Hệ thống thông tin địa lý (GIS - Geographic Information System) được hình thành từ những năm 1960 và phát triển rất nhanh trong 20 năm trở lại đây. Đầu thế kỷ XXI là giai đoạn phát triển mạnh mẽ nhất của GIS với sự tích hợp với công nghệ viễn thám, công nghệ Internet,... và GIS có xu hướng được sử dụng như những hệ thống trợ giúp ra quyết định. Trong nhiều thập kỷ, GIS đã được áp dụng cho các vấn đề quản lý tài nguyên thiên nhiên và đất đai, các vấn đề môi trường, hậu cần quân sự hoặc trong các bối cảnh liên quan trực tiếp đến khoa học Trái đất, như địa lý, địa chất,... Ngoài ra, GIS còn được sử dụng cho nhiều lĩnh vực, ngành học, đặc biệt là trong nghiên cứu liên quan đến Khoa học Xã hội và Con người. Ngày nay, GIS đã trở thành công cụ không thể thiếu được trong tất cả các lĩnh vực có liên quan đến dữ liệu không gian.
Hệ thống thông tin địa lý là một môi trường đa thành phần được sử dụng để tạo, quản lý, trực quan hóa và phân tích dữ liệu [70]. Về cơ bản, GIS là một hệ thống thông tin và tất cả thông tin trong GIS được liên kết với một tham chiếu địa lý [74].
Có nhiều cách tiếp cận khác nhau khi định nghĩa GIS. Theo cơ quan khảo sát địa chất Hoa Kỳ (USGS), GIS là một hệ thống phần cứng và phần mềm máy tính được thiết kế để thu thập, quản lý, phân tích và hiển thị dữ liệu theo tham chiếu địa lý. Dưới góc độ hệ thống, GIS là một tổ chức tổng thể của bốn hợp phần: phần cứng máy tính, phần mềm, dữ liệu và con người được thiết kế hoạt động một cách có hiệu quả nhằm tiếp nhận, lưu trữ, điều khiển, phân tích và hiển thị toàn bộ các dạng dữ liệu địa lý.
Phần cứng: Là hệ thống máy tính trên đó một hệ GIS hoạt động.
Phần mềm: Cung cấp các chức năng và các công cụ cần thiết để lưu giữ, phân tích và hiển thị thông tin địa lý. Các thành phần chính trong phần mềm GIS bao gồm:
+ Những công cụ nhập và thao tác trên các thông tin địa lý; + Hệ quản trị CSDL (DBMS);
+ Những công cụ hỗ trợ hỏi đáp, phân tích và hiển thị địa lý;
+ Giao diện đồ họa người sử dụng để truy cập các công cụ dễ dàng.
Dữ liệu: Có thể coi là phần quan trọng nhất trong một hệ GIS. Hệ GIS sẽ kết hợp dữ liệu không gian với các nguồn dữ liệu khác, thậm chí có thể sử dụng các hệ quản trị CSDL (DBMS) để tổ chức lưu trữ và quản lý dữ liệu.
Con người: Là yếu tố quyết định sự thành công trong tiến trình kiến tạo hệ thống và tính hữu hiệu của hệ thống trong quán trình khai thác vận hành. Trong hệ thống GIS, 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 để giải quyết các vấn đề trong công việc.
GIS là hệ thống trên nền tảng một cơ sở dữ liệu số với một hệ tham chiếu không gian thống nhất, có chức năng: nhập dữ liệu; lưu trữ, thu nhận và truy vấn dữ liệu; chuyển đổi, phân tích, mô hình hóa dữ liệu; hiển thị dữ liệu. Ngày nay, GIS ngày càng được nâng cao về khả năng xử lý thông tin, mức độ đáp ứng hỗ trợ quyết định cũng như khả năng tương tác và trao đổi dữ liệu giữa các tổ chức trên toàn cầu. Các lĩnh vực ứng dụng phổ biến của GIS là quản lý đất đai, nông nghiệp, lâm nghiệp, quản lý môi trường, giáo dục,...
Trong luận văn, các chức năng của GIS được sử dụng bao gồm: phân tích mạng, nội suy trung bình trọng số.
Phân tích mạng Network Analyst
Network Analyst (phân tích mạng) cung cấp các công cụ phân tích không gian dựa trên việc sử dụng mô hình dữ liệu mạng lưới giao thông (Network dataset) bao gồm các cạnh (đường), các điểm nối thể hiện các tuyến đường có thể di chuyển từ vị trí này sang vị trí khác nhằm giải quyết được các vấn đề về định tuyến phức tạp.
Trong nghiên cứu này, luận văn sử dụng công cụ Closet facility trong Network Analyst để xác định khoảng cách ngắn nhất từ các thửa đất có mục đích sử dụng là đất ở đô thị (ODT) đến các địa điểm như Ủy ban nhân dân huyện, đất chợ, cơ sở giáo dục, bệnh viện,... nhằm xác định giá trị ảnh hưởng của các tiện ích công cộng đến giá trị đất đai.
Nội suy trung bình trọng số (IDW)
Phương pháp nội suy trọng số nghịch đảo khoảng cách (IDW) là một trong những phương pháp nội suy đơn giản. Theo đó, các giá trị chưa xác định được dựa trên các giá trị lân cận đã biết. Phương pháp này được sử dụng để dự báo các giá trị cho bất cứ dữ liệu địa lý nào. Nội suy IDW giả định mỗi giá trị đầu vào có sự ảnh hưởng cục bộ, giá trị xung quanh điểm đầu vào sẽ có giá trị giảm dần.
Trong luận văn này, phương pháp IDW được sử dụng để nội suy giá đất. Đây là phương pháp nội suy liên tục, được sử dụng phổ biến nhất trong các chức năng phân tích của GIS. Phương pháp này xác định giá trị của các điểm chưa biết bằng cách tính trung bình trọng số khoảng cách các giá trị của các điểm đã biết giá trị trong vùng lân cận của mỗi pixel. Những điểm càng cách xa điểm cần tính giá trị càng ít ảnh hưởng đến giá trị tính toán, các điểm càng gần thì trọng số càng lớn. Ngoài ra, số lượng các điểm chi tiết, các điểm nằm trong vùng bán kính xác định có thể được sử dụng để xác định giá trị đầu vào cho mỗi vị trí. Với phương pháp IDW, tính phức tạp của bản đồ sẽ được đơn giản hóa dựa trên mô hình khoảng cách. Khi có tập hợp các điểm dày đặc và phân bố rộng trên bề mặt không gian, phương pháp IDW sẽ được thực hiện tối ưu.
Nội suy từ một số lượng điểm nhất định Nội suy từ các điểm trong bán kính xác định