-1-

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

NGUYỄN VIỆT HÀ

TÍCH HỢP CƠNG NGHỆ GIS VÀ GPS
PHỤC VỤ CƠNG TÁC NGHIỆP VỤ CỦA CẢNH SÁT 113

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hà Nội - 2008


-2-

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

NGUYỄN VIỆT HÀ

TÍCH HỢP CƠNG NGHỆ GIS VÀ GPS
PHỤC VỤ CƠNG TÁC NGHIỆP VỤ CỦA CẢNH SÁT 113

Ngành: Công nghệ Thông tin
Mã số: 1.01.10

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. Ngô Quốc Tạo

Hà Nội - 2008


-1-

MỤC LỤC
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ..................................................................................... 3
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ .................................................................................... 4
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 6
CHƢƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GIS ............................................ 10
1.1. CÔNG NGHỆ GIS LÀ GÌ? .................................................................................................10
1.2. TẠI SAO CHÚNG TA CẦN SỬ DỤNG GIS? ....................................................................11
1.3. NHỮNG NHIỆM VỤ MÀ MỘT HỆ GIS CẦN ĐẠT ĐƢỢC ............................................13
1.4. HỆ MÁY TÍNH CỦA GIS ...................................................................................................15
1.5. GIS KẾT HỢP VỚI NHIỀU NGÀNH KHOA HỌC ..........................................................17
1.6. PHẠM VI ỨNG DỤNG CỦA GIS.......................................................................................19
1.7. GIS LÀ MỘT CƠ SỞ THÔNG TIN....................................................................................20
1.8. GIS HỖ TRỢ GIẢI QUYẾT CÁC VẤN ĐỀ.......................................................................22

CHƢƠNG 2 - TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GPS ........................................... 24
2.1. GPS LÀ GÌ? .........................................................................................................................24
2.1.1. Bộ phận khơng gian ....................................................................................................................26
2.1.2. Bộ phận điều khiển .....................................................................................................................27
2.1.3. Bộ phận ngƣời sử dụng ...............................................................................................................27

2.2. GPS LÀM VIỆC NHƢ THẾ NÀO? ....................................................................................27
2.2.1. Định vị đơn giản ..........................................................................................................................28
2.2.1.1. Phạm vi của các vệ tinh .........................................................................................................28
2.2.1.2. Tính tốn khoảng cách tới các vệ tinh ....................................................................................29

2.2.1.3. Các nguồn lỗi ........................................................................................................................29
2.2.1.4. Độ chính xác giữa GPS dân sự và quân sự..............................................................................34
2.2.2. Định vị hiệu chỉnh vi sai ..............................................................................................................34
2.2.2.1. Thiết bị nhận tham chiếu........................................................................................................35
2.2.2.2. Thiết bị nhận di chuyển-the rover receiver .............................................................................35
2.2.2.3. Một số mô tả chi tiết ..............................................................................................................36
2.2.3. Định vị pha vi sai và quyết định nhập nhằng .............................................................................37
2.2.3.1. Pha sóng mang, mã C/A và mã P ...........................................................................................37
2.2.3.2. Tại sao phải sử dụng pha sóng mang? ....................................................................................38
2.2.3.3. Sự khác biệt kép-Double Differencing ...................................................................................38
2.2.3.4. Sự nhập nhằng và giải quyết nhập nhằng ................................................................................39

2.3. CÁC HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ VỆ TINH KHÁC ...................................................................41
2.3.1. Hệ thống vệ tinh GLONASS .......................................................................................................41
2.3.2. Hệ thống định vị vệ tinh của Trung Quốc ..................................................................................42
2.3.3. Sự mở rộng tính địa phƣơng .......................................................................................................43
2.3.4. Hệ thống định vị GALILEO .......................................................................................................43

CHƢƠNG 3 .............................................................................................................. 45
HỆ THỐNG TIẾP NHẬN THÔNG TIN VÀ GIÁM SÁT CUỘC GỌI PHỤC VỤ
LỰC LƢỢNG CẢNH SÁT PHẢN ỨNG NHANH (CS113) .................................. 45
3.1. CHỨC NĂNG, NHIỆM VỤ CỦA LỰC LƢỢNG CS113 VÀ CĂN CỨ THỰC TẾ XÂY
DỰNG HỆ THỐNG ....................................................................................................................45
3.1.1. Chức năng, nhiệm vụ của lực lƣợng CS113 ................................................................................45
3.1.2. Căn cứ xây dựng hệ thống ..........................................................................................................45
3.1.2.1. Căn cứ pháp lý ......................................................................................................................45
3.1.2.2. Căn cứ yêu cầu nhiệm vụ, tính chất, quy mô trên từng địa bàn ................................................46


-23.1.2.3. Căn cứ công nghệ ..................................................................................................................46

3.1.2.4. Đánh giá kết quả nghiên cứu thử nghiệm các mẫu hệ thống ....................................................47

3.2. MỤC TIÊU, YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG .........................................................................47
3.2.1. Mục tiêu ......................................................................................................................................47
3.2.2. Yêu cầu........................................................................................................................................48
3.2.2.1. Tính năng tiếp nhận cuộc gọi .................................................................................................48
3.2.2.2. Tính năng phân loại cuộc gọi .................................................................................................48
3.2.2.3. Tính năng giám sát, ghi âm ....................................................................................................48
3.2.2.4. Tính năng chỉ huy..................................................................................................................49
3.2.2.5. Tính năng tổ chức tổng hợp thống kê báo cáo thông tin ..........................................................49
3.2.2.6. Tính năng mở rộng và tích hợp ..............................................................................................50

3.3. HOẠT ĐỘNG NGHIỆP VỤ VÀ MƠ HÌNH CỦA HỆ THỐNG ........................................50
3.3.1. Hoạt động nghiệp vụ ...................................................................................................................50
3.3.2. Mơ hình hệ thống ........................................................................................................................51

3.4. GIẢI PHÁP KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ ......................................................................52
3.4.1. Hê ̣ quản tri CSDL
Microsoft SQL Server 2000 ..........................................................................52
̣
3.4.2. Phần mềm xử lý bản đồ MapX, MapInfo ...................................................................................53
3.4.2.1. Phần mềm MapInfo ...............................................................................................................53
3.4.2.2. Phần mềm MapX...................................................................................................................54
3.4.3. Ngơn ngữ lập trình ......................................................................................................................54
3.4.4. Cơng nghệ tổng đài số CTI-PBX.................................................................................................54
3.4.5. Công nghệ GIS-Bản đồ điện tử ...................................................................................................55
3.4.6. Công nghệ định vị GPS ...............................................................................................................55

3.5. XÂY DỰNG CSDL CỦA HỆ THỐNG ...............................................................................56
3.5.1.Sơ đồ luồng thông tin và dữ liệu của hệ thống.............................................................................56

3.5.2. Thông tin đầu vào của hệ thống ..................................................................................................57
3.5.2.1. Các thông tin ban đầu của hệ thống ........................................................................................57
3.5.2.2. Thông tin về các cuộc gọi của nhân dân .................................................................................58
3.5.2.3. Thông tin bộ đàm trao đổi công việc trong các đơn vị .............................................................58
3.5.3. Thông tin đầu ra của hệ thống ....................................................................................................58
3.5.4. Các thực thể của hệ thống ...........................................................................................................58
3.5.5. Cơ sở dữ liệu của hệ thống ..........................................................................................................59

3.6. CÁC MODULE CHƢƠNG TRÌNH TRONG HỆ THỐNG ...............................................64
3.6.1. Module chƣơng trình điều phối cuộc gọi ....................................................................................64
3.6.1.1. Mơ hình phân rã chức năng ....................................................................................................65
3.6.1.2. Giao diện module chương trình ..............................................................................................66
3.6.2. Module chƣơng trình máy trạm-client113..................................................................................69
3.6.2.1 Mơ hình phân rã chức năng.....................................................................................................69
3.6.2.2. Giao diện module chương trình ..............................................................................................71
3.6.3. Module định vị xe cơ động ..........................................................................................................88
3.6.3.1. Nguyên tắc hoạt động ............................................................................................................88
3.6.3.2. Công nghệ nghiên cứu ...........................................................................................................88
3.6.3.3. Giao diện thử nghiệm chương trình ........................................................................................88

KẾT LUẬN .............................................................................................................. 90
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 92


-3-

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Viết tắt

Mô tả


A/S

Anti- Spoofing

CNTT

Công nghệ thông tin

CS113

Cảnh sát 113

CSDL

Cơ sở dữ liệu

DGPS

Differentially corrected positions

GIS

Geographic Information System

GPS

Global Positioning System

LAN


Mạng máy tính nội bộ

PGS,TS Phó giáo sư, Tiến sỹ


-4-

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Những thành phần chính của GIS ..................................................... 10
Hình 1.2: Khái niệm về dữ liệu khơng gian bản đồ ........................................... 11
Hình 1.3: So sánh việc quản lý thơng tin địa lý ................................................ 13
Hình 1.4: u cầu của GIS cần đạt được .......................................................... 14
Hình 1.5: Các thành phần cơ bản của hệ phần cứng trong GIS ......................... 16
Hình 1.6: Các thành phần chuyên đề của một cơ sở thơng tin GIS ................... 21
Hình 1.7: Tiêu chuẩn của một hệ GIS. .............................................................. 21
Hình 1.8: GIS hỗ trở giải quyết các vấn đề. ...................................................... 23
Hình 2.1: Điều biên sóng mang. ....................................................................... 38
Hình 2.2: Sự khác biệt kép ............................................................................... 39
Hình 2.3: Minh họa sự nhập nhằng ................................................................... 40
Hình 3.1: Mơ hình hệ thống 113 ....................................................................... 51
Hình 3.2: Sơ đồ luồng thông tin và dữ liệu của hệ thống .................................. 56
Hình 3.3: Phân rã chức năng module điều phối ................................................ 65
Hình 3.4: Màn hình thứ nhất module điều phối ................................................ 68
Hình 3.5: Màn hình thứ hai module điều phối .................................................. 68
Hình 3.6: Phân rã chức năng module client113 ................................................ 69
Hình 3.7: Sơ đồ chức năng hệ thống-module client113. ................................... 70
Hình 3.8: Sơ đồ chức năng dữ liệu - module client 113 .................................... 70
Hình 3.9: Màn hình đăng nhập chương trình client113 ..................................... 71
Hình 3.10: Màn hình làm việc chính. ............................................................... 71

Hình 3.11: Hệ thống menu module client113 ................................................... 72
Hình 3.12: Hệ thống thanh cơng cụ .................................................................. 72
Hình 3.13: Menu hệ thống ................................................................................ 73
Hình 3.14: Kết nối với trung tâm điều phối ...................................................... 73
Hình 3.15: Thay đổi mật khẩu user ................................................................... 73
Hình 3.16: Màn hình quản trị hệ thống ............................................................. 74
Hình 3.17: Danh mục đường phố ..................................................................... 75
Hình 3.18: Danh mục phường xã ..................................................................... 75
Hình 3.19: Danh mục đơn vị cơng an ............................................................... 76
Hình 3.19: danh mục các địa danh .................................................................... 76
Hình 3.20: Danh mục vụ việc ........................................................................... 77
Hình 3.21: Danh mục địa chỉ cụ thể ................................................................. 77
Hình 3.22: Màn hình đăng nhập hệ thống với tên khác ..................................... 78
Hình 3.23: Màn hình xem nghe lại thơng tin cuộc gọi ...................................... 78
Hình 3.24: Danh sách cuộc gọi được tìm kiếm ................................................. 79
Hình 3.25: Màn hình thơng tin chi tiết người gọi .............................................. 79
Hình 3.26: Màn hình xem nghe lại thơng tin bộ đàm ........................................ 80
Hình 3.27: Danh sách các cuộc bộ đàm tìm kiếm ............................................. 80
Hình 3.28: Tìm kiếm danh sách các cuộc gọi nhỡ ............................................ 80
Hình 3.29: Danh sách các cuộc gọi nhỡ ............................................................ 81
Hình 3.30: Màn hình cập nhật dữ liệu điện thoại .............................................. 81
Hình 3.31: Màn hình cập nhật thông tin vụ việc ............................................... 82


-5-

Hình 3.32: Tra cứu thơng tin trên bản đồ .......................................................... 82
Hình 3.35: Màn hình tìm kiếm theo số điện thoại ............................................. 83
Hình 3.36: Màn hình tìm kiếm theo chủ thuê bao ............................................. 83
Hình 3.37: Thống kê danh sách các cuộc gọi đến ............................................. 84

Hình 3.38: Kết quả in danh sách các cuộc gọi đến ............................................ 84
Hình 3.39: In thơng tin xử lý vụ việc ................................................................ 85
Hình 3.40: Báo cáo xử lý vụ việc ..................................................................... 85
Hình 3.41: Danh sách các cuộc gọi đến nhiều lần ............................................. 86
Hình 3.42: In danh sách các cuộc gọi đến nhiều lần ......................................... 86
Hình 3.43: Danh sách các cuộc gọi theo bàn trực ............................................. 87
Hình 3.44: In danh sách các cuộc gọi tới bàn từng bàn trực .............................. 87
Hình 3.45: Màn hình module định vị xe cơ động .............................................. 89


-6-

MỞ ĐẦU

Chúng ta đang sống trong thế giới của công nghệ thông tin, thế kỷ XXI là
thế kỷ của công nghệ thơng tin. Ngày nay, có thể nói Cơng nghệ thông tin đã len
lỏi vào mọi hoạt động của cuộc sống chúng ta. Công nghệ thông tin trợ giúp cho
các cơ quan, tổ chức trong việc hoạch định công việc, quản lý kinh tế, giúp con
người có thể liên lạc, trao đổi thông tin cho nhau một cách dễ dàng. Hiệu quả từ
việc ứng dụng công nghệ thông tin viễn thơng vào cơng việc như thế nào thì
chúng ta ai cũng có thể hình dung được.
Khơng nằm ngồi sự phát triển trên và theo yêu cầu của thực tiễn, các
hoạt động của ngành Cơng an để giữ gìn an ninh quốc gia, trật tự an tồn xã hội
cũng đang địi hỏi áp dụng các thành tựu của nền khoa học cơng nghệ thơng tin
viễn thơng để hồn thành tốt nhiệm vụ mà Đảng, Nhà nước và Nhân dân giao
phó.
Trong những năm gần đây, ứng dụng công nghệ thông tin trong ngành
Công an ngày càng được chú trọng và phát triển. Với đặc thù của ngành là phải
đảm bảo sự bí mật trong các công tác nghiệp vụ nên việc phát triển cơng nghệ
thơng tin cũng gặp nhiều khó khăn. Đẩy mạnh tiến trình tin học hóa cơng tác

nghiệp vụ để nâng cao hiệu quả công tác, phù hợp với xu thế phát triển của xã
hội, đồng thời vẫn đảm bảo các yêu cầu nghiệp vụ đã và đang là một nhiệm vụ
cũng như thách thức lớn của lực lượng Công an. Đây là định hướng có tính
chiến lược để xây dựng lực lượng Cơng an nhân dân, chính quy, tinh nhuệ và
từng bước hiện đại.
Trong ngành Công an, lực lượng cảnh sát phản ứng nhanh(CS113) là một
lực lượng mới được thành lập. Do yêu cầu thực tế và tình hình xã hội biến đổi,
lực lượng CS113 có chức năng nhiệm vụ là đơn vị tiên phong, nhận các thông
tin về trật tự an toàn xã hội được người dân báo đến, kịp thời điều động lực
lượng đến nơi xảy ra vụ việc để tiến hành các biện pháp ban đầu cần thiết đồng
thời trực tiếp tuần tra kiểm soát giữ gìn trật tự an tồn xã hội ở các địa bàn phức


-7-

tạp và trọng điểm, phát hiện, giải quyết, xử lý các hành vi vi phạm hành chính
theo quy định của pháp luật.
Nhận thức rõ được chức năng đặc thù của lực lượng cảnh sát 113 cũng
như những khó khăn nguy hiểm mà lực lượng cảnh sát 113 phải thực hiện, lãnh
đạo Bộ Công An cũng rất quan tâm và luôn hỗ trợ những phương tiện kỹ thuật,
và công cụ hỗ trợ tiên tiến nhất để đảm bảo lực lượng 113 luôn là một lực lượng
“Nhanh nhất-mạnh nhất-hiệu quả nhất”. Từ khi được thành lập năm 2001 thì
ngay sau đó Bộ đã có một dự án lớn là DA21/2002 về “Trang bị phương tiện vật
tư kỹ thuật nghiệp vụ, vũ khí và công cụ hỗ trợ cho lực lượng cảnh sát phản ứng
nhanh”. Trong dự án này thì một mảng quan trọng liên quan đến ứng dụng công
nghệ thông tin viễn thông vào công tác nghiệp vụ của cảnh sát 113 là xây dựng
“Hệ thống tiếp nhận thông tin và giám sát cuộc gọi phục vụ lực lượng cảnh sát
113” trên phạm vị toàn quốc.
Tổng cục kỹ thuật(Tổng cục VI) –Bộ Cơng An với chức năng nhiệm vụ
của mình đã được giao trọng trách xây dựng hệ thông trên. Để thực hiện hệ

thống có hiệu quả Tổng cục VI đã giao cho hai đơn vị cùng thực hiện là Cục tin
học nghiệp vụ-E15 và cục E16 chịu trách nhiệm xây dựng và triển khai tại 63
tỉnh thành phố. Tác giả rất vinh dự được lãnh đạo đơn vị tin tưởng giao cho làm
trưởng nhóm nghiên cứu, xây dựng và triển khai hệ thống này. Kể từ khi hệ
thống được triển khai thí điểm tại Hà Nội và Cần Thơ, cho đến nay hệ thống đã
và đang được triển khai trên phạm vi tồn quốc. Dự tính đến cuối tháng 12/2008
thì tất cả 63 tỉnh thành phố sẽ được trang bị “Hệ thống tiếp nhận thông tin và
giám sát cuộc gọi” cho lực lượng cảnh sát 113.
Hệ thống tiếp nhận thông tin và giám sát cuộc gọi phục vụ lực lượng cảnh
sát 113 là một hệ thống mở kết hợp điện tử-viễn thơng-tin học tương đối phức
tạp và được tích hợp nhiều cơng nghệ tiên tiến nhất. Đó là cơng nghệ về tổng đài
số PC-PBX, cơng nghệ GIS tích hợp bản đồ điện tử và cơ sở dữ liệu, công nghệ
GPS định vị xe cơ động …Với mong muốn trình bày một số hiểu biết cũng như
kinh nghiệm của bản thân về quá trình nghiên cứu xây dựng hệ thống, tác giả đã
lựa chọn một phần của dự án này làm nội dung nghiên cứu luận văn thạc sỹ


-8-

cơng nghệ thơng tin với tiêu đề ”Tích hợp cơng nghệ GIS và GPS phục vụ
công tác nghiệp vụ của cảnh sát 113”.
Tôi rất hy vọng kết quả đạt được từ đề tài này sẽ góp phần trợ giúp cho
cơng tác nghiệp vụ của lực lượng cảnh sát 113 đạt hiệu quả cao nhất.
1. Mục đích
Luận văn được tác giả nghiên cứu với ba mục đích:
+ Nghiên cứu lý thuyết tổng quan về cơng nghệ GIS, cơng nghệ GPS.
+ Tìm hiểu u cầu tin học hố cơng tác nghiệp vụ của cảnh sát 113 và
khả năng áp dụng một hệ thống thơng tin vào cơng tác nghiệp vụ.
+Phân tích, đưa ra giải pháp thực hiện, xây dựng Hệ thống tiếp nhận
thông tin và giám sát cuộc gọi phục vụ lực lượng cảnh sát 113 có tích hợp các

cơng nghệ GIS và GPS.
2. Đối tƣợng - Phạm vi nghiên cứu của luận văn
Trong quá trình nghiên cứu, tác giả tập trung vào:
+ Giải pháp thực hiện hệ thống tiếp nhận thông tin và giám sát cuộc gọi
phục vụ cảnh sát 113.
+ Tích hợp cơng nghệ GIS và GPS, xây dựng các module chương trình
trên các máy trạm trong hệ thống 113 để định vị xe cơ động, định vị số điện
thoại gọi đến và khai thác số liệu từ CSDL hệ thống.
3. Phƣơng pháp nghiên cứu
Trong quá trình nghiên cứu, tác giả sử dụng tổng hợp các phương pháp
phân tích, tiếp cận hệ thống, phương pháp thống kê, tổng hợp, khảo sát thực tế,
so sánh, phân tích tài liệu, quan sát, phỏng vấn... để nghiên cứu và xây dựng hệ
thống phù hợp nhất với thực tế công tác nghiệp vụ của lực lượng cảnh sát 113.
4. Kết quả đạt đƣợc
+ Giải pháp thực hiện hệ thống tiếp nhận thông tin và giám sát cuộc gọi
phục vụ lực lượng cảnh sát 113.


-9-

+ Xây dựng cơ sở dữ liệu tích hợp bản đồ điện tử phục vụ cho việc khai
thác số liệu thu được từ hệ thống.
+ Xây dựng module phần mềm client113 trên máy trạm để phục vụ việc
khai thác, thông kê, báo cáo, tra cứu thông tin.
+ Xây dựng module phần mềm phục vụ việc định vị xe cơ động.
5. Cấ u trúc luâ ̣n văn
Luâ ̣n văn bao gồ m phầ n mở đầ u , ba chương và kế t luâ ̣n.
Mở đầu: Nêu các nhâ ̣n đinh
̣ về tính cấ p thiế t của đề tài, mục tiêu, phương
pháp và các kết quả đạt được.

Chƣơng 1: Trình bày tổng quan về cơng nghệ GIS. GIS là gì, các thành
phần của GIS và sự kết hợp GIS như thế nào.
Chƣơng 2: Trình bày tổng quan về cơng nghệ GPS. Về cấu trúc hệ thống,
cách thức hoạt động, một số hệ thống định vị trên thế giới.
Chƣơng 3: Hệ thống tiếp nhận thông tin và giám sát cuộc gọi phục vụ lực
lượng cảnh sát 113. Đưa ra giải pháp thực hiện hệ thống 113, xây dựng
CSDL và các module phần mềm trong hệ thống.
Kế t luâ ̣n : Đánh giá , tổ ng kế t đề tài , nêu lên mô ̣t số phương hướng phát
triể n cũng như một số kiến nghị , đề xuất để công tác nghiệp vụ của lực
lượng cảnh sát 113 đa ̣t kế t quả cao nhấ t .


-10-

CHƢƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GIS
1.1. CÔNG NGHỆ GIS LÀ GÌ?
Hệ thống thơng tin địa lý (Geographic Information Sysem) là một hệ
thông tin được sử dụng để đưa vào, chứa đựng, lấy, thao tác, phân tích và cung
cấp dữ liệu liên quan đến địa lý hoặc dữ liệu về không gian địa lý (Geospatial),
để hỗ trợ giải quyết cho việc lập kế hoạch và quản lý sử dụng đất đai, tài nguyên
thiên nhiên, môi trường, giao thông vận tải, những điều kiện thuận lợi của thành
phố, và quản lý hành chính khác. Những khả năng này phân biệt GIS với các hệ
thống thông tin khác và khiến cho GIS có phạm vi ứng dụng rộng trong nhiều
lĩnh vực khác nhau như phân tích các sự kiện, dự đoán tác động và hoạch định
chiến lược.
Phần cứng, phần mềm để sao chép,
lưu trữ, xử lý, phân tích, hiển thị…

Hệ máy tính


Dữ liệu
bản đồ

Bản đồ, ảnh chụp, ảnh vệ tinh,
bảng thơng số.

Ngƣời sử
dụng

Thiết kế chuẩn, cập nhật,
phân tích, bổ xung.

Hình 1.1: Những thành phần chính của GIS
Một hệ máy tính sử dụng cơng nghệ GIS gồm có phần cứng và các sản
phẩm phần mềm để lưu giữ, xử lý, phân tích và hiển thị dữ liệu bản đồ.


-11-

Nguồn của dữ liệu bản đồ là: bản đồ, ảnh chụp, hình ảnh vệ tinh, bảng
thơng số và các tài liệu liên quan. Dũ liệu bản đồ đã được phân loại trong dữ liệu
đồ họa ( hoặc còn gọi là dữ liệu hình học) và thuộc tính của nó. Dữ liệu bản đồ
có 3 yếu tố chính: điểm, dịng, khu vực. Trong cả hai dạng dữ liệu không gian
vector và raster đều miêu tả một hệ không gian bản đồ hình học topology về
kích thước, hình dạng, vị trí, sự định hướng.
Vai trò của người dùng là lựa chọn những thơng tin thích hợp, thiết lập
những tiêu chuẩn cần thiết, thiết kế hiệu quả nhất, phân tích GIS cung cấp những
kết quả liên quan và kế hoạch bổ sung.

Hình 1.2 Khái niệm về dữ liệu không gian bản đồ

1.2. TẠI SAO CHÚNG TA CẦN SỬ DỤNG GIS?
Những vấn đề gặp phải khi không sử dụng GIS:
- Hệ không gian bản đồ được bảo quản kém.
- Bản đồ và số liệu thống kê ngồi tầm kiểm sốt thời gian.
- Dữ liệu và thơng tin là khơng đúng.
- Khơng có dịch vụ sửa chữa dữ liệu
- Khơng có chia sẻ dữ liệu.


-12-

Một hệ GIS sẽ giải quyết được những vấn đề trên:
- Dữ liệu khơng gian địa lý được duy trì tốt hơn trong một định dạng chuẩn.
- Sự sửa đổi và cập nhập dễ dàng hơn.
- Dữ liệu không gian bản đồ và thơng tin dễ dàng được tìm kiếm, phân tích
và miêu tả.
- Nhiều biến được thêm vào sản phẩm.
- Dữ liệu khơng gian bản đồ có thể được chia sẻ và trao đổi tự do.
- Năng suất làm việc được nâng cao và có hiệu quả hơn.
- Tiết kiệm được thời gian và tài chính.
- Giải quyết được công việc tốt hơn.
Bảng 1: Hiển thị những thuận lợi khi dùng công nghệ GIS và những bất lợi khi
làm việc thủ công không dùng công nghệ GIS.
Bản đồ
Lưu trữ

Làm việc thủ cơng

GIS
Chuẩn hóa và tích hợp


Phạm vi khác nhau trên
những tiêu chuẩn khác
nhau

Phục hồi
Cập nhật

Cơ sở dữ liệu công

Bản đồ giấy, điều tra dân

nghệ số

số, bảng kiểm kê.

Tìm kiếm bằng máy

Kiểm tra thủ cơng

tính
Overlay (Lớp)

Làm việc hệ thống

Tốn kém và chi phối thời
gian

Phân tích khơng gian


Nhanh chóng

Tốn kém thời gian và sức
lực

Hiển thị

Dễ dàng, rẻ và nhanh

Phức tạp và tốn kém

chóng
Dưới đây là kết quả so sánh giữa điều khiển thông tin không gian bản đồ
với công nghệ GIS và không dùng công nghệ GIS.


-13-

Hình 1.3. So sánh việc quản lý thơng tin địa lý

1.3. NHỮNG NHIỆM VỤ MÀ MỘT HỆ GIS CẦN ĐẠT ĐƢỢC
Câu hỏi được đặt ra mà GIS cần phải giải quyết được đó là:
- (What is it?...)Vị trí đó là gì ?...( Câu hỏi về vị trí; có tồn tại ở một vị trí
riêng biệt gì?
- (Where is it…?)Nó ở đâu?..

( câu hỏi điều kiện; vị trí nào thỏa mãn

điều kiện).
- (How has it changed…?)Nó thay đổi thế nào?...( Câu hỏi thức thời:

Nhận biết sự thay đổi địa lý hoặc những xu hướng mà có đang thay đổi hoặc
trong tiến trình thay đổi)
-(Which data are related…?)Dữ liệu nào là liên quan… ?( Vấn đề liên
quan: phân tích khơng gian quan hệ giữa đối tượng của những thuộc tính bản
đồ).


-14-

- (What if…?)Chuyện gì xảy ra nếu…?( Hiển thị một đường tốt nhất, khu
đất thích hợp, nguy cơ thảm họa…).

Hình 1.4. Yêu cầu của GIS cần đạt được
Để đáp ứng được những nhu cầu trên, những nhiệm vụ dưới đây là cần
thiết cho GIS.
Bảng 2 Nhiệm vụ cơ bản của GIS
Nhiệm vụ

Chức năng cụ thể

Tiền xử lý dữ liệu

Số hóa
Biên tập
Xây dưng công nghệ TOPO
Biến đổi các kế hoạch
Chuyển đổi định dạng
Chỉ định thuộc tính…

Khơi phục và quản lý cơ sở dữ liệu


Lưu trữ dữ liệu
Trình tự mơ hình
Mơ hình mạng
Mơ hình quan hệ


-15-

Quan hệ thuộc tính
Cơ sở dữ liệu hướng đối tượng…
Sự phân tích và khơng gian cho phép

Hệ thống các khn khổ
Bộ đệm
Hệ thống các lớp chồng
Hệ thống kết nối

Cung cấp đồ họa

Biến đổi co giãn bản đồ
Sự khái quát tổng hợp
Bản đồ đồ họa TOPO
Bản đồ thống kê
Hiển thị không gian 3D.

1.4. HỆ MÁY TÍNH CỦA GIS
Một hệ máy tính gồm thành phần chính là phần cứng và phần mềm
1. Hệ phần cứng:
a. Bộ xử lý trung tâm( CPU):

CPU thực thi các chương trình và điều khiển quá trình hoạt động của các
thành phần.
Thơng thường một máy tính đơn hoặc một trạm được thiết lập với CPU
hoặc một server máy tính.
b.Bộ nhớ:
Bộ nhớ chính:Bản chất là q trình hoạt động của máy tính bởi vì tất cả
dữ liệu và chương trình cần được đưa vào trong bộ nhớ chính để truy nhập chắc
chắn. Cần ít nhất hơn 64Mbytes để cho máy tính quản lý một GIS cơ bản.
Bộ nhớ phụ: được sử dụng cho quy mô lâu dài hoặc tệp tin lâu dài cùng
với sự truy nhập chậm. Ổ đĩa cứng, ổ đĩa mềm, băng từ hoặc đĩa compact(
CD_Rom) được sử dụng. Cần ít nhất 1Gbyte dữ liệu trống trong GIS.
c.Thiết bị ngoại vi:
Thiết bị vào: bàn phím, chuột, máy scanner, máy ảnh kỹ thuật số…
Thiết bị ra: máy in, máy vẽ màu, ổ ghi…


-16-

Hình 1.5 Các thành phần cơ bản của hệ phần cứng trong GIS
2.Hệ phầm mềm
Đi kèm với hệ thống thiết bị trong GIS ở trên là một hệ phần mềm có
tối thiểu 4 nhóm chức năng sau đây:
- Nhập thơng tin khơng gian và thơng tin thuộc tính từ các nguồn khác
nhau.
- Lưu trữ, điều chỉnh, cập nhật và tổ chức các thơng tin khơng gian và
thơng tin thuộc tính.
- Phân tích biến đổi thơng tin trong cơ sở dữ liệu nhằm giải quyết các
bài tốn tối ưu và mơ hình mơ phỏng khơng gian- thời gian.
- Hiển thị và trình bày thơng 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 đặc biệt và các chương trình ứng dụng.
Chương trình ứng dụng: Có rất nhiều công ty phần mềm cung cấp các hệ
phần mềm GIS như ARC/INFO, MAPINFO, ILWINS, WINGIS, SPANS…


-17-

1.5. GIS KẾT HỢP VỚI NHIỀU NGÀNH KHOA HỌC
Dưới đây là bảng tích hợp các ngành khoa học của GIS:
Bảng 3: Các ngành khoa học trong GIS
Khoa học địa lý

Khoa học thống kê

Khoa học nghiên cứu bản đồ

Vận trù học

Khoa học điều khiển

Khoa học máy tính

Phép quang chắc

Tốn học

Trắc địa

Khoa học thiết kế cơng trình


Đo đạc

Quy hoạch

Bảng 4: Sự liên quan giữa các quy tắc trong một hệ GIS.
Quy tắc

Yêu cầu của GIS
Dữ

Chiến Tiền

Cấu Cơ

liệu

lược

trúc

sở dữ tích

thu

dữ

liệu

được


liệu

Khoa học địa

xử lý

Phân

Mẫu Hiện
thị

Ứng
dụng

không
gian

○

○

○

○

○

○


○

Khoa học N/C ○

○

○

○

bản đồ

○

○

○

lý

○

Khoa học

○

điều khiển

○


Phép quang

○

○

chắc

○
○

○

○

○

○

○

Khoa học

○

○

thống kê

○


○

Trắc địa
Đo đạc

Vận trù học

○

○
○

○

○

○


-18-

Khoa học
máy tính
Tốn học
KHTK cơng
trình
Quy hoạch

- Hệ thơng tin về đất đai.

- Quản lý tài nguyên.
- Hệ thông tin môi trường.
- Hệ thông tin gốc.
- Hệ thông tin kế hoạch.
- Hệ dữ liệu không gian.
GIS giờ đây đã trở thành một môn học với tên “GEOMATIC”,
“GEOINFORMATICS” hoặc “GESOPATIAL INFORMATION SCIENCE”
được sử dụng trong nhiều ban của các chính phủ và các trường đại học.


-19-

1.6. PHẠM VI ỨNG DỤNG CỦA GIS
Chuyên đề phạm vi ứng dụng của GIS được tập hợp trong 5 loại dưới đây:
Quản lý dễ dàng
Bản đồ rõ ràng và theo tỉ lệ lớn, và phép phân tích được sử dụng chính để
quản lý các tiện ích này.
Quản lý nguồn thiên nhiên và mơi trƣờng
Bản đồ có theo tỉ lệ nhỏ hoặc trung bình và các lớp kỹ xảo trong sự kết
hợp với những bức ảnh trên khơng và hình ảnh vệ tinh được sử dụng để quản lý
các tài nguyên thiên nhiên và các phép phân tích tác động đến môi trường.
Hệ thống đƣờng phố
Bản đồ theo tỉ lệ trung bình hoặc rộng và phép phân tích khơng gian được
sử dụng cho lộ trình phương tiện, vị trí nhà ở, đường phố…
Kế hoạch và thiết kế
Bản đồ theo tỉ lệ trung bình hoặc rộng và các mẫu thiết kế được sử dụng
chính trong q trình thiết kế.
Hệ thơng tin về đất đai
Sử dụng bản đồ rộng hoặc bản đồ khu vực, phép phân tích khơng gian
được sử dụng để quản lý địa chính, hệ thống thuế…

Bảng 5: Tóm tắt phạm vi chuyên để của các ứng dụng GIS.
Phạm vi
Quản lý dễ dàng

Các ứng dụng GIS
Lập kế hoạch bảo quản dễ dàng.
Cung cấp dịch vụ mạng viễn thơng.
Hoạt động tích cực sử dụng việc
kiểm tra và lập kế hoạch.

Quản lý tài nguyên thiên nhiên và

Nghiên cứu phù hợp cho việc thu

môi trường

hoạch nông nghiệp.
Quản lý rừng, đất nông nghiệp, tài
nguyên nước, đầm lầy…
Phân tích ảnh hưởng của mơi trường.


-20-

Khu vực có nguồn nước thuận lợi.
Hệ thống đường

Lộ trình ơ tơ ( lộ trình và sắp xếp).
Vị trí nhà ở và đường phố.
Chọn lọc vị trí, địa điểm.

Dịch vụ cấp cứu.
Kế hoạch vận tải.

Kế hoạch và thiết kế

Lập kế hoạch của thành phố.
Lập kế hoạch từng vùng.
Khu vực đường quốc lộ.
Sự phát triển của những điều kiện
cộng cộng.

Hệ thông tin đất đai

Quản lý địa chính.
Hệ thống thuế.
Sự quy hoạch vùng và đất sử dụng.
Đất quy hoạch.

1.7. GIS LÀ MỘT CƠ SỞ THƠNG TIN
Thơng tin đang trở thành một vấn đề chính trong thời đại máy tính, cơng
nghệ vũ trụ và đa truyền thơng, bởi vì một cơ sở thơng tin góp phần vào chất
lượng của cuộc sống. Dưới đây là những cơ sở:
Cở sở của hệ thống xã hội…xã hội tốt hơn.
Cơ sở của môi trường… quản lý tốt hơn.
Cở sở của hệ thống thành phố: cuộc sống tốt hơn.
Cơ sở của hệ kinh tế…

thương mại tốt hơn.

Cở sở của ngành giáo dục…tri thức tốt hơn.



-21Cơ sở hệ
thống xã
hội

Cơ sở
Hệ thống
thành phố

Dân cư
Đất sử dụng…

Cơ sở
Hệ thông
tin GIS

Cơ sở hệ
thống môi
trường

Nguồn tài nguyên

An ninh và an tồn
Giao thơng vận tải…

Dân cư…
Cơ sở hệ
thống giáo
dục


Cơ sở
Hệ thống
thương mại

Siêu thị, ngân hàng, bãi ô tô…

Kiến thức cơ bản...

Hình 1.6: Các thành phần chuyên đề của một cơ sở thông tin GIS
Để mà đạt được một hệ thông tin GIS, dưới đây đưa ra những vấn đề nên
được giải quyết và cần làm:
Đưa ra cách giải
quyết dữ liệu
Quy trình khai
thác

Sự chuẩn hóa

Tiêu chuẩn
của hệ GIS
Chia sẻ thơng tin
dữ liệu

Phương pháp
đa luật

Hoạt động trên
mạng


Hình 1.7: Tiêu chuẩn của một hệ GIS.


-22-

Đưa ra cách giải quyết dữ liệu: Dữ liệu GIS và thông tin cần phải được sử
dụng bởi bất cứ người dùng nào, sử dụng tự do hoặc giá cả hợp lý mà khơng bị
hạn chế.
Sự chuẩn hóa:Tiêu chuẩn cho việc định dạng dữ liệu và cấu trúc nên được
phát triển có thể được trao đổi dữ liệu khơng gian địa lý.
Chia sẻ thông tin/dữ liệu: Để mà giữ chi phí và thời gian, chia sẻ dữ liệu
cần được nâng cao. Để thúc đẩy việc sử dụng dữ liệu bản đồ không gian
(geospatial), thông tin và những kinh nghiệm cần được chia sẻ giữa những người
dùng.
Hoạt động trên mạng: Muốn phân phối hệ máy tính tốt thì cơ sở dữ liệu
cần được liên kết tới từng mạng khác nhau để truy nhập, cung cấp tốt hơn.
Phương pháp đa luật: Vì GIS sử dụng nhiều nghành khoa học, nhà khoa
học, nhà thiết kế, nhà chuyên môn và nhà quản lý là những lĩnh vực khác nhau
của đối tượng nghiên cứu.
Quy trình khai thác: GIS cần được kết hợp với những sản phẩn khác như
CAD, đồ họa máy tính, xử lý hình ảnh, DEM…
1.8. GIS HỖ TRỢ GIẢI QUYẾT CÁC VẤN ĐỀ
GIS có thể là một cơng cụ rất quan trọng trong vấn đề giải quyết mặt ảnh
hưởng tiêu cực của sự phát triển, bởi vì GIS có thể cung cấp các quyết định với
những thơng tin hữu ích bằng việc phân tích và đánh giá các cơ sở dữ liệu
khơng gian như hình dưới.


-23Động lực
-


Tác động con người

Dân số.
Sức khỏe.
Cơng nghệ
Quan điểm chính trị
Kinh tế thương mại

Những hoạt động
Của con người

Sự nhất trí chung

-

Những nhận thức chung

- Đất đai sử dụng thay đổi
- Thay đổi lối sống.
- Sự suy thoái đất đai.
- Sự ô nhiễm.
- Sự thay đổi khi hậu.

Tạo ra những chính
sách.
Đưa ra những kế
hoạch.
Quản lý đất đai.


Phân tích và đánh giá bằng
cơng nghệ GIS

Sự phát triển
Đơ thị hóa
Cơng nghiệp hóa
Q trình xây dựng
Vấn đề năng lượng

Q.tr thay đổi môi trường

Giải quyết vấn đề
-

-

Dữ liệu

Kiểm tra bằng ý thức riêng.

Hình 1.8: GIS hỗ trở giải quyết các vấn đề.
Việc giải quyết vần đề bao gồm tạo các chính sách, các kế hoạch và quản
lý có thể tương tác tới cân nhắc của con người qua sự nhất trí chung. Những
động lực bao gồm sự phát triển của dân số, sức khỏe và đời sống, cơng nghệ, đời
sống chính trị, kinh tế thương mại…qua đó xã hội con người sẽ thiết lập những
mục tiêu cần hướng tới để làm thế nào nâng cao chất lượng cuộc sống.
Như vậy những động lực của con người, là yếu tố chính sẽ ảnh hưởng đến
mơi trường như sự phát triển của tài nguyên thiên nhiên, việc đơ thị hóa, cơng
nghiệp hóa, vấn đề xây dựng, sự tiêu thụ năng lượng…những ảnh hưởng từ con
người sẽ làm thay đổi môi trường như đất sử dụng, thay đổi chất lượng cuộc

sống, suy thối đất đai, ơ nhiễm mơi trường, thay đổi khí hậu. Ví dụ việc thay
đổi mơi trường cần được giám sát hợp lý để làm tăng những sự quan tâm chung.
Những kiến thức riêng cần được sử dụng hữu ích để hiểu tốt hơn về quan hệ
giữa ảnh hưởng của con người và sự thay đổi mơi trường giúp ích cho việc xây
dựng cơ sở dữ liệu.