2.2.1.1 Vài nột về GIS a. Định nghĩa về GIS
Hệ thống thụng tin địa lý (GIS) là một tập cỏc cụng cụ để thu thập, lưu trữ, tỡm kiếm, biến đổi và hiển thị cỏc dữ liệu khụng gian từ thế giới thực nhằm phục vụ thực hiện mục đớch cụ thể. Đú là hệ thống thể hiện cỏc đối tượng từ thế giới thực thụng qua:
Vị trớ địa lý của đối tượng thụng qua một hệ toạ độ.
Cỏc thuộc tớnh của chỳng mà khụng phụ thuộc vào vị trớ.
Cỏc quan hệ khụng gian giữa cỏc đối tượng (quan hệ topo).
Cú nhiều định nghĩa khỏc nhau về hệ thống thụng tin địa lý. Căn cứ vào nguồn gốc, đối tượng, mục tiờu, thành phần hệ thống hay cỏc phõn tớch khỏc nhau…mà cú những quan điểm khỏc nhau để định nghĩa về GIS.
Một số định nghĩa về GIS:
- Hệ thống thụng tin Địa lý là một hệ thống bao gồm cỏc phần mềm, phần cứng mỏy tớnh và một cơ sở dữ liệu đủ lớn, cú cỏc chức năng thu thập, cập nhật, quản trị và phõn tớch, biểu diễn dữ liệu địa lý phục vụ giải quyết lớp rộng lớn cỏc
18
bài toỏn ứng dụng cú liờn quan tới vị trớ địa lý trờn bề mặt trỏi đất.
- Hệ thống thụng tin địa lý là một tập hợp những nguyờn lý, phương phỏp, cụng cụ và dữ liệu khụng gian được sử dụng để quản lý, duy trỡ, chuyển đổi, phõn tớch, mụ hỡnh hoỏ, mụ phỏng, làm bản đồ những hiện tượng và quỏ trỡnh phõn bố trong khụng gian địa lý...
Những khả năng này phõn biệt GIS với cỏc hệ thống thụng tin khỏc và khiến cho GIS cú phạm vi ứng dụng rộng trong nhiều lĩnh vực khỏc nhau (phõn tớch cỏc sự kiện, dự đoỏn tỏc động và hoạch định chiến lược).
GIS lưu giữ thụng tin về thế giới thực dưới dạng tập hợp cỏc lớp chuyờn đề cú thể liờn kết với nhau nhờ cỏc đặc điểm địa lý.
Tuỳ theo cỏc chức năng, nhiệm vụ của mỗi hệ thống thụng tin địa lý mà cú nhiều định nghĩa khỏc nhau về GIS như: định nghĩa theo chức năng, định nghĩa GIS là tập hợp của cỏc thuật toỏn, định nghĩa theo mụ hỡnh cấu trỳc dữ liệu… Tuy nhiờn cỏc khỏi niệm về GIS đều dựa trờn 3 yếu tố quan trọng là: dữ liệu đầu vào, hệ thống vi tớnh số kỹ thuật cao và khả năng phõn tớch số liệu khụng gian.
Định nghĩa tổng quỏt theo BURROUGHT thỡ: “GIS như là một tập hợp
cỏc cụng cụ cho việc thu thập, lưu trữ, thể hiện và chuyển đổi cỏc dữ liệu mang tớnh chất khụng gian từ thế giới thực để giải quyết cỏc bài toỏn ứng dụng phục vụ cỏc mục đớch cụ thể” [9].
b. Cỏc thành phần chớnh của GIS
Một hệ thống thụng tin địa lý được kết hợp bới 5 thành phần chớnh là: - Phần cứng;
- Phần mềm; - Dữ liệu;
- Phương phỏp.
Hỡnh 2.12. Thành phần chớnh của một hệ GIS
- Phần cứng:
Phần cứng của một hệ GIS gồm mỏy vi tớnh, cấu hỡnh và mạng cụng việc của mỏy tớnh, cỏc thiết bị ngoại vi nhập xuất dữ liệu và lưu trữ dữ liệu. Ngày nay, phần mềm GIS cú khả năng chạy trờn rất nhiều dạng phần cứng, từ mỏy chủ trung tõm đến cỏc mỏy trạm hoạt động độc lập hoặc liờn kết mạng.
- Phần mềm:
Phần mềm GIS cung cấp cỏc chức năng và cỏc cụng cụ cần thiết để lưu giữ phõn tớch và hiển thị thụng tin địa lý. Cỏc thành phần chớnh trong phần mềm GIS là: Cụng cụ nhập và thao tỏc trờn cỏc thụng tin địa lý; Hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS); Cụng cụ hỗ trợ hỏi đỏp, phõn tớch và hiển thị địa lý; Giao diện đồ hoạ người - mỏy để truy cập cỏc cụng cụ dễ dàng.
- Dữ liệu:
Cú thể coi thành phần quan trọng nhất trong một hệ GIS là dữ liệu. Cỏc dữ liệu địa lý và dữ liệu thuộc tớnh liờn quan cú thể được người sử dụng tự tập hợp hoặc mua từ nhà cung cấp dữ liệu thương mại. Hệ GIS sẽ kết hợp dữ liệu khụng gian với cỏc nguồn dữ liệu khỏc, thậm chớ cú thể sử dụng DBMS để tổ chức lưu trữ và quản lý dữ liệu.
- Người sử dụng:
Cụng nghệ GIS sẽ bị hạn chế nếu khụng cú con người tham gia quản lý hệ thống và phỏt triển những ứng dụng của GIS trong thực tế. Người sử dụng GIS cú thể là những chuyờn gia kỹ thuật, người thiết kế và duy trỡ hệ thống hoặc những người dựng GIS để giải quyết cỏc vấn đề trong cụng việc.
20
- Phương phỏp: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Mỗi dự ỏn GIS chỉ thành cụng khi nú được quản lý tốt và người sử dụng hệ thống phải cú kỹ năng tốt, nghĩa là phải cú sự phối hợp tốt giữa cụng tỏc quản lý và cụng nghệ GIS.
c. Ứng dụng của hệ thống thụng tin địa lý trong quản lý tài nguyờn thiờn nhiờn và mụi trường
Ngày nay, GIS là một cụng cụ trợ giỳp quyết định sự thành cụng trong nhiều hoạt động kinh tế - xó hội, quốc phũng của nhiều quốc gia trờn thế giới. Hệ thống thụng tin địa lý (GIS) cú khả năng đỏnh giỏ hiện trạng của quỏ trỡnh, cỏc thực thể của tự nhiờn, kinh tế - xó hội thụng qua chức năng thu thập, quản lý, truy vấn, phõn tớch và tớch hợp cỏc thụng tin được gắn với nền hỡnh học (bản đồ) nhất quỏn trờn cơ sở tọa độ của cỏc dữ liệu đầu vào. Do đú, việc ứng dụng hệ thống thụng tin địa lý là rất cần thiết, phự hợp với xu thế tin học húa xó hội và yờu cầu phỏt triển kinh tế - xó hội của tất cả cỏc quốc gia.
Nhờ những khả năng phõn tớch và xử lý đa dạng, kỹ thuật GIS hiện nay được ứng dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực, được xem là “cụng cụ hỗ trợ quyết định” (decision - making support tool) đặc biệt là trong quản lý tài
nguyờn thiờn nhiờn và mụi trường. GIS được ứng dụng để quản lý cỏc tài nguyờn như:
- Tài nguyờn đất; - Tài nguyờn nước; - Tài nguyờn rừng; - Tài nguyờn sinh vật; - Tài nguyờn khỏng sản…
2.2.1.2 Vài nột về GPS
Hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System) bao gồm 24 vệ tinh quay quanh trỏi đất trờn sỏu nhúm quỹ đạo khỏc nhau, cứ 4 vệ tinh trong một nhúm quỹ đạo. Thụng thường cỏc vệ tinh này quay quanh quỹ đạo trỏi đất một vũng hết 24 giờ và ở trờn độ cao so với bề mặt trỏi đất là
20.200Km. Với cỏch bố trớ này, trong suốt 24 giờ tại bất kỳ một điểm nào trờn trỏi đất cũng sẽ quan sỏt được ớt nhất 4 vệ tinh. Những vệ tinh này giống như cỏc chũm sao nhõn tạo, giỳp cho định vị và dẫn đường. Cỏc vệ tinh truyền tớn hiệu radio, mó hoỏ thời gian được ghi nhận bởi trạm thu mặt đất [11].
Hỡnh 2.13. Hệ thống định vị toàn cầu (GPS)
Cấu trỳc của hệ thống định vị toàn cầu bao gồm: đoạn khụng gian, đoạn điều khiển và đoạn sử dụng:
- Đoạn khụng gian (Space Segment): Bao gồm 24 vệ tinh chuyển động trờn 6 mặt phẳng quỹ đạo ở độ cao 20.200Km. Mặt phẳng quỹ đạo nghiờng với mặt phẳng xớch đạo một gúc 550 và chuyển động với chu kỳ 718 phỳt. Với sự phõn bố như vậy thỡ tại bất kỳ thời điểm nào cũng cú thể quan sỏt ớt nhất 4 vệ tinh.
- Đoạn điều khiển (Control Segment): Bao gồm 5 trạm theo dừi được phõn bố bao quanh Trỏi đất trong đú cú một trạm theo dừi và một trạm điều khiển trung tõm đặt tại căn cứ khụng quõn của Mỹ ở Colorado, 4 trạm theo dừi khỏc đặt tại Hawai (Thỏi Bỡnh Dương), đảo Ascension (Đại Tõy Dương), Diego Garcia (Ấn Độ Dương), Kwajalein (Tõy Thỏi Bỡnh Dương). Cỏc trạm theo dừi cú nhiệm vụ theo dừi tất cả cỏc vệ tinh cú thể quan sỏt được, số liệu quan sỏt được truyền về trạm điều khiển trung tõm. Tại đõy số liệu được xử lý, tớnh toỏn sau đú gửi lại cỏc vệ tinh và từ vệ tinh truyền đến mỏy thu của