ĐTM Phương Pháp GIS

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VÀ MÔI TRƯỜNG
BÀI TẬP LỚN Môn: Đánh giá tác động môi trường và rủi ro sinh thái. Giảng viên hướng dẫn:Ths ĐINH BÁCH KHOA. Nhóm sinh viên thực hiện: PHẠM THỊ HƯỜNG ĐOÀN THỊ THÊM NGUYỄN VĂN HIỂU LÊ HẢI LÂM HÀ CHÍ TRUNG Hà nội 20-10-08 MỤC LỤC I).MỞ ĐẦU II).MÔ TẢ PHƯƠNG PHÁP CHỒNG XẾP BẢN ĐỒ VÀ GIS. ( PHẠM THỊ HƯỜNG, ĐOÀN THỊ THÊM ). II.1). GIS là gì?Lịch sử phát triển của GIS. II.2). Các thành phần của GIS. II.3). Chức năng của GIS. II.4). Đặc điểm của hệ thống thông tin địa lý GIS. II.4.a). Khả năng chồng lấp bản đồ ( map overlaying ). II.4.b). Khả năng phân loại các thuộc tính. ( reclassifation). II.4.c). Khả năng phân tích ( spatial analysis ) II.4.c.1). Dữ liệu vector. II.4.c.2). Hệ thống raster. II.4.c.2.1 ). Chuyển đổi cơ sở dữ liệu dạng vector và rester. II.4.c.2.2). Thuận lợi và bất lợi của hệ thống dữ liệu raster và vector. i). Thuận lợi của hệ thống cơ sở dữ liệu raster . ii). Bất lợi của hệ thống dữ liệu raster iii). Thuận lợi của hệ thống cơ sở vector. iv). Bất lợi của hệ thống cơ sở dữ liệu vector. II.4.c.3). Mô hình thông tin thuộc tính. III). PHẦN TÍCH ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA KỸ THUẬT GIS. KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG. ( NGUYỄN VĂN HIỂU, HÀ CHÍ TRUNG ) III.1).Ưu điểm của kỹ thuật GIS. III.2).Nhược điểm của kỹ thuật GIS. III.3). Khả năng ứng dụng của kỹ thuật GIS. 1). Nghiên cứu quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường. 2). Nghiên cứu điều kiện kinh tế xã hội. 3). Nghiên cứu các chương trình quy hoạch phát triển. 4). Các ứng dụng của GIS trong hoạt động nông nghiệp và phát triển nông thôn. IV). ỨNG DỤNG CỦA GIS TRONG GIÁM SÁT VÀ DỰ BÁO CÁC SỰ CỐ MÔI TRƯỜNG ( LÊ HẢI LÂM ) a). Trong hiện tượng lũ lụt. b). Hiện tượng trượt đất. c).Sự cố địa chấn. d). Ứng dụng của GIS vào đánh giá và quản lý rủi ro vùng biển. e).Ứng dụng của GIS trong kiểm soát ô nhiễm không khí. f). Ứng dụng của GIS trong giám sát sự phân bố và định lượng chất gây ô nhiễm nước. *** Giải thích: I).MỞ ĐẦU ( ditagis.hcmut.edu.vn )Từ xa xưa, thông tin địa lý đã là nhu cầu cần thiết của mọi người trong mọi hoạt động sinh hoạt hàng ngày tại các vị trí khác nhau. Con người muốn được hiểu biết về các thực thể, các sự kiện, các hiện tượng như thế nào, xảy ra ở đâu, xảy ra khi nào và tại sao lại như vậy. Ở quy mô rộng lớn hơn, những nhà lãnh đạo một địa phương, một khu vực, một quốc gia luôn cần có thông tin địa lý một cách đầy đủ, chính xác, kịp thời để đưa ra quyết sách một cách đúng đắn, phù hợp lòng dân, làm cho địa phương, quốc gia ngày càng phát triển. Những nhà quân sự cần có thông tin địa lý để có những phương án chiến lược, chiến thuật bảo vệ lãnh thổ. Những nhà đầu tư cần thông tin địa lý để tính toán những khả năng và hiệu quả đầu tư. Những nhà kinh doanh cần có thông tin địa lý để quy hoạch chiến lược thị trường, làm cho hàng hóa được tiêu thụ nhanh chóng…. Ngày nay, với sự phát triển của công nghệ thông tin và trước xu thế toàn cầu hóa, hệ thống thông tin địa lý ( GIS ) cung cấp kịp thời những thông tin cần thiết theo từng khu vực địa lý để mỗi quốc gia xây dựng những chiến lược phát triển bền vững và có những quyết sách độc lập trong xu thế chung của toàn thế giới. ( my.opera.com )GIS – Geograpfic Information System hay hệ thống thông tin địa lý được hình thành từ ba khái niệm: địa lý, thông tin và hệ thống. ( wikipedia.org ) Kỹ thuật này đã bắt đầu được áp dụng rộng rãi ở các nước phát triển hơn một thập niên qua, đây là một dạng ứng dụng của công nghệ tin học ( Information technology ) nhằm mô tả thế giới thực ( Real world ) mà loài người đang sống - tìm hiểu - khai thác. ( my.opera.com )Chức năng đóng vai trò rất quan trọng trong GIS đó là tìm kiếm và phân tích dữ liệu không gian. Tìm kiếm và phân tích dữ liệu không gian giúp tìm ra các đối tượng đồ họa theo các điều kiện đặt ra hay hỗ trợ việc ra quyết định của người dùng GIS. ( nea.gov.vn )Hiện nay, sự phát triển của phần cứng làm cho máy tính có nhiều khả năng hơn, mạnh hơn và các ứng dụng của GIS cũng trở lên thân thiện hơn với người sử dụng bởi các khả năng hiển thị dữ liệu ba chiều, các công cụ phân tích không gian và giao diện tùy ý. II).MÔ TẢ PHƯƠNG PHÁP CHỒNG XẾP BẢN ĐỒ VÀ GIS. ( PHẠM THỊ HƯỜNG, ĐOÀN THỊ THÊM ) II.1). GIS là gì?Lịch sử phát triển của GIS. GIS là gì? ( nea.gov.vn ) GIS ( Geograpfic Information System ) - hệ thống thông tin địa lý là một dạng ứng dụng của công nghệ thông tin ( information technology ) để lập bản đồ và phân tích các sự vật hiện tượng thực trên trái đất. Công nghệ GIS kết hợp với các thao tác cơ sở dữ liệu thông thường ( như cấu trúc hỏi đáp ) và phép phân tích thống kê, phân tích địa lý, trong đó phép phân tích địa lý và hình ảnh được cung cấp duy nhất từ các bản đồ. ( wikipedia.org ) Những khả năng này phân biệt GIS với các hệ thống thông tin khác và khiến cho GIS có phạm vi ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau : *).Phân tích các sự kiện. *). Dự đoán tác động. *). Hoạch định chiến lược. Lịch sử phát triển của GIS. Lịch sử phát triển của GIS gắn với ngành khoa học bản đồ. Bản đồ được thành lập năm 1570 tại vùng biển BẮC ÂU. Bản đồ hiện trạng đất phủ thành lập thế kỷ 18 bởi quân đội. GIS bắt đầu được xây dựng trong những cơ quan địa chính ở Canada từ những năm 60 của thế kỷ 20 và suốt thời gian 2 thập niên 60- 70 GIS cũng chỉ được một vài cơ quan trong chính quyền khu vực BẮC MỸ quan tâm nghiên cứu. Tới thập niên 80, khi phần cứng máy tính phát triển mạnh với những tính năng cao, giá lại rẻ đồng thời sự phát triển nhanh về lý thuyết và ứng dụng cơ sở dữ liệu cùng với những kết quả của các thuật toán nhận dạng sử lý ảnh và cơ sở dữ liệu đã tạo điều kiện cho GIS ngày càng phát triển. Ngày nay với sự phát triển của công nghệ viễn thám đã đưa GIS lên một tầm cao mới. Nhiều công trình nghiên cứu cho thấy vai trò quan trọng của GIS trong quản lý, xử lý các vấn đề về kinh tế, xã hội và môi trường…Vì vậy phần mềm GIS hiện nay được bán rất nhanh mặc dù người sử dụng đang gặp một vài trở ngại do các hệ không tương thích nhau vì chưa có tiêu chuẩn thống nhất. Hiện nay, các chương trình giảng dậy GIS ngày càng phổ biến và chuyển hóa.
II.2). Các thành phần của GIS. ( NEA.GOV.VN ) GIS được kết hợp bởi 5 thành phần chính: phần cứng, phần mềm, dữ liệu, con người và phương pháp. Phần cứng: là hệ thống máy tính,thiết bị nhập xuất và lưu trữ dữ liệu trên đó một hệ GIS hoạt động. Tùy mục tiêu và quy mô tổ chức thông tin địa lý mà nhà quản lý sẽ xác định quy mô và cấu hình của phần cứng thích hợp. Hiện nay, phần mềm GIS có thể chạy trên rất nhiều dạng phần cứng, từ máy chủ trung tâm tới các máy chạm hoạt động độc lập hoặc liên kết mạng. Phần mềm: Phần mềm GIS cung cấp chức năng và các công cụ cần thiết để lưu trữ, phân tích và thể hiện thông tin địa lý. Các thành phần chính trong phần mềm GIS là: Công cụ nhập và thao tác trên 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 họa người – máy ( GUI ) để truy cập các công cụ dễ dàng. Phương pháp: một hệ GIS thành công theo khía cạnh kinh tế và luật thương mại là được mô phỏng và thực thi duy nhất cho mỗi tổ chức.
Con người: Con người là yếu tố quyết định sự thành công trong tiến trình kiến tạo hệ thống và tính hữu hiệu của hệ thống trong quá trình khai thác vận hành.Trong hệ thống thông tin địa lý,người sử dụng GIS có thể là các chuyên gia kỹ thuật, người thiết kế và duy trì hệ thống, hoặc những người dùng GIS để giải quyết những vấn đề trong công việc. Những chuyên viên công nghệ thông tin địa lý hỗ trợ các vấn đề về công nghệ của hệ thống, đảm bảo hệ thống hoạt động tốt về kỹ thuật và cập nhật công nghệ theo quy chế. Người duy trì hệ thống là người quản lý, chịu trách nhiệm toàn bộ hệ thống, bảo đảm hệ thống hoạt động đúng quy chế, an toàn về kỹ thuật và công nghệ. II.3). Chức năng của GIS. Quản lý dữ liệu. – Thành lập bản đồ chuyên đề. Tra cứu tìm kiếm. - Biên tập bản đồ. Phân tích dữ liệu. – In ấn bản đồ. II.4). Đặc điểm của hệ thống thông tin địa lý GIS. ( vocw.edu.vn ). II.4.a). Khả năng chồng lấp bản đồ ( map overlaying ).
Sự thê hiện quang cảnh của sự vật dưới các lớp bản đồ khác nhau. Việc chồng lấp bản đồ là một khả năng ưu việt của GIS trong việc phân tích các số liệu thuộc về không gian, để có thể xây dựng thành một bản đồ mới mang các đặc tính hoàn toàn với bản đồ trước đây. Dựa vào kỹ thuật chồng lấp bản đồ mà ta có các phương pháp sau: Phương pháp cộng ( sum ). - Phương pháp tính trung bình ( average ). Phương pháp nhân ( multiply ). - Phương pháp hàm số mũ ( exponent ). Phương pháp trừ ( substract ). - Phương pháp che ( cover ). Phương pháp chia ( divide ). - Phương pháp tổ hợp ( crosstabulation )
Nguyên lý khi chồng lấp các bản đồ.
Chồng lấp bản đồ theo phương pháp cộng.
Minh họa một ví dụ về chồng lấp bản đồ. II.4.b). Khả năng phân loại các thuộc tính. ( reclassifation ). Một trong những điểm nổi bật trong tất cả các chương trình GIS trong việc phân tích các số liệu thuộc về không gian là khả năng của nó để phân loại các thuộc tính nổi bật của bản đồ. Mục đích của nó là chỉ ra một nhóm thuộc tính thuộc về cấp nhóm nào đó. Một lớp bản đồ tạo ra mang giá trị mới, mà nó được tạo thành dựa vào bản đồ ban đầu. Việc phân loại bản đồ rất quan trọng vì nó cho ta các mẩu khác nhau. Đó có thể là vùng thích nghi với phát triển độ thị hoặc nông nghiệp mà hầu hết được chuyển sang phát triển dân cư. Phân loại bản đồ có thể được thực hiện trên một hay nhiều bản đồ.
Một ví dụ về việc phân loại bản đồ. II.4.c). Khả năng phân tích ( spatial analysis ). + Tìm kiếm ( searching ). Nếu dữ liệu được mã hóa trong hệ vector sử dụng cấu trúc lớp hoặc lớp phủ thì dữ liệu được nhóm vào với nhau sau đó tìm kiếm một nhóm một cách dễ dàng. Trong GIS phương pháp này khó khăn khi mỗi thành phần có nhiều thuộc tính. Một hệ lớp đơn giản yêu cầu dữ liệu đối với mỗi lớp phải được phân lớp trước khi đưa vào. Ví dụ: tìm đường đi trên xe taxi, tìm đặc tính của một chủ hộ nào đó trên bản đồ giai thừa, theo dõi hướng bay của các loài chim di cư. Phép logic: các thủ tục tìm kiếm dữ liệu sử dụng các thuật toán logic boole để thao tác trên các thuộc tính hoặc các đặc tính không gian. Đại số boole sử dụng các thuật toán AND, OR, NOT tùy vào điều kiện cụ thể mà cho các giá trị đúng sai.
Biểu đồ hình bảng của các phép toán logic Các phép toán logic không có tính chất giao hoán chỉ có mức độ ưu tiên cao hơn. Nó không áp dụng cho các thuộc tính mà các đặc tính không gian. + Vùng đệm ( buffer zone ). Nếu đường biên bên trong thì gọi là lọi, còn bên ngoài đường biên gọi là đệm ( buffer ) . Vùng đệm sử dụng nhiều tao tác phân tích và mô hình hóa không gian. + Nội suy ( spatial interpolation ). Trong tình huống thông tin cho ít điểm, đường hay vùng lựa chọn thì nội suy hay ngoại 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 khác nơi không đo dữ liệu được trưc tiếp. + tính diện tích ( Area calculation ). *). Phương pháp thủ công: đếm ô, cân trọng lượng, đo thước tỷ lệ. *). Phương pháp GIS: II.4.c.1). Dữ liệu vector. + Kiểu đối tượng điểm ( points ) Điểm được xác định bởi cặp giá trị điểm: các đối tượng đơn, thông tin về địa lý chỉ gồm cơ sở địa lý sẽ được phản ảnh là đối tượng điểm. Các đối tượng điểm có đặc điểm: Là tọa độ đơn ( x, y ). Không cần thể hiện chiều dài và diện tích.
Số liệu vector được biểu diễn dưới dạng điểm ( points ). Tỷ lệ trên bản đồ tỷ lệ lớn, các đối tượng biểu diễn dạng vùng. Tuy nhiên trên bản đồ tỷ lệ nhỏ, đối tượng này có thể được thể hiện dưới dạng là một điểm. Vì vậy, các đối tượng vùng và điểm có thể dùng để phản ánh lẫn nhau. + Kiểu đối tượng đường ( Arcs ). Đường được xác định như là tập hợp dãy của các điểm. Mô tả các đối tượng đĩa lý dạng tuyến có các đặc điểm sau: Là một dãy các cặp tọa độ. Một arc bắt đầu và lết thúc bởi nude. Các arc nối với nhau và cắt nhau tại nude. Hình dạng của arc được định nghĩa bởi các điểm vecties. Đọ dài chính xác bằng các cặp tọa độ.
Số liệu vector được biểu thị dưới dạng arc. + Kiểu đối tượng vùng ( poligons ) Vùng được xác định vởi danh giới của các đường thẳng. Các đối tượng địa lý có diện tích và đóng kín bởi một đường gọi là đối tượng vùng ( poligons ), có các đặc điểm sau: Poligons được mô tả bằng tập hợp các đường (arc) và điểm nhãn ( label points ). Một hoặc nhiều arc định nghĩa đường bao của vùng. Một label points nằm trong vùng để mô tả, xác định cho mội một vùng.
Số liệu vector được biểu diễn dưới dạng vùng ( poligons ).
Một số khái niệm trong cấu trúc cơ sở dữ liệu bản đồ. II.4.c.2). Hệ thống raster. Mô hình dữ liệu raster phản ánh toàn bộ vùng nghiên cứu dưới dạng một lưới các ô vuông hay điểm ảnh. Mô hình raster có các đặc điểm: Các điểm được xếp liên tiếp từ trái qua phải, từ trên xuống dưới. Mỗi một điểm ảnh ( picxel ) chứa một giá trị. Một tập hợp các ma trận điểm và các giá trị tương ứng tạo thành một lớp (layer ). Trong cơ sở dữ liệu có thể có nhiều lớp. Mô hình dữ liệu raster là mô hình dữ liệu GIS được dùng tương đối phổ biến trong các bài toán về môi trường và quản lý tài nguyên. Mô hình dữ liệu raster chủ yếu dùng để phản ánh đối tượng vùng là ứng dụng cho những bài toán tiến hành trên các loại đối tượng dạng vùng: phân loại, chồng xếp. Các nguồn dữ liệu xây dựng lên dữ liệu raster bao gồm: Quét ảnh ảnh máy bay, ảnh viễn thám. Chuyển từ dữ liệu vector sang. Lưu trữ dữ liệu dạng raster. Nén theo hàng. Nén theo chia nhỏ thành từng phần. ( quadtree ) Nén theo ngữ cảnh ( Fractal ) Trong một hệ thống dữ liệu cơ bản, raster được lưu trữ trong các ô ( thành hình vuông ) được sắp xếp trong một mảng hoặc dãy hàng và cột. Nếu có thể, các hàng và cột nên được căn cứ vào hệ thống lưới bản đồ thích hợp. Việc sử dụng cấu trúc dữ liệu raster tất nhiên đưa đến một số chi tiết bí mật. Với lý do này hệ thống vester- based không dược sử dụng trong các trường hợp nơi có các chi tiết có chất lượng cao đòi hỏi.
Sự biểu thị kết quả bản đồ dưới dạng raster. II.4.c.2.1 ). Chuyển đổi cơ sở dữ liệu dạng vector và rester. Chọn cấu trúc dữ liệu dạng vector hoặc dạng rester phụ thuộc vào yêu cầu của người sử dụng: - Đối với hệ thống vector, dữ liệu lưu trữ nhỏ hơn rất nhiều dữ liệu lưu trữ rester, các đường contour sẽ chính xác hơn hệ thống rester. -Tùy vào phần mềm máy tính mà lưu trữ dữ liệu dạng vector hay dạng rester. - Đối với việc sử dụng ảnh vệ tinh trong GIS thì bắt buộc phải lưu trữ dữ liệu dạng rester. Một số công cụ phân tích của GIS phụ thuộc chặt chẽ vào mô hình dữ liệu raster, do vậy nó đòi hỏi quá trình biến đổi mô hình dữ liệu vector sang dữ liệu raster, hay còn gọi là raster hoá. Biến đổi từ raster sang mô hình vector, hay còn gọi là vector hoá, đặc biệt cần thiết khi tự động quét ảnh. Rester hóa là quá trình chia đường hay vùng thành các ô vuông ( picxel ). Ngược lại, vector hoá là tập hợp các pixcel để tạo thành đường hay vùng. Nết dữ liệu raster không có cấu trúc tốt, thí dụ ảnh vệ tinh thì việc nhận dạng đối tượng sẽ rất phức tạp. Nhiệm vụ biến đổi vector sang raster là tìm tập hợp các pixel trong không gian raster trùng khớp với vị trí của điểm, đường, đường cong hay đa giác trong biểu diễn vector. Tổng quát, tiến trình biến đổi là tiến trình xấp xỉ vì với vùng không gian cho trước thì mô hình raster sẽ chỉ có khả năng địa chỉ hoá các vị trí toạ độ nguyên. Trong mô hình vector, độ chính xác của điểm cuối vector được giới hạn bởi mật độ hệ thống toạ độ bản đồ còn vị trí khác của đoạn thẳng được xác định bởi hàm toán học.
Sự chuyển đổi dữ liệu dạng vector và dạng restor. II.4.c.2.2). Thuận lợi và bất lợi của hệ thống dữ liệu raster và vector. i).. Thuận lợi của hệ thống cơ sở dữ liệu raster . * Vị trí địa lý của mỗi ô được xác định bởi vị trí của nó trong ô biểu tượng, hình ảnh có thể được lưu trữ trong một mảng tương xứng trong máy vi tính cung cấp đủ dữ liệu bất kỳ lúc nào. Vì vậy mỗi ô có thể nhanh chóng và dễ dàng được định địa chỉ trong máy theo vị trí địa lý của nó. * Những vị trí kế cận được hiện diện bởi các ô kế cận, vì vậy mối liên hệ giữa các ô có thể được phân tích một cách thuận tiện * Quá trình tính toán đơn giản hơn và dễ dàng hơn cơ sở hệ thống dữ liệu vector. * Đơn vị bản đồ ranh giới thửa được trình bày một cách tự nhiên bởi giá trị ô khác nhau, khi giá trị thay đổi, việc chỉ định ranh giới thay đổi. ii). Bất lợi của hệ thống dữ liệu raster * Khả năng lưu trữ đòi hỏi lớn hơn nhiều so với hệ thống cơ sở dữ liệu vector. * Kích thước ô định rõ sự quyết định ở phương pháp đại diện ở phương pháp đại diện. Điều này đặc biệt khó dễ cân xứng với sự hiện diện đặc tính thuộc về đường thẳng. Thường hầu như hình ảnh gần thì nối tiếp nhau, điều này có nghĩa là nó phải tiến hành một bản đồ hoàn chỉnh chính xác để thay đổi 1 ô đơn. Quá trình tiến hành của dữ liệu về kết hợp thì choáng nhiều chỗ hơn với 1 hệ thống cơ sở vector. Dữ liệu được đưa vào hầu như được số hoá trong hình thức vector, vì thế nó phải chính xác 1 vector đến sự thay đổi hoạt động raster để đổi dữ liệu hệ số hoá vào trong hình thức lưu trữ thích hợp. Điều này thì khó hơn việc xây dựng vào trong bản đồ từ dữ liệu raster. iii). Thuận lợi của hệ thống cơ sở vector. * Việc lưu trữ được đòi hỏi ít hơn hệ thống cơ sở dữ liệu raster * Bản đồ gốc có thể được hiện diện ở sự phân giải gốc của nó. * Đặc tính phương pháp như là các kiểu từng, đường sá, sông suối, đất đai có thể được khôi phục lại và tiến triển 1 cách đặc biệt. * Điều này dễ hơn để kết hợp trạng thái khác nhau của phương pháp mô tả dữ liệu với 1 đặc tính phương pháp đơn. * Hệ số hoá các bản đổ không cần được khôi phục lại từ hình thức raster. * Dữ liệu lưu trữ có thể được tiến triển trong bản đồ kiểu dạng đường thẳng mà không 1 raster để sự khôi phục vector. iv). Bất lợi của hệ thống cơ sở dữ liệu vector. * Vị trí của điểm đỉnh cần được lưu trữ 1 cách rõ ràng * Mối quan hệ của những điểm này phải được định dạng trong 1 cấu trúc thuộc về địa hình học, mà nó có lẽ khó để hiểu và điều khiển. * Thuật toán cho việc hoàn thành chức năng thì hoàn toàn tương đương trong hệ thống cơ sở dữ liệu raster là quá phức tạp và việc hoàn thành có lẽ là không xác thực. * Sự thay đổi 1 cách liên tiếp dữ liệu thuộc về không gian không thể được hiện diện như raster. 1 sự khôi phục để raster được yêu cầu tiến hành dữ liệu kiểu này. II.4.c.3). Mô hình thông tin thuộc tính. Số liệu phi không gian hay còn gọi là thuộc tính là những mô tả về đặc tính, đặc điểm và các hiện tượng xảy ra tại các vị trí địa lý xác định. Một trong các chức năng đặc biệt của công nghệ GIS là khả năng của nó trong việc liên kết và xử lý đồng thời giữa dữ liệu bản đồ và dữ liệu thuộc tính. Thông thường hệ thống thông tin địa lý có 4 loại số liệu thuộc tính: - Đặc tính của đối tượng: liên kết chặt chẽ với các thông tin không gian có thể thực hiện SQL (Structure Query Language) và phân tích - Số liệu hiện tượng, tham khảo địa lý: miêu tả những thông tin, các hoạt động thuộc vị trí xác định. - Chỉ số địa lý: tên, địa chỉ, khối, phương hướng định vị, …liên quan đến các đối tượng địa lý. - Quan hệ giữa các đối tượng trong không gian, có thể đơn giản hoặc phức tạp (sự liên kết, khoảng tương thích, mối quan hệ đồ hình giữa các đối tượng). Để mô tả một cách đầy đủ các đối tượng địa lý, trong bản đồ số chỉ dùng thêm các loại đối tượng khác: điểm điều khiển, toạ độ giới hạn và các thông tin mang tính chất mô tả (annotation). Annotation: Các thông tin mô tả có các đặc điểm: * Có thể nằm tại một vị trí xác định trên bản đồ * Có thể chạy dọc theo arc * Có thể có các kích thước, màu sắc, các kiểu chữ khác nhau * Nhiều mức của thông tin mô tả có thể được tạo ra với ứng dụng khác nhau. * Có thể tạo thông tin cơ sở dữ liệu lưu trữ thuộc tính * Có thể tạo độc lập với các đối tượng địa lý ïcó trong bản đồ * Không có liên kết với các đối tượng điểm, đường, vùng và dữ liệu thuộc tính của chúng Bản chất một số thông tin dữ liệu thuộc tính như sau: - Số liệu tham khảo địa lý: mô tả các sự kiện hoặc hiện tượng xảy ra tại một vị trí xác định. Không giống các thông tin thuộc tính khác, chúng không mô tả về bản thân các hình ảnh bản đồ. Thay vào đó chúng mô tả các danh mục hoặc các hoạt động như cho phép xây dựng, báo cáo tai nạn, nghiên cứu y tế, … liên quan đến các vị trí địa lý xác định. Các thông tin tham khảo địa lý đặc trưng được lưu trữ và quản lý trong các file độc lập và hệ thống không thể trực tiếp tổng hợp chúng với các hình ảnh bản đồ trong cơ sở dữ liệu của hệ thống. Tuy nhiên các bản ghi này chứa các yếu tố xác định vị trí của sự kiện hay hiện tượng. - Chỉ số địa lý: được lưu trong hệ thống thông tin địa lý để chọn, liên kết và tra cứu số liệu trên cơ sở vị trí địa lý mà chúng đã được mô tả bằng các chỉ số địa lý xác định. Một chỉ số có thể bao gồm nhiều bộ xác định cho các thực thể địa lý sử dụng từ các cơ quan khác nhau như là lập danh sách các mã địa lý mà chúng xác định mối quan hệ không gian giữa các vị trí hoặc giữa các hình ảnh hay thực thể địa lý. Ví dụ: chỉ số địa lý về đường phố và địa chỉ địa lý liên quan đến phố đó. - Mối quan hệ không gian: của các thực thể tại vị trí địa lý cụ thể rất quan trọng cho các chức năng xử lý của hệ thống thông tin địa lý. Các mối quan hệ không gian có thể là mối quan hệ đơn giản hay lôgic, ví dụ tiếp theo số nhà 101 phải là số nhà 103 nếu là số nhà bên lẻ hoặc nếu là bên chẵn thì cả hai đều phải là các số chẵn kề nhau. Quan hệ Topology cũng là một quan hệ không gian. Các quan hệ không gian có thể được mã hoá như các thông tin thuộc tính hoặc ứng dụng thông qua giá trị toạ độ của các thực thể. - Mối quan hệ giữa dữ liệu không gian và phi không gian: thể hiện phương pháp chung để liên kết hai loại dữ liệu đó thông qua bộ xác định, lưu trữ đồng thời trong các thành phần không gian và phi không gian. Các bộ xác định có thể đơn giản là một số duy nhất liên tục, ngẫu nhiên hoặc các chỉ báo địa lý hay số liệu xác định vị trí lưu trữ chung. Bộ xác định cho một thực thể có thể chứa toạ độ phân bố của nó, số hiệu mảnh bản đồ, mô tả khu vực hoặc con trỏ đến vị trí lưu trữ của số liệu liên quan. Bộ xác định được lưu trữ cùng với các bản ghi toạ độ hoặc mô tả số khác của các hình ảnh không gian và cùng với các bản ghi số liệu thuộc tính liên quan. Tóm lại: Với 4 chức năng như đã trình bày ở trên, kỹ thuật GIS có thể trả lời các câu hỏi sau: - Vị trí và đối tượng nghiên cứu: quản lý và cung cấp vị trí của các đối tượng theo yêu cầu bằng các cách khác nhau như: tên địa danh, mã, vị trí, tọa độ. - Điều kiện về thuộc tính của đối tượng: thông qua phân tích các sự kiện tồn tại hoặc xảy ra tại một vị trí điểm nhất định hoặc xác định các đối tượng thỏa mãn các điều kiện đặt ra. - Xu hướng thay đổi của đối tượng: cung cấp hướng thay đổi của đối tượng thông qua phân tích lãnh thổ trong vùng nghiên cứu theo thời gian. - Cấu trúc và thành phần có liên quan của đối tượng: cung cấp mức độ sai lệch của các đối tượng so với các kiểu mẫu và nơi sắp đặt chúng đã có từ các nguồn khác. - Các giải pháp tốt nhất để đáp ứng mục tiêu nghiên cứu. - Các mô hình nhằm giả định các phương án khác nhau. Các công cụ có liên quan tới GIS: - Công nghệ desktop mapping ( thành lập bản đồ để tổ chức dữ liệu và tương tác người dùng. - CAD ( trợ giúp thiết kế nhờ máy tính ) : hệ CAD tạo ra các bản đồ thiết kế xây dựng và cơ sở hạ tầng. - Viễn thám và GPS ( Hệ thống định vị toàn cầu ) : Viễn thám là ngành khoa học nghiên cứu bề mặt trái đất sử dụng kỹ thuật cảm biến nhưng quay camera từ máy bay, các trạm thu GPS hoặc các thiết bị khác. - DPMS ( hệ quản trị cơ sở dữ liệu ) : chuyên về lưu trữ và quản lý tất cả các dạng dữ liệu bao gồm cả dữ liệu địa lý. Nhiều hệ GIS đã dùng DPMS để lưu trữ dữ liệu nhưng DPMS không có những công cụ phân tích và mô phỏng như GIS. III). PHẦN TÍCH ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA KỸ THUẬT GIS. KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG. ( NGUYỄN VĂN HIỂU, HÀ CHÍ TRUNG ). III.1).ƯU ĐIỂM CỦA KỸ THUẬT GIS. Chồng xếp bản đồ trong kỹ thuật GIS là một khả năng ưu việt của GIS trong việc phân tích các số liệu thuộc về không gian để có thể xây dựng thành một bản đồ mới mang các đặc tính hoàn toàn khác với bản đồ ban đầu.Các ưu điểm của GIS là: Tiết kiệm thời gian và chi phí nhất trong việc lưu trữ số liệu. Nếu sử dụng kỹ thuật truyền thống để ( ví dụ : Đối với hệ thống điện, khi giải bài toán trong hệ thống từ mạng truyền tải tới mạng phân phối, cũng như quản lý và vận hành hệ thống đa phần dựa trên sơ đồ đơn tuyến ; bản đồ giấy truyền thống ) xây dựng hoặc cập nhật dữ liệu GIS ( hệ thống thông tin địa lý ) ở nhiều cấp độ khác nhau ( đa tỷ lệ, đa thời gian…) đòi hỏi phải đầu tư nhiều thời gian và kinh phí rất lớn. Trong những năm gần đây, công nghệ tích hợp viễn thám và GIS đã được xem là phương pháp rất hiệu quả trong việc xây dựng và cập nhật dữ liệu không gian phụ thuộc vào công tác quản lý và giám sát môi trường . Có thể thu thập số liệu với số lượng lớn. Trong hệ thống thông tin địa lý, dữ liệu bao gồm dữ liệu không gian và dữ liệu phi không gian với dung lượng rất lớn, cần được cập nhật thường xuyên, phải được tổ chức lưu trữ theo một mô hình cơ sở dữ liệu được thiết kế phục vụ cho công tác lưu trữ, quản lý, truy vấn và hiển thị dữ liệu. Số liệu lưu trữ có thể được cập nhật hóa một cách dễ dàng. ( LÊ VĂN TRUNG, LÂM ĐẠO NGUYÊN_ Bộ môn Địa Chất,ĐH BÁCH KHOA TP HCM ) Nghiên cứu thống kê thế giới cho biết, lợi ích mang lại từ việc sử dụng kỹ thuật GIS trong việc quản lý đô thị sẽ tiết kiệm rất lớn về thời gian và nhân lực trong công tác điều tra, đo đạc, thu thập và cập nhật dữ liệu. Ảnh vệ tinh với những thể loại và độ phân giải khác nhau đã cho phép xây dựng và cập nhật dữ liệu không gian thành lập bản đồ ở nhiều tỷ lệ và được xem là giải pháp khả thi, đảm bảo độ chính xác, cập nhật dữ liệu không gian phục vụ công tác quản lý đô thị. - Chất lượng số liệu được quản lý , xử lý và hiệu chỉnh tốt. Dễ dàng truy cập, phân tích dữ liệu từ nhiều nguồn và dữ liệu khác nhau. ( diachatvn.com )Vì GIS có khả năng liên kết các dữ liệu với nhau nhờ hệ thống thông tin địa lý, nó làm cho các thông tin liên ngành được chia sẻ và truyền thông dễ dàng. Bằng cách chia sẻ cơ sở dữ liệu, một ban ngành có thể sử dụng được kết quả từ công việc của một ban ngành khác tức là dữ liệu đươc thu thập một lần và sử dụng nhiều lần. GIS tổ chức cơ sở dữ liệu hợp lý và hoàn hảo giúp chúng ta truy cập trông tin một cách dễ dàng nhanh chóng, cho phép chúng ta triết lọc các thông tin và chế biến chúng, cho phép chúng ta phân tích và thiết lập các mô hình. - Tổng hợp một lần được nhiều loại số liệu khác nhau để phân tích và tạo ra nhanh chóng một lớp số liệu tổng hợp mới. ( diachatvn.com) GIS lưu trữ thông tin về thế giới giống như một sự thu thập các lớp có chủ đề đã được liên kết với nhau bằng thông tin địa lý.Thông tin địa lý chứa đựng ngay cả các thông tin không gian như kinh độ và vĩ độ hoặc hệ tọa độ quốc gia, các thông tin thuộc tính như: địa chỉ; mã bưu điện, tên vùng điều tra dân số, đặc điểm vị trí rừng, tên đường… các thông tin này cho phép ta xác định đặc tính các vị trí để kinh doanh hoặc trồng cây gây rừng, thậm trí động đất bằng cách phân tích bề mặt trái đất. GIS có thể được sử dụng để lựa chọn khu vực phát triển mà ít ảnh hưởng tới môi trường nhất, nó có thể tìm ra những khu vực ít rủi ro nhất. Thông tin được thể hiện cô đọng và sáng sủa ở dạng bản đồ và có kèm theo bản báo cáo cho phép những người đưa ra quyết định tập trung vào vấn đề hơn là cố gắng hiểu dữ liệu. Vì những sản phẩm GIS có thể được sản xuất nhanh chóng, nhiều tình huống có thể đánh giá một cách có hiệu quả và sâu sắc… III.2).NHƯỢC ĐIỂM CỦA KỸ THUẬT GIS. Kỹ thuật GIS có một số nhược điểm .Những nhược điểm này đặc biệt quan trọng và cần xem xét kỹ đối với các quốc gia đang hoặc kém phát triển.Nhược điểm của GIS đó là: *).Phí tổn cao khi xây dựng một cơ sở dữ liệu trong GIS. -Chi phí và những vấn đề kỹ thuật đòi hởi trong việc chuẩn bị lại các số liệu thô hiện có, nhằn có thể chuyển từ bản đồ dạng giấy truyền thống sang dạng kỹ thuật số trên máy tính ( thống qua số hóa và quét ảnh ). -Đòi hỏi nhiều kiến thức của các kỹ thuật cơ bản về môi trường và yêu cầu lớn về nguồn tài chính ban đầu.( diachatvn.com ) Hệ thống GIS đòi hỏi phải có con người để quản lý và phát triển các kế hoạch để áp dụng và giải quyết các vấn đề trong thể thới thực. Những người sử dụng GIS là các chuyên gia kỹ thuật, người thiết kế và bảo trì hệ thống. -Chi phí của việc mua sắm, lắp đặt thiết bị và phần mềm GIS khá cao. Đầu tư ban đầu cho việc lắp đặt trang thiết bị và phần mềm trong đó chi phí dành cho cài đặt phần mềm GIS gấp 10 lần chi phí mua sắm thiết bị. Chi phí lớn để chuẩn bị và hoàn thiện các nguồn số liệu hiện có nhằm đáp ứng với tiêu chuẩn của hệ thống GIS. Tỷ lệ đầu tư số liệu là 100 lần so với 10 lần của phần mềm. Trong quá trình hoạt động còn nảy sinh chi phí tiềm ẩn khác như: + Mua sắm vật tư đặc chủng. + Thay thế và nâng cấp khả năng thiết bị hay phần mềm. + Lắp đặt thiết bị ngoại vi để lưu trữ có hiệu quả những số liệu ngày càng lớn.d -Trong một số lĩnh vực ứng dụng, hiệu quả tài chính thu lại thấp. *).Phức tạp hóa dữ liệu. Do các ứng dụng của GIS trong thực tế quản lý nhà nước có tính đa dạng và phức tạp xét cả về khía cạnh tự nhiên, xã hội lẫn khía cạnh quản lý, những năm gần đây GIS thường được hiểu như một hệ thống thông tin đa quy mô và đa tỷ lệ. Tùy thuộc vào nhu cầu của các người sử dụng mà hệ thống có thể phải tích hợp thông tin ở nhiều mức khác nhau tùy vào các định hướng do cơ sở tri thức đưa ra. -Tổng hợp một lần được nhiều loại số liệu khác nhau để phân tích và tạo ra một lớp số liệu mới. Phân tích chồng xếp khá tốn thời gian và thuộc vào nhóm các ứng dụng có tính chất sâu, khi hệ thống được khai thác sử dụng ở mức độ cao hơn là được sử dụng cho từng vùng cụ thể hoặc cả nước với tỷ lệ bản đồ phù hợp. Chồng xếp là quá trình tích hợp các lớp thông tin khác nhau. Các thao tác phân tích đòi hỏi một hoặc nhiều lớp vật liệu phải được liên kết vật lý. Sự chồng xếp này, hay liên kết không gian, có thể là sự kết hợp dữ liệu về đất, độ dốc và thảm thực vật hoặc sở hữu đất với định giá thuế. *). Rủi ro cao khi một dữ liệu được tập trung hóa trên một cơ sở dữ liệu. Cơ sở dữ liệu địa lý ( chủ yếu là bản đồ ) không thể lưu trữ và quản lý theo nguyên tắc các loại cơ sở dữ liệu thông thường. Các dữ liệu bản đồ được cấu tạo bởi các thành phần là tọa độ các điểm, dãy tọa độ các điểm nối giữa 2 điểm ( đường thẳng ) và dãy cùng nối liên tiếp trong tập hợp điểm ( miền ). Như vậy bức tranh dữ liệu ở đây khác dữ liệu thường. Vì chúng ta có các đối tượng địa lý khác nhau nên các điểm, đường nét của từng loại đối tượng địa lý sẽ được quản lý riêng trong từng lớp thông tin. Mỗi hệ cũng có định dạng dữ liệu khác nhau, xác định quan hệ hình học khác nhau và thủ tục tìm – cập nhật khác nhau. Do đó GIS đòi hỏi một công cụ đặc biệt để sử dụng nếu không sẽ xảy ra rủi ro cao. III.3). KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA KỸ THUẬT GIS. ( LÊ HẢI LÂM ) . ( wikipedia .org )Theo cách tiếp cận truyền thống, GIS là một công cụ máy tính để lập bản đồ và phân tích các sự vật hiện tượng thực trên trái đất Xét dưới góc độ ứng dụng trong quản lý nhà nước, GIS có thể được hiểu như là một công cụ xử lý các dữ liệu có tọa độ ( bản đồ ) để biến chúng thành các thông tin trợ giúp quyết định cho các nhà quản lý, là một hệ thống thông tin đa quy mô và đa tỷ lệ. Nhờ những khả năng phân tích và xử lý đa dạng, kỹ thuật GIS hiện nay được ứng dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực, được xem là công cụ hỗ trợ quyết định ( decision – making support tool ).( vocw.edu.vn ) Một số lĩnh vực được ứng dụng ở nhiều nơi trên thế giới là: 1). Nghiên cứu quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường. - Quản trị rừng ( theo dõi sự thay đổi, phân loại ) - Quản trị đường di cư và đời sống của động vật hoang dã - Quản lý và quy hoạch đồng bằng ngập lũ, lưu vực song. - Bảo tồn đất ướt. - Phân tích các biến động khí hậu, thủy văn. - Phân tích các tác động môi trường ( Environmental impact assessment ). - Nghiên cứu tình trạnh xói mòn đất - Quản trị sở hữu ruộng đất. - Quản lý chất lượng nước. - Quản lý đánh giá và theo dõi dịch bệnh. - Xây dựng bản đồ và thống kê chất lượng thổ nhưỡng. - Quy hoạch và đánh giá sử dụng đất đai. Ví dụ: thông qua việc mô hình hóa các cấu trúc căn bản thực của thế giới trên dữ liệu con số, GIS có thể chỉ ra các nguồn tài nguyên thiên nhiên có khả năng bị ảnh hưởng do quyết định nào đó trên cơ sở dữ liệu của ảnh vệ tinh. Những vùng chịu tổn thất từ vùng khai hoang có thể được định nghĩa và phân tích trên cơ sở dữ liệu chồng lấp các yêu cầu về loại đất, sự gia tăng năng suất, thời gian, tỷ lệ, khả năng quản lý, nhu cầu thực tế có thể được chỉ ra và định rõ kết quả. 2). Nghiên cứu điều kiện kinh tế xã hội. - Quản lý dân số. - Quản trị mạng lưới giao ( thông thủy bộ ). GIS được sử dụng để chỉ ra những tuyến đường tốt nhất cho giao thông đường bộ và thủy lợi. - Quản lý mạng lưới y tế giáo dục. - Điều tra và quản lý hệ thống cơ sở hạ tầng. 3). Nghiên cứu các chương trình quy hoạch phát triển. - Đánh giá khả năng thích nghi cây trồng, vật nuôi và động vật hoang dã. - Định hướng và xác định các vùng phát triển tối ưu trong sản xuất nông nghiệp. - Hỗ trợ quy hoạch và quản lý các vùng bảo tồn thiên nhiên. - Đánh giá khả năng và định hướng quy hoạch các vùng đô thị, công nghiệp lớn. - Hỗ trợ, bố trí mạng lưới y tế giáo dục. 4). Các ứng dụng của GIS trong hoạt động nông nghiệp và phát triển nông thôn. GIS trở thành công cụ đắc lực cho việc quản lý và tổ chức sản xuất nông nghiệp – nông thôn trên các vùng lãnh thổ. *). Thổ nhưỡng: - Xây dựng các bản đồ đất và đơn tính đất. - Đặc chưng hóa các lớp phủ thổ nhưỡng. *). Trồng trọt: - Khả năng thích nghi của các loài cây. - Sự thay đổi của việc sử dụng đất. - Xây dựng các đề xuất về sử dụng đất. - Khả năng bền vững của sản xuất nông nghiệp, nông-lâm kết hợp. - Theo dõi mạng lưới khuyến nông. - Khảo sát, nghiên cứu dịch bệnh cây trồng ( côn trùng, nấm, cỏ dại ). - Suy đoán hoặc nôi suy các ứng dụng kỹ thuật. ( geosoftvn.com ) Ví dụ: Các bản đồ đất, mưa, địa hình, mật độ dân số, sử dụng đật,…có thể được kết hợp để phát triển thành một bản đồ mới sẽ chỉ ra những vùng có khả năng đất bị xói mòi hoặc những vùng đất thích nghi cho sự phát triển của các loại cây ăn trái hoặc lúa 2, 3 vụ, …với các mức độ khác nhau tùy vào các yêu cầu ban đầu mà ta đã đặt ra trước đó. ( geosoftvn.com ) Để xác định tổng lượng hơi nước bốc hơi người ta dựa vào : phương trình năng lượng, mô hình lớp biên khí quyển và tổng khối lượng. Dựa vào tổng lượng hơi nước bốc hơi để đánh giá các chỉ số thực vật cần thiết: mùa sinh trưởng, dạng đất và tốc độ gió.
*). Quy hoạch thủy văn và tưới tiêu. - Xây dựng hệ thống tưới tiêu. - Lập thời biểu tưới tiêu. - Tính toán sự xói mòn, bồi lắng trong hồ chứa nước. - Nghiên cứu đánh giá ngập lũ. *). Kinh tế nông nghiệp. - Điều tra dân số, nông hộ. - Thống kê. Ví dụ: sử dụng GIS trong phân tích thống kê những đặc điểm ( như diện tích của khu rừng hay chiều dài của con đường, song, kênh,…) qua việc xác định các vùng đệm. Đất xung quanh một khu rừng có diện tích giới hạn được nghiên cứu để đưa ra cách sử dụng đất thích hợp nhất, vùng đệm xung quanh có thể được chồng lấp với hiện trạng đất có khả năng tiềm tang lý tưởng để chọn ra cách sử dụng có hiệu quả nhất. - Khảo sát kỹ thuật canh tác. Ví dụ: tài nguyên đất có thể được dùng để đánh giá sự phát triển của ruộng lúa. Các dữ liệu về điều kiện đất, sức sản xuất của đất và yêu cầu về độ ẩm đất cần phải được thu thập và đánh giá khả năng thích nghi cho các vùng trồng lúa. - Xu thế thị trường của cây trồng. - Nguồn nông sản hang hóa. *). Phân tích khí hậu: hạn hán, các yếu tố thời tiết, thống kê. ( geosoftvn.com )
( geosoftvn.com ) Đánh giá nhiệt độ bề mặt đất từ số liệu viễn thám là vấn đề tổng hợp của việc tính toán các thành phần của cán cân năng lượng và bốc thoát hơi nước. Đo nhiệt độ bề mặt là rất quan trọng để giám sát cháy rừng. Dựa vào ảnh MODIS thu được ta nhận thấy nhiệt độ bề mặt lớn nhất tại vùng núi đá vôi và 2 thành phố HÀ NỘI và HÀ ĐỘNG. *). Mô hình hóa nông nghiệp: ước lượng, đoán năng suất cây trồng. *). Chăn nuôi gia súc gia cầm: thống kê, phân bố, khảo sát và theo dõi diễn biến, dự báo dịch bệnh. IV). ỨNG DỤNG CỦA GIS TRONG GIÁM SÁT VÀ DỰ BÁO CÁC SỰ CỐ MÔI TRƯỜNG.( nea.gov.vn ) GIS là một trong những công cụ kỹ thuật có vai trò vô cùng quan trọng được ứng dụng trong quản lý và bảo vệ môi trường, bằng cách chỉ ra những vùng có khả năng gặp sự cố do thiên nhiên hay con người mà GIS giúp ích cho quản lý và phân tích sự cố môi trường. Một trong những ứng dụng đó là sử dụng: “ kỹ thuật GIS trong giám sát và dự báo các sự cố môi trường “ . a). Trong hiện tượng lũ lụt. GIS được ứng dụng để xác định được những vùng sẽ chịu ảnh hưởng của lũ dựa vào cấu trức của từng vùng, đưa ra các phương án đề phòng. Ngoài ra, GIS còn được dùng để tính toán những thiệt hại có thể xảy ra: Ước tính thiệt hại tài chính. Ước tính sự phá hủy cơ sở hạ tầng. Những ảnh hưởng của vùng không có lũ do thiệt hại từ các ảnh hưởng dịch vụ. Dự báo diện và mực độ ngập lụt lưu vực sông Nhật Lệ theo số liệu mưa dự báo trong cơn bão số 5 trong ngày 04-05 tháng 10 năm 2007.
b). Hiện tượng trượt đất. Dựa vào khả năng của GIS để phân tích độ dố c, địa chất và độ ổn định của đất từ đó có thể xác định được những vùng chịu ảnh hưởng của hiện tượng trượt đất. Khi những vùng này đã được đinh danh, những thong tin này sẽ hiệu chỉnh kế hoạch phát triển và xây dượng củng cố cấu trúc của các công trình để bạo vệ những vùng có nguy cơ cao.

c).Sự cố địa chấn. Bằng quá trình định danh địa hình, vị trí địa lý, kỹ thuật xây dựng, GIS có thể dự báo được thời gian, địa điểm và hậu quả có thể xảy ra các sự cố: núi lửa, động đất.

Bản đồ động đất: Một trong những thông tin đầu vào cần thiết là thổ nhưỡng và kết cấu đất.Sử dụng GIS để phủ dữ liệu về cớ sở hạ tầng, công trình xây dựng, dân cư, các nhà quy hoạch Portland đã tạo bản đồ dự báo động đất, sức chịu đựng của từng vùng. GIS còn trợ giúp xác định những công trình có nguy cơ chịu sự rủi ro cao. d). Ứng dụng của GIS vào đánh giá và quản lý rủi ro vùng biển. Công nghệ GIS được sử dụng trong giám sát các sự cố và bản đồ hóa các địa điểm chịu rủi ro của vùng ven biển, tạo cơ sở để khoanh vùng, quy hoạch sử dụng đất, phân phối tài nguyên khi tái thiết cơ sở vật chất sau bão và phòng chống trước bão. Mô hình dựa vào GIS hướng tới những mục đích chính: Xây dựng một cơ sở dữ liệu về những cơn bão đã từng xảy ra trong lịch sử. Xây dựng cơ sở dự báo sự tương tác của bão với các điều kiện tự nhiên của vùng duyên hải và các đảo. Phân vùng, xác định và mô tả các vùng có khả năng xảy ra sự cố: tràn dầu… Xây dựng phương pháp giảm nhẹ tổn thất. Các tham số đầu vào: Việc bản đồ hóa một cách có hệ thống những rủi ro của vùng duyên hải và các hòn đảo đòi hỏi phải thu thập một lượng lớn số liệu về địa hình, các đảo, các vùng ngập lụt, rừng che phủ và đường giao thong. Các dữ liệu này được số hóa từ bản đồ giấy, ảnh không gian và các khảo sát thực địa. Tiếp theo các dữ liệu chi tiết hơn sẽ được bổ sung vào cơ sở dữ liệu của GIS : các yếu tố khí hậu, địa lý, các quá trình địa chất, các đặt điểm của bão, đặc điểm của thảm thực vật che phủ ( rừng ngập mặn, thảm cỏ và cây bụi … ). Tất cả các yếu tố này quyết định khả năng chống chịu của vùng. Ví dụ về đảo Jekyll ( bang Georgia – Mỹ ):
Jekyll là đảo chắn bão, luôn chịu ảnh hưởng lớn của những cơn bão nhiệt đới.Các bản đồ của đảo, đường xá, thảm thực vật, đã được số hóa bằng phần mềm ARC/INFO . Thiết bị GPS được sử dụng để định vị chính xác các thảm thực vật. Các bản đồ bão và vùng ngập lụt cũng được số hóa cùng các dữ liệu về bão trong quá khứ và điều kiện chính trị của địa phương. Kết hợp các loại bản đồ này là điều kiện để dự báo trước về cấp độ của các cơn bão cũng như các tổn thất, dự đoán khác. e).Ứng dụng của GIS trong kiểm soát ô nhiễm không khí. Ô nhiễm không khí có thể phát tán rất xa từ nguồn thải, gây tác hại tới sức khỏe và môi trường trong phạm vi toàn cầu. Kỹ thuật GIS đã hỗ trợ rất nhiều trong việc kiểm soát ô nhiễm không khí. Cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ ( EPA ) đã sử dụng phần mềm ARC/INFO để nghiên cứu những ảnh hưởng của ô nhiễm không khí đối với sự phát triển của cây con và ảnh hưởng lâu dài đối với rừng. Kiểm soát ô nhiễm không khí từ khói: đầu tiên, miền đông nước Mỹ được phân thành các vùng khác nhau và ARC/INFO được dùng để tạo thành lớp ô bao phủ toàn vùng này, mỗi ô có diện tích 20 km2 . Các dữ liệu về chất lượng không khí được thu thập từ các chạm quan trắc của vùng và được lưu vào cơ sở dữ liệu. Dựa vào các cơ sở dữ liệu này, với công cụ GIS, các nhà khoa học có thể tạo ra các bản đồ phát tán NOx, mây, nhiệt độ hang ngày, hướng gió, độ cao và khoảng cách khói từ nguồn phát thải. Ngoài ra, sử dụng GIS, các dữ liệu này còn được phân tích kết hợp với điều kiện khí hậu và địa hình của từng vùng. Dự báo ảnh hưởng của ô nhiễm không khí đối với sự phát triểm của thực vật: Với GIS, các nhà khoa học có thể phủ dữ liệu cho các vùng ( các dữ liệu về sự tăng trưởng, phân bố loài thực vật… ), theo thời gian tạo nên các bản đồ đánh giá sự biến đổi sinh trưởng cho từng loài. Những phân tích này rất hữu ích cho dự báo ảnh hưởng lâu dài của ô nhiễm không khí không chỉ với thực vật mà còn cả thực vật và con người. f). Ứng dụng của GIS trong giám sát sự phân bố và định lượng chất gây ô nhiễm nước. GIS có thể được dùng để giám sát sự phân bố và định lượng những chất gây ô nhiễm khác nhau ở một khu vực. Bộ môn Kỹ thuật nông nghiệp của trường đại học Natal dùng các chỉ số xói lở đất, chỉ số sử dụng đất và lượng vi khuẩn E.coli, mức độ photpho làm các thông số thành phần của mô hình chất lượng nước cho vùng châu thổ Mgeni. Mô hình chất lượng nước được Đơn vị Nghiên cứu vùng châu thổ Nông nghiệp phát triển phục vụ công tác quan trắc, dự báo và quản lý chất lượng nước tổng thể cho một số thành phố ở Nam Phi. ***Giải thích: phần chữ in nghiêng màu xanh là nguồn gốc của tài liệu được sử dụng trong bài tập lớn này.