CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 Khái niệm về GIS và ứng dụng công nghệ thông tin trên GIS 1.1 Khái niệm GIS GIS (Geographic Information System - Hệ thống thông tin địa lý):Một hệ thống dựa vào máy tính để trợ giúp cho công tác thu thập, bảo vệ. lưu trữ, phân tích, xuất, phân phối dữ liệu và thông tin không gian.2 Nguồn gốc và sự phát triển của GIS GIS được khai phá vào những năm 1960 từ một sáng kiến về bản đồ hoá công tác quản lý rừng của người dân Canada. GIS được phát triển thông qua việc tìm kiếm của các nhà nghiên cứu ở các trường Đại học và Chính phủ Canada, Mỹ và các quốc gia khác nhằm mục đích giới thiệu các yếu tố địa lý của Trái đất bằng cách sử dụng một hệ cơ sở dữ liệu máy tính, hiển thị nó trên thiết bị đầu cuối của máy tính và vẽ bản đồ ra giấy. Họ đã phát triển các chương trình máy tính để tìm kiếm và phân tích dữ liệu này một cách nhanh chóng.
Đến những năm 1970, một số hợp tác được thiết lập để phát triển và bán các hệ thống máy tính sử dụng cho việc vẽ bản đồ và phân tích. Ngày nay, hai hãng phát triển phần mềm GIS hàng đầu đã tìm thấy nguồn gốc của họ trong những ngày đầu tiên mới phát triển, tuy nhiên vào thời kỳ đó họ chú trọng đi sâu vào hai hường công nghệ khác biệt nhau; Tập đoàn Intergraph của Huntsville, Alabama đã tập trung vào dữ liệu đầu vào và khả năng lưu trữ có hiệu quả của dữ liệu GIS cũng như sự chuẩn bị các bản đồ được xuất ra từ máy tính để cạnh tranh với các bản đồ truyền thống về chất lượng vẽ bản đồ. Viện nghiên cứu hệ thống môi trường ESRI (the Environmental Systems Research Institute) của Redlands, California tập trung vào việc cung cấp bộ công cụ máy tính để phân tích các dữ liệu GIS. Qua nhiều năm, cả hai công ty trên đã không ngừng phát triển khả năng trên về các hệ thống của họ.
Ban đầu, các cơ quan chính phủ, các ngành phục vụ cộng đồng và các tập đoàn lớn mới có thể có khả năng sử dụng GIS bởi vì chi phí cao. Trên nền tảng các máy chủ và các máy tính con, một trạm nghiên cứu GIS điển hình đòi hỏi một chi phí hơn 100.000 đô la bao gồm tất cả các phần cứng, phần mềm và công tác đào tạo. 2 Tuy nhiên, thị trường GIS được mở rộng một cách mạnh mẽ vào đầu những năm 1980 nhờ vào các tạp chí thương mại, các hội nghị và các sự hợp tác chuyên nghiệp truyền bá cho toàn thế giới về lợi ích của GIS. GIS phát triển nhanh như nấm cùng với sự xuất hiện của máy tính cá nhân và các phần mềm GIS đã nhanh chóng thích nghi với bước ngoạt mới và ít đắt đỏ hơn.
Và chi phí của các phần mềm đã giảm trong khi số lượng người sử dụng ngày càng gia tăng; Mặc dù vậy, thời gian đầu GIS được ít người sử dụng bởi nó đòi hỏi phải có phần mềm được cài đặt trong máy tính và đào tạo để sử dụng nó. Tuy nhiên, hàng chục triệu đô la đã được đầu tư vào xây dựng cơ sở dữ liệu GIS từ các bản đồ giấy, ảnh không gian và ảnh vệ tinh. Các dữ liệu này vẫn chưa đạt được trên quy mô rộng lớn cho đến khi các chuyên gia GIS quyết định vẽ chúng trên giấy để tiến hành phân loại chúng. Đến những năm 1990, Internet mở cánh cửa cho việc đưa dữ liệu GIS có giá tri này đến với người sử dụng trên toàn thế giới; Ngày nay, có hàng trăm website đăng tải dữ liệu GIS trực tuyến trên mạng toàn cầu Internet.
Bất kỳ một ai có thể sử dụng các trình duyệt web đều có thể truy cập và xem dữ liệu GIS. Và như là một kết quả, thị trường các sản phẩm và dịch vụ GIS với lợi nhuận 7 tỷ đô la vào năm 1999 đang ngày càng gia tăng tốc độ gần 13% mỗi năm; 1.3 Các đặc điểm điển hình của hệ thống GIS Các đặc điểm của thế giới trên bề mặt Trái đất được mô tả lại trên một hệ quy chiếu bản đồi và được lưu lại trong máy tính. Đồng thời, máy tính cũng lưu lại lưới chiếu và các thuộc tính của đặc điểm bản đồ đó để có thể trả lời các câu hỏi như “Chúng ở đâu?” và “Chúng là cái gì?”; Các đặc điểm bản đồ có thể được hiển thị hoặc vẽ ra khi kết hợp bất kỳ hai hay nhiều đối tượng và hầu như trên bất kỳ một tỷ lệ bản đồ. Tin học hoá các dữ liệu bản đồ phải được sử dụng một cách linh hoạt hơn với các bản đồ giấy truyền thống; GIS có khả năng phân tích mối quan hệ trong không gian giữa các đặc điểm bản đồ 3 1.4 Sự cần thiết của GIS GIS là cần thiết phần nào đó bởi vì dân số trên thế giới đang tăng nhanh và công nghệ đang ở trình độ cao trong khi công tác tài nguyên, đặc biệt là không khí và đất đang ở trong tình trạng giới hạn do hoạt động của con người.
Dân số thế giới đã tăng gấp đôi trong 50 năm qua và đạt mức 6 tỷ người và dường như chúng ta sữ có thêm 5 tỷ người nữa trong vòng 50 năm tới. 100 nghìn năm đầu tiên của sự tồn tại của con người đã gây ra rất ít các tác động lên các tài nguyên của Thế giới trong khi chỉ 300 năm vừa qua, con người đã làm biến đổi thường xuyên đa phần bề mặt của Trái đất. Khí quyển ở các đại dương đã cho thấy sự suy giảm khả năng hấp thụ tốt các khí CO2 và khí Nitơ, hai sản phẩm xả thải chính của con người. Bùn đã “bóp nghẹt” nhiều con sông và có vô số các ví dụ khoanh vùng nơi mà ô zôn hay các chất thải độc hại khác làm tổn thương sức khoẻ cộng đồng.
Đến cuối thế kỷ 20, đa số các vùng đất thích hợp đều có người ở và chỉ một vài phần trăm nhỏ diện tích đất bề mặt chưa bị trồng, cắt xén, chăn thả, xây dựng lên trên, hút nước, ngập lụt hay bị biến đổi theo cách khác bởi con người; GIS giúp chúng ta xác định được các vấn đề môi trường bằng cách cung cấp các thông tin chủ yếu về nơi mà các vấn đề đó xảy ra và ai bị tác động bởi chúng. GIS giúp ta xác định nguồn, vị trí và quy mô của các tác động môi trường có hại và có thể giúp ta đưa ra kế hoạch hành động để quan trắc, quản lý và giảm thiểu các thiệt hại môi trường; Nhiều doanh nghiệp cần GIS vì họ cố gắng gia tăng hiệu quả trong việc phân phối sản phẩm và dịch vụ của mình. Các doanh nghiệp bán lẻ tiến hành đặt các cửa hàng của mình dựa vào một số yếu tố không gian có liên quan như: các khách hàng tiềm năng phân bố ở đâu? Khu vực phân phối các doanh nghiệp đối thủ ở đâu? Đâu là vị trí tiềm năng cho một cửa tiệm mới? Luồng giao thông nào gần với các cửa tiệm hiện nay và việc đỗ xe và mua sắm ở các cửa hàng đó có dễ dàng hay không? Việc phân tích không gian được sử dụng hàng ngày để trả lời cho các câu hỏi đó. GIS cũng được sử dụng trong hàng trăm ứng dụng khác nhau trong kinh doanh như 4 để vạch các tuyến đi của phương tiện phân phối sản phẩm, hướng dẫn cho việc quảng cáo, thiết lập các toà nhà, lập kế hoạch xây dựng hay mua bán đất; Các tổ chức cộng đồng cũng được sự hỗ trợ của GIS bởi lẽ GIS hỗ trợ các chức năng của chính phủ.
Sự phát triển đô thị gây ra sự thay đổi về cảnh quan và GIS là một công cụ quan trọng cho việc quy hoạch hợp lý. Các phương tiện của dịch vụ khẩn cấp được thường xuyên điều động và việc vạch tuyến đường đi có sự trợ giúp của GIS. GIS dùng cho việc đáp lại các tình huống khẩn cấp nước phát triển và cài đặt rộng rãi để phản ứng nhanh các yêu cầu khẩn. Người gọi điện đến số máy khẩn cấp được xác nhận tự động thông qua số điện thoại gọi đến.
Và số điện thoại giúp cho việc xác nhận địa chỉ của tòa nhà đang có sự cố cũng như xác định các trạm cứu hỏa, cảnh sát hay cấp cứu gần nhất. Một bản đồ đường đi ngay lập tức được thiết lập để cung cấp đường đi tối ưu đến nơi cần sự hỗ trợ và được gởi về các trạm ứng cứu phù hợp cùng với hệ thống báo động tự động. Trên đây là một số trường hợp mà sự hỗ trợ của GIS là rất cần thiết đối với xã hội loài người hiện nay. Tuy nhiên, sự phát triển của công nghệ lại tạo nên động lực thúc đẩy sự phát triển và ứng dụng của GIS.
Việc phân tích không gian trở nên có ích hơn nhiều với máy tính tốc độ cao hơn và ổ đĩa cứng lưu trữ lớn hơn. đồng thời việc giá cả thiết bị ngày càng giảm do cạnh tranh đã giúp cho GIS ngày càng phổ biến và phát huy tốt hơn sức mạnh của nó.5 Thành phần của GIS Một hệ thống thông tin địa lý bao gồm phần cứng, phần mềm, dữ liệu, con người và bộ quy định ở cấp độ tổ chức. Các hợp phần này phải được hợp nhất tốt để phục vụ cho việc sử dụng GIS hiệu quả; và sự phát triển và tương thích của các hợp phần là một quá trình lặp đi lặp lại theo chiều hướng phát triển liên tục. Việc lựa chọn và trang bị phần cứng và phần mềm thường là những bước dễ dàng nhất và nhanh nhất trong quá trình phát triển một hệ GIS.
Việc thu thập và tổ chức dữ liệu, phát triển nhân sự và thiết lập các quy định cho vấn đề sử dụng GIS thường khó khăn hơn và tốn nhiều thời gian hơn.1: Thành phần của GIS a) Phần cứng: Phần cứng của GIS được xem là phần cố định mà bằng mắt thường ta có thể dễ dàng thấy được. Nó bao gồm máy tính và thiết bị ngoại vi. Máy tính có thể là máy có bất kỳ kích thước nào và có thể do nhiều hãng sản xuất với cấu hình khác nhau. Tuy nhiên, máy tính có cấu hình mạnh là điều mong muốn để sử dụng trong GIS.
Các thiết bị ngoại vi bao gồm bản đồ số hoá, máy quét, máy in và máy vẽ. Các thiết bị này đều hết sức đa dạng về kích cỡ, kiểu dáng, tốc độ xử lý và độ phân giải do các hãng khác nhau sản xuất. Chúng được kết nối với máy tính để thực hiện việc nhập và xuất dữ liệu.