2.1.1 .Giới thiệu chung
2.1.2 Các thành phần của hệ thống thông tin địa lý(GIS)
GIS là một công cụ lƣu trữ, tiến hành các thao tác khai thác với các thông tin rộng lớn trong địa lý học thông qua máy tính. Với các thơng tin đã lƣu trữ trong máy, chúng ta có thể tra hỏi các thông tin trong hệ cơ sở dữ liệu địa lý, tiến hành các phép phân tích, tìm kiếm và các chức năng khác phục vụ nhu cầu khai thác thông tin theo lãnh thổ, cho khả năng hiển thị nhanh các kết quả của các q trình thao tác.
Từ đó cho thấy, các hệ GIS có ba thành phần quan trọng, đó là: phần cứng máy tính, các bộ modul phần mềm ứng dụng và một ngữ cảnh cụ thể đƣợc tổ chức thích hợp. Ba thành phần đó cần phải cân đối và liên quan lôgic với nhau để hệ thống hoạt động có hiệu quả.
a. Phần cứng
Về cơ bản phần cứng của một hệ thống thông tin địa lý bao gồm các phần chính sau:
Hình 2.2. Phần cứngcủa GIS
Máy tính hoặc bộ xử lý trung tâm (CPU) đƣợc nối với thiết bị chứa ổ đĩa, cung cấp không gian để lƣu trữ số liệu và các chƣơng trình. Máy số hố (digitizer) hoặc thiết bị chuyên dụng khác có nhiệm vụ chuyển hố các số liệu từ bản đồ và các tƣ liệu thành dạng số rồi đƣa vào máy tính. Máy sẽ Plotter hoặc các kiểu thiết bị biểu hiện khác đƣợc sử dụng để lƣu trữ dữ liệu cùng với các chƣơng trình phần mềm hoặc để liên hệ với các hệ thống khác. Sự liên hệ bên trong của máy tính cũng có thể thực hiện thơng qua một hệ thống mạng với các đƣờng dẫn dữ liệu đặc biệt. Ngƣời sử dụng máy tính và các thiết bị ngoại vi khác nhƣ máy in, máy vẽ, máy số hoá và các thiết bị khác nối với máy tính thơng qua một thiết bị khả biến, VDU đƣợc gọi là đầu ra, thiết bị này có thể là một máy tính hoặc có thể đƣợc đƣa vào một phần cứng đặc biệt để cho phép các sản phẩm đầu ra đƣợc hiển thị nhanh chóng
b. Các modul phần mềm của GIS
Một khối phần mềm của GIS bao gồm 5 modul kỹ thuật cơ bản: Ổ băng từ Ổ đĩa Máy số hoá V.D.U CPU Máy vẽ Nhập các câu hỏi Biến đổi Hiển thị và báo cáo Cơ sở dữ liệu liệu Nhập số liệu
Các phần mềm trong GIS phải đảm bảo 4 chức năng sau:
- Các dữ liệu không gian thu nhập từ các hệ thống dữ liệu khác nhau nhƣ từ bản đồ từ các thơng tin viễn thám phải có đƣợc chức năng móc nối và xử lý đồng bộ.
- Có khả năng lƣu trữ, sửa chữa đồng bộ các nhóm dữ liệu khơng gian nhanh chóng để phục vụ các phân tích tiếp theo và cịn cho phép đổi mới nhanh và chính xác các dữ liệu khơng gian.
- Đảm bảo các khả năng phân tích ở các trạng thái khác nhau, có khả năng thay đổi về cấu trúc dữ liệu phục vụ ngƣời dùng, các nguyên tắc để kết nạp các sản phẩm có biện pháp đánh giá chất lƣợng sản phẩm và các nguyên tắc xử lý chuẩn bị các thông tin theo không gian - thời gian cũng nhƣ các kiểu mẫu thích hợp khác.
- Các dữ liệu cần có khả năng hiển thị tồn bộ hoặc từng phần theo thông tin gốc, các dữ liệu đã qua xử lý cần đƣợc thể hiện tốt bằng các bảng biểu…
Nhập số liệu : Bao gồm mọi khía cạnh của việc biến đổi các số liệu thu thập
đƣợc dƣới hình thức các bản đồ, số liệu đo đạc ngoại nghiệp và các máy cảm nhận nhƣ ảnh hàng không, ảnh vệ tinh và các thiết bị ghi thành một hình thức số tƣơng thích. Một tập hợp lớn các cơng cụ máy tính cho mục đích này bao gồm đầu tƣơng tác hoặc thiết bị hiện hình khả biến (VDU) máy số hố các danh mục, số liệu trong các tệp văn bản, các loại máy quét (có thể đƣợc đặt trên vệ tinh hoặc
máy bay) để ghi trực tiếp hoặc để chuyển đổi các bản đồ và các hình ảnh chụp ảnh sang dạng khác. Máy tính có thể đƣợc đọc cùng với thiết bị cần thiết cho việc ghi các số liệu đã biết trên phƣơng tiện từ nhƣ băng từ hay đĩa từ. Việc nhập dữ liệu và kiểm tra dữ liệu cần thiết cho xây dựng một cơ sở dữ liệu địa lý.
Các phƣơng tiện từ Các máy quét Các tệp văn bản Máy số hoá Đầu tƣơng tác Các bộ cảm biến (Máy chụp ảnh) Quan trắc đo đạc ngoại nghiệp Các bản đồ hiện có Nhập số liệu
Việc kiểm tra thơng tin dữ liệu đầu vào có yêu cầu sau.
- Tất cả các thông tin đầu vào phải đảm bảo chính xác duy nhất và khơng có lỗi khi miêu tả thuộc tính.
- Kiểm tra lỗi về sai lệch vị trí, tỷ lệ độ méo hình, tính khơng đầy đủ của các thông tin dữ liệu không gian bằng cách vẽ ra với cùng tỷ lệ và so sánh với thông tin gốc.
- Kiểm tra các thơng tin sai sót đối với các thơng tin khơng gian bằng cách in ra và kiểm tra so với thông tin gốc.
c. Lưu trữ và quản lý dữ liệu
Đề cập đến phƣơng thức lƣu trữ và quản lý dữ liệu mà chính là các dữ liệu về vị trí, tính hình học và các tính chất của các yếu tố địa lý nhƣ điểm đƣờng, vùng biểu thị các đối tƣợng trên bề mặt trái đất, đã đƣợc cấu trúc và tổ chức tƣơng ứng với cách thức đƣợc xử lý trong máy tính và đƣợc ngƣời sử dụng hệ thống tiếp thu nhƣ thế nào. Các chƣơng trình phần mềm đƣợc sử dụng để thực hiện nhiệm vụ tổ chức cơ sở dữ liệu và có thể xem đây là hệ thống quản trị dữ liệu cơ sở dữ liệu (DBNS). Các chƣơng trình này sẽ lƣu trữ và quản lý dữ liệu theo cách thức chuẩn mẫu riêng hợp lý để đáp ứng mọi nhu cầu cần thiết của hệ thống sao cho có hiệu quả cao nhất.
d. Xuất dữ liệu và trình bày
Sau các quá trình xử lý số liệu sẽ đƣợc biểu diễn theo nhiều phƣơng thức khác nhau và kết quả phân tích sẽ đƣợc báo cáo cho ngƣời sử dụng theo nhiều dạng.
Cơ sở dữ liệu
Hệ thống quản lý CSDL Dữ liệu nhập
Cơ sở dữ liệu địa lý Vị trí Tính hình học Các thuộc tính Nhập các câu hỏi Biến đổi Tìm kiếm
Các số liệu có thể biểu thị dƣới dạng bản đồ, các bảng biểu hay hình vẽ (đồ thị hoặc sơ đồ khối) theo nhiều phƣơng thức. Số liệu sẽ đƣợc chuyển từ dạng hình ảnh ln thay đổi theo thời gian trên một ống tia catốt (CRT) thông qua một đầu ra để vẽ trên máy in hay máy vẽ cho đến khi thông tin đƣợc ghi lại trên phƣơng tiện từ ở dạng số. Ngồi ra, các thơng tin đầu ra đồng thời cũng phải đáp ứng các yêu cầu đảm bảo cho q trình chuyển đổi thơng tin giữa các hệ thống máy tính và chúng sẽ đƣợc chuyển đổi nhờ các công cụ trung gian nhƣ băng từ, đĩa từ, các loại mạng truyền thông tin khác.
e. Biến đổi số liệu
Bao gồm hai loại( lớp) hoạt động là:
- Những biến đổi cần thiết để khử các sai số (các sai sót từ các số liệu) hoặc đƣa chúng vào số liệu mới hoặc đối chiếu so sánh chúng với các bộ số liệu khác.
- Việc sắp xếp bố trí nhiều phƣơng pháp phân tích có thể áp dụng đối với dữ liệu trong trật tự thực hiện với GIS.
Các phép biến đổi có thể thực hiện đối với các khía cạnh khơng gian và phi không gian của các dữ liệu ở dạng riêng lẻ hoặc thành các tổ hợp. Mặc dù phạm vi đặt các câu hỏi là không hạn chế nhƣng vấn đề đặt ra là nhiều thể loại câu hỏi cần phải đảm bảo đƣợc trả lời một cách hoàn chỉnh, hợp lý nhất. Các câu hỏi phân tích mà một hệ GIS có thể trả lời về thơng thƣờng đƣợc mơ tả theo hai cách:
Các phƣơng tiện từ Máy vẽ
Máy in Đầu ra hiện hình khả biến
Trình bày và các báo cáo đƣa ra
Các loại bản đồ Các loại bảng biểu Các hình vẽ biểu đồ
- Qua định nghĩa thông thƣờng
- Qua các khả năng thực hiện của các tốn tử khơng gian và sự liên kết dữ liệu. Có 5 dạng câu hỏi chính mà hệ GIS thơng dụng có thể trả lời đƣợc là: + Về vị trí: Có cái gì tại vị trí này .
+ Về điều kiện: Ở đâu thoả mãn những điều kiện này .
+ Về xu hƣớng: Cái gì đã thay đổi và thay đổi nhƣ thế nào từ thời điểm này đến thời điểm khác .
+ Về mẫu: Những mẫu không gian nào tồn tại .
+ Về mơ hình hố: Nó sẽ nhƣ thế nào nếu q trình diễn ra nhƣ thế này .
f. Các vấn đề tổ chức của GIS
Với năm hệ thống kỹ thuật nhỏ cho phƣơng thức điều chỉnh GIS mà trong đó thơng tin địa lý có thể đƣợc xử lý nhƣng tự chúng khơng đảm bảo đƣợc bất kỳ một hệ GIS đặc biệt nào sẽ đƣợc sử dụng có hiệu quả nhất. Để sử dụng có hiệu quả, GIS cần đƣợc đặt vào một ngữ cảnh cụ thể thích hợp về mặt tổ chức.
Đối với một tổ chức không phải chỉ đơn giản mua một cái máy vi tính và một vài phần mềm nào đó là đủ. Đúng nhƣ mọi tổ chức với các sản phẩm phù hợp nhƣ trong công nghiệp chế biến các cơng cụ mới chỉ có thể đƣợc sử dụng có hiệu quả nếu chúng đƣợc hợp nhất đúng đắn vào tồn bộ q trình làm việc. Để làm đƣợc điều này, các địi hỏi khơng chỉ là những đầu tƣ cần thiết cho phần cứng và phần mềm mà cịn là cơng tác đào tạo các nhân viên, cán bộ quản lý để sử dụng công nghệ mới trong một ngữ cảnh tổ chức thích hợp.