GPS
Như đã trình bày ở Chương 1., CSDL địa lý là trung tâm của GIS. Quá trình xây dựng CSDL địa lý được chia thành hai hoạt động chính:
1. Tạo các file dữ liệu từ bản đổ, ảnh máy bay, ảnh vệ tinh, các bảng, và các tư liệu nguồn khác;
2. Tổ chức các file dữ liệu thành CSDL.
Quy trình công nghệ tiên tiến thích hợp cho việc xây dựng CSDL địa lý tài nguyên và môi trường ở quy mô cấp huyện ở Việt Nam trong giai đoạn hiện nay sẽ không dừng lại ở đo đạc mặt đất hay số hóa thủ cồng mà đòi hỏi sử dụng tổng hợp các tiến bộ về công nghệ thông tin và truyền thông (ICT), đặc biệt là sử dụng hiệu quả bộ ba công nghệ thông tin không gian là GIS, viễn thám, và GPS.
GIS và các công nghệ liên quan như viễn thám và GPS có thể tích hợp được với nhau, bổ trợ cho nhau trong xây dựng CSDL địa ỉý TNMT ở các cấp trong đó có cấp huyện (Hình 2.4).
Các nhà quản lý tài nguyên và môi trường đã và đang sử dụng rộng rãi dữ liệu viễn thám và GPS để cung cấp đầu vào cho CSDL GIS mới, để cập nhật CSDL sẵn có. Dữ liệu GIS có giá trị trong phân tích dữ liệu viễn thám, cho phép cải thiện đáng kể về độ chính xác phân loại đạt được. Ngày nay, có thể dễ dàng thu thập dữ liệu không gian bằng GPS cầm tay để tạo mới, bổ sung hay cập nhật CSDL sẵn có. Nhìn chung, quan hệ giữa ba công nghệ được thể hiện ở chỗ GIS cung cấp các điểm khống chế, lớp dữ liệu, địa điểm huấn luyện cho viễn thám; viễn thám cung cấp cập nhật nhanh, phát hiện biến động và các chỉ số thực vật cho GIS; và GPS cung cấp các điểm khống chế cho viễn thám và dữ liệu mới cho GIS. Quan hệ và hiệu quả của ba công nghệ này ngày càng được nâng cao trên cơ sở sử đụng các hệ thống máy tính hiện đại và phần mềm thân thiện với người sử dụng.
Việc tập hợp dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau và tổ chức dữ liệu thành một CSDL địa lý chuẩn hóa cho cấp huyện trong môi trường ArcView GIS đòi hỏi một quy trình bao gồm các bước: thu thập dữ liệu, nhập dữ liệu, quản lý dữ liệu, phân tích dữ liệu và xuất dữ liệu. Quy trình này được áp dụng với cả dữ liệu GIS, viễn thám, và GPS (Hình 2.5).
Hình 2.5 Các bước xây dựng CSDL dịa lý bằng GIS, viễn thám và GPS
Thu thập dữ liệu đòi hỏi điều tra và thu thập dữ liệu sẵn có và dữ liệu mới ở trong và ngoài huyện. Công việc này được tiến hành cả ở trong phòng và ở thực địa.
Việc điều tra các nguồn dữ liệu sẵn có được tiến hành đối với cả dữ liệu quốc gia, dữ liệu cấp tỉnh, cấp huyện, cấp xã, dữ liệu bản đổ, dữ liệu ảnh vệ tinh và dữ liệu mặt đất. Có bốn trường hợp xảy ra liên quan đến sự sẵn có dữ liệu GIS thích hợp cho cấp huyện:
1) dữ liệu không sẩn có,
2) dữ liệu sẩn có nhưng không thích hợp, 3) dữ liệu sẵn có và thích hợp một phần.
4) dữ liệu sẵn có và thích hợp.
Thu thập dữ liệu kéo theo cả dữ liệu thứ sinh và nguyên sinh, bao gồm thu thập các bản đổ, sách, báo cáo, ảnh, các tài liệu khác và các số đo thực địa từ các nguồn khác nhau ở trong và ngoài huyện, như các phòng ban ở huyện, xã, các sở ở tỉnh, các trường đại học, viện nghiên cứu, các bộ, các tổ chức quốc
Dữ liệu cần thu thập có thể là miễn phí hay thương mại. Việc thu thập dữ liệu từ nhiều nguồn dẫn đến CSDL chứa các tập dữ liệu có độ phân giải hay tỷ lệ khác nhau. Đối với dữ liệu raster, chất lượng và dung lượng dữ liệu phụ thuộc vào độ phân giải không gian, phổ và thời gian. Ảnh vệ tinh là nguồn dữ liệu lớn, cập nhật, có thể bao trùm cả huyện với giá thành hợp lý. Chúng có thể gồm nhiều băng và độ phân giải thời gian tốt.
Các động cơ, giao diện tìm kiếm như Google, Google Earth, Yahoo, GLCF Earth Science Data Interface (ESDI), ƯSGS Global Visualization Viewer (GLOVIS) có thể được sử dụng để tìm kiếm, xem và tải xuống dữ liệu trực tuyến từ các website qua mạng Internet (Hình 2.6, 2.7).
Trong thu thập dữ liệu ở thực địa, GPS cầm tay được sử dụng để thu thập dữ liệu không gian về các đối tượng quan tâm, để thu thập các điểm khống chê, lấy mẫu huấn luyện và kiểm tra kết quả phân loại ảnh vệ tinh và cập nhật các bản đồ sô sẵn có. Các file ảnh thực địa được tạo ra bằng máy ảnh sô như Sony, Nikon...
Hình 2.6 Google Earth, công cụ tìm kiếm dữ liệu địa lý
USGS G lobal V isu a liza tio n V iew er
select a collection, then click on the Global Locator Map to view satellite browse imaqes in that area.
Select Collection Landsat Afchive fvj | Landsat4 5TM Ị ỹ | I View Images
Latitude Ị Ị Longitude [
Để xây dựng CSDL địa lý cho cấp huyện ở Việt Nam cần dựa trước hết vào dữ liệu sẵn có thay vì vào dữ liệu mói do giá thành cao của việc thu thập dữ liệu gốc. Tuy nhiên, dữ liệu sẵn có thường được tạo ra cho các mục đích nào đó khác và như vậy có các hạn chế về sử dụng trong GIS. Do vậy, cần hết sức chú ý đến việc đánh giá và kiểm tra tính thích hợp của dữ liệu nguồn để dùng trong GIS. Nói cách khác, dữ liệu đã thu thập cần được phán chia thành các loại liên quan và được đánh giá về chất lượng và sự hữu ích của nó. Cần để ý đến các chi tiết về nguồn gốc dữ liệu trong suốt quá trình tự động hóa. Theo cách đó, có thể cho ra các ước tính về độ chính xác của CSDL và theo đó chất lượng của các quyết định được đưa ra.
Nhập dữ liệu đề cập đến việc mã hóa dữ liệu thành dạng đọc được bằng máy tính và ghi dữ liệu vào CSDL GIS. Nhập dữ liệu liên quan đến cả dữ liệu số, dữ liệu tương tự, dữ liệu vector, raster và dữ liệu bảng. Trong quá trình nhập dữ liệu, các phương pháp số hóa thủ cống, quét, nhập bằng bàn phím và chuyển đổi dữ liệu được sử dụng (Hình 2.8).
Các dữ liệu tương tự như bản đồ giấy được quét, số hóa bằng các phần mềm Microstation, Mapinfo, and ArcView. Dữ liệu GPS được nhập vào trong Excel, cất ở dạng file dbf và sau đó được dùng để tạo ra các lớp dữ liệu không gian và thuộc tính trong ArcView GIS (Hình 2.9). Dữ liệu ở các khuôn dạng như Mapinfo, Microstation, Autocad... được chuyển đổi sang khuôn dạng Arc View bằng các chương trình chuyển đổi.
Hình 2.9 Nhập dữ liệu GPS
Quản lý dữ liệu được thực hiện để bảo đảm lưu trữ và tìm lại các file dữ liệu từ CSDL một cách an toàn, tiện lợi và hiệu quả trên các phương tiện khác nhau như đĩa cứng, đĩa mềm, đĩa CD, DVD và USB ở đúng phép chiếu và hệ tọa độ. Bước này kéo theo việc đổi tên, sao lưu, xóa và cất các file dữ liệu.
Phân tích đữ liệu được thực hiện trên cả dữ liệu vector và raster, dữ liệu GIS và dữ liệu viễn thám. Các file dữ liệu được phân tích theo vị trí hay thuộc tính để tạo ra các lớp dữ liệu và bảng thuộc tính liên quan đến huyện.
Dữ liệu viễn thám được giải doán bằng mắt, được phân tích số để tạo ra dữ liệu dẫn xuất để đưa vào CSDL địa lý cho cấp huyện. GIS có thể cung cấp cả nãng lực hỏi đáp đon giản ‘chỉ và nháy’ và 'các công cụ phân tích tinh xảo cho các nhà quản lý và các phân tích gia. Phân tích địa lý thường cần đến hơn một tập dữ liệu địa lý và đòi hỏi nhà phân tích tiến hành qua một loạt các bước để đạt được một kết quả. Ba kiểu phân tích địa lý phổ biến là phân tích độ gần còn gọi là phân tích láng giềng, phân tích chồng ghép, và phân tích mạng. Phân tích ảnh số được thực hiện trên ảnh vệ tinh bằng các thuật toán hiệu chỉnh, biến đổi và phân loại ảnh.
Cuối cùng, xuất dữ liệu đề cập đến việc tạo ra sản phẩm cuối cùng và hiển thị kết quả ở dạng bản cứng, bản mềm , bản điện tử bàng các công cụ phẩn cứng và phần mềm tương ứng (Hình 2. 10).
Đối với nhiều kiểu thao tác địa lý, kết quả cuối cùng được hiển thị tốt nhất như một bản đồ hay đồ thị. Bản đồ là rất hiệu quả ở việc lưu trữ, hay truyền đạt thông tin địa lý. GIS cung cấp các công cụ mới và sôi động để mở rộng khoa học và nghệ thuật bản đồ. Các hiển thị bản đổ có thể được tích hợp với các báo cáo, nhìn ba chiều, ảnh, và đầu ra khác như đa phương tiện. Kết quả hiển thị có thể xuất ra ở nhiều khuôn dạng khác nhau như bản đồ, báo cáo và đổ thị.
Chương 3
X Â Y DỤNG C ơ SỞ D ữ LIỆU ĐỊA L Ý TÀI NGUYÊN VÀ M ÔI TRƯỜNG H UYỆN BA v ì , HÀ TÂY 3.1 Lý do lựa chọn huyện Ba Vì
Trong nghiên cứu này, để thử nghiệm quy trình xây dựng CSDL địa lý ở quy mô cấp huyện như đã trình bày ở Chương 2, huyện Ba V ì , Hà Tây đã được lựa chọn với ba lý do chính là tính đại diện, tính cấp thiết và tính khả thi.
Tính đại diện của huyện Ba Vì được thể hiện ở sự có mặt của nhiều loại cảnh quan thiên nhiên và cảnh quan nhân sinh, bao gốm cả núi, đồi và đổng bằng, nồng thôn và đô thị. Trên địa bàn huyện, nhiều hoạt động kinh tế xã hội liên quan đến tài nguyên và môi trường của các đơn vị thuộc sở hữu nhà nước, tư nhân và cộng đồng dân cư như khai thác khoáng sản, khai thác rừng, cây thuốc, du lịch, chăn nuôi đại gia súc... đã và đang làm thay đổi từng ngày bộ mặt của huyện dẫn đến sự thu hẹp cảnh quan thiên nhiên và mở rộng cảnh quan nhân sinh. Để quy hoạch và quản lý tốt các hoạt động nói trẽn cần sớm có một cơ sở dữ liệu địa lý đầy đủ cho cả huyện.
Do ở gần Thủ đô Hà Nội và có điều kiện tự nhiên thuận lợi, Ba Vì đã trở thành điểm đến hấp dẫn đối với các đoàn đến thăm quan, nghiên cứu. Địa bàn này đã được đề cập đến trong một loạt các công trình nghiên cứu của các tác giả trong và ngoài nước (Bùi Công Hiển và nnk, 2002; Trần Kông Tấu và nnk, 1999; Tran Van On, 2000; Nguyễn Ngọc Thạch, Nguyễn Quang Thịnh, 1995; Nguyễn Ngọc Thạch, Nguyễn Trần Cầu, 1996; Nguyễn Nghĩa Thìn, Nguyễn Thị Hiển, 1999; Nguyễn Văn Trương, Nguyễn Đức Khang, 1994; Birdlife International Vietnam, 2001; Gilmour and Nguyen Van San. 1999; Đặng Văn Bào và nnk (2005), Nsuvễn cẩn và nnk (2005), Nguyễn Ngọc Khỏi và nnk (2006). Tuy nhiên, kết quả điều tra cho thấy các kết quả nghiên cứu về Ba Vì hiện còn nằm rải rác ở các CO' quan trung ương và địa phương. Đặc biệt, hiện
vẫn chưa có một cơ sở dữ liệu địa lý bao quát nào về tài nguyên và mồi trường được thiết lập cho cả huyện bằng các công nghệ viễn thám, GIS và GPS. Do vậy, việc xây dựng CSDL địa lý cho huyện Ba Vì là hết sức cần thiết và có tính khả thi.
Các phần tiếp theo sẽ trình bày chi tiết đặc điểm của huỵện và CSDL địa lý đã được xây dựng trong đề tài nghiên cứu này.