ArcGIS là dòng sản phẩm hỗ trợ trong hệ thống thông tin địa lý của ESRI; là một hệ thống tích hợp phần mềm GIS để xây dựng một GIS hoàn chỉnh. ArcGIS cung cấp một khuôn khổ khả năng mở rộng để thực hiện hệ thống thông tin địa lý GIS cho người dùng đơn hoặc nhiều người sử dụng máy tính để bàn, trên máy chủ để sử dụng trong doanh nghiệp và trên web.
ArcGIS cho phép xử lý hệ thống và xử lý dữ liệu vector, raster; cho phép phân tích xử lý các mô hình không gian để tính toán các thông số địa hình, tính toán các yếu tố trắc lượng hình thái (độ dốc, hướng dốc, chiều dài sườn, mật độ sông suối…); cho phép xử lý không gian tích hợp để giải các bài toán theo các mô hình của Địa lý, Địa chất, Môi trường, Khí tượng thuỷ văn; Cho phép tạo và hiển thị mô hình số địa hình (3D) nhanh, chính xác với đồ họa chuẩn và đẹp; Dữ liệu của Arcgis cho phép giao diện với nhiều phần mềm khác như: Arcview, Mapinfo, Microstation, Autocad, Ilwis, Envi, Idrisi; Có khả năng tạo bảng chú giải chuẩn, các dạng ký tự, các dạng text, tạo bản đồ in đáp ứng mọi tiêu chuẩn về bản đồ.
Hình 2.3. Phần mềm ArcGIS
Nguồn: ESRI ArcGIS Destop là một bộ phần mềm ứng dụng gồm: ArcMap, ArcCatalog, ArcToolbox, ModelBuilder, ArcScene và ArcGlobe. Khi sử dụng các ứng dụng này đồng thời, người sử dụng có thể thực hiện được các bài toán ứng dụng GIS bất kỳ, từ đơn giản đến phức tạp, bao gồm cả thành lập bản đồ, phân tích địa lý, chỉnh sửa và biên tập dữ liệu, quản lý dữ liệu, hiển thị và xử lý dữ liệu. ArcGIS Desktop (với phiên bản mới nhất là ArcGIS 10.3) bao gồm những công cụ rất mạnh để quản lý, cập nhật, phân tích thông tin và xuất bản tạo nên một hệ thống thông tin địa lý (GIS) hoàn chỉnh. Phần mềm Arcgis Desktop bao gồm 3 ứng dụng chính:
- ArcMap cho phép bạn làm việc với tất cả các dữ liệu địa lý trên bản đồ, với bất kể là định dạng hay vị trí của dữ liệu nằm bên dưới.
- ArcCatalog and ArcToolbox - được thiết kế để làm việc trong ArcMap. ArcCatalog để quản lý, theo dõi các dữ liệu đã có hoặc tạo mới và mô tả các dữ liệu mới.
- ArcToolbox cung cấp các công cụ để xử lý, xuất - nhập dữ liệu từ ArcView sang các định dạng khác như MapInfo, MicroStation, AutoCAD.
2.3.4.1. Ứng dụng GIS trên Thế giới
Hầu hết trên thế giới đã áp dụng công nghệ GIS để sử dụng vào công tác điều tra, khai thác, quản lý nguồn tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường ở nhiều mức độ khác nhau.
Trong quản lý rừng, GIS được ứng dụng để kiểm kê trạng thái rừng, mô hình hóa hệ sinh thái rừng... Sở bảo vệ môi trường Alerta, Trung tâm đào tạo môi trường Alerta (Canada) đã dùng GIS để mô hình hóa các quần hợp hệ sinh thái, các điều kiện sống... làm cơ sở cho việc dự báo. Dùng mô hình GIS cho phép nâng cao chất lượng quản lý tài nguyên rừng.
Trong quản lý tài nguyên nước, GIS được sử dụng để kiểm soát sự phục hồi mực nước ngầm, phân tích hệ thống sông ngòi, quản lý các lưu vực sông. Trường Đại học Kỹ thuật Aachen (Đức) đã sử dụng GIS để kiểm soát mực nước ngầm cho các vùng khai thác than, tạo các bản đồ mực nước ngầm, cùng với các dữ liệu khác như thổ nhưỡng, địa hình, quy mô khai thác mỏ.
Trong quy hoạch phát triển đô thị, GIS được áp dụng thành công trong quy hoạch lãnh thổ quốc gia, quy hoạch vùng và quy hoạch đô thị do có nền tảng dữ liệu Quốc gia phong phú, nền chuẩn Quốc gia – địa hình, địa chính, bản đồ không ảnh, số liệu thống kê và nhiều chuyên ngành khác. Tại Hàn Quốc, GIS đã được áp dụng vào hầu hết mọi lĩnh vực trên cả nước. Hàn Quốc đã triển khai xây dựng hệ thống GIS quốc gia chia thành 03 giai đoạn: 1995 – 2000, 2001 – 2005 và 2006 – 2010 với tổng mức đầu khoảng 2 tỷ USD nhằm tập trung vào các mục tiêu: xây dựng nền tảng cơ sở (bản đồ địa hình toàn quốc, địa chính, dữ liệu phi không gian…); xây dựng hạ tầng dữ liệu không gian (khung dữ liệu quốc gia, ngân hàng dữ liệu, phát triển công nghệ GIS, xây dựng tiêu chuẩn quốc gia, đào tạo chuyển giao công nghệ…); xây dựng hệ thống ứng dụng đa ngành (hệ thống quản lý thông tin đất đai, hệ thống quản lý thông tin quy hoạch, hệ thống quản lý thông tin kiến trúc…); đang phát triển hệ thống nâng cao (thành phố thông minh, tối ưu hóa ứng dụng nâng cao, hệ thỗng hỗ trợ quyết sách quy hoạch…).
Việc cung cấp các thông tin quản lý nguồn tài nguyên thiên nhiên, giúp phòng tránh thiên tai, vấn đề sức khoẻ cộng đồng là những thành tựu đáng kể nhất mà GIS đem lại được cả thế giới quan tâm hiện nay, cụ thể như:
- Ở Canada, Mỹ đã đưa GIS vào ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như địa chất, thổ nhưỡng, quy hoạch đô thị, lâm nghiệp, thủy lợi… Công nghệ GIS và
Viễn thám đã giúp người Mỹ chủ động phòng chống và đối phó khá hiệu quả với cơn bão thế kỷ Katrina.
- Đánh giá và quy hoạch sử dụng đất ở Srilanka.
- Viện phát triển tài nguyên đất Băngladesh đã ứng dụng GIS trong quản lý, phân tích thông tin tài nguyên đất từ năm 1994. Hiện nay Viện đã sản xuất được 44 loại bản đồ khác nhau liên quan đến tình trạng dinh dưỡng đất, sử dụng phân bón, nhiễm mặn, sử dụng đất.
- Trong năm 1995, Úc đã tiến hành nghiên cứu, ứng dụng công nghệ thông tin vào các quá trình lưu trữ và quản lý đất đai.
- Học viện quốc tế ITC ở Hà Lan đã ứng dụng thành công trong công tác đánh giá và quy hoạch sử dụng đất đai.
- Ứng dụng GIS để dự đoán, dự báo và quản lý dịch hại ở Phần Lan.
- Ứng dụng GIS trong đánh giá môi trường sống của cá ở Thái Bình Dương. - Trường đại học Khon Kaen, Thái Lan đã ứng dụng công nghệ GIS và Viễn thám để mô hình hoá các khu vực hạn thuộc vùng Đông Bắc của nước này.
- Ứng dụng GIS trong nghiên cứu xói mòn đất ở Đài Loan.
- Ứng dụng GIS trong công tác quản lý và quy hoạch xây dựng từ cấp Chính phủ đến các bộ ngành liên quan và công tác đào tạo quy hoạch trong các trường đại học tại Nhật Bản.
- Ứng dụng GIS để thiết lập phương pháp đánh giá chất lượng nước ở Nam Triều Tiên.
- Ứng dụng GIS trong việc quản lý rừng, môi trường ở Trung Quốc.
2.3.4.2. Ứng dụng GIS tại Việt Nam
GIS vốn là chủ đề nóng trên thế giới và gần đây - là công nghệ đang rất được chú ý tại Việt Nam. GIS có rất nhiều ứng dụng trong khoa học nghiên cứu, trong phục vụ đời sống, dịch vụ công ích, quản lý đất đai, quản lý đô thị, hạ tầng kỹ thuật và nhiều lĩnh vực khác.
Tại Việt Nam, công nghệ GIS cũng được thí điểm khá sớm, từ cuối thập niên 80 và đến nay đã được ứng dụng trong khá nhiều ngành như quy hoạch nông nghiệp, lâm nghiệp, quản lý rừng, lưu trữ tư liệu địa chất, đo đạc bản đồ, địa chính, quản lý hạ tầng kỹ thuật đô thị... Những ứng dụng ban đầu tuy ở mức độ vi mô trong một số chuyên ngành hẹp nhưng đã mang lại những hiệu quả bước đầu.
Hiện nay công nghệ GIS đã và đang được ứng dụng phổ biến, ở nhiều lĩnh vực khác nhau. Công nghệ GIS phát triển đã tạo điều kiện cho việc xây dựng hệ thống thông tin đất đai trên cơ sở các loại bản đồ dạng số, giúp cho việc xử lý, quản lý và khai thác thông tin đất đai một cách hiệu quả, đặc biệt bản đồ địa chính được xây dựng bằng công nghệ số có độ chính xác cao, chi tiết đến từng thửa đất, đáp ứng yêu cầu về chất lượng phục vụ cho việc cấp GCNQSDĐ, là cơ sở để thực hiện việc giao đất, cho thuê đất, thực hiện các dự án đầu tư phát triển kinh tế xã hội, an ninh quốc phòng, phục vụ cho công tác quy hoạch sử dụng đất, quy hoạch ngành, kiểm kê tài nguyên, kiểm soát môi trường, xây dựng phát triển... GIS là công cụ đắc lực cho các hoạt động điều tra cơ bản và quản lý tổng hợp các nguồn tài nguyên tự nhiên, môi trường và cho các mục tiêu kinh tế - xã hội khác nhau, cụ thể như:
- Dự án Ứng dụng GIS trong quản lý di sản ở Cố đô Huế của UBND Thừa Thiên - Huế là dự án thành công với số vốn đầu tư hơn 30 tỷ đồng. Dù chỉ mới triển khai được vài năm, nhưng nhờ GIS, Huế cũng đã bước được những bước đầu tiên trong việc phát huy hiệu quả của GIS trong quản lý di sản. Khách du lịch cũng đã bước đầu được cung cấp thêm công cụ tìm kiếm đường đắc lực, nhà quản lý cũng đã có được những cái nhìn tổng thể về phát triển du lịch Huế để chuẩn bị cho những chiến lược dài hơn bảo tồn và phát triển di sản cố đô.
- Ý tưởng xây dựng bản đồ dự báo ngập lụt cho Hội An do ông Lê Hữu Hùng, Phó Trưởng phòng Kinh tế Hội An đã đề xuất. Sau 3 năm thực hiện, giải pháp kỹ thuật ứng dụng công nghệ GIS (hệ thống thông tin địa lý) để xây dựng bản đồ ngập lụt đã được Hội đồng Khoa học và công nghệ thành phố xếp loại xuất sắc. Năm 2009, giải pháp này đã được Ban tổ chức Hội thi sáng tạo kỹ thuật tỉnh Quảng Nam lần thứ III trao giải khuyến khích.
- Ứng dụng kỹ thuật Viễn thám và công nghệ GIS để xác định biến động đất đai trong tiến trình đô thị hóa ở huyện Gia Lâm và quận Long Biên thành phố Hà Nội. (Tạp chí khoa học đất số 30 (2008), Nguyễn Khắc Thời, Trần Quốc Vinh, Lê Thị Giang, Nguyễn Thị Thu).
- Ứng dụng GIS trong quản lý thông tin bất động sản ở thị trấn Trâu Quỳ, huyện Gia Lâm, thành phố Hà Nội. (Tạp chí Khoa học và Phát triển tập 8 số 1 (2010), Lê Thị Giang, Nguyễn Thị Châu Long).
- Ứng dụng công nghệ GIS - Viễn thám để đánh giá tình hình biến động lòng dẫn hạ lưu sông Thu Bồn do trường Đại học thuỷ lợi thực hiện.
- Nghiên cứu đánh giá nguy cơ tai biến lũ ống, lũ quét huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La với sự hỗ trợ của công nghệ viễn thám và GIS. (Nguyễn Hữu Việt Hiệu, 2014).
- Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS phục vụ công tác quy hoạch sử dụng đất và bảo vệ tài nguyên đất huyện Sóc Sơn, thành phố Hà Nội. (Phạm Hà Nhung, 2014).
- Ứng dụng công nghệ GIS trong quản lý hạ tầng kỹ thuật đô thị do công ty Tư Vấn Geo Việt hỗ trợ bộ Xây dựng thực hiện tại 7 thành phố (Mỹ Tho, Bến Tre, Trà Vinh, Cà Mau, Rạch Giá, Tam Kỳ và Quảng Ngãi) và toàn bộ hệ thống đô thị (TP/TX/TT) của 4 tỉnh mục tiêu (Thái Nguyên, Phú Thọ, Hà Nam và Nghệ An)…
- Trong đồ án Quy hoạch chung thủ đô Hà Nội đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2050, GIS đã được áp dụng từ bước nghiên cứu, thu thập số liệu, phân tích đánh giá hiện trạng theo các chuyên đề: điều kiện tự nhiên (địa hình, mô hình số độ cao, thủy hệ,…), hệ thống hạ tầng xã hội (giáo dục, y tế, văn hóa, TDTT,…), hạ tầng kỹ thuật (giao thông, cấp điện, cấp nước, vệ sinh môi trường…), sử dụng đất, kinh tế xã hội (dân số, lao động, đói nghèo, phát triển kinh tế,…) làm cơ sở để đánh giá tổng hợp các lĩnh vực, xác định các kịch bản phát triển không gian, sử dụng đất theo hướng phát triển bền vững. Hồ sơ quy hoạch sau khi được phê duyệt được chuẩn hóa, chuyển đổi sang cơ sở dữ liệu GIS có khả năng khai thác nhanh phục vụ tốt cho công tác quản lý phát triển đô thị theo quy hoạch, giảm thiểu việc tra cứu hồ sơ quy hoạch theo phương pháp truyền thống. (Lưu Đức Minh, 2015).
Hội thảo khoa học Ứng dụng GIS toàn quốc được tổ chức đều đặn hàng năm giữa các trường đại học, các viện nghiên cứu, và các công ty, tổ chức trong các ngành lĩnh vực có liên quan như:
- Hội thảo “Ứng dụng GIS toàn quốc lần thứ V - 2013” đã được tổ chức vào ngày 25, 26/10/2013 tại Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội (nay là Học viện Nông nghiệp Việt Nam).
- Hội thảo "Ứng dụng GIS toàn quốc 2017 - An ninh nguồn nước và Biến đổi khí hậu" được tổ chức tại trường Đại học Quy Nhơn vào ngày 02, 03/12/2017 và vào các năm khác - với mục đích trao đổi về những kết quả nghiên cứu ứng dụng GIS, viễn thám, nâng cao năng lực ứng dụng GIS, viễn thám trong quản lý nhà nước, giảng dạy và nghiên cứu khoa học tại Việt Nam.
2.4. TỔNG QUAN VỀ WEB MAPPING
Ngày nay, hệ thống thông tin địa lý (GIS) đã phát triển rất mạnh, nó được ứng dụng vào rất nhiều ngành và lĩnh vực khác nhau như trong quân sự, dự báo thời tiết, bản đồ tìm đường đi, bản đồ địa chất, khoáng sản,… Cùng với sự bùng nổ của mạng internet toàn cầu và phần cứng máy tính, GIS đã phát triển công nghệ cho phép chia sẻ các thông tin qua mạng, người sử dụng ở khắp mọi nơi trên thế giới đều có thể sử dụng các ứng dụng này thông qua internet. Vì vậy mà ứng dụng Web Mapping đã ra đời là tất yếu của sự phát triển từ sự kết hợp ứng dụng các công nghệ.
Do đó, Web Mapping được hiểu là sự kết hợp giữa mạng Internet và công nghệ GIS mà hình thành lên. Web Mapping là hệ thống thống thông tin địa lý phân tán trên một mạng các máy tính để tích hợp, trao đổi các thông tin địa lý trên mạng Internet. Có thể thấy rằng công nghệ Web Mapping có tiềm năng lớn trong việc làm cho thông tin địa lý trở nên hữu dụng và sẵn sàng tới số lượng lớn người dùng trên toàn thế giới và ứng dụng của Web Mapping có thể tạo ra một hệ thống có khả năng chạy được trên bất kỳ trình duyệt web của bất kì máy tính nào nối mạng Internet.
Trên cơ sở đó, việc ứng dụng công nghệ Web Mapping trong quản lý và phổ biến thông tin quy hoạch sử dụng đất sẽ rất hiệu quả bởi các thông tin thuộc tính và thông tin không gian về QHSDĐ được tích hợp trên dữ liệu các loại bản đồ số sẽ được quản lý bởi công nghệ GIS và các thông tin này sẽ được phổ biến dựa trên ứng dụng của công nghệ Web Mapping.
2.4.1. Ứng dụng Web Mapping trên Thế giới
Trên thế giới, công nghệ WebMapping đã được ứng dụng ở nhiều nơi trong nhiều lĩnh vực, trong đó có cả xây dựng các bản đồ trực tuyến về địa chính, quy hoạch sử dụng đất hay hiện trạng sử dụng đất như ở Úc, Mỹ.
Hình 2.4. Bản đồ trực tuyến về QHSDĐ của bang Victoria, Úc
Nguồn: http://services.land.vic.gov.au/maps/pmo.jsp Hình ảnh trên thể hiện chi tiết một số thửa đất tại khu vực phía tây của Melbounre.
Hình 2.5. Bản đồ trực tuyến về quy hoạch tổng thể đến năm 2040 của thành phố San Jose, bang California, Mỹ
Hình 2.6. Bản đồ trực tuyến về QHSDĐ của thành phố NewYork, Mỹ Nguồn: http://maps.nyc.gov/doitt/nycitymap/template?applicationName=ZOLA 2.4.2. Ứng dụng Web Mapping tại Việt Nam
Ở Việt Nam, ứng dụng WebMapping đã ngày càng trở nên phổ biến, không chỉ riêng ở các viện nghiên cứu, các trường đại học mà còn ở nhiều cơ quan quản lý nhà nước. Công tác xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ trực tuyến đã và đang được thực hiện ở một số các quận, huyện của các tỉnh, thành phố lớn như Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, tỉnh Bến Tre, Đồng Nai và một số tỉnh thành khác.
Hình 2.7. Bản đồ trực tuyến về QHSDĐ đến năm 2020 của quận Ba Đình, Hà Nội
Nguồn:http://qhkhsdd.hanoi.gov.vn/geditor.aspx?mapid=220>oken=B2925358BE39 C11DC33E785D654ACF197EE02B7B739ABC1D909E5F92A38BF799
Hình 2.8. Bản đồ trực tuyến về QHSDĐ đến năm 2020 của thành phố Bến Tre, tỉnh Bến Tre
Nguồn: http://113.163.94.8:8081/btgis/control
Hình 2.9. Bản đồ trực tuyến về QHSDĐ đến năm 2020 của quận Thủ Đức, Hồ Chí Minh