- Kết quả phân tắch các thông tin kém.
2.2.1 Khái quát chung về GIS và GPS
2.2.1.1 Vài nét về GIS ạ định nghĩa về GIS
Hệ thống thông tin ựịa lý (GIS) là một tập các công cụ ựể thu thập, lưu trữ, tìm kiếm, biến ựổi và hiển thị các dữ liệu không gian từ thế giới thực nhằm phục vụ thực hiện mục ựắch cụ thể. đó là hệ thống thể hiện các ựối tượng từ thế giới thực thông qua:
Ớ Vị trắ ựịa lý của ựối tượng thông qua một hệ toạ ựộ.
Ớ Các thuộc tắnh của chúng mà không phụ thuộc vào vị trắ.
Ớ Các quan hệ không gian giữa các ựối tượng (quan hệ topo).
Có nhiều ựịnh nghĩa khác nhau về hệ thống thông tin ựịa lý. Căn cứ vào nguồn gốc, ựối tượng, mục tiêu, thành phần hệ thống hay các phân tắch khác nhauẦmà có những quan ựiểm khác nhau ựể ựịnh nghĩa về GIS.
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦẦ. 20
- Hệ thống thông tin địa lý là một hệ thống bao gồm các phần mềm, phần cứng máy tắnh và một cơ sở dữ liệu ựủ lớn, có các chức năng thu thập, cập nhật, quản trị và phân tắch, biểu diễn dữ liệu ựịa lý phục vụ giải quyết lớp rộng lớn các bài toán ứng dụng có liên quan tới vị trắ ựịa lý trên bề mặt trái ựất.
- Hệ thống thông tin ựịa lý là một tập hợp những nguyên lý, phương pháp, công cụ và dữ liệu không gian ựược sử dụng ựể quản lý, duy trì, chuyển ựổi, phân tắch, mô hình hoá, mô phỏng, làm bản ựồ những hiện tượng và quá trình phân bố trong không gian ựịa lý...
Những khả năng này phân biệt GIS với các hệ thống thông 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).
GIS lưu giữ thông tin về thế giới thực dưới dạng tập hợp các lớp chuyên ựề có thể liên kết với nhau nhờ các ựặc ựiểm ựịa lý.
Hình 2.11. Một bản ựồ GIS sẽ là tổng hợp của rất nhiều lớp thông tin khác nhau
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦẦ. 21
Tuỳ theo các chức năng, nhiệm vụ của mỗi hệ thống thông tin ựịa lý mà có nhiều ựịnh nghĩa khác nhau về GIS như: ựịnh nghĩa theo chức năng, ựịnh nghĩa GIS là tập hợp của các thuật toán, ựịnh nghĩa theo mô hình cấu trúc dữ liệuẦ Tuy nhiên các khái niệm về GIS ựều dựa trên 3 yếu tố quan trọng là: dữ liệu ựầu vào, hệ thống vi tắnh số kỹ thuật cao và khả năng phân tắch số liệu không gian.
định nghĩa tổng quát theo BURROUGHT thì: ỘGIS như là một tập hợp các công cụ cho việc thu thập, lưu trữ, thể hiện và chuyển ựổi các dữ liệu mang tắnh chất không gian từ thế giới thực ựể giải quyết các bài toán ứng dụng phục vụ các mục ựắch cụ thểỢ [9].
b. Các thành phần chắnh của GIS
Một hệ thống thông tin ựịa lý ựược kết hợp bới 5 thành phần chắnh là: - Phần cứng; - Phần mềm; - Dữ liệu; - Người sử dụng; - Phương pháp. Hình 2.12. Thành phần chắnh của một hệ GIS - Phần cứng:
Phần cứng của một hệ GIS gồm máy vi tắnh, cấu hình và mạng công việc của máy tắnh, các thiết bị ngoại vi nhập xuất dữ liệu và lưu trữ dữ liệụ Ngày nay, phần mềm GIS có khả năng chạy trên rất nhiều dạng phần cứng, từ máy chủ trung tâm ựến các máy trạm hoạt ựộng ựộc lập hoặc liên kết mạng.
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦẦ. 22
- Phần mềm:
Phần mềm GIS cung cấp các chức năng và các công cụ cần thiết ựể lưu giữ phân tắch và hiển thị thông tin ựịa lý. Các thành phần chắnh trong phần mềm GIS là: Công cụ nhập và thao tác trên các thông tin ựịa lý; Hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS); Công cụ hỗ trợ hỏi ựáp, phân tắch và hiển thị ựịa lý; Giao diện ựồ hoạ người - máy ựể truy cập các công cụ dễ dàng.
- Dữ liệu:
Có thể coi thành phần quan trọng nhất trong một hệ GIS là dữ liệụ Các dữ liệu ựịa lý và dữ liệu thuộc tắnh liên quan có thể ựược người sử dụng tự tập hợp hoặc mua từ nhà cung cấp dữ liệu thương mạị Hệ GIS sẽ kết hợp dữ liệu không gian với các nguồn dữ liệu khác, thậm chắ có thể sử dụng DBMS ựể tổ chức lưu trữ và quản lý dữ liệụ
- Người sử dụng:
Công nghệ GIS sẽ bị hạn chế nếu không có con người tham gia quản lý hệ thống và phát triển những ứng dụng của GIS trong thực tế. Người sử dụng GIS có thể là những chuyên gia kỹ thuật, người thiết kế và duy trì hệ thống hoặc những người dùng GIS ựể giải quyết các vấn ựề trong công việc.
- Phương pháp:
Mỗi dự án GIS chỉ thành công khi nó ựược quản lý tốt và người sử dụng hệ thống phải có kỹ năng tốt, nghĩa là phải có sự phối hợp tốt giữa công tác quản lý và công nghệ GIS.
c. Ứng dụng của hệ thống thông tin ựịa lý trong quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường
Ngày nay, GIS là một công cụ trợ giúp quyết ựịnh sự thành công trong nhiều hoạt ựộng kinh tế - xã hội, quốc phòng của nhiều quốc gia trên thế giớị Hệ thống thông tin ựịa lý (GIS) có khả năng ựánh giá hiện trạng của quá trình, các thực thể của tự nhiên, kinh tế - xã hội thông qua chức năng thu thập, quản lý, truy vấn, phân tắch và tắch hợp các thông tin ựược gắn với nền hình học (bản ựồ) nhất quán trên cơ sở tọa ựộ của các dữ liệu ựầu vàọ Do ựó, việc ứng
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦẦ. 23
dụng hệ thống thông tin ựịa lý là rất cần thiết, phù hợp với xu thế tin học hóa xã hội và yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội của tất cả các quốc giạ
Nhờ những khả năng phân tắch và xử lý ựa dạng, kỹ thuật GIS hiện nay ựược ứng dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực, ựược xem là Ộcông cụ hỗ trợ quyết ựịnhỢ (decision - making support tool) ựặc biệt là trong quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường. GIS ựược ứng dụng ựể quản lý các tài nguyên như:
- Tài nguyên ựất; - Tài nguyên nước; - Tài nguyên rừng; - Tài nguyên sinh vật; - Tài nguyên kháng sảnẦ
2.2.1.2 Vài nét về GPS
Hệ thống ựịnh vị toàn cầu GPS (Global Positioning System) bao gồm 24 vệ tinh quay quanh trái ựất trên sáu nhóm quỹ ựạo khác nhau, cứ 4 vệ tinh trong một nhóm quỹ ựạọ Thông thường các vệ tinh này quay quanh quỹ ựạo trái ựất một vòng hết 24 giờ và ở trên ựộ cao so với bề mặt trái ựất là 20.200Km. Với cách bố trắ này, trong suốt 24 giờ tại bất kỳ một ựiểm nào trên trái ựất cũng sẽ quan sát ựược ắt nhất 4 vệ tinh. Những vệ tinh này giống như các chòm sao nhân tạo, giúp cho ựịnh vị và dẫn ựường. Các vệ tinh truyền tắn hiệu radio, mã hoá thời gian ựược ghi nhận bởi trạm thu mặt ựất [11].
Cấu trúc của hệ thống ựịnh vị toàn cầu bao gồm: ựoạn không gian, ựoạn ựiều khiển và ựoạn sử dụng:
- đoạn không gian (Space Segment): Bao gồm 24 vệ tinh chuyển ựộng trên 6 mặt phẳng quỹ ựạo ở ựộ cao 20.200Km. Mặt phẳng quỹ ựạo nghiêng với mặt phẳng xắch ựạo một góc 550 và chuyển ựộng với chu kỳ 718 phút. Với sự phân bố như vậy thì tại bất kỳ thời ựiểm nào cũng có thể quan sát ắt nhất 4 vệ tinh.
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦẦ. 24
Hình 2.13. Hệ thống ựịnh vị toàn cầu (GPS)
- đoạn ựiều khiển (Control Segment): Bao gồm 5 trạm theo dõi ựược phân bố bao quanh Trái ựất trong ựó có một trạm theo dõi và một trạm ựiều khiển trung tâm ựặt tại căn cứ không quân của Mỹ ở Colorado, 4 trạm theo dõi khác ựặt tại Hawai (Thái Bình Dương), ựảo Ascension (đại Tây Dương), Diego Garcia (Ấn độ Dương), Kwajalein (Tây Thái Bình Dương). Các trạm theo dõi có nhiệm vụ theo dõi tất cả các vệ tinh có thể quan sát ựược, số liệu quan sát ựược truyền về trạm ựiều khiển trung tâm. Tại ựây số liệu ựược xử lý, tắnh toán sau ựó gửi lại các vệ tinh và từ vệ tinh truyền ựến máy thu của người sử dụng.
- đoạn sử dụng (User Segment): Bao gồm các máy thu GPS và các máy thu tắn hiệu vệ tinh ựể phục vụ các mục ựắch khác nhau của con người như ựạo hàng, dẫn ựường trên biển, phục vụ công tác ựo ựạc bản ựồẦ
Dữ liệu ựầu vào ựược lưu trữ trong hệ GPS là các thông tin về hệ tọa ựộ của các ựiểm khảo sát hoặc nó ựược gắn với máy tắnh và chuyển dữ liệu mà nó thu nhận vào máy tắnh thông qua một phần mềm chuyên dụng. Khi GPS gắn trên các thiết bị chuyển ựộng như xe cộ và máy bay, nó sẽ ghi tọa ựộ của các ựường ựi qua và chuyển vào máy tắnh. Dữ liệu GPS có thể là các dữ liệu sau:
- Tọa ựộ các ựiểm khảo sát;
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦẦ. 25
thông thường không thể ựo ựược;
- đo tọa ựộ ựường bộ mà thiết bị ựang ựược di chuyển trên ựó; - Cập nhập dữ liệu về hành trình trên ựường ựi các tuyến hàng hải; - Dẫn ựường cho các phương tiện giao thông trên bộ;
- Dẫn ựường cho quá trình chụp ảnh hàng khôngẦ
Hệ thống ựịnh vị toàn cầu GPS do quân ựội Mỹ thiết kế ban ựầu với mục ựắch quân sự nhưng ngày nay ựã ựược ứng dụng rộng rãi trong các hoạt ựộng kinh tế - xã hội và trắc ựịa, bản ựồ. Nhờ có GPS mà ựo ựạc có thể ựạt ựộ chắnh xác từ 10m - 15m (nếu ựo bằng GPS cầm tay), 1dm - 10dm (với ựo GPS phân sai), vài cm nếu ựo GPS ựộng thời gian thực (GPS RTK).
Ở Việt Nam các ứng dụng của công nghệ GPS trong trắc ựịa mới chỉ bắt ựầu từ những năm 1990, bao gồm:
- Xây dựng và hoàn thiện lưới thiên văn trắc ựịa quốc giạ
- Xây dựng lưới trắc ựịa biển liên kết ựất liền với các hải ựảo góp phần xây dựng cơ sở dữ liệu hình thành hệ quy chiếu VN2000.
- đo ựạc một số mạng lưới nghiên cứu ựịa ựộng trên khu vực ựứt gãy sông Hồng, điện Biên - Lai Châụ
- đo ựạc nghiên cứu chuyển dịch vỏ Trái ựất vùng đông Nam Á.
Hệ thống ựịnh vị toàn cầu GPS mới ra ựời nhưng ựã thể hiện ựược tắnh ưu việt và thực sự trở thành công cụ hỗ trợ ựắc lực trong các lĩnh vực nghiên cứụ Ngày nay, các thiết bị thu tắn hiệu GPS ngày càng hoàn thiện và phát triển; công nghệ xử lý tắn hiệu GPS ựã hiện ựại hơn, nâng cao ựộ chắnh xác nhờ ựó GPS ựược mở rộng phạm vi ứng dụng trong nhiều lĩnh vực và trên nhiều quốc gia khác nhaụ