CHƯƠNG 1. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
1.5 Hệ thống thông tin địa lý – GIS
Khái niệm về hệ thống thông tin địa lý
GIS là một kỹ thuật quản lý các thông tin dựa vào máy vi tính được sử dụng bởi con người vào mục đích lưu trữ, quản lý và xử lý các số liệu thuộc địa lý hoặc không gian nhằm phục vụ cho các mục đích khác nhau (Võ Quang Minh và ctv, 2005).
GIS là một tập hợp tổ chức các phần cứng máy tính, phần mềm, dữ liệu địa lý và các thủ tục của người sử dụng nhằm trợ giúp việc thu thập, lưu trữ, quản lý, xử lý, phân tích và hiển thị các thông tin không gian từ thế giới thực để giải quyết các vấn đề tổng hợp thông tin cho các mục đích của con người đặt ra (Nguyễn Thế Thận và Trần Công Yên, 2000).
Các thành phần của hệ thống thông tin địa lý
Theo Võ Quang Minh và ctv (2005), công nghệ GIS bao gồm 5 hợp phần cơ bản là:
thiết bị (Hardware), phần mềm (Software), số liệu (Geographic data), chuyên viên (Expertise), chính sách và cách thức quản lý (Policy and management).
Hình 1.1: Các hợp phần thiết yếu cho công nghệ GIS Thiết bị (Hardware)
Thiết bị bao gồm máy tính (computer), máy vẽ (plotters), máy in (printer), bàn số hóa (digitizer), thiết bị quét ảnh (scanners), các phương tiện lưu trữ số liệu (Floppy diskettes, optical cartridges, C.D ROM,…
Hình 1.2: Các thành phần thiết bị cơ bản của GIS Phần mềm (Software)
Là tập hợp các câu lệnh, chỉ thị nhằm điều khiển phần cứng của máy tính thực hiện một nhiệm vụ xác định, phần mềm hệ thống thông tin địa lý có thể là một hoặc tổ hợp các phần mềm máy tính. Phần mềm được sử dụng trong kỹ thuật GIS phải bao gồm các tính năng cơ bản sau:
+ Nhập và kiểm tra dữ liệu (Data input): Bao gồm tất cả các khía cạnh về biến đổi dữ liệu ở dạng bản đồ, trong lĩnh vực quan sát vào một dạng số tương thích, đây là giai đoạn rất quan trọng cho việc xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý.
+ Lưu trữ và quản lý cơ sở dữ liệu (Geographic database): Lưu trữ và quản lý cơ sở dữ liệu đề cập đến phương pháp kết nối thông tin vị trí (topology) và thông tin thuộc tính (attributes) của các đối tượng địa lý (điểm, đường đại diện cho các đối tượng trên bề mặt trái đất). Hai thông tin này được tổ chức và liên hệ qua các thao tác trên máy tính và sao cho chúng có thể lĩnh hội được bởi người sử dụng hệ thống.
+ Xuất dữ liệu (Display and reporting): Dữ liệu đưa ra là các báo cáo kết quả quá trình phân tích tới người sử dụng, có thể bao gồm các dạng: bản đồ (Map), bảng biểu (Table), biểu đồ, lưu đồ (Figure) được thể hiện trên máy tính, máy in, máy vẽ...
+ Biến đổi dữ liệu (Data transformation): Biến đổi dữ liệu gồm hai lớp điều hành nhằm mục đích khắc phục lỗi từ dữ liệu và cập nhật chúng. Biến đổi dữ liệu có thể được thực hiện trên dữ liệu không gian và thông tin thuộc tính một cách tách biệt hoặc tổng hợp cả hai.
+ Tương tác với người sử dụng (Query input): Giao tiếp với người sử dụng là yếu tố quan trọng nhất của bất kỳ hệ thống thông tin nào. Các giao diện người sử dụng ở một hệ thống thông tin được thiết kế phụ thuộc vào mục đích của ứng dụng đó.
Số liệu (Geographic data)
Số liệu được sử dụng trong GIS không chỉ là số liệu địa lý (geo – referenced data) riêng lẽ mà còn phải được thiết kế trong một cơ sở dữ liệu (database). Những thông tin địa lý có nghĩa là sẽ bao gồm các dữ kiện về vị trí địa lý, thuộc tính (attributes) của thông tin, mối liên hệ không gian (spatial relationships) của các thông tin và thời gian. Có 2 dạng số liệu được sử dụng trong kỹ thuật GIS là:
Cơ sở dữ liệu không gian (dữ liệu hình học): là những mô tả hình ảnh bản được số hóa thêm một khuôn nhất định mà máy tính hiểu được. Hệ thống thông tin địa lý dùng cơ sở dữ liệu này để xuất ra các thiết bị ngoại vi khác nhau như máy in, máy vẽ.
Có 2 loại dữ liệu không gian là dữ liệu dạng vector và dữ liệu dạng raster.
+ Dữ liệu dạng vector được trình bày dưới dạng điểm, đường và vùng. Mỗi dạng có liên quan đến một số liệu thuộc tính được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu.
+ Dữ liệu dạng raster được trình bày dưới dạng lưới ô vuông hay ô chữ nhật đều nhau, giá trị được ấn định cho mỗi ô sẽ chỉ định giá trị của thuộc tính. Số liệu của ảnh vệ tinh và số liệu của bản đồ được quét là số liệu raster.
Cơ sở dữ liệu thuộc tính (dữ liệu phi hình học) là những thông tin về tính chất, đặc điểm và các yếu tố nhận biết của các đối tượng địa lý, bao gồm các biểu mẫu, các diễn giải về những đặc tính khối lượng hay bản chất của các mối liên quan thông tin bản đồ với vị trí đích thực của nó. Các thông tin thuộc tính được lưu trữ, quản lý và trình bày trong hệ thống thông tin địa lý dưới dạng số, các ký tự, số hiệu hay biểu thức logic để mô tả các thuộc tính về các thông tin địa lý.
Chuyên viên (Expertise)
Đây là một trong những hợp phần quan trọng của công nghệ GIS, đòi hỏi những chuyên viên hướng dẫn sử dụng hệ thống để thực hiện các chức năng phân tích và xử lý các số liệu. Đòi hỏi phải thông thạo về việc lựa chọn các công cụ GIS để sử dụng, có kiến thức về các số liệu đang được sử dụng và thông hiểu các tiến độ đang và sẽ thực hiện.
Chính sách và cách thức quản lý (Policy and management)
Đây là hợp phần rất quan trọng để đảm bảo khả năng hoạt động của hệ thống, là yếu tố quyết định sự thành công của việc phát triển công nghệ GIS. Hệ thống GIS cần được điều hành bởi một bộ phận quản lý, bộ phận này phải được bổ nhiệm để tổ chức hoạt động hệ thống GIS một cách có hiệu quả để phục vụ người sử dụng thông tin.
1.6 Phần mềm MapInfo và ngôn ngữ lập trình MapBasic
Phần mềm MapInfo
Theo Phạm Trọng Mạnh (1999), phần mềm MapInfo là một công cụ khá hữu hiệu để tạo và quản lý cơ sở dữ liệu vừa và nhỏ trên máy tính cá nhân. Sử dụng công cụ MapInfo có thể thực hiện xây dựng một hệ thông tin địa lý, phục vụ cho mục đích nghiên cứu khoa học và sản xuất của tất cả các tổ chức kinh tế xã hội các ngành và địa phương.
Ngoài ra, MapInfo là một phần mềm tương đối gọn nhẹ và dễ sử dụng. Người ta có thể sử dụng MapInfo trong việc quản lý tài nguyên thiên nhiên: các vườn quốc gia, các khu bảo tồn, các lâm trường,…. Trong quy hoạch: hệ thống đường xá, hệ thống điện nước, phân loại đất sử dụng,…. Trong phân tích kinh doanh: các điểm bán hàng và doanh thu, phân tích và đề ra chiến lược phát triển,…
Đặc biệt, sử dụng cho mục đích giảng dạy về GIS rất có hiệu quả. MapInfo cũng còn là một phần mềm đang được ứng dụng phổ biến rất ở nhiều nước trên thế giới.
Ngôn ngữ lập trình MapBasic
Tổng quan về ngôn ngữ lập trình MapBasic
Theo Nguyễn Ngọc Diệp (2004), MapBasic là ngôn ngữ lập trình trong môi trường MapInfo. MapBasic làm tăng thêm sức mạnh của MapInfo lên nhiều lần. Nó làm cho tự động hóa được MapInfo và làm cho các hệ thống GIS làm bằng MapInfo trở nên thương mại hóa.
MapBasic có thể làm thay đổi hay làm mới hoàn toàn các thanh menu, các hộp hội thọai của MapInfo, điều này có nghĩa là MapBasic có thể tạo ra các giao diện hết sức thuận tiện cho MapInfo.
Các chương trình MapBasic được chạy bằng lệnh Tool/Run MapBasic Program/[chọn tên chương trình MapBasic] hoặc nhấp đúp chuột.
Khả năng của ngôn ngữ lập tình MapBasic
Theo Nguyễn Thế Thận và Trần Công Yên (2000), chương trình MapBasic có các khả năng sau:
- Khả năng tự động hóa MapInfo: Những ứng dụng của MapBasic chủ yếu giúp cho người dùng tiết kiệm thời gian, tiện lợi cho việc sử dụng như tạo khung bản đồ, chú dẫn,…
- Công cụ đánh giá dữ liệu: Hiển thị những thông tin yêu cầu về cơ sở dữ liệu với một cấu trúc MapBasic đơn giản. Chẳng hạn, bằng cách dùng lệnh Select (được mô phỏng trong ngôn ngữ chuẩn SQL) có thể hỏi về dữ liệu, ứng dụng cho phép lọc để đưa ra màn hình bất kỳ những bản ghi nào mong muốn, sắp xếp và tổng hợp các kết quả theo yêu cầu.
- Tính gọn nhẹ của MapBasic: Giảm khối lượng công việc, người lập trình có thể phát triển ngay các ứng dụng của mình và sau đó áp dụng nó cho tất cả các khách hàng sử dụng Windows hoặc Macintosh. Tính gọn nhẹ của MapBasic cho phép phân phối chương trình của mình để sử dụng một cách rộng rãi.