BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

==========o0o==========



VŨ THẾ CƯƠNG



ỨNG DỤNG GIS XÂY DỰNG CÔNG CỤ QUẢN LÝ
DỮ LIỆU TÀI NGUYÊN ðẤT HUYỆN NGUYÊN BÌNH,
TỈNH CAO BẰNG


LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP


Chuyên ngành : QUẢN LÝ ðẤT ðAI
Mã số : 60.85.01.03


Người hướng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN DUY BÌNH



HÀ NỘI - 2013

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

i

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này
là hoàn toàn trung thực và chưa từng ñược sử dụng ñể bảo vệ một công trình
nào khác.
Tôi xin cam ñoan rằng mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này
ñã ñược cảm ơn.
Tôi xin cam ñoan rằng các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñã
ñược chỉ rõ nguồn gốc.

Tác giả luận văn



Vũ Thế Cương








Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………


ii


LỜI CẢM ƠN

ðể có thể hoàn thiện ñược luận văn này, ngoài sự cố gắng của bản thân,
tôi ñã nhận ñược sự giúp ñỡ rất tận tình của các thầy cô giáo, bạn bè, ñồng
nghiệp và các cá nhân khác. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới những tập thể, cá
nhân ñã dành cho tôi sự giúp ñỡ quý báu ñó.
Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS. Nguyễn Duy Bình - người ñã
hướng dẫn và giúp ñỡ tôi trong việc thực hiện luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn ThS. Hoàng Lê Hường ñã giúp ñỡ tôi trong
quá trình thực hiện luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Tài Nguyên và
Môi trường, khoa Công nghệ thông tin ñã ñóng góp ý kiến giúp luận văn hoàn
thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn các ñồng chí lãnh ñạo, cán bộ của sở Tài
nguyên và Môi trường, tỉnh Cao Bằng ñã giúp ñỡ và tạo ñiều kiện cho tôi
hoàn thành luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn các ñồng nghiệp, bạn bè và gia ñình ñã giúp
ñỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn này.

Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày tháng 5 năm 2013


Tác giả luận văn



Vũ Thế Cương


Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………


iii

MỤC LỤC

Lời cam ñoan i
Lời cảm ơn ii
Mục lục iii
Danh mục chữ viết tắt – ký hiệu vi
Danh mục bảng viii
Danh mục hình ix
1 MỞ ðẦU 1
1.1 Tính cấp thiết của ñề tài. 1
1.2 Mục ñích và yêu cầu của ñề tài 3
1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài 3
2 TỔNG QUAN VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU 4
2.1 Nghiên cứu hệ thống thông tin ñất ở trong và ngoài nước 4
2.1.1 Ngoài nước 4
2.1.2 Trong nước 5
2.2 Cơ sở lý luận về cơ sở dữ liệu và GIS 6
2.2.1 Tổng quan về cơ sở dữ liệu 6
2.2.2 Phân loại hệ quản trị CSDL 7
2.2.3 Mô hình và cấu trúc dữ liệu 9
2.2.4 Tính bảo mật của hệ thống CSDL 11
2.2.5 Phần mềm CSDL và xu hướng phát triển 12
2.3 Tổng quan về hệ thống thông tin ñịa lý (GIS – Geographic
information system)
15

2.3.1 Giới thiệu về hệ thống thông tin ñịa lý – GIS 15
2.3.2 Cấu trúc và CSDL của GIS 15
2.3.3 Chức năng của GIS 19

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………


iv

2.3.4 Ứng dụng của GIS 20
2.2.5 Lợi ích và hạn chế của việc sử dụng kỹ thuật GIS 22
2.4 Cơ sở lý luận về ứng dụng GIS trong quản lý dữ liệu tài nguyên ñất 23
2.4.1 Tổng quan về công tác quản lý dữ liệu tài nguyên ñất 23
2.4.2 Một số ứng dụng CNTT trong việc quản lý tài nguyên ñất 24
2.5 Tổng quan về phân tích thiết kế hệ thống 36
2.5.1 Giới thiệu về quy trình phân tích thiết kế hệ thống 36
2.5.2 Các bước ñể phân tích thiết kế hệ thống 37
2.5.3 Thiết kế mô hình dữ liệu và CSDL 38
3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 41
3.1 Nội dung nghiên cứu 41
3.1.1 ðiều tra về các hệ thống cơ sở dữ liệu và các công nghệ ñã ñược
ứng dụng ñể quản lý dữ liệu ñất
41
3.1.2 ðiều tra, phân tích, tổng hợp và ñánh giá về ñiều kiện tự nhiên,
tài nguyên ñất ñai khu vực nghiên cứu
41
3.1.3 Xây dựng công cụ quản lý dữ liệu ñất ñai 41
3.1.4 ðánh giá, tổng hợp kết quả nghiên cứu 42
3.2 Phương pháp nghiên cứu 42
3.2.1 ðiều tra, thu thập số liệu, tài liệu 42

3.2.2 Phân tích thống kê và xử lý số liệu 43
3.2.3 Ứng dụng công nghệ thông tin 43
4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 44
4.1 Tổng quan về khu vực nghiên cứu 44
4.1.1 ðiều kiện tự nhiên 44
4.1.2. ðiều kiện thổ nhưỡng 45
4.1.3 ðiều kiện kinh tế - xã hội 47
4.1.4 Tình hình quản lý và sử dụng ñất: 50
4.2 Thiết kế cơ sở dữ liệu và lập trình quản lý dữ liệu ñất 54

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………


v

4.2.1 Xây dựng CSDL thuộc tính về ñất 54
4.2.2 Xây dựng hệ thống bản ñồ 56
4.2.3 Phân tích, thiết kế mô hình 58
4.2.4 Xây dựng mô hình dữ liệu 61
4.3 Nội dung mã nguồn 67
4.3.1 Nội dung mã nguồn 67
4.3.2 Chức năng của một số Sub và Function chính 68
4.4 Giao diện và ứng dụng phần mềm 69
4.4.1 Giao diện sử dụng 70
4.4.2 Các chức năng chính của phần mềm 71
4.5 ðóng gói chương trình 80
4.5.1 Những file và tập tin sử dụng ñể ñóng gói chương trình 78
4.5.2 Những file dữ liệu ñầu vào 81
4.6 ðánh giá phần mềm 81
5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 82

5.1 Kết luận 82
5.2 Kiến nghị 84
TÀI LIỆU THAM KHẢO 86


Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………


vi

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT – KÝ HIỆU

TT Chữ viết tắt Chữ viết ñấy ñủ
1
AEZ Agro-Ecological Zone
(Vùng sinh thái nông nghiệp)
2
AGL Land and Water Development Division
(Bộ phận phát triển tài nguyên ñất và nước)
3 CNTT Công nghệ thông tin
4 CSDL Cơ sở dữ liệu
5
DBMS Database Management System
(Hệ quản trị cơ sở dữ liệu)
6
ESRI Environmental Systems Research Institute
(Viện nghiên cứu hệ thống môi trường)
7
FAO Food and Agriculture Organization of the United Nations
(Tổ chức nông lương thế giới)

8
FOLES Forest land Evaluation System
(Hệ thống ñánh giá ñất lâm nghiệp)
9
GAEZ Global agro-ecological zones
(Phương pháp sinh thái nông nghiệp toàn cầu)
10 GCNQSDð Giấy chứng nhận quyền sử dụng ñất
11
GIS Geographic Information System
(Hệ thống thông tin ñịa lý)
12
GPS Global Positioning System
(Hệ thống ñịnh vị toàn cầu)
13 HTTT Hệ thống thông tin
14
ISSS International Society of Soil Science
(Hội khoa học ñất quốc tế)

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………


vii

15
LRIS Land Resource Information Systems
(Hệ thống thông tin tài nguyên ñất)
16
MCDS Multi-criteria decision-support systems
(Hệ thống hỗ trợ ra quyết ñịnh ña mục tiêu)
17

SOTER Global soil and terrain database
(Cơ sở dữ liệu ñất và ñịa hình toàn cầu)
18 SQL Structured Query Language (ngôn ngữ truy vấn cấu trúc)
19
UNEP United Nations Environment Programme
(Chương trình Môi trường Liên hợp quốc)
20
UNESCO United Nations Educational Scientific and Cultural Organization
(Tổ chức Khoa học Giáo dục và Văn hóa Liên hiệp quốc)
21
VILIS VietNam Land Information System
(Hệ thống thông tin ñất ñai Việt Nam)
22
WAICENT World Agriculture Information Centre

(
Trung tâm Thông tin Nông nghiệp thế giới)
23 WDMS Hệ thống cấp nước ñô thị và giảm thất thoát nước
24 XML Extensible Markup Language (Ngôn ngữ ñánh dấu mở rộng)


Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………


viii

DANH MỤC BẢNG
STT Tên bảng Trang

4.1 Tổng hợp các loại ñất của huyện Nguyên Bình 47

4.2 Hiện trạng sử dụng ñất huyện Nguyên Bình năm 2011. 53
4.3 Nguồn dự liệu bản ñồ của huyện Nguyên Bình 57


Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………


ix

DANH MỤC HÌNH
STT Tên hình Trang

2.1 Bảng dữ liệu của mô hình dữ liệu vật lý 10
2.2 Cơ sở tri thức trong GIS 16
2.3 Phép chiếu bản ñồ 18
2.4 Nội dung hoạt ñộng của một hệ thống GIS 19
2.5 Việc sử dụng hệ thống GIS 19
2.6 Mô hình chồng xếp trong GIS 21
2.7 Hệ thống luồng thông tin trong AEZ 28
2.8 Mô hình dữ liệu thuộc tính của SOTER 30
2.9 Giao diện của phần mềm VILIS 31
2.10 Thiết kế tổng thể chức năng phần mềm VILIS 32
2.11 Công nghệ ArcGIS của hãng ESRI (Mỹ) 33
2.12 Công nghệ phần mềm VILIS 2.0 34
2.13 Mô hình GIS trong FOLES 35
2.14 Mô hình FOLES 36
2.15 Các bước trong thiết kế mô hình dữ liệu và CSDL quan hệ 38
3.1 Cấu trúc cơ sở dữ liệu hệ thống thông tin ñất 42
4.1 Cơ cấu kinh tế huyện Nguyên Bình năm 2011 48
4.2 Cấu trúc dữ liệu phẫu diện 55

4.3 Cấu trúc dữ liệu tọa ñộ 55
4.4 Cấu trúc dữ liệu thổ nhưỡng 55
4.5 Cấu trúc dữ liệu tầng ñất 55
4.6 Cấu trúc dữ liệu nông hóa 55
4.7 Mối quan hệ của các bảng dữ liệu trong CSDL ñất 56
4.8 Hộp thoại Universal Translator 57
4.9 Biểu ñồ phân cấp chức năng 58

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………


x

4.10 Biểu ñồ luồng dữ liệu mức ngữ cảnh 59
4.11 Cấu trúc mô hình 65
4.12 Nội dung các module thành phần 67
4.13 Giao diện khởi ñộng 68
4.14 Giao diện chính 68
4.15 Giao diện khởi ñộng 70
4.16 Giao diện sử dụng 71
4.17 Cửa sổ yêu cầu lựa chọn chế ñộ làm việc 72
4.18 Các chức năng ở menu “He thong” 72
4.19 Cửa sổ làm việc ñể ñăng nhập vào hệ thống 73
4.20 Các chức năng ở menu “Quan ly du lieu” 73
4.21 Kết quả của chức năng hiển thị “Thong tin chi tiet” 74
4.22 Các chức năng ở menu “Huong dan” 75
4.23 Kết quả của chức năng “Tro giup” 75
4.24 Giới thiệu mô hình 76
4.25 Các chức năng trên thanh công cụ 76
4.26 Cửa sổ thể hiện chức năng “Dang nhap he thong” 77

4.27 Chức năng “Quan tri” của hệ thống 78
4.28 Chức năng “Quan ly thanh vien” 78
4.29 Chức năng “Cap nhat thong tin” 78
4.30 Cửa sổ cập nhật dữ liệu 79

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………


1

1. MỞ ðẦU

1.1. Tính cấp thiết của ñề tài.
“ðất ñai là tài nguyên quốc gia vô cùng quý giá, là tư liệu sản xuất ñặc
biệt không gì thay thế ñược của nông nghiệp, lâm nghiệp, là thành phần quan
trọng hàng ñầu của môi trường sống, là ñịa bàn phân bố các khu dân cư, xây
dựng các cơ sở kinh tế, văn hoá, xã hội, an ninh và quốc phòng. Trải qua
nhiều thế hệ, nhân dân ta mới khai thác, cải tạo và bảo vệ ñược vốn ñất như
ngày nay”
.
ðất ñai là tài nguyên hữu hạn, có vị trí cố ñịnh trong không gian.
Với tầm quan trọng và những tính chất ñặc biệt như vậy, ñất ñai cần ñược
quản lý sử dụng chặt chẽ vào việc phát triển KT-XH một cách khoa học, tiết
kiệm, ñạt hiệu quả cao là vô cùng quan trọng và có ý nghĩa to lớn trong việc
phát triển bền vững.
Dưới tác ñộng của tốc ñộ công nghiệp hoá, ñô thị hoá ngày càng nhanh,
sự bùng nổ dân số áp lực ñối với ñất ñai là rất lớn. Công tác quản lý Nhà
nước về ñất ñai cũng vì vậy mà bộc lộ những tồn tại, nảy sinh nhiều vấn ñề
mới. Một trong những vấn ñề ñó là lượng dữ liệu, thông tin về tài nguyên ñất
ñai rất lớn nhưng chủ yếu ñược lưu trữ thủ công trên dạng giấy tờ, các loại dữ

liệu ñan xen nhau thiếu tính ñồng bộ gây khó khăn trong việc tìm kiếm, chỉnh
lý, cập nhật thông tin mới Làm tốn kém thời gian, nhân lực, chi phí cao
nhưng hiệu quả ñem lại không tương xứng.
Ngày nay với sự phát triển vô cùng mạnh mẽ của công nghệ thông tin
và máy tính ñiện tử chúng ta có rất nhiều giải pháp ñể lựa chọn, ứng dụng vào
việc xây dựng các hệ thống thông tin hiện ñại cho phép lưu trữ lượng dữ liệu
rất lớn, dễ dàng và nhanh chóng truy xuất, chỉnh lý, cập nhật các loại dữ liệu.
Hệ thống thông tin ñịa lý (Geographic Infomation System - gọi tắt là GIS) là
công nghệ ñược áp dụng khá rộng rãi trên thế giới trong rất nhiều các lĩnh vực

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………


2

kinh tế - xã hội, an ninh - Quốc phòng và ñặc biệt là trong việc quản lý tài
nguyên và bảo vệ môi trường.
Thực hiện Quyết ñịnh số 179/2004/Qð-TTg ngày 06/10/2004 của Thủ
tướng Chính phủ về việc phê duyệt Chiến lược ứng dụng và phát triển công
nghệ thông tin tài nguyên và môi trường ñến năm 2015 và ñịnh hướng ñến
năm 2020. Do vậy, những năm gần ñây ngành Tài nguyên và Môi trường ñã
và ñang rất chú trọng phát triển rộng rãi việc ứng dụng công nghệ thông tin
trong công tác quản lý nhà nước về ñất ñai.
Nguyên Bình là một huyện nằm ở phía Tây Nam của tỉnh Cao Bằng.
Trong những năm gần ñây công tác quản lý ñất ñai ñược chính quyền ñịa
phương rất quan tâm ñể nâng cao hiệu quả của công tác này. Tuy nhiên, cũng
giống như nhiều ñịa phương khác trên cả nước, các thông tin, dữ liệu của
công tác quản lý ñất ñai trên ñịa bàn huyện chủ yếu ñược lưu trữ thủ công trên
giấy gây khó khăn, tốn kém thời gian, nhân lực, chi phí trong quản lý xong
hiệu quả công tác quản lý ñất ñai chưa cao.

Từ những thực tiễn nêu trên, với mong muốn ñược tìm hiểu thêm ứng
dụng của công nghệ thông tin GIS trong công tác quản lý dữ liệu ñất, tôi tiến
hành nghiên cứu và thực hiện ñề tài:
“Ứng dụng GIS xây dựng công cụ quản lý dữ liệu tài nguyên ñất
huyện Nguyên Bình tỉnh Cao Bằng” với sự hướng dẫn của TS. Nguyễn
Duy Bình.







Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………


3

1.2. Mục ñích và yêu cầu của ñề tài
1.2.1. Mục ñích nghiên cứu
- Tìm hiểu khả năng ứng dụng của công nghệ tin học và công nghệ
GIS trong công tác quản lý dữ liệu tài nguyên ñất khu vực nghiên cứu.
- Tìm hiểu cấu trúc CSDL trong GIS.
- Ứng dụng công nghệ thông tin - GIS ñể xây dựng công cụ quản lý cơ
sở dữ liệu tài nguyên ñất huyện Nguyên Bình.
1.2.2. Yêu cầu của ñề tài
- Nắm vững các văn bản do Nhà nước và ñịa phương ban hành có liên
quan tới công tác quản lý, sử dụng tài nguyên ñất.
- Tìm hiểu các công nghệ thông tin ñã ñược sử dụng ñể xây dựng và
quản lý CSDL tài nguyên ñất.

- Xây dựng công cụ ứng dụng mẫu về CSDL thông qua công nghệ
thông tin và GIS (ArcGIS, ArcView, Mapinfo, Web,…) phục vụ việc quản lý
tài nguyên ñất cho huyện Nguyên Bình – Cao Bằng.
- Thu thập ñiều tra các tài liệu, số liệu, văn bản và bản ñồ có liên quan.
1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài
- ðề xuất các công cụ quản lý dữ liệu tài nguyên ñất ñai cũng như ứng
dụng của công nghệ thông tin ñối với công tác quản lý dữ liệu tài nguyên ñất.
- Xác ñịnh các yêu cầu sử dụng thông tin bản ñồ của GIS ñể phục vụ
công tác quản lý tài nguyên ñất.
- Việc nghiên cứu thiết kế CSDL trên nền công nghệ GIS sẽ ñem lại
hiệu quả tốt hơn cho công tác quản lý dữ liệu tài nguyên ñất trên ñịa bàn
huyện Nguyên Bình – Cao Bằng.




Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………


4

2. TỔNG QUAN VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU

2.1. Nghiên cứu hệ thống thông tin ñất ở trong và ngoài nước
2.1.1. Ngoài nước
FAO ñã tổ chức một hội thảo mang tính kỹ thuật về hệ thống thông tin
ñất và nước tại thành phố Rome, Italia trong 2 ngày từ ngày 15 ñến ngày 17
tháng 12 năm 1997. Tham dự cuộc hội thảo này có 40 chuyên gia ñến từ các
nước khác nhau trên thế giới (FAO, 1998)
[20]

.
Cuộc hội thảo ñược tổ chức ñể chuẩn bị cho dự án “Hệ thống thông tin
và hệ thống hỗ trợ ra quyết ñịnh trong việc quản lý tổng hợp nguồn tài nguyên
ñất và nước”. ðó ñược coi như là những hoạt ñộng chính của tổ chức AGL
(Land and Water Development Division) của FAO.
Mục ñích chính của cuộc hội thảo là tìm kiếm những lời khuyên từ các
chuyên gia về việc dự án cần phải ñược thực hiện như thế nào thông qua
những kinh nghiệm ñã có trước ñây và tình hình công nghệ hiện nay liên quan
ñến các nguồn tài nguyên thiên nhiên. Ngoài ra cuộc hội thảo cũng là bước
khởi ñầu cho sự phát triển hợp nhất của các mối quan hệ và sự kết nối trong
phương pháp luận về sự trao ñổi và phát triển của các thông tin về nguồn tài
nguyên ñất và nước (FAO, 1998).
Hội thảo cũng ñưa ra những vấn ñề khó khăn sẽ gặp phải như kỹ thuật
công nghệ, hệ thống và phương pháp thu thập dữ liệu, quá trình xử lý và phân
phối nguồn thông tin tài nguyên ñất và tài nguyên nước.
Theo một tài liệu khác của FAO, hệ thống thông tin ñất tập trung vào
những phương pháp luận và những công cụ cho công tác ñịnh giá về tiềm
năng của ñất ñai trên phạm vi toàn cầu, khu vực và quốc gia và các vùng
trong quốc gia. Cũng theo FAO, hệ thống thông tin nước liên quan ñến việc
quản lý và sử dụng nước tại các lĩnh vực và việc ñánh giá nguồn tài nguyên

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………


5

nước của khu vực và quốc gia (FAO and Regional Office for Asia and the
Pacific, 2003).
Ở Italia, từ cuối những năm 1970, ñầu những năm 1980, hệ thống thông
tin ñất và nước ñược phát triển cho những máy tính cỡ lớn và máy tính mini.

Từ cuối những năm 1980, hệ thống thông tin này ñược thích nghi dần với
máy vi tính. Tại thời ñiểm này, những công cụ máy tính ñược ñưa ra ñể quản
lý các dữ liệu không gian gồm hệ thống thông tin ñịa lý (GIS), viễn thám và
hệ ñịnh vị toàn cầu (GPS). Một vài năm gần ñây trạm làm việc ñược kết nối
mạng PC luôn sẵn sàng ñặc biệt phát triển nhanh ở GIS, các công cụ ña
phương tiện và Internet ñã mở ra một thời ñại mới trong việc phát triển và
ứng dụng hệ thống thông tin này.
Theo quan ñiểm của Châu Âu, từ những năm 1950, thông tin ñất ñai
ñược thu thập và quản lý bởi Hội ñồng các nước châu Âu. Khoa học ñất, phân
loại ñất và nguyên tắc phân loại, công nghệ thông tin,… ñã ñược phát triển
một cách rộng rãi vào thời gian ñó. Quan trọng hơn, những vấn ñề về thông
tin ñất ñai thời gian ñó là cơ sở tri thức ñể ñánh giá và quản lý ñất ñai (FAO
and The European Commission, 1999) [9].
2.1.2. Trong nước
Từ những năm 1990, Việt Nam mới dần tiếp cận và ứng dụng HTTT
vào trong việc quản lý và sử dụng các nguồn tài nguyên. Qua gần 20 năm
nghiên cứu, ứng dụng và phát triển, Việt Nam ñã ñưa ra những chương trình
quản lý và sử dụng tài nguyên ñất và nước thông qua GIS và một số hệ thống
tương tự một cách có hiệu quả.
Viện Thổ nhưỡng nông hoá trong giai ñoạn 2001 – 2005 ñã xây dựng
Trung tâm thông tin tư liệu về ñất của Việt Nam; ñã tiến hành ñiều tra cơ bản
về tài nguyên ñất; xây dựng phương pháp phân loại và thành lập bản ñồ ñất
của Việt Nam. (Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam, 2010)

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………


6

Trong giai ñoạn 1999 cho ñến nay, viện Nghiên cứu ñịa chính ñã trở

thành ñơn vị ñi ñầu trong công tác áp dụng công nghệ khoa học trong các lĩnh
vực ño ñạc, thành lập bản ñồ bằng các công nghệ như công nghệ ảnh số, công
nghệ ño sâu, công nghệ GPS, GIS; ñã xây dựng thành công phần mềm hệ
thống thông tin ñất ñai của Việt Nam (VILIS), FOLES,…
2.2. Cơ sở lý luận về cơ sở dữ liệu và GIS
2.2.1. Tổng quan về cơ sở dữ liệu
2.2.1.1. Khái niệm chung
- Cơ sở dữ liệu (viết tắt là CSDL – Database) ñược hiểu theo nhiều cách
khác nhau. Tuy nhiên theo cách ñịnh nghĩa kiểu kỹ thuật thì CSDL là một tập
hợp thông tin có cấu trúc ñược lưu trữ trên các thiết bị thông tin thứ cấp [2]
(như băng từ, ñĩa từ…) ñể có thể thỏa nãm các yêu cầu khai thác thông tin
ñồng thời của nhiều người sử dụng hay nhiều trương trình ứng dụng với mục
ñích khác nhau.
Trong ngành công nghệ thông tin, thuật ngữ CSDL ñược sử dụng rất
nhiều và nó thường ñược hiểu dưới dạng một tập liên kết các dữ liệu với nhau
và có ñộ lớn tương ứng. Nó ñược duy trì dưới dạng một tập tin trong hệ ñiều
hành hay một tập tin ñược lưu trữ trong hệ quản trị cơ sở dữ liệu.
Ưu ñiểm nổi bật của CSDL là:
+ Giảm sự trùng lặp thông tin xuống mức thấp nhất, do ñó bảo vệ ñược
tính nhất quán và toàn vẹn của dữ liệu.
+ ðảm bảo dữ liệu có thể ñược truy xuất theo nhiều cách khác nhau.
+ Có khả năng chia sẻ cho nhiều người sử dụng và nhiều ứng dụng
khác nhau.
- Hệ quản trị cơ sở dữ liệu (viết tắt là DBMS - Database Management
System) là một phần mềm hay hệ thống ñược thiết kế một chương trình ứng
dụng trên máy vi tính cung cấp các công cụ ñể truy tìm, sửa chữa, xóa, nhập

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………



7

thêm dữ liệu hoặc tổng hợp ra cơ sở dữ liệu mới theo yêu cầu của người sử
dụng. Hệ quản trị CSDL là một lĩnh vực rất quan trọng của công nghệ thông
tin, nó có thể giúp con người giải quyết ñược nhiều vấn ñề một cách nhanh
chóng, chính xác.
Có rất nhiều loại hệ quản trị CSDL khác nhau. Tuy nhiên chúng có một
ñiểm chung là chúng ñều sử dụng ngôn ngữ truy vấn theo cấu trúc SQL
(Structured Query Language). Một số hệ quản trị thường ñược sử dụng như
MySQL, Oracle, PostgreSQL, SQL Server, DB2, …v.v… Với các hệ ñiều
hành khác nhau, các hệ quản trị CSDL trên ñều chạy tốt, nhưng với hệ ñiều
hành Windows thì chỉ có SQL Server của Microsoft [3]
.
.
2.2.2. Phân loại hệ quản trị CSDL
♦ Dữ liệu dạng phẳng (Flat file)
Dữ liệu dạng phẳng là một chuỗi dữ liệu hai chiều ñược tổ chức theo
hàng và cột tương tự như một bảng tính (spreadsheet). ðây là dạng ñơn giản
nhất trong quản lý CSDL. Tất cả các dữ liệu của một loại ñối tượng ñược lưu
trữ trong một file hay một bảng riêng.
Quản lý CSDL dạng phẳng thường có giá thành thấp và dễ dàng sử
dụng, nhưng sự phức tạp của dữ liệu thực tế ñòi hỏi cần phải có thêm khả
năng ñể có thể cung ứng dữ liệu.
♦ Dữ liệu dạng cây (Hierarchical)
Trong cấu trúc dữ liệu dạng cây, mối quan hệ một – nhiều giữa nhiều
tập dữ liệu ñược hình thức hóa vào trong thiết kế cơ sở dữ liệu. Thiết kế này
thuận lợi trong những trường hợp có nhiều mẫu sản phẩm trong một lần thí
nghiệm – dạng quan hệ 1– nhiều, nhưng có khó khăn với những trường hợp
khác như là quan hệ nhiều – nhiều. Dạng dữ liệu này ít ñược sử dụng hơn dữ
liệu dạng phẳng hay dữ liệu quan hệ.

Dữ liệu dạng cây khi thiết lập có thể ñược lưu trữ trong một hệ quản lý

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………


8

CSDL quan hệ, và hệ quản lý CSDL quan hệ thường linh hoạt hơn, do ñó hệ
quản lý CSDL dạng cây thường rất hiếm ñược sử dụng.
♦Dữ liệu dạng mạng lưới (Network)
Trong mô hình dữ liệu dạng mạng, mối quan hệ phức hợp giữa các ñối
tượng trong cùng một lớp ñược quản lý dễ dàng hơn. Hệ thống Hypertext
(như là mạng toàn cầu – World Wide Web – www) là một ñiển hình của
phương thức quản lý dữ liệu này. Hệ quản lý CSDL dạng mạng lưới không
phải là phổ biến, nhưng nó thích hợp trong một số trường hợp, nhất là trường
hợp có khối lượng các mối quan hệ dữ liệu rất phức tạp.
Dữ liệu dạng mạng có thể ñược lưu trữ trong một hệ quản lý CSDL.
Bảng kết nối (join table) là cần thiết ñể xử lý mối quan hệ nhiều – nhiều.
♦ Dữ liệu dạng ñối tượng (Object oriented)
Dữ liệu dạng ñối tượng bắt ñầu ñược ứng dụng từ những năm 90 của
thế kỷ XX. ðây tuy là dạng dữ liệu tương ñối phức tạp nhưng nó có khả năng
thao tác nhiều dữ liệu cho nhiều mục ñích khác nhau, và có khả năng sử dụng
rộng rãi. Một số ñặc tính của CSDL dạng ñối tượng bao gồm:
+ Khả năng bao trùm (Encapsulation): Lập trình hướng ñối tượng tập
trung vào ñối tượng với sự kết hợp giữa dữ liệu và mã nguồn. Trong các ñối
tượng có chứa các dữ liệu mà cho biết nó phải làm gì, nghĩa là các ñối tượng
có chứa các phương thức hoạt ñộng. ðó chính là khả năng bao trùm.
+ Tính kế thừa (Inheritance): Tính kế thừa là khả năng ñịnh nghĩa một
lớp ñối tượng dựa trên một hoặc nhiều lớp ñối tượng khác ñã ñược ñịnh nghĩa
trước ñó. Lớp kế thừa thừa hưởng ñầy ñủ những tính chất ñược ñịnh nghĩa

trong lớp cơ sở. Do ñó nó cũng có thể ñóng vai trò như là lớp cơ sở cho
những lớp kế thừa tiếp theo.
+ Khả năng trao ñổi thông ñiệp (Message Passing): Một chương trình
hướng ñối tượng giao tiếp với các ñối tượng thông qua các thông ñiệp

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………


9

(Message), và các ñối tượng có thể trao ñổi thông ñiệp cho nhau.
+ Tính ña năng (Polymorphism): cho phép một chương trình sau khi ñã
biên dịch có thể có nhiều diễn biến xảy ra là một trong những thể hiện của
tính ña hình, tính muôn màu muôn vẻ, của chương trình hướng ñối tượng, một
thông ñiệp ñược gởi ñi (gởi ñến ñối tượng) mà không cần biết ñối tượng nhận
thuộc lớp nào.
♦ Dữ liệu quan hệ (Relational data)
Trong mô hình quan hệ, dữ liệu ñược lưu trong một hoặc nhiều bảng
biểu, và các bảng biểu có liên quan với nhau, có nghĩa là, chúng có thể tham
gia cùng với nhau, dựa trên các yếu tố dữ liệu trong những bảng biểu.
ðiều này cho phép lưu trữ dữ liệu với nhiều thành phần của một loại
thông tin liên quan ñến một ñối tượng (mối quan hệ 1– nhiều). Cách này có
hiệu quả trong việc lưu trữ dữ liệu lớn, phức tạp, bởi nó cung cấp khả năng
kết hợp dữ liệu một cách linh hoạt.
Cách thức tương tác phổ biến nhất với hệ quản lý CSDL quan hệ là
Ngôn ngữ truy vấn cấu trúc SQL. SQL cung cấp một cách thức mạnh mẽ và
linh ñộng cho việc bổ sung và thay ñổi dữ liệu trong một hệ thống relational.
♦ Ngôn ngữ ñánh dấu mở rộng (XML – Extensible Markup Language)
Các sản phẩm quản lý CSDL hiện nay cũng ñã bắt ñầu sử dụng XML
như ñịnh dạng lưu trữ dữ liệu. Nhưng chưa chắc chắn rằng nó có thể thay thế

hoàn toàn cho các ñịnh dạng lưu trữ dữ liệu truyền thống hay không, nhất là
trong các hệ thống quản lý dữ liệu dạng quan hệ. Các nhà cung cấp ñang
nghiên cứu thêm các khả năng cho XML ñể nó hoàn thiện và ñược chấp nhận
nhiều hơn[3].
2.2.3. Mô hình và cấu trúc dữ liệu
♦ Mô hình dữ liệu
Mô hình dữ liệu (data module) của một hệ thống quản lý dữ liệu là cấu

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………


10

trúc của các bảng (tables) và các cột (fields) ñể lưu trữ kết quả dữ liệu. Quá
trình tạo ra mô hình dữ liệu chặt chẽ và hợp lý là một trong bước quan trọng
trong quá trình xây dựng một hệ thống CSDL có hiệu quả và thành công.
Mô hình dữ liệu vật lý (physical data model) diễn tả chi tiết và chính
xác dữ liệu sẽ ñược tích trữ như thế nào, nó bao gồm cả tên, loại dữ liệu, và
kích cỡ cho tất cả các cột ở trong mỗi bảng, và các quan hệ (relationships)
liên kết các bảng với nhau (cột khóa nối kết các bảng).

Hình 2.1. Bảng dữ liệu của mô hình dữ liệu vật lý
♦ Cấu trúc dữ liệu
Cấu trúc dữ liệu là một cách lưu dữ liệu trong máy tính sao cho nó có
thể ñược sử dụng một cách hiệu quả. Thông thường, một cấu trúc dữ liệu
ñược chọn cẩn thận sẽ cho phép thực hiện thuật toán hiệu quả hơn.
Việc chọn cấu trúc dữ liệu thường bắt ñầu từ chọn một cấu trúc dữ liệu
trừu tượng.
Các cấu trúc dữ liệu ñược triển khai bằng cách sử dụng các kiểu dữ
liệu, các tham chiếu và các phép toán trên ñó ñược cung cấp bởi một ngôn

ngữ lập trình.

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………


11

Mỗi loại cấu trúc dữ liệu phù hợp với một vài loại ứng dụng khác nhau,
một số cấu trúc dữ liệu dành cho những công việc ñặc biệt.
Vì cấu trúc dữ liệu có tính chất quyết ñịnh ñối với các chương trình
chuyên nghiệp nên có rất nhiều hỗ trợ về cấu trúc dữ liệu trong các thư viện
chuẩn của các ngôn ngữ lập trình hiện ñại, ví dụ thư viện mẫu chuẩn của C++,
Java API, và Microsoft .NET Framework.
2.2.4. Tính bảo mật của hệ thống CSDL
♦ Tính chủ quyền của dữ liệu
- Thể hiện ở phương diện an toàn dữ liệu.
- Khả năng biểu diễn mối liên hệ của dữ liệu và tính chính xác dữ liệu.
- Người khai thác cơ sở dữ liệu phải cập nhật cho CSDL những thông
tin mới nhất.
♦ Tính bảo mật và quyền khai thác thông tin của người sử dụng
- Do ưu ñiểm CSDL có thể cho nhiều người khai thác ñồng thời. nên cần
phải có một cơ chế bảo mật, phân quyền quản lý và khai thác sử dụng CSDL.
- Các hệ ñiều hành nhiều người sử dụng hay cục bộ ñều có thể cung cấp
cơ chế này.
♦ Tranh chấp dữ liệu
- Khi nhiều người cùng truy nhập CSDL với các mục ñích khác nhau
rất có thể sẽ xảy ra hiện tượng tranh chấp dữ liệu.
- Cần có cơ chế ưu tiên khi truy cập CSDL. Ví dụ admin (người quản
trị hệ thống) luôn có thể truy cập cơ sở dữ liệu.
- Cấp quyền ưu tiên cho từng người khai thác.

♦ ðảm bảo an toàn dữ liệu khi có sự cố
- Khi CSDL nhiều và ñược quản lý tập trung, khả năng rủi ro mất dữ
liệu rất cao. Các nguyên nhân chính là mất ñiện ñột ngột hoặc hỏng thiết bị
lưu trữ.

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………


12

- Hiện tại có một số hệ ñiều hành ñã có cơ chế tự ñộng sao lưu ổ cứng
và sửa lỗi khi có sự cố xảy ra. Tuy nhiên, ta nên chủ ñộng sao lưu dự phòng
cho dữ liệu ñề phòng trường hợp xấu xảy ra.
♦ Quyền truy cập và phân quyền
Phần lớn các phần mềm quản lý CSDL ñều cung cấp hệ thống ñể hạn
chế số lượng người sử dụng và phân quyền cho người sử dụng.
Việc tiến hành công việc bảo mật và phân quyền sử dụng sẽ dễ dàng
khi sử dụng hệ thống client – server hơn là khi sử dụng hệ thống riêng biệt.
Như vậy, nếu muốn ñộ an toàn cao cho CSDL thì lựa chọn phần mềm quản lý
SQL Server hay Oracle cho hệ thống và phần mềm Access vào vị trí chọn lựa
cuối cùng ở cấp cơ sở[3].
♦ Ghi nhận hoạt ñộng quản trị
Một ñiều rất quan trọng nhằm bảo ñảm chất lượng của CSDL là việc
ghi nhận mọi hoạt ñộng làm thay ñổi CSDL, kể cả thời gian, nguời thực hiện
và tại sao phải thực hiện hoạt ñộng ñó.
Một hệ thống ñơn giản ñể ghi nhận một hoạt ñộng là một bảng ghi nhận
(ActivityLog table) nằm trong CSDL ñể người quản trị ghi chép các hoạt
ñộng làm thay ñổi CSDL. Khi người quản trị thoát khỏi bất cứ cửa sổ thay ñổi
dự liệu nào, kể cả cập nhập, chỉnh sữa, xem xét dữ liệu thì cửa sổ ghi nhận
xuất hiện. Phần mềm sẽ tự ñộng ghi nhận tên của người quản trị và thời gian

diễn ra hoạt ñộng liên quan ñến dữ liệu.
2.2.5. Phần mềm CSDL và xu hướng phát triển
Các phần mềm quản lý CSDL có thể ñược chia làm hai loại chính: phần
mềm cho máy ñể bàn và phần mềm dạng client – server.
Các phần mềm quản lý CSDL trước ñây phần lớn dựa trên Dbase.
DBase là một trong những dạng ứng dụng ñầu tiên trong việc sử dụng và quản
lý cơ sở dữ liệu (database management system – DBMS) hay ít nhất cũng trên

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………


13

các file có ñịnh dạng DBase. DBase bắt ñầu phát triển từ những ngày sơ khai
của hệ ñiều hành DOS trên các thế hệ máy tính cũ.
Hiện nay Microsoft Access ñã ñược sử dụng rất phổ biến. Phần mềm
này có ñầy ñủ chức năng cho cả người mới biết và những chuyên gia CSDL
cùng sử dụng. Nó có mặt ở khắp nơi cùng với phần mềm MS Office trong hệ
ñiều hành Windows hoặc ñứng riêng biệt. Microsoft Access tích hợp khá ñầy
ñủ những ñặc tính của một phần mềm CSDL, bao gồm cả ngôn ngữ lập trình
ñể người sử dụng có thể tự ñộng hóa các công việc lặp ñi lặp lại hoặc thậm
chí ñể thành lập một phần mềm ứng dụng riêng biệt về CSDL.
Do Access là phần mềm CSDL cho máy tính ñể bàn nên nó có những
hạn chế khi sử dụng cho những CSDL to lớn. Kinh nghiệm thực tế ñã chứng
tỏ là Access sẽ trục trặc khi sử dụng cho CSDL có bảng số chứa ñựng khoảng
½ triệu ñến 1 triệu dữ liệu. Access cho phép nhiều nguời sử dụng ñồng thời
một CSDL mà không cần kỹ năng lập trình nhưng khi số người sử dụng lên
ñến con số lớn hơn 12 thì số người sử dụng cập nhật ñồng thời các kịch bản sẽ
bị hạn chế. Access có thể sử dụng như là một phần mềm riêng biệt hay là một
phần của phần mềm Microsoft Office Suite.

Tương tự như Access là phần mềm Paradox của công ty Corel. ðây là
phần mềm cho phép lập trình hệ thống CSDL liên hệ và phần mềm này là một
thành phần của bộ phần mềm Corel Office Suite. Paradox là một phần mềm
dành cho hệ thống CSDL phức tạp nhưng do Access ñang ñược thị trường
chấp nhận rộng rãi nên Paradox ít ñược chú ý ñến.
Bước chuyển tiếp lên mức ñộ cao hơn ở nhiều cơ sở ứng dụng hệ thống
CSDL là phần mềm Microsoft SQL Server. ðây là một hệ thống client–
server ñầy ñủ với khả năng bảo mật chặt chẽ và mức ñộ mở rộng CSDL lớn
hơn nhiều so với Access. Hệ thống này có giá cả trung bình và tương ñối dễ
sử dụng (ñối với các nhà chuyên môn), và có thể tích hợp ñược với CSDL

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………


14

chứa hàng triệu ñơn vị số liệu. SQL Server cũng cho phép kết nối dễ dàng kho
dữ liệu của nó với giao diện của Access, nên việc chuyển ñổi sang SQL
Server không có nhiều khó khăn khi CSDL ở Access ở mức quá lớn.
Nếu cần thiết phải làm việc với các CSDL lớn hơn thì Oracle hoặc
IBM’s DB2 là phương án hợp lý về khả năng to lớn tích trữ dữ liệu nhưng giá
thành sẽ tăng cao và cần kiến thức chuyên sâu về các phần mềm này. Những
CSDL thiết kế trên Oracle hoặc IBM’s DB2 cũng có thể kết nối với CSDL
trên Access hoặc trên các phần mềm máy ñể bàn khác.
Một loại hình mới về phần mềm CSDL ñã xuất hiện gần ñây dưới dạng
phần mềm nguồn mở (open-source software). ðây là phần mềm mà ta có thể
tiếp xúc ñược với mã nguồn, ñồng thời ñể có ñược phần mềm thì người dùng
không cần phải bỏ ra một chi phí nào. Loại phần mềm này hiện nay ñang rất
phổ biến và có xu hướng thay thế phần mềm thương mại. Những phần mềm
nguồn mở ñiển hình về quản lý CSDL như: PostgreSQL, MySQL và về GIS

như Mapwindow, Ilwis và GRASS… hiện nay ñang ñược thế giới sử dụng
rộng rãi [27]. Những chương trình miễn phí này chưa ñạt ñược ñộ chặt chẽ
như các phần mềm thương mại nhưng chúng ñang ñược cải tiến liên tục và
nhanh chóng. Chúng cũng ñược phát triển dưới dạng không miễn phí và miễn
phí nên ñang ngày càng trở nên là những lựa chọn mới hấp dẫn cho các khách
hàng cần quản lý CSDL, nhất là về mặt giá thành.
Một loại phần mềm CSDL mới nữa là phần mềm CSDL trên nền
Web. Những chương trình này chạy trên các trình duyệt web hơn là chạy
trên máy tính ñể bàn, và khách sử dụng phải trả một phí thuê bao hàng
tháng. Các chương trình này hiện vẫn sử dụng các CSDL phẳng nên không
thích hợp với các CSDL phức tạp. Nhưng do chạy trên nền Web nên việc
chia sẻ dữ liệu sẽ dễ dàng hơn. Ví dụ của các phần mềm loại này là
QuickBase, phần mềm kế toán QuickBooks và phần mềm Caspio Bridge…