Chương 1: Tổng quan các vấn đề nghiên cứu Chương 2: Đánh giá thực trạng quản lý, sử dụng đất lúa huyện Kim Thành, tỉnh Hải Dương. Chương 3: Ứng dụng GIS xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ quản lý đất trồng lúa huyện Kim Thành, tỉnh Hải Dương LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 4 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan về hê ̣ thố ng thông tin điạ lý (GIS) 1. Sự hình thành và phát triển của GIS Những năm 1960, với sự có mặt và phát triển của máy tính thì việc phân tích không gian làm bản đồ chuyên đề đã mở ra khả năng rất lớn đối với các nhà khoa học về trái đất.
Các nhà khoa học Canada đã cho ra đời hệ thống thông tin địa lý. Tuy nhiên sự phát triển của hệ thống thông tin địa lý phụ thuộc rất nhiều vào hệ thống phần cứng của máy tính mà các máy tính những năm đó chưa đủ mạnh. Ban đầu hệ thống thông tin địa lý chủ yếu dùng để phục vụ cho công tác quản lý thông tin đất đai, sau đó là áp dụng trong lĩnh vực quản lý đô thị. Những năm cuối của thế kỷ XX đánh dấu sự phát triển và lớn mạnh không ngừng của hệ thống thông tin địa lý với sự phát triển và thay đổi mạnh mẽ trong lĩnh vực phần cứng.
Việc tăng kích thước bộ nhớ và tốc độ tính toán đã mở ra khả năng ứng dụng rộng rãi hệ thống thông tin địa lý vào lĩnh vực của nền kinh tế - xã hội. Chính vì vậy hệ thống thông tin địa lý đã từng bước được thương mại hoá, xuất hiện nhiều công ty phát triển phần mềm và hệ thống khác nhau. Sự phát triển này đã làm nảy sinh nhiều vấn đề như không tương thích về khuôn dạng dữ liệu, các phần mềm không liên kết dữ liệu được với nhau…. Từ đó đã dẫn đến yêu cầu phải nghiên cứu khả năng liên kết các phần mềm và các hệ thống khác nhau cũng như giữa các khuôn dạng dữ liệu khác nhau….
Với sự phát triển của hệ thống máy tính, hệ thống thông tin địa lý đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như giao thông, cấp thoát nước, quản lý và sử dụng thông tin đất đai, khảo sát thị trường… và ngày càng phục vụ đắc lực cho các ngành, các lĩnh vực khác nhau trong nền kinh tế quốc dân. Cùng với đó, sự phát triển của ngành khoa học vũ trụ đã đạt được rất nhiều thành tựu quan trọng, việc ứng dụng kỹ thuật viễn thám vào công tác thành lập bản đồ sẽ đem lại hiệu quả rất lớn cho công tác quản lý thông tin đất đai cũng như việc theo dõi các biến đổi của bề mặt địa hình và khí hậu, thời tiết… LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 5 Tuy nhiên, các sản phẩm của ngành hàng không vũ trụ không phải là các bản đồ mà là các hình ảnh hay các số liệu trên băng từ. Để những thông tin này có giá trị thì cần phải có các số liệu liên kết chúng với các yếu tố trên mặt đất. Để giải quyết vấn đề này đã xuất hiện nhiều phần mềm khác nhau giúp cho việc ứng dụng kỹ thuật viễn thám càng trở nên hiệu quả hơn.
Từ đó hệ thống thông tin địa lý ngày càng thâm nhập vào mọi mặt của nền kinh kế – xã hội và phục vụ đắc lực cho cuộc sống của con người. Khái niệm hệ thông tin địa lý (GIS) Có rất nhiều quan niệm về GIS nhưng xét một cách tổng thể thì đều tập trung theo hai hướng: - GIS như một cơ sở dữ liệu bản đồ được điều khiển bằng các kỹ thuật đồ họa máy tính với các chức năng nhập, tổ chức, hiển thị, truy vấn các thông tin bản đồ được lưu trong cơ sở dữ liệu. - GIS như một hệ thống thông tin gồm các chức năng nhập, phân tích hiển thị và có khả năng mô hình hóa các lớp thông tin được tổ chức trong một cơ sở dữ liệu để thành lập các bản đồ chuyên đề (Đặng Hùng Võ, Đinh Hồng Phong, 2000) Nhưng cho dù với quan niệm nào thì GIS cũng phải đáp ứng tiêu chí của một hệ thống gồm 4 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 phần mềm có khả năng nhập, 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, hiển thị và trình bày thông tin dưới nhiều dạng khác nhau, với các cách khác nhau; + Có một cơ sở dữ liệu chứa các thông tin không gian và các thông tin thuộc tính, được tổ chức theo ý đồ chuyên ngành nhất định; + Người sử dụng với các kiến thức chuyên gia chuyên ngành. Các thành phần cơ bản của hệ thông tin địa lý GIS là một hệ thống chặt chẽ được kết hợp bởi nhiều thành phần khác nhau, mỗi thành phần đều có một chức năng riêng biệt và không thể thiếu trong hệ thống.
LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 6 Các thành phần này có quan hệ mật thiết, gắn bó, hỗ trợ với nhau thành một thể thống nhất đảm bảo cho hệ hoạt động một cách nhịp nhàng, đạt hiệu quả cao về mặt khoa học công nghệ và kinh tế. Một hệ thống GIS hoàn chỉnh sẽ mang lại những chức năng cần thiết và quan trọng cho người sử dụng. Khi đó, việc khai thác và sử dụng những chức năng này sẽ đem lại hiệu quả công việc cao cho người dùng. Thông thường GIS gồm có 5 thành phần chính: Phần cứng, phần mềm, dữ liệu, con người và quy trình thực hiện.1: Các thành phần của hệ thông tin địa lý Dữ liệu: Phần dữ liệu GIS bao gồm dữ liệu không gian và phi không gian.
Có thể coi thành phần quan trọng nhất trong một hệ thống GIS là dữ liệu. Các dữ liệu địa lý và dữ 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 DBMS để tổ chức lưu giữ và quản lý dữ liệu. + Dữ liệu không gian chứa các thông tin vị trí của đối tượng nằm trong hệ quy chiếu được chọn và cụ thể, nó phản ánh vị trí đối tượng đang tồn tại trên bề mặt hoặc trong lòng của quả đất.
LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 7 + Dữ liệu thuộc tính là cơ sở dữ liệu phản ánh tính chất của các đối tượng khác nhau và không nhất thiết phải mang tính địa lý như các thông tin về chủ sử dụng đất, chất đất, loại đất… 1. Chức năng của hệ thông tin địa lý Các chức năng cơ bản của phần mềm hệ thống thông tin địa lý là nhập liệu, quản lý, lưu trữ, tiềm kiếm, thể hiện, trao đổi và xử lý các dữ liệu không gian cũng như dữ liệu thuộc tính. - Nhập và kiểm tra dữ liệu Nhập dữ liệu tức là biến đổi các dữ liệu thu thập được dưới hình thức bản đồ, các trị đo ngoại nghiệp, ảnh hàng không, vệ tinh…và các văn bản, các bảng biểu thống kê…thành một dữ liệu dạng số. - Lưu trữ và quản lý dữ liệu Việc lưu trữ và quản lý cơ sở dữ liệu là tổ chức các dữ liệu về vị trí, các liên kết topo, các tính chất của các yếu tố địa lý (điểm, đường, vùng…), chúng được tổ chức và quản lý theo cấu trúc, khuôn dạng riêng tuỳ thuộc vào chức năng phần mềm nào đó của hệ thống thông tin địa lý.
- Xuất dữ liệu và trình bày dữ liệu Xuất dữ liệu và trình bày dữ liệu là những phương thức thể hiện kết quả cho người sử dụng. Các dữ liệu có thể biểu thị dưới dạng bản đồ, bảng biểu, hình vẽ. Việc trình bày và xuất dữ liệu được thông qua các thiết bị đầu ra như thiết bị hiện hình, máy in, máy vẽ hay các thông tin được ghi trên các phương tiện từ dưới dạng số hoá. - Biến đổi dữ liệu: + Thực hiện việc phân tích dữ liệu không gian và phi không gian phục vụ cho việc trả lời các câu hỏi cần đưa ra đối với hệ thống thông tin địa lý; + Các phép biến đổi có thể là thay đổi tỷ lệ, kích thước nhằm đưa chúng vào hệ quy chiếu mới; + Phương pháp biến đổi có thể là việc phân tích các mô hình không gian hay mô hình hoá địa lý.
LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 8 - Giao diện với người sử dụng Hệ thống GIS cho phép người sử dụng có thể hỏi một số lượng lớn các câu hỏi như: + Toạ độ X,Y, Z của một vị trí ? + Diện tích, chu vi, số lượng các vật thể trong khu vực ? + Tìm con đường ngắn nhất, có chi phí nhỏ nhất từ vị trí này đến vị trí khác? + Mô tả đối tượng, vị trí…. Để thực hiện việc trả lời các câu hỏi này, đối với các phương pháp truyền thống sẽ gặp rất nhiều khó khăn. Nếu muốn thêm bớt thông tin cho một tờ bản đồ thì lại phải làm lại từ đầu các quy trình công nghệ bản đồ. Chính vì vậy hệ thống thông tin địa lý là một công cụ hữu ích để giải quyết vấn đề này một cách dễ dàng, nhanh chóng.
Khả năng xử lý dữ liệu trong GIS - Đa số dữ liệu trong GIS lưu giữ dưới dạng số (vector hoặc raster). Dạng vector là những cặp tọa độ của các điểm (X, Y) hoặc (X, Y, Z) với các quy luật liên kết các điểm đó để biểu diễn chúng thành các đối tượng trong một hệ toạ độ xác định. Có 2 loại hệ toạ độ cơ bản: Hệ toạ độ vuông góc Đề các (X, Y, Z) và Hệ toạ độ trắc địa cầu (B, L, H). Thông thường mỗi quốc gia người ta thường chọn thống nhất một hệ thống toạ độ gắn với trái đất thực phù hợp với lãnh thổ và thường gọi là Hệ toạ độ quốc gia.
- Số liệu Raster (dạng ảnh) được tạo bởi các ô lưới dưới dạng các chấm điểm có lực phân giải nhất định cho trước nào đó. Thông thường số liệu lưu trữ dưới dạng raster này đòi hỏi dung lượng bộ nhớ lớn. Tuỳ theo kích thước của bản đồ và nội dung cần thể hiện mà lựa chọn lực phân giải cho phù hợp để sử dụng và lưu trữ. - Thông thường, cơ sở dữ liệu bản đồ được quản lý dưới dạng các lớp đối tượng.