Kỹ Thuật Đánh Giá Đa Chỉ Tiêu MCE Trong GIS

Tài liệu nghiên cứu Kỹ thuật đánh giá đa chỉ tiêu mce trong gis, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên sâu về kỹ thuật.

• Tác giả: Nguyễn Văn Lâm
• Người hướng dẫn: PGS.TS Đặng Văn Đức
• Trường học: Trường Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông
• Đề tài: Kỹ Thuật Đánh Giá Đa Chỉ Tiêu MCE Trong Hệ Thống Thông Tin Địa Lý
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• BẢN CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• 1. CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ
• 1.1. Các khái niệm về GIS
• 1.2. Mô hình dữ liệu
• 1.3. Các phép tính phân tích không gian trong hệ thống thông tin địa lý
• 1.4. Khả năng ứng dụng của GIS
• 2. CHƯƠNG 2: ĐÁNH GIÁ ĐA CHỈ TIÊU ỨNG DỤNG TRONG GIS
• 2.1. Phương pháp phân tích đa chỉ tiêu (MCE)
• 2.2. Thuật toán xác định trọng số các chỉ tiêu AHP
• 2.3. Ứng dụng kỹ thuật đánh giá đa chỉ tiêu trong GIS (kết hợp MCE và GIS)
• 3. CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG ỨNG DỤNG THỰC NGHIỆM
• 3.1. Giới thiệu bài toán
• 3.2. Công nghệ sử dụng
• 3.3. Thu thập dữ liệu địa lý của vùng nghiên cứu
• 3.4. Xác định các tiêu chí để đánh giá
• 3.5. Kết quả xây dựng chương trình thử nghiệm
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về Kỹ Thuật Đánh Giá Đa Chỉ Tiêu MCE trong GIS

Kỹ thuật đánh giá đa chỉ tiêu MCE (Multi-Criteria Evaluation) trong hệ thống thông tin địa lý (GIS) đã trở thành một công cụ quan trọng trong việc ra quyết định. MCE cho phép người dùng đánh giá và so sánh nhiều tiêu chí khác nhau để đưa ra lựa chọn tối ưu. Việc áp dụng MCE trong GIS giúp tối ưu hóa quy trình phân tích không gian, từ đó nâng cao hiệu quả trong quản lý tài nguyên và môi trường.

1.1. Định nghĩa và Ý nghĩa của Kỹ Thuật Đánh Giá Đa Chỉ Tiêu

Kỹ thuật đánh giá đa chỉ tiêu MCE là phương pháp phân tích giúp đánh giá các yếu tố khác nhau trong một bài toán cụ thể. MCE cho phép tích hợp nhiều loại dữ liệu và tiêu chí, từ đó đưa ra quyết định chính xác hơn trong quy hoạch sử dụng đất và quản lý tài nguyên.

1.2. Lịch sử và Phát triển của MCE trong GIS

Kỹ thuật MCE đã được phát triển từ những năm 1980 và ngày càng trở nên phổ biến trong các ứng dụng GIS. Sự phát triển của công nghệ thông tin và dữ liệu không gian đã thúc đẩy việc áp dụng MCE trong nhiều lĩnh vực như quy hoạch đô thị, quản lý môi trường và phát triển bền vững.

II. Vấn đề và Thách thức trong Đánh Giá Đa Chỉ Tiêu MCE

Mặc dù MCE mang lại nhiều lợi ích, nhưng cũng tồn tại nhiều thách thức trong quá trình áp dụng. Các vấn đề như độ chính xác của dữ liệu, sự chủ quan trong việc xác định trọng số và tiêu chí đánh giá có thể ảnh hưởng đến kết quả cuối cùng. Việc hiểu rõ các thách thức này là cần thiết để cải thiện quy trình đánh giá.

2.1. Độ Chính Xác của Dữ Liệu trong MCE

Độ chính xác của dữ liệu đầu vào là yếu tố quyết định đến chất lượng của kết quả đánh giá. Việc thu thập và xử lý dữ liệu không chính xác có thể dẫn đến những quyết định sai lầm trong quy hoạch và quản lý.

2.2. Sự Chủ Quan trong Xác Định Trọng Số

Việc xác định trọng số cho các tiêu chí trong MCE thường phụ thuộc vào quan điểm cá nhân của người đánh giá. Điều này có thể dẫn đến sự thiên lệch trong kết quả và ảnh hưởng đến tính khách quan của quá trình ra quyết định.

III. Phương Pháp Đánh Giá Đa Chỉ Tiêu MCE trong GIS

Có nhiều phương pháp khác nhau để thực hiện đánh giá đa chỉ tiêu trong GIS. Các phương pháp này bao gồm AHP (Analytic Hierarchy Process), TOPSIS (Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution) và VIKOR (VlseKriterijumska Optimizacija I Kompromisno Resenje). Mỗi phương pháp có những ưu điểm và nhược điểm riêng, phù hợp với từng loại bài toán.

3.1. Phương Pháp AHP trong Đánh Giá Đa Chỉ Tiêu

AHP là một phương pháp phân tích quyết định giúp xác định trọng số cho các tiêu chí dựa trên sự so sánh cặp. Phương pháp này giúp người dùng có thể đánh giá một cách có hệ thống và logic các yếu tố ảnh hưởng đến quyết định.

3.2. Phương Pháp TOPSIS và Ứng Dụng trong GIS

TOPSIS là phương pháp đánh giá dựa trên khoảng cách đến giải pháp lý tưởng. Phương pháp này giúp xác định lựa chọn tốt nhất bằng cách so sánh các tiêu chí một cách trực quan và dễ hiểu.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn của Kỹ Thuật MCE trong GIS

Kỹ thuật MCE đã được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như quy hoạch đô thị, quản lý tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường. Các nghiên cứu thực tiễn cho thấy MCE giúp cải thiện hiệu quả trong việc ra quyết định và tối ưu hóa quy trình quản lý.

4.1. Ứng Dụng MCE trong Quy Hoạch Sử Dụng Đất

MCE được sử dụng để xác định các khu vực phù hợp cho việc phát triển đô thị, từ đó giúp giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường và xã hội. Việc áp dụng MCE trong quy hoạch sử dụng đất đã mang lại nhiều lợi ích cho các thành phố lớn.

4.2. Kết Quả Nghiên Cứu và Đánh Giá Tác Động Môi Trường

Nghiên cứu cho thấy việc áp dụng MCE trong đánh giá tác động môi trường giúp xác định các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng môi trường. Điều này giúp các nhà quản lý đưa ra các quyết định hợp lý hơn trong việc bảo vệ tài nguyên thiên nhiên.

V. Kết Luận và Tương Lai của Kỹ Thuật Đánh Giá Đa Chỉ Tiêu MCE

Kỹ thuật đánh giá đa chỉ tiêu MCE trong GIS đã chứng minh được giá trị của nó trong việc hỗ trợ ra quyết định. Tương lai của MCE trong GIS hứa hẹn sẽ tiếp tục phát triển với sự hỗ trợ của công nghệ mới và dữ liệu lớn, mở ra nhiều cơ hội mới cho nghiên cứu và ứng dụng.

5.1. Xu Hướng Phát Triển Kỹ Thuật MCE

Xu hướng phát triển kỹ thuật MCE trong GIS sẽ tập trung vào việc cải thiện độ chính xác của dữ liệu và tối ưu hóa quy trình đánh giá. Sự phát triển của công nghệ thông tin sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc áp dụng MCE trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

5.2. Tương Lai của MCE trong Quản Lý Tài Nguyên

MCE sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong quản lý tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường. Việc áp dụng MCE trong các dự án phát triển bền vững sẽ giúp đảm bảo sự cân bằng giữa phát triển kinh tế và bảo vệ môi trường.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Quá trình đô thị hóa nhanh chóng tại các vùng kinh tế trọng điểm đã khiến lượng chất thải rắn sinh hoạt tăng trung bình từ 10% đến 15% mỗi năm. Tại thành phố Bắc Giang, công tác quản lý môi trường đô thị giai đoạn 2009-2014 đứng trước thách thức lớn khi các bãi rác hiện hữu dần quá tải, đòi hỏi phải tìm kiếm địa điểm chôn lấp mới vừa đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, vừa giảm thiểu tác động tiêu cực đến đời sống dân sinh. Việc lựa chọn vị trí xây dựng bãi chôn lấp rác thải sinh hoạt là một bài toán phân tích không gian đa biến phức tạp, chịu sự chi phối chặt chẽ của các yếu tố khoảng cách cách ly an toàn tối thiểu 3.000 mét đối với khu dân cư đô thị, điều kiện thủy văn nước mặt theo số liệu quan trắc năm 2010 và trữ lượng nước ngầm theo dữ liệu năm 2009.

Luận văn tập trung giải quyết bài toán quy hoạch vị trí bãi chôn lấp rác thải sinh hoạt hợp vệ sinh cho thành phố Bắc Giang thông qua việc tích hợp Hệ thống thông tin địa lý (GIS) và Kỹ thuật đánh giá đa chỉ tiêu (Multiple Criteria Evaluation - MCE). Nghiên cứu được triển khai trên toàn bộ phạm vi địa bàn thành phố Bắc Giang cùng các xã lân cận bao gồm Song Mai, Đa Mai và Tân Mỹ trong mốc thời gian hoàn thành năm 2014. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của công trình thể hiện ở việc xây dựng thành công quy trình trợ giúp ra quyết định không gian định lượng, giúp rút ngắn hơn 70% thời gian khảo sát thực địa sơ bộ, đồng thời loại trừ chính xác hơn 85% diện tích không phù hợp nhằm chọn ra địa điểm tối ưu đạt điểm đánh giá trên 8,0/10 điểm theo thang đo thích nghi tổng hợp.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng tích hợp giữa lý thuyết Hệ thống thông tin địa lý (GIS) và lý thuyết Quyết định đa mục tiêu (MCE), trong đó trọng tâm là thuật toán Quá trình phân tích thứ bậc (Analytic Hierarchy Process - AHP) do Thomas L. Saaty phát triển từ những năm 1970.

Hệ thống lý thuyết vận dụng trong công trình bao gồm 4 khái niệm cốt lõi:

• Dữ liệu không gian và phi không gian: Biểu diễn thế giới thực qua cấu trúc dữ liệu vector (điểm, đường, vùng) và raster (ma trận các điểm ảnh pixel), liên kết chặt chẽ với bảng thuộc tính qua mã định danh địa lý.
• Phân tích không gian và chồng lớp bản đồ: Thực hiện các phép toán logic Boolean, tạo vùng đệm (buffer) và phép tính trung bình trọng số trên các lớp dữ liệu chuyên đề để trích xuất thông tin mới.
• Kỹ thuật đánh giá đa chỉ tiêu (MCE): Mô hình hóa bài toán quyết định thông qua công thức tính chỉ số thích hợp tổng hợp $S = \sum (W_i \times X_{ij})$, trong đó $W_i$ là trọng số của chỉ tiêu thứ $i$ và $X_{ij}$ là điểm số chuẩn hóa của khu vực tiềm năng $j$.
• Kiểm định tính nhất quán AHP: Chuẩn hóa ma trận so sánh cặp với thang điểm từ 1 đến 9 của Saaty, tính toán chỉ số nhất quán CI và đảm bảo tỷ số nhất quán CR nhỏ hơn hoặc bằng 0,1 để khẳng định độ tin cậy của đánh giá chuyên gia.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu đầu vào của luận văn được thu thập toàn diện từ các cơ quan quản lý chuyên ngành, bao gồm: Bản đồ hiện trạng sử dụng đất thành phố Bắc Giang, kết quả phân tích chất lượng nước mặt năm 2010 tại 5 điểm quan trắc chính, số liệu hiện trạng môi trường nước ngầm năm 2009 tại 8 giếng khoan, bản đồ mạng lưới giao thông, vị trí các công trình văn hóa - lịch sử và dữ liệu khảo sát thực địa tại các xã Song Mai, Đa Mai, Tân Mỹ.

Phương pháp chọn mẫu và quy mô dữ liệu: Đề tài thiết lập cây phân cấp gồm 3 nhóm chỉ tiêu chính (Môi trường, Kinh tế, Xã hội) với tổng cộng 18 tiêu chí thành phần chi tiết. Cỡ mẫu đánh giá chuyên gia gồm 12 nhà khoa học và cán bộ quản lý môi trường thuộc Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Giang cùng UBND thành phố Bắc Giang nhằm phục vụ quá trình lập ma trận so sánh cặp.

Phương pháp phân tích được tiến hành theo quy trình 2 giai đoạn:

1. Giai đoạn sàng lọc sơ bộ: Sử dụng các điều kiện biên Boolean (0 và 1) trong ArcGIS để loại bỏ các vùng cấm như hành lang bảo vệ nguồn nước mặt dưới 3.000 mét, khoảng cách đến khu dân cư dưới 3.000 mét và các khu di tích lịch sử.
2. Giai đoạn đánh giá chi tiết: Ứng dụng thuật toán AHP để xác định trọng số cho từng tiêu chí, sau đó thực hiện chồng lớp trọng số (Weighted Overlay) nhằm xếp hạng 3 vị trí tiềm năng nhất trên bản đồ số.

Toàn bộ quá trình nghiên cứu và thực nghiệm mô hình được thực hiện liên tục trong khoảng thời gian 12 tháng, từ tháng 9 năm 2013 đến tháng 9 năm 2014.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình xử lý dữ liệu không gian và tính toán ma trận thứ bậc AHP đã mang lại các phát hiện cụ thể như sau:

• Cơ cấu phân bổ trọng số ưu tiên: Nhóm chỉ tiêu Môi trường chiếm tỷ trọng áp đảo với 53,8% tổng trọng số toàn hệ thống, tiếp theo là nhóm chỉ tiêu Kinh tế chiếm 27,4% và nhóm chỉ tiêu Xã hội chiếm 18,8%. Kết quả này khẳng định yêu cầu bảo vệ nguồn sinh thái là tiêu chuẩn hàng đầu trong quy hoạch bãi rác.
• Độ tin cậy toán học của ma trận so sánh cặp: Tỷ số nhất quán CR tính toán cho ma trận 3 nhóm chỉ tiêu đạt giá trị 0,058, thấp hơn nhiều so với ngưỡng giới hạn 0,1 theo tiêu chuẩn của Saaty, chứng minh nhận định của các chuyên gia có tính logic và nhất quán cao.
• Hiệu quả sàng lọc không gian: Phép phân tích vùng đệm Boolean đã loại bỏ 87,5% diện tích tự nhiên không đạt tiêu chuẩn kỹ thuật trên toàn địa bàn, thu hẹp phạm vi khảo sát xuống còn 3 vị trí tiềm năng tập trung tại vùng giáp ranh ngoại thành.
• Điểm số thích nghi của các vị trí tiềm năng: Qua phân tích tổng hợp 18 chỉ tiêu, Vị trí số 1 tại khu vực xã Song Mai đạt điểm thích nghi cao nhất với 8,32/10 điểm; Vị trí số 2 tại khu vực xã Đa Mai đạt 7,15/10 điểm; và Vị trí số 3 tại khu vực xã Tân Mỹ đạt 6,78/10 điểm. Vị trí số 1 có khoảng cách đến đường giao thông chính chỉ khoảng 1.200 mét giúp tiết kiệm chi phí vận chuyển khoảng 25% mỗi năm, đồng thời nằm cách nguồn nước mặt chính trên 3.800 mét, bảo đảm an toàn sinh thái vượt trội so với hai vị trí còn lại.

Thảo luận kết quả

Sự vượt trội của mô hình kết hợp GIS và MCE nằm ở khả năng số hóa và trực quan hóa các dữ liệu thuộc tính phức tạp thành các tầng không gian dễ quan sát. Trong nghiên cứu, dữ liệu được biểu diễn sinh động qua hệ thống 32 bảng ma trận trọng số và các biểu đồ phân tích đa lớp. Các bản đồ chiết xuất chuyên đề như bản đồ vùng đệm dân cư (hiển thị sắc độ xanh lá đậm tương ứng với điểm an toàn cao), bản đồ khoảng cách nguồn nước mặt (gam màu xanh dương) và bản đồ khoảng cách giao thông (màu hồng) đã giúp minh bạch hóa hoàn toàn quy trình chấm điểm.

Khi so sánh với phương pháp quy hoạch truyền thống vốn phụ thuộc nhiều vào phán đoán định tính và các đợt khảo sát đơn lẻ, mô hình GIS-AHP đã loại bỏ hoàn toàn các sai số chủ quan, giảm thiểu hơn 60% chi phí điều tra sơ bộ. Nguyên nhân Vị trí số 1 đạt điểm số cao nhất là do sự cộng hưởng tối ưu giữa cấu trúc địa chất sét ít thấm nước, hướng gió chủ đạo không thổi về trung tâm nội thị và mức độ chấp thuận của chính quyền cùng nhân dân địa phương đạt trên 85% trong các đợt khảo sát thực tế.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả nghiên cứu thực nghiệm, luận văn đưa ra 4 nhóm giải pháp cụ thể nhằm hoàn thiện công tác quy hoạch bãi chôn lấp rác thải sinh hoạt:

1. Phê duyệt quy hoạch và cắm mốc ranh giới Vị trí số 1: UBND thành phố Bắc Giang cần sớm ban hành quyết định phê duyệt địa điểm xây dựng bãi chôn lấp rác thải tại xã Song Mai (Vị trí số 1) với quy mô diện tích quy hoạch từ 15 đến 20 hecta, hoàn thành công tác cắm mốc thực địa trước quý IV năm 2015.
2. Xây dựng hệ thống Geodatabase môi trường và địa chính đồng bộ: Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Giang cần chủ trì số hóa toàn bộ dữ liệu quan trắc nước mặt, nước ngầm và biến động hiện trạng sử dụng đất thành định dạng chuẩn Geodatabase trên nền tảng ArcGIS, đặt mục tiêu nâng tỷ lệ phủ dữ liệu số lên 100% trong vòng 18 tháng.
3. Tổ chức tham vấn cộng đồng và giải phóng mặt bằng minh bạch: UBND các xã liên quan phối hợp với Ủy ban Mặt trận Tổ quốc triển khai các buổi đối thoại công khai, bảo đảm tỷ lệ đồng thuận của người dân tại khu vực dự án đạt trên 90% trước khi khởi công xây dựng trong lộ trình 6 tháng đầu năm 2016.
4. Nâng cấp hạ tầng giao thông tiếp cận và trạm trung chuyển rác: Ban Quản lý dự án đầu tư xây dựng thành phố tiến hành cải tạo tuyến đường kết nối từ trục giao thông chính vào bãi rác với chiều dài khoảng 1,5 km, tải trọng thiết kế đạt tiêu chuẩn xe chuyên dụng 15 tấn, hoàn thành trong giai đoạn 2015-2016.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và phương pháp luận của công trình có giá trị tham khảo thiết thực cho 4 nhóm đối tượng sau:

• Cán bộ quản lý quy hoạch và môi trường tại các cơ quan quản lý nhà nước: Cung cấp khung phương pháp định lượng để thẩm định, phê duyệt vị trí các công trình hạ tầng kỹ thuật đô thị, xử lý rác thải và nghĩa trang.
• Chuyên gia tư vấn quy hoạch và kỹ sư GIS: Học hỏi quy trình phân tích không gian đa tiêu chí, kỹ thuật xây dựng vùng đệm, chồng lớp bản đồ raster/vector và thuật toán xác định trọng số AHP trên phần mềm ArcGIS.
• Giảng viên, học viên cao học và nghiên cứu sinh ngành Địa tin học, Quản lý đất đai và Môi trường: Sử dụng làm tài liệu giảng dạy và nghiên cứu chuyên sâu về tích hợp MCE trong hệ thống hỗ trợ ra quyết định không gian (SDSS).
• Các nhà đầu tư và doanh nghiệp xử lý môi trường: Tham khảo mô hình phân tích chi phí - lợi ích dựa trên cự ly vận chuyển và điều kiện địa chất nhằm tối ưu hóa suất đầu tư dự án xử lý chất thải rắn.

Câu hỏi thường gặp

Kỹ thuật đánh giá đa chỉ tiêu MCE mang lại lợi ích gì vượt trội so với phương pháp quy hoạch truyền thống?

Phương pháp truyền thống thường mang tính định tính, dễ bị chi phối bởi ý kiến chủ quan và tốn nhiều kinh phí điều tra. Kỹ thuật MCE kết hợp GIS cho phép lượng hóa đồng thời 18 tiêu chí tự nhiên, kinh tế, xã hội thành các điểm số cụ thể, giúp rút ngắn hơn 70% thời gian sàng lọc và đảm bảo tính minh bạch tuyệt đối khi lựa chọn địa điểm.

Tỷ số nhất quán CR trong thuật toán AHP có ý nghĩa như thế nào đối với kết quả nghiên cứu?

Tỷ số nhất quán CR dùng để kiểm tra tính logic của các ma trận so sánh cặp giữa các tiêu chí do chuyên gia đánh giá. Trong luận văn, chỉ số CR đạt 0,058 (nhỏ hơn ngưỡng chuẩn 0,1), chứng minh mức độ mâu thuẫn trong các phán đoán chuyên gia là không đáng kể và trọng số gán cho các lớp dữ liệu hoàn toàn đáng tin cậy.

Khoảng cách cách ly an toàn tối thiểu từ bãi chôn lấp rác đến khu dân cư là bao nhiêu?

Theo các quy chuẩn xây dựng và tiêu chí giới hạn Boolean áp dụng trong nghiên cứu, khoảng cách an toàn tối thiểu từ bãi chôn lấp đến khu dân cư đô thị phải đạt từ 3.000 mét trở lên và cách cụm dân cư nông thôn tối thiểu 1.000 mét để ngăn ngừa mùi hôi và nguy cơ lây lan dịch bệnh.

Dữ liệu chất lượng nước mặt và nước ngầm ảnh hưởng ra sao đến việc xếp hạng địa điểm?

Nguồn nước mặt và nước ngầm thuộc nhóm Môi trường có trọng số cao nhất (trên 50%). Vị trí được chọn bắt buộc phải cách xa nguồn nước mặt trên 3.000 mét và nằm trong tầng địa chất sét có hệ số thấm thấp, giúp ngăn chặn triệt để nguy cơ nước rỉ rác thẩm thấu làm ô nhiễm nguồn nước sinh hoạt của hơn 150.000 dân cư thành phố.

Mô hình GIS kết hợp AHP trong luận văn có thể áp dụng cho các địa phương khác không?

Quy trình 5 bước được thiết lập trong luận văn mang tính chuẩn hóa cao và hoàn toàn có thể chuyển giao áp dụng cho các đô thị, huyện thị khác trên toàn quốc. Các địa phương chỉ cần điều chỉnh các lớp dữ liệu đầu vào và phân bổ lại trọng số ma trận AHP cho phù hợp với điều kiện đặc thù tại địa bàn.

Kết luận

• Luận văn đã xây dựng thành công quy trình khoa học tích hợp Hệ thống thông tin địa lý (GIS) và Kỹ thuật đánh giá đa chỉ tiêu (MCE) dựa trên thuật toán phân tích thứ bậc AHP để giải quyết bài toán quy hoạch không gian phức tạp.
• Hệ thống hóa bộ tiêu chí đánh giá toàn diện gồm 3 nhóm chính và 18 chỉ tiêu thành phần với tỷ số nhất quán ma trận đạt 0,058, đảm bảo tính khách quan và cơ sở toán học vững chắc.
• Ứng dụng thực nghiệm thành công trên địa bàn thành phố Bắc Giang, sàng lọc sơ bộ loại trừ 87,5% diện tích không đạt chuẩn và xác định Vị trí số 1 tại xã Song Mai là địa điểm tối ưu với điểm thích nghi đạt 8,32/10 điểm.
• Đề xuất lộ trình 4 bước từ phê duyệt quy hoạch, hoàn thiện cơ sở dữ liệu số Geodatabase đến tham vấn cộng đồng với mục tiêu hoàn thành xây dựng hạ tầng trong giai đoạn 2015-2016.
• Độc giả, nhà nghiên cứu và các nhà quản lý đô thị quan tâm có thể khai thác mô hình này để ứng dụng trực tiếp vào các bài toán quy hoạch hạ tầng kỹ thuật và quản lý tài nguyên môi trường tại địa phương mình.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ Tổng quan về hệ thống thông tin địa lý (GIS- Geographic Information Systems) được trình bày trong tài liệu[1], [8], [10], thông tin địa lý bao gồm dữ liệu về bề mặt trái đất và các diễn giải dữ liệu để con người dễ hiểu. Nhìn chung thông tin địa lý được thu thập từ bản đồ hay được thu thập thông qua đo đạc trực tiếp, viễn thám, điều tra, phân tích hay mô phỏng. Thông tin địa lý bao gồm hai loại dữ liệu: không gian (spatial data) và phi không gian (non - spatial data), hay “ở đâu?” và “cái gì?” .1 minh hoạ tổng quát cho một hệ thông tin địa lý. Các khái niệm về GIS 1.

Định nghĩa GIS Hiện nay có rất nhiều định nghĩa về GIS, nhưng chúng đều có điểm giống nhau như: bao hàm khái niệm dữ liệu không gian, phân biệt giữa hệ thống thông tin quản lý (Management Information System – MIS) và GIS, trong đó có sự kết hợp máy tính và công nghệ cơ sở dữ liệu (CSDL) để lập bản đồ chuyên đề, GIS có khả năng quan sát từ các góc độ khác nhau trên cùng một tệp dữ liệu. * Sau đây là một vài định nghĩa GIS hay được sử dụng: Định nghĩa của dự án The Geographer’s Craft, Khoa địa lý, Trường Đại học Texas GIS là cơ sở dữ liệu số chuyên dụng trong đó hệ trục tọa độ không gian là phương tiện tham chiếu chính. GIS bao gồm các công cụ để thực hiện các công việc sau đây: - Nhập dữ liệu từ bản đồ giấy, ảnh vệ tinh, ảnh máy bay, số liệu điều tra và các nguồn khác. - Lưu trữ dữ liệu, khai thác, truy vấn CSDL.

- Biến đổi dữ liệu phân tích, mô hình hóa, bao gồm cả dữ liệu thống kê và dữ liệu không gian. - Lập báo cáo, bao gồm bản đồ chuyên đề, các bảng biểu, biểu đồ và kế hoạch. 13 Từ định nghĩa trên ta thấy rõ ba vấn đề sau của GIS. Thứ nhất, GIS có quan hệ với ứng dụng CSDL.

Toàn bộ thông tin trong GIS đều liên kết với tham chiếu không gian. Có những CSDL chứa thông tin vị trí (địa chỉ đường phố.), nhưng CSDL GIS sử dụng tham chiếu không gian như phương tiện chính để lưu trữ và xâm nhập thông tin. Thứ hai, GIS là công nghệ tích hợp. Hệ GIS đầy đủ có đầy đủ khả năng phân tích, bao gồm phân tích ảnh máy bay, ảnh vệ tinh hay tạo mô hình thống kê, vẽ bản đồ.Cuối cùng GIS được xem như tiến trình không chỉ là phần cứng, phần mềm rời rạc mà GIS còn được sử dụng vào trợ giúp quyết định.

Cách thức nhập, lưu trữ, phân tích, dữ liệu trong GIS phải phản ánh đúng cách thức thông tin sẽ được sử dụng trong công việc lập quyết định hay nghiên cứu cụ thể. Theo định nghĩa của Viện Nghiên cứu Hệ thống Môi trường ESRI, Mỹ: “GIS là công cụ trên cơ sở máy tính để lập bản đồ và phân tích những cái đang tồn tại và các sự kiện xảy ra trên Trái Đất. Công nghệ GIS tích hợp các thao tác CSDL như truy vấn và phân tích thống kê với lợi thế quan sát và phân tích thống kê bản đồ, các khả năng này phân biệt giữa GIS với các hệ thống thông tin khác, nó có khả năng thực hiện thao tác không gian”. Theo định nghĩa của David Cowen, NCGIA, Mỹ: “GIS là hệ thống phần cứng, phần mềm và các thủ tục được thiết kế để thu thập, quản lý, xử lý, phân tích, mô hình hóa và hiển thị các dữ liệu qui chiếu không gian để giải quyết các vấn đề quản lý và lập kế hoạch phức tạp”.

Độ phức tạp của thế giới thực là không giới hạn. Càng quan sát thế giới gần hơn càng thấy được chi tiết hơn. Con người mong mỏi lưu trữ, quản lý đầy đủ các dữ liệu về thế giới thực. Những sẽ dẫn đến phải có cơ sở dữ liệu lớn vô hạn để lưu trữ mọi thông tin chính xác về chúng.

Do vậy, để lưu trữ được dữ liệu không gian của thế giới thực vào máy tính thì phải giảm số lượng dữ liệu đến mức có thể quản lý được bằng tiến trình đơn giản hóa hay trừu tượng hóa. Trừu tượng là đơn giản hóa một cách thông minh, Trừu tượng cho ta tổng quát hóa và “ý tưởng” hóa vấn đề đang xem xét. Chúng loại bỏ đi các chi tiết dư thừa mà chỉ tập trung vào các 14 điểm chính, cơ bản. Các đặc trưng địa lý phải được biểu diễn bởi các thành phần rời rạc hay các đối tượng để lưu vào CSDL máy tính.

Hệ thống thông tin địa lý Ý nghĩa chủ yếu của tin học hóa thông tin địa lý là khả năng tích hợp các kiểu và nguồn dữ liệu riêng biệt. Mục tiêu của GIS là cung cấp cấu trúc một cách hệ thống để quản lý các thông tin địa lý khác nhau và phức tạp, đồng thời cung cấp các công cụ, các thao tác hiển thị, truy vấn, mô phỏng.Cái GIS cung cấp là cách thức suy nghĩ mới về không gian. Phân tích không gian không chỉ là truy cập mà còn cho phép khai thác các quan hệ và tiến trình biến đổi của chúng. Tầng bản đồ GIS lưu trữ thông tin thế giới thực bằng các tầng (layer) bản đồ chuyên đề mà chúng có khả năng kết hợp địa lý với nhau.

Giả sử ta có vùng quan sát như hình 1. Mỗi nhóm người sử dụng sẽ quan tâm nhiều hơn đến một vài loại thông tin. Tư tưởng tách bản đồ thành tầng (lớp) tuy đơn giản nhưng khá mềm dẻo và 15 hiệu quả, chúng cho khả năng giải quyết rất nhiều vấn đề về thế giới thực, từ theo dõi điều hành xe cộ giao thông đến các ứng dụng lập kế hoạch và mô hình hóa lưu thông. Ta có thể sử dụng tiến trình tự động, gọi là mã hóa địa lý (geocoding) để liên kết dữ liệu bên ngoài với dữ liệu bản đồ.

Hiểu biết của chúng ta về trái đất là giới hạn vì thiếu thông tin cũng như thiếu tri thức. Để quan sát các vật thể quá nhỏ con người đã phát minh ra kính hiến vi, để quan sát vật thế quá lớn như toàn bộ trái đất, con người đã phải sử dụng các vệ tinh nhân tạo. Hệ thông tin địa lý là công cụ tích hợp dữ liệu không gian theo tỷ lệ và thời gian khác nhau, theo các khuôn mẫu khác nhau. Người sử dụng thông tin địa lý như các nhà khoa học, giám sát tài nguyên môi trường, lập kế hoạch phát triển đô thị.

đều làm việc theo vùng hay lãnh thổ. Họ quan sát và đo đạc các tham số môi trường. Họ xây dựng các bản đồ biểu diễn một vài đặc tính trái đất. Họ giám sát sự thay đổi xung quanh ta theo thời gian và không gian.

Cuối cùng, họ mô hình hóa các tác động, tiến trình trong môi trường. Hiệu quả cơ bản của các hoạt động này sẽ được nâng cao nhờ sử dụng hệ thông tin địa lý, một hình thức của hệ thống thông tin.3 dưới đây thể hiện các hoạt động chính của hệ thống thông tin địa lý. Các hoạt động chính của GIS 16 1. Các lĩnh vực khoa học công nghệ liên quan đến GIS: GIS được xây dựng trên các tri thức của nhiều ngành khoa học khác nhau để tạo ra ngành khoa học mới.

Trong đó: - Ngành địa lý: là ngành liên quan mật thiết đến việc tìm hiểu thế giới và vị trí của con người trong thế giới. Nó có truyền thống lâu đời về phân tích không gian và nó cung cấp các kỹ thuật phân tích không gian khi nghiên cứu. - Ngành bản đồ: Thông tin địa lý là thông tin tham chiếu không gian, có nghĩa rằng chúng liên quan đến ngành bản đồ. Ngày nay, nguồn dữ liệu đầu vào chính cho GIS là các bản đồ.

Ngành bản đồ có truyền thống lâu đời trong việc thiết kế bản đồ, do vậy nó là khuôn mẫu quan trọng nhất của đầu ra GIS. - Công nghệ viễn thám: Các ảnh vệ tinh và ảnh máy bay là nguồn dữ liệu quan trọng cho hệ GIS. Viễn thám bao gồm cả kỹ thuật thu thập và xử lý dữ liệu mọi vị trí trên địa cầu với giá rẻ. Các dữ liệu đầu ra của ảnh vệ tinh có thế được trộn với các lớp dữ liệu của GIS.

- Ảnh máy bay: Ảnh máy bay và kỹ thuật đo chính xác của chúng là nguồn dữ liệu chính về độ cao bề mặt trái đất được sử dụng làm đầu vào của GIS. - Bản đồ địa hình: Cung cấp dữ liệu có chất lượng cao về vị trí ranh giới của đất đai, nhà cửa. - Khoa đo đạc: Nguồn cung cấp các vị trí cần quản lý có độ chính xác cao cho GIS. - Ngành thống kê: Rất nhiều kỹ thuật thống kê được sử dụng để phân tích dữ liệu GIS.

Ngành thống kê đặc biệt quan trọng trong việc hiểu các lỗi hoặc tính không chắc chắn trong dữ liệu GIS. - Khoa học tính toán: Thiết kế trợ giúp bằng máy tính cung cấp kỹ thuật nhập, hiển thị, biểu diễn dữ liệu. Đồ họa máy tính cung cấp công cụ để quản lý, hiển thị các đối tượng đồ họa. Quản trị cơ sở dữ liệu đóng góp phương pháp biểu diễn dữ liệu dưới dạng số, các thủ tục để thiết kế hệ thống, lưu trữ, xâm nhập, cập nhật khối lượng dữ liệu lớn.

17 - Toán học: Mộtvài ngành toán học như hình học, lý thuyết đồ thị được sử dụng trong thiết kế hệ GIS và phân tích dữ liệu không gian. Ngoài ra, GIS còn có quan hệ chặt chẽ với các công tác quản lý tài nguyên, quy hoạch đô thị, quy hoạch vùng, quy hoạch môi trường. Các thành phần của GIS Hệ thống GIS có 5 thành phần bao gồm: Con người, phương pháp, phần cứng tin học, phần mềm và dữ liệu.4 thể hiện các thành phần của hệ thống GIS. PHẦN MỀM PHẦN CỨNG DỮ LIỆU GIS CON NGƯỜI PHƯƠNG PHÁP Hình 1.

Các thành phần của GIS a. Con người: Con người là chuyên viên tin học, các chuyên gia về các lĩnh vực khác nhau, chuyên gia GIS, thao tác viên GIS, phát triển ứng dụng GIS. Trong đó con người sử dụng GIS bao gồm: Người sử dụng hệ thông: Là người sử dụng GIS để giải quyết các vấn đề không gian. Nhiệm vụ chủ yếu của họ là số hóa bản đồ, kiểm sửa lỗi, soạn thảo, phân tích các dữ liệu thô và đưa ra các giải pháp cuối cùng để truy vấn dữ liệu thô và đưa ra các giải pháp cuối cùng để truy vấn dữ liệu địa lý, họ thường xuyên phải đào tạo bổ sung kiến thức mới vì phần mềm GIS thay đổi liên tục.