2.4.2.1. Cấu trúc GIS
* Phần cứng (hardware)
Bao gồm hệ thống máy tính và các thiết bị ngoại vi có khả năng thực hiện các chức năng nhập thông tin (Input), xuất thông tin (Output) và xử lý thông tin của phần mềm. Hệ thống này gồm có máy chủ (server), máy khách (client), máy quét (scanner), máy in (printer) ñược liên kết với nhau trong mạng LAN hay Internet.
* Phần mềm (software)
ði kèm với hệ thống thiết bị trong GIS ở trên là một hệ phần mềm có tối thiểu 4 nhóm chức năng sau ñây:
- Nhập thông tin không gian và thuộc tính từ các nguồn khác nhau. - Lưu trữ, ñiều chỉnh, cập nhật và tổ chức các thông tin không gian và thuộc tính.
- Phân tích biến ñổi thông tin trong cơ sở dữ liệu nhằm giải quyết các bài toán tối ưu và mô hình mô phỏng không gian - thời gian.
- Hiển thị và trình bày thông tin dưới các dạng khác nhau, với các biện pháp khác nhau.
Phần mềm ñược phân thành ba lớp: hệñiều hành, các chương trình tiện ích ñặc biệt và các chương trình ứng dụng.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ... 35
GIS phải bao gồm một CSDL chứa các thông tin không gian (thông tin ñịa lý: cặp tọa ñộ x,y trong hệ tọa ñộ phẳng hoặc ñịa lý) và các thông tin thuộc tính liên kết chặt chẽ với nhau và ñược tổ chức theo một ý ñồ chuyên ngành nhất ñịnh.
Thời gian ñược mô tả như một kiểu thuộc tính ñặc biệt.
Quan hệ ñược biểu diễn thông qua thông tin không gian và thuộc tính.
* Cơ sở tri thức
Cấu trúc của Cơ sở tri thức trong GIS ñược thể hiện thông qua hình sau:
Hình 2.11. Cơ sở tri thức trong GIS
2.4.2.2. CSDL của GIS
Mấu chốt của một hệ thống GIS là dữ liệu và cách tổ chức dữ liệu. Dữ liệu trong hệ thống GIS là các dữ liệu ñịa lý nhằm phản ảnh thế giới thực, cần trả lời ñược các câu hỏi như: Cái gì? (dữ liệu thuộc tính); Ở ñâu? (dữ liệu không gian); Khi nào? (thời gian); Tương tác với các ñối tượng khác ra sao? (quan hệ). Một ñối tượng của dữ liệu ñịa lý ñược coi là ñã xác ñịnh khi có thông tin về các lĩnh vực trên. ðặc ñiểm quan trọng trong tổ chức dữ liệu của GIS là: dữ liệu không gian (bản ñồ) và dữ liệu thuộc tính ñược lưu trữ trong cùng một CSDL và có quan hệ chặt chẽ với nhau (Nguyễn Duy Bình, 2007).
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ... 36
* Dữ liệu không gian
Dữ liệu không gian bao gồm dữ liệu ñịa lý, bản ñồ giấy, số liệu ño ñạc truyền thống, ảnh chụp từ máy bay, dữ liệu GPS, Viễn thám (Remote Sensing), tệp dữ liệu số từ phân mềm khác,...
Dữ liệu không gian có hai dạng cấu trúc:
- Cấu trúc raster: có thể hiểu ñơn giản là một “ảnh” chứa các thông tin về một chuyên ñề.
Ảnh raster mô phỏng bề mặt trái ñất và các ñối tượng trên ñó bằng một lưới (ñều hoặc không ñều) gồm các hàng và cột. Những phần tử nhỏ này gọi là những pixel hay cell. Giá trị của pixel là thuộc tính của ñối tượng. Kích thước pixel càng nhỏ thì ñối tượng càng ñược mô tả chính xác.
Một mặt phẳng chứa ñầy các pixel tạo thành raster.
- Cấu trúc vector: mô tả vị trí và phạm vi của các ñối tượng không gian bằng tọa ñộ cùng các kết hợp hình học gồm nút, cạnh, mặt và quan hệ giữa chúng.
Về mặt hình học, các ñối tượng ñược phân biệt thành 3 dạng: ñối tượng
dạng ñiểm (point), ñối tượng dạng ñường (line) và ñối tượng dạng vùng
(region hay polygon).
* Dữ liệu thuộc tính
Dữ liệu thuộc tính dùng ñể mô tả ñặc ñiểm của ñối tượng. Dữ liệu thuộc tính có thể là ñịnh tính hoặc ñịnh lượng. Nó có thể gồm dữ liệu ñiều tra, phỏng vấn, số liệu thống kê, văn bản,…
Về nguyên tắc, số lượng các thuộc tính của một ñối tượng là không có giới hạn.
ðể quản lý dữ liệu thuộc tính của các ñối tượng ñịa lý trong CSDL, GIS ñã sử dụng phương pháp gán các giá trị thuộc tính cho các ñối tượng thông qua các bảng số liệu. Mỗi bản ghi ñặc trưng cho một ñối tượng ñịa lý,
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ... 37
mỗi cột của bảng tương ứng với một kiểu thuộc tính của ñối tượng ñó.
* Dữ liệu chung (Siêu dữ liệu – Metadata)
Dữ liệu chung bao gồm các thông tin về hệ quy chiếu và tỷ lệ bản ñồ. - Hệ quy chiếu (Projection):
Khoảng cách giữa các ñiểm, diện tích, hình dạng các khu vực trên trái ñất khi biểu thị lên mặt phẳng không tránh khỏi sự biến dạng, hay nói cách khác có sai số. ðể biểu thị bề mặt Elipxoid lên mặt phẳng người ta sử dụng phép chiếu bản ñồ.
Hình 2.12. Phép chiếu bản ñồ - Tỷ lệ bản ñồ (Scale):
Tỷ lệ bản ñồ là tỷ số chiều dài của một ñoạn thẳng trên bản ñồ so với chiều dài hình chiếu phẳng tương ứng của ñoạn thẳng ấy ở thực ñịa [10].
Tỷ lệ bản ñồ chỉ mức ñộ thu nhỏ của bản ñồ so với thực tế.
Cần phải có một tỷ lệ bản ñồ thích hợp và thống nhất cho các ñối tượng ñịa lý trong một CSDL GIS.
Tùy theo quy mô, tính chất của bản ñồñể chọn tỷ lệ thích hợp.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ... 38
Hình 2.13. Nội dung hoạt ñộng của một hệ thống GIS
Và từñó có mô hình ñơn giản thể hiện cho việc sử dụng hệ thống GIS :
Hình 2.14. Việc sử dụng hệ thống GIS