Ứng dụng công nghệ tin học để xây dựng mô hình quản lý dữ liệu đất

Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o tr−êng ®¹i häc n«ng nghiÖp hµ néi ----------
---------- HOµNG L£ H¦êNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TIN HỌC ðỂ XÂY DỰNG MÔ HÌNH QUẢN LÝ DỮ LIỆU ðẤT LuËn v¨n th¹c sÜ n«ng nghiÖp Chuyªn ngµnh : Qu¶n lý ®Êt ®ai M· sè : 60.62.16 Ng−êi h−íng dÉn khoa häc: ts. NguyÔn DUY B×NH Hµ Néi - 2009 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa được sử dụng để bảo vệ một công trình nghiên cứu hay học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều được chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả luận văn Hoàng Lê Hường Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………ii LỜI CẢM ƠN Để có được kết quả nghiên cứu này, ngoài sự cố gắng và nỗ lực của bản thân, tôi đã nhận được sự giúp đỡ từ nhiều các đơn vị và cá nhân. Tôi xin ghi nhân và bày tỏ lòng biết ơn tới những tập thể, cá nhân đã dành cho tôi sự giúp đỡ quý báu đó. Đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc sự giúp đỡ nhiệt tình của TS.Nguyễn Duy Bình, người đã trực tiếp hướng dẫn tôi thực hiện đề tài này. Tôi xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Hữu Thành; thầy Hoàng Văn Mùa cùng các thầy cô trong Bộ môn Khoa học đất và Bộ môn Tài nguyên nước, Khoa Tài nguyên và Môi trường đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn những ý kiến đóng góp của các thầy cô trong Khoa Tài Nguyên và Môi trường và các thầy cô trong Viện Đào tạo Sau đại học. Tôi xin chân thành cảm ơn các đồng chí lãnh đạo, nhân viên Trung tâm kỹ thuật Tài nguyên và Môi trường Phú Thọ đã tạo điều kiện về thời gian và cung cấp số liệu giúp tôi thực hiện đề tài này. Và cuối cùng, tôi xin cảm ơn sự cổ vũ, động viên và giúp đỡ của gia đình, bạn bè trong quá trình học tập và thực hiện luận văn. Hà Nội, ngày tháng năm 2009 Tác giả luận văn Hoàng Lê Hường Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………iii MỤC LỤC Trang LỜI CAM ðOAN .......................................................................................... i LỜI CẢM ƠN...............................................................................................ii MỤC LỤC ...................................................................................................iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU........................................... vi DANH MỤC HÌNH....................................................................................vii 1. PHẦN MỞ ðẦU....................................................................................... 1 1.1. ðặt vấn ñề .................................................................................................. 1 1.2. Mục ñích và yêu cầu của ñề tài ................................................................... 3 1.2.1. Mục ñích nghiên cứu ............................................................................... 3 1.2.2. Yêu cầu của ñề tài ................................................................................... 3 1.3. ðối tượng và phạm vi nghiên cứu............................................................... 4 1.3.1. ðối tượng nghiên cứu.............................................................................. 4 1.3.2. Phạm vi nghiên cứu ................................................................................. 4 1.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài .................................................... 4 1.4.1. Ý nghĩa khoa học..................................................................................... 4 1.4.2. Ý nghĩa thực tiễn ..................................................................................... 4 2. TỔNG QUAN VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU................................................. 5 2.1. Cơ sở lý luận về ñất và dữ liệu ñất.............................................................. 5 2.1.1. Tổng quan về ñất ..................................................................................... 5 2.1.2. Dữ liệu ñất............................................................................................... 9 2.2. Ứng dụng công nghệ thông tin trong quản lý dữ liệu ñất ............................ 9 2.2.1. Khái niệm chung về công nghệ thông tin................................................. 9 2.2.2. Khái niệm về quản lý dữ liệu................................................................. 10 2.2.3. Một số ứng dụng CNTT trong quản lý dữ liệu ñất và ñất ñai ................. 11 2.3. Tổng quan về hệ thống thông tin ñịa lý – GIS .......................................... 24 2.3.1. Khái niệm về GIS .................................................................................. 24 2.3.2. Cấu trúc và dữ liệu của GIS................................................................... 25 2.3.3. Chức năng của GIS................................................................................ 29 2.3.4. Ứng dụng của GIS................................................................................. 30 2.3.5. Lợi ích và hạn chế của việc sử dụng kỹ thuật GIS ................................. 33 2.4. Tổng quan về hệ thống cơ sở dữ liệu ........................................................ 35 2.4.1. Khái niệm về cơ sở dữ liệu và hệ thống cơ sở dữ liệu............................ 35 2.4.2. Phân loại dữ liệu.................................................................................... 36 2.4.3. Mô hình và cấu trúc dữ liệu ................................................................... 39 2.4.4. Tính bảo mật ......................................................................................... 40 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………iv 2.4.5. Phần mềm cơ sở dữ liệu và xu hướng phát triển .................................... 43 3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............................. 47 3.1. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 47 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 ............................................................................. 47 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 ................................................................. 47 3.1.3. Xây dựng mô hình quản lý dữ liệu ñất ñai ............................................. 47 3.1.4. ðánh giá, tổng hợp kết quả nghiên cứu.................................................. 48 3.2. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................... 48 3.2.1. ðiều tra, thu thập số liệu, tài liệu ........................................................... 48 3.2.2. Phân tích thống kê và xử lý số liệu ........................................................ 49 3.2.3. Ứng dụng công nghệ thông tin............................................................... 49 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN...................................... 50 4.1. Tổng quan về khu vực nghiên cứu............................................................ 50 4.1.1. ðiều kiện tự nhiên, tài nguyên môi trường............................................. 50 4.1.2. Thực trạng phát triển cơ sở hạ tầng........................................................ 55 4.1.3. Tình hình quản lý và sử dụng ñất........................................................... 58 4.2. Thiết kế cơ sở dữ liệu và mô hình quản lý dữ liệu ñất............................... 63 4.2.1. Phân tích thiết kế hệ thống..................................................................... 63 4.2.2. Xây dựng cơ sở dữ liệu ñất .................................................................... 65 4.2.3. Tiêu chí ñánh giá mô hình ..................................................................... 67 4.2.4. Thiết lập mô hình .................................................................................. 68 4.3. Nội dung mã nguồn .................................................................................. 69 4.4. Giao diện và ứng dụng phần mềm ............................................................ 71 4.4.1. Giao diện sử dụng.................................................................................. 72 4.4.2. Các chức năng của chương trình............................................................ 73 4.5. ðóng gói chương trình.............................................................................. 81 4.5.1. Những file và tập tin sử dụng ñể ñóng gói chương trình ........................ 81 4.5.2. Những file dữ liệu ñầu vào .................................................................... 82 4.5.3. Thử nghiệm phần mềm.......................................................................... 82 5. KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ..................................................................... 83 5.1. Kết luận.................................................................................................... 83 5.2. ðề nghị..................................................................................................... 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................... 85 A - Tiếng Việt ................................................................................................. 85 B - Tiếng Anh ................................................................................................. 86 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………v PHỤ LỤC.................................................................................................... 88 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU TT Chữ viết tắt Chữ viết ñấy ñủ 1 AEZ Agro-Ecological Zoning (Khu vực nông nghiệp - sinh thái) 2 AGL Land and Water Development Division (Bộ phận phát triển tài nguyên ñất và nước) 3 CGIS Canada Geographic Information System (Hệ thống thông tin ñịa lý Canada) 4 CNTT Công nghệ thông tin 5 CSDL 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 (Phần mềm ñánh giá ñất lâm nghiệp) 9 GIS Geographic Information System (Hệ thống thông tin ñịa lý) 10 GPS Global Positioning System (Hệ thống ñịnh vị toàn cầu) 11 ISSS International Society of Soil Science (Hội khoa học ñất quốc tế) 12 LRIS Land Resource Information Systems (Hệ thống thông tin tài nguyên ñất) 13 MCDS Multi-criteria decision-support systems (Hệ thống hỗ trợ ra quyết ñịnh ña mục tiêu) 14 SOTER Global soil and terrain database (Cơ sở dữ liệu ñất và ñịa hình toàn cầu) 15 SQL Structured Query Language (ngôn ngữ truy vấn cấu trúc) 16 UNEP United Nations Environment Programme (Chương trình Môi trường Liên hợp quốc) 17 UNESCO United Nations Educational Scientific and Cultural Organization (Tổ chức Khoa học Giáo dục và Văn hóa Liên hiệp quốc) 18 VILIS VietNam Land Information System (Hệ thống thông tin ñất ñai Việt Nam) 19 WAICENT World Agriculture Information Centre (Trung tâm Thông tin Nông nghiệp thế giới) Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………vii DANH MỤC HÌNH Tên hình Trang Hình 2.1 - ðất và các thành phần cơ bản ........................................................... 6 Hình 2.2 - Cấu tạo phẫu diện ñất vùng ñồi núi................................................... 8 Hình 2.3 - Cấu tạo phẫu diện ñất lúa nước......................................................... 9 Hình 2.4 - Cấu trúc cơ sở dữ liệu về thông tin ñất và nước .............................. 14 Hình 2.5 - Hệ thống luồng thông tin trong AEZ .............................................. 15 Hình 2.6 - Mô hình dữ liệu thuộc tính của SOTER.......................................... 18 Hình 2.7 - Cấu trúc cơ sở dữ liệu thuộc tính SOTER và các ñiểm dữ liệu ....... 19 Hình 2.8 - Thiết kế tổng thể chức năng phần mềm VILIS ............................... 20 Hình 2.9 - Công nghệ ArcGIS của hãng ESRI(Mỹ)......................................... 21 Hình 2.10 - Giải pháp công nghệ của phần mềm VILIS 2.0 ............................ 22 Hình 2.11- Mô hình GIS trong chương trình FOLES....................................... 23 Hình 2.12 - Giao diện chung của chương trình FOLES ................................... 24 Hình 2.13 - Cơ sở trí thức trong GIS ............................................................... 27 Hình 2.14 - Phép chiếu bản ñồ......................................................................... 29 Hình 2.15 - Bảng dữ liệu của một mô hình dữ liệu vật lý ................................ 39 Hình 2.16 - Cây nhị phân (Binary tree) ........................................................... 40 Hình 2.17 - Màn hình ñơn giản ñể ghi nhận hoạt ñộng lên CSDL ................... 42 Hình 2.18 - Kết quả của hoạt ñộng ghi nhận.................................................... 43 Hình 3.1 - Cấu trúc cơ sở dữ liệu hệ thống thông tin ñất.................................. 48 Hình 4.1 - Biểu ñồ phân cấp chức năng ........................................................... 63 Hình 4.2 - Biểu ñồ luồng dữ liệu mức ngữ cảnh .............................................. 64 Hình 4.3 - Mối quan hệ của các bảng dữ liệu (1- ∞: quan hệ dạng 1- nhiều) ... 67 Hình 4.4 - Cấu trúc mô hình quản lý dữ liệu ñất .............................................. 69 Hình 4.5 - Nội dung các chương trình thành phần (modules) .......................... 70 Hình 4.6 - Nội dung bản giao diện chính ......................................................... 70 Hình 4.7 - Giao diện khởi ñộng chương trình .................................................. 72 Hình 4.8 - Giao diện sử dụng chương trình ..................................................... 73 Hình 4.9 - Cửa sổ yêu cầu lựa chọn chế ñộ làm việc ....................................... 74 Hình 4.10 - Các chức năng tại menu “He Thong”............................................ 74 Hình 4.11 - Các chức năng trên menu “Chuc Nang” ....................................... 75 Hình 4.12 - Các chức năng xuất dữ liệu tại menu “Quan ly du lieu”................ 75 Hình 4.13 – Kết quả của chức năng “Tim Kiem Thong Tin”........................... 76 Hình 4.14 - Các chức năng trên menu “Huong Dan” ....................................... 76 Hình 4.15 - Kết quả của chức năng “Tro Giup”............................................... 77 Hình 4.16 - Giới thiệu chương trình ................................................................ 78 Hình 4.17 - Các chức năng của thanh công cụ ................................................. 78 Hình 4.18 - Cửa sổ chức năng ñăng nhập hệ thống.......................................... 79 Hình 4.19 - Chức năng quản trị của hệ thống .................................................. 79 Hình 4.20 - Chức năng quản lý thành viên ...................................................... 80 Hình 4.21 - Chức năng “Cap Nhap Thong Tin”............................................... 80 Hình 4.22 - Cửa sổ cập nhập thông tin ............................................................ 81 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………1 1. PHẦN MỞ ðẦU 1.1. ðặt vấn ñề ðối với mỗi ngành nghề, mỗi lĩnh vực hoạt ñộng của xã hội thì mỗi con người có cách ñịnh nghĩa riêng về “ñất”. Với các nhà ñịa chất thì nó là sản phẩm của quá trình ñịa chất, ñịa mạo. ðối với các nhà kinh tế thì ñất cũng là một nguồn vốn ñầu tư cùng với tư bản và lao ñộng sẽ ñược khai thác nhằm mang lại lợi nhuận tạo sự phát triển. ðối với nhà nông thì ñất là tư liệu sản xuất ñể tạo ra lương thực thực phẩm. Và ñối với phần lớn mọi người thì ñất ñơn giản là khoảng không cho mọi hoạt ñộng ñược thể hiện trong nhiều dạng sử dụng ñất khác nhau. Có thể tổng hợp lại trong ngữ cảnh hiện nay thì ñất là tất cả các vật ñược gắn liền với bề mặt trái ñất cả những vùng bị nước bao phủ, ñất bao gồm vô số các tính chất vật lý, hoá học trừu tượng, các quyền ñược sử dụng ñất như ñược xây dựng trên bề mặt ñất, quyền khai thác, sử dụng nước ngầm và khoáng sản… Như vậy, ñất có vai trò vô cùng quan trọng ñối với cuộc sống sinh hoạt và sản xuất của toàn xã hội. Như Bernard Binns ñã nói “ðất là nguồn tài nguyên có giá trị nhất của nhân loại. Nó bao gồm mọi ý nghĩa của sự sống, thiếu ñất loài người không thể tồn tại. Mọi sự tồn tại và tiến triển của loài người ñều diễn ra trên mặt ñất. Nguồn tài nguyên quý báu này sẽ không bao giờ bị kiệt quệ hay bị phá hủy một khi mọi người và tất cả các quốc gia thấy hết giá trị của nó. Nguồn tài nguyên ñất ñã ñược tích lũy hàng triệu năm ñang bị sử dụng một cách phung phí trong một vài thập niên gần ñây. Sự phung phí này ñang và sẽ ở mức ngày càng gia tăng một khi chưa có các biện pháp xác ñáng ñể ngăn chặn chúng” Và trong những năm gần ñây, ñất ñai ñã trở thành một trong những vấn ñề tranh chấp nóng bỏng giữa các quốc gia, các tổ chức và cả những cá nhân. Chính vì vậy, việc quản lý và sử dụng ñất một cách chặt chẽ, rõ ràng và cẩn Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………2 thận ñã trở thành vấn ñề lớn toàn cầu. ðiều này dẫn ñến việc phải ñánh giá lại các yêu cầu về thông tin ñất và các chương trình, chiến lược nhằm giải quyết các vấn ñề trên. Bởi “Sự hiểu biết chính xác về các nguồn tài nguyên, sự mô tả, thể hiện và lưu trữ chúng là yếu tố cần thiết trước hết ñể sử dụng và bảo vệ các tài nguyên ñó một cách hợp lý” – Bernard Binns. Tuy nhiên, ñể quản lý tốt các thông tin ñất với các dữ liệu không gian dưới dạng cơ sở dữ liệu là công việc hết sức khó khăn nếu thực hiện bằng các phương pháp thủ công trên các tài liệu và bản ñồ giấy. Từ những năm 50 thế kỷ XX, con người bắt ñầu cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật lần thứ hai có bản chất là quá trình tin học hoá, nội dung là sử dụng “công nghệ thông tin” ñể thay thế một phần lao ñộng trí óc, ñể trợ giúp phần ñiều khiển bằng trí tuệ của con người. Công nghệ thông tin là ngành sử dụng máy tính và phần mềm máy tính ñể chuyển ñổi, thu thập, lưu trữ, bảo vệ, xử lý, truyền và cung cấp thông tin. Do ñó, càng ngày càng có nhiều các nhà hoạch ñịnh chính sách sử dụng ñất, các nhà quy hoạch, các nhà quản lý ñịa chính và các cơ quan, cá nhân khác cần kết hợp các vấn ñề thông tin ñất và các dữ liệu không gian dưới dạng cơ sở dữ liệu. Cơ sở dữ liệu ñược hiểu theo cách ñịnh nghĩa kiểu kĩ thuật thì nó là một tập hợp thông tin có cấu trúc. Thuật ngữ này thường dùng trong công nghệ thông tin và nó thường ñược hiểu rõ hơn dưới dạng một tập hợp liên kết các dữ liệu, thường ñủ lớn ñể lưu trên một thiết bị lưu trữ như ñĩa hay băng. Dữ liệu này ñược duy trì dưới dạng một tập hợp các tập tin trong hệ ñiều hành hay ñược lưu trữ trong các hệ quản trị cơ sở dữ liệu. Một số ưu ñiểm mà CSDL mang lại là: giảm sự trùng lặp thông tin xuống mức thấp nhất; do ñó ñảm bảo thông tin có tính nhất quán và toàn vẹn dữ liệu; ñảm bảo dữ liệu có thể ñược truy - xuất theo nhiều cách khác nhau; nhiều người có thể sử dụng chung một cơ sở dữ liệu. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………3 Các giải pháp phần mềm ñược áp dụng hiện nay trong công tác xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ quản lý ñất ñai rất phong phú và ña dạng như: Arcview, ArcGIS, Mapinfo, Vilis … Mỗi phần mềm này ñều có những ưu - nhược ñiểm riêng trong công tác quản lý dữ liệu ñất ñai, ñặc biệt là ñối với một quốc gia ñang phát triển như Việt Nam bởi nhữn hạn chế về cơ sở kỹ thuật, về nguồn nhân lực… Với mong muốn ñược tìm hiểu thêm ứng dụng của công nghệ thông tin trong công tác quản lý dữ liệu ñất, tôi tiến hành nghiên cứu và thực hiện ñề tài: “Ứng dụng công nghệ tin học ñể xây dựng mô hình quản lý dữ liệu ñất” với sự hướng dẫn của TS.Nguyễn Duy Bình. 1.2. Mục ñích và yêu cầu của ñề tài 1.2.1. Mục ñích nghiên cứu - Nghiên cứu khả năng ứng dụng công nghệ tin học trong quản lý dữ liệu ñất; - Xây dựng ứng dụng công nghệ GIS và cơ sở dữ liệu trong công tác quản lý dữ liệu tài nguyên ñất. 1.2.2. Yêu cầu của ñề tài - ðiều tra các công nghệ thông tin (GIS, Database, Web…) ñã ñược sử dụng ñể quản lý dữ liệu ñất và các tiêu chí xây dựng cơ sở dữ liệu ñất; - Xây dựng ứng dụng mẫu về quản lý dữ liệu ñất; - Thu thập, ñiều tra tài liệu, số liệu, tài liệu, và bản ñồ có liên quan. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………4 1.3. ðối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.3.1. ðối tượng nghiên cứu Hệ thống cơ sở dữ liệu ñất bao gồm: + Dữ liệu chung; + Dữ liệu không gian; + Dữ liệu thuộc tính. 1.3.2. Phạm vi nghiên cứu Qua quá trình tìm hiểu và thu thập số liệu, phạm vi nghiên cứu của ñề tài ñược xác ñịnh là huyện Thanh Ba – tỉnh Phú Thọ. 1.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài 1.4.1. Ý nghĩa khoa học - ðề xuất tiêu chí về công nghệ ñối với công tác quản lý dữ liệu ñất và các tiêu chí xây dựng mô hình quản lý dữ liệu ñất; - Xây dựng mô hình ứng dụng công nghệ tin học ñể quản lý dữ liệu ñất. 1.4.2. Ý nghĩa thực tiễn - Góp phần xây dựng bộ tiêu chí về công nghệ quản lý dữ liệu ñất; - Xây dựng mô hình ứng dụng công nghệ tin học ñể quản lý dữ liệu ñất cho huyện Thanh Ba - tỉnh Phú Thọ; - Mô hình quản lý dữ liệu ñất sẽ giúp Bộ môn Thổ Nhưỡng – Khoa Tài nguyên và Môi trường quản lý dữ liệu một cách có hệ thống và ñáp ứng ñược những yêu cầu về dữ liệu hiện nay. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………5 2. TỔNG QUAN VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU 2.1. Cơ sở lý luận về ñất và dữ liệu ñất 2.1.1. Tổng quan về ñất 2.1.1.1. Khái niệm Trên mặt ñịa cầu có chỗ là một khối rắn chắc, có chỗ là bãi cát mênh mông hoang mạc, có chỗ cây cối mọc xanh tươi bát ngát. Loài người gọi vùng thứ nhất là ñá (nham thạch), vùng thứ hai là sa mạc và vùng thứ ba là thổ nhưỡng. Như vậy thổ nhưỡng là ñất mặt tơi xốp của vỏ lục ñịa, có ñộ dầy khác nhau. Nguồn gốc của ñất là từ các loại "ñá mẹ” nằm trong thiên nhiên lâu ñời bị phá huỷ dần dần dưới tác dụng của yếu tố lý học, hoá học và sinh học. Tiêu chuẩn cơ bản ñể phân biệt giữa "ñá mẹ" và ñất là ñộ phì nhiêu, nếu chưa có ñộ phì nhiêu, thực vật thượng ñẳng chưa sống ñược. Do yêu cầu sử dụng ñất khác nhau, loài người ñã dùng các phương pháp nghiên cứu ñất khác nhau và lích luỹ ñược rất nhiều kiến thức về ñất. Nhưng cũng có các nhận thức khác nhau về ñất. Thí dụ ñối với các công trình xây dựng nhà cửa, ñường sá, thuỷ lợi thì ñất chỉ là nguyên liệu chịu lực cho nên các cán bộ thuỷ lợi và xây dựng thường coi ñất là một loại nguyên liệu, chỉ quan tâm ñến các tính chất vật lý và cơ lý của ñất. Còn trong sản xuất nông nghiệp ñất là cơ sở sinh sống và phát triển cây trồng. 2.1.1.2. Nguồn gốc và thành phần cơ bản của ñất Các loại ñá nằm trong thiên nhiên chịu tác dụng lý học, hoá học và sinh học dần dần bị phá huỷ thành một sản phẩm ñược gọi là mẫu chất. Trong mẫu chất mới chỉ có các nguyên tố hoá học chứa trong ñá mẹ sinh ra nó, còn thiếu một số thành phần quan trọng như chất hữu cơ, ñạm, nước... vì thế thực vật Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………6 thượng ñẳng chịu sống ñược. Trải qua một thời gian dài nhờ tác dụng của sinh vật tích luỹ ñược chất hữu cơ và ñạm, thực vật thượng ñẳng sống ñược, có nghĩa là ñã hình thành thổ nhưỡng. Như vậy có thể nói nguồn gốc ban ñầu của ñất là từ ñá mẹ. Thí dụ ở nước ta có ñất nâu ñỏ trên ñá bazan, ñất nâu ñỏ trên ñá vôi, ñất vàng ñỏ trên phiến thạch sét hoặc ñá biến chất như phiến thạch Mica, Gơnai... Dù là ñất nông nghiệp, ñất lâm nghiệp, ñất ñồng cỏ, thậm chí ñất hoang ñều gồm có các thành phần cơ bản sau ñây: Hình 2.1 - ðất và các thành phần cơ bản Trong ñó: - Chất vô cơ do ñá phá huy tạo thành chiếm 95% trọng lượng hay 38% thể tích của chất rắn. - Chất hữu cơ do xác sinh vật phân huỷ chiếm dưới 5% trọng lượng hoặc 12% thể tích chất rắn. - Không khí một phần từ khí quyển nhập vào (O2+ N2) hoặc do ñất sinh ra (CO2 và hơi nước). - Nước chủ yếu do từ ngoài nhập vào, vì có hoà tan nhiều chất cho nên nước trong ñất thực chất là dung dịch ñất. - Sinh vật trong ñất có nhiều loài như côn trùng, giun, nguyên sinh ñộng vật, các loài tảo và một số lượng rất lớn vi sinh vật. Chất rắn ðất Các loài sinh vật Khe hở giữa các Chất hữu cơ Chất vô cơ Không Nước Không khí Nước Chất vô cơ Chất hữu cơ Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………7 Những thành phần trên có thể rất khác nhau về tỷ lệ phối hợp. Thí dụ trong ñất than bùn hàm lượng chất hữu cơ có thể tới 70-80%. Ngược lại trong ñất cát, hoặc ñất xói mòn trơ sỏi ñá không có thực bì che phủ thì hàm lượng chất hữu cơ chỉ có mấy phần nghìn mà thôi. Không khí và nước trong ñất cũng thay ñổi rất nhiều bởi vì hai thành phần này tồn tại trong các khe hở của ñất, nó không những phụ thuộc ñộ chặt, ñộ xốp mà còn phụ thuộc ñộ ẩm của ñất. Cả hai thành phần này cộng lại có thể chiếm trên 50% thể tích ñất.[04] 2.1.1.3. Hình thái ñất [07] Hình thái thể hiện ở phẫu diện ñất, nói cách khác hình thái ñất là phẫu diện ñất. Phẫu diện ñất là mặt cắt thẳng ñứng từ trên mặt ñất xuống dưới sâu. Quan sát phẫu diện ñất, từ trên mặt xuống dưới sâu thường có các tầng ñất khác nhau về: màu sắc, thành phần cơ giới, ñộ chặt, ñộ xốp, mức ñộ ñá lẫn, sự phân bố rễ cây trồng, ñộ ẩm... Tầng ñất là những lớp ñất nằm song song hay gần song song với bề mặt ñất, các tầng ñất ñược phân biệt với nhau bởi các dấu hiệu có thể quan sát, ño ñếm tại thực ñịa hoặc thông qua phân tích trong phòng. Tầng ñất trong phẫu diện là kết quả của một hay một số quá trình hình thành hoặc biến ñổi diễn ra trong ñất, vì vậy tầng ñất thường ñược gọi là tầng phát sinh. Như vậy, nghiên cứu phẫu diện ñất giúp ta chẩn ñoán ñược quá trình phát sinh ñất. Tầng phát sinh là cơ sở ñể tiến hành phân loại ñất theo phát sinh, tầng phát sinh ñược ñịnh lượng các tính chất gọi là tầng chẩn ñoán trong phân loại ñất theo phương pháp ñịnh lượng. V.V Ðôcutraép là người ñầu tiên dùng các ký tự là chữ cái in hoa ký hiệu cho các tầng ñất, theo ông từ trên mặt xuống dưới sâu có 3 tầng cơ bản là A, B, C. Tầng A là lớp ñất trên vùng (còn gọi là tầng mặt, tầng canh tác), ñây là tầng tích luỹ chất hữu cơ và mùn, ñồng thời tầng A cũng là tầng rửa trôi, tuỳ Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………8 A B C AC B G D P mức ñộ nghiên cứu mà tầng A ñược chia thành Aoo, Ao (tầng thảm mục), A1, A2, A3. Tầng B là tầng tích tụ các chất rửa trôi từ tầng A xuống, có thể ñược chia thành B1, B2, B3. Tầng C là tầng mẫu chất nằm ngay trên ñá mẹ phát sinh ra ñất. Hiện nay, các nhà khoa học ñất ñề nghị bổ sung thêm một số tầng ñất. Theo Soil Taxonomy và FAO-UNESCO, trong phẫu diện có các tầng lần lượt từ trên xuống dưới như sau: tầng O, tầng H, các loại tầng A, tầng E, các loại tầng B và tầng C (một phẫu diện ñất không nhất thiết phải ñủ tầng ñất nêu trên). Dưới ñây là cấu tạo 2 phẫu diện ñất ñiển hình tại Việt Nam + Vùng ñồi núi: Phẫu diện ñiển hình có 3 tầng cơ bản là A, B, C (Ðá mẹ ký hiệu là C ,Tầng B thường có ñộ dày lớn nhất) Chú ý: Ðộ dày từ mặt xuống tới ñá mẹ ñược gọi là ñộ dày ñất, còn quen gọi là ñộ dày tầng ñất Hình 2.2 - Cấu tạo phẫu diện ñất vùng ñồi núi + Vùng ñồng bằng: Ðiển hình là phẫu diện ñất lúa nước AC: Tầng canh tác (còn gọi là tầng A), tầng này càng dày, ñất càng tốt P: Tầng ñế cày: nằm ngay dưới tầng canh tác B: Tầng tích tụ có màu loang lổ ñỏ vàng, tầng này tích tụ các chất rửa trôi từ trên xuống, ngoài ra còn tích tụ một số chất từ nước ngầm ñem lên, nên tầng B ñất ñồng bằng có tích tụ 2 chiều. G: Tầng glay có màu xanh xám hoặc xám xanh Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………9 Hình 2.3 - Cấu tạo phẫu diện ñất lúa nước 2.1.2. Dữ liệu ñất Các thành phần cấu thành của CSDL tài nguyên ñất nói chung bao gồm: Thông tin về hệ thống quy chiếu; Thông tin về hệ toạ ñộ, ñộ cao Nhà nước; Thông tin về hệ thống bản ñồ ñịa hình cơ bản; Thông tin về ñường biên giới và ñịa giới hành chính; Thông tin về mô hình ñộ cao ñịa hình; Thông tin về các loại ñất phân theo tính chất ñất; Thông tin về các loại sử dụng ñất phân theo hiện trạng sử dụng; Thông tin về bản ñồ thửa ñất - bao gồm nhà cửa, tài sản trên ñất; Thông tin về chủ sử dụng ñất; và thông tin về các dữ liệu có liên quan khác. Như vậy, dữ liệu ñất là một thành phần trong hệ thống CSDL tài nguyên ñất. Dữ liệu về ñất cũng gồm rất nhiều các thành phần riêng như là vị trí ñất, nguồn gốc hình thành, các tính chất hóa học, sinh học, vật lý, … CSDL ñất nói riêng cũng tương tự như nhiêu CSDL khác, ñược phân loại theo dạng thông tin gồm: CSDL không gian (ñồ họa) và CSDL thuộc tính (văn bản). CSDL ñất phân loại theo nguồn thông tin gồm: Thông tin ñầu vào như dữ liệu bản ñồ (thu thập từ bản ñồ trên giấy, bản ñồ số, số liệu ño mặt ñất, số liệu ño ảnh hàng không, vũ trụ …); dữ liệu thuộc tính (thu thập từ nội dung bản ñồ cũ, ñiều tra thực ñịa, sổ sách tài liệu, hồ sơ, số liệu ñiều tra cơ bản); Thông tin ñầu ra phục vụ yêu cầu quản lý của các cơ quan nhà nước; của ngành Tài nguyên và môi trường, các ngành khác và phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt của người dân. 2.2. Ứng dụng công nghệ thông tin trong quản lý dữ liệu ñất 2.2.1. Khái niệm chung về công nghệ thông tin Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………10 Từ những năm 50 – thế kỷ XX con người bắt ñầu cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật lần thứ hai có bản chất là quá trình tin học hoá nội dung là sử dụng “công nghệ thông tin” ñể thay thế một phần lao ñộng trí óc, ñể trợ giúp phần ñiều khiển bằng trí tuệ của con ngư._.ời. Công nghệ thông tin (CNTT) là tập hợp các ngành khoa học kỹ thuật nhầm giải quyết vấn ñề thu nhận thông tin, quản lý thông tin, xử lý thông tin, truyền thông tin và cung cấp thông tin. ðể giải quyết những vấn ñề này, người ta ñã tập trung vào các nội dung sau ñây:
Xác ñịnh hệ thống thông tin: các thể loại thông tin, yêu cầu về chất lượng, các chuẩn thông tin ...;
Xác ñịnh hệ thống phần cứng và phần mềm hệ thống, xây dựng tổ chức cho toàn hệ thống;
Thu nhận thông tin: sử dụng kỹ thuật ño ñạc ñể lấy số liệu, tổ chức hệ thống thống kê số liệu thông qua bộ máy quản lý của ngành, tổ chức hệ thống cập nhật dữ liệu;
Quản lý thông tin, xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu, hệ quản trị cơ sở dữ liệu, xử lý thông tin, phân tích và tổng hợp hệ thống thông tin, giải các bài toán ứng dụng chuyên ngành;
Truyền thông tin: xây dựng hệ thống ñường truyền thông tin, giải pháp truyền thông tin trên mạng, hệ quản trị mạng thông tin, bảo vệ an toàn trên ñường truyền thông tin, bảo mật thông tin, cung cấp thông tin, xây dựng giao diện với người sử dụng, hiển thị thông theo nhu cầu, tổ chức mạng dịch vụ thông tin … 2.2.2. Khái niệm về quản lý dữ liệu Quản lý dữ liệu là quá trình chăm sóc, bảo trì các dữ liệu. Nó bao gồm một loạt các hoạt ñộng từ khi nhập dữ liệu vào hệ thống, kiểm tra, sắp xếp và Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………11 phân loại dữ liệu. Dữ liệu có thể ñược lưu trữ một cách an toàn, hạn chế thấp nhất gặp phải những sự cố kỹ thuật gây phá hỏng thiết bị, hoặc do sự cạnh tranh không lành mạnh của con người, hay do thời gian gây ra. Quản lý dữ liệu không cho phép những cá nhân xâm phạm bản quyền có thể thay ñổi nội dung của dữ liệu. Khuôn dạng dữ liệu cho phép có khả năng phân tích và xử lý dữ liệu ñể tạo ra sản phẩm khi có các yêu cầu về thông tin. 2.2.3. Một số ứng dụng CNTT trong quản lý dữ liệu ñất và ñất ñai 2.2.3.1. Trên thế giới [19], [20], [21] Trên thế giới có rất nhiều các quốc gia, các tổ chức, các cơ quan ñã ñưa CNTT ñể xây dựng và quản lý dữ liệu ñất nói riêng và ñất ñai nói chung. Tổ chức nông lương thế giới FAO chính là tổ chức có những ứng dụng lớn nhất về công nghệ thông tin trong quản lý tài nguyên. Trong thời gian ba thập kỷ qua, Bộ phận phát triển tài nguyên ñất và nước (Land and Water Development Division - AGL) của FAO ñã dẫn ñầu về phát triển và ứng dụng máy tính dựa trên phân tích dữ liệu và hệ thống thông tin ñể hỗ trợ các quyết ñịnh về các vấn ñề ñất nông nghiệp, quy hoạch và quản lý tài nguyên nước. Các hệ thống thông tin ñất và nước ñã ñược thiết lập, có ba dạng hệ thống thông tin trong AGL là: Hệ thống ñánh giá tài nguyên ñất ñai; Hệ thống ñánh giá tài nguyên nước; Hệ thống quản lý thủy lợi. Trọng tâm của các hệ thống thông tin ñất là các phương pháp và công cụ ñể ñánh giá các tiềm năng, nguồn lực về ñất và ñất ñai trên toàn cầu, hay cho từng quốc gia, khu vực. Hệ thống thông tin tài nguyên nước thì quan tâm tới các hệ thống thuỷ lợi, việc quản lý và sử dụng nước với các mức ñộ canh tác ở từng khu vực và ñánh giá tài nguyên nước của mỗi quốc gia. Các công cụ tích hợp hệ thống gồm năm nhóm chủ yếu sau: Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………12 o Công cụ về Cơ sở dữ liệu: Bao gồm các vỏ chương trình cơ sở dữ liệu (database program shells) ñể tạo cơ sở dữ liệu ñất, ñịa hình, nước, khí hậu, mùa vụ và sử dụng ñất; cũng có thể một số cơ sở dữ liệu ñã ñược tạo ra bằng cách sử dụng các chương trình. o Công cụ mô hình. - Các mô hình tăng trưởng cây trồng, và dự ñoán cả năng suất tiềm năng và năng suất thực. - Các mô hình về các dự toán rủi ro mất ñất và ñánh giá suy thoái ñất ñai. - Các mô hình cân bằng nước, yêu cầu nước tưới tiêu mùa vụ và các yêu cầu về thủy lợi - Các mô hình cân bằng dinh dưỡng cho cây trồng và các yêu cầu o Các công cụ hỗ trợ ra quyết ñịnh: Có hai loại Hệ thống các công cụ chuyên biệt ñể hỗ trợ cho việc ñánh giá ñất dựa trên các thông tin và kiến thức sẵn có. Hệ thống hỗ trợ ra quyết ñịnh ña mục tiêu (Multi-criteria decision- support systems - MCDS) ñể phân tích tối ưu kịch bản sử dụng ñất ñai và nước. Các công cụ MCDS tương tác tạo so sánh về các ñiều kiện sử dụng ñất và nước. Từ ñó tìm thấy một hiệu quả và có thể chấp nhận ñược sự cân bằng giữa các yêu cầu của các bên liên quan trong tài nguyên ñất và nước. o Các tài liệu và các ấn phẩm AGL có một trung tâm tài liệu thu thập và duy trì hai loại tài liệu: Tài liệu hướng dẫn kỹ thuật của FAO và ngoài FAO (thông tin quốc gia, tài liệu chuyên biệt); Bộ sưu tập hàng ngàn bản ñồ ñã ñược sử dụng trong biên soạn Bản ñồ thế giới ñất của FAO-UNESCO, và tiếp tục ñược làm phong phú với bản ñồ mới. o Công cụ truyền thông ña phương tiện Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………13 AGL sử dụng cơ sở Internet và Intranet ñể phổ biến các thông tin theo Trung tâm Thông tin Nông nghiệp thế giới (World Agriculture Information Centre - WAICENT) và hệ thống thành viên phổ biến thông tin của FAO. Bằng cách này, AGL ñạt các mục tiêu tiếp cận khán giả hiệu quả hơn, giảm chi phí trong tất cả các giai ñoạn tiếp nhận, xử lý và phổ biến thông tin về tài nguyên ñất và nước. a) Hệ thống AEZ/LRIS (the AEZ/LRIS system) Các phương pháp nông nghiệp-sinh thái (Agro-Ecological Zone - AEZ) của FAO là hệ thống chính trong ñánh giá tài nguyên ñất và ñất ñai. Phương pháp AEZ bắt ñầu phát triển vào năm 1975, AEZ ñược sử dụng như một công cụ ñánh giá tài nguyên ñất tốt nhất cho việc lập kế hoạch, quản lý và kiểm tra ñịnh lượng nguồn tài nguyên. Trong cơ sở dữ liệu AEZ, các loại dữ liệu ñịa lý tham chiếu ñược tích hợp lại, những dữ liệu ñó có thể bao gồm các dữ liệu về ñịa hình; giới hành chính; ñường giao thông, các thị trấn; sông ngòi; ñịa chất; ñất; xói mòn; mưa; nhiệt ñộ và ñộ ẩm; chế ñộ sử dụng ñất; che phủ rừng; dân số… AEZ ñược sử dụng trong việc ñánh giá các ứng dụng khác, bao gồm: - Kiểm kê tài nguyên ñất - ðánh giá tài nguyên ñất phù hợp với sản xuất bao gồm cả lâm nghiệp và sản xuất chăn nuôi - Quy hoạch sử dụng tài nguyên ñất - ðánh giá thoái hoá ñất, hỗ trợ khả năng ñánh giá và sử dụng ñất mô hình tối ưu Cấu trúc cơ sở dữ liệu của AEZ Cấu trúc cơ sở dữ liệu của hệ thống ñược thể hiện cụ thể như trong hình 2.4. ðó là một cấu trúc dữ liệu khép kín từ người sử dụng ñến mô hình nhờ Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………14 các công cụ chức năng và từ mô hình ñến người sử dụng thông qua việc truyền ñạt thông tin. Hình 2.4 - Cấu trúc cơ sở dữ liệu về thông tin ñất và nước Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………15 Hình 2.5 - Hệ thống luồng thông tin trong AEZ b) Các công cụ của AEZ/LRIS Các công cụ ñã ñược phát triển và ứng dụng trong AEZ/LRIS. Các công cụ bao gồm cơ sở dữ liệu và các công cụ phần mềm. Một mô tả về các công cụ chính như sau: o GAEZ (Global agro-ecological zones 2000) Mô tả: Tài liệu về phương pháp và cơ sở dữ liệu toàn cầu ñể ñánh giá năng lực sản xuất của ñất dựa trên các tài nguyên ñất, ñịa hình và ñặc ñiểm khí hậu, áp dụng cho toàn cầu. ðối tượng: mô hình mô phỏng sự thay ñổi khí hậu và sự phát triển cây trồng; các trường ñại học và các viện nghiên cứu giáo dục, các nhà quản lý Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………16 môi trường; người nghiên cứu về nông nghiệp, an ninh lương thực, thay ñổi khí hậu toàn cầu. Chức năng: Cung cấp một kho chứa toàn cầu về khí hậu; ñất và ñiều kiện ñịa hình; ñánh giá tiềm năng ñất ñai và các nguồn lực hạn chế ; khả năng sản xuất cho hơn 250 các kết hợp của cây trồng và cấp quản lý. Nội dung dữ liệu: ðất toàn cầu và khó khăn do ñịa hình ñối với sản xuất nông nghiệp. Dữ liệu khí hậu tham số trên toàn cầu. Tiềm năng sản xuất của ñất theo từng quốc gia. Tính phù hợp cho từng mùa vụ theo mỗi quốc gia. Hơn 100 bản ñồ và bảng biểu tương ứng với các báo cáo và yêu cầu của GIS (IDRISI/ARC/INFO). Phần mềm cơ sở dữ liệu: Hầu hết các bản ñồ ñều ở ñịnh dạng *.bnm và có thể xem ñược trên màn hình. Tất cả các bảng thì ñều trong EXCEL. Tất cả các bản ñồ cũng tương thích với các ñịnh dạng Arc/INFO và IDRISI. o CSDL ñất và ñịa hình toàn cầu (The Global soil and terrain database – SOTER) SOTER là một sáng kiến của ISSS, các phương pháp tiếp cận trong ñó ñã ñược thông qua tại ðại hội của lần thứ 13 của Hội Khoa học ñất thế giới vào năm 1986. Theo một dự án của UNEP, phương pháp SOTER ñã ñược phát triển trong sự hợp tác chặt chẽ với Trung tâm Nghiên cứu Tài nguyên ñất của Canada (Land Resources Research Centre of Canada), FAO và ISSS. Sau khi thử nghiệm ban ñầu ở ba khu vực, bao gồm năm quốc gia liên quan (Argentina, Brazil, Uruguay, Hoa Kỳ, Canada), các phương pháp ñã ñược xác nhận bởi các nhóm làm việc của ISSS trên các loại ñất thế giới và cơ sở dữ liệu ñịa hình số. Chương trình cơ sở dữ liệu số về ñất và ñịa hình (SOTER) cung cấp một trật tự sắp xếp các nguồn tài nguyên tự nhiên trong các dữ liệu theo cách mà các dữ liệu có thể truy cập dễ dàng, kết hợp và phân tích từ các quan ñiểm về Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………17 khả năng sử dụng và sản xuất, liên quan ñến các yêu cầu thực phẩm, tác ñộng môi trường và bảo tồn. Cơ bản trong phương pháp tiếp cận SOTER là lập bản ñồ các khu vực riêng biệt, thường lặp ñi lặp lại khuôn mẫu của dạng ñất (landform), hình thái ñất, ñộ dốc, nguồn gốc hình thành ñất và các vật liệu ñất tại quy mô 1:1 triệu (ñơn vị SOTER). Mỗi ñơn vị SOTER ñược liên kết thông qua hệ thống thông tin ñịa lý với một cơ sở dữ liệu trên máy tính có chứa tất cả các thuộc tính sẵn có về vị trí, dạng ñất và ñịa hình, loại ñất, khí hậu, thực vật và sử dụng ñất. Vì vậy, mỗi loại thông tin hay mỗi sự kết hợp của các thuộc tính có thể ñược hiển thị dạng không gian như là một lớp riêng biệt hay trong dạng bảng. Khái niệm SOTER ñã ñược phát triển chủ yếu cho các ứng dụng ở quy mô quốc gia và nhiều bản ñồ SOTER của các quốc gia ñã ñược thực hiện như tại U-ru-goay (1:1.000.000), Kenya (1:1.000.000, ñất Khảo sát Kenya, 1995), Hung-ga-ri (1:500.000) , Jordan và Syria (1:500.000). Và một số quốc gia khác ñang áp dụng phương pháp này bao gồm Bolivia, Etiopia, Argentina, Găm-bi-a và Mi-an-ma; hơn nữa, có một số ñề xuất mở rộng các ứng dụng này trên nhiều quốc gia khác. Vào ñầu những năm 1990, FAO công nhận việc cập nhật nhanh chóng ñất Bản ñồ ñất thế giới cũng có thể là khả thi nếu lựa chọn quy mô bản ñồ là 1:5.000.000. Cùng với UNEP, FAO ñã bắt ñầu tài trợ các quốc gia ñể cập nhật bản ñồ ñất ở tỷ lệ 1:5.000.000 tại Mỹ Latin và Bắc Châu Á. ðồng thời, FAO kiểm tra các phương pháp tiếp cận ñịa lý - SOTER ở khu vực Châu Á (Van Lynden, 1994), Châu Phi (Eschweiler, 1993), Mỹ Latin (Wen, 1993), Liên Xô cũ và Mông Cổ (Stolbovoy, 1996). Ở quy mô 1:1.000.000, cơ sở dữ liệu SOTER trên thế giới chứa một số lớp thông tin. Còn ở quy mô 1:5.000.000 thì một số thông tin ñặc biệt về ñịa hình ñược giảm bớt. Những ứng dụng của SOTER Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………18 - Hiện tại SOTER ñang xây dựng một cơ sở dữ liệu tài nguyên ñất cho từng khu vực, sau ñó các cơ sở dữ liệu cá nhân sẽ ñược kết hợp vào một cơ sở dữ liệu toàn cầu. - Thông qua các hoạt ñộng cơ bản của dự án SOTER cũng như dự ñịnh vào sự thành lập cơ sở dữ liệu ñất và ñịa hình ở các quốc gia và khu vực, việc thành lập dựa trên sự giống nhau về nguyên tắc và thủ tục, ñể tạo ñiều kiện thuận lợi hơn nữa cho việc trao ñổi các thông tin tài nguyên ñất ñai và nền tảng thành lập tổ chức cho một cơ sở dữ liệu toàn cầu. Cấu trúc cơ sở dữ liệu của SOTER SOTER cung cấp một trật tự sắp xếp các nguồn tài nguyên thiên nhiên thông qua các dữ liệu lập bản ñồ của các khu vực ñặc biệt, thường lặp ñi lặp lại các khuôn mẫu của hình dạng ñất ñai, hình thái học, ñộ dốc, nguồn gốc vật liệu và ñất. Hình 2.6 - Mô hình dữ liệu thuộc tính của SOTER Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………19 Hình 2.7 - Cấu trúc cơ sở dữ liệu thuộc tính SOTER và các ñiểm dữ liệu (1:M = mối quan hệ 1-nhiều; M:1 = mối quan hệ nhiều -1) 2.2.3.2. Tại Việt Nam a) Hệ thống thông tin ñất ñai Việt Nam (VietNam Land Information System – VILIS) [11] Nguồn gốc xuất sứ của phần mềm: ðể tăng cường ứng dụng công nghệ thông tin, công nghệ GIS trong công tác quản lý ñất ñai, năm 2000, Bộ Tài nguyên và Môi trường ñã giao cho Viện Nghiên cứu ðịa chính thực hiện ñề tài nghiên cứu khoa học cấp Nhà nước “Xây dựng mô hình cơ sở dữ liệu ñất ñai cấp tỉnh” với chủ nhiệm ñề tài là TS.Lê Minh, ñề tài ñược nghiệm thu với sản phẩm chính là phần mềm hệ thống thông tin ñất ñai ña mục tiêu VILIS. Năm 2005, Bộ Tài nguyên và Môi trường ñã chính thức giao cho Trung tâm Viễn Thám tiếp tục thực hiện hoàn thiện, nâng cấp và triển khai áp dụng phần mềm VILIS trong lĩnh vực quản lý ñất ñai. Tên chính thức của phần mềm là VietNam Land Information System – VILIS. Chức năng cơ bản của phần mềm VILIS Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………20 VILIS là một phần mềm hệ thống thông tin ñất ñai ña mục tiêu, cung cấp ñầy ñủ những công cụ, chức năng ñể thực hiện các công tác nghiệp vụ chuyên môn của công tác quản lý ñất ñai. VILIS là một phần mềm bao gồm nhiều mô ñun, mỗi mô ñun bao gồm các chức năng hỗ trợ một nội dung của công tác quản lý nhà nước về ñất ñai: - Mô ñun quản lý cơ sở toán học của bản ñồ, hệ thống lưới toạ ñộ - ñộ cao các cấp, mốc ñịa giới hành chính - Mô ñun quản lý cơ sở dữ liệu ñất ñai: bản ñồ ñịa chính, hồ sơ ñịa chính, bản ñồ trực ảnh, bản vẽ kỹ thuật… - Mô ñun ðăng ký ñất ñai: quản lý hồ sơ, bản ñồ ñịa chính và kê khai ñăng ký, in GCNQSDð, cập nhật và quản lý biến ñộng ñất ñai - Mô ñun Hỗ trợ thống kê, kiểm kê ñất ñai, thành lập bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất từ bản ñồ ñịa chính - Mô ñun quản lý hệ thống tài nguyên ñất ñai - Mô ñun hiển thị, tra cứu và phân phối thông tin ñất ñai, giao dịch ñất ñai trên mạng internet/intranet theo giao diện Web Hình 2.8 - Thiết kế tổng thể chức năng phần mềm VILIS Giải pháp kỹ thuật về công nghệ nền Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………21 VILIS xây dựng dựa trên hai công nghệ nền cơ bản: Công nghệ GIS và công nghệ Hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ(RDBMS). Hệ quản trị cơ sở dữ liệu: - Phần mềm hệ quản trị cơ sở dữ liệu chạy trên các máy tính ñơn lẻ: FoxPro, Access. - Các phần mềm quản trị cơ sở dữ liệu lớn: Microsoft SQL, Oracle, DB2 và phần mềm nguồn mở MySQL, PostgreSQL. VILIS ñưa ra các giải pháp mềm dẻo cho phép tận dụng tối ưu các ưu thế của các hệ quản trị cơ sở dữ liệu trên: - Phiên bản cấp xã, phường: Sử dụng Access - Phiên bản cấp quận huyện: Sử dụng MySQL, MS SQL Enterprise - Phiên bản cấp tỉnh, thành phố: Sử dụng Oracle hoặc MS SQL Hệ thống thông tin ñịa lý(GIS): VILIS ñã lựa chọn giải pháp công nghệ ArcGIS của hãng ESRI làm công nghệ GIS nền ñể phát triển các ứng dụng. Hình 2.9 - Công nghệ ArcGIS của hãng ESRI(Mỹ) Môi trường lập trình ứng dụng: Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………22 - Phiên bản VILIS 1.0 ñược phát triển bằng ngôn ngữ lập trình Visual Basic 6.0 môi trường phát triển sự dụng bộ thư viện ñồ hoạ MapObject của hãng ESRI. - Phiên bản VILIS 2.0 ñược phát triển trong môi trường Dot Net, bằng ngôn ngữ lập trình C# môi trường phát triển sử dụng bộ thư viện ñồ hoạ MapObject của hãng ESRI hoặc bộ thư viện ArcObject trong môi trường ArcGIS hoặc ArcEngine của ESRI. Hình 2.10 - Giải pháp công nghệ của phần mềm VILIS 2.0 b) Phần mềm ñánh giá ñất lâm nghiệp FOLES Phần mềm ñánh giá ñất lâm nghiệp (Forest land Evaluation System - FOLES) ñược xây dựng dựa trên phương pháp ñánh giá lập ñịa và kết quả của ñề tài “Phân hạng ñất trồng rừng sản xuất một số loài cây chủ yếu ở các vùng trọng ñiểm” ,2006- 2009, do Trung tâm nghiên cứu Sinh thái và Môi trường rừng - Viện KH Lâm Nghiệp Việt Nam thực hiện từ yêu cầu của Bộ Nông nghiệp & PTNT Phần mềm FOLES nhằm tự ñộng hóa quá trình phân hạng ñất. Phần mềm ñược phát triển trên nền ArcEngine có khả năng chạy ñộc lập. FOLES Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………23 có 3 chức năng chính: ñánh giá tiềm năng ñất lâm nghiệp, ñánh giá thích hợp cây trồng, phân hạng ñất vi mô, dự ñoán năng suất và phân tích hiệu quả kinh tế. Qua ñánh giá và thử nghiệm tại một số ñịa bàn lâm nghiệp, phần mềm cho kết quả chính xác, dễ sử dụng, có khả năng chạy ổn ñịnh trên các máy cấu hình thấp Pentium II trở lên. Công nghệ -Về thư viện GIS, sử dụng ArcEngine phần mềm này cung cấp bộ thư viện ñầy ñủ nhất về các thuật toán GIS, cho phép tạo phần mềm ñóng gói chạy ñộc lập. -Về ngôn ngữ lập trình, sử dụng MicroSoft.NET. Hình 2.11- Mô hình GIS trong chương trình FOLES Cấu trúc Phần mềm FOLES gồm 4 modules -Module ñịnh nghĩa các tiêu chí ñánh giá: module này là một hệ thống mở cho phép người dùng tự ñịnh nghĩa các tiêu chí sử dụng cho việc ñánh giá. Các tiêu chí sau khi khai báo sẽ ñược ñưa vào 1 CSDL cho phép trao ñổi và sử dụng chung. -Module thư viện cây trồng: cho phép người dùng ñịnh nghĩa ñặc ñiểm thích hợp cây trồng với các ñiều kiện khí hậu và ñất ñai Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………24 -Module nhập dữ liệu và tính toán: cho phép ñọc dữ liệu dạng GIS vào phần mềm, chuẩn hóa dữ liệu, tiến hành chồng ghép bản ñồ -Module tạo kết quả: tạo bản ñồ thành quả, báo cáo thành quả, dự ñoán năng suất, thích hợp cây trồng Hình 2.12 - Giao diện chung của chương trình FOLES Ngoài ra FOLES có thêm một số module phụ: i) phân cấp quản lý người dùng, tùy theo từng ñối tượng mà phân quyền truy cập ñến các chức năng cụ thể, ñơn giản hóa việc sử dụng với người sử dụng ñầu cuối; ii) quản lý CSDL giúp tổ chức hệ thống dữ liệu một cách khoa học theo từng vùng ñịa lý, tạo thuận lợi cho lưu trữ và truy cập dữ liệu; iii) module Trợ giúp: giải thích các khái niệm về thổ nhưỡng, sinh thái cây trồng, hệ thống cho ñiểm trong chương trình, giúp người dùng hiểu ñược cơ sở khoa học của quá trình phân hạng ñất. 2.3. Tổng quan về hệ thống thông tin ñịa lý – GIS Hệ thống thông tin ñịa lý (Geographic information system – GIS) còn ñược hiểu như là một hệ thống về các thông tin mang tính chất ñịa lý (geographical information system), là một hệ thống thông tin ñể thu thập, lưu trữ, phân tích, quản lý và trao ñổi dữ liệu liên quan ñến không gian. 2.3.1. Khái niệm về GIS Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………25 ðã có nhiều ñịnh nghĩa khác nhau về GIS, nhưng nói chung hiện nay ñã thống nhất quan niệm chung là “GIS là một hệ thống kết hợp giữa con người và hệ thống máy tính cùng các thiết bị ngoại vi ñể lưu trữ, xử lý, phân tích, hiển thị các thông tin ñịa lý ñể phục vụ một mục ñích nghiên cứu, quản lý nhất ñịnh”. GIS ñược sử dụng nhằm xử lý ñồng bộ các lớp thông tin không gian (bản ñồ) gắn với các thông tin thuộc tính, phục vụ nghiên cứu, quy hoạch và quản lý các hoạt ñộng theo lãnh thổ. Xét dưới góc ñộ là công cụ, GIS dùng ñể thu thập, lưu trữ, biến ñổi, hiển thị các thông tin không gian nhằm thực hiện các mục ñích cụ thể. Xét dưới góc ñộ là phần mềm, GIS làm việc với các thông tin không gian, phi không gian, thiết lập quan hệ không gian giữa các ñối tượng. Có thể nói các chức năng phân tích không gian ñã tạo ra diện mạo riêng cho GIS. Xét dưới góc ñộ ứng dụng trong quản lý nhà nước, GIS có thể ñược hiểu như là một công nghệ xử lý các dữ liệu có toạ ñộ ñể biến chúng thành các thông tin trợ giúp quyết ñịnh phục vụ các nhà quản lý. Xét dưới góc ñộ hệ thống, GIS là hệ thống gồm các hợp phần: Phần cứng, Phần mềm, Cơ sở dữ liệu và Cơ sở tri thức chuyên gia. 2.3.2. Cấu trúc và dữ liệu của GIS 2.3.2.1. Cấu trúc GIS o Phần cứng Bao gồm hệ thống máy tính và các thiết bị ngoại vi có khả năng thực hiện các chức năng nhập thông tin (Input), xuất thông tin (Output) và xử lý thông tin của phần mềm. Hệ thống này gồm có máy chủ (server), máy khách Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………26 (client), máy quét (scanner), máy in (printer) ñược liên kết với nhau trong mạng LAN hay Internet o Phần mềm ði kèm với hệ thống thiết bị trong GIS ở trên là một hệ phần mềm có tối thiểu 4 nhóm chức năng sau ñây: - Nhập thông tin không gian và thuộc tính từ các nguồn khác nhau. - Lưu trữ, ñiều chỉnh, cập nhật và tổ chức các thông tin không gian và thuộc tính. - Phân tích biến ñổi thông tin trong cơ sở dữ liệu nhằm giải quyết các bài toán tối ưu và mô hình mô phỏng không gian - thời gian. - Hiển thị và trình bày thông tin dưới các dạng khác nhau, với các biện pháp khác nhau. Phần mềm ñược phân thành ba lớp: hệ ñiều hành, các chương trình tiện ích ñặc biệt và các chương trình ứng dụng. o Cơ sở dữ liệu (CSDL) GIS phải bao gồm một cơ sở dữ liệu chứa các thông tin không gian (thông tin ñịa lý: cặp tọa ñộ x,y trong hệ tọa ñộ phẳng hoặc ñịa lý) và các thông tin thuộc tính liên kết chặt chẽ với nhau và ñược tổ chức theo một ý ñồ chuyên ngành nhất ñịnh. Thời gian ñược mô tả như một kiểu thuộc tính ñặc biệt. Quan hệ ñược biểu diễn thông qua thông tin không gian và/hoặc thuộc tính o Cơ sở tri thức Cấu trúc của Cơ sở tri thức trong GIS ñược thể hiện như sau Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………27 Hình 2.13 - Cơ sở trí thức trong GIS 2.3.2.2. Dữ liệu của GIS Dữ liệu trong hệ thống thông tin ñịa lý GIS là các dữ liệu ñịa lý nhằm phản ảnh thế giới thực, cần trả lời ñược các câu hỏi: - Cái gì? (dữ liệu thuộc tính); - Ở ñâu? (dữ liệu không gian); - Khi nào? (thời gian); - Tương tác với các ñối tượng khác ra sao? (quan hệ). Một ñối tượng của dữ liệu ñịa lý ñược coi là ñã xác ñịnh khi có thông tin về các lĩnh vực trên. ðặc ñiểm quan trọng trong tổ chức dữ liệu của GIS là: dữ liệu không gian (bản ñồ) và dữ liệu thuộc tính ñược lưu trữ trong cùng một cơ sở dữ liệu (CSDL) và có quan hệ chặt chẽ với nhau. Dữ liệu không gian có hai dạng cấu trúc: Cấu trúc raster có thể hiểu ñơn giản là một “ảnh” chứa các thông tin về một chuyên ñề. Ảnh raster mô phỏng bề mặt trái ñất và các ñối tượng trên ñó bằng một lưới (ñều hoặc không ñều) gồm các hàng và cột. Những phần tử nhỏ này gọi là những pixel hay cell. Giá trị của pixel là thuộc tính của ñối tượng. Kích thước pixel càng nhỏ thì ñối tượng càng ñược mô tả chính xác. Một mặt phẳng chứa ñầy các pixel Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………28 tạo thành raster; Cấu trúc vector mô tả vị trí và phạm vi của các ñối tượng không gian bằng tọa ñộ cùng các kết hợp hình học gồm nút, cạnh, mặt và quan hệ giữa chúng. Về mặt hình học, các ñối tượng ñược phân biệt thành 3 dạng: ñối tượng dạng ñiểm (point), ñối tượng dạng ñường (line) và ñối tượng dạng vùng (region hay polygon). Dữ liệu thuộc tính dùng ñể mô tả ñặc ñiểm của ñối tượng. Dữ liệu thuộc tính có thể là ñịnh tính hoặc ñịnh lượng. Về nguyên tắc, số lượng các thuộc tính của một ñối tượng là không có giới hạn. ðể quản lý dữ liệu thuộc tính của các ñối tượng ñịa lý trong CSDL, GIS ñã sử dụng phương pháp gán các giá trị thuộc tính cho các ñối tượng thông qua các bảng số liệu. Mỗi bản ghi ñặc trưng cho một ñối tượng ñịa lý, mỗi cột của bảng tương ứng với một kiểu thuộc tính của ñối tượng ñó. Dữ liệu chung bao gồm các thông tin về hệ quy chiếu và tỷ lệ bản ñồ. Hệ quy chiếu (Projection): Khoảng cách giữa các ñiểm, diện tích, hình dạng các khu vực trên trái ñất khi biểu thị lên mặt phẳng không tránh khỏi sự biến dạng, hay nói cách khác có sai số. ðể biểu thị bề mặt Elipxoid lên mặt phẳng người ta sử dụng phép chiếu bản ñồ. Phép chiếu bản ñồ xác ñịnh sự tương ứng giữa bề mặt Elipxoid và mặt phẳng có nghĩa là mỗi ñiểm trên bề mặt Elipxoid quay có toạ ñộ φ,λ tương ứng với một ñiểm duy nhất trên mặt phẳng với toạ ñộ vuông góc X,Y. Lưới kinh vĩ ñộ (hoặc các ñường toạ ñộ khác xây dựng trong những phép chiếu nhất ñịnh gọi là lưới chiếu bản ñồ), lưới chiếu bản ñồ ñó là cơ sở toán học ñể phân bố chính xác các yếu tố nội dung bản ñồ. Quan hệ phụ thuộc giữa toạ ñộ một ñiểm trên mặt ñất và toạ ñộ vuông góc của ñiểm ñó trên bản ñồ ñược biểu thị bằng công thức : x= f1(φ,λ); y = f2 (φ,λ) Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………29 Hình 2.14 - Phép chiếu bản ñồ Tỷ lệ bản ñồ (Scale): chỉ mức ñộ thu nhỏ của bản ñồ so với thực tế. Cần phải có một tỷ lệ bản ñồ thích hợp và thống nhất cho các ñối tượng ñịa lý trong một CSDL GIS. Tùy theo quy mô, tính chất của bản ñồ ñể chọn tỷ lệ thích hợp. 2.3.3. Chức năng của GIS o Nhập dữ liệu o Quản lý dữ liệu o Sửa ñổi và phân tích dữ liệu không gian o Sửa ñổi và phân tích dữ liệu phi không gian o Tích hợp dữ liệu phi không gian và thuộc tính ðây là các chức năng quan trọng nhất của GIS, ñể phân biệt với các các hệ khác, nhất là các hệ vẽ bản ñồ tự ñộng và các hệ CAD (Computer-Added Design-thiết kế bằng máy tính) là những hệ cũng làm việc với bản ñồ số trên máy tính - Chiết xuất thông tin: tách, lọc các thông tin quan tâm trong tập dữ liệu; - Nhóm các thông tin theo một tiêu chuẩn nhất ñịnh; - ðo ñạc: xác ñịnh nhanh các thông số hình học của ñối tượng ñược thể hiện như diện tích, ñộ dài, vị trí….; - Chồng ghép bản ñồ Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………30 - Các phép tính toán lân cận (quan hệ không gian): lọc, phân tích vùng ñệm, phân tích xu thế, tính toán ñộ dốc, hướng phơi, phân chia lưu vực, chiết xuất dòng chảy; - Các phép nội suy: từ ñiểm, từ ñường; - Dựng mô hình 3 chiều và phân tích trên mô hình 3 chiều (3D): tạo lát cắt, phân tích tầm nhìn….; - Tính toán mạng ñể tìm khoảng cách, ñường ñi. o Xuất bản 2.3.4. Ứng dụng của GIS Cơ sở dữ liệu ñịa lý ñược tạo và quản lý bằng GIS cho phép các ứng dụng ña ngành có thể ñược thực hiện trên cùng một nền dữ liệu thống nhất. Do vậy, kỹ thuật GIS hiện nay ñược ứng dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực, ñược xem là "công cụ hỗ trợ quyết ñịnh (decision - making support tool). 2.3.4.1. Các bài toán ứng dụng của công nghệ GIS a) Tính toán theo các mô hình ñể tạo ra thông tin mới Ví dụ: + Bản ñồ thích nghi cây trồng ñược tính toán dựa trên việc chồng xếp có trọng số các thông tin: bản ñồ thổ nhưỡng, bản ñồ ñộ dốc. + Bản ñồ hiện trạng rừng hai thời kỳ ñược chồng xếp ñể có bản ñồ về biến ñộng rừng giữa hai thời kỳ. b) Các bài toán mô phỏng Theo các mô hình lý thuyết (mang tính giả ñịnh), GIS còn có ứng dụng trong các bài toán mô phỏng như các ví dụ sau - Với một chiều cao ñập cho trước, GIS có thể mô phỏng ñược mức, lượng, diện tích nước ngập; Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………31 - Với các chiều rộng mở ñường khác nhau trên bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất, GIS cho phép mô phỏng các phương án mở ñường và tiền ñền bù. c) Các ứng dụng có liên quan ñến mô hình số ñộ cao - Như tính toán phạm vi quan sát từ ñiểm phục vụ cho các yêu cầu quân sự hoặc ñặt trạm ăng ten viễn thông (ñiện thoại di ñộng); - Các thông số của ñịa hình ñược xác ñịnh như ñộ cao, ñộ dốc còn phục vụ cho công tác qui hoạch (ví dụ phân cấp phòng hộ ñầu nguồn) và các khoa học trái ñất (ñịa mạo, ñịa lý). d) Các phân tích mạng ðể giải quyết các bài toán tìm ñường ngắn nhất hay thời gian thích hợp ñể bật tắt ñèn xanh ñèn ñỏ trong giao thông ñô thị. e) Các phân tích khoảng cách Có thể ứng dụng tìm ñặt vị trí (allocation) như trạm xe buýt, trạm xăng, siêu thị hay trường học một cách hiệu quả nhất. 2.3.4.2. Một số lĩnh vực ñược ứng dụng chủ yếu trên thế giới Từ những bài toán cơ bản trên, công nghệ GIS ñã mang lại rất nhiều ứng dụng hữu ích cho cuộc sống trong mọi lĩnh vực. a) Nghiên cứu quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường Quản trị rừng (theo dõi sự thay ñổi, phân loại...); Quản trị ñường di cư và ñời sống ñộng vật hoang dã; Quản lý và quy hoạch ñồng bằng ngập lũ, lưu vực song; Bảo tồn ñất ướt; Phân tích các biến ñộng khí hậu, thuỷ văn; Phân tích các tác ñộng môi trường (EIA); Nghiên cứu tình trạng xói mòn ñất; Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………32 Quản trị sở hữu ruộng ñất; Quản lý chất lượng nước; Quản lý, ñánh giá và theo dõi dịch bệnh; Xây dựng bản ñổ và thống kê chất lượng thổ nhường; Quy hoạch và ñánh giá sử dụng ñất ñai. b) Nghiên cứu ñiều kiện tự nhiên kinh tế - xã hội Quản lý dân số; Quản trị mạng lưới giao thông (thuỷ - bộ); Quản lý mạng lưới y tế, giáo dục; ðiều tra và quản lý hệ thống cơ sở hạ tầng. c) Nghiên cứu hỗ trợ các chương trình quy hoạch phát triển ðánh giá khả năng thích nghi cây trồng, vật nuôi và ñộng vật hoang dã; ðịnh hướng và xác ñịnh các vùng phát triển tối ưu trong sản xuất nông nghiệp; Hỗ trợ quy hoạch và quản lý các vùng bảo tồn thiên nhiên; ðánh giá khả năng và ñịnh hướng quy hoạch ñô thị, khu công nghiệp; Hỗ trợ bố trí mạng lưới y tế, giáo dục. d) Sản xuất nông nghiệp và phát triển nông Trong nghiên cứu sản xuất nông nghiệp và phát triển nông thôn, các lĩnh vực ứng dụng của kỹ thuật GIS rất rộng rãi. Do vậy, GIS trở thành công cụ ñắc dụng cho việc quản lý và tổ chức sản xuất nông nghiệp - nông thôn trên các vùng lãnh thổ. Thổ nhường: Xây dựng các bản ñồ ñất và ñơn tính ñất; ðặc trưng hoá các lớp phủ thổ nhường Trồng trọt: Khả năng ._.hanh Ba có tổng diện tích tự nhiên là 19.503,41 ha, chiếm 5,56% tổng diện tích tự nhiên của toàn tỉnh Phú Thọ. Huyện có 25 xã và 1 trị trấn, trong ñó xã có tổng diện tích lớn nhất là xã Thanh Vân (1.506 ha, chiếm 7,72% diện tích toàn huyện; xã có diện tích nhỏ nhất là xã Vũ Yển (253,7 ha, chiếm 1,3% diện tích toàn huyện. Bảng 4.1 - Hiện trạng sử dụng ñất huyện Thanh Ba năm 2007 TT Loại ñất Diện tích (ha) Tỷ lệ (%) Tổng diện tích tự nhiên 19.503,41 100,00 1 ðất nông nghiệp 14.798,13 75,87 1.1 ðất sản xuất nông nghiệp 9.992,16 51,23 1.1.1 ðất trồng cây hàng năm 5.895,05 30,23 1.1.1 ðất trồng cây lâu năm 4.097,11 21,01 1.2 ðất lâm nghiệp 4.610,44 23,64 1.1.1 ðất rừng sản xuất 4.574,44 23,45 1.1.2 ðất rừng phòng hộ 36,00 0,18 1.3 ðất nuôi trồng thủy sản 195,53 1,00 2 ðất phi nông nghiệp 4.062,58 20,83 2.1 ðất ở 861,78 4,42 2.1.1 ðất ở ñô thị 48,50 0,25 2.1.2 ðất ở nông thôn 813,28 4,17 2.2 ðất chuyên dùng 1.557,12 7,98 2.2.1 ðất trụ sở cơ quan, công trình sự nghiệp 31,30 0,16 2.2.2 ðất an ninh quốc phòng 152,17 0,78 2.2.3 ðất sản xuất kinh doanh PNN 127,43 0,65 2.2.4 ðất có mục ñích công cộng 1.246,22 6,39 2.3 ðất tôn giáo tín ngưỡng 7,70 0,04 2.4 ðất nghĩa trang, nghĩa ñịa 154,97 0,79 2.5 ðất sông suối, mặt nước chuyên dùng 1.479,21 7,58 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………62 2.6 ðất phi nông nghiệp khác 1,80 0,01 3 ðất chưa sử dụng 642,70 3,30 3.1 ðất bằng chưa sử dụng 144,76 0,74 3.2 ðất ñồi núi chưa sử dụng 497,94 2,55 (Nguồn: Trung tâm kỹ thuật Tài nguyên và Môi trường Phú Thọ - 01/01/2007) Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………63 4.2. Thiết kế cơ sở dữ liệu và mô hình quản lý dữ liệu ñất 4.2.1. Phân tích thiết kế hệ thống 4.2.1.1. Biểu ñồ phân cấp chức năng Hình 4.1 - Biểu ñồ phân cấp chức năng 4.2.1.2. Xây dựng biểu ñồ luồng dữ liệu a) Các ký hiệu sử dụng trong mô hình luồng dữ liệu - Chức năng xử lý: Biến ñổi thông tin, Biểu diễn là hình bầu dục ở trong ghi tên chức năng: - Luồng dữ liệu là thông tin vào hoặc ra khỏi chức năng, Dùng các mũi tên có hướng, có chú thích dọc theo mũi tên. - Kho dữ liệu là thông tin cần cất giữ ñể sau ñó có một hoặc nhiều chức năng sử dụng chúng, dùng hai ñường thẳng song song ở giữa ghi tên thông tin. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………64 - Thực thể (các tác nhân) là các tổ chức hoặc các tác nhân nằm ngoài hệ thống nhưng có trao ñổi thông tin với hệ thống, dùng hình chữ nhật bên trong ghi tên. b) Biểu ñồ luồng dữ liệu mức ngữ cảnh Biểu ñồ luồng dữ liệu mức khung cảnh ñược xây dựng ở giai ñoạn ñầu của quá trình phân tích thiết kế hệ thống. Biểu ñồ diễn tả tập các chức năng của hệ thống trong các mối quan hệ trước sau trong tiến trình xử lý. Hình 4.2 - Biểu ñồ luồng dữ liệu mức ngữ cảnh Hệ thống thông tin tài nguyên ñất có các tác nhân ngoài là “Người quản trị và Người sử dụng”. Các tác nhân ngoài này sẽ tác ñộng vào hệ thống thông quan các chức năng của chương trình. Trong mô hình này chức năng quản lý người dùng, chức năng cập nhật sẽ do tác nhân ngoài là người quản trị ñảm nhiệm, người quản trị sẽ ñăng nhập vào hệ thống và cập nhật dữ liệu trực tiếp vào các bảng trong cơ sở dữ liệu; Còn các chức năng như xem thông tin phẫu diện, xem thông tin bản ñồ, tìm kiếm phẫu diện … thì tác nhân người sử dụng và người quản trị ñều có thể sử dụng. Trong ñó, các thông tin phẫu diện ñược thông tin từ kho phẫu Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………65 diện, kho phẫu diện chứa những thông tin về cần thiết về các phẫu diện và ñược lấy từ cơ sở dữ liệu. 4.2.2. Xây dựng cơ sở dữ liệu ñất Cơ sở dữ liệu ñất của mô hình ñược lưu dưới ñịnh dạng *.mdb (Microsoft Office Access), các dữ liệu thành phần ñược thể hiện dưới dạng các bảng thông tin và các bảng này có mối quan hệ với nhau thông qua các trường khóa (ID) tạo thành mô hình dữ liệu dạng quan hệ. Trong các bảng dữ liệu thì trường “ID” luôn ñược ñịnh dạng mặc ñịnh kiểu number, còn các trường khác các kiểu ñịnh dạng phụ thuộc vào tích chất thông tin của trường ñó. Các bảng dữ liệu cụ thể của cơ sở dữ liệu ñất gồm: - Bảng dữ liệu CayTrongHienCo: Bảng dữ liệu này chứa các thông tin về các cây trồng ñang trồng tại vị trí ñào phẫu diện, trong bảng này trường “Cây trồng hiện có” có kiểu dữ liệu dạng text; - Bảng dữ liệu CheDoTuoi: Bảng dữ liệu này gồm thông tin về các chế ñộ tưới ñược sử dụng trong khu vực ñiều tra trong bảng này trường “Chế ñộ tưới” có kiểu dữ liệu dạng text; - Bảng dữ liệu DaMe: bao gồm các thông tin về ñá mẹ nằm dưới các lớp ñất của mỗi phẫu diện; - Bảng dữ liệu DiaChi: Bảng dữ liệu này thể hiện các thông tin về ñịa chỉ hành chính của nơi ñào phẫu diện, cụ thể là tên xứ ñồng, xã, huyện, tỉnh, các trường chứa các thông tin này ñều có kiểu dữ liệu dạng text; - Bảng dữ liệu DiaHinhTuongDoi: Bảng dữ liệu này mô tả các dạng ñịa hình tương ñối theo quy ñịnh tại khu vực ñiều tra; - Bảng dữ liệu NguoiDieuTra: bao gồm các thông tin về người ñiều tra phẫu diện như tên, ngày sinh, ñịa chỉ, cơ quan công tác...; Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………66 - Bảng dữ liệu PhauDien: Chứa các thông tin chung, cơ bản nhất ñể mô tả về phẫu diện, bao gồm rất nhiều trường thông tin khác nhau, ñây là bảng dữ liệu quan trọng, nó liên kết với hầu hết các bảng dữ liệu; - Bảng dữ liệu PhanTichNongHoa: Chứa các dữ liệu về kết quả phân tích nông hóa của từng lớp ñất của phẫu diện, các trường dữ liệu trong bảng ñều có kiểu dữ liệu Number; - Bảng dữ liệu PhanTichThoNhuong: Chứa các dữ liệu về kết quả phân tích thổ nhưỡng của từng lớp ñất của phẫu diện, các trường dữ liệu trong bảng ñều có kiểu dữ liệu Number; - Bảng dữ liệu TangDat: Bảng dữ liệu này chứa các dữ liệu về từng tầng ñất của các phẫu diện như thông tin về ñộ sâu, mầu sắc ...; - Bảng dữ liệu ThoiTiet: Bảng dữ liệu gồm các thông tin về thời tiết của thời ñiểm ñiều tra phẫu diện; - Bảng dữ liệu ThucVatTuNhien: Bảng dữ liệu này mô tả các dạng thực vật tự nhiên vốn có trên bề mặt ñất tại vị trí ñào phẫu diện;; - Bảng dữ liệu TrangThaiXoiMon: Bảng dữ liệu này chứa thông tin về mức ñộ xói mòn ñất tại vị trí ñào phẫu diện; - Bảng dữ liệu Admin: Chứa thông tin về tên ñăng nhập và mật khẩu, cho phép người quản trị thực hiện một số quyền nhất ñịnh. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………67 Hình 4.3 - Mối quan hệ của các bảng dữ liệu (1- ∞: quan hệ dạng 1- nhiều) 4.2.3. Tiêu chí ñánh giá mô hình Qua quá trình nghiên cứu, tìm hiểu các tài liệu, các chương trình ñã ñược ứng dụng trong thực tế, cũng như trên thực tế quá trình xây dựng mô hình, ñề tài xin ñưa ra một số tiêu chí cụ thể ñể ñánh giá mô hình quản lý dữ liệu ñất như sau: - Cung cấp một CSDL ñất chính xác cho các phẫu diện ñất; - Tích trữ một cách có hệ thống các biến ñổi về tính chất của các phẫu diện ñất; - Cơ sở dữ liệu và phần mềm quản lý dữ liệu ñất cho phép người sử dụng có các quyền khác nhau khi truy cập vào hệ thống; - Có khả năng ñáp ứng ñược các yêu cầu về nâng cấp và mở rộng cho hệ thống cơ sở dữ liệu; - Bảo ñảm ñược ñộ tin cậy và an toàn của thông tin lưu trữ; - Có khả năng hiển thị tiếng Việt nhằm ñáp ứng yêu cầu của người sử dụng Việt Nam; Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………68 - Không ñòi hỏi yêu cầu cao về phần cứng và phần mềm; - Bảo ñảm ñược các yêu cầu về bền vững của hệ thống (ví dụ sử dụng cấu trúc dữ liệu mở, các công nghệ thông tin phổ biến về tiêu chuẩn phần mềm, không quá phức tạp, thân thiện với người sử dụng, tài liệu hướng dẫn và cài ñặt rõ ràng, dễ hiểu .v.v...). 4.2.4. Thiết lập mô hình 4.2.4.1. Công nghệ và các phần mềm hỗ trợ Chương trình ñược xây dựng dựa trên nền ngôn ngữ Microsoft Visual Basic 6.0 và bộ thư viện ñồ hoạ MapObject của hãng ESRI lập trình trong môi trường GIS và một số phần mềm hỗ trợ: - ArcView, ArcGIS, MapInfo: Xây dựng, biên tập và ñịnh dạng dữ liệu bản ñồ ñược sử dụng trong chương trình. - MapObject: Là bộ thư viện ñồ hoạ dùng phát triển các ứng dụng ñộc lập của hãng ESRI với chức năng hiển thị, truy vấn, chỉnh sửa dữ liệu dạng tập tin, liên kết giữa Visual Basic 6.0 và Shape file. - FlexGrid7 ñược cung cấp bởi công ty VideoSoft của Hoa Kỳ là một OLE ñể hiển thị, chỉnh sửa, ñịnh dạng, tóm tắt và in dữ liệu dạng bảng. 4.2.4.2. Cấu trúc ðể ñạt ñược các yêu cầu như trên hệ thống quản lý trong ñề tài này bao gồm một cơ sở dữ liệu tính chất phẫu diện ñất và giao diện chính của chương trình, có chức năng hiển thị các thông tin quản lý phẫu diện, so sánh phẫu diện và cập nhật dữ liệu. Như trình bày ở hình 4.4. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………69 Hình 4.4 - Cấu trúc mô hình quản lý dữ liệu ñất - Hệ thống cơ sở dữ liệu ñất nhằm tích trữ dữ liệu thuộc tính của ñất và các dữ liệu liên quan khác như toạ ñộ ñịa lý, dữ liệu của dữ liệu v.v... - Phần mềm quản lý cơ sở dữ liệu ñất bao gồm các module giao diện với người quản trị như ñăng nhập, quản trị hệ thống, quản lý thông tin phẫu diện, hiển thị dữ liệu, tìm kiếm dữ liệu. - Giao diện chính của chương trình cung cấp thông tin cho người sử dụng ñồng thời người quản lý, mà ñối tượng chính là những tài nguyên ñất. 4.3. Nội dung mã nguồn Nội dung mã nguồn của mô hình hệ thống quản lý dữ liệu ñất ñược trình bày trong ñề tài này dưới dạng các bảng tóm tắt thành phần. Hình 4.5 và 4.6 là bảng tổng kết các Sub và Function của hai thành phần chính trong mô hình quản lý dữ liệu ñất. Sơ ñồ này nên ñược nghiên cứu cùng với mã nguồn ñể có thể hiểu ñược chi tiết phần mềm. Module Main.bas kiểm soát công ñoạn khởi ñộng hệ thống, chương trình và biểu thị các giao diện của phần mềm quản lý. Module basViewInfo.bas bao gồm các Function() và các Sub() có chức năng thêm dữ liệu ảnh và các dữ liệu bản ñồ. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………70 Module MOLTCommon.bas bao gồm các ñối tượng cho phép truy cập bản ñồ, hiển thị dữ liệu bản ñồ, tạo và thao tác với các ñiểm, ñường, vùng… Module mdNotifyIcon.bas bao gồm các sub thực hiện chức năng hiển thị biểu tượng của chương trình ở khay hệ thống. Hình 4.5 - Nội dung các chương trình thành phần (modules) Hình 4.6 - Nội dung bản giao diện chính o Sau ñây là chức năng của một số Sub và Function chính: Các Sub và Function trong các module: - Sub Main(): Khởi tạo một số tham số sử dụng trong chương trình và thiết lập ñường dẫn tới cơ sở dữ liệu. - Function AddImage(): Có chức năng thêm ảnh vào bản ñồ. - Function AddShapeFile(): Có chức năng thêm vào một lớp bản ñồ ở ñịnh dạng Shapfile. - Sub FullExtent(): Chức năng của Sub này là giúp cho việc mở rộng bản ñồ. - Function dataPath(): Thiết lập ñường dẫn tới nơi chứa dữ liệu. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………71 - Function shpPath() As String: Hàm này có chức năng lấy ra dữ liệu dạng Shapfile. - Function twoShapesBounds( ByVal shpOne As Object, ByVal shpTwo As Object) As MapObjectsLT2.Rectangle: Chức năng này cho phép sử dụng hình chữ nhật trong thư viện MapObject. - Function returnRGB(ByVal cv As Long) As Long(): Chức năng này cho phép ñưa ra một mảng chứa ba màu ñỏ, xanh lá cây, xanh da trời. Các Sub và Function trong các form: - Sub Form_Load(): Chức năng của Sub này bao gồm các công việc khai báo biến, ñưa dữ liệu lên bản ñồ. - Sub cmdExport_Click(): Chức năng xuất bản ñồ ra file ảnh. - Sub VSFGridCurrPDLoad(ByVal m_currRow As Byte): ðưa dữ liệu là các tính chất của các phẫu diện hiển thị ra bảng. - Sub DBConnection(ByVal strFieldName As String): Thực hiện chức năng kết nối cơ sở dữ liệu. - Sub MapMain_MouseDown(Button As Integer, Shift As Integer, X As Single, Y As Single): Cho phép thao tác với các dữ liệu bản ñồ như phóng to, di chuyển bản ñồ... - Sub XYLocate(Xmouse, YMouse As Single): Sub này có chức năng xác ñịnh vị trí các phẫu diễn trên bản ñồ. 4.4. Giao diện và ứng dụng phần mềm Chương trình xây dựng cho người sử dụng ñược thiết kế với giao diện thân thiện, dễ dàng sử dụng cho người dùng. Với chức năng phân quyền cho người sử dụng, người quản trị hệ thống (Admin) có toàn quyền với hệ thống, còn người dùng thông thường chỉ có quyền truy cập vào một số chức năng như xem thông tin phẫu diện, tìm kiếm thông tin … Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………72 4.4.1. Giao diện sử dụng Giao diện sử dụng của mô hình ñược thiết kế bao gồm giao diện khởi ñộng chương trình, giao diện sử dụng ñược kích hoạt bởi người sử dụng và người quản trị và các giao diện chức năng hay nói chính xác hơn là các cửa sổ thể hiện kết quả của các yêu cầu sử dụng và quản lý dữ liệu. Hình 4.7 - Giao diện khởi ñộng chương trình Ngay sau khi kích hoạt chương trình, người dùng sẽ nhận ñược yêu cầu chọn chế ñộ làm việc cụ thể. Sau khi người dùng chọn chế ñộ làm việc của mình thì sẽ xuất hiện giao diện sử dụng chương trình (hình 4.8). Về mặt giao diện sử dụng thì không có sự khác biệt nhiều giữa giao diện với người sử dụng và giao diện của nhà quản lý, sự khác biệt giữa hai chế ñộ làm việc này ñược thể hiện chủ yếu thông qua các chức năng sử dụng của chương trình, sự khác biêt này sẽ ñược thể hiện cụ thể ở phần giới thiệu về các chức năng của chương trình. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………73 Hình 4.8 - Giao diện sử dụng chương trình Chương trình ñược thiết kế gồm có các menu chính là menu He thong (Hệ Thống), menu Quan ly du lieu (Quản lý dữ liệu),menu Huong dan (Hướng dẫn). Trên giao diện sử dụng của chương trình có thanh công cụ (Toolbar) và trên thanh công cụ các các nút (Button), các nút này giúp người dùng kích hoạt các chức năng sử dụng nhanh và thuận tiện hơn. 4.4.2. Các chức năng của chương trình Ngay sau khi kích hoạt chương trình, người dùng sẽ nhận ñược yêu cầu chọn chế ñộ làm việc cụ thể. Chế ñộ làm việc mà người dùng lựa chọn sẽ cho phép người dùng ñược sử dụng các chức năng nhất ñịnh của chương trình. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………74 Hình 4.9 - Cửa sổ yêu cầu lựa chọn chế ñộ làm việc 4.4.2.1. Các chức năng ñối với người sử dụng thông thường Nếu người dùng chọn chế ñộ làm việc là “sử dụng” thì chương trình sẽ trở về giao diện của người sử dụng, người dùng không cần ñăng nhập vào hệ thống. Với chế ñộ làm việc này thì người sử dụng chỉ ñược thực hiện một số chức năng nhất ñịnh. Tại menu “He Thong” Hình 4.10 - Các chức năng tại menu “He Thong” Người sử dụng không ñược sử dụng chức năng “Quan Tri”, chức năng này bị ẩn ñi (hình 4.10), ñể sử dụng chức năng này người sử dụng cần phải “Dang Nhap” vào hệ thống. Khi lựa chọn chức năng “Dang Nhap”, sẽ xuất hiện cửa sổ chức năng ñăng nhập ñể người sử dụng có thể ñăng nhập hệ thống nếu có tên và mật khẩu ñăng nhập chính xác. Nếu người sử dụng muốn dừng chương trình thì có thể chọn chức năng “Thoat” hoặc nút “Thoat chuong trinh” trên thanh công cụ. Tại menu “Quan ly du lieu” Các chức năng sử dụng trên menu “Quan ly du lieu” ñược thể hiện như hình 4.12. Trong ñó có chức năng “Cap Nhap Thong Tin” bị ẩn ñi, tức là chỉ người quản lý mới ñược sử dụng chức năng này. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………75 Hình 4.11 - Các chức năng trên menu “Chuc Nang” Như vậy, ở menu này, người sử dụng có thể sử dụng Chức năng “Xuat Du Lieu” và chức năng “Tim Kiem Thong Tin”. Chức năng “Xuat Du Lieu” cho phép xuất các dữ liệu ñã ñược lưu trữ trong hệ thống cơ sở dữ liệu của chương trình gồm các dữ liệu thuộc tính và bản ñồ. Hình 4.12 - Các chức năng xuất dữ liệu tại menu “Quan ly du lieu” Khi người dụng chọn chức năng “Tim Kiem Thong Tin” thì sẽ xuất hiện cửa sổ tìm kiếm thông tin như hình 4.13. Trên cửa sổ tìm kiếm thông tin, người sử dụng có thể xem ñược các thông tin chi tiết của các phẫu diện ñất như thông tin về các tầng ñất, kết quả phân tích thổ nhưỡng và nông hóa. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………76 Hình 4.13 – Kết quả của chức năng “Tim Kiem Thong Tin” Tại menu “Huong Dan” Tại menu này có hai chức năng là chức năng “Tro Giup” và chức năng “Gioi Thieu”. Hình 4.14 - Các chức năng trên menu “Huong Dan” Người dùng có thể kích hoạt chức năng “Tro Giup” thông qua menu hoặc ấn phím F1 hoặc sử dụng nút “Tro giup” trên thanh công cụ. Chức năng này kết nối với file “Trợ giúp” (help) ñược lưu trữ tại thư mục dữ liệu “data” Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………77 của chương trình. File “Trợ giúp” chứa tất các thông tin cơ bản cần biết ñể sử dụng chương trình giúp người dùng có thể giải ñáp những thắc mắc trong quá trình sử dụng. Hình 4.15 - Kết quả của chức năng “Tro Giup” Nếu muốn biết các thông tin cơ bản về chương trình như tác giả, thời gian, ñịa ñiểm thực hiện chương trình… người dùng có thể sử dụng chức năng “Gioi Thieu”. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………78 Hình 4.16 - Giới thiệu chương trình Các chức năng trên thanh công cụ Hình 4.17 - Các chức năng của thanh công cụ Trên thanh công cụ các chức năng quản lý bản ñồ là “Phong To” (Phóng to – Zoon in), “Thu Nho” (Thu nhỏ – Zoon out), “Xem Toan Ban Do” (Xem toàn bản ñồ - Zoom all) và “Di Chuyen” (Di chuyển bản ñồ - Move) sẽ giúp người dùng thuận tiện hơn trong việc quan sát và lựa chọn phẫu diện ñất. ðể xem ñược thông tin của một phẫu diện nào ñó, người dùng có thể kích chuột vào nút “Chon Phau Dien” trên thanh công cụ, sau ñó chọn phẫu diện cần xem thông tin trên bản ñồ. Khi ñó, những thông tin cơ bản nhất về phẫu diện sẽ ñược thể hiện trên bảng mô tả phẫu diện ở phía trái màn hình. Bên cạnh ñó, trên thanh công cụ còn có một số chức năng khác như: Nút “ðăng nhập” thay thế cho việc người sử dụng vào kích hoạt chức năng “Dang Nhap” trên menu “He Thong”; Nút “Tìm kiếm thông tin” thay thế chức năng “Tim Kiem Thong Tin” trên menu “Quan ly du lieu”; Nút “Xuất bản ñồ” thay thế chức năng “Xuat du lieu” -> “Xuat ban do” trên menu “Quan ly du lieu”; Nút “Trợ giúp” thay thế chức năng “Tro giup” trên menu “Huong Dan”; và nút ‘Thoát chương trình” thay thế cho chức năng “Thoat” trên menu “He Thong”. 4.4.2.2. Chức năng sử dụng của người quản trị hệ thống Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………79 Ngoài các chức năng mà người sử dụng thông thường có thể thực hiện ñối với chương trình thì người quản trị hệ thống có thể thực hiện thêm các chức năng quản trị hệ thống, các chức năng này ñã bị ẩn ñối với người sử dụng thông thường, hay nói cách khác người quản trị có toàn quyền sử dụng ñối với hệ thống. ðể có thể thực hiện ñược các chức năng quản trị, người quản lý cần ñăng nhập vào hệ thống. Việc ñăng nhập có thể ñược thực hiện ngay khi khởi ñộng chương trình bằng cách chọn chế ñộ làm việc là “Quản lý” hoặc khi ñang làm việc ở chế ñộ “Sử dụng” thì chọn chức năng “Dang Nhap” tại menu “He Thong” hay nút ‘ðăng nhập” trên thanh công cụ của chương trình, khi ñó sẽ xuất hiện cửa sổ ñăng nhập hệ thống. Hình 4.18 - Cửa sổ chức năng ñăng nhập hệ thống Khi người quản trị ñăng nhập hệ thống thành công thì các chức năng quản trị sẽ ñược hiển thị, bao gồm: o Chức năng “Quan Tri” tại menu “He Thong” Hình 4.19 - Chức năng quản trị của hệ thống Chức năng quản trị ñược kích hoạt khi người quản lý chọn chức năng “Quan Tri” tại menu “He Thong” hoặc ấn ñồng thời hai phím “Ctrl+A”. Với Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………80 chức năng này, người quản lý có thể thực hiện các quyền quản trị thành viên ñó là thêm quyền (thêm thành viên quản lý hệ thống), hủy quyền (xóa chức năng quản lý hệ thống của một thành viên nào ñó) và thay ñổi mật khẩu sử dụng. Tất cả những thao tác này sẽ ñược cập nhật trực tiếp vào trong CSDL. Hình 4.20 - Chức năng quản lý thành viên o Chức năng “Cap Nhap Thong Tin” tại menu “Quan ly du lieu” Hình 4.21 - Chức năng “Cap Nhap Thong Tin” Có thể nói chức năng cập nhập thông tin là chức năng rất quan trọng của chương trình, vì chức năng này giúp cho người quản lý có thể cập nhập thông tin dễ dàng và thường xuyên nhờ ñó có thể bắt kịp với những biến ñổi liên tục của các dữ liệu ñất. Bên cạnh ñó, vì chức năng này chỉ có người quản lý mới có thể sử dụng nên ñảm bảo ñược tính an toàn trong công tác lưu trữ dữ liệu. Khi người quản lý kích hoạt chức năng cập nhập thông tin, thì trên màn hình sẽ xuất hiện cửa sổ giao diện cập nhập thông tin. Trên cửa sổ này sẽ cho người quản lý thấy ñược tất cả các dữ liệu ñang ñược lưu trên cơ sở dữ liệu của chương trình. Người quản lý có thể thay ñổi nội dung các thông tin ñó, Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………81 sau ñó kích vào nút “Cập nhập” thì những thay ñổi sẽ ñược lưu vào hệ thống cơ sở dữ liệu; Nếu không thì chọn nút “Thoát” ñể ra khỏi chức năng này. Hình 4.22 - Cửa sổ cập nhập thông tin 4.5. ðóng gói chương trình Thao tác ñóng gói chương trình giúp tạo ñược một chương trình con có thể cài ñặt và chạy ñộc lập trên máy tình mà ko cần sự hỗ trợ của bất kỳ chương trình nào. 4.5.1. Những file và tập tin sử dụng ñể ñóng gói chương trình c:\windows\system32\ msvbvm60.dll c:\windows\system32\ msvbvm60.dll\3 c:\Program Files\Microsoft Visual Studio\VB98\VB6.OLB c:\windows\system32\ stdole2.tlb Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………82 c:\Program Files\Common Files\Microsoft Share\Smart Tag\MOFL.DLL c:\Program Files\Common Files\System\ado\msado15.dll c:\Program Files\Common Files\System\ado\msaADOX.dll c:\windows\system32\ msbind.dll c:\Program Files\Common Files\Microsoft Share\DAO\dao350 c:\windows\system32\ Vsflex7u.oca c:\windows\system32\ Vsflex7u.ocx c:\Program Files\Common Files\esri\ moLT20.ocx c:\windows\system32\ msadodc.ocx c:\windows\system32\ comdlg32.ocx c:\windows\system32\ MSDATGRD.ocx c:\windows\system32\ FM20.dll c:\windows\system32\ tabctl32.ocx c:\windows\system32\ mscomctl.ocx c:\Program Files\TeeChart Pro v5 ActiveX Control\ TeeChart.ocx 4.5.2. Những file dữ liệu ñầu vào \Data\*.mdb \Maps\*.shp \Data\*.chm config.ini 4.5.3. Thử nghiệm phần mềm Phiên bản ñầu tiên của mô hình quản lý dữ liệu ñất sau khi ñược hoàn thành sẽ ñược chạy thử nghiệm tại Bộ môn Khoa học ñất - Khoa Tài nguyên và Môi trường - Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………83 5. KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 5.1. Kết luận 1. Qua quá trình nghiên cứu và thực hiện, ñề tài ñã ñiều tra, tìm hiểu về một số hệ thống CSDL và công nghệ ñã ñược ứng dụng trong công tác quản lý dữ liệu ñất trên thế giới cũng như tại Việt Nam. Qua ñó có những lựa chọn phù hợp về công nghệ ñể tiến hành xây dựng mô hình quản lý dữ liệu ñất, cụ thể là xây dựng cấu trúc CSDL theo cấu trúc CSDL “Hệ thống thông tin ñất và nước” (Land and Water Information System) của FAO; sử dụng môi trường lập trình của Visual basic 6.0 và MapObjects; sử dụng công cụ xây dựng, quản lý bản ñồ là phần mềm ArcView, ArcMap; sử dụng Microsoft Office Exel, Access ñể xây dựng và quản lý dữ liệu thuộc tính của hệ thống; ñồng thời ñề xuất một số tiêu chí ñánh giá mô hình quản lý dữ liệu ñất. 2. Từ những số liệu thu thập ñược kết hợp với các phần mềm hỗ trợ, ñề tài ñã thiết lập ñược một cơ sở dữ liệu ñất tổng quát cho vùng nghiên cứu. Cơ sở dữ liệu ñất bao gồm các dữ liệu thuộc tính như thông tin về phẫu diện ñất, về các tầng ñất, kết quả phân tích nông hóa, thổ nhưỡng của các mẫu ñất; các dữ liệu không gian như bản ñồ vị trí các ñiểm phẫu diện, bản ñồ hành chính huyện Thanh Ba và một số các dữ liệu khác. 3. Dựa trên nội dung của cơ sở dữ liệu ñất xây dựng mô hình quản lý dữ liệu ñất cho huyện Thanh Ba - tỉnh Phú Thọ. Mô hình ñã thực hiện ñược công tác quản lý dữ liệu ñược tổng hợp từ kết quả của quá trình ñiều tra và phân tích phẫu diện ñất, ñồng thời mô phỏng ñược các kết quả ñó trên bản ñồ. 4. Mô hình quản lý dữ liệu ñất ñược thể hiện thông qua một chương trình phần mềm ứng dụng với ñấy ñủ các chức năng của một phần mềm ñộc lập. Các chức năng ñược thiết lập thông qua các menu của hệ thống, bao gồm các chức năng về quản lý thông tin các phẫu diện trên bản ñồ; hiển thị dữ liệu; cập Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………84 nhật dữ liệu; tìm kiếm thông tin, trợ giúp sử dụng. Bên cạnh ñó, tính bảo mật chính là ñiểm mạnh của chương trình, tình bảo mật ñược thể hiện qua các chức năng về quản trị hệ thống như ñăng nhập, quản trị thành viên, các chức năng này giúp ñảm bảo ñộ tin cậy cho dữ liệu sử dụng. Tuy nhiên, do còn nhiều hạn chế về thời gian, kinh phí nên chương trình ñược xây dựng vẫn còn nhiều hạn chế trong quá trình sử dụng như hạn chế trong khả năng hiển thị bản ñồ; mới chỉ quản lý ñược số lượng nhất ñịnh các thông tin, dữ liệu; không có khả năng kết nối với Web. 5.2. ðề nghị 1. Tiếp tục hoàn thiện hệ thống theo hướng thân thiện với người sử dụng cũng như thiết kế cơ sở dữ liệu và chương trình hợp lý hơn; xây dựng thêm các chức năng như ñánh giá ñất, phân loại ñất, xây dựng bản ñồ ñất… nhằm tạo thuận lợi trong công tác quản lý dữ liệu cũng như hỗ trợ các nhà quản lý ñưa ra các biện pháp sử dụng ñất hiệu quả hơn. ðồng thời, tiếp tục xây dựng chương trình với quy mô lớn hơn, mở rộng ra quy mô tỉnh và quốc gia. 2. Trong quá trình phát triển phần mềm ñể giảm kinh phí xây dựng chương trình ta có thể lựa chọn dùng phần mềm My SQL với mã nguồn mở. Còn với phần mềm GIS ta có thể sử dụng công nghệ ArcGIS của hãng ESRI với nhiều lựa chọn như sử dụng hệ quản trị CSDL bản ñồ ArcSDE cho máy chủ và phần mềm ArcGIS cài ñặt trên các máy trạm. 3. Sử dụng những công cụ có tính ứng dụng cao như Visual Basic.Net và ArcObject; Python và ArcObject hay Pearl và MapServer ñể xây dựng chương trình với những chức năng hoàn thiện hơn có khả năng hiển thị dữ liệu bản ñồ tốt hơn và kết nối ñược với Web. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………85 TÀI LIỆU THAM KHẢO A - Tiếng Việt 1. Võ Tòng Anh - Giáo trình giảng dạy trực tuyến “Phân loại ñất theo Hệ thống chú dẫn bản ñồ thế giới 1:5.000.000 FAO/UNESCO, 1988” - Khoa Nông nghiệp – ðại học Cần Thơ – 2. Hoàng Việt Anh, Ngô ðình Quế - Phần mềm ñánh giá ñất lâm nghiệp FOLES - Trung Tâm Nghiên cứu Sinh Thái và Môi trường rừng - Viện KH Lâm Nghiệp Việt Nam; 3. Nguyễn Duy Bình - Bài giảng Hệ thống thông tin ñất – Khoa Tài nguyên và Môi trường - ðại học Nông nghiệp Hà Nội; 4. Nguyễn Duy Bình - Giáo trình Tổng quan về quan hệ số liệu Môi trường - Khoa Tài nguyên và Môi trường - ðại học Nông nghiệp Hà Nội; 5. Nguyễn Duy Bình - Ứng dụng công nghệ thông tin ñể quản lý dữ liệu sinh vật biến ñổi gen; 6. Trần Quốc Bình – 2004 – Bài giảng ESRI ArcGIS 8.1 – Trường ðại học Khoa học tư nhiên – ðại học Quốc gia Hà Nội 7. Trần Văn Chính (chủ biên) - Giáo trình Thổ nhưỡng – Khoa Tài nguyên và Môi trường - ðại học Nông nghiệp Hà Nội; 8. Nguyễn Thị Ngọc Mai; Nguyễn Hữu Ánh - 2000 - Lập trình cơ sở dữ liệu Microsoft Visual Basic 6.0 – Nhà Xuất bản Giáo dục – Hà Nội; 9. Võ Quang Minh - Các ứng dụng của hệ thống thông tin ñịa lý - 10. Võ Quang Minh - Tổng quan về công nghệ thông tin – Khoa Nông nghiệp – Trường ðại học Cần Thơ – 11. ðào Châu Thu - Bài giảng ðánh giá ñất – Khoa Tài nguyên và Môi trường – ðại học Nông nghiệp Hà Nội; Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………86 12. Trung tâm kỹ thuật Tài nguyên và Môi trường – Tỉnh Phú Thọ - “Báo cáo ñánh giá và phân loại ñất huyện Thanh Ba” – tỉnh Phú Thọ; 13. Trung tâm Viễn thám - Bộ Tài nguyên và Môi trường –Tài liệu giới thiệu phần mềm Hệ thống thông tin ñất Việt Nam (Vilis - Viet Nam Land Information system); 14. “Giáo trình Visual Basic” – áotrìnhtinhọc/. B - Tiếng Anh 15. David W.Rich - Relational management and display of site Environmantal data – FAO; 16. B. Booth and A. Mitchell - 2001 - Getting Started with ArcGIS - ESRI Press - United Stated of America; 17. Erika Micheli - IUSS Working Group WRB - FAO - 2006 - World reference base for soil resources - World Soil Resources Reports No. 103 - Rome - Italy; 18. ESRI - 2000 - About MapObject LT2 VB Samples; 19. FAO and The European Commission - 1999 - The European Soil Info Systems - World Soil Resources Reports No.91 - Rome - Italy; 20. FAO - December 1997 - Land and water resources Information System” - Land and water Bulletin No.7 – Rome – Italy; 21. FAO and Regional Office for Asia and the Pacific - November 2003 – AGRO-Ecological zoning and GIS application in Asia – with special emphasis on land degradation assessment in drylands (LADA) - Regional Workshop Bangkok – Thailand; 22. Database - from Wikipedia – Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………87 23. Geograpgic Information System - from Wikipedia - 24. VideoSoft – November 1999 - VSFlex Grid Pro 7.0 Help. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………88 PHỤ LỤC Phụ lục 01: Thông tin của các phẫu diện ñất huyện Thanh Ba - Phú Thọ Phụ lục 02: Kết quả phân tích ñất thổ nhưỡng huyện Thanh Ba Phụ lục 03: Kết quả phân tích ñất nông hóa huyện Thanh Ba ._.