- đặc trưng phản xạ phổ của thổ nhưỡng
2.4.1. Những vấn ựề chung về GIS
Hệ thống thông tin ựịa lý (Geographic Information System - gọi tắt là GIS) ựược hình thành vào những năm 1960 và phát triển rất rộng rãi trong 10 năm lại ựây. GIS ngày nay là công cụ trợ giúp quyết ựịnh trong nhiều hoạt ựộng kinh tế - xã hội, quốc phịng của nhiều quốc gia trên thế giới. GIS có khả năng trợ giúp các cơ quan chắnh phủ, các nhà quản lý, các doanh nghiệp, các cá nhân... ựánh giá ựược hiện trạng của các quá trình, các thực thể tự nhiên, kinh tế - xã hội thông qua các chức năng thu thập, quản lý, truy vấn, phân tắch và tắch hợp các thơng tin ựược gắn với một nền hình học (bản ựồ) nhất quán trên cơ sở toạ ựộ của các dữ liệu ựầu vào.
Có nhiều cách tiếp cận khác nhau khi ựịnh nghĩa GIS. Nếu xét dưới góc ựộ hệ thống, thì GIS có thể ựược hiểu như một hệ thống gồm các thành phần: con người, phần cứng, phần mềm, CSDL và quy trình-kiến thức chuyên gia, nơi tập hợp các quy ựịnh, quy phạm, tiêu chuẩn, ựịnh hướng, chủ trương ứng dụng của nhà quản lý, các kiến thức chuyên ngành và các kiến thức về công nghệ thông tin.
Khi xây dựng một hệ thống GIS ta phải quyết ựịnh xem GIS sẽ ựược xây dựng theo mơ hình ứng dụng nào, lộ trình và phương thức tổ chức thực hiện nào. Chỉ trên cơ sở ựó người ta mới quyết ựịnh xem GIS ựịnh xây dựng sẽ phải ựảm ựương các chức năng trợ giúp quyết ựịnh gì và cũng mới có thể có các quyết ựịnh về nội dung, cấu trúc các hợp phần còn lại của hệ thống cũng như cơ cấu tài chắnh cần ựầu tư cho việc hình thành và phát triển hệ thống GIS. Với một xã hội có sự tham gia của người dân và q trình quản lý thì sự ựóng góp tri thức từ phắa cộng ựồng ựang ngày càng trở nên quan trọng và càng ngày càng có vai trị khơng thể thiếu.
Theo cách tiếp cận truyền thống, GIS là một công cụ máy tắnh ựể lập bản ựồ và phân tắch các sự vật, hiện tượng thực trên Trái ựất. Công nghệ GIS kết hợp
các thao tác CSDL thông thường (như cấu trúc hỏi ựáp) và các phép phân tắch thống kê, phân tắch không gian. Những khả năng này phân biệt GIS với các hệ thống thơng tin khác và khiến cho GIS có phạm vi ứng dụng rộng trong nhiều lĩnh vực khác nhau (phân tắch các sự kiện, dự ựoán tác ựộng và hoạch ựịnh chiến lược).
Việc áp dụng công nghệ thông tin trong lĩnh vực dữ liệu không gian ựã tiến những bước dài: từ hỗ trợ lập bản ựồ (CAD mapping) sang hệ thống thông tin ựịa lý (GIS). Cho ựến nay cùng với việc tắch hợp các khái niệm của công nghệ thông tin như hướng ựối tượng, GIS ựang có bước chuyển từ cách tiếp cận CSDL (database approach) sang hướng tri thức (knowledge approach).
Hệ thống thông tin ựịa lý là hệ thống quản lý, phân tắch và hiển thị tri thức ựịa lý, tri thức này ựược thể hiện qua các tập thông tin:
- Các bản ựồ: giao diện trực tuyến với dữ liệu ựịa lý ựể tra cứu, trình bày kết quả và sử dụng như là một nền thao tác với thế giới thực.
- Các tập thông tin ựịa lý: thông tin ựịa lý dạng file và dạng CSDL gồm các yếu tố, mạng lưới, topology, ựịa hình, thuộc tắnh.
- Các mơ hình xử lý: tập hợp các quy trình xử lý ựể phân tắch tự ựộng. - Các mơ hình dữ liệu: GIS cung cấp công cụ mạnh hơn là một CSDL thông thường bao gồm quy tắc và sự tồn vẹn giống như các hệ thơng tin khác. Lược ựồ, quy tắc và sự toàn vẹn của dữ liệu ựịa lý ựóng vai trị rất quan trọng.
- Metadata: hay tài liệu miêu tả dữ liệu, cho phép người sử dụng tổ chức, tìm hiểu và truy nhập ựược tới tri thức ựịa lý..
Khi làm việc với hệ thống GIS có thể tiếp cận dưới các cách nhìn nhận như sau:
1. CSDL ựịa lý (Geodatabase - theo cách gọi của ESRI): GIS là một CSDL không gian chuyển tải thông tin ựịa lý theo quan ựiểm gốc của mơ hình dữ liệu GIS (yếu tố, topology, mạng lưới, raster,...).
2. Hình tượng hố (Geovisualization): GIS là tập các bản ựồ thông minh thể hiện các yếu tố và quan hệ giữa các yếu tố trên mặt ựất. Dựa trên thơng tin
ựịa lý có thể tạo nhiều loại bản ựồ và sử dụng chúng như là một cửa sổ vào trong CSDL ựể hỗ trợ tra cứu, phân tắch và biên tập thông tin.
3. Xử lý (Geoprocessing): GIS là các công cụ xử lý thông tin cho phép tạo ra các thông tin mới từ thơng tin ựã có. Các chức năng xử lý thơng tin ựịa lý lấy thông tin từ các tập dữ liệu ựã có, áp dụng các chức năng phân tắch và ghi kết quả vào một tập mới.
Xét dưới góc ựộ ứng dụng trong quản lý Nhà nước , GIS có thể ựược hiểu như là một cơng nghệ xử lý các dữ liệu có toạ ựộ (bản ựồ) ựể biến chúng thành các thông tin trợ giúp quyết ựịnh cho các nhà quản lý.
Do các ứng dụng GIS trong thực tế quản lý Nhà nước có tắnh ựa dạng và phức tạp xét cả về khắa cạnh tự nhiên, xã hội lẫn khắa cạnh quản lý, những năm gần ựây GIS thường ựược hiểu như một hệ thống thông tin ựa quy mô và ựa tỷ lệ. Tuỳ thuộc vào nhu cầu của các người sử dụng mà hệ thống có thể phải tắch hợp thơng tin ở nhiều mức khác nhau, nói ựúng hơn, là ở các tỷ lệ khác nhau, nói cách khác là tuỳ thuộc vào các ựịnh hướng do cơ sở tri thức ựưa ra.
Hệ thống thông tin ựịa lý (GIS) sử dụng CSDL ựịa lý (geodatabase) làm dữ liệu của mình.
Các thành phần của CSDL khơng gian bao gồm:
- Tập hợp các dữ liệu dạng vector (tập các ựiểm, ựường và vùng). - Tập hợp các dữ liệu dạng raster (dạng mơ hình DEM hoặc ảnh).
- Tập hợp các dữ liệu dạng mạng lưới (vắ dụ như ựường giao thơng, lưới cấp thốt nước, lưới ựiện ...).
- Tập hợp các dữ liệu ựịa hình 3 chiều và bề mặt khác. - Dữ liệu ựo ựạc.
- Dữ liệu dạng ựịa chỉ.
- Các bảng dữ liệu là thành phần quan trọng của CSDL không gian, ựược liên kết với các thành phần ựồ họa với nhiều kiểu liên kết khác nhau.
Về khắa cạnh cơng nghệ, hình thể, vị trắ khơng gian của các ựối tượng cần quản lý, ựược miêu tả bằng các dữ liệu ựồ hoạ. Trong khi ựó, tắnh chất các ựối tượng này ựược miêu tả bằng các dữ liệu thuộc tắnh.
Mơ hình CSDL khơng gian khơng những quy ựịnh mơ hình dữ liệu với các ựối tượng ựồ hoạ, ựối tượng thuộc tắnh mà còn quy ựịnh liên kết giữa chúng thơng qua mơ hình quan hệ và ựịnh nghĩa hướng ựối tượng bao gồm các tắnh chất như thừa kế (inherit), ựóng gói (encapsulation) và ựa hình (polymorphism).
Ngồi ra, CSDL khơng gian hiện ựại cịn bao gồm các ràng buộc các ựối tượng ựồ hoạ ngay trong CSDL, ựược gọi là topology. Lập bản ựồ và phân tắch ựịa lý không phải là kỹ thuật mới, nhưng GIS thực thi các công việc này tốt hơn và nhanh hơn các phương pháp thủ cơng cũ. Trước cơng nghệ GIS, chỉ có một số ắt người có những kỹ năng cần thiết ựể sử dụng thông tin ựịa lý giúp ắch cho việc giải quyết vấn ựề và ựưa ra các quyết ựịnh. GIS cung cấp cả khả năng hỏi ựáp ựơn giản và các công cụ phân tắch tinh vi ựể cung cấp kịp thời thông tin cho những người quản lý và phân tắch. Các hệ GIS hiện ựại có nhiều cơng cụ phân tắch hiệu quả, trong ựó có hai cơng cụ quan trọng ựặc biệt là phân tắch liền kề và phân tắch chồng xếp. Nhóm này tạo nên ứng dụng quan trọng ựối với nhiều ứng dụng mang tắnh phân tắch. Quá trình chồng xếp sử dụng một số bản ựồ ựể sinh ra thông tin mới và các ựối tượng mới. Trong nhiều trường hợp topology mới sẽ ựược tạo lại. Phân tắch chồng xếp khá tốn thời gian và thuộc vào nhóm các ứng dụng có tắnh chất sâu, khi hệ thống ựược khai thác sử dụng ở mức ựộ cao hơn là ựược sử dụng cho từng vùng cụ thể hoặc cả nước với tỷ lệ bản ựồ phù hợp. Chồng xếp là q trình tắch hợp các lớp thơng tin khác nhau. Các thao tác phân tắch ựòi hỏi một hoặc nhiều lớp dữ liệu phải ựược liên kết vật lý. Sự chồng xếp này, hay liên kết khơng gian, có thể là sự kết hợp dữ liệu về ựất, ựộ dốc, thảm thực vật hoặc sở hữu ựất với ựịnh giá thuế.
Với nhiều thao tác trên dữ liệu ựịa lý, kết quả cuối cùng ựược hiển thị tốt nhất dưới dạng bản ựồ hoặc biểu ựồ. Bản ựồ khá hiệu quả trong lưu giữ và trao ựổi thông tin ựịa lý. GIS cung cấp nhiều công cụ mới ựể mở rộng tắnh nghệ thuật
và khoa học của ngành bản ựồ. Bản ựồ hiển thị có thể ựược kết hợp với các bản báo cáo, hình ảnh ba chiều, ảnh chụp và những dữ liệu khác (ựa phương tiện). Nhờ khả năng xử lý các tập hợp dữ liệu lớn từ các CSDL phức tạp, nên GIS thắch hợp với các nhiệm vụ quản lý tài ngun mơi trường. Các mơ hình phức tạp cũng có thể dễ dàng cập nhật thông tin nhờ sử dụng GIS. Các lớp dữ liệu GIS có thể như hình sau:
GIS ựược sử dụng ựể cung cấp thơng tin nhanh hơn và hiệu quả hơn cho các nhà hoạch ựịnh chắnh sách. Các cơ quan chắnh phủ dùng GIS trong quản lý các nguồn tài nguyên thiên nhiên, trong các hoạt ựộng quy hoạch, mơ hình hố và quan trắc.
Thông tin ựịa lý là những thông tin quan trọng ựể ựưa ra những quyết ựịnh một cách nhanh chóng. Các phân tắch GIS phụ thuộc vào chất lượng, giá trị và tắnh tương thắch của các dữ liệu ựịa lý dạng số. Việc chia sẻ dữ liệu sẽ kắch thắch sự phát triển các nhu cầu về sản phẩm và dịch vụ GIS. Các nguồn dữ liệu tăng thêm nhờ sự kết hợp của GIS với GPS (hệ thống ựịnh vị tồn cầu) và cơng nghệ viễn thám, ựã cung cấp các công cụ thu thập dữ liệu hiệu quả hơn. GIS ựã ựược công nhận là một hệ thống với nhiều lợi ắch không chỉ trong các công tác thu thập ựo ựạc ựịa lý mà còn trong các công tác ựiều tra tài nguyên thiên nhiên, phân tắch hiện trạng và dự báo xu hướng diễn biến tài nguyên môi trường.
Tại Việt Nam công nghệ GIS cũng ựược thắ ựiểm khá sớm, và ựến nay ựã ựược ứng dụng trong khá nhiều ngành như quy hoạch nông lâm nghiệp, quản lý rừng, lưu trữ tư liệu ựịa chất, ựo ựạc bản ựồ, ựịa chắnh, quản lý ựơ thị... Tuy nhiên các ứng dụng có hiệu quả nhất mới giới hạn ở các lĩnh vực lưu trữ, in ấn các tư liệu bản ựồ bằng công nghệ GIS. Các ứng dụng GIS thuộc lĩnh vực quản lý, ựiều hành, trợ giúp quyết ựịnh hầu như mới dừng ở mức thử nghiệm, còn cần thời gian và ựầu tư mới có thể ựưa vào ứng dụng chắnh thức.