2.3.1. Những vấn đề cơ bản về GIS
Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System - gọi tắt là GIS) là một nhánh của công nghệ thông tin được biết đến từ những năm 60 của thế kỉ 20 và Giáo sư Roger Tomlinson được cả thế giới công nhận là cha đẻ của GIS.
Hệ thống tin địa lý (GIS) là một tập hợp có tổ chức, có phần cứng, có phần mềm máy tắnh, dữ liệu địa lý và con người, được thiết kế nhằm mục đắch nắm bắt, lưu trữ, cập nhật, điều khiển và phân tắch và hiển thị tất cả các dạng thông tin liên quan đến vị trắ địa lý.
Hệ thống thông tin địa lý làm việc với hai dạng mô hình dữ liệu địa lý khác nhau về cơ bản Ờ mô hình vector và mô hình raster. Trong mô hình vector, thông tin về điểm, đường và vùng được mã hoá và lưu dưới dạng tập hợp các toạ độ x,y. Vị trắ của đối tượng điểm, như lỗ khoan, có thể được biểu diễn bởi một toạ độ đơn x,y. Đối tượng dạng đường, như đường giao thông, sông suối, có thể được lưu dưới dạng tập hợp các toạ độ điểm. Đối tượng dạng vùng, như khu vực buôn bán hay vùng lưu vực sông, được lưu như một vòng khép kắn của các điểm toạ độ. 2.3.2. Các bộ phận cấu thành GIS Thành phần chắnh của GIS gồm 5 thành phần : - Con người; - Dữ liệu; - Phần cứng; - Phần mềm; - Phương pháp.
2.3.2.1. Con người
Con người là thành phần quan trọng nhất, là nhân tố thực hiện các thao tác điều hành sự hoạt động của hệ thống GIS. Có hai nhóm người quan trọng trong GIS đó là người sử dụng và người quản lý.
Người sử dụng GIS là những người sử dụng các phần mềm GIS để giải quyết các bài toán không gian theo mục đắch của họ. Họ thường được đào tạo tốt và chuyên sâu về GIS.
Người quản lý GIS là phần rất quan trọng để đảm bảo khă năng hoạt độngcủa hệ thống là yếu tố quyết định sự thành công của việc phát triển công nghệ GIS. Hệ thống GIS cần được điều hành bởi một bộ phận quản lý, bộ phận này phải được bổ nhiệm để tổ chức hoạt động hệ thống GIS một cách có hiệu quả để phục vụ người sử dụng thông tin.
2.3.2.2. Dữ Liệu.
Bao gồm dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tắnh.
- Dữ liệu không gian là những mô tả hình ảnh bản đồ được số hóa theo một
khuôn dạng nhất định mà máy tắnh hiểu được. Hệ thống thông tin địa lý dùng cơ sở dữ liệu này để xuất ra các bản đồ trên màn hình hoặc ra các thiết bị ngoại vi khác nhau như máy in, máy vẽ.
Số liệu Vecter: được trình bày dưới dạng điểm, đường và diện tắch, mỗi
dạng có liên quan đến 1 số liệu thuộc tắnh được lưu trữ trong cơ sở dư liệu
Số liệu Raster: được trình bày dưới dạng ô vuông hay ô chữ nhật đều nhau, giá trị được ấn định cho mỗi ô sẽ chỉ định giá trị của thuộc tắnh, Số liệu của ảnh Vệ tinh và số liệu bản đồ được quét (scanned map) là các loại số liệu Raster.
- Dữ liệu thuộc tắnh được trình bày dưới dạng các ký tự hoặc số, ký hiệu để
mô tả các thuộc tắnh của các thông tin thuộc địa lý.
2.3.2.3. Phần cứng.
Là các máy tắnh điện tử PC, mini computer Ầ và các thiết bị ngoại vi đặc biệt cho việc nhập và xuất dữ liệu như máy số hóa (digitizer), máy quét (scanner), máy in (printer)Ầ
2.3.2.4. 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 tắch và phân phối thông tin trên
mạng Internet tới các 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 tắnh 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)... và có khả năng tương tắch cao đối với nhiều loại sản phẩm của nhiều hãng khác nhau.
Các phần mềm tiêu chuẩn và sử dụng phổ biến hiện nay trong khu vực Châu Á là ARC/INFO, MAPINFO, ILWIS, SPANS, IDRISIW,Ầ Hiện nay có rất nhiều phần mềm máy tắnh chuyên biệt cho GIS, bao gồm các phần mềm như sau:
- Phần mềm dùng cho lưu trữ, xử lý số liệu thông tin địa lý: ACR/INFO, SPAN, ERDAS-Imagine, ILWIS, MGE/MICROSTATION, IDRISIW, IDRISI, WINGIS.
- Phần mềm dùng cho lưu trữ, xử lý và quản lý các thông tin địa lý: ER Ờ MAPPER, ATLASGIS, ARCVIEW, MAPINFO,Ầ
2.3.2.5. Phương pháp phân tắch.
Đây là công cụ rất quan trọng trong GIS tạo lên đặc trưng của GIS về việc giải quyết các bài toán phân tắch đa không gian.
2.3.3. Chức năng của GIS
GIS gồm 4 chức năng chắnh: Nhập dữ liệu, quản lý dữ liệu, phân tắch dữ liệu, và hiển thị dữ liệu.
- Nhập dữ liệu: Nhập dữ liệu là quá trình mã hóa dữ liệu thành dạng có thể đọc và lưu trữ trên máy tắnh (tạo cơ sở dữ liệu GIS). Nhập dữ liệu giữ vai trò rất quan trọng trong việc tạo ra cơ sở dữ liệu đầy đủ và chắnh xác. Nhập dữ liệu có thể từ nhiều nguồn khác nhau như ảnh vệ tinh, ảnh chụp máy bay, chuyển đổi dữ liệu,Ầ - Quản lý dữ liệu: Dữ liệu thuộc tắnh thường được quản lý dưới dạng mô hình quan hệ, trong khi dữ liệu không gian được quản lý dưới dạng mô hình dữ liệu vector và raster. Có thể chuyển đổi qua lại giữa hai mô hình: Vector sang Raster (Raster hóa. hoặc raster sang vector (vector hóa.. Quản lý dữ liệu giữ vai trò rất quan trọng trong việc truy cập nhanh cơ sở dữ liệu không gian và thuộc tắnh, góp phần phân tắch dữ liệu hiệu quả cho các bài toán ứng dụng thực tế. Quản lý dữ liệu phụ thuộc vào thiết bị lưu trữ dữ liệu (máy tắnh. rất nhiều, đặc biệt là bộ nhớ thiết bị.
- Phân tắch dữ liệu: GIS có thể phân biệt với các hệ thống thông tin khác bởi khả năng phân tắch kết hợp dữ liệu không gian và thuộc tắnh cùng lúc. Đây được xem như thế mạnh mà các công cụ GIS mang lại cho người dùng, với nhu cầu phân tắch, giải quyết các bài toán dựa trên dữ liệu không gian địa lý.
- Hiển thị dữ liệu: GIS cho phép lưu trữ và hiển thị thông tin hoàn toàn tách biệt, có thể hiển thị được thông tin ở các tỉ lệ khác nhau, mức độ chi tiết của thông tin được lưu trữ chỉ bị giới hạn bởi khả năng lưu trữ phần cứng và phương pháp mà phần mêm dùng để hiển thị dữ liệu. Với sự phát triển của công nghệ, GIS cũng đã cho phép hiển thị dữ liệu không gian địa lý ở nhiều định dạng khác nhau, kể cả mô hình 3D mô phỏng gần giống thế giới thực.
2.4. TÌNH HÌNH ỨNG DỤNG GIS TRONG XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐẤT ĐAI ĐẤT ĐAI
2.4.1. Trên thế giới
Hệ thống thông tin địa lý GIS đang được ứng dụng rộng rãi và đem lại hiểu quả rõ rệt vào nhiều lĩnh vực. Để hiểu rõ hơn về GIS, sẽ có ắch khi xem xét một số ứng dụng của GIS.
Nông nghiệp: Với hình ảnh thu được từ vệ tinh, việc sử dụng đất kết hợp với hình ảnh mô tả El Nino đã đem lại hiệu quả trong nông nghiệp Brazil.
Địa lý thương mại: Một công ty đã dung GIS để đánh giá thời gian đi lại của nhân viên tới nơi làm việc để xác định vị trắ cơ quan mới thuận tiện cho công việc.
Quân sự tình báo: Lực lượng không quan Hoa Kỳ đã sử dụng GIS để quản lý, cập nhật và xem xét hàng triệu bảng ghi thời tiết, khắ hậu.
Sinh thái và bảo tồn: Colombia xây dựng cơ sở dữ liệu, để ưu tiên dành cho vườn Quốc gia.
Cấp điện và khắ đốt: Beirut phân tắch dòng năng lượng để giảm bớt tổn thất và tăng mức điện áp. GIS mô hình hóa các phương thức cấp điện khác nhau tìm ra phương án tối ưu.
Cứu hộ và an toàn công cộng: Năm 1997, phi thuyền Cassini được phóng lên thăm dò sao Thổ, GIS được sử dụng để đánh giá các nguy cơ tai nạn có thể xảy ra trên tàu do polutolium gây ra.
Quản lý môi trường: Hàn Quốc phân vùng các vườn quốc gia khi phân tắch vị trắ xây dựng các vườn quốc gia đã sử dụng đặc tắnh tiêu chuẩn về cao độ, độ
dốc, điều kiện trạng thái tự nhiên của vùng, đã phát hiện ra rằng một số công viên được đặt ở nơi không thắch hợp.
Hệ thống Chắnh quyền Liên bang: Chắnh quyền Thung lũng Tennessee đã xây dựng hệ thống thông tin đất đai để hỗ trợ quản lý đất đai, tự nhiên, tài nguyên trồng trọt, quy hoạch sử dụng đất và kết hợp với luật và chắnh sách.
Nghề rừng: Việc xây dựng và sử dụng những con đường ở thung lũng trong rừng có thể làm tăng thêm đáng kể những chất lắng đọng. Một công ty khai thác rừng đã xây dựng đường kiểu trầm tắch để thiết lập kế hoạch duy tu.
Chăm sóc y tế: Chắnh quyền Canifonia biên tập địa chỉ người điều trị ngoại trú ở nông thôn và dân tộc ắt người để chăm sóc sức khỏe. GIS được sử dụng để biểu thị những yếu tố địa lý, kinh tế, xã hội, nhân khẩu và sử dụng những tư liệu đó thể chăm sóc y tế.
Giáo dục: Một tổ chức giáo dục đã sử dụng GIS để trợ giúp sinh viên phát hiện nhưng vấn đề thuộc địa lý, nuôi dưỡng ước muốn nghiên cứu, phân tắch và thẩm định những nghiên cứu của mình.
Địa chất và khai thác dầu mỏ: Công ty Dịch vụ mỏ đã sử dụng GIS để tạo cơ sở dữ liệu phục vụ tìm địa điểm chôn lấp chất thải phóng xạ, chương trình thăm dò mỏ, quản lý sử dụng nước ngầm.
Hải dương, bờ biển, tài nguyên biển: Cơ quan Hải dương Hoa Kỳ đã sử dụng dữ liệu ảnh viễn thám nhiệt độ biển để nghiên cứu mặt biển và xoáy đại dương.
Bất động sản: Một công ty kinh doanh bất động sản sử dụng GIS để lựa chọn khu đất xây dựng đáp ưng nhu cầu đa dạng của người sử dụng. Các yếu tố được cân nhắc là sự tiếp cân, điểm nhìn, vùng cư trú và quá trắnh được cấp phép.
Viễn thám và không ảnh: Công ty không ảnh kỹ thuật số đã sử dụng không ảnh thâm chiếu địa hình, tạo ra dữ liệu không gian thời gian thực. Những hình ảnh ảnh được gửi về trạm mặt đất hợp nhất, tái định dạng và triết xuất tự động ra các đối tượng địa lý.
Viễn thông: Colombia mạng lưới cáp quang được chụp và biểu diễn từng bộ phận của mạng lưới trên dữ liệu GIS.Indonesia, GIS được dùng để quản lý hệ thống radio và điện thoại, bằng phương pháp nghiên cứu vị trắ trạm, nhân khẩu trong vùng, phạm vi cư trú của người sử dụng và sự bảo dưỡng thiết bị.
Giao thông vận tải: Hàn quốc, GIS được dùng để điều khiển giao thông nhằm làm giảm bớt lưu lượng ở nút cổ chai các đường cao tốc.
2.4.2. Ở Việt Nam
Tại Việt Nam, công nghệ GIS được thắ điểm khá sớm và được sử dụng phổ biến để quản lý nhiều lĩnh vực. Từ năm 1995, Bộ Khoa học và Công nghệ đã thành lập dự án Hệ thống thông tin địa lý phục vụ quản lý tài nguyên thiên nhiên và giám sát môi trường, tạo điều kiện cho nhiều cơ quan trong cả nước tiếp cận với công nghệ thông tin địa lý (GIS). Hàng năm công nghệ GIS đều được Bộ Khoa học và Công nghệ xác định là một trong những nội dung nghiên cứu ứng dụng phục vụ nghiên cứu chuyên ngành và hiện đại hóa quản lý nhà nước.
Có thể nói hiện nay việc ứng dụng công nghệ tin học để lập cơ sở dữ liệu đất đai dạng số đã được ứng dụng ở dụng ở 100% cơ quan tài nguyên môi trường cấp tỉnh và cấp huyện. Việc ứng dụng công nghệ thông tin ở cán bộ địa chắnh cấp xã còn rất hạn chế, đặc biệt đối với các xã vùng sâu, vùng xa, vùng núi đặc biệt khó khăn.
Trong những năm đầu của Thế ký 21 việc xây dựng cơ sở dữ liệu địa chắnh số đã được các tỉnh chú trọng đầu tư thắch đáng, như Dự án xây dựng cơ sở dữ liệu hồ sơ địa chắnh số tại TP Hồ Chắ Minh, các tỉnh: Bình Dương, Long An, An Giang, Đồng Nai, Bình Thuận, Đà Nẵng, Bắc Ninh, Hải Phòng, Hà Nam, Nam Định... Nhiều chương trình dự án về xây dựng cơ sở dữ liệu đất đai đã được triển khai ở cấp Trung ương. Các dự án điển hình là xây dựng cơ sở dữ liệu kiểm kê đất đai từ năm 2000 đến năm 2010 (Sản phẩm phần mềm của dự án này đã được sử dụng trên phạm vi toàn quốc với 3 lần chỉnh sửa phù hợp với hệ thống mẫu biểu thống kê. Đến thời điểm kiểm kê đất đai 2010, toàn bộ các địa phương đã sử dụng phần mềm TK05 để nhập, tổng hợp cơ sở dữ liệu kiểm kê đất đai nộp về Bộ), dự án xây dựng hệ thống thông tin đất đai và môi trường đã xây dựng hệ thống ELIS, dự án xây dựng cơ sở dữ liệu tắch hợp tài nguyên và môi trường và một số dự án khác.
Trong Hội thảo ứng dụng GIS toàn quốc lần thứ 11 một đề tài khá nổi bật được sự kết Cơ quan hợp tác quốc tế Nhật Bản (JICA) phối hợp với Trường ĐH Bách Khoa TP.HCM triển khai thực hiện đề tài ỘỨng dụng hệ
thống thông tin địa lý để quản lý đất đai tỉnh Tiền GiangỢ . Công trình nghiên cứu giới thiệu một mô hình và giải pháp ứng dụng GIS thắch hợp, bao gồm phân tắch nhu cầu và nguồn cung cấp dữ liệu, tổ chức, phối hợp và trao đổi thông tin giữa các đơn vị để tiết kiệm kinh phắ, tận dụng nguồn nhân lực và trang thiết bị sẵn có sao cho đảm bảo sự chia sẻ thông tin và phát triển GIS đồng bộ. Ứng dụng GIS trong quản lý đất đai Tỉnh Tiền Giang góp phần tạo giải pháp mở rộng triển khai ứng dụng GIS thắch hợp cho công tác quản lý và phát triển kinh tế xã hội bền vũng, trong đó cơ sở dữ liệu nền và dùng chung được chia sẻ nhằm hỗ trợ nhanh việc xây dựng cơ sở hạ tầng dữ liệu không gian và giải pháp triển khai phục vụ phát triển kinh tế - xã hội, trong đó phân công thực hiện cụ thể theo kinh phắ đầu tư và tiến độ ưu tiên thực hiện giữa các sở, ngành, địa phương, tận dụng và khai thác các dữ liệu không gian GIS hiện có của tỉnh (từ các đơn vị đã triển khai trước hoặc các đề tài đã thực hiện) dữ liệu đã được chuyển đổi theo hệ tham chiếu thống nhất, tạo cơ sở để phát triển nhiều ứng dụng tiếp theo cho các đơn vị có liên quan, các dữ liệu này có thể được cập nhật nhanh chóng bởi ảnh vệ tinh độ phân giải cao, xu hướng tắch hợp công nghệ sẽ nhanh chóng được phổ biến. (Hồ Thanh Trúc, Lê Văn Trung, 2011)
Vấn đề ứng dụng GIS và phương pháp phân tắch đa chỉ tiêu (MCA) trong lựa chọn địa điểm bố trắ công trình QHSDĐ cũng đã được đề cập đến trong một số công trình nghiên cứu trong nước. Tuy nhiên việc xác định cụ thể các trọng số của các chỉ tiêu chưa được xác định rõ ràng. Nhìn chung, cũng như các nghiên cứu ở nước ngoài, các công trình nghiên cứu ở Việt Nam chỉ tập trung chủ yếu vào các bãi rác, còn các công trình quy hoạch khác ắt được đề cập đến. Một số bài báo tham khảo sau :
Nguyễn Đăng Phương Thảo, Nguyễn Thị Lý, Bùi Thị Thu Hiền, Nguyễn Duy Liên, Nguyễn Đình Tuấn (2011), Ứng dụng GIS và phương pháp phân tắch đa chỉ tiêu xác định vị trắ bãi chôn lấp chất thải rắn cho quận Thủ Đức, thành phố Hồ Chắ Minh, Hội thảo ứng dụng GIS toàn quốc năm 2011.
Nguyễn Xuân Linh, Trần Quốc Bình, Phạm Lê Tuấn, Lê Phương Thúy,