Luận văn tốt nghiệp đại học Nguyễn Văn Khánh dng cụng ngh GIS trong h tr quy hoch h thng nuụi trng thu sn xó Xuõn Lõm - huyn Tnh Gia - tnh Thanh Hoỏ c ra i. ti nm trong khuụn kh d ỏn VIE/97/030 Vin Nghiờn cu Nuụi trng Thu sn I. Mc tiờu ca ti: - Lm quen vi cụng tỏc nghiờn cu khoa hc, tip cn vi cụng ngh mi phc v cho ngnh thy sn ú l cụng ngh GIS. - Tip cn, r soỏt hin tr ng h thng nuụi trng nuụi trng thu sn ca xó Xuõn Lõm, tỡm hiu nhng mt hn ch v nhng khú khn trong NTTS a phng. - Thnh lp bn s húa h thng nuụi trng thy sn, cung cp c s d liu h tr cho qun lý v phỏt trin quy hoch. Luận văn tốt nghiệp đại học Nguyễn Văn Khánh Chng I: Tng quan ti liu 1. Khỏi quỏt v GIS. 1.1. Lch s phỏt trin. Vi mong mun tỡm hiu v chinh phc thiờn nhiờn, con ngi ó xõy dng bn hng ngn nm nay biu din v phõn tớch thụng tin v b mt trỏi t (De Graaf, G.J., Marttin, F. V Aguilar-Manjarrez, J., 2002 ). Theo Hodgkiss (1981) bn c xõy dng do cỏc nh hng hi, cỏc nh a lý thu thp d liu v b mt trỏi t sau ú cụ ha, , can, v li, tụ mu tr thnh bn . Ban u, chỳng c s dng din t cỏc v trớ xa tr giỳp cỏc nh hng trong khụng gian v phc v cho quõn i. n cui th k 18, nhu cu v qun lý biờn gii lónh th tr lờn cp bỏch. Cỏc qu c gia bt u cụng vic v bn mt cỏch h thng. Vn d liu bn ó mang tớnh ton cu, vỡ vy phi c xỏc inh mt cỏch chớnh xỏc v khỏch quan. Phm vi s dng ca bn ngy cng rng rói trong cỏc lnh vc ca i sng. Tuy nhiờn, cỏc thụng tin a lý trong thi k ny ch dng li cỏc bn trờn giy vi c trng l vi c lu tr d liu v biu din d liu c tin hnh ng thi vi nhau, do ú thụng tin mang trong mt h thng b hn ch (Trn Minh, 2000). Na cui th k 20, vi s phỏt trin bựng n ca cụng ngh thụng tin, nhiu h thng mỏy tớnh ra i, vic v bn ngy cng c tin hc húa, yờu cu t ra lỳc ny l phi tng lng thụng tin qun lý trong m t bn v cỏc thụng tin ny phi mang tớnh h thng. Theo Meaden, G.J. v Kapetsky (1991), bn u tiờn c bit n cú s dng mỏy tớnh vo cỏc cụng vic lp bn v lu tr thụng tin l ca Canada nm 1964 v nú c xem nh h thng GIS u tiờn trờn th gii. H thng ny bao gm cỏc thụng tin v nụng nghip, lõm nghip, s dng t, ng vt hoang dó v c gi tờn Canada Geographic Information System (Nguyn Th Thn &Trn Cụng Yờn, 2000). Trong sut nh ng nm sỏu mi v u nhng nm by mi, vic phỏt trin GIS b hn ch do giỏ thnh cao v cụng ngh mỏy tớnh cũn lc hu. T cui thp k 70 n nay, cụng ngh mỏy tớnh t c nhng thnh cụng rc r. Vi s ra i ca nhiu th h mỏy tớnh thụng minh, cng vi s nhõn thc sõu sc nhng li ớch to ln GIS mang li. Con ngi ó tp trung nhiu cụng trỡnh nghiờn cu vo l nh vc ny dn n s ra i ca nhiu phn mm ngy cng LuËn v¨n tèt nghiÖp ®¹i häc NguyÔn V¨n Kh¸nh hiện đại và tiện dụng, đưa GIS ngày càng được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực trong cuộc sống. Có thể thấy, sự phát triển của GIS là hết sức nhanh chóng ngay sau khi máy tính được ra đời và khi máy tính đạt được những thành công rực rỡ thì GIS càng có vị trí quan trong trong cuộc sống con người. 1.2. Định nghĩa GIS Điều đầu tiên có thể khẳng định là cho tới nay có rất nhiều các định nghĩa khác nhau về GIS (Đặng Văn Đức, 2001). GIS ra đời chính là kế tục các ý tưởng trong ngành địa lý mà trước hết là ngành địa lý bản đồ trong thời đại mà công nghệ thông tin đủ mạnh để tạo ra các công cụ định lượng mới và có khả năng thực thi hầu hết các phép phân tích bản đồ bằng phương pháp định lượng mới (Trầ n Minh, 2000). Theo Meaden và Kapetsky (2001) GIS là một môn khoa học luôn luôn thay đổi. Chúng ta không thể đưa ra một định nghĩa chính xác về GIS cũng như các công việc mà một hệ GIS có thể đảm nhận. Hai ông cũng đã thống kê các tên gọi của GIS đã được sử dụng như trong quá trình phát triển như: - Hệ thống thông tin (HTTT) địa lý cơ sở (Geog-based Information Systems) - HTTT tài nguyên thiên nhiên ( Natural Resourse Information Systems) - Hệ thống (HT) dữ liệu trái đất (Geo data Systems) - HTTT không gian (Spatial Information Systems) - HT dữ li ệu địa lý (Geographic Data Systems) - HTTT đất đai (Land Information Systems LIS) Tuy nhiên ở mức độ tương đối chúng ta có thể hiểu GIS theo định nghĩa sau: Đinh nghĩa của Nitin Kumar Triphthi (2000) học viện Công Nghệ Châu Á: " HTTTDL (GIS) là một hệ thống các thông tin được sử dụng để thu thập, lưu trữ, xây dựng lại, thao tác, phân tích, biểu diễn các dữ liệu địa lý phục vụ cho công tác quy hoặc lập các quyết định về sử dụng đất, các nguồ n tài nguyên thiên nhiên môi trường, giao thông, đô thị và nhiều thủ tục hành chính khác." 1.3. Các thành phần của GIS Tất cả các hệ thống đều được cấu tạo bởi các bộ phận nhất định. GIS cũng vậy, nó được cấu tạo bởi những bộ phận đặc trưng cho nó. LuËn v¨n tèt nghiÖp ®¹i häc NguyÔn V¨n Kh¸nh Theo tiến sĩ Nitin Kumar Tripathi (2000) GIS được cấu tao bởi ba bộ phận đó là (1) Hệ thống máy tính (2) các thông tin địa lý (3) con người. Các thành phần này được biểu diễn theo sơ đồ: Hình 1: Các bộ phận cấu thành của GIS Trong đó hệ thống máy tính là phần cứng, phần mềm có tác dụng tiếp nhận lưu trữ phân tích và trình diễn các kết quả. Dữ liệu địa lý là thông tin về bề mặt trái đất bao gồm các thông tin bản đồ, ảnh vệ tinh, ảnh máy bay, định vị GPS, các thông tin thuộc tính và nhiều các thông tin khác. Con người có chức năng thiết kế, cài đặt vận hành và thực hiện các thao tác trong hệ GIS. Trong cuốn Fundamental of GIS and Application, hai tác giả Nualchawee, K. và Hung Tran (1998) đã giới thiệu GIS gồm 5 thành phần cơ bản là: Phần cứng, phần mềm, dữ liệu, con người và giao diện với người dùng trong đó hai ông cho rằng dữ liệu là thành phần quan trọng nhất của hệ thống thông tin địa lý. Lê Thạc Cán và ctv (1993) đã chia GIS thành 2 phần cơ bản là (1) Bộ xử lý trung tâm bao gồm các thiết bị phần cứng như dụng cụ vẽ, số hóa, đĩa cứng, bộ phậ n xử lý để tạo dữ liệu trên màn hình (2) Phần mềm có chức năng nạp thông tin, quản lý dữ liệu, phân tích trình bày kết quả để đưa ra thông tin giao diện với người dùng. Nguyễn Thế Thận và Trần Công Yên (2000) Khi đề cập đến các thành phần của hệ thống thông tin địa lý đã nêu ra 4 thành phần là: Phần cứng, phần mềm, cơ sở dữ liệu và người sử dụng. Các ông còn cho rằng người sử dụng đóng vai trò trung tâm, có chức năng thực hiện các thao tác điều hành hệ thống GIS. Các cách chia trên tuy khác nhau về cách phân chia số lượng các thành tố và tầm quan trọng của mỗi thành tố, nhưng về cơ bản là giống nhau. Một hệ GIS đều cần có là: Tin học, thông tin và con người. Con người Máy tính Dữ liệu địa lý Luận văn tốt nghiệp đại học Nguyễn Văn Khánh 1.4. S phỏt trin ca phn cng v cỏc lp phn mm phc v cho GIS 1.4.1 Phn cng S phỏt trin ca GIS ph thuc rt ln vo s phỏt trin ca mỏy tớnh, ch khi mỏy tớnh ra i v cú nhng bc phỏt trin nht nh thỡ GIS mi c nghiờn cu rng rói. Cng nh cỏc ngnh khoa hc khỏc, bc i u tiờn ca vic nghiờn cu GIS l vic lit kờ, quan sỏt, phõn loi lu tr. Tuy nhiờn, ban u vic mụ t nh lng rt khú khn do mt khi lng l n cỏc d liu khụng gian v thiu vng cỏc d liu thuc tớnh v i tng. Hn na, khụng cỏc cụng c toỏn hc thc hin cỏc giỏ tr nh lng bin thiờn. Ch n nhng nm 60 s ra i ca cỏc cụng c mỏy tớnh cho phộp d dng thc hin cỏc cụng vic trờn d liu c x lý di dng s. Kh nng v thnh lp bn chuyờn v phõn tớch d liu khụng gian u c thc hin, a GIS bt u bc phỏt trin (Trn Minh, 2002). Trong sut nhng nm 60 v u thp k 70, cỏc bn ó bt u c phỏt trin trờn mỏy tớnh. Tuy nhiờn thi by gi, vic s dng mỏy tớnh ch hn ch cụng vic tr giỳp v, in bn i vi ngnh bn truyn thng m khụng lm thay i phng phỏp lm b n lu tr thụng tin (Meaden, G.J. v Kapetsky 1991). Sau nm 1977, cỏc th nghim s dng mỏy tớnh trong bn cú nhng bc tin rừ rt vi nhng u im (De Vliegher B.M., 1998 ): - Tc lm vic tng - Giỏ thnh h - Lm cho bn gn gi vi mc ớch s dng - Cú th lm bn khụng cn k xo hoc vng k thut viờn - Cú kh nng biu din khỏc nhau cho cựng mt loi d liu - D dng cp nht d liu - Cú kh nng phõn tớch tng hp cỏc d liu thng kờ v bn - Hn ch s dng bn in hn ch tỏc hi lm gim cht lng d liu - Cú kh nng thnh lp bn 3 chi u - Thnh lp bn trong ú s chn lc v tng quỏt húa chc chn d dng Hin nay cỏc HTTT a lý ó c thc hiờn trờn hu ht cỏc loi mỏy tớnh t mỏy tớnh cỏ nhõn (PC) n mỏy tớnh trong cỏc mng ni b c quan (LAN). c bit, s phỏt trin ca mng Intermet ó a GIS nờn mt tm cao mi, bc phỏt trin hũa nhp cng ng mang li li cho nhiu ngi v nhiu l nh vc trong cuc sng. Luận văn tốt nghiệp đại học Nguyễn Văn Khánh 1.4.2. Phn mm Phn mm GIS l cỏc chng trỡnh mỏy tớnh cung cp cỏc chc nng, cụng c cn thit cho lu tr, phõn tớch, v hin th thụng tin a lý (Nualchawee, K. & Hung Tran, 1998). Phn mm GIS chuyờn dng u tiờn trờn th gii c ra i khong gia nhng nm 70 do mt s cụng ty Bc M liờn kt sn xut. Cuc cỏch mng phn mm GIS ó lm cho cỏc phn mm GIS liờn tc ra i. Cho ti nm 1995 ó cú khong hn 50 phn mm GIS khỏc nhau v giỏ thnh ca mt phn mm GIS cng gim rt nhiu so vi thi im ban u ( Trn Minh, 2002). Ngy nay, Phn mm GIS cú th chy trờn nhiu chng loi mỏy tớnh khỏc nhau, t mỏy ch trung tõm (computer servers) cho ti cỏc mỏy tớnh cỏ nhõn (personal computer) c s dng riờng l hoc ni mng. (1) Theo tỏc gi Trn Minh (2000) cỏc phn mm GIS cú lch s phỏt trin qua 3 giai on vi cỏc sn phm: Cỏc sn phm cho cỏc bn s: i tng ca phn mm ny l s húa bn , dựng qun lý cỏc bn s, sa cha, cp nht cỏc thụng tin trờn bn , xut bn bn (Microstation, AutoCAD). Cỏc sn phm qun tr bn : Cỏc sn phm ny cng cú cỏc chc nng cp nhp thụng tin, ngoi ra cũn cú thờm chc nng qun tr bn v thụng tin thuc tớnh ca bn . Chỳng cú kh nng liờn kt d liu khụng gian vi d liu thuc tớnh. Cỏc chc nng ch yu l thit lp bn thng kờ theo thuc tớnh cỏc i tng, hin th v in n bao gm cỏc phn mm Mapinfo, Arcwiew. Cỏc sn phm ph n mm qun tr khụng gian: Cỏc sn phm ny l bc phỏt trin cao hn, ngoi cỏc chc nng trờn chỳng cũn cú thờm chc nng phõn tớch d liu khụng gian. Vi chc nng ny chỳng ó hon thin d liu khụng gian, d liu hỡnh hc trong c s d liu (Arc/info, MGE, Span, Span/GIS, PIC). 1.5. Xõy dng c s d liu trong h GIS H thng thụng tin a lý c s dng phõn tớch rt nhiu cỏc thụng tin khỏc nhau t khoa hc xó hi n cỏc khoa hc mụi trng, t nhiờn. D liu l trung tõm ca h thng GIS, h GIS cha cng nhiu d liu thỡ chỳng cng cú ý ngha. D liu trong h GIS c lu tr trong c s d liu v chỳng c thu thp qua cỏc mụ hỡnh th gii thc ( ng Vn c, 2001). 1 http://www.bando.com.vn. Luận văn tốt nghiệp đại học Nguyễn Văn Khánh Cú nhiu ý kin khỏc nhau v ngha thut ng CSDL trong h thng thụng tin a lý. Song ta cú th hiu CSDL l tp hp ln cỏc s liu trong mỏy tớnh, c t chc sao cho cú th m rng, sa i v tra cu nhanh chúng i vi cỏc ng dng khỏc nhau (Nguyn Th Thn & Trn Cụng Yờn, 2000). S liu a vo trong mỏy tớnh c thu thp t nh v tinh, nh mỏy bay, cỏc loi bn , s liu t mỏy nh v, s liu thng kờ tớnh toỏn (Bernhardsen, T., 1999). Trong quỏ trỡnh phỏt trin ca cụng ngh GIS cỏc chi phớ khỏc cho mt h thng thụng tin a lý ó gim rt nhiu, trong khi ú chi phớ cho vic xõy dng c s d liu gn nh khụng i nú thng chim khong 60 - 80% tng chi phớ cho mt d ỏn GIS (De Vliegher B.M, 1998). Chớnh vỡ vy, nhiu tỏc gi cho rng d liu l trung tõm v cú v trớ quan trong nht trong mt h thng thụng tin. Cú th biu din cỏc chi phớ ca mt d ỏn GIS theo biu sau: Chi phớ Phn cng D liu Qun tr Phn mm Thi gian Hỡnh 2: Bin i cỏc chi phớ cho mt d ỏn GIS theo thi gian S liu trong mt h GIS c chia thnh 2 loi l: (1) s liu khụng gian, (2) s liu phi khụng gian. S liu khụng gian c t chc di dng vecter l cỏch biu din cỏc i tng a lý di dng im ng vựng, hay dng raster l phng phỏp biu din cỏc i tng di dng cỏc ụ li hay cỏc pixel (picture element) Luận văn tốt nghiệp đại học Nguyễn Văn Khánh X1Y1 X2Y2 X3Y3 X4Y4 D liu dng vecter D liu dng raster Hỡnh 3: Cỏc phng phỏp biu din d liu Cỏc s liu khụng gian thng c nhp vo mỏy tớnh bng bn s húa (Digitizer) trong khuụn dng d liu vecter hoc nhp bng mỏy scanner s liu dng raster, trong trng hp ny ũi hi thờm cụng tỏc biờn tp chuyn s liu sang dng d liu ''thụng minh'' d dng s dng v biờn tp c. C hai phng phỏp t chc d liu u cú nhng mt tớch cc v hn ch nht nh, tuy nhiờn cho ti nay hai phng phỏp ny vn c s dng ph bin i vi cỏc h GIS trờn th gii (Nguyn Th Thn, 1999 ). Bng 1: Bng so sỏnh cỏc phng phỏp biu din d liu Thnh phn d liu th hai ca mt h thng thụng tin a lý ú l d liu phi khụng gian (nonspatial data) hay d liu thuc tớnh l cỏc d liu m khi ch bin, thao tỏc, hoc thay i chỳng khụng lm thay i v trớ khụng gian ca i tng hoc to ra i tng mi. ( Lammen.M. & Genst, W.D., 2002). D liu thuc tớnh c thu thp bng thng kờ, tớnh toỏn v chỳng c nhp vo h thng bng bn phớm. Cỏc s liu thuc tớnh ny ũi hi phi cú kh nng liờn kt chớnh xỏc vi cỏc i tng khụng gian m nú mụ t. D liu dng vecter D liu dng raster - Mụ hỡnh cụ ng thun tin biu din d liu t nhiờn - Thao tỏc hỡnh hc d dng, cú kh nng tng quỏt húa d sa i - Cu trỳc d liu phc tp, cú tỏc gi cho rng khụng chun xỏc trong biu din cỏc i tng khụng gian - Mụ hỡnh hiu qu d t hp np chng, hng nh v tinh - Cú kh nng mụ ph ng, d phõn tớch s liu - Dung lng ln, cht lng ha hn ch, bin i phi tuyn phc tp . chúng ta có thể hiểu GIS theo định nghĩa sau: Đinh nghĩa của Nitin Kumar Triphthi (2000) học viện Công Nghệ Châu Á: " HTTTDL (GIS) là một hệ thống các thông tin được sử dụng để thu thập,. (Đặng Văn Đức, 2001). GIS ra đời chính là kế tục các ý tưởng trong ngành địa lý mà trước hết là ngành địa lý bản đồ trong thời đại mà công nghệ thông tin đủ mạnh để tạo ra các công cụ định lượng. hiện các thao tác trong hệ GIS. Trong cuốn Fundamental of GIS and Application, hai tác giả Nualchawee, K. và Hung Tran (1998) đã giới thiệu GIS gồm 5 thành phần cơ bản là: Phần cứng, phần mềm,