Hệ quản trị cơ sở dữ liệu chuyên về lưu trữ và quản lý tất cả các dạng dữ liệu
bao gồm cả dữ liệu địa lý. Nhiều hệ GIS đã sử dụng DBMS với mục đích lưu trữ dữ
liệu. DBMS không có các công cụ phân tích và mô phỏng như GIS.
6.5. Internet và network computer ( mạng máy tính và truyền thông).
Trong thời buổi hiện đại hóa, công nghệ máy tính và truyền thông trở nên cực kỳ giúp ích cho các dự án, các ngành , việc đưa GIS vào công nghệ máy tính và truyền thông là một bước tiến mới. Dựa vào internet, GIS được phát triển mạnh mẽ
và lan rộng khắp. Trong việc tiếp cận hướng đối tượng, GIS đang có bước tiến từ
cách tiếp cận cơ sở dữ liệu sang hướng tri thức nhờ internet.
Có thể nói trong GIS – Hệ cơ sở dữ liệu địa lý là cái hồn, còn hệ thống thông
tin và mạng máy tính truyền thông là thể xác. Internet giúp GIS cao hơn, xa hơn, sâu hơn trong các lĩnh vực đời sống và công nghệ ….
Chương7: CÁC BÀI TOÁN ỨNG DỤNG GIS
7.1.Các lĩnh vực dùng chung, chia sẽ kỹ thuật và cung cấp dữ liệu cho GIS. 7.1.1 Trắc địa:
Trắc địa là khoa học về đo đạc và xác định vị trí của các đối tượng trên mặt trái đất. Trong thiết kế đường, mô hình DEM được sử dụng rất nhiều: tính khối lượng, hiển thị 3 chiều. Các phát triển mới trong công nghệ:
* Thiết bị đo đạc máy đo điện tử “total station “
* Hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System)
* Liên kết trực tiếp giữa thiết bị trắc địa và cơ sở dữ liệu không gian.
* Đặc điểm trong lĩnh vực này:
* Tỷ lệ lớn, đo đạc với sự chính xác đến mm độ phân giải trong mô hình DEM cao
* Mô hình dữ liệu dùng loại vector.
7.1.2 Bản đồ:
Một hệ thống GIS liên quan trực tiếp đến bản đồ địa lý, hơn thế bản đồ là yếu tố quan trọng nhất trong hệ cơ sở dữ liệu trong GIS.
7.1.3 Viễn Thám:
Đây là lĩnh vực cung cấp dữ liệu cho GIS. Viễn thám cho phép thu thập
thông tin về trái đất từ vệ tinh hay máy bay.
Hai nguyên tắc chính của viễn thám dùng với GIS:
* Chất lượng và giá trị dữ liệu được cải thiện qua độ chính xác của phép phân loại.
* Để có đầy đủ thông tin cho tạo quyết định, cần kết hợp với các lớp thông tin khác
+) Đặc điểm ứng dụng trong lĩnh vực này:
- Tỷ lệ bao trùm nhiều tỷ lệ phụ thuộc vào độ cao bay chụp và khả năng thiết
bị
- Mô hình dữ liệu thu thập chủ yếu ở dạng raster
- Ảnh sau khi phân loại có thể chuyển sang dạng vector hoặc input vào GIS
Viễn thám giao tiếp với GIS như là một hướng đang được phát triển hiện nay. Cả
hai lĩnh vực đều đang được phát triển.
Trong viễn thám, các hệ thống bao gồm các chức năng xử lý ảnh.Giao tiếp là
không khó khăn về mặt kỹ thuật, tuy nhiên vẫn còn có sự không tương thích về mô
hình dữ liệu, format chuẩn và độ phân giải không gian.
Nhiều phần mềm GIS có chức năng chuyển đổi dữ liệu từ các hệ thống viễn
thám và hiển thị dữ liệu vector trên nền ảnh viễn thám
Bản đồ ảnh: ảnh đã được nắn chỉnh, đưa các yếu tố toán học về bản đồ lên: phép chiếu, toạ độ, điểm khống chế, khung, lưới..v..v..
7.2.Các ứng dụng áp dụng công nghệ GIS như là một công cụ để quản lý , phân tích dữ liệu và trợ giúp tạo quyết định.
7.2.1 Quản lý và điều tra tài nguyên: 7.2.1.1 Quản lý tài nguyên thiên nhiên 7.2.1.1 Quản lý tài nguyên thiên nhiên
TÀI NGUYÊN NƯỚC
GIS có thể hỗ trợ đánh giá mức nước ngầm, mô phỏng hệ thống sông hồ và nhiều ứng dụng liên quan đến quản lý tài nguyên nước khác. Những ví dụ dưới đây
Kiểm soát mức nước ngầm
Hình 7.1: bản đồ kiểm soát mực nước ngầm.
Duy trì mực nước ngầm thích hợp trong các vùng khai khoáng là một vấn đề
lớn. Trường Ðại học Kỹ thuật Aachen, Ðức đã sử dụng GIS để kiểm soát mực nước
ngầm cho các vùng khai thác than, tạo các bản đồ mực nước ngầm, kết hợp với các
dữ liệu khác như thổ nhưỡng, địa hình, quy mô khai thác mỏ, công nghệ kỹ thuật được sử dụng, cung cấp công cụ đắc lực cho các nhà phân tích.
Kiểm soát sự phục hồi mực nước ngầm
Hình 7.2: Kiểm soát và phục hồi mực nước ngầm.
Ðánh giá sự phục hồi mực nước ngầm là rất khó khăn, nhưng với công nghệ
GIS công việc này trở nên dễ dàng hơn. Umlandverband Frankfurt, Ðức, đã dùng
Những lớp này sau đó được kết hợp lại để tạo nên một bản đồ cuối cùng biểu diễn
sự phục hồi của mỗi vùng.
GIS giúp cho các nhà nghiên cứu dễ dàng tính toán và mô phỏng đồng thời
tốc độ phục hồi mực nước ngầm của các vùng khác nhau. Phân tích hệ thống sông ngòi
Hình 7.3: Phân tích hệ thống song ngòi.
Viện Ðịa chất ở Zagreb, Croatia, đã sử dụng GIS để phân tích hệ thống sông
cũng như toàn bộ vùng lưu vực sông Drava. Với công nghệ GIS có thể xây dựng
mô phỏng mạng lưới sông ngòi của khu vực cùng các thông số đặc trưng cho mỗi
dòng chảy và phân tích những ảnh hưởng mà chúng có thể chịu tác động.
Quản lý các lưu vực sông
Lưu vực sông là một hệ thống nhạy cảm và phức tạp. Quản lý lưu vực sông đòi hỏi lưu lượng nước đầy đủ, duy trì sự ổn định của các hệ sinh thái, kiểm soát lũ.
Công ty Quản lý Chất thải và Năng lượng Hạt nhân Thuỵ Ðiển và Nespak, Pakistan phối hợp sử dụng GIS hỗ trợ quản lý vùng lưu vực sông Torrent ở Pakistan. GIS
được sử dụng để mô hình hoá sự cân bằng nước, quá trình xói mòn, và kiểm soát lũ
cho khu vực.
Hammon, Jensen, Wallen & Associates dùng GIS để kiểm soát vùng lưu vực
sông Santa Lucia Preserve. Mô hình không gian ba chiều được xây dựng nhờ công
nghệ GIS, đã giúp các nhà nghiên cứu tiếp cận chính xác về địa hình và thổ nhưỡng
của khu vực, từ đó xây dựng những quy luật diễn biến quan trọng cho toàn bộ vùng
lưu vực sông.
Kiểm soát các nguồn nước
Hình 7.5: Kiểm soát các nguồn nước.
Tại Mỹ, GIS được dùng để quản lý sự phân bố của các nguồn nước, nhờ đó
các nhà khoa học có thể dễ d xác định vị trí các nguồn nước này trong toàn bộ hệ
thống.
Qui hoạch sử dụng tài nguyên đất
Công nghệ GIS hỗ trợ rất nhiều trong công việc quy hoạch sử dụng đất.
Những dữ liệu về hiện trạng sử dụng đất được thu thập từ những quan trắc không gian được xử lý trong hệ GIS, lập bản đồ hiện trạng, kèm đó là những số liệu phân
tích. Dựa vào đó các nhà qui hoạch có thể dễ dàng quản lý và phát triển các kế
hoạch sử dụng đất hợp lý.
Thành phố Brno, Cộng hoà Czech, đã dùng công nghệ GIS để phát triển qui
hoạch tổng thể của thành phố và hiển thị thông tin theo cơ sở dữ liệu GIS địa chính
của thành phố.
Hình 7.6: TP Brno.
Mlada, Cộng hoà Czech cũng sử dụng GIS để hỗ trợ kế hoạch quy hoạch lại
một khu sân bãi quân sự, đánh giá và mô phỏng các loại tài nguyên đất: đất nông
nghiệp, đất nông nghiệp, đất tự nhiên.
Hình 7.7: Mô phỏng tài nguyên đất.
Viện Ðịa lý "Agustin Codazzi" (IGAC) của Colombia đã dùng công nghệ GIS để hiển thị và kiểm soát hiện trạng sử dụng đất hiện nay và trong tương lai của
thành phố Ibague.
Phân tích xu hướng xây dựng
Sở Phát triển Nhà và Ðô thị Adelaide, Australia sử dụng GIS để phân tích xu hướng xây dựng của thành phố, từ đó chỉ ra sự mở rộng của thành phố và ảnh hưởng của nó đối với cơ sở hạ tầng.
Hình 7.8: Phân tích xu hướng xây dựng.
Kiểm soát tài nguyên đất
7.9: Tài nguyên đất.
Các dự án phát triển được đề xuất dọc theo biên giới Mexico và Mỹ được hỗ
trợ bởi các thông tin của GIS, chẳng hạn để kiểm kê, lập bản đồ các nguồn tài nguyên, chế độ thuỷ văn, tác động của con người, cơ sở hạ tầng dọc theo biên giới….
7.2.2 GIS với môi trường:
Các ứng dụng GIS được liên tục phát triển trong lĩnh vực quản lý và bảo vệ môi trường. Từ chương trình kiểm kê nguồn tài nguyên thiên nhiên của Canada
trong những năm 1960, đến các chương trình GIS cấp bang của Mỹ bắt đầu vào cuối những năm 1970, đến mô hình hoá quản lý các sự cố môi trường hiện đang được phát triển, công nghệ GIS đã cung cấp các phương tiện để quản lý và phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến môi trường ngày càng hữu hiệu hơn.
Xu hướng hiện nay trong quản lý môi trường là sử dụng tối đa khả năng cho phép
của GIS. Sự phát triển của phần cứng làm cho máy tính có nhiều khả năng hơn,
mạnh hơn và các ứng dụng GIS cũng trở nên thân thiện hơn với người sử dụng bởi
các khả năng hiển thị dữ liệu ba chiều, các công cụ phân tích không gian và giao diện tuỳ biến.
Nhờ khả năng xử lý các tập hợp dữ liệu lớn từ các cơ sở dữ liệu phức tạp,
nên GIS thích hợp với các nhiệm vụ quản lý môi trường. Các mô hình phức tạp
cũng có thể dễ dàng cập nhật thông tin nhờ sử dụng GIS.
GIS được sử dụng để cung cấp thông tin nhanh hơn và hiệu quả hơn cho các nhà
hoạch định chính sách. Các cơ quan chính phủ dùng GIS trong quản lý các nguồn
tài nguyên thiên nhiên, trong các hoạt động quy hoạch, mô hình hoá và quan trắc.
GIS cũng được sử dụng để đánh giá các sự cố môi trường. Các cơ quan chính
phủ và địa phương phải đối phó nhanh chóng với thiên tai, các rủi ro trong công
nghiệp và các sự cố môi trường. Thông tin địa lý là những thông tin quan trọng để đưa ra những quyết định một cách nhanh chóng. Các phân tích GIS phụ thuộc vào chất lượng, giá trị và tính tương thích của các dữ liệu địa lý dạng số.
Việc chia xẻ dữ liệu sẽ kích thích sự phát triển các nhu cầu về sản phẩm và dịch vụ
GIS. Các nguồn dữ liệu tăng thêm nhờ sự kết hợp của GIS với GPS (hệ thống định
vị toàn cầu) và công nghệ viễn thám, đã cung cấp các công cụ thu thập dữ liệu hiệu
quả hơn.
7.2.3 Hoạt động về nghiên cứu khoa học trong các trường đại học và viện nghiên cứu: cứu:
Trong những năm qua, việc nghiên cứu, đào tạo và ứng dụng GIS đã được
triển khai rộng khắp trên cả nước. Ở khu vực duyên hải miền Trung và Tây Nguyên,
GIS đã được ứng dụng tương đối rộng rãi ở các trường Đại học và các cơ quan
chuyên môn thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau. Thời gian qua, Khoa Địa lý - Địa chất nói riêng và Trường Đại học Khoa học nói chung cũng đã có nhiều nghiên cứu ứng
Trong thời gian gần đây đã có rất nhiều hội thảo về GIS được tổ chức tại các trường đại học , với sự tham gia của các bộ giảng viên của 1 số trường đại học, các viện và các trung tâm nghiên cứu.
Chương 8: PHÁT TRIỂN GIS TRONG ỨNG DỤNG TƯƠNG
LAI.
8.1 GIS trên Internet ( ArcGIS Server )
ArcGIS Server là nền tảng để xây dựng hệ
thống thông tin địa lý (GIS) có quy mô lớn, trong đó các ứng dụng GIS được quản lý tập
trung, hỗ trợ đa người dùng, tích hợp nhiều
chức năng GIS mạnh và được xây dựng dựa
trên các tiêu chuẩn công nghiệp. ArcGIS Server
quản lý các nguồn dữ liệu địa lý như bản đồ, số
liệu không gian …
Đây là một hệ thống phân phối gồm nhiều thành phần có thể triển khai trên nhiều máy khác nhau. Mỗi thành phần này nắm giữ một vai trò cụ thể trong quá
trình quản lý, hoạt động hoặc ngừng hoạt động, cân bằng nguồn tài nguyên cung cấp cho một hay nhiều server. Các thành phần của ArcGIS Server bao gồm:
Máy chủ GIS (GIS Server): Lưu trữ và chạy các ứng dụng server. Máy chủ
GIS bao gồm một máy chủ SOM (Server Object Manager) và một hoặc nhiều máy
chủ SOC khác (Server Object Containers)
Máy chủ Web (Web Server): Lưu trữ các ứng dụng và dịch vụ Web có sử
dụng các thành phần chạy trên máy chủ GIS.
Trình duyệt Web: Được dùng để kết nối đến các ứng dụng Web chạy trên máy chủ Web.
Các ứng dụng Desktop: Kết nối theo giao thức truyền dẫn siêu văn bản (HTTP) đến các dịch vụ Web chạy trên máy chủ Web hoặc kết nối trực tiếp đến
máy chủ GIS thông qua môi trường mạng LAN hay WAN
Những đặc điểm chính của ArcGIS Server.
8.2 Khung GIS chuẩn.
ArcGIS Server cung cấp một framework chuẩn dùng cho việc phát triển các
ứng dụng trên máy chủ GIS. Bộ phần mềm GIS phổ biến nhất hiện nay (ArcView® , ArcEditorTM, ArcInfo®) cũng được xây dựng dựa trên cùng một nền tảng. ArcGIS Server không những có thể mở rộng ra mà còn cung cấp rất nhiều chức
năng mạnh cho phép các lập trình viên không phải mất nhiều thời gian nghiên cứu, xây dựng các chức năng GIS từ đầu.
8.3 Chi phí thấp.
ArcGIS Server có khả năng hỗ trợ các ứng dụng lớn như xây dựng Web GIS,
chạy trên nhiều máy chủ, hỗ trợ đa người dùng. Công nghệ ADF không giới hạn
bản quyền. Điều này cho phép các ứng dụng server có thể chạy trên nhiều máy chủ
Web, do đó làm giảm giá thành, chỉ phụ thuộc vào số lượng người dùng.
8.4 Các ứng dụng web.
ArcGIS Server cung cấp một bộ các Web controls. Các Web controls này làm đơn giản đi các công đoạn xây dựng tích hợp bản đồ vào các ứng dụng Web, giúp cho các lập trình viên tập trung vào xây dựng các chức năng GIS theo mục
đích của mình.
8.5 Các mẩu ứng dụng web.
ArcGIS Server cung cấp khá nhiều mẫu ứng dụng Web. Lập trình viên có thể sử dụng những mẫu này kết hợp với các Web controls để tạo ra các ứng dụng Web theo mục đích của mình hoặc cũng có thể dùng để tham khảo.
8.6 Hỗ trợ đa miền.
ArcGIS Server ADF dành cho Java chạy trên nhiều hệ điều hành sử dụng kiến trúc của UNIX và hỗ trợ một số lượng lớn các Web server.
Bản thân GIS Server được hỗ trợ cho Windows, Sun Solaris và Red Hat Linux. ADF dành cho .NET chỉ chạy được trên một số hệ điều hành Windows. Tham khảo
tại http://support.esri.com để biết thêm thông tin về những hệ điều hành nào được hỗ trợ.
8.7 Hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình.
ArcGIS Server hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình, bao gồm cả .NET và Java để
phát triển các ứng dụng, dịch vụ Web. Sử dụng COM và .NET cho phép mở rộng ArcGIS Server các tính năng theo yêu cầu riêng, ngoài ra COM, .NET, Java, và C++ còn được dùng để xây dựng các ứng dụng Desktop client. Điều này cho phép các đối tượng được lập trình bằng nhiều công cụ và các lập trình viên không nhất thiết phải biết nhiều ngôn ngữ lập trình.
8.8 Các phần mở rộng của Arc GIS server.
Bộ công cụ cho lập trình viên sử dụng ArcGIS Server còn kèm theo các chức
năng mở rộng của ArcGIS 3D AnalystTM, ArcGIS Spatial Analyst và ArcGIS StreetMapTM.
8.9 Cung cấp nhiều tài nguyên cho các lập trình viên.
Bộ công cụ phát triển ArcGIS Server cung cấp một hệ thống trợ giúp dựa theo các sơ đồ mô hình đối tượng (OMDs), các mẫu ứng dụng Web và cả các đoạn mã lập trình mẫu giúp cho các lập trình viên dễ dàng tiếp cận, sử dụng.
Tại sao sử dụng ArcGIS Server
ArcGIS Server cho phép các lập trình viên và các nhà thiết kế hệ thống triển