Luận văn thạc sĩ khoa học nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu hệ thống thông tin địa lý gis tỉnh phú thọ phục vụ bảo vệ môi trường và phát triển bền vững

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu hệ thống thông tin địa lý gis tỉnh phú thọ phục vụ bảo vệ môi, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện

• Tác giả: Trần Thanh Hà
• Người hướng dẫn: PGS. Trần Văn Thụy
• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên
• Chuyên ngành: Khoa Học Môi Trường
• Đề tài: Nghiên Cứu Xây Dựng Cơ Sở Dữ Liệu Hệ Thống Thông Tin Địa Lý (GIS) Tỉnh Phú Thọ Phục Vụ Bảo Vệ Môi Trường Và Phát Triển Bền Vững
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Hệ thống thông tin địa lý (GIS), những ứng dụng trong khoa học và thực tiễn
• 1.2. Khái niệm về GIS và lịch sử phát triển
• 1.3. Cấu trúc của Hệ thống thông tin địa lý (GIS)
• 1.4. Các chức năng của GIS
• 1.5. Cơ sở dữ liệu GIS
• 1.5.1. Khái niệm cơ sở dữ liệu GIS
• 1.5.2. Cấu trúc cơ sở dữ liệu GIS
• 1.5.3. Cơ sở dữ liệu thuộc tính
• 1.5.4. Mối liên kết dữ liệu
• 1.5.5. Tổ chức cơ sở dữ liệu
• 1.5.6. Chuẩn cơ sở dữ liệu GIS
• 1.6. Các ứng dụng cơ sở dữ liệu GIS phục vụ bảo vệ tài nguyên - môi trường
• 1.6.1. Trên thế giới
• 1.6.2. Nghiên cứu lựa chọn giải pháp xây dựng cơ sở dữ liệu GIS phục vụ sử dụng hợp lý tài nguyên - môi trường
• 1.6.2.1. Các giải pháp công nghệ GIS
• 1.6.2.2. Tích hợp tư liệu viễn thám trong xây dựng cơ sở dữ liệu GIS
• 1.6.3. Nguyên tắc gắn kết dữ liệu không gian và thuộc tính trong phân tích
• 1.6.4. Tình hình nghiên cứu ứng dụng GIS trong lĩnh vực tài nguyên môi trường tỉnh
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 3.1. Đánh giá khái quát đặc điểm tự nhiên, kinh tế xã hội
• 3.1.1. Đặc điểm tự nhiên
• 3.1.2. Kinh tế - xã hội
• 3.2. Đánh giá khái quát tài nguyên - môi trường tỉnh Phú Thọ
• 3.2.1. Tài nguyên môi trường đất
• 3.2.2. Tài nguyên môi trường nước
• 3.2.3. Tài nguyên môi trường không khí
• 3.3. Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS phục vụ bảo vệ môi trường và phát triển
• 3.3.1. Xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý
• 3.3.2. Kết quả xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý
• 3.3.3. Kết quả xây dựng cơ sở dữ liệu chuyên đề sinh thái môi trường
• 3.3.4. Phát triển ứng dụng GIS trong bảo vệ môi trường và phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về cơ sở dữ liệu GIS

Cơ sở dữ liệu GIS là nền tảng quan trọng cho việc quản lý và phân tích thông tin địa lý. Nó bao gồm các thành phần như phần cứng, phần mềm, dữ liệu và con người. Theo định nghĩa của ESRI, GIS là hệ thống cho phép thu thập, lưu trữ, cập nhật, xử lý, phân tích và hiển thị thông tin địa lý. Việc xây dựng cơ sở dữ liệu GIS tại Phú Thọ không chỉ phục vụ cho việc bảo vệ môi trường mà còn hỗ trợ cho phát triển bền vững. Cơ sở dữ liệu này sẽ giúp quản lý tài nguyên hiệu quả hơn, từ đó giảm thiểu ô nhiễm và suy thoái môi trường. Đặc biệt, việc tích hợp công nghệ GIS với các phương pháp phân tích không gian sẽ tạo ra những thông tin hữu ích cho việc ra quyết định trong quản lý tài nguyên.

1.1. Khái niệm và lịch sử phát triển của GIS

Hệ thống thông tin địa lý (GIS) đã có lịch sử phát triển từ những năm 60 của thế kỷ trước. Ban đầu, GIS được sử dụng chủ yếu trong quản lý tài nguyên. Qua thời gian, với sự phát triển của công nghệ thông tin, GIS đã trở thành công cụ quan trọng trong nhiều lĩnh vực như quy hoạch đô thị, quản lý môi trường và phân tích dữ liệu không gian. Tại Việt Nam, GIS đã được áp dụng từ những năm 90 và ngày càng trở nên phổ biến trong các nghiên cứu về tài nguyên môi trường.

II. Ứng dụng của GIS trong bảo vệ môi trường

Việc ứng dụng GIS trong bảo vệ môi trường tại Phú Thọ có ý nghĩa quan trọng trong việc quản lý tài nguyên thiên nhiên. GIS cho phép phân tích không gian và hiển thị thông tin môi trường một cách trực quan, giúp các nhà quản lý đưa ra quyết định chính xác hơn. Các ứng dụng của GIS bao gồm theo dõi ô nhiễm nước, không khí và đất, từ đó có thể đưa ra các biện pháp khắc phục kịp thời. Hệ thống này cũng hỗ trợ trong việc lập kế hoạch phát triển bền vững, đảm bảo rằng các hoạt động kinh tế không gây hại cho môi trường.

2.1. Phân tích không gian và quản lý tài nguyên

Phân tích không gian là một trong những chức năng chính của GIS. Nó cho phép các nhà nghiên cứu và quản lý tài nguyên đánh giá tình trạng hiện tại của môi trường và dự đoán các tác động trong tương lai. Việc sử dụng GIS trong phân tích không gian giúp xác định các khu vực có nguy cơ ô nhiễm cao, từ đó có thể triển khai các biện pháp bảo vệ hiệu quả. Hơn nữa, GIS cũng hỗ trợ trong việc lập bản đồ tài nguyên thiên nhiên, giúp quản lý và sử dụng hợp lý các nguồn tài nguyên.

III. Kết quả nghiên cứu và xây dựng cơ sở dữ liệu GIS tại Phú Thọ

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc xây dựng cơ sở dữ liệu GIS tại Phú Thọ đã đạt được nhiều thành tựu đáng kể. Cơ sở dữ liệu này không chỉ bao gồm thông tin về tài nguyên thiên nhiên mà còn tích hợp các dữ liệu về ô nhiễm môi trường. Các lớp dữ liệu được xây dựng giúp theo dõi và đánh giá tình trạng môi trường một cách hiệu quả. Hệ thống này cũng cho phép cập nhật thông tin thường xuyên, đảm bảo tính chính xác và kịp thời trong quản lý tài nguyên.

3.1. Xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý

Cơ sở dữ liệu nền địa lý được xây dựng dựa trên các bản đồ địa hình và dữ liệu viễn thám. Việc tích hợp các nguồn dữ liệu này giúp tạo ra một hệ thống thông tin phong phú, phục vụ cho việc phân tích và quản lý tài nguyên. Các lớp dữ liệu được tổ chức một cách khoa học, giúp dễ dàng truy cập và sử dụng. Điều này không chỉ nâng cao hiệu quả trong công tác quản lý mà còn góp phần vào việc phát triển bền vững tại Phú Thọ.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển công nghiệp hóa, hiện đại hóa và gia tăng dân số, ô nhiễm môi trường trở thành vấn đề cấp bách toàn cầu. Tại Việt Nam, đặc biệt là tỉnh Phú Thọ, sự phát triển kinh tế xã hội nhanh chóng đã kéo theo nhiều thách thức về bảo vệ tài nguyên và môi trường. Phú Thọ, nằm ở vị trí trung tâm vùng Tây - Đông - Bắc, có diện tích tự nhiên khoảng 353 nghìn ha, với địa hình đa dạng gồm đồng bằng, trung du và miền núi. Tỉnh có hệ thống sông ngòi phong phú gồm sông Hồng, sông Đà, sông Lô và nhiều phụ lưu, tạo nguồn tài nguyên nước dồi dào nhưng cũng đối mặt với nguy cơ ô nhiễm nghiêm trọng.

Mục tiêu nghiên cứu là xây dựng cơ sở dữ liệu hệ thống thông tin địa lý (GIS) tỉnh Phú Thọ nhằm phục vụ công tác bảo vệ môi trường và phát triển bền vững. Nghiên cứu tập trung vào việc thu thập, xử lý và tổ chức dữ liệu không gian và phi không gian liên quan đến tài nguyên môi trường, kinh tế xã hội trong phạm vi toàn tỉnh, đặc biệt các huyện Đoan Hùng, Hạ Hòa, Thanh Ba, Phù Ninh, Yên Lập, Cẩm Khê, Tam Nông, Lâm Thao, Thanh Sơn, Thanh Thủy, Tân Sơn. Thời gian nghiên cứu chủ yếu dựa trên số liệu cập nhật đến năm 2010.

Việc xây dựng cơ sở dữ liệu GIS có ý nghĩa quan trọng trong việc quản lý tài nguyên, cảnh báo ô nhiễm, quy hoạch phát triển kinh tế xã hội và bảo vệ môi trường. Theo báo cáo, độ che phủ rừng đạt 49,4%, diện tích đất nông nghiệp chiếm 77,05% tổng diện tích tự nhiên, tuy nhiên các chỉ số ô nhiễm nước mặt như BOD, COD, TSS, NH4+ vượt tiêu chuẩn cho phép từ 1,2 đến 5,2 lần tại nhiều khu vực. Đây là cơ sở để phát triển các giải pháp quản lý tài nguyên hiệu quả, góp phần phát triển bền vững tỉnh Phú Thọ.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên lý thuyết và mô hình hệ thống thông tin địa lý (GIS) với các khái niệm chính gồm:

• GIS (Geographic Information System): Hệ thống bao gồm phần cứng, phần mềm, dữ liệu và con người nhằm thu thập, lưu trữ, cập nhật, xử lý, phân tích và hiển thị thông tin địa lý trên bề mặt trái đất. GIS kết hợp dữ liệu không gian (spatial data) và dữ liệu thuộc tính (non-spatial data) để phân tích tổng hợp.

• Cơ sở dữ liệu GIS: Bao gồm dữ liệu không gian (dạng vector và raster) và dữ liệu thuộc tính, được tổ chức theo các lớp (layer) chuyên đề. Cơ sở dữ liệu GIS được chuẩn hóa theo các tiêu chuẩn ISO/TC211 và quy định của Bộ Tài nguyên và Môi trường Việt Nam, đảm bảo tính thống nhất, chính xác và khả năng trao đổi dữ liệu.

• Topology: Mối quan hệ logic giữa các đối tượng không gian, giúp tự động hóa xử lý số hóa, giảm dung lượng lưu trữ và xác định các quan hệ không gian như kề cận, kết nối.

• Tích hợp dữ liệu viễn thám (Remote Sensing - RS) và hệ thống định vị toàn cầu (GPS): Giúp cập nhật dữ liệu mới, tăng độ chính xác và hiệu quả trong phân tích tài nguyên môi trường.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Sử dụng bản đồ địa hình tỷ lệ 1:10.000, ảnh viễn thám SPOT độ phân giải 2,5m đến 10m (năm 2008), số liệu quan trắc môi trường, tài liệu điều tra thực địa và các báo cáo kinh tế xã hội của tỉnh Phú Thọ.

• Phương pháp thu thập: Kết hợp điều tra khảo sát thực địa tại các huyện trong tỉnh, thu thập tài liệu thứ cấp từ các cơ quan quản lý và sử dụng công nghệ viễn thám để cập nhật dữ liệu địa lý mới.

• Phương pháp phân tích: Áp dụng phần mềm ArcGIS (ESRI) để xây dựng, quản lý và phân tích cơ sở dữ liệu GIS. Quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu bao gồm: khảo sát hiện trạng dữ liệu, chuẩn hóa dữ liệu theo chuẩn ISO và Bộ TNMT, nhập dữ liệu không gian và thuộc tính, kiểm tra lỗi topology, lập bản đồ chuyên đề và phân tích không gian.

• Cỡ mẫu và phạm vi: Dữ liệu được thu thập và xử lý trên toàn bộ diện tích tỉnh Phú Thọ, tập trung vào các huyện có đặc điểm địa hình và môi trường đa dạng. Cỡ mẫu khảo sát thực địa được lựa chọn đại diện cho các vùng sinh thái và khu vực có nguy cơ ô nhiễm cao.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong giai đoạn 2008-2010, với các bước thu thập dữ liệu, xử lý, xây dựng cơ sở dữ liệu và phân tích chuyên đề.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý: Cơ sở dữ liệu nền được xây dựng dựa trên bản đồ địa hình tỷ lệ 1:10.000 kết hợp ảnh viễn thám SPOT, bao gồm các lớp thông tin về địa hình, thủy văn, giao thông, dân cư, cơ sở hạ tầng và biên giới hành chính. Dữ liệu được chuẩn hóa theo chuẩn GeoDatabase, đảm bảo tính toàn vẹn topology và liên kết dữ liệu không gian - thuộc tính.

2. Xây dựng cơ sở dữ liệu chuyên đề tài nguyên môi trường: Các lớp dữ liệu chuyên đề về môi trường đất, nước, không khí và tài nguyên rừng được xây dựng chi tiết. Ví dụ, lớp dữ liệu ô nhiễm NH4+ trong nước ngầm cho thấy nồng độ vượt tiêu chuẩn cho phép từ 1,2 đến 5,2 lần tại nhiều huyện như Phù Ninh, Lâm Thao, Hạ Hòa. Dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trong đất tại huyện Cẩm Khê vượt 36,3 - 37,1 lần so với giới hạn cho phép.

3. Đánh giá hiện trạng tài nguyên và môi trường: Tài nguyên rừng có trữ lượng gỗ khoảng 3,5 triệu m3, độ che phủ rừng đạt 49,4%. Diện tích đất nông nghiệp chiếm 77,05% tổng diện tích tự nhiên. Tuy nhiên, ô nhiễm môi trường đất và nước đang gia tăng do hoạt động công nghiệp, nông nghiệp và đô thị hóa. Chất lượng nước mặt tại các sông lớn như sông Hồng, sông Lô có dấu hiệu ô nhiễm với các chỉ số BOD, COD, TSS vượt tiêu chuẩn từ 1,2 đến 3,4 lần.

4. Ứng dụng GIS trong quản lý môi trường: GIS được sử dụng để cập nhật, phân tích và trình bày dữ liệu môi trường, hỗ trợ công tác quản lý tài nguyên và cảnh báo ô nhiễm. Các bản đồ chuyên đề về ô nhiễm nước, đất và phân bố rừng giúp xác định vùng nguy cơ và đề xuất giải pháp quản lý.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc xây dựng cơ sở dữ liệu GIS tỉnh Phú Thọ đã tạo ra một hệ thống thông tin đồng bộ, chính xác và có khả năng cập nhật liên tục. Việc tích hợp dữ liệu viễn thám và khảo sát thực địa giúp nâng cao độ tin cậy của dữ liệu. So với các nghiên cứu ứng dụng GIS trong quản lý tài nguyên môi trường tại các tỉnh khác, Phú Thọ đã có bước tiến đáng kể trong việc chuẩn hóa và tổ chức dữ liệu theo chuẩn quốc tế.

Các biểu đồ diễn biến ô nhiễm BOD, COD, TSS và NH4+ trong nước ao, đầm, hồ thể hiện xu hướng gia tăng ô nhiễm trong giai đoạn 2008-2009, phản ánh tác động của hoạt động sản xuất và sinh hoạt chưa được kiểm soát chặt chẽ. Việc xây dựng các lớp dữ liệu chuyên đề giúp các nhà quản lý dễ dàng nhận diện các điểm nóng ô nhiễm và đưa ra các biện pháp xử lý kịp thời.

Tuy nhiên, nghiên cứu cũng chỉ ra hạn chế về nguồn nhân lực và công nghệ tại địa phương, ảnh hưởng đến việc cập nhật và khai thác dữ liệu GIS hiệu quả. So với các ứng dụng GIS trên thế giới, Phú Thọ cần tiếp tục đầu tư nâng cao năng lực công nghệ và đào tạo nhân sự để phát huy tối đa tiềm năng của hệ thống.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tăng cường đào tạo và phát triển nguồn nhân lực GIS: Đào tạo chuyên sâu cho cán bộ quản lý và kỹ thuật viên về công nghệ GIS, viễn thám và phân tích dữ liệu không gian nhằm nâng cao năng lực vận hành và khai thác hệ thống. Thời gian thực hiện: 1-2 năm; Chủ thể: Sở Tài nguyên và Môi trường phối hợp với các trường đại học.

2. Xây dựng hệ thống cập nhật dữ liệu liên tục: Thiết lập quy trình thu thập, cập nhật dữ liệu viễn thám và khảo sát thực địa định kỳ để đảm bảo cơ sở dữ liệu GIS luôn phản ánh chính xác hiện trạng tài nguyên và môi trường. Thời gian thực hiện: hàng năm; Chủ thể: Trung tâm Quan trắc môi trường tỉnh.

3. Phát triển các ứng dụng GIS hỗ trợ ra quyết định: Tích hợp GIS với các mô hình phân tích môi trường để dự báo ô nhiễm, đánh giá tác động và lập kế hoạch quản lý tài nguyên hiệu quả. Thời gian thực hiện: 2-3 năm; Chủ thể: Sở Khoa học và Công nghệ, Sở Tài nguyên và Môi trường.

4. Tăng cường hợp tác liên ngành và chia sẻ dữ liệu: Xây dựng cơ chế phối hợp giữa các sở, ngành và địa phương trong việc chia sẻ và sử dụng dữ liệu GIS nhằm tránh trùng lặp, nâng cao hiệu quả quản lý. Thời gian thực hiện: ngay lập tức và duy trì thường xuyên; Chủ thể: UBND tỉnh, các sở ngành liên quan.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Cán bộ quản lý tài nguyên và môi trường: Giúp nâng cao hiệu quả quản lý, giám sát và ra quyết định dựa trên dữ liệu GIS chính xác và cập nhật.

2. Nhà quy hoạch đô thị và nông thôn: Sử dụng cơ sở dữ liệu GIS để lập quy hoạch phát triển bền vững, giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.

3. Các nhà nghiên cứu khoa học môi trường: Cung cấp dữ liệu và phương pháp phân tích không gian phục vụ nghiên cứu đa ngành về tài nguyên và môi trường.

4. Doanh nghiệp và nhà đầu tư: Hỗ trợ đánh giá hiện trạng môi trường và tiềm năng phát triển kinh tế dựa trên dữ liệu GIS, từ đó đưa ra các quyết định đầu tư hợp lý.

Câu hỏi thường gặp

1. GIS là gì và tại sao quan trọng trong quản lý môi trường?
   GIS là hệ thống thông tin địa lý giúp thu thập, lưu trữ và phân tích dữ liệu không gian và thuộc tính. Nó quan trọng vì cung cấp cái nhìn tổng thể, chính xác về tài nguyên và môi trường, hỗ trợ ra quyết định hiệu quả.

2. Phạm vi nghiên cứu của luận văn bao gồm những gì?
   Phạm vi nghiên cứu bao gồm toàn bộ diện tích tự nhiên tỉnh Phú Thọ, tập trung vào các huyện có đặc điểm địa hình và môi trường đa dạng, với dữ liệu cập nhật đến năm 2010.

3. Các nguồn dữ liệu chính được sử dụng trong nghiên cứu là gì?
   Nguồn dữ liệu gồm bản đồ địa hình tỷ lệ 1:10.000, ảnh viễn thám SPOT, số liệu quan trắc môi trường, tài liệu điều tra thực địa và các báo cáo kinh tế xã hội của tỉnh.

4. Lợi ích của việc xây dựng cơ sở dữ liệu GIS cho tỉnh Phú Thọ?
   Cơ sở dữ liệu GIS giúp quản lý tài nguyên hiệu quả, cảnh báo ô nhiễm, hỗ trợ quy hoạch phát triển bền vững và nâng cao năng lực quản lý môi trường của địa phương.

5. Những thách thức chính trong việc ứng dụng GIS tại Phú Thọ là gì?
   Thách thức gồm thiếu nguồn nhân lực chuyên môn, hạn chế về công nghệ cập nhật dữ liệu, và cần tăng cường phối hợp liên ngành để chia sẻ dữ liệu hiệu quả.

Kết luận

• Đã xây dựng thành công cơ sở dữ liệu GIS nền địa lý và chuyên đề tài nguyên môi trường tỉnh Phú Thọ với độ chính xác và tính cập nhật cao.
• Phát hiện các điểm nóng ô nhiễm nước và đất với các chỉ số vượt tiêu chuẩn từ 1,2 đến 5,2 lần, cảnh báo nguy cơ suy thoái môi trường.
• GIS được chứng minh là công cụ hiệu quả hỗ trợ quản lý tài nguyên, quy hoạch và bảo vệ môi trường tại địa phương.
• Cần tiếp tục đầu tư phát triển nguồn nhân lực, công nghệ và cơ chế phối hợp để nâng cao hiệu quả ứng dụng GIS.
• Khuyến nghị triển khai các giải pháp cập nhật dữ liệu liên tục, đào tạo chuyên sâu và phát triển ứng dụng GIS hỗ trợ ra quyết định trong 1-3 năm tới.

Hành động tiếp theo là triển khai các đề xuất nhằm hoàn thiện hệ thống GIS tỉnh Phú Thọ, đồng thời mở rộng ứng dụng trong các lĩnh vực quản lý tài nguyên và phát triển bền vững. Các cơ quan quản lý và nhà nghiên cứu được khuyến khích sử dụng kết quả nghiên cứu để nâng cao hiệu quả công tác bảo vệ môi trường.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỎNG QUAN VÁN ĐÈ NGHIÊN CỨU 1.1 Hệ thống thông tin địa lý (GIS), những ứng dụng trong khoa học và thực tiễn 1.1 Khái niệm về GIS và lịch sử phát triển Theo ESRI (Enviromental System Reseach Institute - Viện Nghiên cứu hệ thống Môi trường): Hệ thống thông tin địa lí (Geographic Information System - GIS) "Là một hệ thống bao gồm phần cứng, phần mềm, đữ liệu và con người nhằm thu thập, lưu trữ, cập nhật, xử lí, phân tích và hiển thị các thông tin địa lí trên bề mặt trái dat". Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một công cụ máy tính dé thu thập, lưu trữ và phân tích các sự vật, hiện tượng trên trái đất. Công nghệ GIS kết hợp các thao tác cơ sở đữ liệu thông thường (như cấu trúc hỏi đáp) và các phép phân tích thống kê, phân tích địa lý, trong đó phép phân tích địa lý và hình ảnh được cung cấp duy nhất từ các bản đồ. Những khả năng này phân biệt GIS với các hệ thống thông tin khác và khiến cho GIS có phạm vi ứng dụng rộng trong nhiều lĩnh vực khác nhau (phân tích các sự kiện, dự đoán tác động và hoạch định chiến lược).

Ở mỗi khía cạnh khác nhau GIS được nhìn nhận một cách khác nhau: - Co sở dữ liệu địa lý (Geodatabase): GIS là một cơ sở dữ liệu không gian chuyên tải thông tin địa lý theo quan điểm gốc của mô hình dữ liệu GIS (yếu tố, topology, mạng lưới, raster,. - Hình tượng hoá (Geovisualization): GIS là tập các bản đồ thông minh thể hiện các yếu tố và quan hệ giữa các yếu tô trên mặt đất. Dựa trên thông tin địa lý có thể tạo nhiều loại bản đồ và sử dụng chúng như là một cửa số vào trong cơ sở dữ liệu dé hỗ trợ tra cứu, phân tích và biên tập thông tin. - Xử lý (Geoprocessing): GIS là các công cụ xử lý thông tin cho phép tạo ra các thông tin mới từ thông tin đã có.

Các chức năng xử lý thông tin địa lý lẫy thông tin từ các tập dit liệu đã có, áp dụng các chức năng phân tích và ghi kết quả vào một tập mới. Tran Thanh Hà - Lớp Cao học Môi trường K17 10 Nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu hệ thong thông tin địa lý (GIS) tinh Phú Thọ phục vụ bảo vệ môi trường và phát triên bên vững Những năm đầu của thập kỷ 60 (1963-1964), các nhà khoa học Canada đã xây dựng hệ GIS đầu tiên với tên gọi “Canada Geographic Information System”, được sử dụng trong công tác quản lý tài nguyên ở Canada. Ban đầu, GIS chủ yếu dùng dé phục vụ công tác điều tra và quan lý tài nguyên. Đến giữa thập ky 60, GIS đã phát triển dé phục vụ cho công tác khai thác và quan lý đô thi.

Trong những năm của thập kỷ 70, công nghệ phan cứng máy tính phát trién, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của GIS (giá thành máy tính giảm, tốc độ xử lý và dung lượng bộ nhớ tăng lên. Nhờ đó mà GIS dần được thương mại hóa. Trong thời kỳ này, nhờ sự phát triển của công nghệ thông tin mà những khả năng xử lý đồ họa trên máy tính trở thành dé dàng và thuận tiện. Hàng loạt các chương trình phần mềm xử lý đồ họa và các phiên bản đầu tiên của các phần mềm GIS ra đời như phần mềm ARC/INFOR.

Trong những năm 80, là thời kỳ bùng nỗ GIS, công nghệ GIS phát triển mạnh mẽ, trở thành một công nghệ có tính thương mại, được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khoa học và hoạt động thực tiễn có sử dụng thông tin không gian. Đặc biệt ở Mỹ, Canada và châu Âu, người ta đã xây dựng và không ngừng hoàn thiện các chương trình phần mềm có uy tín quốc tế như ARC/INFOR, PCI, ILWIS, SPAN, IDRISI,. Sang đến những năm 90, con người đã đạt được những thành tựu to lớn trong kỹ thuật viễn thám (Remote Sensing) và hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System). Xu hướng tích hop RS va GIS, tích hợp RS, GIS va GPS đã xuất hiện.

Việc tích hop ba công nghệ nay đã hỗ trợ cho các nhà khoa học và các nha quản lý trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau (quân sự, kinh tế, chính trị, văn hóa, khoa học tự nhiên, khoa học vũ trụ, quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường, dự báo các tai biến. Ở Việt Nam, công nghệ GIS được đưa vào nghiên cứu và sử dụng khá sớm, vào khoảng những năm 90. Từ đó trở đi, công nghệ GIS đã được nhiều cá nhân và tập thể nghiên cứu, ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau. Các phần mềm GIS được sử dụng ở nước ta rât đa dạng và chủ yêu là các phân mêm thương mại ngoại Tran Thanh Hà - Lớp Cao học Môi trường K17 11 Nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu hệ thong thông tin địa lý (GIS) tinh Phú Thọ phục vụ bảo vệ môi trường và phát triên bên vững nhập như: Arc/Info, ArView, ArcGIS (của ESRI), MGE, Geomedia (của Intergraph), Mapinfo (của Mapinfo); GRASS (phần mềm mã nguồn mở do nhiều tô chức phát triển).

Đến nay, ở nước ta, GIS đã được ứng dụng trong khá nhiều ngành như quy hoạch nông lâm nghiệp, quản lý rừng, lưu trữ tư liệu địa chất, đo đạc bản đồ, địa chính, quản lý đô thị. Tuy nhiên, các ứng dụng có hiệu quả nhất mới giới hạn ở các lĩnh vực lưu trữ, in ấn các tư liệu bản đồ bằng công nghệ GIS. Các ứng dụng GIS thuộc lĩnh vực quản lý, điều hành, trợ giúp quyết định hầu như mới dừng ở mức thử nghiệm, còn cần thời gian và đầu tư mới có thể đưa vào ứng dụng chính thức.2 Cấu trúc của Hệ thống thông tin địa lý (GIS) Phan cứng (Hardware) Phan cứng của hệ thống GIS bao gồm các loại máy tinh và các thiết bị ngoại vi dé nhập dữ liệu, in ấn và truy xuất kết quả. Máy tính có thể được nối mạng cục bộ hoặc internet để chia sẻ thông tin.

Trong số các thiết bị ngoại vi, bên cạnh máy in, máy vẽ, v., trong trường hợp cần phải chuyên đổi thông tin từ ảnh tương tự, bản đồ sang dạng số cần có cả máy quét. Phan mém (Software) Công cu quan trọng trong công nghệ GIS là các phần mém tin hoc. Mỗi loại phần mềm có những chức năng và công dụng riêng. Một cách gần đúng, có thể chia phần mềm GIS ra làm 3 nhóm: Nhóm phần mềm đồ hoạ (Microstation, Autocad, v.

Là nhóm các phần mềm được ứng dụng dé biên tập, quản lý, cập nhật và hiện chỉnh các loại bản đồ dạng SỐ. Nhóm phần mềm quản trị bản đồ (Mapinfor, Arc/View, MGE, v. La những phần mềm mà ngoài chức năng đồ hoạ, thành lập bản đồ số, nắn chỉnh hình học, chuyên đổi toa độ chúng có khả năng kết nối các thông tin ban đồ (thông tin không gian) với thông tin thuộc tinh (thông tin phi không gian) và quản lý chúng. Tran Thanh Hà - Lớp Cao học Môi trường K17 12 Nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu hệ thong thông tin địa lý (GIS) tinh Phú Thọ phục vụ bảo vệ môi trường và phát triên bên vững Nhóm phần mềm quản trị và phân tích không gian (Arc/Infor, Arc/View, Softdesk, Arc/ViewGIS, v.

Là các phần mềm mà ngoài khả năng cập nhật và quản lý thông tin chúng có thêm chức năng phân tích dữ liệu không gian. Các phần mềm GIS rất đa dạng có nhiều tính năng khác nhau. Các modul phần mềm phải thực hiện được các nhiệm vụ, bao gồm: Nhập và kiểm tra đữ liệu, phân tích và biến đổi dữ liệu, lưu trữ và quản trị dit liệu, hỏi đáp về dữ liệu và tương tac với người sử dung, xuất và in ấn đữ liệu. Các phần mềm ngày càng được hoàn thiện, phát triển với các chức năng đa dạng hơn, thân thiện với người dùng hơn và khả năng quản lý dữ liệu hiệu quả hơn.

Dữ liệu (Data) Dữ liệu là thành phần quan trọng nhất trong hệ thống GIS. Dữ liệu được phân thành 2 loại: Dữ liệu không gian (spatial data) và dữ liệu phi không gian (non- spatial data). Dữ liệu không gian là thông tin về vị trí của các đối tượng trong thế giới thực trên mặt đất theo một hệ quy chiếu nhất định (toạ độ). Dữ liệu phi không gian là dữ liệu thuộc tính (attribute) hoặc dữ liệu mô tả các đối tượng địa lý, dữ liệu này có thé là đỉnh lượng hoặc định tính.

Sự kết nối giữa dữ liệu không gian và phi không gian là cơ sở dé xác định chính xác các thông tin của đối tượng địa lý và thực hiện phép phân tích tổng hợp trong hệ thống GIS. Con người (People) Không thể có một hệ thống nào vận hành tốt mà không có sự tham gia của con người. Con người được coi là bộ não của hệ thống. Con người thiết kế, thành lập, khai thác và bảo trì hệ thống.

Bốn thành phần nêu trên tạo thành một hệ thống thống nhất hoàn chỉnh. Người ta ví rằng: Thiết bị (phần cứng, phần mềm), quy trình xử lý và con người là công cụ điều khiển và vận hành hệ thống, cơ sở đữ liệu là nguyên liệu tạo ra các sản phâm của hệ. Tran Thanh Hà - Lớp Cao học Môi trường K17 13 Nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu hệ thong thông tin địa lý (GIS) tinh Phú Thọ phục vụ bảo vệ môi trường và phát triên bên vững Hình 1. Sơ đồ tổ chức của hệ thống GIS 1.3 Các chức năng của GIS Hệ thống GIS thực hiện các chức năng cơ bản sau đây: e Nhập dữ liệu Bao gồm mọi khía cạnh của việc biến đổi các số liệu thu nhập được dưới dạng các bản đồ, số liệu đo đạc ngoại nghiệp, ảnh hàng không, ảnh vệ tinh và các thiết bị ghi thành một hình thức số tương thích.

Việc nhập dit liệu và kiểm tra dữ liệu cần thiết cho xây dựng một cơ sở dữ liệu địa lý. Việc kiểm tra thông tin dữ liệu đầu vào có yêu cầu sau: - Tất cả các thông tin đầu vào phải đảm bảo tính chính xác duy nhất và không có lỗi khi mô tả thuộc tính. - Kiểm tra các lỗi về sai lệch vị trí, tỷ lệ, độ méo hình, v,v. tinh không day đủ của các thông tin dữ liệu không gian bằng cách vẽ ra với cùng tỷ lệ và so sánh với các thông tin gốc.

- Kiểm tra các thông tin sai sót đối với các thông tin không gian bằng cách in ra và kiêm tra so với thông tin đã có.