1.1.3.1. Hệ thống thông tin địa lý (GIS) a./ Khái niệm
Hiện nay có rất nhiều định nghĩa về GIS, nhưng nhìn chung chúng đều có điểm giống nhau đó là nó đều bao hàm khái niệm dữ liệu không gian, phân biệt giữa hệ thống thông tin quản lý và GIS.
- Định nghĩa của dự án The Geographer’s Cratf, Khoa Địa lý, Trường Đại học Texas, Mỹ: GIS là cơ sở dữ liệu số chuyên dụng trong đó hệ trục tọa độ không gian là phương tiện tham chiếu chính. GIS bao gồm các công cụ để thực hiện các công việc sau:
+ Nhập dữ liệu từ bản đồ giấy, ảnh vệ tinh, ảnh máy bay, số liệu điều tra và các nguồn khác.
+ Lưu trữ dữ liệu, khai thác, truy vấn cơ sở dữ liệu.
+ Biến đổi dữ liệu, phân tích, mô hình hóa, bao gồm các dữ liệu thống kê và dữ liệu không gian.
+ Lập báo cáo bao gồm bản đồ chuyên đề, các bảng biểu, biểu đồ và kế hoạch.
- Định nghĩa của Viện nghiên cứu Hệ thống môi trường ESRI, Mỹ: GIS là công cụ trên cơ sở máy tính để lập bản đồ và phân tích các tồn tại và các sự kiện xảy ra trên trái đất. Công nghệ GIS tích hợp các thao tác cơ sở dữ liệu như truy vấn và phân tích thống kê bản đồ.
- Định nghĩa của David Cowen, Mỹ: GIS là hệ thống phần cứng, phần mềm và các thủ tục được thiết kế để thu thập, quản lý, xử lý, phân tích, mô hình hóa và hiển thị các dữ liệu quy chiếu không gian để giải quyết các vấn đề quản lý và lập kế hoạch phức tạp.
- Định nghĩa của Burrough (năm 1986): GIS là một tổ hợp công cụ cho việc thu thập, lưu trữ, thể hiện và chuyển đổi các số liệu mang tính chất không gian từ thế giới để phục vụ cho các mục đích cụ thể.
- Định nghĩa của Arnoff (năm 1989): GIS là một hệ thống máy tính cơ bản tạo ra 4 khả năng để lưu trữ dữ liệu: dữ liệu vào; quản lý dữ liệu; phân tích dữ liệu; sản phẩm dữ liệu.
b./ Các thành phần và chức năng của GIS
Một hệ thống thông tin địa lý bao gồm 5 hợp phần chính, đó là: Phần cứng, phần mềm, dữ liệu, con người và phương pháp. 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. Hệ thống thông tin địa lý (GIS) có các chức năng chủ yếu là: Nhập dữ liệu; Quản lý dữ liệu; Phân tích và truy vấn dữ liệu; Xuất dữ liệu.
Hình 1.9. Các chức năng của hệ thống thông tin địa lý
c./ Một số ứng dụng của hệ thống thông tin địa lý
Kể từ khi ra đời cho đến nay, GIS đã được ứng dụng ở nhiều nơi trên thế giới, trong nhiều lĩnh vực và ở các quy mô khác nhau. Các ứng dụng đầu tiên của GIS ở các nước trên thế giới không giống nhau.
Ở Châu Âu, xu hướng chủ yếu là ứng dụng GIS vào việc xây dựng các hệ thống quản lý đất đai và cơ sở dữ liệu cho môi trường.
Ở Canada, nơi chứng kiến sự ra đời của GIS cấp quốc gia đầu tiên trên thế giới, một ứng dụng trong lâm nghiệp quan trọng của GIS là xây dựng kế hoạch khai thác gỗ, xác định các con đường để đi khai thác gỗ và báo cáo kết quả cho chính phủ địa phương.
Ở Mỹ, GIS được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực. Một dự án đang được đề cấp đến về việc sử dụng công nghệ GIS là TIGER (Topographically Integrated
Geographical Referencing) do cơ quan điều tra dân số và sở địa chất Mỹ triển khai. Dự án này được thiết kế để tạo thuận lợi cho cuộc điều tra dân số năm 1990 và đã được phát triển để xây dựng được mô hình máy tính hóa cho mạng lưới giao thông Mỹ với trị giá khoảng 170 triệu đôla.
Ở Trung Quốc và Nhật Bản, GIS được ứng dụng chủ yếu vào việc xây dựng mô hình và quản lý các thay đổi của môi trường do mức độ nghiêm trọng của thiên tai.
Ở các nước đó, các lĩnh vực ứng dụng của GIS hết sức đa dạng và ngày càng gia tăng cùng với sự phát triển của công nghệ và sự xuất hiện các vấn đề mới ở các quy mô khác nhau. GIS đã được áp dụng vào lập bản đồ các vùng sinh thái nông nghiệp, lập bản đồ thích hợp đất đai, dự báo sản lượng, quy hoạch và quản lý sử dụng đất.
Trong lâm nghiệp, GIS đã được sử dụng để nhập, lưu trữ, quản lý và phân tích các bản đồ rừng để phục vụ việc khai thác, bảo vệ và phát triển rừng.
Trong lĩnh vực khảo cổ học, các kỹ thuật GIS được sử dụng để phân tích các địa điểm đã biết và dự báo vị trí các điểm khảo cổ chưa được phát hiện.
Với khả năng liên kết các lớp dữ liệu khác nhau, GIS được sử dụng có hiệu quả trong việc tìm kiếm khoáng sản trên cơ sở tổng hợp các dữ liệu viễn thám, địa vật lý, địa hóa và địa chất.
Ở các đô thị, GIS đã được sử dụng để trợ giúp các quyết định pháp lý, hành chính, kinh tế cũng như các hoạt động quy hoạch khác.
Bên cạnh các ứng dụng ở quy mô địa phương, quốc gia, GIS cũng đã được ứng dụng ở quy mô liên quốc gia và toàn cầu. Một ví dụ điển hình là hệ ARC/INFO của ESRI đã được chọn dùng trong chương trình CORINE (Coordinated Information on the European Environment) do Cộng đồng Châu Âu khởi xướng năm 1985. Hệ thống đã hoạt động thành công cho phép người sử dụng ở các quốc gia khác nhau tiếp cận hệ thống và trao đổi dữ liệu. Các bộ dữ liệu đất, khí hậu, địa hình và sinh thái đã được phát triển và các dự án được xúc tiến để phân tích các vấn đề môi trường cụ thể liên quan đến khí thải, ô nhiễm nước và xói mòn đất.
Một ví dụ khác là vào năm 1983, chương trình môi trường liên hợp quốc (UNEP) đã chon ESRI để xây dựng một hệ thống dựa vào GIS để phân tích và lập
bản đồ các vùng sa mạc trên quy mô toàn cầu. Tiếp đó, năm 1985, UNEP đã xúc tiến việc xây dựng cơ sở dữ liệu tài nguyên toàn cầu (GRID) với sự hỗ trợ của GIS. [13][26]