CHƯƠNG 1 TỔNG QUÁT NHỮNG VẤN ĐỀ VỀ XÂY DỰNG ĐƯỜNG
1.5. Tổng quan về GIS
1.5.4. Chức năng của hệ thống GIS
Có thể khái quát về các chức năng, một hệ thống GIS phải có các khả năng sau:
- Nhập và bổ sung dữ liệu (entry and updating): Một trong những chức năng quan trọng của GIS là nhập và bổ sung dữ liệu mà công việc đó không tiến hành riêng rẽ. Bất kỳ một hệ thống nào cũng phải cho phép nhập và bổ sung dữ liệu, nếu không có chức năng đó thì không được xem là một GIS vì chức năng đó là một yêu cầu bắt buộc phải có. Việc nhập và bổ sung dữ liệu phải cho phép sử dụng nguồn tự liệu dưới dạng số hoặc dạng analog. Dạng tư liệu không gian như bản đồ giây hoặc ảnh vệ tinh, ảnh máy bay phải được chuyển thành dạng số và các nguồn tư liệu số khác cũng phải chuyển đổi được để tương thích với cơ sở dữ liệu trong hệ thống đang sử dụng.
- Chuyển đổi dữ liệu: chuyển đổi dữ liệu là một chức năng rất gần với việc nhập và bổ sung dữ liệu. Nhiều phần mềm thương mại cố gắng giữ độc quyền bằng cách hạn chế đưa các khuôn dạng dữ liệu theo loại phổ cập. Tuy nhiên người sử dụng phải lựa chọn để hạn chế việc phải số hóa thêm những tài liệu hiện đang có ở dạng số. Trong thực tế, cùng một tư liệu nhưng có thể tồn tại ở nhiều khuôn dạng khác nhau. Vì vậy đối với tư liệu quốc gia, không thể chỉ lưu giữ ở một dạng thuộc tính riêng biệt mà cần thiết phải lưu giữ ở nhiều khuôn dạng có tích chất phổ biến để sử dụng được trong nhiều ứng dụng khác nhau. Như vậy, một phần mềm GIS cần phải có chức năng nhập và chuyển đổi nhiều khuôn dạng dữ liệu khác nhau.
- Lưu trữ tư liệu: Một chức năng quan trọng của GIS là lưu giữ và tổ chức cơ sở dữ liệu do sự đa dạng và với một khối lượng lớn của dữ liệu không gian: đa dạng về thuộc tính, về khuôn dạng, về đơn vị đo, về tỷ lệ bản đồ. Hai yêu cầu cơ bản trong việc lưu trữ dữ liệu là: thứ nhất là phải tổ chức nguồn dữ liệu sao cho
đảm bảo độ chính xác và không mất thông tin, thứ hai là các tài liệu cho cùng một khu vực song các dữ liệu lại khác nhau về tỷ lệ, về đơn vị đo... thì phải được định vị chính xác và chuyển đổi một cách hệ thống để có thể xử lý hiệu quả.
- Điều khiển dữ liệu (data manipulation): Do nhiều GIS hoạt động đòi hỏi tư liệu không gian phải được lựa chọn với một chỉ tiêu nhất định được phân loại theo một phương thức riêng, tổng hợp thành những đặc điểm riêng của hệ thống, do đó GIS phải đảm nhiệm được chức năng điều khiển thông tin không gian. Khả năng điều khỉển cho phép phân tích, phân loại và tạo lập các đặc điểm bản đồ thông qua các dữ liệu thuộc tính và thuộc tính địa lý được nhập vào hệ thống. Các thuộc tính khác nhau có thể được tổng hợp, nắm bắt một cách riêng biệt và những sự khác biệt có thể được xác định, được tính toán và được can thiệp, biến đổi.
- Phân tích không gian (spatial analysis): Trước đây, chỉ có 5 chức năng mô tả ở trên là được tập trung, phát triển bởi những người xây dựng GIS. Chức năng thứ sáu là phân tích không gian được phát triển một cách thần kỳ dựa vào sự tiến bộ của công nghệ và nó trở nên thực sự hữu ích cho người ứng dụng. Những định nghĩa về HTTĐL trước đây đã trở thành thực tiễn trên cơ sở ứng dụng trực tiếp chức năng phân tích không gian. Theo quan điểm hiện nay thì chức năng đó cần thiết phải có đối với một hệ thống được gọi là GIS. Tất nhiên các chức năng có thể khác nhau đối với từng hệ thống song đối với một một hệ thống GIS sử dụng tư liệu bản đồ thì chức năng đó là bắt buộc. Với một hệ thống như vậy thì các mô tả bằng lời có thể tổ chức thành các tham số riêng, các mô hình giải thích, dự báo đều có thể thực hiện trong chức năng xử lý không gian. Các kỹ thuật phân tích không gian (spatial analytical technicques) có nhiệm vụ phân tích theo trật tự và tổ hợp không gian của các hiện tượng hoặc các yếu tố (tự nhiên-kinh tế-xã hội).
Mối liên quan đó được cụ thể bằng trật tự không gian địa lý, nghĩa là mọi hiện tượng và tính chất của các yếu tố cần phải được bản đồ hóa theo hệ tọa độ địa lý.
- Trình bày và hiển thị (display): Đây cũng là một chức năng bắt buộc phải có của một HTTĐL. Không gian dưới dạng tài liệu nguyên thủy hay tài liệu được xử lý cần được hiển thị dưới các khuôn dạng như: chữ và số (text), dạng bảng biểu (tabular) hoặc dạng bản đồ. Các tính toán chung và kết quả phân tích được lưu giữ
ở dạng chữ và số để dễ dàng in ra hoặc trao đổi giữa các phần mềm khác nhau.
Các dữ liệu thuộc tính có thể được lưu ở dạng bảng biểu hoặc các dạng cố định khác. Bản đồ được thiết kế để hiển thị trên màn hình hoặc lưu dưới dạng điểm (plot file) để in. Như vậy, hiển thị và in ra là những chức năng rất cần thiết của một GIS. Bản đồ là cách trình bày cụ thể nhất trong không gian hai chiều các tính chất, vị trí, mối liên hệ và trật tự trong không gian của các đối tượng hoặc hiện tượng cần nghiên cứu. Tuy nhiên do có nhiều cách trình bày bản đồ khác nhau nên dẫn đến sự khó khăn trong việc xử lý mối quan hệ không gian giữa các lớp thông tin.
- Phân tích không gian (spatial analysis): Trước đây, chỉ có 5 chức năng mô tả ở trên là được tập trung, phát triển bởi những người xây dựng GIS. Chức năng thứ sáu là phân tích không gian được phát triển một cách thần kỳ dựa vào sự tiến bộ của công nghệ và nó trở nên thực sự hữu ích cho người ứng dụng. Những định nghĩa về HTTĐL trước đây đã trở thành thực tiễn trên cơ sở ứng dụng trực tiếp chức năng phân tích không gian. Theo quan điểm hiện nay thì chức năng đó cần thiết phải có đối với một hệ thống được gọi là GIS. Tất nhiên các chức năng có thể khác nhau đối với từng hệ thống, song đối với một một hệ thống GIS sử dụng tư liệu bản đồ thì chức năng đó là băt buộc. Với một hệ thống như vậy thì các mô tả bằng lời có thể tổ chức thành các tham số riêng, các mô hình giải thích, dự báo đều có thể thực hiện trong chức năng xử lý không gian. Các kỹ thuật phân tích không gian (spatial analytical technicques) có nhiệm vụ phân tích theo trật tự và tổ hợp không gian của các hiện tượng hoặc các yếu tố (tự nhiên - kinh tế - xã hội). Mối liên quan đó được cụ thể bằng trật tự không gian địa lý, nghĩa là mọi hiện tượng và tính chất của các yếu tố cần phải được bản đồ hóa theo hệ tọa độ địa lý.
Tóm lại, một yêu cầu cơ bản của GIS là phải có khả năng xử lý tư liệu và tổ chức thành những lớp riêng biệt, có quan hệ logic. Sự phân bố của cá hiện tượng địa lý là phức tạp và bao gồm nhiều yếu tố có quan hệ theo nhiều phương thức khác nhau. Một trong những chức năng của GIS là phân tích được phương thức
phân bố của các yếu tố thông qua các số liệu. Xử lý nhiều lớp thông tin cho phép tách biệt hoặc kết hợp để xử lý một cách hiệu quả các số liệu thống kê ban đầu.
Trong xử lý nhiều lớp thông tin có một số phương thức cơ bản là chồng xếp, xác định sự gần gũi và xác định quan hệ đó. Thuật toán Boolean được áp dụng tương đối phổ biến trong các phép xử lý đó.
Phép chồng xếp là thiết lập sự liên kết không gian giữa các lớp tư liệu riêng biệt, từ đó liên kết được các yếu tố khác nhau.
Phân tích sự gần gũi là phân tích và thiết lập các khoảng cách lân cận, tạo nên những lớp thông tin mới.
Phân tích quan hệ là xác định mối liên quan giữa các hiện tượng và sự phân bố không gian của các đặc điểm khác nhau giữa một hay nhiều lớp tư liệu.