CHƯƠNG 1: CƠ SỞ HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ 1.1 Tổng quan về hệ thông tin địa lý 1.1 Khái niệm chung về HTTĐL Có nhiều quan niệm khác nhau khi định nghĩa hệ thống thông tin địa lý: "Hệ thông tin địa lý là một hệ thống thông tin bao gồm một số hệ con (subsystem) có khả năng biến đổi các dữ liệu địa lý thành những thông tin có ích" – theo định nghĩa của Calkin và Tomlinson, 1977. "Hệ thông tin địa lý là một hệ thống quản trị cơ sở dữ liệu bằng máy tính để thu thập, lưu trữ, phân tích và hiển thị không gian" (theo định nghĩa của National Center for Geographic Information and Analysis, 1988). Theo định nghĩa của ESRI (Environmental System Research Institute) thì “Hệ thông tin địa lý là một tập hợp có tổ chức bao gồm phần cứng, phần mềm máy tính, dữ liệu địa lý và con người, được thiết kế nhằm mục đích nắm bắt, lưu trữ, cập nhật, điều khiển, phân tích và kết xuất”. Cho đến nay, định nghĩa được nhiều người sử dụng nhất là: hệ thống thông tin địa lý là một hệ thống kết hợp giữa con người và hệ thống máy tính cùng các thiết bị ngoại vi để lưu trữ, xử lý, phân tích, hiển thị các thông tin địa lý để phục vụ một mục đích nghiên cứu nhất định.2 Các thành phần trong hệ thông tin địa lý Một hệ thống GIS gồm có 5 thành phần cơ bản sau: 1.
Hệ thống thiết bị phần cứng. Hệ thống phần mềm. Hệ thống cơ sở dữ liệu. Đội ngũ chuyên gia và cán bộ kỹ thuật 5.
Các quy trình. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.1 Các thành phần cơ bản của GIS [2] a. Hệ thống thiết bị phần cứng Về cơ bản hệ thống thiết bị phần cứng của một hệ thống thông tin địa lý bao gồm các phần chính là bộ xử lý trung tâm (CPU), 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… Máy tính hoặc bộ xử lý trung tâm (CPU) được nối với thiết bị chứa ổ đĩa, cung cấp không gian để lưu trữ số liệu và các chương trình. Máy số hóa (Digitizer) hoặc thiết bị chuyên dụng khác có nhiệm vụ chuyển hóa 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 tư liệu đặc biệt. Người sử dụng máy tính và các thiết bị ngoại vi khác (như máy in, máy vẽ, máy số hóa và các thiết bị khác nối với máy tính) thông qua một thiết bị hiển thị hình ảnh (Video Display Unit - VDU) để cho phép các sản phẩm đầu ra được hiển thị nhanh chóng. Hệ thống phần mềm Đi kèm với hệ thống thiết bị Trong HTTĐL ở trên là một hệ phần mềm có tối thiểu 4 nhóm chức năng sau đây: - Nhập thông tin không gian và thông tin thuộc tính từ các nguồn khác nhau.
- Lưu trữ, điều chỉnh, cập nhật và tổ chức các thông tin không gian và thông tin thuộc tính. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 5 - Phân tích biến đổi thông tin trong cơ sở dữ liệu nhằm giải quyết các bài toán tối ưu và mô hình phỏng không gian – thời gian. - Hiển thị và trình bày thông tin dưới dạng khác nhau, với các biện pháp khác nhau. Phần mềm được phân thành ba lớp: hệ điều hành, các chương trình tiện ích đặc biệt là các chương trình ứng dụng.
Hệ thống cơ sở dữ liệu Gồm các loại dữ liệu cần thiết phục vụ cho mục đích sử dụng. Tuy nhiên chúng ta cần phải thấy rằng một hệ thống phần cứng và phần mềm của hệ thống thông tin địa lý chỉ chiếm khoảng 15% giá thành toàn hệ thống, bảo dưỡng hoạt động cho hệ thống chiếm 5% giá trị, đào tạo cán bộ khoảng 10%, còn lại 70% là giá trị của dữ liệu. Vì vậy, có thể nói cơ sở dữ liệu là “linh hồn” của hệ thống thông tin địa lý. Cơ sở dữ liệu là bộ các thông tin được lưu dưới dạng số theo một khuôn dạng nào đó mà máy tính có thể hiểu được và đọc được.
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. Đội ngũ chuyên gia và cán bộ kỹ thuật Như chúng ta đã biết, đối với một tổ chức không chỉ đơn giản mua hệ thống phần cứng và một phần phần mềm nào đó là đủ, nó đòi hỏi phải có đội ngũ các chuyên gia và cán bộ kỹ thuật là những người trực tiếp thiết kế, xây dựng và và vận hành hệ thống thông tin địa lý. Sự khác nhau giữa hệ thống thông tin địa lý với các hệ thống thông tin địa lý khác ở hai điểm sau: - Cơ sở dữ liệu bao gồm dữ liệu địa lý và các dữ liệu thuộc tính (các dữ liệu chữ – số, dữ liệu multimedial…) và mối quan hệ giữa hai loại dữ liệu này.
- Hệ thống thông tin đầu vào và hệ thống hiển thị thông tin đòi hỏi phải có những đặc thù riêng về độ chính xác. Các quy trình Gồm các bước thu thập dữ liệu, xử lý dữ liệu, đưa ra kết quả. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.3 Chức năng cơ bản của GIS Bất kỳ một hệ thống thông tin địa lý nào cũng phải có các chức năng cơ bản để giải quyết hiệu quả các vấn đề trong thế giới thực. Các chức năng đó là: a.
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. Một tập hợp lớn các công cụ máy tính cho mục đích này bao gồm đầu tương tác hoặc thiết bị hiện hình khả biến, máy số hóa, các danh mục, số liệu trong các tệp văn bản, các loại máy quét (có thể được đặt trên vệ tinh hoặc máy bay) để ghi trực tiếp hoặc để chuyển đổi các bản đồ và các hình ảnh chụp sang dạng khác mà máy tính có thể đọc được cùng với các thiết bị cần thiết cho việc ghi các số liệu đã viết trên phương tiện từ như băng từ hay đĩa từ. Việc nhập dữ 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 sai lệch vị trí, tỷ lệ, độ méo hình và tính không đầy 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 kiểm tra so với thông tin đã có. Lưu trữ và quản lý dữ liệu Các chương trình phần mềm được sử dụng để thực hiện nhiệm vụ tổ chức cơ sở dữ liệu và có thể xem đây là hệ thống quản trị cơ sở dữ liệu. Các chương trình này sẽ lưu trữ và quản lý dữ liệu theo cách thức chuẩn mẫu riêng hợp lý để đáp ứng mọi nhu cầu cần thiết của hệ thống sao cho có hiệu quả cao nhất.
Xử lý dữ liệu đơn giản Bao gồm hai hoạt động là: + Những biến đổi cần thiết để khử các sai số (các sai sót từ các dữ liệu) hoặc đưa chúng vào số liệu mới hoặc so sánh chúng với các bộ số liệu khác. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 7 + Xây dựng các phương pháp phân tích có thể áp dụng đối với dữ liệu trong trật tự thực hiện các câu trả lời với các câu hỏi đưa ra đối với hệ thống. Các phép biến đổi có thể thực hiện đối với các dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính của các dữ liệu hoặc dạng riêng lẻ hoặc thành các tổ hợp. Việc sử dụng tối ưu phương pháp biến đổi và sử dụng chúng trong điều kiện thuận lợi và đúng đắn thì đều theo cách biến đổi đơn giản có thể được phối hợp để thực hiện một thể loại nào đó của mô hình hóa địa lý mô hình không gian.
Việc kết nối dữ liệu cũng có thể coi như quá trình biến đổi dữ liệu. Kết nối dữ liệu là quá trình rất quan trọng bởi vì khi giải quyết một vấn đề nào đó trong hệ thống thì cần thiết phải kết hợp nhiều loại thông tin khác nhau với nhiều dạng kết hợp chuẩn trong một môi trường hợp nhất để từ đó có được cách nhìn riêng biệt hay tổng thể người thiết kế hệ thống làm việc với hệ thống thông tin địa lý sẽ phải chờ đợi mọi kết quả có được từ phép biến đổi dữ liệu thông qua việc sử dụng và phân tích dữ liệu thật hiệu quả. Quá trình này dẫn đến việc người sử dụng sẽ muốn đặt một lượng hầu như không hạn chế các câu hỏi phân tích và các câu hỏi này cần phải được trả lời bằng cách sử dụng các mô hình tổ hợp tìm kiếm dữ liệu và cách lựa chọn phép biến đổi. Các câu hỏi phân tích mà một hệ thống thông tin địa lý có thể trả lời về thông thường được miêu tả theo hai cách: theo định nghĩa thông thường và qua các khả năng thực hiện của các bài toán tử không gian và sự liên kết dữ liệu.
Có một số dạng câu hỏi chính mà hệ thống thông tin địa lý thông dụng có thể trả lời được là: + Có cái gì tại vị trí này? + Mối quan hệ giữa các đối tượng như thế nào? + Ở đâu thỏa mãn những điều kiện này? + Cái gì đã thay đổi và thay đổi như thế nào từ thời điểm này đến thời điểm khác? + Những mẫu không gian nào tồn tại? + Nó sẽ như thế nào nếu quá trình diễn ra? d. Xuất dữ liệu và trình bày Sau các quá trinh xử lý số liệu, kết quả thu được sẽ thể hiện theo nhiều phương thức khác nhau và các kết quả phân tích sẽ được báo cáo cho người sử dụng theo nhiều dạng. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.