Phân tích, thiết kế cơ sở dữ liệu gis quản lý thông tin lịch sử thửa đất

TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Hiện trạng công tác quản lý đất đai

Hiện nay, công tác quản lý đất đai đã được phân cấp cho các quận huyện, với bản đồ địa chính lưu trữ dưới dạng số và định dạng CAD (Microstation hoặc AutoCAD) Định dạng này cho phép lưu trữ chính xác các yếu tố thuộc tính không gian của thửa đất, như tọa độ và chiều dài cạnh Tuy nhiên, chỉ có loại hình sử dụng đất được thể hiện, trong khi các thuộc tính khác như chủ sử dụng, tình trạng pháp lý và tài sản gắn với đất lại được lưu trữ riêng biệt trong các file excel hoặc access, hoặc thậm chí trong sổ bộ viết tay Cách thức lưu trữ này gây khó khăn trong việc tìm kiếm, xử lý thông tin và quản lý thửa đất, dẫn đến nhầm lẫn trong theo dõi.

Qu ả n lý bi ế n độ ng

Trong quá trình quản lý, các biến động được ghi nhận qua hệ thống sổ theo dõi, bao gồm bốn loại sổ: sổ mục kê, sổ theo dõi biến động, sổ địa chính và sổ theo dõi cấp giấy chứng nhận Mỗi loại thuộc tính được ghi chép trong sổ riêng biệt, và mỗi thửa đất được ghi nhận trên các trang khác nhau Do đó, việc truy xuất và theo dõi các biến động trở nên phức tạp, đặc biệt trong các trường hợp tách hoặc nhập thửa đất.

Các dữ liệu không gian, như bản đồ địa chính, thường xuyên được cập nhật nhưng không theo kịp những thay đổi thực tế Các bản đồ này qua nhiều thời kỳ trở thành những bảng lưu trữ độc lập, thiếu sự liên kết về thuộc tính và vị trí không gian, dẫn đến khó khăn trong việc truy cập lịch sử biến động hình thể của thửa đất.

Chương II: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 8 truy xuất biến động thuộc tính cũng gặp không ít khó khăn do không có được liên kết với vị trí và hình thể thửa đất

Quản lý và tổ chức dữ liệu hiện tại gặp nhiều khó khăn trong việc theo dõi biến động, do có thể xảy ra sai sót chủ quan trong quá trình nhập liệu Hơn nữa, việc truy xuất dữ liệu tại một thời điểm cụ thể gần như không khả thi.

Tất cả các biến động trong quản lý đất đai, từ cấp mới, cấp đổi, tách nhập thửa đất đến thế chấp, đều cần được lưu trữ Do đó, việc khảo sát chi tiết các hình thức biến động là rất quan trọng Điều này giúp thiết kế một CSDL GIS phù hợp, phục vụ cho việc quản lý và truy xuất lịch sử biến động của từng thửa đất cũng như toàn bộ khu vực mong muốn.

Các nghiên cứu nước ngoài

Việc ứng dụng GIS trong quản lý dữ liệu đất đai đã được triển khai từ lâu tại các nước phát triển Các ứng dụng này ngày càng được hoàn thiện, đặc biệt là trong việc lưu trữ và quản lý biến động đất đai theo thời gian Đây là một dạng ứng dụng tương đối mới, mặc dù lý thuyết về dữ liệu đa thời gian đã được phát triển từ khá lâu.

Hiện nay, các giải pháp lưu trữ và phân tích dữ liệu đa thời gian đang được các hãng phần mềm GIS phát triển, nhưng yêu cầu một hệ thống trang thiết bị đồng bộ và đắt tiền, thường chỉ phù hợp với các hệ thống lớn Hệ sản phẩm của ESRI đã phát triển định dạng geodatabase để hỗ trợ lưu trữ dữ liệu đa thời gian, nhưng cần phần mềm ArcGIS, ArcSDE và SQL Server, cùng với một hệ máy tính có mạng LAN Giải pháp này chỉ thích hợp cho các nước có hạ tầng phát triển và quản lý đất đai tập trung với mức biến động thấp Các nhà nghiên cứu về CSDL và GIS đã đề xuất nhiều mô hình lưu trữ biến động tối ưu, với các thử nghiệm tại các trường Đại học và Viện Nghiên cứu.

Nghiên cứu của Jaeik Liou tại Kungl Tekniska Hogskolan, Thụy Điển, đã tổng hợp lý thuyết về cơ sở dữ liệu đa thời gian và phân tích mối quan hệ giữa các thực thể trong cơ sở dữ liệu đất đai, tạo nền tảng cho các nghiên cứu thực nghiệm tiếp theo.

Luận văn tiến sĩ của Ale Raza, thực hiện vào năm 2000, mang tên “Object-Oriented Temporal GIS for Urban Applications”, tập trung vào việc lưu trữ biến động thông qua cấu trúc dữ liệu topology Nghiên cứu này mở ra một hướng đi mới trong lĩnh vực GIS, tuy nhiên, mô hình đề xuất chủ yếu chú trọng vào việc mô hình hóa các biến động mà không phát triển chương trình thử nghiệm.

In 2006, Zhang Ning conducted a research study titled "Spatio-Temporal Cadastral Data Model: Geo-Information Management Perspective in China," which was published at the International Institute of Aerospace Survey and Earth Sciences (ITC) in the Netherlands This study proposed a cadastral data model aimed at improving land management practices in China, focusing primarily on operational research processes.

Mặc dù nhiều nghiên cứu đã xây dựng mô hình, nhưng hầu hết vẫn chưa thực hiện thí nghiệm Do đó, để áp dụng hiệu quả các nghiên cứu này vào thực tế, cần tiến hành các nghiên cứu triển khai phù hợp với đặc điểm của từng khu vực.

Các nghiên cứu trong nước

Hiện nay, một số cơ quan đã áp dụng hệ thống GIS với khả năng lưu trữ dữ liệu đa thời gian (temporal GIS) để phục vụ cho việc lưu trữ lịch sử thửa đất.

Chương II: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 10 cả các cơ quan này đều sử dụng một hệ thống phần mềm chuyên dùng do các hãng phần mềm cung cấp Các giải pháp này chỉ phát huy hết tác dụng cho một hệ thống lớn như các cơ quan chịu trách nhiệm tích hợp dữ liệu hoặc sở tài nguyên – môi trường Trong khi đó, việc theo dõi và lưu trữ lịch sử thửa đất ở mức độ các quận huyện thì chưa có giải pháp cụ thể nào Theo quy định thì Phòng Tài nguyên và môi trường quận huyện “theo dõi biến động về đất đai; cập nhật, chỉnh lý các tài liệu và bản đồ về đất đai; quản lý hoạt động của Văn phòng đăng ký quyền sử dụng đất cấp huyện theo phân cấp của Ủy ban nhân dân cấp huyện; hướng dẫn, kiểm tra việc thực hiện thống kê, kiểm kê, đăng ký đất đai đối với công chức chuyên môn về tài nguyên và môi trường ở xã, phường, thị trấn (sau đây gọi tắt là công chức chuyên môn về tài nguyên và môi trường cấp xã); thực hiện việc lập và quản lý hồ sơ địa chính, xây dựng hệ thống thông tin đất đai cấp huyện.”[2] Theo phân cấp quản lý hiện nay thì đa phần các biến động đất đai lại được xử lý ở cấp quận huyện với cơ sở hạ tầng yếu kém Để phục vụ cho công tác quản lý đất đai, hiện nay trên thị trường có kể đến một số phần mềm tiêu biểu đã được xây dựng như Vilis, CiLis và BTLis Các phần mềm này chủ yếu tập trung vào việc lưu trữ các biến động đất đai nên không chú trọng nhiều vào việc ghi nhận, tức tạo mối quan hệ giữa các biến động nhằm tạo thuận lợi cho việc theo dõi, cập nhật và truy xuất các biến động này

ViLIS là phần mềm được phát triển bởi Trung tâm Viễn thám thuộc Bộ Tài Nguyên Môi Trường, dựa trên nền tảng sản phẩm ESRI Phần mềm này cung cấp đầy đủ công cụ và chức năng cần thiết cho công tác quản lý đất đai, bao gồm nhiều module, mỗi module hỗ trợ các nhiệm vụ cụ thể trong quản lý nhà nước về đất đai.

- Module quản lý cơ sở toán học của bản đồ, hệ thống lưới tọa độ-độ cao các cấp, mốc địa giới hành chính

- Module quản lý cơ sở dữ liệu đất đai: bản đồ địa chính, hồ sơ địa chính, bản đồ trực ảnh, bản vẽ kỹ thuật v.v;

Module đăng ký đất đai đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý hồ sơ và bản đồ địa chính Nó hỗ trợ kê khai đăng ký, in giấy chứng nhận quyền sử dụng đất, cũng như cập nhật và quản lý biến động đất đai hiệu quả.

- Module hỗ trợ thống kê, kiểm kê đất đai, thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất từ bản đồ địa chính

- Module hỗ trợ quản lý qui hoạch đất đai, tính toán đền bù giải tỏa tái định cư theo quy hoạch

- Module trợ giúp quản lý tài chính về đất đai

- Module quản lý nhà ở và in giấy chứng nhận quyền sở hữu nhà ở và quyền sử dụng đất ở

- Module quản lý hệ thống tài liệu đất đai

- Module trao đổi và đồng bộ dữ liệu giữa các cấp của công tác quản lý đất đai

- Module hiển thị, tra cứu và phân phối thông tin đất đai, giao dịch đất đai trên mạng internet/intranet theo giao diện web

- Module quản lý các quá trình giao dịch đất đai, hồ sơ đất đai

Vilis là một hệ thống quản lý đất đai tương đối hoàn chỉnh, nhưng vẫn còn thiếu phần quản lý lịch sử biến động không gian của thửa đất.

CiLis, sản phẩm của Trung tâm thông tin thuộc Bộ Tài nguyên Môi trường, cung cấp đầy đủ chức năng nhập dữ liệu địa chính, chuẩn hoá và xử lý hồ sơ địa chính Chương trình này còn tích hợp các tính năng tìm kiếm và in ấn tiện lợi cho người dùng Tuy nhiên, cần lưu ý rằng CiLis không hỗ trợ chức năng lưu trữ biến động thửa đất.

Chương II: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 12

Sản phẩm của công ty FPT dành cho tỉnh Bến Tre, BTLis, bao gồm ba module chính: xử lý hồ sơ, quản lý hồ sơ đăng ký biến động quyền sử dụng đất, và phổ biến thông tin đất đai trên website của Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Giống như Vilis và CiLis, BTLis hỗ trợ hiệu quả trong quy trình theo dõi hồ sơ và in ấn giấy chứng nhận, tuy nhiên, sản phẩm vẫn chưa phát triển khả năng lưu trữ và hiển thị lịch sử biến động không gian của thửa đất.

Công ty Địa Việt đã phát triển sản phẩm Plis và triển khai các module chương trình tại các Trung tâm thông tin tỉnh nhằm theo dõi biến động thuộc tính mô tả và xử lý hồ sơ địa chính.

Trong bối cảnh hiện tại của phương thức quản lý và hệ thống sản phẩm trên thị trường, việc tổng hợp và phân tích các nghiên cứu để đề xuất giải pháp thiết kế mô hình lưu trữ biến động là rất cần thiết Giải pháp này cần phải phù hợp với cơ sở hạ tầng hiện tại và cách phân cấp quản lý dữ liệu, đặc biệt là tại các cơ quan quản lý cấp quận, huyện.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Mô hình và mô hình hoá

III.1.1 Định nghĩa mô hình

Mô hình là sự đơn giản hóa của thực tế, giúp hiểu rõ một hệ thống phức tạp trong tổng thể Nó mô tả một thực thể và có thể được phân chia thành nhiều góc nhìn, mỗi góc nhìn thể hiện một khía cạnh riêng của sản phẩm hoặc hệ thống Mô hình cũng có thể được phát triển qua nhiều giai đoạn, với mỗi giai đoạn bổ sung thêm các chi tiết cụ thể.

Mô hình thường được thể hiện thông qua ngôn ngữ trực quan, sử dụng các ký hiệu đồ họa và kết nối giữa chúng, trong khi thông tin văn bản chỉ được sử dụng khi cần thiết Để đảm bảo tính hiệu quả, việc biểu diễn mô hình cần tuân thủ một số yếu tố quan trọng.

- Chính xác (accurate): Mô tả đúng hệ thống cần xây dựng

- Đồng nhất (consistent): Các góc nhìn khác nhau không được mâu thuẩn với nhau

- Có thể hiểu được (understandable): Cho những người xây dựng lẫn sử dụng

- Dễ dàng liên lạc với các mô hình khác

Mô hình hoá là việc thể hiện một mô hình bằng một ngôn ngữ trực quan nào đó Mô hình hóa một hệ thống nhằm mục đích:

- Hình dung một hệ thống theo thực tế hay theo mong muốn của chúng ta

Chương III: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 14

- Chỉ rõ cấu trúc hoặc ứng xử của hệ thống

- Tạo một khuôn mẫu hướng dẫn nhà phát triển trong suốt quá trình xây dựng hệ thống

- Ghi lại các quyết định của nhà phát triển để sử dụng sau này

Ngôn ngữ mô hình hóa bao gồm các ký hiệu, tức là những biểu tượng được sử dụng trong mô hình, cùng với một tập hợp các quy tắc hướng dẫn cách sử dụng chúng Những quy tắc này rất quan trọng để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong việc xây dựng và hiểu mô hình.

- Syntactic (Cú pháp): cho biết hình dạng các biểu tượng và cách kết hợp chúng trong ngôn ngữ

- Semantic (Ngữ nghĩa): cho biết ý nghĩa của mỗi biểu tượng, chúng được hiểu thế nào khi nằm trong hoặc không nằm trong ngữ cảnh của các biểu tượng khác

- Pragmatic : định nghĩa ý nghĩa của biểu tượng để sao cho mục đích của mô hình được thể hiện và mọi người có thể hiểu được

III.1.3 UML – Ngôn ngữ mô hình hoá thống nhất

Ngôn ngữ mô hình hóa thống nhất (UML) là một công cụ quan trọng trong việc biểu diễn mô hình theo hướng đối tượng, được phát triển nhằm mục đích hỗ trợ thiết kế và phát triển phần mềm hiệu quả hơn.

- Mô hình hoá các hệ thống sử dụng các khái niệm hướng đối tượng

- Thiết lập một kết nối từ nhận thức của con người đến các sự kiện cần mô hình hoá

- Giải quyết vấn đề về mức độ thừa kế trong các hệ thống phức tạp, có nhiều ràng buộc khác nhau

UML là một ngôn ngữ mô hình hóa được phát triển bởi ba nhà nghiên cứu James Rumbaugh, Grady Booch và Ivar Jacobson, nhằm mục đích tạo ra một công cụ có thể sử dụng hiệu quả cho cả con người và máy móc.

UML (Unified Modeling Language) là một ngôn ngữ mô hình hóa thống nhất, sử dụng các ký hiệu hình học để thể hiện và mô tả thiết kế hệ thống Nó phục vụ như một công cụ để đặc tả, trực quan hóa, xây dựng và lưu trữ thông tin về nhiều khía cạnh của hệ thống phần mềm UML đóng vai trò quan trọng trong việc giao tiếp giữa người dùng, nhà phân tích, nhà thiết kế và nhà phát triển phần mềm.

Khi mô hình hóa bằng ngôn ngữ UML, cần tuân thủ một phương pháp hay quy trình rõ ràng, xác định các bước cần thực hiện và cách thức thực thi Quy trình này thường chia công việc thành các vòng lặp liên tiếp, mỗi vòng lặp bao gồm các bước: phân tích yêu cầu, phân tích, thiết kế, thực hiện và triển khai Việc mô hình hóa với ngôn ngữ UML thường được thực hiện qua các bước cụ thể.

Nghiên cứu sơ bộ cho thấy UML giới thiệu khái niệm Use Case nhằm nắm bắt yêu cầu của người sử dụng Biểu đồ Use Case (Use Case Diagram) trong UML được sử dụng để làm nổi bật mối quan hệ và sự giao tiếp giữa người dùng và hệ thống.

Phương pháp mô hình hóa Use case giúp xác định các tác nhân bên ngoài quan tâm đến hệ thống, đồng thời mô tả các chức năng mà họ yêu cầu từ hệ thống Các tác nhân và Use case được thể hiện cùng với các mối quan hệ trong biểu đồ Use case của UML Mỗi Use case sẽ được ghi chép chi tiết trong tài liệu, nhằm đặc tả các yêu cầu của khách hàng.

Giai đoạn phân tích tập trung vào việc trừu tượng hóa các lớp và đối tượng, cũng như cơ chế hiện hữu trong phạm vi vấn đề Các lớp và mối quan hệ giữa chúng được mô tả thông qua biểu đồ lớp (class diagram) của UML Trong giai đoạn này, chỉ những lớp có liên quan đến vấn đề được mô hình hóa, trong khi các lớp kỹ thuật như giao diện người dùng, dữ liệu và sự giao tiếp chưa phải là ưu tiên.

Kết quả từ giai đoạn phân tích sẽ được phát triển thành một giải pháp kỹ thuật hoàn chỉnh, bao gồm việc bổ sung các lớp mới để xây dựng hạ tầng cơ sở kỹ thuật Giải pháp này sẽ tích hợp giao diện người dùng, chức năng lưu trữ đối tượng trong ngân hàng dữ liệu, khả năng giao tiếp với các hệ thống khác, cũng như giao diện với các thiết bị ngoại vi.

Chương III: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 16 các máy móc khác trong hệ thống, Các lớp thuộc phạm vi vấn đề có từ giai đoạn phân tích sẽ được "nhúng" vào hạ tầng cơ sở kỹ thuật này, tạo ra khả năng thay đổi trong cả hai phương diện: Phạm vi vấn đề và hạ tầng cơ sở Giai đoạn thiết kế sẽ đưa ra kết quả là bản đặc tả chi tiết cho giai đoạn xây dựng hệ thống

Trong giai đoạn xây dựng, các lớp thiết kế sẽ được chuyển đổi thành mã nguồn cụ thể bằng ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng Đây là một bước quan trọng, nơi các mô hình thiết kế được hiện thực hóa thành code, tạo nền tảng cho việc phát triển phần mềm.

Thử nghiệm là quá trình vận hành và điều chỉnh mô hình để đáp ứng các yêu cầu thực tế Một mô hình được phân tích kỹ lưỡng sẽ dẫn đến một thử nghiệm thành công.

Mô hình CSDL đa thời gian

Không gian và thời gian là hai yếu tố quan trọng và cơ bản trong thế giới thực, ảnh hưởng đến mọi đối tượng và sự kiện diễn ra Tất cả các hiện tượng trong cuộc sống đều gắn liền với những khái niệm này, tạo nên sự liên kết chặt chẽ giữa chúng.

Lưu trữ dữ liệu không gian đa thời gian là một thách thức lớn trong việc thiết kế cơ sở dữ liệu (CSDL) hiệu quả Trong những năm qua, việc phát triển một CSDL có khả năng lưu trữ tốt loại dữ liệu này vẫn gặp nhiều khó khăn Để đảm bảo hiệu quả, một CSDL lưu trữ dữ liệu không gian đa thời gian cần đáp ứng một số yếu tố quan trọng.

Hệ thống có khả năng lưu trữ mọi biến động của dữ liệu, bao gồm dữ liệu không gian, dữ liệu thuộc tính và đặc biệt là thời điểm xảy ra các biến động đó.

- Không gian lưu trữ là nhỏ nhất theo biến động

- Truy xuất dữ liệu theo thời gian liên tục và chính xác

- Đáp ứng khả năng truy xuất lịch sử cho từng đối tượng theo các mốc biến động

- Đáp ứng khả năng phục hồi dữ liệu ở bất kỳ thời điểm nào trong lịch sử

Chương này sẽ giới thiệu các khái niệm liên quan đến dữ liệu không gian đa thời gian, từ đó phát triển một cách tiếp cận để xây dựng cơ sở dữ liệu (CSDL) đáp ứng các yêu cầu đã đề ra.

III.2.2 Khái niệm CSDL đa thời gian

Trong cơ sở dữ liệu, thời gian trong thế giới thực có thể được nhận diện theo hai cách chính: thời điểm rời rạc (discrete time) và chuỗi thời gian liên tục (dense time).

Các thời điểm rời rạc được ghi nhận qua các mốc thời gian cụ thể như ngày tháng năm, ví dụ như ngày ký giấy chứng nhận quyền sử dụng đất hay ngày ký hợp đồng chuyển nhượng quyền sử dụng đất Những thời điểm này được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu (CSDL) để xác nhận các mốc có biến động trong CSDL.

Chuỗi thời gian là khoảng thời gian liên tục cho một sự kiện, được ghi nhận trong cơ sở dữ liệu (CSDL) như thời gian cần thiết để xây dựng bản đồ địa chính cho một khu vực hoặc quốc gia Công tác này thường yêu cầu một khoảng thời gian dài để hoàn thành Ngoài ra, chuỗi thời gian cũng có thể hiểu là thời gian tồn tại của một đối tượng, chẳng hạn như thời gian mà một thửa đất tồn tại trước khi được hợp nhất với thửa khác hoặc tách thành nhiều thửa khác.

Hình III.1Cấu trúc thời gian

Thời gian đối tượng sinh ra

Trục thời gian Khoảng thời gian đối tượng tồn tại

Thời gian đối tượng mất đi Thời điểm rời rạc

Chương III: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 18

Các thời điểm rời rạc trong cơ sở dữ liệu (CSDL) đóng vai trò là các mốc xác định chuỗi thời gian Khoảng thời gian giữa thời điểm bắt đầu và kết thúc của một đối tượng hoặc sự kiện thể hiện thời gian liên tục mà đối tượng hoặc sự kiện đó tồn tại trong thế giới thực.

Th ờ i gian c ủ a bi ế n độ ng và th ờ i gian CSDL

Việc ghi nhận các biến động trong cơ sở dữ liệu (CSDL) đa thời gian là một thách thức, vì chúng thường không thể được xác định chính xác tại thời điểm xảy ra Chẳng hạn, khi ký giấy xác nhận chuyển nhượng quyền sử dụng đất, ngày ghi nhận có thể khác với thời điểm lưu trữ vào CSDL Do đó, trong quá trình thiết kế CSDL đa thời gian, cần chú ý đến việc ghi nhận thời gian của các biến động Thời gian này không thể tự động cập nhật khi CSDL được thay đổi, mà cần có công cụ cho phép người dùng nhập ngày xảy ra biến động.

Như vậy có 3 khả năng xảy ra:

- Thời gian ghi nhận vào CSDL trước thời gian thực tế xảy ra biến động

- Thời gian ghi nhận vào CSDL bằng với thời gian thực tế xảy ra biến động

- Thời gian ghi nhận vào CSDL sau thời gian thực tế xảy ra biến động

Hình III.2 Khả năng quan hệ giữa thời gian CSDL và thời gian thưc

Thời gian tái hiện, hay còn gọi là thời gian hiển thị lại biến động, là một yếu tố quan trọng trong việc lưu trữ các biến động Thời gian hiển thị này không ảnh hưởng đến quá trình lưu trữ, nhưng đóng vai trò thiết yếu trong việc quản lý và phân tích dữ liệu.

Trục thời gian Thời gian CSDL

Thời gian thực là yếu tố quan trọng trong việc lưu trữ và truy xuất các biến động Đơn vị thời gian có thể được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu với độ chính xác đến giây, thậm chí phần trăm giây Tuy nhiên, trong lĩnh vực dữ liệu địa chính, việc lưu trữ mốc thời gian chi tiết đến giờ là không cần thiết; các biến động chỉ cần được ghi nhận đến đơn vị thời gian là ngày xảy ra.

S ự ki ệ n và tr ạ ng thái c ủ a đố i t ượ ng

Sự kiện và trạng thái của đối tượng là hai yếu tố quan trọng trong cơ sở dữ liệu đa thời gian, trong đó sự kiện đại diện cho những biến cố xảy ra tại một thời điểm cụ thể.

Trạng thái đối tượng thể hiện tình trạng tồn tại của một đối tượng trong một khoảng thời gian nhất định Hai khái niệm này gắn liền với nhau, trong đó sự kiện là những mốc thời gian đánh dấu sự chuyển đổi của đối tượng từ trạng thái này sang trạng thái khác Hình III.3 minh họa rõ ràng mối quan hệ giữa hai khái niệm này.

Hình III.3 Sự kiện và trạng thái

Sự kiện trong cơ sở dữ liệu (CSDL) tương đương với các mốc thời gian, trong khi trạng thái thể hiện chuỗi thời gian mà một đối tượng tồn tại với một thuộc tính mô tả cụ thể nào đó.

Trong thực tế, có nhiều loại đối tượng liên tục thay đổi trạng thái, chẳng hạn như tốc độ và hướng gió, thậm chí có thể thay đổi theo từng giây Do đó, việc lưu trữ và theo dõi thông tin này là rất quan trọng.

Thời gian đối tượng sinh ra

Trục thời gian Khoảng thời gian đối tượng tồn tại

Thời gian đối tượng mất đi

Trạng thái của đối tượng

Mô hình CSDL không gian đa thời gian

Hệ thống thông tin địa lý (GIS) hiện nay là công cụ hiệu quả nhất để lưu trữ và hiển thị thông tin địa lý Tuy nhiên, với cơ sở dữ liệu GIS truyền thống, việc lưu trữ các lớp dữ liệu riêng biệt thành từng file và các dữ liệu mô tả ở những file khác nhau gặp nhiều khó khăn trong việc quản lý dữ liệu đa thời gian Những khó khăn này chủ yếu liên quan đến việc lưu trữ, xây dựng các quan hệ thuộc tính, cũng như truy xuất lịch sử biến động của từng đối tượng.

III.3.2 Các mô hình tiêu biểu

Nhu cầu phát triển một cơ sở dữ liệu GIS có khả năng lưu trữ dữ liệu đa thời gian từ thực tế ngày càng trở nên quan trọng Việc truy xuất lịch sử của một đối tượng hoặc khu vực hỗ trợ hiệu quả cho công tác quản lý và phân tích xu hướng phát triển Nghiên cứu và xây dựng cơ sở dữ liệu GIS đã được các nhà khoa học khởi xướng từ những năm 1980, với nhiều cách tiếp cận mô hình CSDL đa thời gian tiêu biểu.

Mô hình địể m thay đổ i (snapshot model) Đây là mô hình đơn giản nhất để lưu trữ biến động (Theo Arms 88, Langran

Mô hình điểm thay đổi lưu trữ toàn bộ dữ liệu mỗi khi có sự thay đổi trong cơ sở dữ liệu, chẳng hạn như khi có sự thay đổi về chủ sở hữu hoặc khi một thửa đất được tách thành hai thửa Điều này giúp tạo ra một lớp dữ liệu mới, như mô tả trong Hình III.4 về mô hình điểm thay đổi.

Hình III.4 Mô hình điểm thay đổi Ưu điểm:

- Đơn giản trong cách lưu trữ

- Thực hiện dễ dàng nhanh chóng

- Chiếm nhiều dung lương lưu trữ, các đối tượng không biến động cũng được lưu trữ

- Khó truy xuất lại lịch sử vì giữa các lớp dữ liệu không có sự liên kết

Mô hình này được hiểu như những lát cắt thời gian nhằm lưu lại “hình ảnh” của một CSDL tại những thời điểm xảy ra biến động

Mô hình này có thể áp dụng cho mọi cấu trúc dữ liệu, với thao tác đơn giản là lưu trữ toàn bộ tập tin khi có biến động Tuy nhiên, khi áp dụng cho việc lưu trữ biến động, mô hình này vẫn còn nhiều khiếm khuyết.

Chương III: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 22

Mô hình tích h ợ p không gian – th ờ i gian (space-time composite model)

Mô hình này lưu trữ các biến động của đối tượng trong một cơ sở dữ liệu duy nhất, với các đối tượng sinh, mất đi hoặc thay đổi hình dạng được lưu trữ dưới dạng topology Mỗi biến động của đối tượng được ghi lại như một thuộc tính lịch sử, như mô tả trong Hình III.5.

Hình III.5 Mô Hình tích hợp không gian – thời gian Ưu điểm

- Không thể lưu trữ các biến động thuần về thuộc tính mô tả: thay đổi chủ sử dụng, loại hình sử dụng đất

Mô hình này yêu cầu một thiết kế phần mềm đặc thù, tuy nhiên, các phần mềm thương mại hiện có chưa đáp ứng được yêu cầu này Mặc dù mô hình có khả năng lưu trữ các quan hệ topology cho dữ liệu, nhưng tính ứng dụng thực tế vẫn còn hạn chế.

0: Không thay đổi 1: Thay đổi

Mô hình đố i t ượ ng không gian đ a th ờ i gian (spatio-temporal model)

Hình III.6 Mô hình đối tượng không gian đa thời gian

Mô hình này kết hợp hai mô hình trước đó, cho phép lưu trữ các biến động trong dữ liệu hiện tại, tương tự như mô hình tích hợp không gian và thời gian.

Mô hình được mô tả như Hình III.6 Ưu điểm

- Không phải xây dựng lại đối tượng từ các đường biên mô tả như trong mô hình tích hợp không gian – thời gian

- Truy xuất lại biến động nhanh chóng, dễ dàng

- Các dữ liệu không biến động vẫn được lưu trùng lắp

Mô hình tương đối dễ thực hiện, tuy nhiên do việc lưu trữ trùng lắp nên không phải là mô hình hiệu quả nhất

Mô hình d ự a trên s ự ki ệ n (even-base model)

Mô hình dữ liệu bao gồm hai lớp: lớp đầu tiên chứa các đối tượng hiện hành, trong khi lớp thứ hai lưu trữ các đối tượng biến động Khi có sự thay đổi, các đối tượng này sẽ được cập nhật trong bảng lưu.

Chương III: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 24 tượng hiện hành được lưu trữ vào bảng lưu đồng thời được cập nhật biến động Mô hình này truy xuất lại lịch sử dựa trên 3 thuộc tính của đối tượng

Như vậy, trong bảng lưu cần thiết phải lưu trữ được các thời điểm biến động, thuộc tính không gian cũng như thuộc tính mô tả Ưu điểm

- Luôn luôn thể hiện lớp hiện hành,

- Có khả năng lưu trữ biến động không gian và thuộc tính riêng lẽ

- Thích hợp cho các ứng dụng ít truy xuất đến lịch sử biến động

- Không gian lưu trữ nhỏ

- Việc tái tạo lại hiện trạng của toàn bộ dữ liệu phức tạp cần xây dựng các thuật toán tìm kiếm thích hợp

Mô hình này rất phù hợp cho các ứng dụng không thường xuyên yêu cầu truy xuất lịch sử Mặc dù việc lấy lại lịch sử biến động cho toàn bộ dữ liệu có thể gặp khó khăn, nhưng với các thuật toán phù hợp, độ chính xác vẫn được đảm bảo.

Mô hình dữ liệu spaghetti được coi là mô hình tối ưu, tuy nhiên, trong quá trình xây dựng quy trình tác nghiệp, cần đặc biệt chú ý đến việc bảo toàn sự chính xác của dữ liệu do đặc điểm cấu trúc của nó.

Mô hình thích hợp hoàn toàn với cách thức lưu trữ dữ liệu không gian và thuộc tính đồng nhất của GIS

III.3.3 Những lưu ý trong xây dựng và thiết kế CSDL không gian đa thời gian

Một trong những thách thức lớn trong thiết kế và xây dựng cơ sở dữ liệu (CSDL) đa thời gian là sự tách biệt giữa các thuộc tính không gian và thuộc tính mô tả trong các mô hình CSDL trước đây Thuộc tính không gian tập trung vào hình dạng của đối tượng, trong khi thuộc tính mô tả phản ánh các đặc điểm do con người định nghĩa Đặc biệt trong CSDL thửa đất, hai loại thuộc tính này có mối quan hệ chặt chẽ Do đó, việc tìm kiếm một mô hình CSDL có khả năng lưu trữ đồng bộ hai loại thuộc tính này là yêu cầu hàng đầu trong thiết kế CSDL không gian đa thời gian.

Việc lựa chọn chương trình ứng dụng là yếu tố quan trọng trong thiết kế cơ sở dữ liệu (CSDL) Mặc dù lý thuyết cho rằng một CSDL tốt không phụ thuộc vào phần mềm cụ thể, nhưng thực tế cho thấy các mô hình CSDL thường được phát triển gắn liền với một ứng dụng nhất định Do đó, một CSDL được thiết kế cho một phần mềm cụ thể khó có thể hoạt động hiệu quả với phần mềm khác Vì vậy, xác định phần mềm phù hợp là điều cần thiết trong quá trình thiết kế CSDL.

Hình III.7 Cấu trúc dữ liệu GIS [21]

Hệ thống GIS có khả năng lưu trữ đồng thời dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính một cách thống nhất Mỗi đối tượng không gian trong cơ sở dữ liệu (CSDL) sẽ được gán các thuộc tính riêng biệt.

Chương III: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 26 đồng thời một mẫu tin (record) được sinh ra nhằm lưu trữ các thuộc tính mô tả về đối tượng đó

GIS có khả năng mô hình hóa biến động trong thế giới thực thông qua các thuật toán và định dạng dữ liệu phù hợp Hệ thống này tối ưu hóa khả năng liên kết giữa không gian và thuộc tính, vượt trội hơn so với các hệ thống lưu trữ khác hiện nay.

Bộ phần mềm ArcGIS và Geodatabase

Phần mềm ArcGIS là một công cụ GIS mạnh mẽ, hỗ trợ phân tích không gian hiệu quả và cung cấp thư viện hàm mở rộng phong phú cho các nhà phát triển ứng dụng.

ArcGIS, sản phẩm của ESRI (Environment System Research Institute), được phát triển từ đầu thế kỷ 21 với phiên bản đầu tiên là ArcGIS 7, chạy trên hệ điều hành Windows và dựa trên nền tảng PC ArcInfo Đến nay, ArcGIS đã được nâng cấp lên phiên bản 9.3 và là phần mềm GIS có thị phần lớn nhất trong lĩnh vực này.

ArcGIS là phần mềm GIS toàn diện, cho phép người dùng thực hiện các tác nghiệp trên desktops, servers và qua mạng Với một bộ sản phẩm đa dạng, ArcGIS giúp xây dựng hệ thống GIS đầy đủ và hiệu quả, phục vụ cho cả người dùng đơn lẻ và nhiều người dùng Các thành phần của ArcGIS hỗ trợ triển khai các ứng dụng GIS một cách linh hoạt và mạnh mẽ.

Desktop GIS là một bộ ứng dụng GIS chuyên nghiệp, bao gồm các sản phẩm phần mềm ArcGIS Desktop như ArcReader, ArcView, ArcEditor, ArcInfo và các phần mở rộng của ArcGIS Desktop Những công cụ này cho phép người dùng tạo, phân tích, vẽ bản đồ, quản lý, chia sẻ và công bố thông tin địa lý một cách hiệu quả.

- Embeded GIS: ArcGIS Engine - Cơ chế ArcGIS cho phép phát triển những ứng dụng desktop GIS hoặc nhúng vào trong những tính năng GIS những ứng dụng hiện hữu

Server GIS cung cấp các sản phẩm cho phép triển khai tính năng và dữ liệu GIS từ một môi trường trung tâm Các sản phẩm nổi bật bao gồm ArcSDE, ArcIMS và ArcGIS Server, giúp tối ưu hóa việc quản lý và chia sẻ thông tin địa lý.

Công nghệ ArcGIS trong Mobile GIS có khả năng triển khai trên nhiều hệ thống di động, bao gồm các thiết bị thông thường, PDAs, laptop và máy tính bảng.

- ArcGIS dựa trên cơ sở khả năng module thành phần - thư viện dùng chung của những phần mềm GIS hợp thành, gọi là ArcObjects

ArcGIS Desktop bao gồm ba module chính: ArcCatalog, ArcToolbox và ArcMap, tất cả đều hỗ trợ lẫn nhau trong quá trình phát triển ứng dụng GIS Trong số ba module này, ArcMap là module được sử dụng phổ biến nhất cho các ứng dụng GIS.

Bảng III.2 Các thành phần của ArcGIS

ArcMap • Chỉnh sửa dữ liệu

• Xây dựng, thiết kế bản đồ

• Phân tích dữ liệu trực quan

• Cung cấp công cụ cho người sử dụng tùy biến chương trình

ArcCatalog • Tổ chức dữ liệu

• Xây dựng và quản lý lịch dữ liệu

ArcToolbox • Các công cụ chuyển đổi dữ liệu

• Các công cụ phân tích không gian Trong giới hạn của nghiên cứu, luận văn này chỉ sử dụng ArcGIS ở cấp độ ArcGIS Desktop

Chương III: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 30

Hình III.8 Dữ liệu Shapefile

Hiện nay, ArcGIS chủ yếu sử dụng hai định dạng dữ liệu là Shapefile và geodatabase Shapefile là một tập hợp các tệp vật lý dùng để quản lý các lớp dữ liệu bản đồ chuyên biệt như giao thông và sử dụng đất Những lớp dữ liệu này là các cấu trúc độc lập, không có mối quan hệ không gian hay thuộc tính với nhau.

Cấu trúc dữ liệu geodatabase là một tập hợp có tổ chức, bao gồm dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính liên quan, nhằm mục đích lưu trữ hiệu quả và cho phép nhiều người dùng truy cập dễ dàng.

Định dạng dữ liệu GIS mới, geodatabase, cho phép lưu trữ toàn bộ dữ liệu thuộc tính và dữ liệu không gian trong một "gói" thống nhất, đáp ứng tốt các yêu cầu của mô hình cơ sở dữ liệu đa thời gian.

-Lưu trữ đồng nhất không gian và thuộc tính vào trong một CSDL

- Có thể thiết kế các quan hệ dữ liệu trong CSDL

- Có cơ chế kiểm tra dữ liệu chặt chẽ

Feature classes là tập hợp các đối tượng không gian có tính chất tương đồng, như lớp đường tim giao thông hay lớp ranh giới quốc gia Chúng có thể tồn tại độc lập hoặc được tổ chức thành các feature datasets.

Feature datasets là tập hợp các feature class có cùng tham chiếu không gian, cho phép chia sẻ các quy luật quan hệ không gian (topology rules) Sự chỉnh sửa của một đối tượng trong feature dataset có thể tác động đến các đối tượng khác trong cùng tập hợp.

Nonspatial tables là thuộc tính không gian hoặc là các bảng độc lập (stand alone table)

Hình III.9 Thành phần của geodatabase

Chương III: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 32

Topology là mối quan hệ không gian có thể được mô tả đơn giản hóa như sau:

- Xác định các kết nối của các đoạn thẳng dọc theo một đường gấp khúc

- Định nghĩa các vùng giới hạn trong một đường gấp khúc khép kín

- Xác định các vùng diện tích kề cận nhau

Trong mô hình dữ liệu GIS format vector các mối quan hệ đó được gọi la quan hệ ‘Topology’

Geometric Networks là các đối tượng dạng đường nối liền với nhau theo một hướng nhất định Đặc điểm nổi bật của geometric network là nó được hình thành từ nhiều lớp dữ liệu riêng biệt, chẳng hạn như trong hệ thống cấp nước thành phố, bao gồm các lớp như vị trí đồng hồ hộ gia đình, van, đường ống cấp nước chính và các ống phụ.

Các lớp quan hệ thể hiện mối liên hệ giữa các thuộc tính của các đối tượng không gian, chẳng hạn như thửa đất, cùng với các thuộc tính mô tả như chủ sở hữu và tình trạng pháp lý.

Quan hệ 1-1 kết nối hai thực thể, ví dụ như thửa đất và loại hình sử dụng đất Mỗi thửa đất chỉ có một loại hình sử dụng đất duy nhất tại một thời điểm.

PHÂN TÍCH, ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH

Phân tích quá trình biến động thửa đất

IV.1.1 Tình hình biến động đất đai tại thành phồ Hồ Chí Minh

Trong những năm gần đây, tốc độ phát triển đô thị tại Thành phố đã dẫn đến sự biến động mạnh mẽ về đất đai Những biến động này chủ yếu xuất phát từ việc giải tỏa, xây dựng các khu dân cư mới, cùng với hoạt động mua bán và trao đổi quyền sử dụng đất.

Tại các khu đô thị mới, tình hình biến động quyền sử dụng đất ngày càng phức tạp và diễn ra thường xuyên Với tốc độ biến động đất đai tại Thành phố hiện nay, cần thiết phải thực hiện nghiên cứu và phân tích kỹ lưỡng để phát triển công cụ theo dõi và cập nhật nhanh chóng Việc này không chỉ giúp giải quyết tranh chấp mà còn nhận diện xu thế phát triển đô thị và thay đổi loại hình sử dụng đất.

IV.1.2 Nhận diện các biến động

Việc nhận diện và phân loại biến động đất đai là bước thiết yếu trong nghiên cứu và thiết kế cơ sở dữ liệu lưu trữ dữ liệu đa thời gian Theo Thông tư số 29/2004/TT-BTNMT của Bộ Tài nguyên và Môi trường, biến động đất đai bao gồm nhiều trường hợp như Nhà nước giao đất, cho thuê đất, và quyền sử dụng đất được chuyển đổi, chuyển nhượng, cho thuê, thừa kế, tặng cho, thế chấp, bảo lãnh, hoặc góp vốn Người sử dụng đất cũng có thể thực hiện việc xóa đăng ký cho thuê, chuyển quyền sử dụng từ hộ gia đình hoặc nhóm người sử dụng đất khi có sự thay đổi theo quy định pháp luật hoặc thỏa thuận hợp pháp.

Chương IV: PHÂN TÍCH, ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH 38 quyết định của cơ quan thi hành án, theo thỏa thuận xử lý nợ trong hợp đồng thế chấp, bảo lãnh, do chia tách, sáp nhập tổ chức theo quyết định của cơ quan, tổ chức có thẩm quyền hoặc văn bản khác phù hợp với pháp luật đối với tổ chức kinh tế, theo kết quả hòa giải thành đối với tranh chấp đất đai được Ủy ban nhân dân cấp có thẩm quyền công nhận, theo quyết định hành chính giải quyết khiếu nại, tố cáo về đất đai của Ủy ban nhân dân cấp có thẩm quyền, theo văn bản công nhận kết quả đấu giá quyền sử dụng đất phù hợp với pháp luật; người sử dụng đất có nhu cầu hoặc cơ quan quản lý nhà nước về đất đai có yêu cầu tách thửa, hợp thửa đất; Nhà nước thu hồi đất hoặc trưng dụng đất; thửa đất sạt lở tự nhiên; người sử dụng đất đổi tên; người sử dụng đất xin cấp lại, cấp đổi giấy chứng nhận quyền sử dụng đất; thửa đất có thay đổi mục đích sử dụng đất, thời hạn sử dụng đất, chuyển từ hình thức được Nhà nước cho thuê đất sang giao đất có thu tiền” (khoản d điều 4.6) Như vậy, trong các biến động về thửa đất ta có thể dễ dàng nhận diện được 2 loại biến động đó là:

- Biến động về thuộc tính mô tả của thửa đất và

- Biến động về thuộc tính không gian của thửa đất

Biến động thuộc tính mô tả của thửa đất có thể xảy ra nhiều lần trong suốt quá trình tồn tại của nó Những biến động này được phân loại thành nhiều loại khác nhau.

- Tình trạng pháp lý: thời điểm cấp phép; thời điểm cấp giấy chứng nhận…

- Tình trạng sở hữu: chuyển quyền sở hữu…

- Tình trạng sử dụng đất: thời điểm thay đổi loại hình sử dụng đất…

- Tình trạng tài sản gắn với đất

Các biến động thuộc tính mô tả, trên thực tế xảy ra với tần suất cao hơn các biến động về thuộc tính không gian

Các biến động về thuộc tính không gian liên quan đến sự thay đổi hình dạng của đối tượng Biến động này có thể được phân loại thành nhiều loại khác nhau.

- Cắt một thửa thành 2 hay nhiều thửa riêng biệt

- Nhập 2 hay nhiều thửa thành 1 thửa

Biến động không gian tập trung chủ yếu vào hai loại biến động, do bề mặt đất là khép kín Điều này có nghĩa là không thể xảy ra việc xóa hoặc thêm thửa đất Thực tế, việc thêm thửa đất chỉ là chuyển đổi từ hình thức sử dụng khác như ao hồ hay đất trống sang dạng thửa đất Tương tự, khi một thửa đất bị xóa, nó sẽ chuyển sang hình thức sử dụng khác như đường xá hay công viên.

Trong suốt thời gian tồn tại của một thửa đất, có thể diễn ra nhiều quá trình như trao đổi, mua bán và thay đổi mục đích sử dụng Điều này dẫn đến việc trong khoảng thời gian có các biến động không gian, có khả năng xảy ra một hoặc nhiều biến động liên quan đến thuộc tính mô tả của thửa đất.

IV.1.3 Khía cạnh kỹ thuật của biến động

Bi ế n độ ng v ề thu ộ c tính không gian và thu ộ c tính mô t ả

Biến động thuộc tính không gian xảy ra khi một thửa đất được chia tách thành nhiều thửa khác hoặc khi nhiều thửa liền kề nhập thành một thửa mới Mặc dù tần suất xảy ra của các biến động không gian thấp hơn so với biến động thuộc tính mô tả, nhưng chúng lại gây khó khăn trong việc lưu trữ và truy xuất lịch sử.

Những biến động không gian có thể được mô tả một cách đơn giản theo Hình IV.1 Sơ đồ các biến động không gian

Hình IV.1 Sơ đồ các biến động không gian

Chương IV: PHÂN TÍCH, ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH 40

Biến động không gian thường đi kèm với sự thay đổi trong các thuộc tính mô tả, gọi là biến động thuộc tính Khi một thửa đất được chia tách thành nhiều thửa, điều này sẽ dẫn đến sự thay đổi về quyền sử dụng đất Tương tự, trường hợp ghép nhập thửa cũng tạo ra biến động về chủ sở hữu.

Biến động thuộc tính là những thay đổi liên quan đến các đặc điểm mô tả của một thửa đất, bao gồm sự thay đổi về chủ sử dụng, tình trạng pháp lý và loại hình sử dụng đất Trong suốt quá trình tồn tại của thửa đất, từ thời điểm T1 đến T2 và từ T2 đến T3, các biến động về thuộc tính có thể xảy ra bất kỳ lúc nào Những biến động này có thể được mô hình hóa theo sơ đồ biến động thuộc tính.

Hình IV.2 Sơ đồ biến động thuộc tính

Mỗi biến động không gian đều đi kèm với một biến động thuộc tính, nhưng không nhất thiết hai loại biến động này phải xảy ra đồng thời.

Với những loại biến động như nêu trên, khi thiết kế mô hình CSDL cho hệ TGIS cần phải lưu ý đến cả 2 loại hình biến động này

Thay đổi mục đích sử dụng…

(Nhập thửa) Thay đổi chủ sở hữu…

Lựa chọn mô hình CSDL GIS phục vụ quản lý lịch sử thửa đất

Mô hình cơ sở dữ liệu GIS sử dụng GeoDatabase để lưu trữ không gian và thuộc tính trong một cơ sở dữ liệu đồng nhất, với định dạng *.mdb (Microsoft Access).

Các khoảng thời gian tồn tại của đối tượng có thể được lưu trữ dưới dạng các mốc thời gian Mốc thời gian này giúp xác định thời gian mà một thông tin tồn tại trong thực tế, được xác định bởi thời điểm nó được sinh ra và thời điểm nó mất đi.

S ơ đồ l ư u tr ữ d ữ li ệ u không gian và thu ộ c tính

Mô hình CSDL GIS theo thiết kế có thể được mô tả một cách đơn giản như Hình IV.3

Mô hình được xây dựng theo mô hình đối tượng không gian đa thời gian do Worboys đề xuất năm 1992, dựa trên mô hình sự kiện (Even-base model) Cơ sở dữ liệu (CSDL) bao gồm hai bảng: một bảng lưu trữ dữ liệu hiện hành và một bảng ghi nhận các biến động lịch sử Bảng dữ liệu hiện hành chỉ chứa các đối tượng thực tế đang tồn tại, trong khi bảng biến động lịch sử lưu trữ các dữ liệu đã thay đổi theo thời gian Cấu trúc của hai bảng này tương tự nhau.

Bảng lưu trữ thời gian sẽ ghi lại các biến động không gian tại các thời điểm T1, T2, T3, T4 và T5, với mục tiêu tạo ra một cơ sở dữ liệu dễ dàng cho việc truy vấn và lập báo cáo Trong bảng dữ liệu hiện hành, mỗi đối tượng sẽ có trường thời gian sinh ra (starttime) để phục vụ cho việc theo dõi Bảng lưu không chỉ chứa các thuộc tính giống như bảng hiện hành mà còn bổ sung thêm trường thời gian kết thúc (endtime) để lưu trữ thông tin đầy đủ về các đối tượng bị mất tại những thời điểm xác định.

Chương IV: PHÂN TÍCH, ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH 42

Hình IV.3 Cách thức lưu trữ biến động không gian

Các trường thuộc tính có ý nghĩa như sau:

ST: Start Time - Thời gian đối tượng được sinh ra

ET: End Time - Thời gian đối tượng biến mất (tách thửa hoặc nhập thửa)

Không gian Thuộc tính không gian hiện hữu

Danh sách mã thửa của các đối tượng được sinh ra từ quá trình tách thửa hoặc nhập thửa, với thuộc tính này được lưu trữ dưới dạng văn bản Điều này là cần thiết vì trong trường hợp nhập thửa, cần lưu giữ nhiều mã thửa của các đối tượng cũ.

ID: Trường Id được sử dụng là mã thửa để phân biệt các đối tượng, trường thuộc tính này ở dạng số và có giá trị duy nhất

Cùng với những biến động không gian, còn tồn tại các biến động về thuộc tính Ví dụ, tại thời điểm T1, nếu có sự thay đổi về chủ sở hữu, mô hình dữ liệu sẽ được thiết kế tương ứng để phản ánh những thay đổi này.

Hình IV.4 Cách thức lưu trữ biến động thuộc tính

Các trường dữ liệu có ý nghĩa như sau:

ID: Trường mã thửa phân biệt đối tượng

CSH: Chủ sở hữu hiện hành

OCSH: Chủ sở hữu cũ

ST: Thời gian sinh ra

Không gian Thuộc tính không gian hiện hữu

DD t1 t1 t1 t1 t2 ID CSH OCSH ST

Chương IV: PHÂN TÍCH, ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH 44

ET: Thời gian mất đi

Các loại thuộc tính khác cũng sẽ được thiết kế tương tự

Mô hình dữ liệu này không chỉ cho phép lưu trữ sự biến động về không gian mà còn có khả năng ghi nhận biến động về mặt thuộc tính.

Đề xuất Mô hình CSDL lưu trữ lịch sử thửa đất

IV.3.1 Sơ đồ mô hình tổng quát

Hình IV.5 Sơ đồ tổng quát mô hình CSDL

Mô hình CSDL đề xuất sẽ được đề cập đến các thành phần như sau (Hình IV.5):

Người sử dụng đất là chủ sở hữu của thửa đất, đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra các biến động như mua bán, trao đổi và thay đổi mục đích sử dụng đất.

- Người quản lý: là thành phần tác động đến thửa đất nhằm thực thi các biến động do người sử dụng yêu cầu

- Thửa đất: đây là thành phần chính của mô hình, tất cả các quy trình, các thao tác trong mô hình đều tác động đến thành phần này

CSDL Góc nhìn người sử dụng Góc nhìn nhà quản lý

Bên cạnh các 3 thành phần chính kể trên, mô hình còn có các quy trình

- Truy vấn: tìm kiếm các thông tin liên quan đế thửa đất

Biến động là quy trình quan trọng thứ hai trong mô hình sau thửa đất, được thiết kế nhằm mục đích ghi nhận và lưu trữ thành phần này.

- Ghi nhận, lưu trữ: đây là thành phần không kém phần quan trọng trong mô hình Việc thiết kế mô hình ảnh hưởng lớn đến thành phần này

- Truy xuất biến động: thành phần này lệ thuộc nhiều vào thành phần “lưu trữ biến động”, lưu trữ biến động thành công sẽ truy xuất biến động tốt

IV.3.2 Các thành phần chính của mô hình

Hình IV.6 Các thành phần chính của mô hình CSDL

Mô hình được mô tả trong Hình IV.6 bao gồm hai thành phần chính: thửa đất hiện hành và thửa đất lưu trữ qua biến động Ngoài hai thành phần này, mô hình còn xác định các yếu tố tác động như biến động không gian, thuộc tính và yêu cầu truy xuất biến động của từng thửa đất cũng như toàn bộ dữ liệu.

Mô hình yêu cầu thiết kế một bảng lưu trữ có khả năng ghi lại toàn bộ các thuộc tính của bảng hiện tại, đồng thời lưu trữ các mốc thời gian quan trọng.

TRUY XUẤT BIẾN ĐỘNG TỪNG THỬA

TRUY XUẤT BIẾN ĐỘNG TOÀN BỘ

THỬA ĐẤT LƯU TRỮ QUA BIẾN ĐỘNG

Chương IV: PHÂN TÍCH, ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH 46 gian xảy ra biến động mà tại đó đối tượng sinh ra hoặc mất đi, hoặc có những thay đổi trong thuộc tính của một đối tượng Để thực hiện yêu cầu trên, bảng lưu sẽ được tạo từ bảng hiện hành, sau đó thêm vào các trường ghi nhận các mốc thời gian xảy ra biến động Về mặt tổng quát bảng lưu chính là bảng sao của bảng hiện hành như mô tả trong Hình IV.7

Hình IV.7 Bảng dữ liệu hiện hành và bảng dữ liệu lưu trữ

IV.3.3 Quy trình vận hành mô hình

Hình IV.8 Quy trình vận hành mô hình

Khi xảy ra biến động, bước đầu tiên là xác định thửa đất bị ảnh hưởng Sau đó, cần cập nhật các thông tin liên quan đến biến động cho thửa đất hiện tại.

BẢNG DỮ LIỆU HIỆN HÀNH

CHỦ SỬ DỤNG TÌNH TRẠNG PHÁP LÝ

SỬ DỤNG ĐẤT TÀI SẢN GẮN VỚI ĐẤT

CHỦ SỬ DỤNG TÌNH TRẠNG PHÁP LÝ

SỬ DỤNG ĐẤT TÀI SẢN GẮN VỚI ĐẤT

TRUY XUẤT BIẾN ĐỘNG BIẾN ĐỘNG song với việc cập nhật biến động bước lưu trữ các thông tin hiện hành vào bảng lưu cũng được thực hiện

Để truy xuất lịch sử của một thửa đất, trước tiên cần xác định thửa đất cần lấy thông tin Quá trình này sẽ được thực hiện qua bảng lưu trữ các biến động, như minh họa trong Hình IV.8.

IV.3.4 Những lưu ý trong thiết kế CSDL theo mô hình đề xuất

M ố i quan h ệ gi ữ a th ử a hi ệ n hành và th ử a l ị ch s ử

Theo mô hình đề xuất, bảng dữ liệu hiện hành và bảng lưu lịch sử có cấu trúc tương tự nhưng là hai bảng tách biệt Để lưu trữ mối quan hệ giữa thửa hiện hành và thửa lịch sử, cần thiết kế trường dữ liệu phù hợp để ghi nhận mối quan hệ này.

Thửa đất trong bảng hiện hành là thửa đất tồn tại thực tế với các thuộc tính hiện tại Người quản lý thường xuyên truy vấn và làm việc với các thuộc tính thời điểm của thửa đất Do đó, bảng hiện hành cần có trường dữ liệu ghi nhận mốc thời gian sinh ra của thửa đất cùng các thuộc tính hiện tại của nó.

Trong bảng lưu, cần bổ sung trường thuộc tính ghi nhận thời điểm mất đi của đối tượng Bằng cách xem xét hai trường thuộc tính là thời gian sinh ra và thời gian mất đi, người quản lý có thể xác định khoảng thời gian tồn tại của đối tượng.

THIẾT KẾ CSDL

XÂY DỰNG ỨNG DỤNG KHAI THÁC CSDL, VẬN HÀNH THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ