ hoá các thông tin về hệ quy chiếu, hệ toạ độ, độ cao, các
thông tin về hệ thống bản đồ, thông tin về ranh giới, địa giới hành chính,
thông tin về mô hình độ cao, địa hình, thông tin về các loại đất theo hiện
trạng sử dụng, thông tin về quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất, thông tin về
chủ sử dụng và các thông tin về những cơ sở dữ liệu liên quan đến tài
nguyên đất. Từ đó cho thông tin đầu ra phục vụ yêu cầu quản lý của chính
quyền trung ương, địa phương, của Ngành, và các ngành khác đồng thời
phục vụ thông tin đất đai cho nhu cầu sinh hoạt của người dân. Điều này nó
có ý nghĩa rất lớn khi mà hiện nay công tác quản lý về đất đai đang là vấn đề
thời sự thu hút sự quan tâm của các ngành, các cấp và mọi người, tất cả đều
cần tới thông tin đất đầy đủ và chính xác.
1
Trong quỹ đất của nước ta đất lâm nghiệp có vai trò đặc biệt quan
trọng về kinh tế, xã hội và môi trường. Hiện nay tại trung tâm nghiên cứu
lâm nghiệp miền núi phía Bắc chưa có được cơ sở dữ liệu đất hoàn chỉnh
phục vụ cho việc quản lý, quy hoạch sử dụng có hiệu quả nguồn lực đất đai
cấp thông tin và có thể trao đổi dữ liệu với các hệ thống thông tin khác.
- Xây dựng và cung cấp được nguồn thông tin biến động đất đai từ dữ
liệu đầu vào, đầu ra trên địa bàn trung tâm.
3
II. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐẤT ĐAI
Hệ thống cơ sở dữ liệu quốc gia là một trong các 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:
cơ sở dữ liệu về chính trị (chính sách, pháp luật, tổ chức cán bộ); cơ sở dữ liệu
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); cơ sở dữ liệu xã hội (dân số, lao động
văn hoá, giáo dục, y tế, thể thao); cơ sở dữ liệu về tài nguyên đất (CSDLTNĐ)
là một thành phần không thể thiếu được của cơ sở dữ liệu quốc gia.
Cơ sở dữ liệu 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 cơ sở dữ liệu bản đồ địa lý và cơ sở dữ liệu 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.
Với cách nhìn bản đồ như một hệ cơ sở dữ liệu, ta thấy rằng bản đồ là
tập hợp các dữ liệu địa lý, các dữ liệu này mô tả các đối tượng trong thế giới
thực bằng vị trí toạ độ duới một hệ toạ độ xác định, ngoài ra dữ liệu địa lý
còn chứa đựng các thông tin về thuộc tính của đối tượng. Việc xác định và
ước đoán tài nguyên tự nhiên, môi trường và đất đai sẽ cung cấp nhiều đối
tượng phản ánh mới cho bản đồ.
Cấu trúc CSDLTNĐ: 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
tin. Thông tin đất là tất cả các thông tin liên quan đến đất đai, thông tin đất
đai thường được thể hiện bằng Hệ thống thông tin Địa lý, Hệ thống thông tin
đất. Hai vấn đề này là cơ sở chính của hệ thống thông tin định hướng theo
từng ô thửa và các hoạt động của nó.
2.2.1. Khái niên hệ thống thông tin địa lí
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
không gian từ thế giới thực để giải quyết các bài toán ứng dụng phục vụ các
mục đích cụ thể”.
Sơ đồ khái niệm về một hệ thống thông tin địa lý được thể hiện như sau:
6
Người sử dụng
GIS
Phần mềm + cơ sở dữ liệu
Thế giới thực
T
2.2.2. Các thành phần cơ bản của một hệ thống thông tin địa lí
- Thiết kế các đối tượng cơ sở (Feature-base Design)
- Xây dựng các đối tượng hình học (Construction of geometric objects)
- Tạo lập Topology và phân tích dữ liệu không gian (Topology and
Spatial Analysis)
- Cung cấp công cụ quản lý cơ sở dữ liệu (Database Tools)
- Thành lập bản đồ chuyên đề và các chú giải (Thematic Mapping and
Annotation)
- Quản lý bản đồ (Map Management)
- Tương thích với hệ Module GIS Environment (MGE compatibility)
Với ngôn ngữ phát triển MDL (MicroStation Development Language),
Microstation Geographics còn cung cấp cho những nhà phát triển phần
mềm và người sử dụng các công cụ mềm dẻo trong việc mở rộng các chức
năng của GIS.
MicroStation Geographics Projects
MicroStation Geographics tổ chức cơ sở dữ liệu bản đồ trong các dự án
(Projects). Dự án là sự lựa chọn các đối tượng đặc trưng (Features), nhóm
loại đối tượng (Categories), các loại bản đồ (Maps) và các thuộc tính khác
được định nghĩa trong khi tổ chức các thông tin địa lý. Các thành phần
chính trong một dự án của MicroStation Geographics bao gồm:
- Phân nhóm đối tượng (Category)
8
- Phân lớp đối tượng (Feature)
- Các lệnh thao tác xử lý (Command)
- Các loại bản đồ (Maps)
- Các bảng hệ thống (Systems Tables)
- Thuộc tính dùng cho chuyên đề (User Attribute Tables)
- Liên kết các chỉ số bản đồ (Join CatalogMap index shapes).
Trong MicroStation Geographics, mô hình dữ liệu là một tập hợp dữ
liệu có tổ chức và cấu trúc chặt chẽ. Các thành phần cơ bản bao gồm các file
bản đồ và các bảng cơ sở dữ liệu.
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.
2.3. HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU (GPS)
10
2.3.1. Khái niệm hệ thống định vị toàn cầu (GPS)
Hệ thống Định vị Toàn cầu (Tiếng Anh: Global Positioning System -
GPS) là hệ thống xác định vị trí dựa trên vị trí của các vệ tinh nhân tạo, do
Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ thiết kế, xây dựng, vận hành và quản lý. Trong
cùng một thời điểm, ở một vị trí trên mặt đất nếu xác định được khoảng cách
đến ba vệ tinh (tối thiểu) thì sẽ tính được tọa độ của vị trí đó.
Tuy được quản lý bởi Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ, chính phủ Hoa Kỳ cho
phép mọi người trên thế giới sử dụng một số chức năng của GPS miễn phí,
bất kể quốc tịch nào.
Một đặc điểm nổi bật của hệ định vị toàn cầu GPS đó là việc tất cả
mọi người đều được quyền khai thác miễn phí tín hiệu GPS mà không cần
khai báo hoặc đăng ký quyền sử dụng với nhà sản xuất. Với tất cả các đặc
điểm trên, chúng ta cũng dễ dàng nhận thấy tại sao công nghệ GPS lại phát
triển mạnh và nhanh chóng trở thành một chuẩn toàn cầu trong định vị và
dẫn đường, GPS thực sự là một hệ thống với đầy đủ các tính năng mạnh mẽ,
phục vụ cho tất cả mọi người sử dụng tại bất kỳ nơi nào trên thế giới.
So với các phương tiện đo đạc truyền thống như máy kinh vĩ, máy toàn
đạc...thì công nghệ GPS mang lại rất nhiều thuận lợi mà phương tiện đo đạc
truyền thống không thể có được:
Phần kiểm soát
Mục đích trong phần này là kiểm soát vệ tinh đi đúng hướng theo quỹ
đạo và thông tin thời gian chính xác. Có 5 trạm kiểm soát đặt rải rác trên trái
12
đất. Bốn trạm kiểm soát hoạt động một cách tự động, và một trạm kiểm soát
là trung tâm. Bốn trạm này nhận tín hiệu liên tục từ những vệ tinh và gửi các
thông tin này đến trạm kiểm soát trung tâm. Tại trạm kiểm soát trung tâm,
nó sẽ sửa lại dữ liệu cho đúng và kết hợp với hai an-ten khác để gửi lại thông
tin cho các vệ tinh.
Phần sử dụng
Phần sử dụng là thiết bị nhận tín hiệu vệ tinh GPS và người sử dụng
thiết bị này.
Dưới đây là một số thông tin đáng chú ý về các vệ tinh GPS (còn gọi
là NAVSTAR, tên gọi chính thức của Bộ Quốc phòng Mỹ cho GPS):
• Vệ tinh GPS đầu tiên được phóng năm 1978.
• Hoàn chỉnh đầy đủ 24 vệ tinh vào năm 1994.
• Mỗi vệ tinh được làm để hoạt động tối đa là 10 năm.
• Vệ tinh GPS có trọng lượng khoảng 1500 kg và dài khoảng 17 feet (5
m) với các tấm năng lượng Mặt Trời mở (có độ rộng 7 m²).
• Công suất phát bằng hoặc dưới 50 watts.
2.4. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH ỨNG DỤNG GIS TRONG XÂY
DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU TÀI NGUYÊN ĐẤT
2.4.1. Tình hình ứng dụng trên thế giới
Năm 1964 Canada đã xây dựng Hệ thống thông tin địa lý đầu tiên trên
thế giới có tên gọi là Canadian Geographical Information System. Song song
với Canada, tại Mỹ hàng loạt các trường đại học cũng tiến hành nghiên cứu
và xây dựng các Hệ thống thông tin địa lý. Tuy nhiên rất nhiều hệ thống
trong số đó đã không tồn tại được bao lâu do khâu thiết kế cồng kềnh và giá
13
thành quá cao. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu ở giai đoạn này đã đưa ra
Ở các nước trong khu vực Đông Nam Á, Liên Hợp Quốc chủ trì
chương trình Cơ sở hạ tầng về Thông tin Địa lý Châu Á – Thái bình dương
(GIS Infastructure for Asia and the Pacific) bắt đầu từ năm 1995 tại
Malaysia. Với sự hình thành các nhóm nghiên cứu về: hệ quy chiếu và địa
giới hành chính, hệ thống pháp lý, bản đồ nền, chuẩn hoá thông tin, kể từ
năm 1997 chương trình này tập trung nghiên cứu xây dựng hệ quy chiếu - hệ
toạ độ khu vực và cơ sở dữ liệu không gian và khu vực. Nói tóm lại vấn đề
xây dựng các CSDL địa lý toàn cầu và khu vực đang là một nhu cầu lớn
đựơc nhiều nước quan tâm nhằm giải quyết các vấn đề mang tính chiến lược
phát triển đối với mỗi quốc gia cũng như trên toàn cầu.
2.4.2. Tình hình ứng dụng ở Việt Nam
Ở nước ta, công nghệ GIS mới chỉ được chú ý trong vòng 10 năm trở
lại đây, tusy nhiên phần lớn mới chỉ dừng lại ở mức xây dựng cơ sở dữ liệu
cho các dự án nghiên cứu. Một số phần mềm lớn của GIS như ARCINFO,
MAPINFO, MAPPING OFFICE, …đã được sử dụng ở nhiều nơi để xây
dựng lại bản đồ địa hình, địa chính, hiện trạng trên phạm vi toàn quốc. Sự
kết hợp giữa công nghệ viễn thám và GIS đã bắt đầu được ứng dụng trong
một số nghiên cứu về nông lâm nghiệp như trong công tác điều tra quy
hoạch rừng (Viện điều tra quy hoạch rừng), công tác điều tra đánh giá và
quy hoạch đất nông nghiệp của viện quy hoạch, thiết kế nông nghiệp, …
Năm 1998 Tổng cục địa chính (nay là Bộ Tài nguyên và Môi trường) đã
xây dựng dự án khả thi xây dựng cơ sở dữ liệu quốc gia về tài nguyên đất (bao
gồm cơ sở dữ liệu địa lý và cơ sở dữ liệu đất đai), mục tiêu của dự án: Nghiên
cứu phân tích thiết kế tổng thể hệ thống cơ sở dữ liệu quốc gia về tài nguyên
15
đất và kế hoạch triển khai dài hạn. Theo dự án, trong giai đoạn 2000 – 2010 sẽ
tập trung xây dựng cơ sở hạ tầng thông tin cho cơ sở dữ liệu tài nguyên đất ở
trung ương và các tỉnh bao gồm: Đầu tư từng bước phần cứng phần mềm,
đường truyền cho cơ sở dữ liệu thành phần; đào tạo cán bộ tin học; xây dựng
chuẩn thông tin thống nhất; xây dựng cơ sở dữ liệu thông tin bao gồm hệ quy
điều chỉnh bổ sung theo hướng mở rộng cơ sở dữ liệu tài nguyên, môi
trường theo các lĩnh vực thuộc Bộ quản lý để đáp ứng yêu cầu quản lý nhà
nước về Tài nguyên và Môi trường.
Đến ngày 31/12/2004 đã có 6 dự án đã hoàn thành và đưa vào sử dụng,
năm 2005 có 7 dự án chuyển tiếp và 10 dự án mở mới đã triển khai theo quyết
định đầu tư của Bộ Tài nguyên và Môi trường; các dự án hoàn thành đã phát
huy tác dụng trong việc đáp ứng yêu cầu công tác quản lý và sử dụng đất đai
theo luật đất đai 2003; góp phần tăng cường hiệu lực quản lý và hiệu quả sử
dụng đất đai, đảm bảo quyền lợi hợp pháp cùa người sử dụng đất, đáp ứng yêu
cầu phát triển lành mạnh, thông thoáng thị trường bất động sản thông qua việc
hỗ trợ quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội, thu hút đầu tư, lập quy hoạch, kế
hoạch sử dụng đất; đăng ký đất/bất động, định giá đất/bất động sản. Sau khi
hoàn thành xây dựng cơ sở dữ liệu quốc gia về tài nguyên đất, hệ thống thông
tin đất đai không chỉ đáp ứng yêu cầu quản lý đất đai/thị trường bất động sản
mà còn đáp ứng yêu cầu quản lý nhà nước về Tài nguyên và Môi trường góp
phần thực hiện thành công sự nghiệp Công nghiệp hoá - Hiện đại hoá đất nước.
2.5. MỘT VÀI NÉT VỀ ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ
TOÀN CẤU GPS
Hệ định vị toàn cầu (GPS) được Bộ quốc phòng Hoa Kỳ (US of
Defense) triển khai và đưa vào hoạt động từ những năm 1960 nhằm cung
17
cấp nguồn thông tin phục vụ mục tiêu định vị và dẫn đường cho cả quân sự
và dân sự, tín hiệu định vị và dẫn đường này được phát liên tục 24 giời một
ngày, trong mọi điều kiện thời tiết, phủ trùm trên toàn trái đất.
GPS được xây dựng dựa trên cơ sở một trùm bao gồm 24 vệ tin
NAVSTAR có độ cao bay 20.200 km. Các vệ tinh này được xem là các điểm
tham chiếu trong không gian để từ đó các máy thu tín hiệu vệ tinh GPS đặt
dưới bề mặt trái đất xác định được vị trí hiện thời của chúng.
Sở dĩ có thể xem các vệ tinh như các điểm tham chiếu bởi vì quỹ đạo
bay của chúng đã được xác định và giám sát liên tục một cách rất chính xác
hệ toạ độ thống nhất trên toàn thế giới.
- Số liệu đo đạc thu được bằng công nghệ GPS đều ở dạng số vì vậy
rất dễ dàng chuyển đổi sang cho các hệ bản đồ tự động hoặc hệ thống thông
tin địa lý (GIS).
Một điểm khác biệt chính khi so sánh giữa các phương pháp đo đạc
truyền thống và đo đạc sử dụng công nghệ GPS đó là việc tính toán khoảng
cách giữa 2 điểm trong đo GPS được thực hiện trên mặt Elipsoid toán học
(WGS - 84) chứ không phải trên một bề mặt khu vực. Sau khi thực hiện
phép đo taị các điểm đo khác nhau có thể xác định được mối liên hệ giữa các
điểm này, ta có thể tính chuyển toạ độ các điểm này từ Elipsoid WGS - 84
sang các Elipsoid và lưới chiếu khác.
19
Copyright: Tài liệu đại học ©