Luận văn thạc sĩ xây dựng cơ sở dữ liệu và thành lập bản đồ đặc điểm hải văn khu vực vịnh bắc bộ

Luận văn thạc sĩ trình bày phương pháp xây dựng cơ sở dữ liệu và bản đồ đặc điểm hải văn khu vực vịnh Bắc Bộ, phục vụ nghiên cứu và quản lý.

• Tác giả: Hoa Thúy Quỳnh
• Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Ngọc Thạch
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Bản đồ viễn thám và GIS
• Đề tài: Xây Dựng Cơ Sở Dữ Liệu Và Thành Lập Bản Đồ Đặc Điểm Hải Văn Khu Vực Vịnh Bắc Bộ
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• PHẦN MỞ ĐẦU
• 0.1. Lý do chọn đề tài
• 0.2. Mục tiêu của đề tài
• 0.3. Nội dung nghiên cứu
• 0.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 0.5. Phương pháp nghiên cứu
• 0.6. Tài liệu sử dụng
• 0.7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 0.8. Bố cục của luận văn
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIS VÀ CHUẨN CƠ SỞ DỮ LIỆU
• 1.1. Hệ thông tin địa lý (GIS)
• 1.1.1. Khái niệm GIS
• 1.1.2. Chức năng cơ bản của GIS
• 1.2. Chuẩn CSDL quốc gia trong GIS
• 1.2.1. Khái niệm chuẩn CSDL
• 1.2.2. Thực trạng xây dựng chuẩn CSDL GIS trên thế giới và trong nước
• 2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP LUẬN XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM HẢI VĂN TRÊN BIỂN
• 2.1. Thực trạng và nhu cầu quản lý, khai thác thông tin đặc điểm hải văn trên biển
• 2.1.1. Thực trạng quản lý và khai thác thông tin
• 2.1.2. Nhu cầu quản lý và khai thác thông tin
• 2.2. Đề xuất phương pháp luận tối ưu xây dựng CSDL phục vụ nghiên cứu các đặc điểm hải văn trên biển
• 2.2.1. Đề xuất phương pháp xây dựng CSDL
• 2.2.2. Lựa chọn phần mềm ứng dụng
• 2.2.3. Quy trình công nghệ xây dựng CSDL
• 2.2.4. Thiết kế nội dung và cấu trúc cơ sở dữ liệu
• 2.2.4.1. Dữ liệu nền
• 2.2.4.2. Nhóm dữ liệu về nhiệt độ nước biển, độ mặn nước biển, sóng biển và mực nước biển
• 3. CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU VÀ BẢN ĐỒ ĐẶC ĐIỂM HẢI VĂN VỊNH BẮC BỘ
• 3.1. Giới thiệu chung về vịnh Bắc Bộ
• 3.1.1. Lịch sử nghiên cứu
• 3.1.2. Khái quát điều kiện tự nhiên, tài nguyên thiên nhiên khu vực vịnh Bắc Bộ
• 3.2. Cơ sở dữ liệu bản đồ số phục vụ nghiên cứu đặc điểm hải văn Vịnh Bắc Bộ
• 3.2.1. Hệ quy chiếu
• 3.2.2. Thiết kế cấu trúc các trường thông tin
• 3.2.2.1. Dữ liệu nền
• 3.2.2.2. Dữ liệu về nhiệt độ nước biển, độ mặn nước biển, sóng biển và mực nước biển
• 3.3. Kết quả xây dựng cơ sở dữ liệu trong phần mềm Arcgis
• 3.3.1. Lớp thông tin nền
• 3.3.2. Lớp thông tin ranh giới
• 3.3.3. Lớp thông tin về nhiệt độ nước biển, độ mặn nước biển, sóng biển và mực nước biển
• 3.3.4. Thành lập bản đồ số về nhiệt độ nước biển, độ mặn nước biển, sóng biển và mực nước biển khu vực thử nghiệm
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về cơ sở dữ liệu và bản đồ hải văn vịnh Bắc Bộ

Vịnh Bắc Bộ là một trong những vùng biển quan trọng của Việt Nam, không chỉ về mặt kinh tế mà còn về mặt môi trường. Việc xây dựng cơ sở dữ liệu và bản đồ hải văn là cần thiết để quản lý tài nguyên biển hiệu quả. Cơ sở dữ liệu này sẽ giúp tập hợp thông tin về các yếu tố hải văn như nhiệt độ nước biển, độ mặn, sóng biển và mực nước biển. Điều này không chỉ phục vụ cho nghiên cứu mà còn hỗ trợ cho các hoạt động khai thác và bảo vệ tài nguyên biển.

1.1. Khái niệm cơ sở dữ liệu hải văn

Cơ sở dữ liệu hải văn là tập hợp các thông tin liên quan đến các yếu tố hải văn trong khu vực vịnh Bắc Bộ. Nó bao gồm dữ liệu về nhiệt độ, độ mặn, sóng và mực nước biển, được thu thập từ nhiều nguồn khác nhau như trạm quan trắc và khảo sát thực địa.

1.2. Vai trò của bản đồ hải văn

Bản đồ hải văn giúp trực quan hóa các thông tin hải văn, từ đó hỗ trợ cho việc ra quyết định trong quản lý tài nguyên biển. Bản đồ này cũng có thể được sử dụng để theo dõi sự biến đổi của các yếu tố hải văn theo thời gian.

II. Vấn đề và thách thức trong quản lý dữ liệu hải văn

Mặc dù có nhiều nỗ lực trong việc xây dựng cơ sở dữ liệu hải văn, nhưng vẫn còn nhiều thách thức cần phải giải quyết. Một trong những vấn đề lớn nhất là sự thiếu liên tục và đồng bộ trong việc thu thập dữ liệu. Điều này dẫn đến việc khó khăn trong việc phân tích và đánh giá tình hình hải văn một cách chính xác.

2.1. Thiếu tính liên tục trong dữ liệu

Nhiều dữ liệu hải văn được thu thập không đồng bộ, dẫn đến việc khó khăn trong việc so sánh và phân tích. Việc này cần được khắc phục bằng cách thiết lập một hệ thống thu thập dữ liệu liên tục và đồng bộ.

2.2. Khó khăn trong việc tích hợp dữ liệu

Việc tích hợp dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau là một thách thức lớn. Các dữ liệu này thường có định dạng và cấu trúc khác nhau, cần có các phương pháp chuẩn hóa để đảm bảo tính chính xác và khả năng sử dụng.

III. Phương pháp xây dựng cơ sở dữ liệu hải văn hiệu quả

Để xây dựng một cơ sở dữ liệu hải văn hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp khoa học và công nghệ hiện đại. Việc lựa chọn phần mềm phù hợp và thiết kế cấu trúc dữ liệu hợp lý là rất quan trọng.

3.1. Lựa chọn phần mềm GIS phù hợp

Phần mềm GIS như ArcGIS hoặc QGIS có thể được sử dụng để xây dựng và quản lý cơ sở dữ liệu hải văn. Việc lựa chọn phần mềm cần dựa trên tính năng, khả năng tích hợp và chi phí.

3.2. Thiết kế cấu trúc cơ sở dữ liệu

Cấu trúc cơ sở dữ liệu cần được thiết kế sao cho dễ dàng truy cập và quản lý. Các trường thông tin cần được xác định rõ ràng để đảm bảo tính chính xác và khả năng sử dụng của dữ liệu.

IV. Ứng dụng thực tiễn của cơ sở dữ liệu hải văn

Cơ sở dữ liệu hải văn không chỉ phục vụ cho nghiên cứu mà còn có nhiều ứng dụng thực tiễn trong quản lý tài nguyên biển. Các thông tin từ cơ sở dữ liệu có thể được sử dụng để dự báo tình hình hải văn, từ đó hỗ trợ cho các hoạt động khai thác và bảo vệ tài nguyên biển.

4.1. Dự báo tình hình hải văn

Thông qua việc phân tích dữ liệu hải văn, có thể dự báo các hiện tượng như bão, sóng lớn, từ đó giúp các ngư dân và các cơ quan chức năng có biện pháp ứng phó kịp thời.

4.2. Quản lý tài nguyên biển

Cơ sở dữ liệu hải văn cung cấp thông tin cần thiết cho việc quản lý và khai thác tài nguyên biển một cách bền vững. Điều này giúp bảo vệ môi trường và đảm bảo nguồn lợi cho các thế hệ tương lai.

V. Kết luận và tương lai của cơ sở dữ liệu hải văn

Việc xây dựng cơ sở dữ liệu và bản đồ hải văn khu vực vịnh Bắc Bộ là một bước tiến quan trọng trong việc quản lý tài nguyên biển. Tương lai của cơ sở dữ liệu này phụ thuộc vào việc cải thiện quy trình thu thập và quản lý dữ liệu, cũng như việc áp dụng công nghệ mới.

5.1. Cải thiện quy trình thu thập dữ liệu

Cần thiết lập các quy trình thu thập dữ liệu đồng bộ và liên tục để đảm bảo tính chính xác và đầy đủ của thông tin hải văn.

5.2. Ứng dụng công nghệ mới

Việc áp dụng công nghệ mới như cảm biến từ xa và trí tuệ nhân tạo có thể giúp nâng cao chất lượng và hiệu quả của cơ sở dữ liệu hải văn trong tương lai.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Vịnh Bắc Bộ là một trong những vịnh lớn và quan trọng ở Đông Nam Á với diện tích khoảng 126.000 hải lý vuông, chiều ngang nơi rộng nhất khoảng 310 km và nơi hẹp nhất ở cửa vịnh rộng khoảng 220 km. Đây là cửa ngõ giao lưu lớn của Việt Nam ra thế giới, có vai trò đặc biệt trong phát triển kinh tế, thương mại quốc tế, quốc phòng và bảo vệ chủ quyền. Vịnh chứa nguồn tài nguyên thiên nhiên phong phú, đặc biệt là hải sản và dầu khí, với các ngư trường chính nằm gần bờ biển Việt Nam và Tây Nam đảo Bạch Long Vĩ. Hoạt động điều tra, khảo sát và nghiên cứu biển tại đây đã được tiến hành từ những năm 1920, tuy nhiên các tài liệu về điều kiện tự nhiên, tài nguyên và môi trường còn thiếu tính liên tục và đa ngành, chưa có sự tổng hợp đồng bộ.

Mục tiêu của luận văn là xây dựng cơ sở khoa học và phương pháp luận để thiết lập cơ sở dữ liệu (CSDL) GIS phục vụ nghiên cứu đặc điểm hải văn khu vực Vịnh Bắc Bộ, đồng thời xây dựng mô hình CSDL phù hợp với chuẩn quốc gia. Phạm vi nghiên cứu bao gồm vùng biển Vịnh Bắc Bộ với giới hạn địa lý từ 16.5 đến 22 độ vĩ Bắc và từ 105 đến 110 độ kinh Đông, sử dụng số liệu thu thập từ quá khứ đến năm 2013. Ý nghĩa nghiên cứu không chỉ góp phần làm sáng tỏ khả năng ứng dụng GIS trong quản lý dữ liệu hải văn mà còn cung cấp tài liệu tham khảo quan trọng cho công tác quản lý môi trường biển và phát triển kinh tế biển bền vững.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai lý thuyết chính: Hệ thống thông tin địa lý (GIS) và chuẩn cơ sở dữ liệu (CSDL) trong GIS. GIS được định nghĩa là hệ thống tổng hợp gồm phần cứng, phần mềm, dữ liệu địa lý và người điều hành, nhằm tiếp nhận, lưu trữ, phân tích và hiển thị dữ liệu không gian. Các thành phần cơ bản của GIS bao gồm dữ liệu không gian (raster và vector), dữ liệu thuộc tính, phần mềm quản lý và phân tích dữ liệu, cùng quy trình quản lý và con người vận hành.

Chuẩn CSDL trong GIS là tập hợp các quy định kỹ thuật nhằm đảm bảo dữ liệu có thể chia sẻ, trao đổi và sử dụng hiệu quả giữa các hệ thống khác nhau. Các chuẩn này bao gồm chuẩn thuật ngữ, chuẩn tham chiếu không gian, chuẩn mô hình cấu trúc dữ liệu, chuẩn phân loại đối tượng, chuẩn trình bày, chuẩn metadata và chuẩn mã hóa dữ liệu. Việc áp dụng chuẩn quốc gia và quốc tế như FGDC, ISO giúp đảm bảo tính đồng bộ và khả năng tương tác của dữ liệu GIS.

Các khái niệm chính bao gồm:

• Dữ liệu không gian dạng raster (ô vuông pixel) và vector (điểm, đường, vùng)
• Cấu trúc Geodatabase trong ArcGIS với các thành phần như Feature Dataset, Feature Class, Table, Topology
• Chuẩn hệ quy chiếu VN-2000 cho dữ liệu địa lý tại Việt Nam

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu được thu thập từ các trạm quan trắc hải văn ven bờ, đảo, tàu nghiên cứu biển, mạng lưới quan trắc khí tượng thủy văn quốc gia và hợp tác quốc tế, cùng các đề tài nghiên cứu cấp Nhà nước và Bộ. Cỡ mẫu dữ liệu bao gồm số liệu nhiệt độ nước biển, độ mặn, sóng biển, mực nước biển trong nhiều năm, được tổng hợp và xử lý trong phần mềm ArcGIS.

Phương pháp phân tích bao gồm:

• Tổng quan tài liệu để đánh giá thực trạng và nhu cầu quản lý dữ liệu hải văn
• Thu thập và hệ thống hóa số liệu điều tra khảo sát
• Xây dựng mô hình CSDL GIS theo chuẩn quốc gia và quốc tế
• Ứng dụng phần mềm ArcGIS để thiết kế, quản lý và phân tích dữ liệu không gian và thuộc tính
• Thiết kế cấu trúc dữ liệu theo mô hình Geodatabase, đảm bảo tính liên kết và chuẩn hóa dữ liệu
• Thời gian nghiên cứu tập trung từ năm 2012 đến 2013, với các bước thu thập, xử lý và xây dựng bản đồ số

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Xây dựng thành công cơ sở dữ liệu GIS đặc điểm hải văn Vịnh Bắc Bộ
   CSDL được thiết kế với các lớp thông tin nền (đường bờ biển, đường cơ sở, thủy văn, giao thông), lớp ranh giới hành chính (quốc gia, tỉnh), và lớp đặc điểm hải văn (nhiệt độ nước biển, độ mặn, sóng biển, mực nước biển). Số liệu được chuẩn hóa theo hệ quy chiếu VN-2000, đảm bảo tính chính xác và đồng bộ.

2. Bản đồ số đặc điểm hải văn thể hiện rõ sự biến động theo mùa và không gian
   Ví dụ, bản đồ nhiệt độ nước biển tầng mặt mùa đông cho thấy nhiệt độ trung bình dao động từ khoảng 16°C đến 20°C, với vùng phía Bắc vịnh có nhiệt độ thấp hơn khoảng 2-3°C so với phía Nam. Bản đồ độ mặn nước biển thể hiện sự phân bố không đồng đều, với độ mặn trung bình dao động từ 25‰ đến 32‰, thấp hơn gần cửa sông Hồng do ảnh hưởng nước ngọt.

3. Sóng biển và mực nước biển có sự biến động theo mùa và địa điểm
   Sóng cực đại trung bình tháng 7 tại Vịnh Bắc Bộ đạt khoảng 2-3 mét, cao hơn so với các tháng khác trong năm. Mực nước biển nhiều năm tại các trạm Bạch Long Vĩ, Hòn Dấu và Sầm Sơn dao động trong khoảng 0,5 đến 1 mét, phản ánh ảnh hưởng của thủy triều và biến đổi khí hậu.

4. Ứng dụng phần mềm ArcGIS giúp quản lý và khai thác dữ liệu hiệu quả
   Việc sử dụng ArcGIS cho phép tổ chức dữ liệu theo mô hình Geodatabase, dễ dàng truy xuất, cập nhật và phân tích dữ liệu không gian và thuộc tính. Các công cụ như ArcToolbox, ArcCatalog và ArcMap hỗ trợ xử lý chuyển đổi hệ tọa độ, phân tích chồng xếp bản đồ và trình bày bản đồ số.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân của sự biến động đặc điểm hải văn được giải thích bởi điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa, ảnh hưởng của các trung tâm khí áp lớn và dòng chảy biển. So sánh với các nghiên cứu trước đây cho thấy kết quả phù hợp với xu hướng biến đổi nhiệt độ và độ mặn nước biển trong khu vực. Việc xây dựng CSDL GIS chuẩn hóa giúp khắc phục hạn chế về tính liên tục và đa ngành của dữ liệu trước đây, đồng thời tạo nền tảng cho các nghiên cứu sâu hơn về biến đổi môi trường biển và quản lý tài nguyên.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ nhiệt độ, độ mặn theo thời gian và bản đồ số thể hiện phân bố không gian, giúp trực quan hóa và hỗ trợ ra quyết định. Việc áp dụng chuẩn quốc gia và quốc tế trong xây dựng CSDL đảm bảo tính tương thích và khả năng chia sẻ dữ liệu giữa các cơ quan quản lý và nghiên cứu.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Xây dựng và duy trì mạng lưới quan trắc hải văn liên tục và đồng bộ
   Tăng cường số lượng trạm quan trắc cố định và khảo sát ngoài khơi, đảm bảo thu thập dữ liệu định kỳ với tần suất phù hợp để cập nhật kịp thời các biến động đặc điểm hải văn. Chủ thể thực hiện: Trung tâm Hải văn, Bộ Tài nguyên và Môi trường. Thời gian: trong vòng 3 năm tới.

2. Phát triển hệ thống cơ sở dữ liệu GIS tích hợp đa ngành
   Mở rộng phạm vi dữ liệu bao gồm các yếu tố sinh thái, địa chất và khí tượng để phục vụ nghiên cứu tổng hợp và quản lý tài nguyên biển hiệu quả hơn. Chủ thể thực hiện: Các viện nghiên cứu, trường đại học liên quan. Thời gian: 2-4 năm.

3. Đào tạo và nâng cao năng lực sử dụng GIS cho cán bộ quản lý và nghiên cứu
   Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về phần mềm ArcGIS và quản lý dữ liệu không gian nhằm nâng cao hiệu quả khai thác và phân tích dữ liệu. Chủ thể thực hiện: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, các trung tâm đào tạo GIS. Thời gian: liên tục hàng năm.

4. Xây dựng chuẩn dữ liệu và quy trình chia sẻ dữ liệu quốc gia
   Thiết lập các quy định chuẩn hóa dữ liệu GIS, metadata và quy trình trao đổi dữ liệu giữa các cơ quan để đảm bảo tính đồng bộ và hiệu quả trong quản lý. Chủ thể thực hiện: Bộ Tài nguyên và Môi trường phối hợp với các bộ ngành liên quan. Thời gian: 1-2 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Cán bộ quản lý tài nguyên và môi trường biển
   Giúp nâng cao hiệu quả quản lý dữ liệu hải văn, phục vụ công tác quy hoạch và bảo vệ môi trường biển.

2. Nhà nghiên cứu và học viên chuyên ngành GIS, viễn thám và hải dương học
   Cung cấp kiến thức thực tiễn về xây dựng CSDL GIS và ứng dụng trong nghiên cứu đặc điểm hải văn.

3. Các cơ quan hoạch định chính sách và phát triển kinh tế biển
   Hỗ trợ ra quyết định dựa trên dữ liệu khoa học về điều kiện tự nhiên và biến động môi trường biển.

4. Doanh nghiệp khai thác tài nguyên biển và dầu khí
   Cung cấp thông tin chính xác về đặc điểm hải văn để tối ưu hóa hoạt động khai thác và giảm thiểu rủi ro.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cần xây dựng cơ sở dữ liệu GIS cho đặc điểm hải văn Vịnh Bắc Bộ?
   CSDL GIS giúp tổng hợp, quản lý và phân tích dữ liệu không gian và thuộc tính một cách hiệu quả, hỗ trợ nghiên cứu và quản lý tài nguyên biển bền vững.

2. Phần mềm ArcGIS có ưu điểm gì trong xây dựng CSDL hải văn?
   ArcGIS cung cấp bộ công cụ toàn diện cho quản lý, phân tích và trình bày dữ liệu không gian, hỗ trợ chuẩn hóa và chia sẻ dữ liệu trên nhiều nền tảng.

3. Chuẩn dữ liệu GIS quốc gia có vai trò như thế nào?
   Chuẩn dữ liệu đảm bảo tính đồng bộ, tương thích và khả năng trao đổi dữ liệu giữa các hệ thống và tổ chức khác nhau, nâng cao hiệu quả quản lý.

4. Các yếu tố hải văn nào được nghiên cứu trong luận văn?
   Bao gồm nhiệt độ nước biển, độ mặn, sóng biển và mực nước biển, các yếu tố này ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường và hoạt động kinh tế biển.

5. Làm thế nào để dữ liệu hải văn được cập nhật liên tục?
   Cần duy trì mạng lưới quan trắc đồng bộ, tăng cường khảo sát định kỳ và áp dụng công nghệ GIS để quản lý và cập nhật dữ liệu kịp thời.

Kết luận

• Đã xây dựng thành công cơ sở dữ liệu GIS đặc điểm hải văn khu vực Vịnh Bắc Bộ với cấu trúc chuẩn hóa, phù hợp chuẩn quốc gia.
• Bản đồ số thể hiện rõ sự biến động không gian và thời gian của các yếu tố hải văn như nhiệt độ, độ mặn, sóng và mực nước biển.
• Ứng dụng phần mềm ArcGIS giúp quản lý, phân tích và trình bày dữ liệu hiệu quả, hỗ trợ nghiên cứu và quản lý tài nguyên biển.
• Kết quả nghiên cứu góp phần nâng cao năng lực quản lý môi trường biển và phát triển kinh tế biển bền vững.
• Đề xuất các giải pháp phát triển mạng lưới quan trắc, chuẩn hóa dữ liệu và đào tạo nhân lực để tiếp tục hoàn thiện hệ thống trong tương lai.

Khuyến khích các cơ quan quản lý và nghiên cứu áp dụng mô hình CSDL GIS đã xây dựng, đồng thời mở rộng nghiên cứu đa ngành để nâng cao hiệu quả quản lý và bảo vệ Vịnh Bắc Bộ.

Trích đoạn nội dung tài liệu

phần mở đầu, 3 chương, phần kết luận, kiến nghị và tài liệu tham khảo. 4 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Chƣơng 1. TỔNG QUAN VỀ GIS VÀ CHUẨN CƠ SỞ DỮ LIỆU 1. Hệ thông tin địa lý (GIS) 1.1 Khái niệm GIS - chữ viết tắt của “Geographical Information System” hay còn gọi là hệ thông tin địa lý ra đời vào đầu những năm 1960, trên cơ sở kế thừa những kiến thức của ngành bản đồ học, công cụ tính toán tự động của tin học và các thông tin không gian cập nhật từ lĩnh vực viễn thám.

Các chức năng và công cụ tính toán trong GIS ngày càng hoàn thiện, do đó khả năng ứng dụng của GIS rất đa dạng. a) Định nghĩa Hệ thông tin địa lý (GIS) là một tổ chức tổng thể của bốn hợp phần: phần cứng máy tính, phần mềm, tư liệu địa lý và người điều hành được thiết kế hoạt động một cách có hiệu quả nhằm tiếp nhận, lưu trữ, điều khiển, phân tích và hiển thị toàn bộ các dạng dữ liệu địa lý. Hệ thông tin địa lý có mục tiêu đầu tiên là xử lý hệ thống dữ liệu trong môi trường không gian địa lý. (Theo Viện nghiên cứu môi trường Mỹ 1994 - ESRI ) Hoặc một định nghĩa khác mang tính giải thích GIS - Hệ thông tin địa lý: là một hệ thống bao gồm 4 thành phần: - Máy tính và các thiết bị ngoại vi có khả năng thực hiện các chức năng vào ra và xử lý thông tin của phần mềm.

- Một cơ sở dữ liệu chứa các thông tin không gian ( thông tin địa lý) và các thông tin thuộc tính, được tổ chức theo một ý đồ chuyên ngành nhất định. - Một phần mềm có tối thiểu 4 nhóm chức năng: + Nhập thông tin không gian và thông tin thuộc tính từ các nguồn khác nhau. 5 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] + Lưu trữ, điều chỉnh, cập nhật và tổ chức các thông tin không gian và thông tin thuộc tính. + Phân tích , biến đổi thông tin trong cơ sở dữ liệu nhằm giải quyết các bài toán tối ưu và mô hình mô phỏng không gian – thời gian.

+ Hiển thị và trình bày thông tin dưới các dạng khác nhau, với các biện pháp khác nhau. - Các kiến thức chuyên gia, chuyên ngành. b) Các thành phần của GIS - Phần cứng máy tính - Phần mềm - Cơ sở dữ liệu - Người điều hành - Quy trình nghiên cứu - Mạng Hình 1.1 Các thành phần của GIS 6 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] * Phần cứng Phần cứng bao gồm các phần chính là bộ xử lý trung tâm (CPU- Central Unit Professor), các thiết bị đầu vào như bàn số hóa, máy quét các thiết bị thu nhận thông tin điện tử và các thiết bị lưu trữ, hiển thị như thiết bị ghi ngoài, màn hình, máy vẽ,…Các thiết bị này có thể được nối với nhau thông qua thiết bị truyền tin hay mạng cục bộ. Máy tính hoặc bộ xử lý trung tâm được nối với thiết bị chứa ổ đĩa, cung cấp không gian để lưu trữ số liệu và các chương trình.

Máy số hoá (digitizer) hoặc thiết bị chuyên dụng khác có nhiệm vụ chuyển hoá các số liệu từ bản đồ và các tư liệu thành dạng số rồi đưa vào máy tính. Máy vẽ (Plotter) hoặc các kiểu thiết bị biểu hiện khác được sử dụng để xuất dữ liệu ở dạng số trên màn hình hoặc trên nền vật liệu in. Sự liên hệ bên trong của máy tính cũng có thể thực hiện thông qua một hệ thống mạng với các đường dẫn dữ liệu đặc biệt. Người sử dụng máy tính và các thiết bị ngoại vi khác (như máy in, máy vẽ, máy số hoá và các thiết bị khác nối với máy tính) thông qua một thiết bị hiển thị hình ảnh (VDU - Video Display Unit) để cho phép các sản phẩm đầu ra được hiển thị nhanh chóng.

* Phần mềm Là tập hợp các câu lệnh, chỉ thị nhằm điều khiển phần cứng của máy tính thực hiện một nhiệm vụ xác định, phần mềm hệ thống thông tin địa lý có thể là một hoặc tổ hợp các phần mềm máy tính. Phần mềm được sử dụng trong kỹ thuật GIS phải bao gồm các tính năng cơ bản sau: - Nhập và kiểm tra dữ liệu: Bao gồm tất cả các khía cạnh về biến đổi dữ liệu đã ở dạng bản đồ, trong lĩnh vực quan sát vào một dạng số tương thích. Đây là giai đoạn rất quan trọng cho việc xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý. - Lưu trữ và quản lý cơ sở dữ liệu: Lưu trữ và quản lý cơ sở dữ liệu đề cập đến phương pháp kết nối thông tin vị trí và thông tin thuộc tính của các đối tượng địa lý (điểm, đường đại diện cho các đối tượng trên bề mặt trái đất).

Hai thông tin 7 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] này được tổ chức và liên hệ qua các thao tác trên máy tính sao cho chúng có thể lĩnh hội được bởi người sử dụng hệ thống. - Xuất dữ liệu: Dữ liệu đưa ra là các báo cáo kết quả quá trình phân tích tới người sử dụng, có thể bao gồm các dạng: bản đồ, bảng biểu, biểu đồ, lưu đồ được thể hiện trên máy tính, máy in, máy vẽ. - Biến đổi dữ liệu: Biến đổi dữ liệu gồm hai lớp điều hành nhằm mục đích khắc phục lỗi từ dữ liệu và cập nhật chúng. Biến đổi dữ liệu có thể được thực hiện trên dữ liệu không gian và thông tin thuộc tính một cách tách biệt hoặc tổng hợp cả hai.

- Tương tác với người dùng: Giao tiếp với người dùng là yếu tố quan trọng nhất của bất kỳ hệ thống thông tin nào. Các giao diện người dùng ở một hệ thống tin được thiết kế phụ thuộc vào mục đích của ứng dụng đó. Các phần mềm tiêu chuẩn và sử dụng phổ biến hiện nay trong khu vực Châu Á là ARC/INFO, MAPINFO, ILWIS, WINGIS, SPANS, IDRISIW,.Hiện nay có rất nhiều phần mềm máy tính chuyên biệt cho GIS, bao gồm các phần mềm như sau: - Phần mềm dùng cho lưu trữ, xử lý số liệu thông tin địa lý: ACR/INFO, SPAN, ERDAS-Imagine, ILWIS, MGE/MICROSTATION, IDRISIW, IDRISI, WINGIS,. - Phần mềm dùng cho lưu trữ, xử lý và quản lý các thông tin địa lý: ER- MAPPER, ATLASGIS, ARCVIEW, MAPINFO,.

Tùy theo yêu cầu và khả năng ứng dụng trong công việc cũng như khả năng kinh phí của đơn vị, việc lưu chọn một phần mềm máy tính sẽ khác nhau. * Dữ liệu 8 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Có thể coi dữ liệu là thành phần quan trọng nhất trong một hệ GIS. Các dữ liệu địa lý và dự liệu thuộc tính liên quan có thể được người sử dụng tự tập hợp hoặc được mua từ nhà cung cấp dữ liệu thương mại. Hệ GIS sẽ kết hợp dữ liệu không gian với các nguồn dữ liệu khác, thậm chí có thể sử dụng một hệ quản trị CSDL (DBMS - Database Management System) để tổ chức lưu giữ và quản lý dữ liệu.

Tuy nhiên, các dữ liệu này phải có đủ độ tin cậy và phải luôn được cập nhật. Như vậy, dữ liệu trong hệ thống sẽ là dữ liệu đa thời gian. * Quy trình Nói một cách chính xác hơn là quy trình quản lý. Đây là thành phần khá quan trọng để đảm bảo khả năng hoạt động của hệ thống, là yếu tố quyết định đến sự thành công của việc phát triển công nghệ HTTĐL.

Để hoạt động thành công, hệ thống HTTĐL phải được đặt trong một khung tổ chức phù hợp và có những hướng dẫn cần thiết để quản lý, thu thập, lưu trữ, và phân tích số liệu đồng thời có khả năng phát triển được hệ thống HTTĐL theo nhu cầu. * Con người Vì GIS là một hệ thống tổng hợp của nhiều cụng việc kỹ thuật, do đó đòi hỏi người điều hành phải được đào tạo và có kinh nghiệm trong nhiều lĩnh vực. Người điều hành là một phần không thể thiếu được của GIS. Hơn nữa sự phát triển không ngừng của các kỹ thuật phần cứng và phần mềm đòi hỏi người điều hành phải luôn được đào tạo.

Những yêu cầu cơ bản về người điều hành bao gồm các vấn đề như: có những kiến thức cơ bản về địa lý, bản đồ, máy tính và công nghệ thông tin, có kinh nghiệm trong việc sử dụng các phần mềm GIS, có hiểu biết về các loại dữ liệu, có khả năng phân tích.2 Chức năng cơ bản của GIS Nhập và biến đổi dữ liệu địa lý: 9 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Đây là quá trình chuyển đổi dạng dữ liệu từ dạng bản đồ giấy, từ tài liệu, văn bản khác nhau thành dạng số để có thể sử dụng được trong GIS. Sau khi nhập số liệu và bản đồ vào máy tính, khâu tiền xử lý cho phép hoàn thiện dữ liệu – bản đồ trên máy với các nội dung như: - Gắn thuộc tính cho các đối tượng bản đồ: Liên kết các dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính. - Xây dựng cấu trúc topo (quan hệ không gian) - Biên tập các lớp thông tin và trình bày bản đồ - Chuyển đổi hệ chiếu (hệ tọa độ) - Chuyển đổi khuôn dạng, cấu trúc dữ liệu bản đồ. Quản lý dữ liệu: Trong GIS, dữ liệu được sắp xếp theo các lớp (layer), theo chủ đề, theo không gian (khu vực), theo thời gian (năm tháng) và theo tầng cao và được lưu trữ ở các thư mục một cách hệ thống.

Chức năng quản lý dữ liệu của GIS được thể hiện qua các nội dung sau: - Lưu trữ dữ liệu trong CSDL GIS - Khôi phục dữ liệu từ CSDL - Tổ chức dữ liệu theo những dạng cấu trúc dữ liệu thích hợp - Thực hiện các chức năng lưu trữ và khôi phục trong các thiết bị lưu trữ. - Truy nhập và cập nhật dữ liệu, - GIS có thể tìm kiếm đối tượng thỏa mãn những điều kiện cho trước một cách dễ dàng và chính xác. 10 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Xử lý và phân tích dữ liệu: GIS cho phép xử lý trên máy tính hàng loạt các phép phân tích bản đồ và số liệu một cách nhanh chóng chính xác, phục vụ các yêu cầu xây dựng bản đồ và phân tích quy hoạch lãnh thổ. GIS có thể thực hiện các phép biến đổi bản đồ cơ bản, chồng xếp bản đồ, xử lý dữ liệu không gian theo các mô hình.

Xuất và trình bày dữ liệu: Đây cũng là một chức năng bắt buộc phải có của một hệ thông tin địa lý. Không gian dưới dạng tài liệu nguyên thủy hay tài liệu được xử lý cần được hiển thị dưới các khuôn dạng như: chữ và số (text), dạng bảng biểu (tabular) hoặc dạng bản đồ.