CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Cơ sở lý luận của các vấn đề nghiên cứu 1. Công nghệ GIS [8] * Công nghệ GIS Hệ thống thông tin Địa lý (GIS: Geograpgic Information System) đã được sử dụng rộng rãi ở các nước phát triển, đây là một dạng ứngdụng công nghệ tin nhằm mô tả thế giới thực mà chúng ta đang sống. Với những tính năng ưu việt của nó mà các hệ thống thông tin khác không có được như công nghệ GIS kết hợp các thao tác cơ sở dữ liệu thông thường và các phép phân tích thống kê, phân tích dữ liệu không gian và thuộc tính.
Những khả năng này phân biệt GIS với các hệ thống thông tin khác và khiến cho GIS ngày nay đang được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau trong nghiên cứu và quản lý (phân tích các sự kiện, dự đoán tác độngvà hoạch định chiến lược), đặc biệt trong lĩnh vực lâm nghiệp nhằm quản lý và quy hoạchsử dụng và khai thác các nguồn tài nguyên thiên nhiên một cách có hiệu quả, bền vững và hợp lý. Khi xác định một dự án mới (như tìm một khu đất tốt cho phát triển chăn nuôi, nuôi trồng thủy sản và trồng cây nông lâm nghiệp). Công nghệ GIS sẽ cho phép làm bản đồ, hợp nhất, phối hợp thông tin, giải quyết các vấn đề phức tạp, đưa ra các quyết định, và phát triển các giải pháp hiệu quả mà trước đây không thực hiện được hoặc chưa từng biết đến. Làm bản đồ và phân tích số liệu địa lý không phải là mới, nhưng hệ thống thông tin địa lý thực hiện hai nhiệm vụ này tốt hơn và nhanh hơn phương pháp truyền thống.
Bởi vậy GIS là một công cụ được chính phủ, các cá nhân, các doanh nghiệp, các tổ chức, và các trường Đại học sử dụng nhằm hướng tới các phương thức mới giải quyết vấn đề. Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là gì? GIS là một bộ công cụ đầy sức mạnh để tuyển chọn, lưu trữ, phục hồi, chuyển đổi và hiển thị số liệu không gian từ thế giới thực đáp ứng cho một số mục đích cụ thể. Nhận xét rút ra từ khái niệm: a) GIS liên quan đến cơ sở dữ liệu: Tất cả các thông tin trong một GIS được liên kết với nhau. b) Kỹ thuật hợp nhất GIS: Phân tích không ảnh, ảnh vệ tinh, tích hợp các lớp dữ liệu theo mô hình tối ưu hóa để xây dựng các bản đồ chuyên đề.
PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.com to remove the waterma 4 1. Những quan niệm khác nhau về GIS a) Dựa trên cơ sở hộp công cụ (toolbox-based definitions) - Là công cụ mạnh có một số những vai trò và khả năng khác nhau như lưu trữ, phục hồi, chuyển đổi và hiển thị dữ liệu không gian từ thế giới thực (Burrough 1986). - Một hệ thống để giữ,phục hồi, kiểm tra, thao tác, phân tích và hiển thị số liệu (Bộ môi trường Anh, 1987). - Một công nghệ thông tin để lưu trữ, phân tích và hiển thị cả dữ liệu không gian và thuộc tính (Parker, 1988).
b) Cơ sở dữ liệu (database definitions) Một hệ thống cơ sở dữ liệu mà trong đó hầu hết dữ liệu không gian được lập thành bảng và một bộ thủ tục hoạt động để trả lời những câu hỏi truy vấn về tính nguyên vẹn của dữ liệu không gian trong cơ sở dữ liệu (Smith và đồng nghiệp 1989). c) Dựa trên cơ sở tổ chức (Organazation –based definitions) Một bộ chức năng tự động, cung cấp chuyên nghiệp với những khả năng chuyên sâu để phục hồi, lưu trữ, thao tác, hiển thị dữ liệu liên quan đến vị trí địa lý (Ozemoy, Smith và Sicherman 1981). Mục đích và lợi ích của GIS Sử dụng công nghệ GIS trong các mục tiêu nghiên cứu và quản lý so với các phương tiện truyền thống có thể mang lại những hiệu quả cao do: - Tiết kiệm chi phí và thời gian nhất trong việc lưu trữ dữ liệu. - Dễ dàng cập nhật số liệu và tăng độ chính xác của bản đồ.
- GIS cung cấp các sản phẩm đáp ứng độ chính xác theo yêu cầu. - Chất lượng dữ liệu được quản lý, xử lý và hiệu chỉnh tốt. - GIS được sử dụng để hợp nhất số lượng lớn thông tin từ nhiều nguồn khác nhau: ảnh viễn thám và bản đồ. - Tiềm năng của GIS: Làm bản đồ thay đổi thông qua chương trình dự án.
- GIS được sử dụng để phân tích thông tin không gian và hợp nhất với mô hình để tạo ra tạo ra nhanh chúng một lớp dữ liệu tổng hợp mới ở dưới dạng mô phỏng: a) Cho thấy vị trí tồn tại của dạng A. b) Cho thấy vị trí tồn tại của dạng A trong mối quan hệ với B. c) Tính số sự kiện tồn tại dạng A trong vòng một khoảng cách D về sự tồn tại dạng B. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.com to remove the waterma 5 d) Đánh giá chức năng f tại vị trí X.
e) Thống kê kích thước của B (diện tích, chu vi…). f) Quyết định kết quả của chồng các lớp dữ liệu không gian khác nhau. g) Quyết định khoảng cách dọc theo xung quanh từ X tới Y qua một mạng lưới. h) Phân loại thông qua phối hợp các thuộc tính.
i) Biết giá trị Z tại các điểm x1,x1….xn, tiên đoán giá trị z tại các điểm y1, y2…yn. j) Sử dụng phương pháp số để tạo ra các thuộc tính mới. k) Sử dụng CSDL số như là một mô hình thế giới thực. Chức năng của GIS (GIS functionality) Theo Star and Estes 1990 và nhiều nhà địa lý học, một GIS bao gồm 5 nguyên tố chức năng: Nhập dữ liệu, xử lý lại dữ liệu, quản lý dữ liệu, thao tác/phân tích dữ liệu và tạo nguồn sản phẩm/xuất dữ liệu: a) Chức năng phân loại lại Một trong những điểm nổi bật của GIS trong việc phân tích dữ liệu thuộc tính và không gian là khả năng phân loại lại dựa trên các thuộc tính hiện thị trên bản đồ.
Nó là một quá trình nhằm chỉ ra một nhóm thuộc tính thuộc về một cấp nhóm nào đó. Một lớp bản đồ mới được tạo ra mang giá trị mới, mà nó được tạo thành dựa vào các thuộc tính của lớp bản đồ trước hoặc kết quả của việc phân tích nhiều lớp bản đồ (mô hình không gian). b) Chức năng phân tích liền kề * Tìm kiếm (searching) Tìm kiếm một diện tích quan tâm, giá trị lớn nhất, nhỏ nhất. * Nội suy (Spatial Interpolation) Trong trường một số trường hợp thông tin cho một số đối tượng (điểm, đường hoặc vùng) lựa chọn ít hoặc quá ít thì nội suy phải thực hiện để có nhiều thông tin hơn.
Nghĩa là phải giải đoán giá trị hay tập giá trị mới, phần này mô tả nội suy hướng điểm, có nghĩa một hay nhiều điểm trong không gian được sử dụng để phát sinh giá trị mới cho vị trí của những nơi khác mà không đo được trực tiếp dữ liệu. * Vùng đệm (buffer) Vùng đệm được vẽ từ một đối tượng điểm, đường hoặc một diện tích, trong đó diện tích ở đường biên bên trong gọi là lõi và ở bên ngoài đường biên thì gọi là đệm hay vùng ảnh hưởng. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.com to remove the waterma 6 * Chức năng về địa hình (Topographic function) - Sử dụng để thống kê các giá trị (độ dốc, hướng phơi) để mô tả đặc điểm về địa hình ở một vị trí cụ thể trên thực địa. - Hầu hết các chức năng này sử dụng phân tích liền kề để mô tả đặc điểm về địa hình.
c) Chức năng chồng lớp (overlay function) Chồng lớp là một chức năng quan trong nhất (một khả năng ưu việt) của một GIS trong việc phân tích các dữ liệu không gian để tạo ra một bản đồ mới mang các đặc tính hoàn toàn khác với các lớp bản đồ trước đây. Thực chất chồng xếp là quá trình tích hợp các lớp thông tin khác nhau. Các thao tác phân tích đòi hỏi một hoặc nhiều lớp dữ liệu phải được liên kết với nhau. Sự chồng xếp này hay liên kết không gian có thể là sự kết hợp dữ liệu về đất, độ dốc, thảm thực vật hoặc sở hữu đất.
Các lớp khác nhau (các bản đồ khác nhau) được chồng lên nhau theo các phương pháp sau: - Phương pháp cộng. - Phương pháp nhân. - Phương pháp trừ. - Phương pháp chia.
- Phương pháp tính trung bình. - Phương pháp hàm số mũ. - Phương pháp che phủ. - Phương pháp tổ hợp.
Ứng dụng của công nghệ GIS Quy hoạch sử dụng đất Một trong những ứng dụng quan trọng của GIS trong sản xuất nông lâm nghiệp là quy hoạch sử dụng đất. Trong suốt 20 năm qua, các nước công nghiệp phát triển và các tổ chức quốc tế đã sử dụng kỹ thuật GIS chủ yếu trong lĩnh vực quản lý và bảo vệ môi trường. Tại Hội nghị những người sử dụng ARC/INFO (một phần mềm chuyên dụng về GIS, hiện được tích hợp trong ArcGIS của hãng ESRI) năm 1992, các nhà khoa học đã nhất trí rằng để bảo vệ môi trường một cách bền vững và hạn chế những suy thoái đang diễn ra, cần thiết phải ưu tiên đưa GIS vào ứng dụng trong lĩnh vực nghiên cứu và quy hoạch sản xuất nông lâm nghiệp, bằng cách này có thể tìm kiếm những mô hình sử dụng đất bền vững nhằm xoá đi hoặc giảm bớt những hiểm hoạ đối với môi trường tự nhiên và với loài người (như tình trạng phá rừng để canh tác, tình trạng xói mòn và suy thoái đất đai, tình trạng ô nhiễm môi trường…). Tất nhiên, mọi PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.com to remove the waterma 7 biện pháp và chỉ dẫn về bảo vệ môi trường sẽ không thành công trừ phi những đòi hỏi về lương thực và đất nông nghiệp được xác định và đáp ứng một cách tối ưu nhất trên từng vùng, từng quốc gia cũng như trên toàn thế giới.
Do vậy tiềm năng ứng dụng GIS trong định hướng sản xuất nông lâm nghiệp đã được mở rộng và ngày càng tỏ ra hiệu quả, trở thành một công cụ hỗ trợ ra quyết định đối với các chuyên gia quy hoạch và nhà quản lý. Ứng dụng GIS trong quy hoạch và sử dụng đất đai tuỳ thuộc vào quy mô và mức độ khác nhau. Có 4 mức độ phân tích: rất khái quát (Mega), khái quát (Macro), trung bình (Meso) và chi tiết (Micro); mỗi mức độ phân tích trong hệ thống GIS căn cứ vào quy mô diện tích của vùng nghiên cứu. Khi phân tích thông tin từ mức Mega đến mức Micro, số lượng thông tin đưa vào xử lý sẽ lớn hơn.