Đại học quốc gia hà nội Tr-ờng đại học khoa học tự nhiên Trần thị minh hảo Xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ quản lý giáo dục phổ thông tỉnh ninh bình d-ới sự hỗ trợ của gis Luận văn thạc sĩ khoa học Hà Nội 11/2011 Đại học quốc gia hà nội Tr-ờng đại học khoa học tự nhiên Trần thị minh hảo Xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ quản lý giáo dục phổ thông tỉnh ninh bình d-ới sự hỗ trợ của gis Chuyên ngành: Bản đồ viễn thám Mã số: 60 44 76 Luận văn thạc sĩ khoa học Ng-ời h-ớng dẫn khoa học: TS. Đinh Thị Bảo Hoa Hà Nội 11/2011 1 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG BIỂU, SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ MỞ ĐẦU 1 1. Tính cấp thiết của đề tài 7 2. Mục tiêu của luận văn 8 3. Nội dung nghiên cứu 8 4. Phƣơng pháp nghiên cứu 9 5. Phạm vi nghiên cứu 9 6. Ý nghĩa của đề tài 9 7. Về mặt cấu trúc luận văn 10 CHƢƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ ỨNG DỤNG GIS TRONG XÂY DỰNG CSDL PHỤC VỤ QUẢN LÝ GIÁO DỤC PHỔ THÔNG 11 1.1. QUẢN LÝ GIÁO DỤC. 11 1.1.1. Khái niệm giáo dục 11 1.1.2. Sơ lƣợc về quản lý giáo dục và hệ thống giáo dục phổ thông 11 1.2. CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỊA LÝ - CÔNG CỤ RA QUYẾT ĐỊNH. 15 1.2.1. Cơ sở dữ liệu (CSDL) địa lý 15 1.2.2. Đặc điểm CSDL địa lý phục vụ công tác quản lý giáo dục 17 1.3. HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ 18 1.3.1. Khái niệm về hệ thông tin địa lý (GIS) 18 1.3.2. Các thành phần cấu trúc nên một hệ thông tin địa lý 21 1.4. CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỊA LÝ 25 1.4.1. Cơ sở dữ liệu (CSDL) 25 1.4.2. Cơ sở dữ liệu hệ thông tin địa lý 25 1.4.3. Đặc thù của cơ sở dữ liệu 30 1.4.4. Công nghệ xây cơ sở dữ liệu, lƣu trữ, phân tích, xử lý thông tin 32 1.5. KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA GIS TRONG XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỊA LÝ 36 1.6. ỨNG DỤNG CỦA GIS TRONG QUẢN LÝ MỘT SỐ NGÀNH 37 CHƢƠNG 2. THIẾT KẾ CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỊA LÝ VỀ GIÁO DỤC PHỔ THÔNG CẤP TỈNH 43 2 2.1. CHUẨN THÔNG TIN ĐỊA LÝ 43 2.1.1. Chuẩn thuật ngữ 44 2.1.2. Chuẩn hóa về hệ thống tham chiếu không gian 44 2.1.3. Chuẩn mô hình cấu trúc dữ liệu địa lý 45 2.1.4. Chuẩn về phân loại đối tƣợng địa lý 45 2.1.5. Chuẩn thể hiện trình bày dữ liệu địa lý 45 2.1.6. Chuẩn về chất lƣợng dữ liệu không gian 45 2.1.7. Chuẩn dữ liệu metadata 46 2.1.8. Chuẩn hóa và trao đổi dữ liệu 46 2.2. YÊU CẦU TRONG THIẾT KẾ CSDL ĐỊA LÝ CẤP TỈNH 46 2.2.1. Nội dung của cơ sở dữ liệu địa lý cấp tỉnh 48 2.2.2. Thiết kế cấu trúc cơ sở dữ liệu 53 2.3. NỘI DUNG, NHIỆM VỤ QUẢN LÝ GIÁO DỤC CẤP TỈNH. 57 2.3.1. Hệ thống giáo dục Việt Nam 57 2.3.2. Các nội dung và nhiệm vụ của quản lý giáo dục 62 2.4. THIẾT KẾ CƠ SỞ DỮ LIỆU 62 2.4.1. Thiết kế CSDL nền địa lý 62 2.4.2. Thiết kế CSDL chuyên đề giáo dục cấp tỉnh 64 CHƢƠNG 3. XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỊA LÝ PHỤC VỤ QUẢN LÝ GIÁO DỤC PHỔ THÔNG TỈNH NINH BÌNH 65 3.1. KHÁI QUÁT ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI TỈNH NINH BÌNH 65 3.1.1. Đặc điểm tự nhiên 65 3.1.2. Đặc điểm dân cƣ lao động và kinh tế - xã hội 69 3.2. TÌNH HÌNH GIÁO DỤC VÀ QUẢN LÝ GIÁO DỤC TRONG TỈNH NHỮNG NĂM GẦN ĐÂY 75 3.2.1. Những kết quả đã đạt đƣợc 75 3.2.2. Những tồn tại và hạn chế 77 3.2.3. Những nguyên nhân 78 3.3. HIỆN TRẠNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀO QUẢN LÝ NGÀNH TẠI ĐỊA PHƢƠNG 79 3 3.4. LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG CSDL ĐỊA LÝ GIÁO DỤC PHỔ THÔNG 80 3.4.1. Lựa chọn công nghệ chỉnh sửa biên tập bản đồ 80 3.4.2. Lựa chọn công nghệ xây dựng cơ sở dữ liệu, lƣu trữ, xử lý thông tin 81 3.4.3. Các phần mềm khác 81 3.5. XÂY DỰNG CSDL 81 3.5.1. Sơ đồ quy trình công nghệ 81 3.5.2. Nội dung của các bƣớc trong quy trình 82 3.6. ỨNG DỤNG XÂY DỰNG CSDL ĐỊA LÝ TRONG QUẢN LÝ GIÁO DỤC TỈNH NINH BÌNH 91 3.6.1. Xây dựng ứng dụng GIS phục vụ công tác quản lý giáo dục tỉnh Ninh Bình 91 3.6.2. Sản phẩm chƣơng trình dữ liệu cơ sở phục vụ quản lý giáo dục tỉnh Ninh Bình 92 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 4 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT GIS CSDL TAB DGN SHP WGS84 VN2000 VDU HS GV Ph MN THCS THPT GDTX UBND Hệ thông tin địa lý Cơ sở dữ liệu Định dạng dữ liệu trong MapInfo Định dạng dữ liệu trong Microstation Định dạng dữ liệu trong ArcGIS Hệ tọa độ Green Which Hệ tọa độ, độ cao chính thức đƣợc sử dụng ở Việt Nam Visual Display Unit Học sinh Giáo viên Phòng Mầm non Cấp trung học cơ sở Cấp trung học phổ thông Giáo dục thƣờng xuyên Ủy ban nhân dân 5 DANH MỤC BẢNG, BIỂU, SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1. Sơ đồ cơ cấu quản lý giáo dục quốc dân Việt Nam hiện nay 07 Hình 1.2. Sơ đồ hệ thống giáo dục phổ thông Việt Nam………………………… 08 Hình 1.3. Sơ đồ hệ thống giáo dục phổ thông Nhật Bản……………………… …09 Hình 1.4. Quan hệ giữa các nhóm chức năng của GIS 15 Hình 1.5. Cấu trúc của hệ thông tin địa lý 16 Hình 1.6. Các thành phần thiết bị của GIS 18 Hình 1.7. Mô hình dữ liệu raster 21 Hình 1.8. Mô hình dữ liệu vector 22 Hình 1.9. Mối quan hệ giữa dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính của dữ liệu dạng điểm 26 Hình 1.10. Mối quan hệ giữa dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính của dữ liệu dạng đƣờng 26 Hình 1.11. Mối quan hệ giữa dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính của dữ liệu dạng vùng 26 Hình 1.12. Giao diện phần mềm SchoolGIS 35 Hình 1.13. Cấu trúc của một hệ thống quản lý trƣờng học bởi SchoolGIS 36 Hình 1.14. Sơ hồ mô hình hoạt động của GIS 36 Hình 2.1. Mô hình phát triển CSDL địa lý cấp tỉnh 42 Hình 2.2. Lƣợc đồ mô tả cấu trúc dữ liệu 48 Hình 2.3 . Chuẩn hệ tọa độ…………………………………………………………59 Hình 2.4. Cấu trúc dữ liệu thuộc tính nội dung chuyên đề……………………… 60 Hình 3.1. Khái quát vị trí địa lý tỉnh Ninh Bình 61 Hình 3.2. Biểu đồ thể hiện cơ cấu GDP trên địa bàn phân theo khu vực kinh tế 69 Hình 3.3. Cơ cấu GDP toàn tỉnh theo thành phần kinh tế (giá hiện hành) 69 Hình 3.4. Mạng lƣới giao thông tỉnh Ninh Bình………………………………… 70 Hình 3.5. Sơ đồ quy trình công nghệ xây dựng cơ sở dữ liệu…………………… 78 Hình 3.6. Mô hình cấu trúc cơ sở dữ liệu địa lý về giáo dục tỉnh Ninh Bình 82 6 Hình 3.7. Cắt vùng nghiên cứu – lớp “danh giới hành chính” 83 Hình 3.8. Kết quả của việc cắt vùng nghiên cứu 83 Hình 3.9. Kết quả của việc cắt lớp nền hành chính huyện 84 Hình 3.10. Cắt lớp giao thông 84 Hình 3.11. Chuyển sang khuôn dạng SHP 85 Hình 3.12. Chuyển đổi khuôn dạng dữ liệu từ MapInfo sang 86 Hình 3.13. Nhập thông tin thuộc tính cho các huyện 86 Hình 3.14. Các cơ quan quản lý giáo dục 88 Hình 3.15. Khối tiểu học 89 Hình 3.16. Khối trung học cơ sở 89 Hình 3.17. Khối trung học phổ thông và giáo dục thƣờng xuyên 90 Hình 3.18. Truy vấn thông tin…………………………………………………… 91 DANH MỤC CÁC BẢNG. Bảng 1.1. So sánh các phép biểu diễn raster và vector 23 Bảng 2.1. Phân mục các chuẩn 39 Bảng 3.1. Nhiệt độ trung bình các tháng trong năm (Trạm Ninh Bình) 63 Bảng 3.2. Số giờ nắng trong năm (Trạm Ninh Bình) 64 Bảng 3.3. Diện tích, dân số và mật độ dân số 65 Bảng 3.4. Phân loại dân cƣ theo độ tuổi (Đơn vị: ngƣời) 66 7 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Giáo dục luôn là vấn đề sống còn của mỗi quốc gia, dân tộc. Làm thế nào để có nền văn hóa, giáo dục ngang bằng với các nƣớc tiên tiến nhƣng vẫn phải giữ đƣợc bản sắc của dân tộc mình, đó mới là bài toán phát triển. Phát triển giáo dục và đào tạo là quốc sách hàng đầu, là một trong những động lực quan trọng thúc đẩy sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nƣớc, là điều kiện để tạo ra và phát huy lợi thế cạnh tranh quốc tế của Việt Nam về nguồn lực con ngƣời. Quản lý giáo dục là một bộ phận của phát triển giáo dục. Tuy nhiên nói đến quản lý giáo dục hiện nay có thể thấy rất nhiều vấn đề. So với yêu cầu đào tạo, nguồn nhân lực chƣa đáp ứng yêu cầu đổi mới của đất nƣớc, số lƣợng, cơ cấu đội ngũ nhà giáo còn nhiều bất hợp lý, chất lƣợng còn hạn chế. Giáo viên phổ thông ở miền núi, vùng dân tộc, vùng có điều kiện kinh tế - xã hội khó khăn vẫn còn thiếu. Nhiều địa phƣơng còn thiếu giáo viên âm nhạc, mỹ thuật, thể dục, công nghệ, tin học, giáo dục công dân. Một bộ phận giáo viên mầm non lớn tuổi chƣa đƣợc đào tạo bài bản, không còn phù hợp với yêu cầu đổi mới của giáo dục mầm non. Đối với Ninh Bình, một tỉnh nằm trong vùng đồng bằng sông Hồng, việc quản lý giáo dục có nhiều biến đổi rõ rệt. Sự đóng góp tích cực của công nghệ thông tin đã làm giảm đáng kể thời gian, công sức của cán bộ ngành, góp phần nâng cao hiệu quả công tác so với cách quản lý truyền thống trƣớc đây. Tuy nhiên, khó khăn về kinh tế - vật chất, cũng nhƣ những hạn chế trong khả năng ứng dụng của công nghệ thông tin nói chung và ngành giáo dục nói riêng đã tác động không nhỏ đến việc quản lý. Việc ứng dụng những thành tựu của công nghệ thông tin vào hoạt động dạy và học là một cơ hội lớn đối với ngành giáo dục của Tỉnh. Tuy nhiên, thách thức mà ngành gặp phải là không hề nhỏ. Đặc biệt, đổi mới trong công tác quản lý, điều hành của nhà trƣờng, Sở Giáo dục và Đào tạo đang là một đòi hỏi bức thiết. Vì 8 thông tin đƣợc lƣu trữ theo phƣơng pháp truyền thống có thể thấy có nhiều vấn đề bất lợi, bất lợi về thời gian tìm kiếm, về tính cập nhật cũng nhƣ lƣu trữ, độ tin cậy. Đƣa GIS vào quản lý giáo dục mang tính ứng dụng cao. Hệ thông tin địa lý (Geographic Information System - gọi tắt là GIS) ngày nay là công cụ trợ giúp quyết định trong nhiều hoạt động kinh tế - xã hội, an ninh quốc phòng của nhiều quốc gia trên thế giới. GIS có khả năng trợ giúp các cơ quan chính phủ, các nhà quản lý, các doanh nghiệp, các cá nhân… đánh giá đƣợc hiện trạng của các quá trình , các thực thể tự nhiên, kinh tế - xã hội thông qua các chức năng thu thập, quản lý, phân tích, truy vấn và tích hợp các thông tin đƣợc gắn với một nền hình học (bản đồ) nhất quán trên cơ sở toạ độ của dữ liệu đầu vào. Việc đƣa GIS vào quản lý giáo dục ở Ninh Bình hiện nay còn khá mới mẻ, nhƣng với những đặc tính ƣu việt của GIS đã đƣợc kiểm chứng ở hầu hết mọi lĩnh vực, có thể khẳng định việc “Xây dựng CSDL phục vụ quản lý giáo dục phổ thông tỉnh Ninh Bình dƣới sự hỗ trợ của GIS” là hoàn toàn khả thi. Các phần mềm GIS đƣợc xây dựng hiện nay khá nhiều, nhƣng phổ biến và thông dụng hơn cả là Arcgis và MapInfo. Arcgis và Map Info cũng là phần mềm đƣợc lựa chọn trong quá trình hoàn thiện luận văn của tác giả. 2. Mục tiêu của luận văn Mục tiêu đặt ra là đƣa GIS vào xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ cho quản lý giáo dục phổ thông tỉnh Ninh Bình 3. Nội dung nghiên cứu Để đạt đƣợc mục tiêu trên, tác giả đã tiến hành tìm hiểu những nội dung sau: - Nghiên cứu tổng quan về hệ thống giáo dục phổ thông, hệ thống quản lý giáo dục phổ thông ở Việt Nam và một số nƣớc trên thế giới. - Nghiên cứu về các CSDL GIS đã đƣợc xây dựng. - Thực trạng giáo dục phổ thông Ninh Bình những năm gần đây. - Thu thập dữ liệu về hệ thống giáo dục phổ thông tỉnh Ninh Bình. - Xây dựng cơ sở dữ liệu giáo dục phổ thông tỉnh Ninh Bình. [...]... 1: Cơ sở lý luận về ứng dụng GIS trong xây dựng CSDL phục vụ quản lý giáo dục phổ thông Chƣơng 2: Thiết kế cơ sở dữ liệu địa lý về giáo dục cấp tỉnh Chƣơng 3: Xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý phục vụ quản lý giáo dục phổ thông tỉnh Ninh Bình 11 CHƢƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ ỨNG DỤNG GIS TRONG XÂY DỰNG CSDL PHỤC VỤ QUẢN LÝ GIÁO DỤC PHỔ THÔNG 1.1 QUẢN LÝ GIÁO DỤC 1.1.1 Khái niệm giáo dục Về cơ bản, các giáo. .. sở dữ liệu, chúng đƣợc xử lý bằng phần mềm quản lý CSDL Tuy nhiên trong phạm vi của luận văn chỉ đề cập đến những vấn đề về CSDL GIS CSDL là một thành phần quan trọng nhất của GIS và đƣợc gọi là lõi của hệ thống Những đặc điểm của dữ liệu địa lý và phƣơng pháp quản lý của GIS nhƣ đã trình bày ở trên đã tạo nên đặc thù của cơ sở dữ liệu GIS Đây là một cơ sở dữ liệu đặc biệt gồm các dữ liệu về vị trí địa. .. địa lý sẽ nhanh lạc hậu Để có thể hỗ trợ thực sự cho việc quản lý giáo dục thì CSDL địa lý phải đƣợc cập nhật thƣờng xuyên Trong thời gian có hạn để thực hiện đề tài, nên luận văn chỉ tập trung vào xây dựng CSDL địa lý giáo dục phục vụ quản lý giáo dục tỉnh Ninh Bình 1.3 HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ 1.3.1 Khái niệm về hệ thông tin địa lý (GIS) 1.3.1.1 Bối cảnh ra đời Thu thập dữ liệu vị trí phân bố không gian... dụng trong luận văn: - Phƣơng pháp tổng hợp Thu thập tài liệu, tiếp cận nghiên cứu, tìm hiểu về cơ sở dữ liệu địa lý, hệ thống thông tin địa lý (GIS) , phần mềm hỗ trợ cho phát triển các ứng dụng GIS Với nguồn chủ yếu là các số liệu, các báo cáo, nghiên cứu đề xuất trong lĩnh vực quản lý giáo dục phổ thông của địa phƣơng Sở giáo dục và đào tạo Ninh Bình là nơi quản lý tất cả các thông tin, tài liệu liên... chữ, số… những thông tin địa lý bao gồm các dữ liệu về vị trí địa lý, hình dạng, kích thƣớc, thuộc tính, mối liên hệ không gian và thời gian của các thông tin Dữ liệu cũng có thể phân loại theo tính chất của các lớp đối tƣợng địa lý: các dữ liệu dùng làm cơ sở để thể hiện các dữ liệu chuyên đề riêng đƣợc gọi là các lớp dữ liệu nền cơ sở địa lý, các lớp thông tin chuyên đề riêng (y tế, giáo dục, sử dụng... thƣờng xuyên Mầm non Giáo dục chính quy Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống giáo dục phổ thông Việt Nam Theo Luật tổ chức chính phủ, Luật giáo dục và sự phân công của Chính phủ, Bộ Giáo dục và đào tạo quản lý nhà nƣớc về giáo dục tiền học đƣờng, giáo dục phổ thông, giáo dục đại học và một phần của giáo dục nghề nghiệp Theo luật Hội đồng nhân dân và Ủy ban nhân dân, luật giáo dục và theo sự phân cấp của chính phủ, ủy... dân cấp huyện quản lý về giáo dục là phòng giáo dục và đào tạo 12 Trƣờng trung 10 Giáo dục bắt buộc Trƣờng trung học phổ thông Các trƣờng chuyên tu khối kỹ thuật Các loại trƣờng kỹ thuật Giáo dục trung học học 9 6 5 Trƣờng trung học cơ sở Trƣờng tiểu học Giáo dục đặc biệt Giáo dục tiểu học 1 Năm học Trƣờng mầm non Hình 1.3 Sơ đồ hệ thống giáo dục phổ thông Nhật Bản 1.2 CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỊA LÝ - CÔNG CỤ... chỉ là công cụ hỗ trợ ra quyết định 1.2.2 Đặc điểm CSDL địa lý phục vụ công tác quản lý giáo dục CSDL địa lý đƣợc sử dụng trong quản lý giáo dục là CSDL chuyên đề Tùy theo cấp quản lý mà các nội dung chuyên đề cụ thể khác nhau, trong đó chuyên đề chủ yếu là kinh tế xã hội Phụ thuộc vào cơ cấu tổ chức của từng cấp quản lý giáo dục sẽ có những nhóm nội dung tƣơng ứng: Tiền phổ thông, phổ thông (tiểu học,... giới hạn trong tỉnh Ninh Bình Với nguồn dữ liệu xây dựng ở cấp huyện tƣơng đối đầy đủ - Về mặt khoa học: Nghiên cứu bộ cơ sở dữ liệu phục vụ quản lý giáo dục đƣợc thành lập (nội dung, cấu trúc, phƣơng pháp thành lập và ứng dụng của cơ sở dữ liệu trong thực tiễn) 6 Ý nghĩa của đề tài a Ý nghĩa thực tiễn của đề tài - Kết quả thử nghiệm của đề tài giúp các nhà lãnh đạo, các nhà quản lý giáo dục nắm đƣợc... viên, cán bộ, nhân viên quản lý trong và ngoài ngành giáo dục đào tạo + Nghiên cứu khoa học quản lý và quản lý giáo dục ở các cơ sở nghiên cứu, các cơ quan tham mƣu hoạch định chiến lƣợc quản lý xã hội nói chung và phát triển giáo dục nói riêng - Khái niệm quản lý giáo dục đƣợc đề cập ở đây bao gồm cả quản lý nhà nƣớc và quản lý về chuyên môn Quản lý nhà nƣớc, ở cấp vĩ mô: xây dựng và chỉ đạo thực hiện . Xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý phục vụ quản lý giáo dục phổ thông tỉnh Ninh Bình 11 CHƢƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ ỨNG DỤNG GIS TRONG XÂY DỰNG CSDL PHỤC VỤ QUẢN LÝ GIÁO DỤC PHỔ THÔNG 1.1. QUẢN. XÂY DỰNG CSDL ĐỊA LÝ TRONG QUẢN LÝ GIÁO DỤC TỈNH NINH BÌNH 91 3.6.1. Xây dựng ứng dụng GIS phục vụ công tác quản lý giáo dục tỉnh Ninh Bình 91 3.6.2. Sản phẩm chƣơng trình dữ liệu cơ sở phục. chuyên đề giáo dục cấp tỉnh 64 CHƢƠNG 3. XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỊA LÝ PHỤC VỤ QUẢN LÝ GIÁO DỤC PHỔ THÔNG TỈNH NINH BÌNH 65 3.1. KHÁI QUÁT ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI TỈNH NINH BÌNH 65