LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tôi. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận án này là trung thực và không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào.Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định. Hà Nội, Ngày 03 tháng 03 năm 2014. HỌC VIÊN Võ Ngọc Quang LỜI CẢM ƠN Sau hai năm học tập và làm luận văn, được sự nhiệt tình giúp đỡ của các thầy giáo, cô giáo trường Đại học Thủy lợi, bằng sự nỗ lực cố gắng học tập, nghiên cứu và tìm tòi, tích lũy kinh nghiệm thực tế của bản thân đến nay đề tài “Ứng dụng công nghệ GIS trong quản lý cơ sở dữ liệu, quy hoạch phân loại hệ sinh thái và đa dạng sinh học cây trồng trên địa bàn thành phố Hà Nội” đã được tác giả hoàn thành đúng thời hạn quy định. Trong khuôn khổ của luận văn, với kết quả còn rất khiêm tốn trong việc nghiên cứu cơ sở khoa học phục vụ cho việc lựa chọn giải pháp hợp lý phù hợp cho quản lý cơ sở dữ liệu, quy hoạch phân loại hệ sinh thái và đa dạng cây trồng, tác giả hy vọng đóng góp một phần nhỏ phục vụ cho nghiên cứu các vấn đề có liên quan. Đặc biệt tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo TS. Nguyễn Thế Hoà đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và cung cấp các thông tin khoa học cần thiết trong quá trình thực hiện luận văn. Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo Khoa Kinh tế và quản lý - Trường Đại học Thủy Lợi, đã giảng dạy tạo điều kiện giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Cuối cùng tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Phòng Đào tạo Đại học và sau đại học - Trường Đại học Thuỷ lợi nơi tác giả đã từng công tác; gia đình, bạn bè đã động viên, tạo mọi điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn đúng thời hạn. Do hạn chế về thời gian, kiến thức khoa học và kinh nghiệm thực tế của bản thân tác giả nên luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả rất mong nhận được ý kiến đóng góp và trao đổi chân thành giúp tác giả hoàn thiện hơn đề tài của luận văn. Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, Ngày 03 tháng 03 năm 2014. HỌC VIÊN Võ Ngọc Quang MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1 1.1 Khái niệm về GIS và ứng dụng công nghệ thông tin trên GIS 1 1.1.1 Khái niệm GIS 1 1.1.2 Nguồn gốc và sự phát triển của GIS 1 1.1.3 Các đặc điểm điển hình của hệ thống GIS 2 1.1.4 Sự cần thiết của GIS 3 1.1.5 Thành phần của GIS 4 1.1.6 Một số ứng dụng của GIS 9 1.1.7 Chi phí cho GIS 11 1.2 Khái niệm về cơ sở dữ liệu và bản đồ 12 1.2.1 Khái niệm cơ sở dữ liệu 12 1.2.2 Sự cần thiết của các hệ cơ sở dữ liệu 12 1.2.3 Mô hình kiến trúc tổng quát cơ sở dữ liệu 13 1.2.4 Mục tiêu của các hệ cơ sở dữ liệu 14 1.2.5 Khái niệm bản đồ 15 1.2.6 Phân loại bản đồ 15 1.2.7 Các hệ quy chiếu và hệ tọa độ sử dụng ở Việt Nam 16 1.2.8 Cấu trúc cơ sở dữ liệu bản đồ 17 1.3 Vai trò, vị trí của công tác quy hoạch và phân loại hệ sinh thái và đa dạng sinh học 17 1.3.1 Hệ sinh thái 17 1.3.2 Đặc điểm, chức năng của hệ sinh thái 17 1.3.3 Các trạng thái của hệ sinh thái 18 1.3.4 Phân loại hệ sinh thái 18 1.3.5 Đa dạng sinh học 19 1.3.6 Giá trị của đa dạng sinh học 19 2 1.3.7 Vai trò, vị trí của công tác quy hoạch và phân loại hệ sinh thái và đa dạng sinh học 20 1.4 Phương pháp, nội dung ứng dụng GIS trong quản lý cơ sở dữ liệu để quy hoạch, phân loại hệ sinh thái và đa dạng sinh học 22 1.4.1 Nội dung ứng dụng GIS trong quản lý cơ sở dữ liệu để quy hoạch, phân loại hệ sinh thái và đa dạng sinh học 22 1.4.1.1 Về lớp bản đồ chuyên ngành nông nghiệp 22 1.4.1.2 Xây dựng phần mềm tra cứu thông tin trên bản đồ số cho các nhóm cây trồng. 22 1.4.1.3 Thành phần công việc 22 1.4.2 Phương pháp ứng dụng GIS trong quản lý cơ sở dữ liệu để quy hoạch, phân loại hệ sinh thái và đa dạng sinh học 23 1.5 Hiệu quả kinh tế của việc áp dụng các giải pháp tiến bộ khoa học công nghệ 23 1.6 Thực trạng cơ sở dữ liệu và công tác quản lý cơ sở dữ liệu trong ngành Nông nghiệp và phát triển nông thôn nước ta hiện nay 26 Kết luận chương 1. 28 CHƯƠNG 2: THỰC TRẠNG VỀ CÔNG TÁC QUẢN LÝ CƠ SỞ DỮ LIỆU, QUY HOẠCH PHÂN LOẠI HỆ SINH THÁI VÀ ĐA DẠNG SINH HỌC TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HÀ NỘI 29 2.1 Giới thiệu khái quát về Thành phố Hà Nội 29 2.1.1 Vị trí địa lý 29 2.1.2 Địa hình 30 2.1.3 Khí hậu 31 2.1.4 Thực vật và động vật 31 2.1.5 Dân cư 32 2.1.6 Các đơn vị hành chính Hà Nội 32 2.1.7 Kinh tế 32 3 2.2 Thực trạng công tác quản lý cơ sở dữ liệu quy hoạch phân loại hệ thống sinh thái học và đa dạng sinh học cây trồng trên địa bàn Thành phố 34 2.2.1 Kết quả kiểm kê và xây dựng cơ sở dữ liệu về đa dạng cây trồng nông nghiệp Hà Nội 35 2.2.2 Đề xuất danh mục một số nguồn gen cây đặc sản của Hà Nội 37 2.2.3 Kết quả phân tích di truyền 38 2.3 Những đánh giá chung 47 2.3.1 Những kết quả đạt được trong công tác 47 2.3.2 Những mặt còn tồn tại. 49 Kết luận chương 2. 51 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS TRONG QUẢN LÝ CƠ SỞ DỮ LIỆU, QUY HOẠCH PHÂN LOẠI HỆ THỐNG SINH THÁI VÀ ĐA DẠNG SINH HỌC CÂY TRỒNG TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HÀ NỘI 52 3.1 Sự cần thiết của việc ứng dụng công nghệ GIS trong quản lý cơ sở dữ liệu quy hoạch hệ thống sinh thái và đa dạng sinh học cây trồng trên địa bàn thành phố Hà Nội 52 3.2 Trình tự các bước ứng dụng công nghệ GIS trong quản lý cơ sở dữ liệu 52 3.2.1 Quy trình Thu thập và xây dựng CSDL 52 3.2.2 Quy trình cập nhật dữ liệu 53 3.2.3 Lựa chọn giải pháp công nghệ và công cụ phát triển 53 3.3 Nghiên cứu ứng dụng để quản lý cơ sở dữ liệu và xây dựng kịch bản quy hoạch phân bổ cơ cấu cây trồng tại Huyện Đông Anh, Hà Nội 56 3.3.1 Sơ đồ thiết kế hệ thống. 56 3.3.2 Kế hoạch triển khai hệ thống 58 3.3.3 Các giải pháp khai thác thông tin 60 3.3.4 Mô hình xây dựng phần mềm 62 3.3.5 Thiết kế cơ sở dữ liệu 65 3.3.6 Xây dựng kịch bản và đánh giá hiệu quả kinh tế quy hoạch phân bố cây trồng Huyện Đông Anh, Hà Nội theo quy hoạch phát triển kinh tế xã hội. 68 4 3.3.6.1 Giới thiệu khái quát về Huyện Đông Anh 68 3.3.6.2 Phân bố cây trồng hiện tại năm 2012 huyện Đông Anh 74 3.3.6.3 Thay đổi cơ cấu cây trồng theo quy hoạch phát triển kinh tế của Đông Anh. 78 Kết luận chương 3. 80 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 81 Kết luận 81 Kiến nghị 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 PHỤ LỤC 83 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Thành phần của GIS 5 Hình 1.2: Sơ đồ sử dụng các thiết bị trong GIS 6 Hình 1.3: Quản trị cơ sở dữ liệu hệ thống GIS 7 Hình 1.4: Sơ đồ quản trị hệ thống GIS 8 Hình 1.5: Ứng dụng GIS để giám sát sự thay đổi của các ruộng lúa theo giai đoạn phát triển ở Nhật Bản 10 Hình 1.6: Bản đồ phân loại ruộng lúa tại Nhật bản 11 Hình 1.7: Bản đồ phân loại ruộng lúa tại Thái Lan 11 Hình 1.8: Chi phí cho GIS 12 Hình 1.9: Sơ đồ mô hình vật lý tương tác cơ sở dữ liệu 14 Hình 2.1: Bản đồ hành chính Thành phố Hà Nội năm 2013 29 Hình 3.1: Sơ đồ chức năng tổng quan cho hệ thống quản lý CSDL quy hoạch phân bổ cơ cấu cây trồng 56 Hình 3.2: Thuộc tính mô tả bản đồ 57 Hình 3.3: Sơ đồ quy trình truyền, nhận cơ sở dữ liệu về sinh thái học cây trồng 58 Hình 3.4: Mô hình Ba mức Người sử dụng 62 Hình 3.5: Mô hình trao đổi xây dựng phần mềm 63 Hình 3.6: Sơ đồ khối phân tích thiết kế 64 phần mềm quản lý CSDL 64 Hình 3.7: Các phương pháp thu thập bản đồ 65 Hình 3.8: Các lớp dự liệu bản đồ 66 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Thống kê nhóm cây trồng nông nghiệp trên địa bàn Hà Nội năm 2012 39 Bảng 2.2: Đa dạng loài cây trồng nông nghiệp trên địa bàn Hà Nội năm 2012 40 Bảng 2.3: Danh mục một số nguồn gen cây trồng đặc sản Hà Nội cần bảo tồn và phát triển 45 Bảng 3.1: Phân bố sử dụng đất trong toàn huyện Đông Anh 71 Bảng 3.2: Bảng tính lợi ích mang lại từ nhóm cây lương thực của sản xuất nông nghiệp tại năm 2012 74 Bảng 3.3: Tính lợi ích mang lại từ nhóm cây ăn quả của sản xuất nông nghiệp tại năm 2012 75 Bảng 3.4: Tính lợi ích mang lại từ nhóm cây công nghiệp của sản xuất nông nghiệp tại năm 2012 76 Bảng 3.5: Tính lợi ích mang lại từ nhóm cây rau và gia vị của sản xuất nông nghiệp tại năm 2012 76 Bảng 3.6: Tính lợi ích mang lại từ nhóm cây Cây thuốc - Cây Hoa cảnh của sản xuất nông nghiệp tại năm 2012 77 Bảng 3.7: Bảng tính tổng thu nhập thuần túy hiện tại năm 2012 78 Bảng 3.8: Bảng tính tổng thu nhập thuần túy sau khi thay đổi cơ cấu cây trồng theo kịch bản phát triển kinh tế xã hội huyện phê duyệt năm 2013-2020 và tầm nhìn đến 2025 79 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT GIS Geographic Information System CSDL Cơ sở dữ liệu UTM Universal Transverse Meleator NN&PTNT Nông nghiệp và phát triển nông thôn GDP Gross Domestic Product TTLT Thông tư liên tịch BTC Bộ Tài chính BKHCN Bộ Khoa học công nghệ SNN Sở Nông nghiệp TT Thông tư UBND Uỷ ban nhân dân TNTV Thí nghiệm thực vật HTX Hợp tác xã BTNMT Bộ tài nguyên môi trường 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Công nghệ thông tin là tập hợp các phương pháp khoa học, công nghệ và công cụ kỹ thuật hiện đại để sản xuất, truyền đưa, thu thập, xử lý, lưu trữ và trao đổi thông tin số. Công nghệ thông tin đã và đang được ứng dụng rộng rãi, hiệu quả trong mọi lĩnh vực trong cuộc sống, đặc biệt trong lĩnh vực sản xuất, kinh doanh và quản lý của cơ quan nhà nước. Vì vậy công tác nghiên cứu ứng dụng công nghệ thông tin phù hợp từng lĩnh vực chuyên môn, nghiệp vụ và quản lý là hết sức cần thiết. Ngày nay công nghệ GIS đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực và có nhiều ưu điểm so với phương pháp truyền thống, đặc biệt là trong lĩnh vực quản lý tài nguyên, môi trường và biến đổi khí hậu… Ứng dụng GIS để xây dựng cơ sở dữ liệu quản lý, quy hoạch phân loại hệ sinh thái và đang dạng sinh học cây trồng trên địa bàn thành phố Hà Nội nhằm mục đích xây dựng cơ sở dữ liệu hoàn chỉnh phục vụ tốt hơn cho việc quản lý, tra cứu, cập nhật thông tin tại vùng nghiên cứu. Hiện nay ở nước ta đất nông nghiệp thường xuyên có sự biến động rất lớn, do đó việc cập nhật, chỉnh lý những thông tin biến động về đất nông nghiệp một cách kịp thời, chính xác là rất cần thiết. Tuy nhiên, thực tế cho thấy công tác quản lý thông tin, tư liệu về đất nông nghiệp bằng phương pháp truyền thống dựa trên hồ sơ, sổ sách và bản đồ giấy mà các tại xã, phường đang thực hiện khó đáp ứng được nhu cầu cập nhật, tra cứu, khai thác các thông tin. Cục Quản lý đê điều và Phòng chống lụt bão đã chỉ đạo xây dựng chương trình quản lý dữ liệu cơ bản hệ thống đê điều trên máy tính với công nghệ GIS. Trong đó, số liệu nền là các lớp bản đồ cơ bản được số hoá. Các số liệu quản lý bao gồm: (1) Các công trình đê điều hiện có như đê, kè, cống, kho vật tư phòng chống lụt bão, trụ sở đội quản lý đê, trạm thuỷ văn. Các công trình này được số hoá trực tiếp bằng các phần mềm chuyên dụng. (2) Các số liệu mặt cắt địa hình, địa chất (mặt cắt dọc và mặt cắt ngang) được nhập vào chương trình và chương trình sẽ tự [...]... trên địa bàn Thành phố Hà Nội Chương 3: Ứng dụng công nghệ GIS trong quản lý cơ sở dữ liệu, quy hoạch phân loại hệ thống sinh thái và đa dạng sinh học cây trồng trên địa bàn Thành phố Hà Nội 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 Khái niệm về GIS và ứng dụng công nghệ thông tin trên GIS 1.1.1 Khái niệm GIS GIS (Geographic Information System - Hệ thống thông tin địa lý) :Một hệ thống dựa vào máy tính... thống sinh thái và đa dạng sinh học cây trồng để xây dựng bản đồ phân loại hệ thống sinh thái và đa dạng sinh học cây trồng trên địa bàn Thành phố Hà Nội 7 Nội dung của luận văn 4 Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, luận văn gồm có 3 chương như sau: Chương 1: Tổng quan nghiên cứu Chương 2: Thực trạng về công tác quản lý cơ sở dự liệu, quy hoạch phân loại hệ sinh thái và đa dạng sinh học trên địa bàn. .. liệu cây trồng chủ yếu bằng thủ công nên gặp nhiều khó khăn Để khắc phục những hạn chế nêu trên, phát huy trang thiết bị công nghệ thông tin hiện có thì cần có công cụ hỗ trợ để quản lý cơ sở dữ liệu và phục vụ công tác quy hoạch cơ cấu cây trồng là rất cần thiết Vì vậy tác giả xin đề xuất đề tài : Ứng dụng công nghệ GIS trong quản lý cơ sở dữ liệu, quy hoạch phân loại hệ sinh thái và đa dạng sinh học. .. các cơ quan quản lý nhà nước cũng trực tiếp truy cập 6 nhóm cây trồng trên toàn thành phố một cách nhanh chóng Đồng thời giúp cho việc trao đổi thông tin giữa đơn vị trực tiếp quản lý Nhà nước một cách thường xuyên, liên tục 22 1.4 Phương pháp, nội dung ứng dụng GIS trong quản lý cơ sở dữ liệu để quy hoạch, phân loại hệ sinh thái và đa dạng sinh học 1.4.1 Nội dung ứng dụng GIS trong quản lý cơ sở dữ. .. đơn vị quản lý nhà nước về nông nghiệp trong công tác cơ cấu lại cây trồng để đạt hiệu quả kinh tế cao 3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu a Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của đề tài là phương pháp xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ phân loại hệ thống sinh thái và đa dạng sinh học cây trồng nói chung, bản đồ phân loại hệ thống sinh thái và đa dạng sinh học cây trồng trên địa bàn thành phố Hà Nội b... doanh và quản lý của cơ quan nhà nước Vì vậy công tác nghiên cứu ứng dụng công nghệ thông tin phù hợp từng lĩnh vực chuyên môn, nghiệp vụ và quản lý là hết sức cần thiết Xây dựng bản đồ phân loại hệ thống sinh thái và đa dạng sinh học cây trồng tạo điều kiện cho các cấp nhà nước quản lý và sử dụng cây trồng có hiệu quả, đồng thời làm cơ sở cho phân tích đánh giá lập quy hoạch, kế hoạch phân bố nuôi trồng. .. dạng sinh học cây trồng trên địa bàn thành phố Hà Nội 2 Mục đích nghiên cứu của đề tài Hỗ trợ việc lưu trữ cơ sở dữ liệu và tra cứu đa dạng sinh học của hệ sinh thái cây trồng nông nghiệp của Hà Nội, thực hiện theo từng taxon và các đặc điểm cơ bản và tình trạng sử dụng của từng loài trên địa danh từng xã, từng Huyện của Thành phố Hà Nội trên bản đồ số hóa Áp dụng cho các đơn vị tư vấn quy hoạch nông... rằng: "đa dạng sinh học là tính đa dạng của sự sống dưới mọi hình thức, mức độ và mọi tổ hợp, bao gồm đa dạng gen, đa dạng loài và đa dạng hệ sinh thái" 1.3.6 Giá trị của đa dạng sinh học Đa dạng sinh học gồm tính đa dạng, trạng thái khác nhau về đặc tính hoặc chất lượng của sinh vật; Sự đa dạng và tính khác nhau của các loài sinh vật sống và các phức hệ sinh thái mà chúng tồn tại trong đó Tính đa dạng. .. làm cơ sở cho các đợt chỉnh lý và xây dựng Bản đồ phân loại hệ thống sinh thái và đa dạng sinh học cây trồng cho các kỳ kiểm kê sau Bản đồ phân loại hệ thống sinh thái và đa dạng sinh học cây trồng năm 2012 thành phố Hà Nội thể hiện đúng, đầy đủ số liệu trên biểu kiểm kê cây trồng Giúp cho các đơn vị trực tiếp quản lý có thể lưu trữ, bổ sung, truy cập tài liệu một cách nhanh chóng, chính xác và thuận... nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài a Ý nghĩa khoa học của đề tài Đề tài đã hệ thống hoá những vấn đề lý luận có cơ sở khoa học về công tác quản lý cơ sở dữ liệu Phân tích một cách hệ thống và toàn diện thực trạng quản lý và phân loại hệ thống sinh thái và đa dạng sinh học cây trồng, từ đó đó tìm ra một số giải pháp khả thi nhằm tăng cường công tác quản lý, khai thác tốt năng suất cây trồng Những . học trên địa bàn Thành phố Hà Nội. Chương 3: Ứng dụng công nghệ GIS trong quản lý cơ sở dữ liệu, quy hoạch phân loại hệ thống sinh thái và đa dạng sinh học cây trồng trên địa bàn Thành phố Hà. dụng công nghệ GIS trong quản lý cơ sở dữ liệu quy hoạch hệ thống sinh thái và đa dạng sinh học cây trồng trên địa bàn thành phố Hà Nội 52 3.2 Trình tự các bước ứng dụng công nghệ GIS trong quản. 3: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS TRONG QUẢN LÝ CƠ SỞ DỮ LIỆU, QUY HOẠCH PHÂN LOẠI HỆ THỐNG SINH THÁI VÀ ĐA DẠNG SINH HỌC CÂY TRỒNG TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HÀ NỘI 52 3.1 Sự cần thiết của việc ứng dụng