2.3.1. Khái niệm chung
Hệ thống thông tin đất đai (Land Information system – LIS) là một hệ thống có sự trợ giúp của máy tính, sử dụng các phần mềm chuyên dùng, có chức năng thu nhận, lưu trữ, quản lý, xử lý, mô hình hoá, thể hiện các dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính, đồng thời có khả năng trao đổi với người sử dụng. Qua đó ta thấy hệ thống LIS chính là hệ thống thông tin địa lý với mục đích quản lý các vấn đề liên quan đến tài nguyên đất.
Có thể mô tả mối quan hệ các chức năng của hệ thống thông tin đất đai như sau:
Hình 3. Các chức năng của hệ thống thông tin đất đai
Hệ thống thông tin đất đai gồm 3 thành phần cơ bản: Phần cứng máy tính, các modul phần mềm ứng dụng, cơ sở dữ liệu.
Phần cứng máy tính
Phần cứng máy tính đóng vai trò là hạ tầng cơ sở kỹ thuật của hệ thống. Bộ nhớ là nơi lưu giữ các chương trình và số liệu, bộ xử lý trung tâm trực tiếp thực hiện các phép xử lý số liệu. Các thiết bị ngoại vi như : màn hình, bàn phím, ổ đĩa, bàn số hoá, mãy in, .v.v. giúp con người thực hiện các động tác điều khiển hệ thống đưa thông tin vào, đưa thông tin ra...
Phần mềm hệ thống
Phần mềm của hệ thống là chương trình máy tính thực hiện các chức năng tổ chức, kiểm soát quá trình thực hiện các công việc: nhập dữ liệu, kiểm tra dữ liệu, lưu trữ và quản lý dữ liệu, trình bày và xuất dữ liệu, biến đổi dữ liệu và đối tác với người sử dụng hệ thống. Phần mềm một hệ thống thông tin có các Modul cơ bản như sau:
Cơ sở dữ liệu
Cơ sở dữ liệu (CSDL) bao gồm toàn bộ các thông tin không gian và thuộc tính liên quan đến đất đai được thu thập, đưa vào hệ thống và khai thác sử dụng.
Hệ thống thông tin đất đai được xây dựng nhằm mục đích phục vụ quản lý nhà nước và phục vụ các mục tiêu chính trị, kinh tế, xã hội như sau:
Là cơ sở về các thông tin đất đai phục vụ công tác quản lý trực tiếp của ngành địa chính đối với tài nguyên đất và phục vụ công tác quản lý của các ngành khác có liên quan đến đất đai như nông nghiệp, lâm nghiệp, xây dựng, công nghiệp, giao thông,...
Phục vụ quản lý nhà nước của chính phủ về biên giới, địa giới hành chính, quy hoạch tổng thể, xây dựng chiến lược, điều chỉnh chính sách, hình thành các quyết định về kế hoạch phát triển kinh tế – xã hội.
Cung cấp thông tin tài nguyên đất cho hoạt động của các tổ chức kinh tế trong và ngoài nước.
Cung cấp thông tin cho các nhu cầu bảo vệ an ninh – quốc phòng, cho các hoạt động văn hoá - xã hội, nghiên cứu khoa học, ...
Hệ thống thông tin đất đai ViLIS chứa một khối lượng thông tin lớn (bao gồm cả phần đồ họa và thuộc tính), có tính pháp lý rất cao do vậy khi xây dựng phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
Khả năng đáp ứng: Tính đáp ứng của hệ thống là khả năng đáp ứng được các yêu cầu về quản lý thông tin trong công tác quản lý đất đai, đáp ứng được các yêu cầu về khai thác sử dụng, cung cấp thông tin. Yêu cầu về khai thác thông tin không phải chỉ phục vụ riêng công tác công tác quản lý đất đai mà còn phải đáp ứng được các yêu cầu khai thác thác của các ngành các lĩnh vực khác ví dụ các thống kê phục vụ lãnh đạo, các thông tin phục vụ việc thu thuế đất, các thông tin phục cho việc các đề án qui hoạch...
Tính tập trung: Tính tập trung của hệ thống là việc phải tập trung một cách đầy dủ toàn bộ thông tin của hệ thống (dữ liệu của toàn tỉnh )vào một hệ thống nhất. Tính tập trung sẽ đảm bảo việc thống nhất dữ liệu trên qui mô toàn tỉnh. Sẽ đáp ứng được các yêu cầu quản lý tập trung dữ liệu cũng như việc khai thác dữ liệu một cách toàn diện và đầy đủ. Điều này cũng giúp cho việc xử lý dữ liệu trở nên đơn giản và thống nhất trong toàn tỉnh.
Tính tin cậy: Tính sẵn sàng thể hiện sự đảm tính đúng đắn của của các dữ liệu được lưu trữ trong hệ thống. Không được sửa đổi, thay thế tùy tiện, không mâu thuẫn với các khối thông tin khác.
Tính sẵn sàng: Tính sẵn sàng thể hiện khả năng sẵn sàng dáp ứng các yêu cầu thao tác trên hệ thống bất kỳ lúc nào
Tính an toàn: Tính an toàn đảm bảo cho dữ liệu không thể bị hỏng hóc hoặc bị mất với bất kỳ lý do nào.
2.3.2. Quá trình xử lý thông tin trong hệ thống thông tin đất đai
Mô hình cơ sở dữ liệu của hệ thống thông tin đất đai bao gồm ba thành phần cơ bản là thông tin đầu vào, xử lý dữ liệu và thông tin đầu ra.
2.3.2.1. Thông tin đầu vào
Cơ sở dữ liệu trong Hệ thống thông tin đất đai bao gồm hai thành phần chính là dữ liệu bản đồ và dữ liệu thuộc tính. Dữ liệu bản đồ được thu thập từ đồ hoạ trên bản đồ số, bản đồ trên giấy, số liệu đo mặt đất, số liệu đo vẽ từ ảnh hàng không. Dữ liệu thuộc tính được thu thập từ các nội dung bản đồ cũ, điều tra thực địa, các số liệu điều tra cơ bản đã có. Dữ liệu thuộc tính đóng vai trò chú thích, chỉ dẫn và mô tả các thông tin định lượng cho thông tin bản đồ. Dữ liệu thuộc tính thường ở dạng chữ số, văn bản, biểu đồ, đồ thị và hiện nay đã sử dụng các thông tin Multimedia như âm thanh, hình ảnh, phim video, … để tăng thêm khả năng giải thích thông tin.
Các thông tin đầu vào được thực hiện trên cơ sở các tư liệu hiện có ở dạng tương tự và các tư liệu ở dạng số. Các thông tin bản đồ ở dạng tương tự, các dữ liệu trên giấy sẽ được đưa vào CSDL thông qua quá trình số hoá hoặc từ bàn phím máy tính. Các dữ liệu kết quả được lưu trữ ở dạng số theo khuôn dạng thống nhất. Các thông tin bản đồ cũng như thông tin thuộc tính ở dạng số cần được chuẩn hoá trước khi đưa vào CSDL.
2.3.2.2. Xử lý dữ liệu
Sau khi đã nạp các thông tin đầu vào các phương tiện lưu trữ dữ liệu, chúng ta cần tổ chức các dữ liệu theo một cấu trúc thống nhất. Mục tiêu của công việc này là để bảo vệ thông tin, dễ tìm thông tin, dễ loại bỏ những thông tin cũ và dễ bổ xung những thông tin mới.
Quản trị cơ sở dữ liệu là hoạt động của con người có sự trợ giúp của các phần mềm để hình thành một cấu trúc hợp lý các dữ liệu đang được lưu trữ đang được lưu trữ, cấu trúc này phải đảm bảo các điều kiện:
- Lượng thông tin dư thừa là tối thiểu
- Mối quan hệ giữa các dữ liệu là thống nhất
- Dễ dàng tác động vào dữ liệu để thực hiện công việc quản trị dữ liệu như tìm kiếm theo yêu cầu, cập nhật dữ liệu, giải các bài toán ứng dụng phổ biến, hiển thị dữ liệu theo yêu cầu của người dùng.
Phần cơ sở dữ liệu chung là phần được quản lý riêng biệt, có những mục tiêu riêng tạo cơ sở cho cả phần dữ liệu bản đồ và dữ liệu thuộc tính, phần này bao gồm hệ quy chiếu, hệ toạ độ - độ cao, hệ thống ảnh phủ trùm, hệ thống biên giới và địa giới, các dữ liệu thuyết minh về dữ liệu khác có liên quan.
Để quản lý các dữ liệu người ta phải dùng một hệ thống phần mềm phù hợp đủ sức để quản lý khối lượng dữ liệu đã được lưu trữ. Điều cần quan tâm đặc biệt là giải pháp là đảm bảo an toàn dữ liệu trong cơ sở dữ liệu trong cơ sở dữ liệu. Cập nhật dữ liệu là hoạt động thường xuyên của cơ sở dữ liệu, đặc biệt là dữ liệu đất đai. Tiếp nhận các thông tin về biến động đất đai người quản lý dữ liệu cần tìm kiếm thông tin để loại bỏ những thông tin cũ, đưa vào các thông tin mới hoặc biến đổi các thông tin cũ theo một số biến động mới. Trong CSDL đất đai còn phải lưu ý tới định hướng xây dựng một cơ sở dữ liệu động, biến đổi theo thời gian để phân tích các hiện tượng tự nhiên cũng như kinh tế - xã hội.
Việc lựa chọn một hệ thống phần mềm ứng dụng để phân tích và tổng hợp dữ liệu của hệ thống thông tin đất đai đóng vai trò hết sức quan trọng. Vì ngoài chức năng quản lý CSDL nói trên, phần mềm này cần có chức năng xây dựng các cơ sở dữ liệu dẫn xuất, đáp ứng cho nhu cầu của các ngành, các tổ chức, các mục đích sử dụng chuyên dùng khác nhau.
2.3.2.3. Thông tin đầu ra
Thông tin đầu ra của cơ sở dữ liệu đất đai một mặt đáp ứng nhu cầu quản lý nhà nước, quản lý các ngành, mặt khác đóng vai trò cung cấp thông tin cho các hoạt động kinh tế, văn hoá, xã hội, an ninh quốc phòng. Hình thức các thông tin đầu ra bao gồm các thông tin không gian ở dạng ảnh, bản đồ và các số liệu khác dưới dạng bảng, biểu, đồ thị, sơ đồ, …
Thông tin đầu ra của cơ sở dữ liệu là một yếu tố quan trọng vì nó minh chứng cho tính hiệu quả sử dụng đất của CSDL.
2.3.2.4. Kỹ thuật GIS trong phân tích và xử lý dữ liệu
Trong các cơ sở dữ liệu thong thường, phần phân tích dữ liệu thường được ghép chung vào phần hỏi đáp, tra cứu. Trong hệ GIS, phần phân tích dữ liệu có một chức năng riêng và thường là rất mạnh, rất đặc trưng. Cơ sở toán học cho chức năng này là đại số bản đồ. Chính ở điều này làm cho các hệ GIS khác với các thết kế khác và đây cũng là một tiêu chuẩn đặc trưng để đánh giá về khả năng của một hệ GIS.
Các phép xử lý, phân tích của chức năng này dành riêng cho dữ liệu không gian. Ngoài ra, GIS còn có khả năng phân tích không chỉ với dữ liệu không gian mà còn phân tích cả hai loại dữ liệu không gian và phi khôn gian trong mối liên hệ thống nhất với nhau. Các khả năng cơ bản của GIS là:
- Chuyển đổi hệ toạ độ, phép chiếu, nắn chỉnh bản đồ
- Thực hiện các phép toán số học, logic, hình học, đại số
- Chồng xếp, làm sạch, làm trơn, tách hoặc hợp các lớp thông tin không gian và phi không gian
- Phân loại các lớp thông tin trên bản đồ
- Nội suy bề mặt cho điểm, đường, tạo bề mặt địa hình từ các đường đồng mức, tạo ảnh phối cảnh ba chiều, tính toán độ dốc
- Tính toán thống kê khoảng cách, mô hình hoá và kết hợp với các hệ chuyên gia
- Xác định chọn lọc vùng theo một tiêu chuẩn bất kỳ.