Đào tạo Tin học Trực tuyến

GIS là gì? Thành phần, chức năng, nhiệm vụ và ứng dụng của công nghệ GIS


Cập nhật: 5 tháng trước
Bài viết ngẫu nhiên:

   Bài 5. Xử lý ngoại lệ và thêm các bảng thoại trong quá trình xử lý dữ liệu Sql Serer

   Ứng dụng tập tin .htaccess trong lập trình cơ sở dữ liệu PHP và MySql

   Lấy URL người dùng truy cập website của bạn với PHP

   Laravel 5.6: Xây dựng cơ sở dữ liệu mẫu với Seeding

   XD phần mềm Quản lý điểm: Bài 1. Xây dựng CSDL Sql Server, thực hiện kết nối và thiết kế giao diện

   XD phần mềm Quản lý điểm: Bài 2. Thiết kế Form Lớp, Sinh viên và xử lý dữ liệu của bảng Lớp


Trong thời gian vừa qua, tôi có tham gia thẩm định một số đề tài nghiên cứu khoa học về công nghệ GIS. Qua việc tìm hiểu, nghiên cứu và đọc các tài liệu liên quan đến lĩnh vực này, tôi xin được tổng hợp và chia sẻ với quý độc giả về khái niệm GIS, các thành phần của GIS, các chức năng của GIS, nhiệm vụ của GIS và ứng dụng thực tế của GIS trong giai đoạn hiện nay.

1. GIS là gì?

GIS là viết tắt của từ tiếng Anh GeoGraphic Infomation System (Hệ thống thông tin địa lý) là một công cụ tập hợp những quy trình dựa trên máy tính để lập bản đồ, lưu trữ và thao tác dữ liệu địa lý, phân tích các sự vật, hiện tượng thực trên trái đất, dự đoán tác động và hoạch định chiến lược. Thuật ngữ này được biết đến từ những năm 60 của thế kỷ XX. Cha đẻ của GIS là Giáo sư Roger Tomlinson.

2. Các thành phần của GIS

GIS gồm 5 thành phần: 

Phần cứng là hệ thống máy tính trên đó có một hệ thống GIS hoạt động. Ngày nay, phần mềm GIS có khả năng chạy trên rất nhiều dạng phần cứng, từ máy chủ trung tâm đến các máy trạm hoạt động độc lập hoặc liên kết mạng.

Phần mềm GIS:  cung cấp các chức năng và các công cụ cần thiết để lưu giữ, phân tích và hiển thị thông tin địa lý. Cỏc thành phần chính trong phần mềm GIS là:

       + Công cụ nhập và thao tác trên các thông tin địa lý

       + Hệ quản trị cơ sở dữ liệu(DBMS)

       + Công cụ hỗ trợ hỏi đáp, phân tích và hiển thị địa lý

       + Giao diện đồ hoạ người-máy (GUI) để truy cập các công cụ dễ dàng

Dữ liệu: Có thể coi là thành phần quan trọng nhất trong một hệ 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.

Con người: Công nghệ GIS sẽ bị hạn chế nếu không có con người tham gia quản lý hệ thống và phát triển những ứng dụng GIS trong thực tế. Người sử dụng GIS có thể là những chuyên gia kỹ thuật, người thiết kế và duy trì hệ thống, hoặc những người dùng GIS để giải quyết các vấn đề trong công việc.

Phương pháp: Một hệ GIS thành công theo khía cạnh thiết kế và luật thương mại là được mô phỏng và thực thi duy nhất cho mỗi tổ chức.

4. Cơ sở dữ liệu nền GIS

Cơ sở dữ liệu nền GIS bao gồm hai thành phần: Cở sở dữ liệu không gian (bản đồ nền) và Cơ sở dữ liệu thuộc tính chung.

Cơ sở dữ liệu không gian (bản đồ nền): Là bản đồ chỉ bao gồm yếu tố nền cơ sở địa lý, là cơ sở để xác định vị trí địa lý của các đối tượng trong dữ liệu chuyên ngành. Nền cơ sở địa lý của bản đồ là tập hợp những yếu tố về thủy văn, giao thông, dân cư, biên giới quốc gia, địa giới hành chính, địa danh và địa hình để làm cơ sở thể hiện các nội dung khác trên bản đồ. Bản đồ nền được chia thành hai nhóm:

+ Bản đồ địa lý chung: Là bản đồ thể hiện mọi đối tượng, hiện tượng địa lý của bề mặt trái đất, bao gồm đầy đủ các đối tượng và hiện tượng kinh tế, văn hóa, xã hội như thủy văn, địa hình, thực vật, đất đai, dân cư, giao thông, công nghiệp, nông nghiệp, lâm nghiệp văn hóa, hành chính-chính trị. Tùy thuộc tỷ lệ bản đồ mà mức độ nội dung bản đồ địa lý chung có thể chi tiết hoặc ít chi tiết hơn, nhưng về nguyên tắc thì bản đồ địa lý chung đều thể hiện mọi đối tượng, hiện tượng với cùng mức độ chi tiết, nghĩa là không chú trọng yếu tố này hay xem nhẹ yếu tố kia khi xét bản đồ ở một tỉ lệ nhất định

+ Bản đồ địa lý chuyên đề: Là bản đồ có sự phân chia nội dung chính và nội dung phụ. Nội dung chính là nội dung bản đồ chuyên đề, còn nội dung phụ là cơ sở các yếu tố địa lý hay còn gọi là bản đồ nền. Nếu chỉ có nội dung chuyên đề không thì không thể tạo thành bản đồ chuyên đề, vì bản đồ chuyên đề thể hiện nội dung chọn lọc trong mối quan hệ tương hỗ với các yếu tố khác của cảnh quan môi trường địa lý. Cho nên bản đồ chuyên đề được xây dựng dựa trên nội dung chuyên đề thể hiện trên bản đồ nền. Như vậy việc xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ nền là một trong những giai đoạn quan trọng trong việc thành lập bản đồ chuyên đề

5. Chức năng của GIS

GIS có 4 chức năng chủ yếu:

5.1. Thu thập dữ liệu: là công việc khó khăn và nặng nề nhất trong quá trình xây dựng một ứng dụng GIS. Các dữ liệu được thu thập từ nhiều nguồn khác nhau như dữ liệu đo đạc từ thực địa, dữ liệu từ các loại bản đồ, dữ liệu thống kê…

– Thao tác dữ liệu: vì các dữ liệu được thu thập từ nhiều nguồn có định dạng khác nhau và có những trường hợp các dạng dữ liệu đòi hỏi được chuyển dạng và thao tác theo một số cách để tương thích với hệ thống. Ví dụ: các thông tin địa lý có giá trị biểu diễn khác nhau tại các tỷ lệ khác nhau (lớp dân cư trên bản đồ địa chính được thể hiện chi tiết hơn trong bản đồ địa hình). Trước khi các thông tin này được tích hợp với nhau thì chúng phải được chuyển về cùng một tỷ lệ (cùng mức độ chi tiết hoặc mức độ chính xác). Đây có thể chỉ là sự chuyển dạng tạm thời cho mục đích hiển thị hoặc cố định cho yêu cầu phân tích.

5.2. Quản lý dữ liệu: là một chức năng quan trọng của tất cả các hệ thông tin địa lý. Hệ thống thông tin địa lý phải có khả năng điều khiển các dạng khác nhau của dữ liệu đồng thời quản lý hiệu quả một khối lượng lớn dữ liệu với một trật tự rõ ràng. Một yếu tố quan trọng của GIS là khả năng liên kết hệ thống giữa việc tự động hóa bản đồ và quản lý cơ sở dữ liệu (sự liên kết giữa dữ liệu không gian và thuộc tính của đối tượng). Các dữ liệu thông tin mô tả cho một đối tượng bất kỳ có thể liên hệ một cách hệ thống với vị trí không gian của chúng. Sự liên kết đó là một ưu thế nổi bật của việc vận hành GIS.

5.3. Hỏi đáp và phân tích dữ liệu: Khi đã xây dựng được một hệ thống cơ sở dữ liệu GIS thì người dùng có thể hỏi các câu hỏi đơn giản như:

       + Thông tin về thửa đất: Ai là chủ sở hữu của mảnh đất?, Thửa đất rộng bao nhiêu m2?

       + Tìm đường đi ngắn nhất giữa hai vị trí A và B?

       + Thống kê số lượng cây trồng trên tuyến phố?

       + Hay xác định được mật độ diện tích trồng cây xanh trong khu vực đô thị?…

GIS cung cấp khả năng hỏi đáp, tìm kiếm, truy vấn đơn giản “chỉ nhấn và nhấn” và các công cụ phân tích dữ liệu không gian mạnh mẽ để cung cấp thông tin một cách nhanh chóng, kịp thời, chính xác, hỗ trợ ra quyết định cho những nhà quản lý và quy hoạch.

5.4. Hiển thị dữ liệu: GIS cho phép hiển thị dữ liệu tốt nhất dưới dạng bản đồ hoặc biểu đồ. Ngoài ra còn có thể xuất dữ liệu thuộc tính ra các bảng excel, tạo các bản báo cáo thống kê, hay tạo mô hình 3D, và nhiều dữ liệu khác.

6. Ứng dụng của GIS

GIS được thiết kế như một hệ thống chung để quản lý dữ liệu không gian, nó có rất nhiều ứng dụng trong việc phát triển đô thị và môi trường tự nhiên như là: quy hoạch đô thị, quản lý nhân lực, nông nghiệp, điều hành hệ thống công ích, lộ trình, nhân khẩu, bản đồ, giám sát vùng biển, cứu hoả và bệnh tật. Trong phần lớn lĩnh vực này, GIS đóng vai trò như là một công cụ hỗ trợ quyết định cho việc lập kế hoạch hoạt động.

6.1 Ứng dụng GIS trong Môi trường

Theo những chuyên gia GIS kinh nghiệm nhất thì có rất nhiều ứng dụng đã phát triển trong những tổ chức quan tâm đến môi trường. Với mức đơn giản nhất thì người dùng sử dụng GIS để đánh giá môi trường, ví dụ như vị trí và thuộc tính của cây rừng.Ứng dụng GIS với mức phức tạp hơn là dùng khả năng phân tích của GIS để mô hình hóa các tiến trình xói mòn đất sư lan truyền ô nhiễm trong môi trường khí hay nước, hoặc sự phản ứng của một lưu vực sông dưới sự ảnh hưởng của một trận mưa lớn. Nếu những dữ liệu thu thập gắn liền với đối tượng vùng và ứng dụng sử dụng các chức năng phân tích phức tạp thì mô hình dữ liệu dạng ảnh (raster) có khuynh hướng chiếm ưu thế.

6.2 Ứng dụng GIS trong Khí tượng thuỷ văn

Trong lĩnh vực này GIS được dùng như là một hệ thống đáp ứng nhanh, phục vụ chống thiên tai như lũ quét ở vùng hạ lưu, xác định tâm bão, dự đoán các luồng chảy, xác định mức độ ngập lụt, từ đó đưa ra các biện pháp phòng chống kịp thời… vì những ứng dụng này mang tính phân tích phức tạp nên mô hình dữ liệu không gian dạng ảnh (raster) chiếm ưu thế.

6.3 Ứng dụng GIS trong Nông nghiệp, quản lý đất đai

Những ứng dụng đặc trưng: Giám sát thu hoạch, hệ thống quản lý đất đai, dự báo về hàng hoá, nghiên cứu về đất trồng, kế hoạch tưới tiêu, kiểm tra nguồn nước.

6.4 Ứng dụng GIS trong Dịch vụ tài chính

GIS được sử dụng trong lĩnh vực dịch vụ tài chính tương tự như là một ứng dụng đơn lẻ. Nó đã từng được áp dụng cho việc xác định vị trí những chi nhánh mới của Ngân hàng. Hiện nay việc sử dụng GIS đang tăng lên trong lĩnh vực này, nó là một công cụ đánh giá rủi ro và mục đích bảo hiểm, xác định với độ chính xác cao hơn những khu vực có độ rủi ro lớn nhất hay thấp nhất. Lĩnh vực này đòi hỏi những dữ liệu cơ sở khác nhau như là hình thức vi phạm luật pháp, địa chất học, thời tiết và giá trị tài sản.

6.5 Ứng dụng GIS trong Y tế

Ngoại trừ những ứng dụng đánh gía, quản lý mà GIS hay được dùng, GIS còn có thể áp dụng trong lĩnh vực y tế. Ví dụ như, nó chỉ ra được lộ trình nhanh nhất giữa vị trí hiện tại của xe cấp cứu và bệnh nhân cần cấp cứu, dựa trên cơ sở dữ liệu giao thông. GIS cũng có thể được sử dụng như là một công cụ nghiên cứu dịch bệnh để phân tích nguyên nhân bộc phát và lây lan bệnh tật trong cộng đồng.

6.6 Ứng dụng GIS cho Chính quyền địa phương

Chính quyền địa phương là một trong những lĩnh vực ứng dụng rộng lớn nhất củaGIS, bởi vì đây là một tổ chức sử dụng dữ liệu không gian nhiều nhất. Tất cả các cơ quan của chính quyền địa phương có thể có lợi từ GIS. GIS có thể được sử dụng trong việc tìm kiếm và quản lý thửa đất, thay thế cho việc hồ sơ giấy tờ hiện hành. Nhà cầm quyền địa phương cũng có thể sử dụng GIS trong việc bảo dưỡng nhà cửa và đường giao thông. GIS còn được sử dụng trong các trung tâm điều khiển và quản lý các tình huống khẩn cấp.

6.7 Ứng dụng GIS trong thị trường Bán lẻ

Phần lớn siêu thị vùng ngoại ô được xác định vị trí với sự trợ giúp của GIS. GISthường lưu trữ những dữ liệu về kinh tế-xã hội của khách hàng trong một vùng nào đó. Một vùng thích hợp cho việc xây dựng môt siêu thị có thể được tính toán bởi thời gian đi đến siêu thị, và mô hình hoá ảnh hưởng của những siêu thị cạnh tranh. GIS cũng được dùng cho việc quản lý tài sản và tìm đường phân phối hàng ngắn nhất.

6.8 Ứng dụng GIS trong Giao thông

GIS có khả năng ứng dụng đáng kể trong lĩnh vực vận tải. Việc lập kế hoạch và duy trì cở sở hạ tầng giao thông rõ ràng là một ứng dụng thiết thực, nhưng giờ đây có sự quan tâm đến một lĩnh vực mới là ứng dụng định vị trong vận tải hàng hải, và hải đồ điện tử. Loại hình đặc trưng này đòi hỏi sự hỗ trợ của GIS.

6.9 Ứng dụng GIS cho Các dịch vụ điện, nước, gas, điện thoại…

Những công ty trong lĩnh vực này là những người dùng GIS linh hoạt nhất, GIS được dùng để xây dựng những cơ sở dữ liệu là cái thường là nhân tố của chiến lược công nghệ thông tin của các công ty trong lĩnh vự này. Dữ liệu vecto thường được dùng trong các lĩnh vực này. những ứng dụng lớn nhất trong lĩnh vực này là Automated Mapping và Facility Management (AM-FM). AM-FM được dùng để quản lý các đặc điểm và vị trí của các cáp, valve… Những ứng dụng này đòi hỏi những bản đồ số với độ chính xác cao.

Một tổ chức dù có nhiệm vụ là lập kế hoạch và bảo dưỡng mạng lưới vận chuyền hay là cung cấp các dịch vụ về nhân lực, hỗ trợ cho các chương trình an toàn công cộng và hỗ trợ trong các trường hợp khẩn cấp, hoặc bảo vệ môi trường, thì công nghệ GIS luôn đóng vai trò cốt yếu bằng cách giúp cho việc quản lý và sử dụng thông tin địa lý một cách hiệu quả nhằm đáp ứng các yêu cầu hoạt động và mục đích chương trình của tổ chức đó.

Xem thêm

   So sánh giữa hai công nghệ xây dựng website: PHP và ASP.NET

   11 xu hướng thiết kế web trong năm 2019

   Bạn sẽ chọn ngành nào phù hợp với lĩnh vực Công nghệ Thông tin?

   Bạn hiểu thế nào là nghề lập trình? để bước vào nghề lập trình thì phải học những gì?

   Lập trình máy tính là gì? Các ngôn ngữ lập trình, phát triển phần mềm

   Tại sao bạn phải hiểu và có kỹ năng về lập trình hướng đối tượng?

   Xử lý hình ảnh (images) với Bootstrap CSS FrameWork phiên bản 4.x

   Để học lập trình bạn nên lựa chọn ngôn ngữ lập trình nào?

   Top 25 bài giảng có số lượt xem cao nhất thời điểm hiện tại

   Có gì khác biệt giữa HTML và HTML5?

   5 yếu tố quan trọng của định hướng thị giác trong thiết kế web

   Một số thẻ và Type quan trọng với HTML5 cần chú ý trong quá trình thiết kế website

   Xử lý text với Typography trong Bootstrap 4 CSS FrameWork

Xem nhiều nhất

   Giáo trình hướng dẫn Microsoft PowerPoint 2016 từ cơ bản đến nâng cao

   Chia sẻ Full bộ lịch âm dương 2019 vector - File PNG, JPEG và AI (Adobe Illustrator)

   Thiết kế trò chơi ô chữ trong powerpoint (download miễn phí)

   Hệ thống bài giảng e-Learning lớp Ứng dụng CNTT và các phần mềm vào đổi mới phương pháp dạy và học

   Trọn bộ Giáo trình Microsoft Word 2016 từ cơ bản đến nâng cao

   Thiết lập hiệu ứng trống đồng quay trong Microsoft PowerPoint

   Thực hành biên tập, thiết kế, chỉnh sửa Videos bằng Adobe Premiere

   Hướng dẫn sử dụng phần mềm bảng tương tác thông minh ActivInspire

   Xây dựng Website tin tức bằng PHP và MySql theo phương pháp lập trình hướng đối tượng (mysqli Object Oriented)

   Cài đặt và sử dụng tính năng mới của Office 365 trên Office 2016

   Thực hành sử dụng phần mềm thiết kế đồ họa Adobe Illustrator

   Hướng dẫn thu âm, chỉnh sửa âm thanh, tăng giảm tone nhạc bằng phần mềm Adobe Audition CC

   Tìm hiểu về Thư viện DateTime Carbon trong Laravel

   Tạo câu hỏi trắc nghiệm với siêu liên kết (hyperlink) và Trigger với PowerPoint 2016

   Bài giảng Microsoft PowerPoint 2013 và 2016 từ cơ bản đến nâng cao

   Thực hành sử dụng phần mềm thiết kế đồ họa Corel Draw