GIS là gì? Tổng quan về hệ thống thông tin địa lý GIS

GIS hay hệ thống thông tin địa lý là các công cụ dựa trên máy tính được sử dụng để lưu trữ, trực quan hóa, phân tích và giải thích dữ liệu địa lý. Đây được xem là một công cụ hữu ích được ứng dụng rất nhiều trong nghiên cứu thuộc nhiều lĩnh vực. Ví dụ như: quản lý đất đai, nông nghiệp, môi trường, quy hoạch đô thị, du lịch… Và nếu bạn cũng đang thực hiện một đề tài nghiên cứu, đề tài luận văn về ứng dụng GIS chắc chắn bạn không nên bỏ lỡ bài viết này. Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu GIS là gì? Khái niệm, định nghĩa thành phần chính của GIS cũng như chức năng và ứng dụng của nó.

GIS là gì?

GIS là viết tắt của cụm từ Geographic Information System và có nghĩa tiếng Việt là “Hệ thống thông tin địa lý”. Thuật ngữ này đã được hình thành vào những năm 1960. Trên thế giới, có nhiều quan niệm khác nhau khi định nghĩa hệ thống thông tin địa lý. Dưới đây là một số định nghĩa về khái niệm GIS tiêu biểu:

Theo Cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ (tiếng Anh: United States Geological Survey, viết tắt USGS), GIS là một hệ thống máy tính có khả năng thu thập, lưu trữ, phân tích và hiển thị thông tin được tham chiếu địa lý; tức là dữ liệu được xác định theo vị trí. Các học viên cũng định nghĩa GIS bao gồm các thủ tục, nhân viên vận hành và dữ liệu không gian đi vào hệ thống.

Theo Esri - Nhà cung cấp quốc tế về phần mềm hệ thống thông tin địa lý định nghĩa GIS là một công cụ dựa trên máy tính để lập bản đồ và phân tích các sự vật tồn tại và các sự kiện xảy ra trên trái đất. Công nghệ GIS tích hợp các hoạt động cơ sở dữ liệu phổ biến như truy vấn và phân tích thống kê với các lợi ích trực quan hóa và phân tích địa lý độc đáo do bản đồ cung cấp .

Còn theo Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Hoa Kỳ (tiếng Anh: National Aeronautics and Space Administration, viết tắt là NASA), hệ thống thông tin địa lý (GIS) là là một hệ thống tích hợp của phần cứng, phần mềm máy tính và nhân viên được đào tạo liên kết dữ liệu địa hình, nhân khẩu học, tiện ích, cơ sở, hình ảnh và các tài nguyên khác được tham chiếu về mặt địa lý.

Kenneth Dueker (1979) lại nhận định hệ thống thông tin địa lý GIS là một trường hợp đặc biệt của hệ thống thông tin trong đó cơ sở dữ liệu bao gồm các quan sát về các đối tượng, hoạt động hoặc sự kiện được phân bố trong không gian, được xác định trong không gian dưới dạng điểm, đường hoặc khu vực. Một hệ thống thông tin địa lý xử lý dữ liệu về các điểm, đường và khu vực này để truy xuất dữ liệu cho các truy vấn và phân tích đặc biệt.

Từ những định nghĩa trên, ta có thể đưa ra kết luận một cách dễ hiểu về khái niệm hệ thống thông tin địa lý GIS là một hệ thống kết hợp giữa con người và hệ thống máy tính cùng các thiết bị ngoại vi được thiết kế để thu thập, lưu trữ, thao tác, phân tích, quản lý và trình bày tất cả các loại dữ liệu địa lý.

Khái niệm GIS là gì?

Một ví dụ về GIS

Để giúp bạn hiểu rõ hơn về khái niệm, chúng ta sẽ cùng nhau xem xét một số ví dụ về GIS:

#1 Ví dụ, nếu một loài thực vật quý hiếm được quan sát thấy ở ba nơi khác nhau, phân tích GIS có thể cho thấy rằng tất cả các loài thực vật này đều ở trên các sườn núi quay về phía bắc, trên độ cao 1.000 feet và có lượng mưa hơn 10 inch mỗi năm. Bản đồ GIS sau đó có thể hiển thị tất cả các vị trí trong khu vực có điều kiện tương tự, vì vậy các nhà nghiên cứu biết nơi để tìm kiếm nhiều loại thực vật quý hiếm hơn.

#2 Bằng cách biết vị trí địa lý của các trang trại sử dụng một loại phân bón cụ thể, phân tích GIS về vị trí trang trại, vị trí suối, độ cao và lượng mưa sẽ cho thấy những dòng suối nào có khả năng mang phân bón đó xuống hạ lưu.

Đây chỉ là một vài ví dụ về nhiều ứng dụng của GIS trong khoa học trái đất, sinh học, quản lý tài nguyên và nhiều lĩnh vực khác.

Một số ví dụ về GIS

Các thành phần của GIS 

Một hệ thống thông tin địa lý GIS hoạt động tích hợp năm thành phần chính sau: phần cứng, phần mềm, dữ liệu, con người và phương pháp. Cụ thể:

#1 Phần cứng

Cho phép người dùng nắm bắt, lưu trữ, xử lý và trực quan hóa thông tin địa lý. Nó bao gồm các thiết bị kỹ thuật như máy tính có cấu hình tốt để chạy phần mềm GIS ; đủ dung lượng đĩa cứng để chạy phần mềm một cách trơn tru; cùng với các thiết bị đầu vào và đầu ra như máy số hóa, máy quét, máy in và máy vẽ,.. Nói một cách đơn giản, phần cứng chính là máy tính mà GIS hoạt động trên đó. Ngày nay, GIS chạy trên nhiều loại phần cứng, từ máy chủ máy tính tập trung đến máy tính để bàn được sử dụng trong các cấu hình độc lập hoặc cấu hình nối mạng. 

#2 Phần mềm 

Phần mềm GIS cho phép bạn nhập dữ liệu, lưu trữ, chuyển đổi, phân tích và cung cấp các kết quả đầu ra mong muốn dưới dạng bản đồ và báo cáo. Phần mềm GIS đang được sử dụng ngày nay thuộc loại – sở hữu độc quyền hoặc nguồn mở. Các thành phần chính của phần mềm là: Hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS); Công cụ nhập và thao tác thông tin địa lý; Công cụ hỗ trợ truy vấn, phân tích và trực quan hóa địa lý, Giao diện người dùng đồ họa (GUI) để dễ dàng truy cập vào các công cụ 

#3 Dữ liệu

Có thể nói, thành phần quan trọng nhất của GIS là dữ liệu. Dữ liệu có thể được chụp hoặc thu thập từ nhiều nguồn khác nhau, ví dụ: bản đồ, quan sát thực địa, chụp ảnh, hình ảnh vệ tinh… Hầu hết GIS sử dụng DBMS để tạo và duy trì cơ sở dữ liệu nhằm giúp tổ chức và quản lý dữ liệu. Dữ liệu mà GIS hoạt động bao gồm bất kỳ dữ liệu nào có mối quan hệ xác định được với không gian, bao gồm mọi dữ liệu về các sự vật và sự kiện xảy ra trong tự nhiên. 

#4 Con người

Những người làm GIS là những người kỹ thuật, những người có thể quản lý dữ liệu, phát triển các thủ tục, xử lý và phân tích dữ liệu không gian địa lý để áp dụng nó vào các vấn đề trong thế giới thực. Do đó, những người làm GIS bao gồm các chuyên gia kỹ thuật, nhà quản lý GIS, quản trị viên cơ sở dữ liệu, lập trình viên, nhà khoa học và nhà hoạch định,..

#5 Phương pháp

Chúng bao gồm các thủ tục khác nhau mà dữ liệu có thể được chỉnh sửa, truy cập, lưu trữ được quản lý và phân tích để đạt được kết quả đầu ra cần thiết cho ứng dụng và phân tích cụ thể, chẳng hạn như phân tích phát hiện thay đổi.

Tóm tắt các thành phần của GIS 

Chức năng của GIS là gì?

Các chức năng của GIS bao gồm: Thu thập dữ liệu, quản lý dữ liệu, phân tích dữ

liệu, và hiển thị dữ liệu. Cụ thể:

Thu thập dữ liệu 

Dữ liệu đề cập đến các đối tượng địa lý được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu địa lý (GIS). Nhìn chung, việc xây dựng cơ sở dữ liệu GIS chiếm từ 70% trở lên trong tổng mức đầu tư xây dựng hệ thống và tỷ lệ này sẽ không thay đổi đáng kể trong thời gian tới. Do đó, việc thu thập dữ liệu đã trở thành một phần quan trọng của nghiên cứu GIS. Nó giúp tạo ra cơ sở dữ liệu hệ thống thông tin địa lý đầy đủ và chính xác. Dữ liệu GIS có thể được tạo ra từ nhiều nguồn khác nhau. Chẳng hạn như: ảnh vệ tinh, ảnh chụp máy bay, chuyển đổi dữ liệu…

Quản lý dữ liệu 

Trong hệ thống quản lý thông tin, các dữ liệu không gian được quản lý dưới mô hình dữ liệu vector và dữ liệu raster. Và chúng ta hoàn toàn có thể chuyển đổi qua lại giữa hai mô hình: raster sang vector hoặc ngược lại vector sang raster. dữ liệu thuộc tính thƣờng đƣợc quản lý dƣới dạng mô hình quan hệ, trong khi dữ liệu không gian đƣợc quản lý dƣới dạng mô hình dữ liệu vector và raster. Trong khi đó, dữ liệu thuộc tính được quản lý dưới dạng mô hình quan hệ. 

Quản lý dữ liệu giữ vai trò rất quan trọng trong việc truy cập nhanh cơ sở dữ liệu thuộc tính và dữ liệu không gian, góp phần phân tích dữ liệu hiệu quả cho các bài toán ứng dụng thực tế. Đồng thời, quản lý dữ liệu cũng phụ thuộc rất nhiều vào thiết bị lưu trữ dữ liệu (máy tính), đặc biệt là bộ nhớ thiết bị.

Phân tích dữ liệu

Nhờ khả năng phân tích kết hợp dựa trên cả dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính cùng một lúc, GIS có thể phân biệt với các hệ thống thông tin khác. Đây có thể được xem là một thế mạnh, là ưu điểm vượt trội mà các công cụ GIS mang lại cho người dùng với nhu cầu phân tích, giải quyết các bài toán dựa trên dữ liệu không gian địa lý.

Hiển thị dữ liệu

GIS cho phép lưu trữ và hiển thị thông tin hoàn toàn tách biệt. Nó đồng thời có thể hiển thị được thông tin ở các tỉ lệ khác nhau, mức độ chi tiết của thông tin được lưu trữ chỉ bị giới hạn bởi phương pháp mà phần mềm dùng để hiển thị dữ liệu và khả năng lưu trữ phần cứng. Nhờ sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ trong những thập kỷ trở lại đây đã kéo theo sự phát triển của hệ thống thông tin công nghệ GIS. GIS đã cho phép hiển thị dữ liệu không gian địa lý ở nhiều định dạng khác nhau, kể cả mô hình 3D mô phỏng gần giống với thế giới thực.

Chức năng của GIS là gì?

Mục đích của hệ thống thông tin địa lý (GIS) là gì?

Hệ thống thông tin địa lý, hoặc GIS, phủ dữ liệu lên bản đồ. Bằng cách kết nối dữ liệu với địa lý, lập trình GIS giúp mọi người hiểu cách dữ liệu liên quan đến một vị trí cụ thể. Chẳng hạn như:

Bản đồ GIS được sử dụng theo nhiều cách khác nhau, từ theo dõi biến đổi khí hậu đến phân tích các mô hình tội phạm. Nhiều công ty sử dụng Hệ thống thông tin địa lý và công nghệ GIS được tích hợp vào hầu hết các ngành và tổ chức chính phủ. Các nhà bảo vệ môi trường là một số người áp dụng sớm nhất, sử dụng GIS để theo dõi các sông băng tan chảy và nạn phá rừng. Ngành nông nghiệp dựa vào GIS để lập bản đồ các loại cây trồng và đất. Các doanh nghiệp sử dụng GIS để chọn địa điểm cửa hàng, quản lý chuỗi cung ứng và lập hồ sơ khách hàng của họ. Các ứng dụng GIS giúp các công ty bất động sản và các nhà khai thác đất so sánh các vị trí và các lô đất. Các nhà báo sử dụng GIS để minh họa các khái niệm cho khán giả của họ. Dữ liệu GIS cũng có thể nhắm mục tiêu hiệu quả đến các chiến dịch quảng cáo.

Quân đội chủ yếu dựa vào GIS để quản lý hậu cần, tình báo vị trí và dữ liệu vệ tinh. Lực lượng cảnh sát địa phương sử dụng GIS để dự đoán chính sách và phân tích điều tra. GIS cũng đã cách mạng hóa sức khỏe cộng đồng và an toàn bằng cách hình dung sự lây lan của dịch bệnh. Vì những lý do tương tự, GIS đã trở thành một công cụ quan trọng để ứng phó với thiên tai.

Ngày nay, GIS tiếp tục mở rộng sang các lĩnh vực đa dạng bao gồm khảo cổ học, giáo dục và giao thông vận tải.

Trên đây là toàn bộ những kiến thức xoay quanh khái niệm “GIS là gì” mà Luận Văn 2S nghĩ rằng sẽ rất hữu ích dành cho bạn đọc. Hy vọng bài viết của chúng tôi đã giải đáp hết những câu hỏi, những thắc mắc mà bạn đang tìm kiếm. Chúc bạn học tập tốt!