Hệ thống thông tin địa lý (GIS): GIS như là một tập hợp các công cụ cho việc thu nhập, lưu trữ, thể hiện và chuyển đổi các dữ liệu mang tính chất không gian từ thế giới thực để giải quyết các bài toán ứng dụng phục vụ cho mục đích cụ thể (Burrough, 1986).
Hình 1.4. Sơ đồ khái niệm về hệ thống thông tin địa lý (GIS) 1.3.2. Các thành phần của GIS
Các thành phần chính tạo nên GIS gồm: Hệ thống máy tính, dữ liệu không gian và con người.
Hình 1.5. Những thành phần tối thiểu của GIS
a) Thành phần hệ thống máy tính
Thành phần hệ thống máy tính bao hàm các thành phần con gồm: Phần cứng, phần mềm, mạng truyền thông. Nhờ các thành phần này giúp GIS có thể thực hiện được các chức năng cơ bản như: Nhập dữ liệu, lưu trữ, trao đổi dữ liệu, quản lý phục hồi, phân tích và trình bày dữ liệu…
b) Thành phần con người
Thành phần con người đóng vai trò quan trọng trong GIS bao gồm: lãnh đạo, các nhà quản trị, chuyên gia, người sử dụng… Có vai trò quản lý và vận hành hệ thống. Bao gồm: Thiết kế hệ thống, lựa chọn thông tin thích hợp, đặt ra các chuẩn dữ liệu cần thiết, thiết kế quy trình cập nhật dữ liệu hiệu quả và thực hiện các yếu tố phân tích không gian theo mục tiêu định trước.
c) Dữ liệu địa lý
Nguồn dữ liệu địa lý là các bản đồ đã được số hóa, thành lập, ảnh vệ tinh, các biểu đồ thống kê, tài liệu liên quan… Dữ liệu địa lý được chia thành dữ liệu thuộc tính và dữ liệu đồ họa (dữ liệu không gian, hình học, bản đồ). Dữ liệu đồ họa bao gồm các đối tượng không gian như điểm, đường, vùng được lưu trữ dưới dạng vector hoặc raster thể hiện hình dạng kích thước, mối quan hệ của các đối tượng không gian với nhau.
d) Các thành phần khác
Các thành phần khác của GIS như quy trình, phương pháp vận hành xử lý các hệ thống thông tin, với chức năng cơ bản là xử lý, biến đổi dữ liệu thành thông tin. Ngoài ra còn có những thành phần cần thiết như: tổ chức, quản lý, chính sách, sử dụng cho một địa phương, một cơ quan, công ty…
1.3.3. Một số chức năng của GIS GIS có nhiều chức năng như:
Nhập, kiểm tra dữ liệu: Số hóa, biên tập, nhập thuộc tính, chuyển đổi định dạng…
Lưu trữ và quản lý dữ liệu.
Xử lý biến đổi và phân tích dữ liệu: Đo khoảng cách, truy vấn theo thuộc tính và không gian…
Xuất, trình bày dữ liệu: Thay đổi tỉ lệ, chuyển sang 3D, tạo khung…
1.3.4. Một số khả năng của GIS
a) Khả năng chồng xếp các lớp bản đồ
Được thực hiện từ việc phân tích các số liệu thuộc về không gian để xây dựng nên một bản đồ mới với các đặc điểm nổi trội khác nhau.
Hình 1.6. Mô hình các lớp dữ liệu trong GIS b) Khả năng phân loại thuộc tính
GIS có khả năng phân loại bản đồ dựa vào dữ liệu thuộc tính, quy nhóm thuộc tính về một cấp nhóm nào đó. Bản đồ mới được tạo ra sẽ mang một giá trị mới dựa trên dữ liệu của bản đồ ban đầu.
Hình 1.7. Một ví dụ cho việc phân loại theo thuộc tính c) Khả năng phân tích
Vùng đệm (Buffer zone): Cho trước một đối tượng và một giá trị khoảng cách, phép toán buffer sẽ tạo ra một vùng đệm là một polygon bao phủ xung quanh tất cả các điểm mà khoảng cách từ chúng đến đối tượng nhỏ hơn hoặc bằng khoảng cách đề ra.
Hình 1.8. Tạo vùng đệm cho đối tượng
Nội suy: Nội suy giúp cung cấp thêm nhiều thông tin hơn từ dữ liệu sẵn có ban đầu. Đây là một kỹ thuật trong GIS được sử dụng rộng rãi trong việc tạo lập bề mặt phẳng từ các điểm rời rạc.
Hình 1.9. Phương thức và kết quả nội suy điểm 1.3.5. Mô hình dữ liệu không gian
a) Mô hình raster
Không gian thực được xem như lưới các ô liên tục cạnh nhau. Mỗi ô mang một vị trí và giá trị nhất định để thể hiện, phản ánh không gian thực.
Hình 1.10. Các dạng pixel
Các ô có thể có hình dạng khác nhau (tam giác đều, hình vuông, hình chữ nhật…).
Nhưng để đơn giản và thuận tiện khi thực hiện thao tác xử lý, thường dùng ô vuông (vì khi chi nhỏ thì hình dạng ô vuông vẫn còn nguyên vẹn).
b) Mô hình vector
Mô hình vector dựa trên cơ sở là các điểm có tọa độ để biểu diễn các thực thể địa lý rời rạc bằng các đối tượng không gian tương ứng là điểm, đường, vùng.
Hình 1.11. Điểm, đường, vùng trong dữ liệu vector
Đối tượng điểm được mô tả bằng một cặp tọa độ phẳng X, Y. Đường là tập hợp các điểm liên tiếp nối với nhau. Vùng là phần bên trong của một đường khép kín. Mô hình dữ liệu vector giúp cung cấp chính xác vị trí của các điểm, đường, vùng thể hiện các đối tượng trong không gian.