Ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu (GPS), hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong việc theo dõi biến động, chỉnh lý thông tin và xây dựng cơ sở dữ liệu đất Lâm nghiệp khu vực nghiên cứu thực nghiệm thuộc Trung tâm nghiên cứu Lâm nghiệp vùng núi phía Bắc tại huyện Sơn Dương – tỉnh Tuyên Quang.

Chia sẻ: Lương Đình Doanh | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:50

Thêm vào BST

Báo xấu

505
lượt xem 185
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu (GPS), hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong việc theo dõi biến động, chỉnh lý thông tin và xây dựng cơ sở dữ liệu đất Lâm nghiệp khu vực nghiên cứu thực nghiệm thuộc Trung tâm nghiên cứu Lâm nghiệp vùng núi phía Bắc tại huyện Sơn Dương – tỉnh Tuyên Quang.

Đề Tài Ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu (GPS), hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong việc theo dõi biến động, chỉnh lý thông tin và xây dựng cơ sở dữ liệu đất Lâm nghiệp khu vực nghiên cứu thực nghiệm thuộc Trung tâm nghiên cứu Lâm nghiệp vùng núi phía Bắc tại huyện Sơn Dƣơng – tỉnh Tuyên Quang 1
Mục Lục I. ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................. 4 1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ........................................................... 4 1.2. MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI .................................................. 5 1.2.1. Mục đích ............................................................................................... 5 1.2.2. Yêu cầu ................................................................................................. 6 II. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .......................................................................... 6 2.1. TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐẤT ĐAI .................................... 6 2.2. HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÍ (GIS) ............................................... 8 2.2.1. Khái niên hệ thống thông tin địa lí ....................................................... 8 2.2.2. Các thành phần cơ bản của một hệ thống thông tin địa lí .................... 9 2.2.3. Các phần mềm phổ biến của GIS ....................................................... 10 2.2.3.1. Phần mềm Microstation Geographics .............................................. 10 2.2.3.2. Phần mềm Arcinfor/ mapinfor ......................................................... 12 2.3. HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU (GPS) .......................................... 13 2.3.1. Khái niệm hệ thống định vị toàn cầu (GPS) ....................................... 13 2.3.2. Các thành phần cơ bản của một hệ thống định vị toàn cầu (GPS) ..... 15 Phần kiểm soát ..................................................................................... 15 Phần sử dụng ....................................................................................... 16 Phần sử dụng là thiết bị nhận tín hiệu vệ tinh GPS và ngƣời sử dụng thiết bị này............................................................................................. 16 2.4. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH ỨNG DỤNG GIS TRONG XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU TÀI NGUYÊN ĐẤT ....................................................... 16 2.4.1. Tình hình ứng dụng trên thế giới ........................................................ 16 2.4.2. Tình hình ứng dụng ở Việt Nam ......................................................... 18 2.5. MỘT VÀI NÉT VỀ ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẤU GPS ...................................................................................................... 20 III. NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............................... 23 3.1. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .................................................................. 23 3.1.1. Nghiên cứu điều kiện tự nhiên - kinh tế xã hội xã Hợp Thành .......... 23 3.1.2. Tình hình quản lý và hiện trạng sử dụng đất đai ................................ 23 3.1.3. Ứng dụng công nghệ GPS và GIS thu thập và quản lý dữ liệu đất đai ....................................................................................................................... 23 3.1.4. Phân tích, tổ chức và chuẩn hoá cơ sở dữ liệu .................................. 24 3.1.5. Quản lý cung cấp thông tin phục vụ công tác quản lý đất đai ............ 24 3.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................................................... 24 3.2.1. Phƣơng pháp điều tra thu thập các loại tài liệu, số liệu ...................... 24 3.2.2. Phƣơng pháp nhập số liệu. .................................................................. 24 3.2.3. Phƣơng pháp đo GPS động. ................................................................ 24 2
3.2.4. Sử dụng phần mềm GlobalMapper để chuyển đổi dữ liệu GPS hệ toạ độ từ WGS sang hệ VN – 2000. ................................................................... 25 3.2.5. Sử dụng phần mềm Microstation xây dựng và chỉnh lý bản đồ. ........ 25 3.2.6. Sử dụng phần mềm Mapinfor để nhập dữ liệu thuộc tính và quản lý cơ sở dữ liệu. ...................................................................................................... 25 3.2.7. Phƣơng pháp thống kê và xử lý số liệu .............................................. 25 4.2. TÌNH HÌNH QUẢN LÝ VÀ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT ĐAI ... 33 4.3. ỨNG DỤNG GPS VÀ GIS XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐẤT LÂM NGHIỆP ........................................................................................................ 34 Bƣớc 5: Số hoá đồ ........................................................................................ 40 Bƣớc 6: Kiểm tra, bổ xung các đối tƣợng số hóa......................................... 40 Bƣớc 7: Đóng vùng bản đồ bằng phần mềm MRF Polygon ........................ 41 V. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ...................................................................... 49 3
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 ngƣời cùng các sinh vật khác trên trái đất. Hiện tại và trong tƣơng 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 phƣơng 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 nhƣ chất lƣợng 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 nhƣ trong việc ra các quyết định liên quan đến đầu tƣ 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 ƣơng, địa phƣơng, của Ngành, và các ngành khác đồng thời phục vụ thông tin đất đai cho nhu cầu sinh hoạt của ngƣời 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 ngƣời, tất cả đều cần tới thông tin đất đầy đủ và chính xác. 4
Trong quỹ đất của nƣớc ta đất lâm nghiệp có vai trò đặ c biệt quan trọng về kinh tế, xã hội và môi trƣờng. Hiện nay tại trung tâm nghiên cứu lâm nghiệp miền núi phía Bắc chƣa có đƣợc cơ sở dữ liệu đất hoàn chỉnh phục vụ cho việc quản lý, quy hoạch sử dụng có hiệu quả nguồn lực đất đai tại đây. Việc xây dựng đƣợc nguồn cơ sở dữ liệu hoàn chỉnh sẽ tạo ra nhiều thuận lợi trong quản lý, sản xuất và nghiên cứu khoa học. Đặc biệt là việc ứng dụng công nghệ GIS và GPS vào lĩnh vực quản lý đất đai nói chung và quản lý tài nguyên rừng nói riêng. Xuất phát từ thực tế trên, đƣợc sự nhất trí của nhà trƣờng, ban chủ nhiệm khoa, dƣới sự hƣớng dẫn của thầy giáo ThS. Trƣơng Thành Nam, chúng em tiến hành nghiên cứu đề tài: “Ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu (GPS), hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong việc theo dõi biến động, chỉnh lý thông tin và xây dựng cơ sở dữ liệu đất Lâm nghiệp khu vực nghiên cứu thực nghiệm thuộc Trung tâm nghiên cứu Lâm nghiệp vùng núi phía Bắc tại huyện Sơn Dương – tỉnh Tuyên Quang.” 1.2. MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI 1.2.1. Mục đích - Tìm hiểu hiện trạng tài nguyên đất lâm nghiệp tại khu vực nghiên cứu thuộc trung tâm. - Tìm hiểu về hiện trang nguồn cơ sở dữ liệu tại khu vực nghiên cứu thuộc trung tâm. - Nghiên cứu khả năng ứng dụng hệ thồng thông tin địa lí (GIS) và hệ thống định vị toàn cầu (GPS) vào trong công tác xây dựng và chỉnh lí dữ liệu đất lâm nghiệp. - Xây dựng cơ sở dữ liệu tài nguyên đất lâm nghiệp phụ c vụ cho công tác quản lí đất đai tại khu vực trung tâm. 5
1.2.2. Yêu cầu - Các thông tin xây dựng đảm bảo đầy đủ và chính xác, nắm chắc và thể hiện rõ đƣợc cách thức ứng dụng hệ thống thông tin địa lý trong xây dựng cơ sở dữ liệu. - Cấu trúc cơ sở dữ liệu của hệ thống thông tin phải thống nhất, có tổ chức và thích hợp với yêu cầu quản lý nhà nƣớc về đất đai. - Cơ sở dữ liệu đáp ứng nhu cầu phân tích, xử lý, lƣu trữ số liệu, cung cấp thông tin và có thể trao đổi dữ liệu với các hệ thống thông tin khác. - Xây dựng và cung cấp đƣợc nguồn thông tin biến động đất đai từ dữ liệu đầu vào, đầu ra trên địa bàn trung tâm. 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 đƣợc 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 đƣợc phân loại theo đối tƣợng địa lý 6
nhƣ thuỷ văn, giao thông, dân cƣ, 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 nhƣ 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 tƣợng 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 tƣợng. Việc xác định và ƣớc đoán tài nguyên tự nhiên, môi trƣờng và đất đai sẽ cung cấp nhiều đối tƣợng 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 tổ chức đƣợc phân thành các cấp trung ƣơng và địa phƣơng. Thông thƣờng các địa phƣơng đóng vai trò là nơi thu thập, cập nhật các thông tin chi tiết, cung cấp thông tin đầu vào cho toàn bộ hệ thống và cũng sẽ là nơi quản lý và sử dụng chủ yếu các thông tin cshi tiết, còn cấp trung ƣơng nhu cầu chủ yếu lại là các thông tin tổng hợp từ các thông tin chi tiết. Có 4 phƣơng án lƣu trữ và quản lý dữ liệu bao gồm: Quản lý tập trung; Phân tán bản sao; Phân tán dữ liệu; Phân tán dữ liệu chi tiết; Tập trung số liệu tổng hợp. Căn cứ vào trình độ quản lý, mức độ ổn định của quy trình quản lý, phân bố tần xuất sử dụng thông tin giữa các đơn vị để xác định phƣơng án thích hợp. Chuẩn hoá CSDLTNĐ: cơ sở dữ liệu tài nguyên đất khi đƣa vào sử dụng phải đƣợc chuẩn hoá dữ liệu, đảm bảo tính thống nhất của cơ sở dữ liệu khi chia sẻ cho nhiều đối tƣợng sử dụng hoặc hiệu chỉnh từ nhiều nguồn khác nhau. Việc chuẩn hoá cơ sở dữ liệu phải đáp ứng đƣợc các nhu cầu: Xác định thống nhất cho từng thể dữ liệu, xác định quy trình thống nhất để 7
chuyển các dữ liệu cũ về dạng chuẩn. Nội dung chuẩn hoá bao gồm: chuẩn hoá thiết bị tin học (hệ điều hành, mạng, thiết bị phần cứng, chuẩn phần mềm ứng dụng, bảng mã ký tự và tổ chức dữ liệu), chuẩn hoá hệ quy chiếu, toạ độ, địa giới, địa danh); chuẩn hóa hệ thống bản đồ, … 2.2. HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÍ (GIS) Ở bất kỳ một ngành khoa học kỹ thuật hay kinh tế chúng ta đều có thể bắt gặp các Hệ thống thông tin và các phƣơng pháp xử lý thông tin khác nhau tuỳ theo từng lĩnh vực (hệ thống thông tin ngân hàng, hệ thống thông tin nhân sự…) cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin, các thông tin hiện nay đã đáp ứng và giải quyết đƣợc những bài toán rất lớn mà thực tế đặt ra. Trong lĩnh vực hoạt động của xã hội, thông tin là mạch máu chính của các công cụ quản lý: Quản lý xã hội nói chung và quả n lý đất đai nói riêng, dù sử dụng công cụ nào thô sơ hay hiện đại đều là thu thập và xử lý thông tin. Thông tin đất là tất cả các thông tin liên quan đến đất đai, thông tin đất đai thƣờng đƣợc 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 hƣớng 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 đƣợc sử dụng trong các hệ thống khác nhau (cấu trúc dạng Raster và Vecter). 8
Định nghĩa về mặt công nghệ: GIS là công nghệ thông tin để lƣu 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 phƣơng pháp và các phƣơng tiện nhằm sử dụng và lƣu trữ các đối tƣợng. 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 nhƣ là một tập hợp các công cụ cho việc thu nhập, lƣu 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: GIS Thế giới thực Ngƣời sử dụng Phần mềm + cơ sở dữ liệu T 2.2.2. Các thành phần cơ bản của một hệ thống thông tin địa lí Một Hệ thống thông tin địa lý bao gồm những thành phần cơ bản sau: - Phần cứng: bao gồm máy tính điều khiển mọi hoạt động của hệ thống và các thiết bị ngoại vi. - Phần mềm: cung cấp công cụ và thực hiện các chức năng: + Thu thập dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính từ các nguồn thông tin khác nhau + Lƣu trữ, cập nhật, điều chỉnh và tổ chức các cơ sở dữ liệu nói trên + Phân tích biến đổi, điều chỉnh và tổ chức các cơ sở dữ liệu nhằm giải quyết các bài toán tối ƣu và mô hình mô phỏng không gian và thời gian 9
+ Đƣa ra các thông tin theo yêu cầu dƣới dạng khác nhau. Ngoài ra phần mềm cần phải có khả năng phát triển và nâng cấp theo các yêu cầu đặt ra của hệ thống. - Dữ liệu: đây là thành phần quan trọng nhất của GIS. Các dữ liệu không gian (Spatial data) và các dữ liệu thuộc tính (No spatial data) đƣợc tổ chức theo một mục tiêu xác định bởi một hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DataBase Management System). - Con ngƣời: yếu tố con ngƣời có ảnh hƣởng rất lớn đối với các hệ GIS, đặc biệt trong việc điều khiển hệ thống và phát triển các ứng dụng. - Phƣơng pháp: phƣơng pháp phụ thuộc vào ý tƣởng của các xây dựng hệ thống, sự thành công của một hệ GIS phụ thuộc vào phƣơng p háp đƣợc sử dụng để thiết kế hệ thống. 2.2.3. Các phần mềm phổ biến của GIS 2.2.3.1. Phần mềm Microstation Geographics Microstation GeoGraphic là một phần mềm hệ thống thông tin địa lý, với đầy đủ tính năng thu nhận dữ liệu, quản lý, phân tích, tìm kiếm và hiển thị, …các dữ liệu không gian và các dữ liệu thuộc tính có liên quan trong một dự án GIS. Hơn nữa Microstation GeoGraphics còn cung cấp bộ công cụ quản lý các thông tin địa lý ở những dạng dữ liệu khác nhau nhƣ Raster, Vector, hay dạng bảng. MicroStation Geographics bao gồm các chức năng chính sau đây: - Thiết kế các đối tƣợng cơ sở (Feature-base Design) - Xây dựng các đối tƣợng hình học (Construction of geometric objects) 10
- 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) - Tƣơng 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 ngƣời 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 tƣợng đặc trƣng (Features), nhóm loại đối tƣợng (Categories), các loại bản đồ (Maps) và các thuộc tính khác đƣợc 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 tƣợng (Category) - Phân lớp đối tƣợng (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. 11
Bản đồ trong MicroStation Geographics là các file đồ hoạ, chứa các đối tƣợng bản đồ đƣợc số hoá cùng các tham số đồ hoạ định nghĩa theo đối tƣợng. Các file đồ hoạ DGN đƣợc lƣu trữ với phần mở rộng là .dgn mô tả vị trí không gian của các đối tƣợng. Mỗi đối tƣợng địa lý là một phần tử của file DGN có ít nhất một thuộc tính liên kết với bảng dữ liệu thuộc tính đƣợc ngƣời sử dụng định nghĩa cho đối tƣợng. File DGN lƣu trữ dữ liệu theo cấu trúc không gian xác định. Khi lƣu trữ đối tƣợng, ngoài các thông tin chung nhƣ chỉ số lớp, kiểu đối tƣợng, … mỗi kiểu đối tƣợng còn có cấu trúc mô tả riêng. Các loại đối tƣợng đồ hoạ trong file DGN đƣợc sử dụng để mô tả các đối tƣợng bản đồ bao gồm: Đƣờng thẳng (Line); Đƣờng gấp khúc (Line, Line String); Đƣờng cong (Curve); Các điểm ký hiệu (Cell); Chữ mô tả (Text, Text Node); Vùng (Shape, Complex Shape); Thuộc tính phi không gian (Attribute). 2.2.3.2. Phần mềm Arcinfor/ mapinfor ArcInfor đƣợc sử dụng rộng rãi trong các ngành khoa học trái đất cũng nhƣ trong các ngành khác để xây dựng hệ quản trị cơ sở dữ liệu bản đồ, thành lập loại bản đồ chuyên đề, quy hoạch tối ƣu các bài toán phục vụ nhiều mục đích khác nhau. ArcInfor là phần mềm GIS đầu tiên đƣợc hãng RSRI xây dựng trên hệ điều hành UNIX cho các máy lớn (Workstation), khả năng xử lý đồ hoạ của ArcInfor mang tính chất tự động rất cao cùng với tốc độ và tốc độ chính xác cho thành lập bản đồ số trên máy tính. Với chức năng phân tích dữ liệu nhƣ: Overlay, Network, … tạo lên sức mạnh trong khai thác dữ liệu địa lý trên cơ sở các phép toán không gian cũng nhƣ khả năng mô hình hoá các đối tƣợng địa lý. Theo quan điểm của GIS thì ArcInfor có ba chức năng: xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý, phân tích và trình bày dữ liệu địa 12
lý. Ở Nƣớc ta, ArcInfor không chỉ ứng dụng để xây dựng bản đồ mà đƣợc ƣa chuộng áp dụng trong các ngành nhƣ: Địa chất, Địa chính, Nông nghiệp, Quy hoạch đô thị, … 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 tƣợng địa lý, MapInfo tổ chức, quản lý cơ sở dữ liệu theo các lớp đối tƣợng địa lý trên máy tính bởi các File dữ liệu với các phần mở rộng nhƣ 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 tƣợng 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 tƣợng. 2.3. HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU (GPS) 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 đƣợc khoảng cách đến ba vệ tinh (tối thiểu) thì sẽ tính đƣợc tọa độ của vị trí đó. 13
Tuy đƣợc quản lý bởi Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ, chính phủ Hoa Kỳ cho phép mọi ngƣời 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 ngƣời đều đƣợc 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 đƣờng, GPS thực sự là một hệ thống với đầy đủ các tính năng mạnh mẽ, phục vụ cho tất cả mọi ngƣời sử dụng tại bất kỳ nơi nào trên thế giới. So với các phƣơng tiện đo đạc truyền thống nhƣ máy kinh vĩ, máy toàn đạc...thì công nghệ GPS mang lại rất nhiều thuận lợi mà phƣơng tiện đo đạc truyền thống không thể có đƣợc: - GPS không đòi hỏi phải thông hƣớng ngắm giữa các điểm đo. - Độ chính xác của phép đo GPS ít chịu ảnh hƣởng của các yếu tố thời tiết. - Phép đo sử dụng công nghệ GPS đòi hỏi ít thời gian hơn so với các phƣơng pháp đo đạc truyền thống. - Các kết quả của phép đo sử dụng công nghệ GPS đều nằm trong một hệ toạ độ thống nhất trên toàn thế giới. - Số liệu đo đạc thu đƣợc 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 thôn g tin địa lý (GIS). Một điểm khác biệt chính khi so sánh giữa các phƣơng 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 đƣợc thực hiện trên mặt Elipsoid toán học (WGS - 84) chứ không phải trên một bề mặt khu vực. Sau khi thực hiện 14
phép đo taị các điểm đo khác nhau có thể xác định đƣợc 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 lƣới chiếu khác. 2.3.2. Các thành phần cơ bản của một hệ thống định vị toàn cầu (GPS) Phần không gian Gồm 24 quả vệ tinh (21 vệ tinh hoạt động và 3 vệ tinh dự phòng) nằm trên các quỹ đạo xoay quanh trái đất. Chúng cách mặt đất 12 nghìn dặm. Chúng chuyển động ổn định, hai vòng quỹ đạo trong khoảng t hời gian gần 24 giờ. Các vệ tinh này chuyển động với vận tốc 7 nghìn dặm một giờ. Các vệ tinh trên quỹ đạo đƣợc bố trí sao cho các máy thu GPS trên mặt đất có thể nhìn thấy tối thiểu 4 vệ tinh vào bất kỳ thời điểm nào. Các vệ tinh đƣợc cung cấp bằng năng lƣợng Mặt Trời. Chúng có các nguồn pin dự phòng để duy trì hoạt động khi chạy khuất vào vùng không có ánh sáng Mặt Trời. Các tên lửa nhỏ gắn ở mỗi quả vệ tinh giữ chúng bay đúng quỹ đạo đã định. Phần kiểm soát Mục đích trong phần này là kiểm soát vệ tinh đi đúng hƣớng theo quỹ đạo và thông tin thời gian chính xác. Có 5 trạm kiểm soát đặt rải rác trên trái 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. 15
Phần sử dụng Phần sử dụng là thiết bị nhận tín hiệu vệ tinh GPS và ngƣời sử dụng thiết bị này. Dƣới 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 đƣợc phóng năm 1978.  Hoàn chỉnh đầy đủ 24 vệ tinh vào năm 1994.  Mỗi vệ tinh đƣợc làm để hoạt động tối đa là 10 năm.  Vệ tinh GPS có trọng lƣợng khoảng 1500 kg và dài khoảng 17 feet (5  m) với các tấm năng lƣợng Mặt Trời mở (có độ rộng 7 m²). Công suất phát bằng hoặc dƣới 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 trƣờng 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 đƣợc bao lâu do khâu thiết kế cồng kềnh và giá thành quá cao. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu ở giai đoạn n ày đã đƣa ra những lý luận nhận định quan trọng về vai trò, chức năng của Hệ thống thông tin địa lý: Hàng loạt loại bản đồ có thể đƣợc số hoá và liên kết với nhau tạo ra một bức tranh tổng thể về tài nguyên thiên nhiên của một khu vực, một quốc gia hay một châu lục. Sau đó máy tính đƣợc xử dụng để phân 16
tích các đặc trƣng của nguồn tài nguyên đó và cung cấp các thông tin bổ ích, kịp thời cho việc quy hoạch. Trong những năm 70 – 80, đứng trƣớc sự gia tăng nhu cầu quản lý nguồn tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trƣờng, nhiều quốc gia và các tổ chức quốc tế đã quan tâm nhiều hơn đến sự nghiên cứu và phát triển của hệ thống thông tin địa lý. Cũng trong khung cảnh đó, có hàng loạt các yếu tố đã thay đổi một cách thuận lợi cho sự phát triển của Hệ thống thông t in địa lý. Các hệ ứng dụng GIS trong lĩnh vực quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trƣờng phát triển mạnh trong thời gian này, điển hình nhƣ các hệ LIS (Land Information System), LRIS (Land Resource Information System), ILWIS (Integrated Land and Water Information System), … và hàng loạt các sản phẩm thƣơng mại của các hãng, các tổ chức nghiên cứu phát triển ứng dụng GIS nhƣ ESRI, Computerversion, Intergraph, … Trên thế giới cũng nhƣ trong khu vực hiện nay, đã xuất hiện nhiều nhu cầu tổ chức các cơ sở dữ liệu toàn cầu hoặc khu vực để giải quyết các vấn đề chung nhƣ: môi trƣờng, lƣơng thực, tài nguyên thiên nhiên, dân số, … Định hƣớng xây dựng các cơ sở dƣ liệu toàn cầu về địa lý, tài nguyên và môi trƣờng đang đƣợc các nhà quản lý quan tâm. Việc xây dựng dữ liệu địa lý và đất đai toàn cầu đƣợc xác định trong chƣơng trình Bản đồ Thế giới (Global Mapping) đƣợc bắt đầu từ năm 1996 với nội dung là thành lập hệ thống bản đồ nền theo tiêu chuẩn thống nhất ở tỷ lệ 1/1.000.000 bao gồm các lớp thông tin liên quan đến tài nguyên đất. Các nhà khoa học trên thế giới đã dự định tới việc xây dựng một cơ sở dữ liệu không gian thống nhất mang tên GSDI (Spatial Data Infrastructure), những nghiên cứu khả thi về hệ thống CSDL này đã đƣợc tiến hành từ năm 1996. Ở các nƣớc trong khu vực Đông Nam Á, Liên Hợp Quốc chủ trì chƣơng trình Cơ sở hạ tầng về Thông tin Địa lý Châu Á – Thái bình dƣơng 17
(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 chƣơng 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 nƣớc quan tâm nhằm giải quyết các vấn đề mang tính chiến lƣợc phát triển đối với mỗi quốc gia cũng nhƣ trên toàn cầu. 2.4.2. Tình hình ứng dụng ở Việt Nam Ở nƣớc ta, công nghệ GIS mới chỉ đƣợc 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 nhƣ ARCINFO, MAPINFO, MAPPING OFFICE, …đã đƣợc 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 đƣợc ứng dụng trong một số nghiên cứu về nông lâm nghiệp nhƣ 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 trƣờng) 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 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 ƣơng và các tỉnh bao gồm: Đầu tƣ từng bƣớc phần cứng phần mềm, đƣờng truyền cho cơ sở dữ liệu thành phần; đào tạo cán bộ tin học; xây dựng 18
chuẩn thông tin thống nhất; xây dựng cơ sở dữ liệu thông tin bao gồm hệ quy chiếu, hệ toạ độ - độ cao nhà nƣớc, hệ thống địa danh, địa giới hành chính, xây dựng thông tin bản đồ nền địa hình các tỷ lệ 1/50.000, 1/100.000 phủ trùm cả nƣớc và tỷ lệ 1/25.000, 1/10.000 các vùng kinh tế trọng điểm; Xây dựng thông tin bản đồ nền địa hình đáy biển các tỷ lệ từ 1/10.000 đến 1/1000.000; bản đồ nền địa lý các tỷ lệ nhỏ hơn 1/1000.000 cả nƣớc; xây dựng thông tin không gian có liên quan khác nhƣ bản đồ ảnh hàng không, vũ trụ, các loại bản đồ địa lý khác; xây dựng cơ sở dữ liệu thông tin đất đai đến từng thửa đất ở cấp tỉnh, xây dựng cơ sở dữ liệu thông tin hiện trạng sử dụng đất, chất lƣợng đất, giá đất, quy hoạch sử dụng đất; xây dựng các phần mềm ứng dụng để khai thác thông tin. Theo đề án trên, đƣợc sự thoả thuận chấp nhận của Bộ Kế hoạch và đầu tƣ, tại quyết định 448/QĐ – TCĐC ngày 14/10 năm 2002 Tổng cục trƣởng cục Địa chính phê duyệt quyết định đầu tƣ đề án tổng thể đầu tƣ thiết bị, công nghệ phục vụ hiện đại hoá hệ thống thông tin – lƣu trữ ngành địa chính. Đầu những năm 90 trở lại đây do sự bùng nổ của Công nghệ thông tin, ngành địa chính nƣớc ta bắt đầu ứng dụng các phần mềm khác nhau trong lĩnh vực đăng ký đất đai, lập hồ sơ địa chính. Một số trƣơng trình ứng dụng đƣợc triển khai điển hình là: + Sử dụng hệ thống phần mềm MicroStation, Famis – Caddb và công nghệ GPS thành lập bản đồ địa chính bằng ảnh chụp từ máy bay ở tỉnh Sơn La và Lai Châu. + Ứng dụng máy toàn đạc điện tử và sổ đo điện tử vào lĩnh vực đo vẽ bản đồ địa chính tỷ lệ lớn ở khu vực đô thị Hà Nội. + Ứng dụng ảnh viễn thám và hệ thống thông tin đ ịa lý nghiên cứu biến động sử dụng đất xã Tông Cọ – Thuận Châu – Sơn La. 19
+ Ứng dụng Cilis trong công tác quản lý đất đai ở các tỉnh: Thái Nguyên, Hà Nam, Vĩnh Phúc, Sóc Trăng, Đồng Nai, Trà Vinh,... Sau khi Bộ Tài nguyên và Môi trƣơng đƣợc thành lập, đề án trên đƣợc điều chỉnh bổ sung theo hƣớng mở rộng cơ sở dữ liệu tài nguyên, môi trƣờng theo các lĩnh vực thuộc Bộ quản lý để đáp ứng yêu cầu quản lý nhà nƣớc về Tài nguyên và Môi trƣờng. Đến ngày 31/12/2004 đã có 6 dự án đã hoàn thành và đƣa vào sử dụng, năm 2005 có 7 dự án chuyển tiếp và 10 dự án mở mới đã triển khai theo quyết định đầu tƣ của Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng; 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 cƣờng hiệu lực quản lý và hiệu quả sử dụng đất đai, đảm bảo quyền lợi hợp pháp cùa ngƣời sử dụng đất, đáp ứng yêu cầu phát triển lành mạnh, thông thoáng thị trƣờng bất động sản thông qua việc hỗ trợ quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội, thu hút đầu tƣ, 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 trƣờng bất động sản mà còn đáp ứng yêu cầu quản lý nhà nƣớc về Tài nguyên và Môi trƣờng góp phần thực hiện thành công sự nghiệp Công nghiệp hoá - Hiện đại hoá đất nƣớc. 2.5. MỘT VÀI NÉT VỀ ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẤU GPS Hệ định vị toàn cầu (GPS) đƣợc Bộ quốc phòng Hoa Kỳ (US of Defense) triển khai và đƣa vào hoạt động từ những năm 1960 nhằm cung cấp nguồn thông tin phục vụ mục tiêu định vị và dẫn đƣờng cho cả quân sự và dân sự, tín hiệu định vị và dẫn đƣờng này đƣợc phát liên tục 24 giời một ngày, trong mọi điều kiện thời tiết, phủ trùm trên toàn trái đất. 20