CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.3. Hệ thông tin địa lý trong nghiên cứu biến động sử dụng đất
1.3.1 Tổng quan chung về Hệ thông tin địa lý
1.3.1.1 Khái niệm về Hệ thông tin địa lý
Hệ thông tin địa lý (HTTĐL) - Geographycal Information System (GIS) là hệ thống quản lý thông tin không gian địa lý được phát triển dựa trên
cơ sở công nghệ máy tính và tin học với mục đích lưu trữ, hợp nhất, mô hình hoá, phân tích, dự báo và trình bày được nhiều dạng dữ liệu.
Hiện nay, có rất nhiều định nghĩa về HTTĐL được sử dụng. Viện nghiên cứu Hệ thống Môi trường ESRI của Mỹ định nghĩa: “Hệ thông tin địa lý là một tập hợp có tổ chức bao gồm phần cứng, phần mềm máy tính, dữ liệu địa lý và con người, được thiết kế nhằm mục đích nắm bắt, lưu trữ, cập nhật, điều khiển, phân tích và kết xuất”; hoặc “Hệ thông tin địa lý là một hệ thống quản trị cơ sở dữ liệu bằng máy tính để thu thập, lưu trữ, phân tích và hiển thị không gian” (theo National Center for Geographic Information and Analysis, 1988);…
Chúng ta có thể định nghĩa Hệ thông tin địa lý là một hệ thống thông tin có khả năng thu thập, cập nhật, quản trị và phân tích, biểu diễn dữ liệu địa lý phục vụ giải quyết các bài toán ứng dụng có liên quan tới vị trí địa lý trên, trong và ngoài bề mặt trái đất hoặc được định nghĩa như là một hệ thống thông tin với khả năng truy nhập, tìm kiếm, xử lý, phân tích và truy xuất dữ liệu địa lý nhằm hỗ trợ cho công tác quản lý, quy hoạch tài nguyên thiên nhiên và môi trường.
Từ đó ta thấy rằng, hệ thông tin địa lý có các chức năng cơ bản là:
- Thu nhập và xử lý dữ liệu.
- Quản lý và xây dựng cơ sở dữ liệu.
- Các phân tích không gian.
- Truy xuất dữ liệu dưới dạng đồ hoạ hoặc các thể loại văn bản khác.
Hệ thông tin địa lý là một khoa học liên ngành, nó liên quan đến rất nhiều chuyên ngành khoa học kỹ thuật như: địa lý học, bản đồ học, viễn thám, đo ảnh, trắc địa, thống kê, tin học, kỹ thuật máy tính, toán học...
1.3.1.2 Các thành phần trong Hệ thông tin địa lý
Hệ thông tin địa lý là một hệ thống bao gồm 5 thành phần cơ bản là: hệ thống phần cứng, hệ thống phần mềm, hệ cơ sở dữ liệu, tri thức con người và phương thức tổ chức thực hiện (phương pháp phân tích), hệ thống này được liên kết chặt chẽ.
1.3.1.3 Cấu trúc cơ sở dữ liệu trong Hệ thông tin địa lý a. Cơ sở dữ liệu không gian
Cơ sở dữ liệu không gian là cơ sở dữ liệu có chứa trong nó những thông tin về định vị của đối tượng. Nó là những dữ liệu phản ánh, thể hiện những đối tượng có kích thước vật lí nhất định, nếu là cơ sở dữ liệu không gian địa lý thì đó là những dữ liệu phản ánh đối tượng có trên bề mặt hoặc ở trong vỏ quả đất.
Từ góc độ công nghệ thông tin địa lý, đó là những yếu tố không gian địa lý được phản ánh trên bản đồ bằng kiểu cấu trúc dữ liệu nhất định. Tuy nhiên cơ sở dữ liệu không gian không đơn thuần là sự mô tả địa chỉ của một khu dân cư mà chúng ta nên hiểu rằng khu dân cư đó chính là một cơ sở dữ liệu không gian. Dữ liệu không gian có ba dạng cơ bản là: điểm, đường và vùng. Các đối tượng dạng đất cảnh quan như hồ nước, ranh giới thảm thực vật... là cơ sở dữ liệu không gian vùng; sông, đường giao thông... là cơ sở dữ liệu dạng đường; điểm mốc trắc địa, điểm giếng khoan... là cơ sở dữ liệu dạng điểm.
Tất cả các đối tượng trên bề mặt quả đất đều có thể gộp vào ba dạng cơ bản trên bởi vì công nghệ Hệ thông tin địa lý là công nghệ tin học và máy tính không hiểu được các khái niệm giếng khoan, sông... là gì nhưng nó có thể hiểu được định nghĩa về điểm, đường, vùng. Các yếu tố cơ bản nêu trên thường được gắn với lời chú giải hoặc kí hiệu. Ví dụ: bãi bùn cát, vùng cây ngập nước được thể hiện bằng vùng bao phủ tập hợp toạ độ cùng với kí hiệu qui định. Các chú giải này có thể là tên, là kí hiệu thực tế hoặc số qui ước hay kí hiệu đặc biệt.
b. Cơ sở dữ liệu thuộc tính
Cơ sở dữ liệu thuộc tính (hay còn gọi là dữ liệu phi không gian) là cơ sở dữ liệu phản ánh tính chất của các đối tượng khác nhau. Ví dụ, các thông tin về chủ đất, chất lượng đất, loại đất... là những dữ liệu thuộc tính.
Dữ liệu thuộc tính bao gồm dữ liệu thuộc tính định tính và dữ liệu thuộc tính định lượng, thường được cấu trúc theo dạng bảng gồm các hàng, cột. Mỗi hàng bao gồm nhiều loại thông tin về một đối tượng nào đó như tên, diện tích... Mỗi loại thông tin khác nhau này gọi là một trường, mỗi trường được sắp xếp tương ứng với một cột. Việc sắp xếp dữ liệu phi không gian thành bảng gồm các hàng các cột như trên rất thuận lợi cho quá trình tìm kiếm, cập nhật, sắp xếp dữ liệu phi không gian.
Ngoài những đặc điểm như đã nêu trên, dữ liệu phi không gian có thể bao gồm các hình thức trình bày chuẩn của mỗi yếu tố (màu sắc, lực nét, kiểu đường...) nhằm giúp cho các quá trình sử dụng các kí hiệu và dụng cụ vẽ được thuận tiện. Điều này đặc biệt có lợi để biểu thị dữ liệu đồ hoạ một cách hiệu quả và nhanh chóng.
Dữ liệu thuộc tính có thể được nhập vào trực tiếp từ các bảng dữ liệu, các tệp văn bản hoặc thu nhận từ các phần mềm khác nhau.
c. Mối liên kết dữ liệu
Cùng với dữ liệu không gian, các dữ liệu thuộc tính của cùng yếu tố cũng được lưu trữ và liên kết với dữ liệu không gian của chính đối tượng đó.
Mối liên kết dữ liệu thuộc tính và dữ liệu không gian có thể được thực hiện bằng cách đặt dữ liệu thuộc tính vào đúng vị trí của dữ liệu không gian.
Cách thứ hai để thực hiện mối liên kết này là sắp xếp các dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính theo cùng một trình tự, sau đó gán mã duy nhất cho cả hai loại dữ liệu.
Mối liên kết dữ liệu phản ánh mối quan hệ mật thiết giữa hai loại thông tin. Mối liên kết đảm bảo cho mỗi đối tượng bản đồ đều được gắn liền với các thông tin thuộc tính, phản ánh đúng hiện trạng và các điểm riêng biệt của đối
tượng. Đồng thời qua đó người sử dụng dễ dàng tra cứu, tìm kiếm và chọn lọc các đối tượng theo yêu cầu thông qua bộ xác định hay chỉ số (Index). Sự liên kết giữa các thành phần dữ liệu không gian và thuộc tính được thể hiện theo.