MÔN HỌC: HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ GIS Câu hỏi: Tìm hiểu và tóm tắt công nghệ GIS hiện nay? (phạm vi là cơ quan, địa phương, vùng lãnh thổ, quốc gia hoặc thế giới). BÀI LÀM I. Mở đầu: Từ xa xưa, thông tin địa lý đã là nhu cầu cần thiết của mọi người trong mọi hoạt động sinh hoạt hàng ngày tại các vị trí khác nhau. Con người muốn dduocj hiểu biết về các thực thể, các sự kiện, các hiện tượng như thế nào, xảy ra ở đâu, xảy ra khi nào và tại sao lại như vậy. Ở quy mô rộng lớn hơn, những nhà lãnh đạo một địa phương, một khu vực, một quốc gia luôn cần có thông tin địa lý một cách đầy đủ, chính xác, kịp thời để đưa ra quyết sách một cách đúng đắn,
MÔN HỌC: HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ GIS Câu hỏi: Tìm hiểu tóm tắt công nghệ GIS nay? (phạm vi quan, địa phương, vùng lãnh thổ, quốc gia giới) BÀI LÀM I Mở đầu: Từ xa xưa, thông tin địa lý nhu cầu cần thiết người hoạt động sinh hoạt hàng ngày vị trí khác Con người muốn dduocj hiểu biết thực thể, kiện, tượng nào, xảy đâu, xảy lại Ở quy mô rộng lớn hơn, nhà lãnh đạo địa phương, khu vực, quốc gia cần có thông tin địa lý cách đầy đủ, xác, kịp thời để đưa sách cách đắn, phù hợp lòng dân, làm cho địa phương, quốc gia ngày phát triển Những nhà quân cần có thông tin địa lý để có phương án chiến lược, chiến thuật bảo vệ lãnh thổ Những nhà đầu tư, kinh doanh cần thông tin địa lý để tính toán khả hiệu đầu tư Ngày với phát triển công nghệ thông tin trước xu toàn cầu công nghệ GIS cung cấp kịp thời thông tin cần thiết theo khu vực địa lý để quốc gia xây dựng chiến lược phát triển bền vững có sách độc lập xu chung giới II GIS gì? Khái niệm: GIS hệ thống thông tin địa lý (viết tắt cụm từ tiếng Anh Geographic Information Systems) công cụ tập hợp quy trình dựa máy tính để lập đồ, lưu trữ thao tác liệu địa lý, phân tích vật tượng thực trái đất, dự đoán tác động hoạch định chiến lược.Thuật ngữ biết đến từ năm 60 kỉ 20 Giáo sư Roger Tomlinson giới công nhận cha đẻ GIS G, I, S • G: geographic - thuộc địa lý: - Dữ liệu không gian - Các thành phần liên quan đến địa lý • I: information - thông tin: - Cơ sở liệu - Hiển thị thông tin • S: systems - Các hệ thống - Người sử dụng - Phần cứng - Phần mềm Các thành phần cấu thành GIS: - Phần cứng – Hardware: Là hệ thống máy tính hệ GIS hoạt động Ngày nay, phần mềm GIS có khả chạy nhiều dạng phần cứng, từ máy chủ trung tâm đến máy trạm hoạt động độc lập liên kết mạng - Phần mềm – Software: Cung cấp chức công cụ cần thiết để lưu trữ, phân tích thể thông tin địa lý Gồm thành phần: + Công cụ nhập thao tác thông tin địa lý + Hệ quản trị sở liệu (DBMS) + Công cụ hỗ trợ hỏi đáp, phân tích hiển thị địa lý + Giao diện đồ hoạ người-máy (GUI) để truy cập công cụ dễ dàng - Dữ liệu – Data: Có thể coi thành phần quan trọng hệ GIS liệu Các liệu địa lý liệu thuộc tính liên quan người sử dụng tự tập hợp mua từ nhà cung cấp liệu thương mại Hệ GIS kết hợp liệu không gian với nguồn liệu khác, chí sử dụng DBMS để tổ chức lưu giữ quản lý liệu - Con người – People: Công nghệ GIS bị hạn chế người tham gia quản lý hệ thống phát triển ứng dụng GIS thực tế Người sử dụng GIS chuyên gia kỹ thuật, người thiết kế trì hệ thống, người dùng GIS để giải vấn đề công việc - Các phương thức – Methods: Một phần quan trọng để đảm bảo hoạt động liên tục có hiệu hệ thống phục vụ cho mục đích người sử dụng GIS làm thay đổi đáng kể tốc độ mà thông tin địa lý sản xuất, cập nhật phân phối GIS làm thay đổi phương pháp phân tích liệu địa lý, hai ưu điểm quan trọng GIS so với đồ giấy là: - Dễ dàng cập nhật thông tin không gian - Tổng hợp hiệu nhiều tập hợp liệu thành sở liệu kết hợp Dữ liệu địa lý GIS chức GIS: Có hai thành phần quan trọng liệu địa lý: liệu không gian (nó đâu?) liệu thuộc tính (nó gì?) - Dữ liệu không gian xác định vị trí đối tượng theo hệ tọa độ - Dữ liệu thuộc tính thể hay nhiều thuộc tính thực thể không gian, bao gồm liệu định tính định lượng Dữ liệu định tính xác định loại đối tượng (ví dụ, nhà cửa, rừng núi, sông ngòi); liệu định lượng chia thành liệu tỉ lệ (dữ liệu đo lường từ điểm gốc 0), liệu khoảng (dữ liệu chia thành lớp), liệu dạng chữ (dữ liệu thể dạng chữ) (Shahab Fazal, 2008) Dữ liệu thuộc tính gọi liệu phi không gian thân chúng thông tin không gian (Basanta Shrestha et al., 2001) Chức năng: Phân tích liệu: GIS với khả máy vi tính toán học cung cấp nhiều phương tiện để thực toán phân tích theo không gian thời gian Những thuật toán phân tích lớp liệu, chồng xếp nhiều lớp liệu, phân tích mạng, phân tích theo mặt không gian, thời gian thuật toán hỗ trợ tích cực toán quản lý, quy hoạch, kế hoạch nhiều lãnh vực tài nguyên, đất đai, sở hạ tầng, thương mại dịch vụ,… + Phân tích mạng: (Network Analysis) ứng dụng đối tượng dạng đường, đối tượng tổ chức mạng liên kết + Phân tích mẫu điểm (Point Pattern Analysis) phân tích phân bố tương quan điểm mẫu, nội suy giá trị thích hợp,… Hiển thị liệu địa lý: Dữ liệu GIS hiển thị hình máy tính hay giấy in để cung cấp thông tin cho người dùng Trong GIS người ta sử dụng hình ảnh, hình vẽ, biểu đồ, đồ, mô hình 3D, hiển thị động,…gây trực quan cao, hấp dẫn người dùng 4 Mô hình liệu raster vector: Đối tượng không gian sở liệu GIS lưu trữ dạng vector raster (Basanta Shrestha et al., 2001) - Cấu trúc liệu vector lưu trữ vị trí đối tượng đồ cặp tọa độ x, y (và có z) Một điểm mô tả cặp tọa độ x-y tên Một đường thẳng mô tả tập hợp nhiều cặp tọa độ tên Về lý thuyết, đường thẳng mô tả vô số điểm, thực tế, điều Do đó, đường thẳng xây dựng nhiều đoạn thẳng Một diện tích hay vùng mô tả tập hợp nhiều cặp tọa độ tên nó, có điều khác cặp tọa độ bắt đầu kết thúc phải trùng (Hình 3.6) Định dạng vector thể vị trí hình dạng đối tượng đường bao xác Chỉ có độ xác, tỉ lệ đồ trình biên tập, độ phân giải thiết bị đầu vào kĩ nhập liệu làm giảm độ xác - Ngược lại, định dạng raster hay lưới ô vuông thể đối tượng đồ ô vuông ma trận lưới (Hình 3.6) Không gian định nghĩa ma trận điểm tổ chức thành hàng cột Nếu hàng cột đánh số, vị trí thành phần xác định số hàng số cột, thông qua liên kết với hệ tọa độ Mỗi ô vuông có giá trị thuộc tính (dạng số) thể đối tượng địa lý liệu định danh loại hình sử dụng đất, lượng mưa, độ cao Kích thước ô vuông ma trận lưới xác định mức độ chi tiết mà đối tượng đồ hiển thị Nội dung sở liệu GIS: 4.1.Cơ sở liệu GIS: Cơ sở liệu GIS sở liệu mà lĩnh vực công tác quản lý tài nguyên môi trường cần đến sử dụng chúng Cơ sở liệu GIS phần giao sở liệu công tác quản lý tài nguyên môi trường Cơ sở liệu GIS bao gồm phần: - Cơ sở liệu không gian (bản đồ nền) - Cơ sở liệu thuộc tính chung 4.2 Bản đồ nền: Bản đồ đồ bao gồm yếu tố sở địa lý Nó sở để xác định vị trí địa lý đối tượng liệu chuyên nghành Nền sở địa lý đồ tập hợp yếu tố thuỷ văn, giao thông, dân cư, biên giới quốc gia, địa giới hành chính, địa danh địa hình để làm sở thể cách nội dung khác đồ Bản đồ phân thành nhóm: đồ địa lý chung địa lý chuyên đề Bản đồ địa lý chung đồ thể đối tượng, tượng địa lý bề mặt trái đất, bao gồm đầy đủ đối tượng tượng kinh tế, văn hóa, xã hội thủy văn, địa hình, thực vật, đất đai, dân cư, giao thông, công nghiệp, nông nghiệp, lâm nghiệp văn hóa, hành chính-chính trị Tùy thuộc tỷ lệ đồ mà mức độ nội dung đồ địa lý chung chi tiết chi tiết hơn, nguyên tắc đồ địa lý chung thể đối tượng, tượng với mức độ chi tiết, nghĩa không trọng yếu tố hay xem nhẹ yếu tố xét đồ tỉ lệ định Trên đồ địa lý chuyên đề có phân chia nội dung nội dung phụ Nội dung nội dung đồ chuyên đề, nội dung phụ sở yếu tố địa lý hay gọi đồ Nếu có nội dung chuyên đề không tạo thành đồ chuyên đề, đồ chuyên đề thể nội dung chọn lọc mối quan hệ tương hỗ với yếu tố khác cảnh quan môi trường địa lý Cho nên đồ chuyên đề xây dựng dựa nội dung chuyên đề thể đồ Như việc xây dựng sở liệu đồ giai đoạn quan trọng việc thành lập đồ chuyên đề Ứng dụng GIS ngành: Vì GIS thiết kế hệ thống chung để quản lý liệu không gian, có nhiều ứng dụng việc phát triển đô thị môi trường tự nhiên là: quy hoạch đô thị, quản lý nhân lực, nông nghiệp, điều hành hệ thống công ích, lộ trình, nhân khẩu, đồ, giám sát vùng biển, cứu hoả bệnh tật Trong phần lớn lĩnh vực này, GIS đóng vai trò công cụ hỗ trợ định cho việc lập kế hoạch hoạt động 5.1 Môi trường: Theo chuyên gia GIS kinh nghiệm có nhiều ứng dụng phát triển tổ chức quan tâm đến môi trường Với mức đơn giản người dùng sử dụng GIS để đánh giá môi trường, ví dụ vị trí thuộc tính rừng Ứng dụng GIS với mức phức tạp dùng khả phân tích GIS để mô hình hóa tiến trình xói mòn đất sư lan truyền ô nhiễm môi trường khí hay nước, phản ứng lưu vực sông ảnh hưởng trận mưa lớn Quản lý môi trường quan trắc dự đoán bão, thuỷ văn, lan toả chất độc nước, đất Nếu liệu thu thập gắn liền với đối tượng vùng ứng dụng sử dụng chức phân tích phức tạp mô hình liệu dạng ảnh (raster) có khuynh hướng chiếm ưu Ví dụ: Lũ quét Yên Bái: 5.2.Khí tượng thuỷ văn: Trong lĩnh vực GIS dùng hệ thống đáp ứng nhanh, phục vụ chống thiên tai lũ quét vùng hạ lưu, xác định tâm bão, dự đoán luồng chảy, xác định mức độ ngập lụt, từ đưa biện pháp phòng chống kịp thời ứng dụng mang tính phân tích phức tạp nên mô hình liệu không gian dạng ảnh (raster) chiếm ưu 5.3.Nông nghiệp Những ứng dụng đặc trưng: Giám sát thu hoạch, quản lý sử dụng đất, dự báo hàng hoá, nghiên cứu đất trồng, kế hoạch tưới tiêu, kiểm tra nguồn nước 5.4.Dịch vụ tài GIS sử dụng lĩnh vực dịch vụ tài tương tự ứng dụng đơn lẻ Nó áp dụng cho việc xác định vị trí chi nhánh Ngân hàng Hiện việc sử dụng GIS tăng lên lĩnh vực này, công cụ đánh giá rủi ro mục đích bảo hiểm, xác định với độ xác cao khu vực có độ rủi ro lớn hay thấp Lĩnh vực đòi hỏi liệu sở khác hình thức vi phạm luật pháp, địa chất học, thời tiết giá trị tài sản 5.5.Y tế Ngoại trừ ứng dụng đánh gía, quản lý mà GIS hay dùng, GIS áp dụng lĩnh vực y tế Ví dụ như, lộ trình nhanh vị trí xe cấp cứu bệnh nhân cần cấp cứu, dựa sở liệu giao thông GIS sử dụng công cụ nghiên cứu dịch bệnh để phân tích nguyên nhân bộc phát lây lan bệnh tật cộng đồng 5.6.Chính quyền địa phương Chính quyền địa phương lĩnh vực ứng dụng rộng lớn GIS, tổ chức sử dụng liệu không gian nhiều Tất quan quyền địa phương có lợi từ GIS GIS sử dụng việc tìm kiếm quản lý đất, thay cho việc hồ sơ giấy tờ hành Nhà cầm quyền địa phương sử dụng GIS việc bảo dưỡng nhà cửa đường giao thông GIS sử dụng trung tâm điều khiển quản lý tình khẩn cấp 5.7.Bán lẻ Phần lớn siêu thị vùng ngoại ô xác định vị trí với trợ giúp GIS GIS thường lưu trữ liệu kinh tế-xã hội khách hàng vùng Một vùng thích hợp cho việc xây dựng môt siêu thị tính toán thời gian đến siêu thị, mô hình hoá ảnh hưởng siêu thị cạnh tranh GIS dùng cho việc quản lý tài sản tìm đường phân phối hàng ngắn 5.8.Giao thông GIS có khả ứng dụng đáng kể lĩnh vực vận tải Việc lập kế hoạch trì cở sở hạ tầng giao thông rõ ràng ứng dụng thiết thực, có quan tâm đến lĩnh vực ứng dụng định vị vận tải hàng hải, hải đồ điện tử Loại hình đặc trưng đòi hỏi hỗ trợ GIS 5.9.Các dịch vụ điện, nước, gas, điện thoại Những công ty lĩnh vực người dùng GIS linh hoạt nhất, GIS dùng để xây dựng sở liệu thường nhân tố chiến lược công nghệ thông tin công ty lĩnh vự Dữ liệu vecto thường dùng lĩnh vực ứng dụng lớn lĩnh vực Automated Mapping Facility Management (AM-FM) AM-FM dùng để quản lý đặc điểm vị trí cáp, valve Những ứng dụng đòi hỏi đồ số với độ xác cao Một tổ chức dù có nhiệm vụ lập kế hoạch bảo dưỡng mạng lưới vận chuyền cung cấp dịch vụ nhân lực, hỗ trợ cho chương trình an toàn công cộng hỗ trợ trường hợp khẩn cấp, bảo vệ môi trường, công nghệ GIS đóng vai trò cốt yếu cách giúp cho việc quản lý sử dụng thông tin địa lý cách hiệu nhằm đáp ứng yêu cầu hoạt động mục đích chương trình tổ chức Các phần mềm phổ biến GIS: - Phần mềm Microstation Geographics : - Phần mềm ArcGIS : hệ thống GIS hàng đầu nay, cung cấp giải pháp toàn diện từ thu thập / nhập số liệu, chỉnh lý, phân tích phân phối thông tin mạng Internet tới cấp độ khác CSDL địa lý cá nhân hay CSDL doanh nghiệp Về mặt công nghệ, chuyên gia GIS coi công nghệ ESRI giải pháp mang tính chất mở, tổng thể hoàn chỉnh, có khả khai thác hết chức GIS ứng dụng khác như: desktop (ArcGIS Desktop), máy chủ (ArcGIS Server), ứng dụng Web (ArcIMS, ArcGIS Online), hệ thống thiết bị di động (ArcPAD) có khả tương tích cao nhiều loại sản phẩm nhiều hãng khác - Phần mềm MapInfo : giải pháp phần mềm GIS thân thiện với người sử dụng Ngay từ đầu, hãng chủ trương xây dựng phần mềm GIS có hiệu quả, với chức phân tích không gian hữu ích cho hoạt động kinh doanh, quản lý không cồng kềnh không phức tạp hóa chức không cần thiết, giao diện đơn giản dễ hiểu, đồng thời giá phải phù hợp với đại đa số người sử dụng Phiên gần MapInfo Professional 11 trì truyền thống - chạy hệ điều hành thông thường Windows XP, Windows 2000, Windows NT+SP6, Windows 98 SE, Windows 2003 Server với Terminal Services Citrix [...]... bằng cách giúp cho việc quản lý và sử dụng thông tin địa lý một cách hiệu quả nhằm đáp ứng các yêu cầu hoạt động và mục đích chương trình của tổ chức đó 6 Các phần mềm phổ biến của GIS: - Phần mềm Microstation Geographics : - Phần mềm ArcGIS : là hệ thống GIS hàng đầu hiện nay, cung cấp một giải pháp toàn diện từ thu thập / nhập số liệu, chỉnh lý, phân tích và phân phối thông tin trên mạng Internet tới... cấp độ khác nhau như CSDL địa lý cá nhân hay CSDL của các doanh nghiệp Về mặt công nghệ, hiện nay các chuyên gia GIS coi công nghệ ESRI là một giải pháp mang tính chất mở, tổng thể và hoàn chỉnh, có khả năng khai thác hết các chức năng của GIS trên các ứng dụng khác nhau như: desktop (ArcGIS Desktop), máy chủ (ArcGIS Server), các ứng dụng Web (ArcIMS, ArcGIS Online), hoặc hệ thống thiết bị di động (ArcPAD)... 5.6.Chính quyền địa phương Chính quyền địa phương là một trong những lĩnh vực ứng dụng rộng lớn nhất của GIS, bởi vì đây là một tổ chức sử dụng dữ liệu không gian nhiều nhất Tất cả các cơ quan của chính quyền địa phương có thể có lợi từ GIS GIS có thể được sử dụng trong việc tìm kiếm và quản lý thửa đất, thay thế cho việc hồ sơ giấy tờ hiện hành Nhà cầm quyền địa phương cũng có thể sử dụng GIS trong việc... hình hoá ảnh hưởng của những siêu thị cạnh tranh GIS cũng được dùng cho việc quản lý tài sản và tìm đường phân phối hàng ngắn nhất 5.8.Giao thông GIS có khả năng ứng dụng đáng kể trong lĩnh vực vận tải Việc lập kế hoạch và duy trì cở sở hạ tầng giao thông rõ ràng là một ứng dụng thiết thực, nhưng giờ đây có sự quan tâm đến một lĩnh vực mới là ứng dụng định vị trong vận tải hàng hải, và hải đồ điện tử... trong vận tải hàng hải, và hải đồ điện tử Loại hình đặc trưng này đòi hỏi sự hỗ trợ của GIS 5.9.Các dịch vụ điện, nước, gas, điện thoại Những công ty trong lĩnh vực này là những người dùng GIS linh hoạt nhất, GIS được dùng để xây dựng những cơ sở dữ liệu là cái thường là nhân tố của chiến lược công nghệ thông tin của các công ty trong lĩnh vự này Dữ liệu vecto thường được dùng trong các lĩnh vực này... sở khác nhau như là hình thức vi phạm luật pháp, địa chất học, thời tiết và giá trị tài sản 5.5.Y tế Ngoại trừ những ứng dụng đánh gía, quản lý mà GIS hay được dùng, GIS còn có thể áp dụng trong lĩnh vực y tế Ví dụ như, nó chỉ ra được lộ trình nhanh nhất giữa vị trí hiện tại của xe cấp cứu và bệnh nhân cần cấp cứu, dựa trên cơ sở dữ liệu giao thông GIS cũng có thể được sử dụng như là một công cụ nghiên... giấy tờ hiện hành Nhà cầm quyền địa phương cũng có thể sử dụng GIS trong việc bảo dưỡng nhà cửa và đường giao thông GIS còn được sử dụng trong các trung tâm điều khiển và quản lý các tình huống khẩn cấp 5.7.Bán lẻ Phần lớn siêu thị vùng ngoại ô được xác định vị trí với sự trợ giúp của GIS GIS thường lưu trữ những dữ liệu về kinh tế-xã hội của khách hàng trong một vùng nào đó Một vùng thích hợp cho... một trận mưa lớn Quản lý môi trường quan trắc và dự đoán bão, thuỷ văn, lan toả của chất độc trong nước, đất Nếu những dữ liệu thu thập gắn liền với đối tượng vùng và ứng dụng sử dụng các chức năng phân tích phức tạp thì mô hình dữ liệu dạng ảnh (raster) có khuynh hướng chiếm ưu thế Ví dụ: Lũ quét Yên Bái: 5.2.Khí tượng thuỷ văn: Trong lĩnh vực này GIS được dùng như là một hệ thống đáp ứng nhanh, phục... hoạch tưới tiêu, kiểm tra nguồn nước 5.4.Dịch vụ tài chính GIS được sử dụng trong lĩnh vực dịch vụ tài chính tương tự như là một ứng dụng đơn lẻ Nó đã từng được áp dụng cho việc xác định vị trí những chi nhánh mới của Ngân hàng Hiện nay việc sử dụng GIS đang tăng lên trong lĩnh vực này, nó là một công cụ đánh giá rủi ro và mục đích bảo hiểm, xác định với độ chính xác cao hơn những khu vực có độ rủi ro...5.1 Môi trường: Theo những chuyên gia GIS kinh nghiệm nhất thì có rất nhiều ứng dụng đã phát triển trong những tổ chức quan tâm đến môi trường Với mức đơn giản nhất thì người dùng sử dụng GIS để đánh giá môi trường, ví dụ như vị trí và thuộc tính của cây rừng Ứng dụng GIS với mức phức tạp hơn là dùng khả năng phân tích của GIS để mô hình hóa các tiến trình xói mòn đất sư lan truyền ... trữ, phân tích thể thông tin địa lý Gồm thành phần: + Công cụ nhập thao tác thông tin địa lý + Hệ quản trị sở liệu (DBMS) + Công cụ hỗ trợ hỏi đáp, phân tích hiển thị địa lý + Giao diện đồ hoạ... tố sở địa lý Nó sở để xác định vị trí địa lý đối tượng liệu chuyên nghành Nền sở địa lý đồ tập hợp yếu tố thuỷ văn, giao thông, dân cư, biên giới quốc gia, địa giới hành chính, địa danh địa hình... quản lý liệu - Con người – People: Công nghệ GIS bị hạn chế người tham gia quản lý hệ thống phát triển ứng dụng GIS thực tế Người sử dụng GIS chuyên gia kỹ thuật, người thiết kế trì hệ thống,