Phần 2 Tổng quan các vấn đề nghiên cứu
2.3. Tổng quan về hệ thống thông tin địa lý (GIS)
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.