1
Trường đại học Kinh Tế Quốc Dân
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 2
BẢNG GIẢI THÍCH CÁC TỪ VIẾT TẮT 4
CHƯƠNG I: CƠ SỞ Lí THUYẾT GIS 5
1.1 nh ngh a v GISĐị ĩ ề 5
1.2Các th nh ph n c a GISà ầ ủ 7
1.3M t s khái ni m c b n v GISộ ố ệ ơ ả ề 10
1.4Các công ngh pháp tri n GISệ ể 15
CHƯƠNG II: CƠ SỞ DỮ LIỆU GIS 23
2.1 Các mô hình c s d li u GISơ ở ữ ệ 24
2.2 T ch c c s d li u GISổ ứ ơ ở ữ ệ 33
CHƯƠNG III: XÂY DỰNG GIS DU LỊCH CHO THÀNH PHỐ ĐIỆN BIấN 45
3.1 Đặt vấn đề: 45
Điện Biên là tỉnh có tài nguyên du lịch phong phú và đa dạng, rất thuận lợi cho phát triển các loại hình du
lịch: lịch sử, văn hoá, sinh thái tự nhiên. Với vị trí tiểu vùng du lịch Tây Bắc, tài nguyên du lịch Điện Biên
được đánh giá như sau: 45
3.2 Mô t ng d ngả ứ ụ 49
3.3 Các yêu c u c a ng d ngầ ủ ứ ụ 49
3.4 Các ch c n ng c a ng d ngứ ă ủ ứ ụ 49
3.5 Xây d ng c s d li u cho ng d ngự ơ ở ữ ệ ứ ụ 51
3.6 Demo ng d ngứ ụ 53
Chương IV: Kết quả thu hoạch của ứng dụng 57
4.1. Ngôn ng s d ng trong ng d ngữ ử ụ ứ ụ 57
4.2. K t qu ng d ng:ế ả ứ ụ 58
KẾT LUẬN 61
1. K t qu t cế ả đạ đượ 61
2. H ng phát tri nướ ể 61
3. L i c m nờ ả ơ 62
63
Bộ môn CNTT
2
3
Trường đại học Kinh Tế Quốc Dân
Nội dung của đề tài:
- Tìm hiểu và nắm rõ về hệ thống thông tin địa lý bao gồm các thành phần, các
đối tượng tham gia.
- Thu thập và xây dựng các lớp bản đồ được sử dụng chung cho các bản đồ
chuyên môn.
- Thu thập và xử lý thông tin về các làng bản, điểm di tích lịch sử và danh lam
thắng cảnh, các điểm du lịch, dịch vụ có khả năng phục vụ du lịch.
- Thu thập và xây dựng dữ liệu không gian các địa điểm văn hoá - du lịch trên
bản đồ số.
- Xây dựng hệ thống tra cứu thông tin trên GIS.
Xây dựng hệ thống thông tin địa lý phục vụ công tác du lịch
Báo cáo thực tập gồm 3 chương:
Chương 1: Cơ cở lý thuyết GIS
Chương 2: Cơ sở dữ liệu GIS
Chương 3: Xõy dựng ứng dụng GIS du lịch thành phố Điện Biên
Để hoàn thành chuyên đề này, ngoài nỗ lực hết sức của bản thân, trong quá
trình làm việc tôi nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của các thầy cô trong
Bộ Môn Công nghệ Thông Tin, Ông Mai Hoài Nam giám đốc công ty Cổ phần hợp
tác kinh tế thái bình dương - VNPECT
Xin gửi lời cảm ơn tới các thầy, cô giáo Bộ Môn Công Nghệ Thông tin Bộ
môn Công Nghệ Thông Tin trường Đại học Kinh Tế Quốc Dõn, ông Mai Hoài Nam
giám đốc công ty VNPect và đặc biệt xin chõn thành cảm ơn cô giáo hướng dẫn
Ths-Tống Minh Ngọc đã hết lòng giúp đỡ tôi hoàn thành chuyên đề thực tập tốt
nghiệp.
Bộ môn CNTT
3
của các dữ liệu đầu vào. Có nhiều quan niệm khác nhau khi định nghĩa HTTĐL.
“Hệ thông tin địa lý là một hệ thống thông tin bao gồm một số hệ con
(subsystem) có khả năng biến đổi các dữ liệu địa lý thành những thông tin có ích” -
theo Calkin và Tomlinson, 1977.
“Hệ thông tin địa lý là một hệ thống quản trị cơ sở dữ liệu bằng máy tính để thu
thập, lưu trữ, phân tích và hiển thị không gian” - theo định nghĩa của National
Center for Geographic Information and Analysis, 1988.
Theo định nghĩa của ESRI (Environmental System Research Institute) thì “Hệ
thông tin địa lý là một tập hợp có tổ chức bao gồm phần cứng, phần mềm máy tính,
Bộ môn CNTT
5
6
Trường đại học Kinh Tế Quốc Dân
dữ liệu địa lý và con người, được thiết kế nhằm mục đích nắm bắt, lưu trữ, cập nhật,
điều khiển, phân tích và kết xuất”.
Cho đến nay, đã thống nhất quan niệm chung là :
HTTĐL là một hệ thống thông tin kết hợp giữa con người và hệ thống máy tính
cùng các thiết bị ngoại vi để lưu trữ, chiết xuất, xử lý, phân tích, hiển thị các thông
tin địa lý để phục vụ một mục đớch nghiên cứu nhất định. (Hỗ trợ công tác ra quết
định trong các lĩnh vực khác nhau: quy hoạch và quản lý đất đai, tài nguyên thiên
nhiên, môi trường, giao thông vận tải, đô thị và một số các lĩnh vực khác).
Nếu xét dưới góc độ hệ thống, thì HTTĐL có thể được hiểu như một hệ thống
gồm các hợp phần: con người, phần cứng, phần mềm, cơ sở dữ liệu và quy trình,
nơi tập hợp các định hướng, chủ trương ứng dụng của nhà quản lý, các kiến thức
chuyên ngành và các kiến thức về công nghệ thông tin. Chính tập hợp các tri thức
chuyên gia này sẽ quyết định xem HTTĐL sẽ được xây dựng theo mô hình ứng
dụng nào, lộ trình và phương thức tổ chức thực hiện như thế nào. Chỉ trên cơ sở đó
người ta mới quyết định xem HTTĐL định xây dựng sẽ phải đảm đương các chức
năng trợ giúp quyết định gì và cũng mới có thể có các quyết định về nội dung, cấu
trúc các hợp phần còn lại của hệ thống cũng như cơ cấu tài chính cần đầu tư cho
8
Trường đại học Kinh Tế Quốc Dân
Dữ liệu trong hệ thống GIS là Geospatial Data. Geospatial Data được chia làm
2 loại, dữ liệu hình học (graphic hay geometric data) và dữ liệu thuộc tính hay còn
được gọi là dữ liệu chuyên đề (attribute hay thematic data).
Dữ liệu hình học: bao gồm dữ liệu điểm (point hay node), đường (line hay arc)
và vùng (polygon), có cấu trúc ở dạng Vector hay Rastor. Dữ liệu hình học dùng để
thể hiện các đối tượng địa lý như topology, kích thước, hình dạng, vị trí, hướng.
Dữ liệu thuộc tính: bao gồm tất cả các dữ liệu mô tả tính chất, đặc điểm không
thuộc lĩnh vực địa lý nhưng có liên quan hữu cơ chặt chẽ với các đối tượng địa lý.
Nguồn dữ liệu: là các bản đồ số, ảnh máy bay, ảnh vệ tinh, dữ liệu thuộc tính
và các tài liệu liên quan khác.
Thiết bị phần cứng, phần mềm và các quy trình được thiết kế để hỗ trợ cho việc
thực hiện các thao tác dữ liệu, xử lý dữ liệu, phân tích, mô hình hoá và hiển thị dữ
liệu địa lý và dữ liệu không gian được gọi là hệ thống máy tính (Computer system).
1.2.3 Phần mềm hệ thống
Bộ môn CNTT
8
9
Trường đại học Kinh Tế Quốc Dân
Đi kèm với hệ thống thiết bị trong HTTĐL ở trên là một hệ mềm có tối thiểu 4
nhóm chức năng sau đây :
Nhập thông tin không gian và thông tin thuộc tính từ các nguồn khác nhau.
Lưu trữ, điều chỉnh, cập nhật và tổ chức các thông tin không gian và thông
tin thuộc tính.
Phân tích biến đổi thông tin trong cơ sở dữ liệu nhằm giải quyết các bài toán
tối ưu và mô hình mô phỏng không gian - thời gian
Hiển thị và trình bày thông tin dưới các dạng khác nhau, với các biện pháp
khác nhau.
Phần mềm được phân thành ba lớp : hệ điều hành, các chương trình tiện ích
Đơn vị đo lường chuẩn trên mặt đất vi dụ như: feet, miles, meters, kilometers
trong tọa độ của không gian mà dữ liệu đã lưu trữ.
1.3.3 Projection (Hệ quy chiếu hay phép chiếu)
Là phương pháp mô tả lại bề mặt cong của trái đất trên bề mặt phẳng. Thông
thường nó đòi hỏi phải có hệ thống toán học để chuyển đổi các lưới kinh độ và vĩ độ
của trái đất trên mặt phẳng. Có thể hình dung giống như chuyển đổi quả cầu trong
suốt với một bóng đèn ở tâm sẽ in ra các đường kinh độ và vĩ độ trên trang giấy.
Thông thường trang giấy bao giờ cũng phẳng và nơi tiếp xúc với quả cầu (a planar
or azimuthal projection) hoặc khuôn dạng trong hình nón hay hình trụ và toàn bộ
quả cầu (cylindrical and conical projections). Mọi hệ quy chiếu bản đồ đều làm biến
dạng khoảng cách, hình hài, phương hướng và sự kết hợp của những yêu tố đó.
1.3.4 Coordinate system (Hệ tọa độ)
Bộ môn CNTT
10
11
Trường đại học Kinh Tế Quốc Dân
Điểm reference framework được đặt lên trên bề mặt của khu vực để thiết kế vị
trí của điểm bên trong nó. Hệ thống bao gồm sự thiết lập các điểm, đường thẳng và
bề mặt; thiết lập các luật, sử dụng định nghĩa vị trí của điểm trong không gian hai
hoặc ba chiều. Hệ thống tọa độ Đề Các và hệ tọa độ địa lý sử dụng trên bề mặt trái
đất là những ví dụ phổ biến về hệ tọa độ.
1.3.5 X, Y Coordinate (Tọa độ X, Y)
Cặp giá trị biểu diễn khoảng cách từ gốc tọa độ (0,0) kéo dài ra hai hướng, theo
chiều ngang trục (x) biểu diễn Đông - Tây, theo chiều thẳng đứng trục (y) biểu diễn
Bắc - Nam. Trên bản đồ, tọa độ x, y dùng để biểu diễn vị trí của chúng được tìm
thấy trên bề mặt cầu trái đất.
1.3.6 Spatial Reference (Quy chiếu không gian)
Hệ thống tọa độ sử dụng để lưu trữ tập dữ liệu không gian (Dataset). Với mỗi
Feature Class và feature dataset nằm trong cơ sở dữ liệu geodatabase. Spatial
Reference cũng bao gồm cả giới hạn không gian.
các phần tử trong định dạng dữ liệu raster. Để được hiểu thị trong GIS, Feature đòi
hỏi phải có thông tin về hình học (Geometry) và vị trí (Location).
- Là nhóm các yếu tố không gian cùng thể hiện các thực thể thế giới thực. Một
Feature phức tạp được tạo thành từ một hay nhiều nhóm các đối tượng không gian.
Ví dụ: một tập các đối tượng đường thẳng với các yếu tố chung về đường sẽ biểu
diễn mạng lưới một đường.
1.3.11 Field (Trường)
- Là một cột trong bảng, lưu trữ các giá trị cho thuộc tính đơn.
- Là nơi trong một bản ghi cơ sở dữ liệu hoặc giao diện đồ họa người dùng, nơi
mà dữ liệu có thể được nhập vào.
Bộ môn CNTT
12
13
Trường đại học Kinh Tế Quốc Dân
- A synonym cho bề mặt.
1.3.12 Table (Bảng)
Dữ liệu được sắp xếp dưới dạng hàng hay cột. Mỗi hàng biểu diễn một thực thể
đơn, một bản ghi (Record), một thuộc tính (Feature). Mỗi cột biểu diễn một trường
hoặc giá trị thuộc tính đơn. Bảng phải chỉ ra rõ số cột nhưng có thể có nhiều hàng.
1.3.13 Query (Truy vấn)
Là tính năng lựa chọn bản ghi từ cơ sở dữ liệu. Query thường được viết bởi
những câu điều kiện logic.
1.3.14 Identify (Thông tin)
Trong ArcGis, khi áp dụng tính năng này lên một feature (bởi sự kiện Click vào
nó) một cửa sổ sẽ hiện ra với các thuộc tính của feature.
1.3.15 Label (Nhãn)
Trong bản đồ, là dòng văn bản đặt bên trong hoặc ở gần một đối tượng bản đồ
(map feature) nhằm mô tả hoặc xác định nó.
1.3.16 Symbol (Ký hiệu)
Một thể hiện bằng đồ họa của các đối tượng trên bản đồ giúp xác định và phân
thời điểm nhất định thì chỉ có một người sử dụng có quyền được ghi dữ liệu lên nó.
- ArcSDE:Phần mềm phục vụ cung cấp các ứng dụng khách ArcSDE một cổng
(port) để lưu trữ, quản lý, sử dụng dữ liệu không gian trong các hệ quản trị cơ sở dữ
liệu như: IBM DB2 UDB, IBM Informix, Microsoft SQL Server, and Oracle.
Bộ môn CNTT
14
15
Trường đại học Kinh Tế Quốc Dân
1.4 Các công nghệ pháp triển GIS
1.4.1 Công nghệ MapInfo
MapInfo là một phần mềm hệ thống thông tin địa lí cho giải pháp máy tính để bàn
(Desktop Solution). Các thông tin trong MapInfo được tổ chức theo từng bảng
(Table), mỗi Table là một tập hợp các File về thông tin đồ hoạ hoặc phi đồ hoạ chứa
các bản ghi dữ liệu mà hệ thống tạo ra.
Chúng ta chỉ có thể truy nhập vào các chức năng của phần mềm MapInfo khi mà
chúng ta đã mở ít nhất 1 Table.
Chúng tôi sẽ giới thiệu về cơ cấu tổ chức thông tin của các Table như thế nào?
Toàn bộ các MapInfo Table mà trong đó chứa các đối tượng địa lí được tổ chức
theo các tập tin sau đõy:
Ví dụ ta có một MapInfo Table với tên "Hoctap"
"Hoctap".tab - Chứa các thông tin mô tả cấu trúc dữ liệu. Đó là tập tin ở dạng
văn bản mô tả khuôn dạng của file lưu trữ thông tin.
"Hoctap".dat - Chứa các thông tin nguyên thuỷ. Phần mở rộng của tập tin này có
thể là *.wks, dbf, xls, mdb nếu thông tin nguyên thuỷ là các số liệu từ Lotus 1-
2-3, dBase/ FoxBase, Microsoft Exel và Microsoft Access.
"Hoctap".map - Bao gồm các thông tin mô tả về không gian của các đối tượng
địa lí.
"Hoctap".id - Bao gồm các thông tin về sự liên kết giữa các đối tượng với nhau.
"Hoctap".ind - chứa các thông tin về chỉ đối tượng. Tập tin này chỉ có - khi trong
cấu trúc của Table đã có ít nhất 1 trường (Field) dữ liệu đã được chọn làm chỉ
phần mềm MapInfo xây dựng thành các khối thông tin độc lập cho các mảnh bản đồ
máy tính. Điều đó sẽ rất thuận tiện và rất linh hoạt khi cần tạo ra các bản đồ máy
tính với các chủ đề khác nhau. Vì chúng ta rất dễ dàng thêm vào các lớp thông tin
cần thiết hoặc loại bỏ các lớp thông tin không cần thiết theo chủ đề được đặt ra.
Chương trình MapInfo quản lí và trừu tượng hoá các đối tượng địa lí trong thế giới
thực thành các Layer bản đồ máy tính khác nhau là:
Bộ môn CNTT
17
18
Trường đại học Kinh Tế Quốc Dân
• Đối tượng chữ (Text): Thể hiện các đối tượng của bản đồ như nhãn, tiêu đề, ghi
chú, địa danh
• Đối tượng điểm (Point): Thể hiện vị trị cụ thể của các đối tượng địa lí như: các điểm
mốc, điểm cột cờ, điểm kiểm soát giao thông
• Đối tượng đường (Line): Thể hiện các đối tượng địa lí chạy dài theo một khoảng
cách nhất định và không có đường viền khép kín. Có thể là các đoạn đường thẳng,
đường gấp khúc như: đường giao thông, các sông nhỏ, suối
• Đối tượng vùng (Region) thể hiện các đối tượng địa lí có đưũng viền khép kín, và
bao phủ một vùng diện tích nhất định. Ví dụ như lãnh thổ địa giới của một xã,
huyện , khoảnh đất sử dụng vào nông nghiệp
Trong tổ chức và quản lí cơ sở dữ liệu của MapInfo được chia thành hai thành phần
cơ bản: là cơ sở dữ liệu không gian (bản đồ) và cơ sở dữ liệu thộc tính. Các bản ghi
trong các cơ sở dữ liệu này được quản lí độc lập với nhau nhưng đồng thời được
liên kết với nhau rất chặt chẽ thông qua chỉ số ID- được lưu trữ và quản lí chung
cho cả hai loại bản ghi nói trên. Các thông tin thuộc tính thể hiện nội dung bên
trong của các đối tượng địa lí được thể hiện trên bản đồ. Chúng ta có thể tìm kiếm,
truy cập hoặc cập nhật thông tin mới thông qua cả hai loại cơ sở dữ liệu này. Chớnh
vì đặc điểm này nên chương trình phần mềm MapInfo có thể đáp ứng, và được dùng
để xây dựng hệ thống thông tin địa lí cụ thể.
1.4.2 Công nghệ ESRI
lan rộng của GIS đã làm mở rộng thêm tầm nhìn cho GIS. Trong điều kiện GIS
desktops, GIS software tập trung trong Application servers và Web servers để phân
phát GIS tới một số người sử dụng trên mạng.
Bộ môn CNTT
19
20
Trường đại học Kinh Tế Quốc Dân
Người sử dụng GIS kết nối tới trung tâm GIS chủ như Web browsers với thiết
bị máy tính di động, thiết bị số.
Sơ đồ dưới sẽ chỉ ra các sản phẩm GIS trong dòng sản phẩm ArcGIS
ArcGIS là hệ thống phần mềm GIS đầy đủ
ArcGIS cung cấp scalable framework cho việc thực thi GIS cho một hoặc nhiều
người sử dụng trên PC, trên server hay Web. ArcGIS là tập hợp đồng nhất của sản
phẩm phần mềm GIS cho việc xây dựng GIS hoàn chỉnh. Nó bao gồm một số
frameworks cho việc triển khai GIS:
- ArcGIS Desktop – là một bộ phận của chương trình GIS chuyên nghiệp.
- ArcGIS Engine – Gắn các thành phần cho việc xây dựng các ứng dụng GIS
cho khách hàng.
- Server GIS - ArcSDE#, ArcIMS#, ArcGIS Server.
- Mobile GIS - ArcPad# giống như ArcGIS Desktop and ArcGIS Engine cho
máy PC.
Bộ môn CNTT
20
21
Trường đại học Kinh Tế Quốc Dân
ArcGIS là cơ sở cho ArcObjects™, thư viện modul chương trình để chia sẻ với
thành phần của phần mềm GIS.
ArcObjects bao gồm các thành phần chương trình mở rộng, các đối tượng nhỏ
như đối tượng hình học tới đối tượng lớn như đối tượng bản đồ cùng với tài liệu
ArcMap.
ArcGIS Engine có năm thành phần chính:
Bộ môn CNTT
22
23
Trường đại học Kinh Tế Quốc Dân
1. Base Services – GIS ArcObjects đòi hỏi hầu hết ứng dụng GIS những đặc
trưng hình học và cách hiển thị.
2. Data Access-ArcGIS Engine cung cấp sự đa dạng về định dạng vector và
raster.
3. Map Presentation-ArcObjects tạo và hiển thị nhãn, biểu tượng.
4. Developer Components-High điều khiển giao diện người sử dụng cho phát
triển ứng dụng và trợ giúp hệ thống cho việc hoàn thiện ứng dụng.
5. Extensions-ArcGIS Engine Runtime triển khai cùng với chức năng chuẩn
hoặc cùng với điều kiện mở rộng cho các chức năng nâng cao.
CHƯƠNG II: CƠ SỞ DỮ LIỆU GIS
Bộ môn CNTT
23
24
Trường đại học Kinh Tế Quốc Dân
2.1 Các mô hình cơ sở dữ liệu GIS
Một cơ sở dữ liệu của hệ thống thông tin địa lý có thể chia ra làm 2 loại số liệu
cơ bản: số liệu không gian và phi không gian. Mỗi loại có những đặc điểm riêng và
chúng khác nhau về yêu cầu lưu giữ số liệu, hiệu quả, xử lý và hiển thị.
Số 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, …
Số 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 số liệu phi không gian được gọi là
dữ liệu thuộc tính, chúng liên quan đến vị trí địa lý hoặc các đối tượng không gian
Là một dãy các cặp tọa độ.
Một arc bắt đầu và kết thúc bởi node.
Các arc nối nhau và cắt nhau tại node.
Hình dạng của arc được định nghĩa bởi các điểm vertices.
Độ dài chính xác bằng các cặp toạn độ.
Bộ môn CNTT
25