Có nhiều quan niệm khác nhau khi định nghĩa GIS."Hệ thông tin địa lý là một hệ thống thông tin bao gồm một số hệ con subsystem có khả năng biến đổi các dữ liệu địa lý thành những thông t
Trang 1VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
Trang 2MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU 1
NỘI DUNG 2
1 Tổng quan về hệ thông tin địa lý - GIS 2
1.1 Định nghĩa GIS 2
1.2 Các thành phần chính của GIS 2
1.3 Các chức năng cơ bản của GIS 5
1.4 Ứng dụng của GIS 6
2 Ứng dụng GIS (phần mềm Mapinfo 9.0 và Arcgis 9.3) thành lập bản đồ phân loại sinh khí hậu khu vực Quảng Ninh – Hải Phòng 7
2.1 Xây dựng tiêu chí và chỉ tiêu khí hậu để xây dựng bản đồ 7
2.2 Cơ sở dữ liệu trong xây dựng bản đồ 10
2.3 Cơ sở toán học của các bản đồ 10
2.4 Sử dụng chương trình Mapinfo 9.0 và Arcgis 9.3 thành lập bản đồ 11
2.4.1 Xây dựng các bản đồ thành phần 11
2.4.1.1 Quy trình ứng dụng Mapinfo và Arcgis trong xây dựng các bản đồ thành phần 11
2.4.1.2 Các bước thực hiện trong Mapinfo 9.0 và ArcGis 9.3 12
2.4.2 Xây dựng bản đồ sinh khí hậu bằng cách chồng xếp các bản đồ thành phần 16
2.4.2.1 Quy trình ứng dụng Arcgis trong chồng xếp các bản đồ 16
2.4.2.2 Các bước thực hiện trên chương trình Arcgis 9.3 16
2.4.3 Kết quả ứng dụng 18
KẾT LUẬN 19
Tài liệu tham khảo 20
Trang 3LỜI MỞ ĐẦU
Sự phát triển không ngừng của công nghệ thông tin đã đưa tin học ứng dụngvào nhiều lĩnh vực khoa học và đời sống, mở ra một giai đoạn mới trong quá trìnhphát triển khoa học Hệ thống thông tin địa lý – GIS là một trong những ứng dụngrất có giá trị của công nghệ tin học trong ngành địa lý, điều tra cơ bản, quy hoạch đôthị và cảnh báo môi trường
Kỹ thuật GIS đã được bắt đầu sử dụng rộng rãi ở các nước trên thế giới vàViệt Nam với những tính năng ưu việt, và đang được ứng dụng trong nhiều lĩnh vựcnghiên cứu và quản lý, đặc biệt trong quản lý và quy hoạch sử dụng khai thác cácnguồn tài nguyên một cách bền vững và hợp lý
Khí hậu là một trong những nhân tố quan trọng ảnh hướng rất lớn đến mọihoạt động của con người Đối với hoạt động du lịch, khí hậu xem xét ở 2 khía cạnh:
sự phù hợp của điều kiện đối với sức khỏe con người và ảnh hưởng của điều kiện khíhậu thời tiết đối với triển khai các hoạt động du lịch Trong đánh giá tài nguyên khíhậu đối với du lịch, việc thành lập bản đồ sinh khí hậu du lịch có ý nghĩa khoa họccũng như thực tiễn rất cao Sử dụng bản đồ này để đánh giá mức độ thuận lợi củađiều kiện sinh khí hậu trên lãnh thổ cụ thể đối với việc tổ chức các hoạt động du lịch
Bài báo trình bày ý nghĩa, vai trò của việc thành lập bản đồ phân loại sinhkhí hậu trong việc đánh giá tài nguyên khí hậu phục phụ phát triển du lịch bền vữngkhu vực Quảng Ninh - Hải Phòng
Trang 4Có nhiều quan niệm khác nhau khi định nghĩa GIS.
"Hệ thông tin địa lý là một hệ thống thông tin bao gồm một số hệ con (subsystem) có khả năng biến đổi các dữ liệu địa lý thành những thông tin có ích" -
theo Calkin và Tomlinson, 1977
"Hệ thông tin địa lý là một hệ thống quản trị cơ sở dữ liệu bằng máy tính để thu thập, lưu trữ, phân tích và hiển thị không gian" ( theo định nghĩa của National
Center for Geographic Information and Analysis, 1988)
Theo định nghĩa của ESRI (Environmental System Research Institute) thì "
Hệ thông tin địa lý là một tập hợp có tổ chức bao gồm phần cứng, phần mềm máy tính, dữ liệu địa lý và con người, được thiết kế nhằm mục đích nắm bắt, lưu trữ, cập nhật, điều khiển, phân tích và kết xuất“.
Cho đến nay, đã thống nhất quan niệm chung là: GIS là một hệ thống kết hợp giữa con người và hệ thống máy tính cùng các thiết bị ngoại vi để lưu trữ,
xử lý, phân tích, hiển thị các thông tin địa lý để phục vụ một mục đích nghiên cứu nhất định.
- Nhập thông tin không gian và thông tin thuộc tính từ các nguồn khác nhau
- Lưu trữ, điều chỉnh, cập nhật và tổ chức các thông tin không gian và thôngtin thuộc tính
Trang 5Đồng mức Hành chính Đường Thủy văn Khu dân cư
Sử dụng đất
Thông tin không gian
Bảng thuộc tính
Đường
Rộng
Dân cư Số Sử dụng đất Diện tích 01 24
.
1 15
.
NN 150
LN 300
CSD 100
Thông tin thuộc tính
- Phân tích biến đổi thông tin trong cơ sở dữ liệu nhằm giải quyết các bài toán tối ưu và mô hình mô phỏng không gian- thời gian
- Hiển thị và trình bày thông tin dưới các dạng khác nhau, với các biện pháp khác nhau
Phần mềm được phân thành ba lớp : hệ điều hành, các chương trình tiện ích đặc biệt và các chương trình ứng dụng
1.2.3 Cơ sở dữ liệu
GIS phải bao gồm một cơ sở dữ liệu chứa các thông tin không gian (thông tin địa lý) và các thông tin thuộc tính liên kết chặt chẽ với nhau và được tổ chức theo một ý đồ chuyên ngành nhất định
Cấu trúc dữ liệu trong CSDL GIS:
Có hai dạng cấu trúc dữ liệu cơ bản trong GIS Đó là dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính Đặc điểm quan trọng trong tổ chức dữ liệu của GIS là: dữ liệu không gian (bản đồ) và dữ liệu thuộc tính được lưu trữ trong cùng một CSDL và có quan hệ chặt chẽ với nhau
* Dữ liệu không gian:
Dữ liệu không gian là dữ liệu phản ánh sự phân bố, vị trí và hình dạng của các đối tượng địa lý
Dữ liệu không gian có hai dạng cấu trúc Đó là dạng raster và dạng vector
- Cấu trúc raster
Chia bề mặt không gian theo lớp thành những phần tử nhỏ bằng một lưới điều hòa gồm các hàng và cột, tính theo thứ tự bắt đầu từ đỉnh phía trái Những phần tử nhỏ này gọi là những những pixel hay cell Mỗi pixel mang một giá trị đơn
Trang 6Một mặt phẳng chứa đầy các pixel tạo thành raster Cấu trúc này thườngđược áp dụng để mô tả các đối tượng, hiện tượng phân bố liên tục trong không gian,dùng để lưu giữ thông tin dạng ảnh (ảnh mặt đất, hàng không, vũ trụ ).
Ưu điểm của cấu trúc dữ liệu dạng raster là dễ thực hiện các chức năng xử lý vàphân tích Tốc độ tính toán nhanh, thực hiện các phép toán bản đồ dễ dàng Dễ dàng liênkết với dữ liệu viễn thám Cấu trúc raster có nhược điểm là kém chính xác về vị trí khônggian của đối tượng Khi độ phân giải càng thấp (kích thước pixel lớn) thì sự sai lệch nàycàng tăng
- Cấu trúc vector
Cấu trúc vector mô tả vị trí và phạm vi của các đối tượng không gian bằngtọa độ cùng các kết hợp hình học gồm nút, cạnh, mặt và quan hệ giữa chúng Vềmặt hình học, các đối tượng được phân biệt thành 3 dạng : đối tượng dạng điểm(point), đối tượng dạng đường (line) và đối tượng dạng vùng (region)
Cấu trúc vector có ưu điểm là vị trí của các đối tượng được định vị chính xác(nhất là các đối tượng điểm, đường và đường bao); Cấu trúc này giúp cho người sửdụng dễ dàng biên tập bản đồ, chỉnh sửa, in ấn Tuy nhiên cấu trúc này có nhượcđiểm là phức tạp khi thực hiện các phép chồng xếp bản đồ
Có thể chuyển đổi dữ liệu từ cấu trúc raster sang vector và ngược lại thôngqua các chức năng của các phần mềm GIS
* Dữ liệu thuộc tính
Dữ liệu thuộc tính dùng để mô tả đặc điểm của đối tượng Dữ liệu thuộc tính
có thể là định tính - mô tả chất lượng hay là định lượng Về nguyên tắc, số lượngcác thuộc tính của một đối tượng là không có giới hạn Để quản lý dữ liệu thuộctính của các đối tượng địa lý trong CSDL, GIS đã sử dụng phương pháp gán các giátrị thuộc tính cho các đối tượng thông qua các bảng số liệu Mỗi bản ghi đặc trưng
Cấu trúc vector và raster
Trang 7cho một đối tượng địa lý, mỗi cột của bảng tương ứng với một kiểu thuộc tính củađối tượng đó.
Các dữ liệu trong GIS thường rất lớn và lưu trữ ở các dạng file khác nhaunên tương đối phức tạp
1.2.4 Phần con người
Có hai nhóm, người trực tiếp sử dụng GIS và người quản lý sử dụng Hai nhóm nàytham gia vào việc thành lập, khai thác và bảo trì hệ thống một cách gián tiếp hay trực tiếp
1.3 Các chức năng cơ bản của GIS
1.3.1.Nhập và biến đổi dữ liệu địa lý
Đây là quá trình biến đổi dạng dữ liệu từ dạng bản đồ giấy, từ tài liệu, vănbản khác nhau thành dạng số để có thể sử dụng được trong GIS
Với dữ liệu văn bản, tài liệu và những thông tin thuộc tính thì nhập qua bànphím hoặc qua các chương trình xử lý và quản trị số liệu Còn với dữ liệu khônggian (bản đồ) thì được số hoá bằng bàn vẽ (Digitizer), hoặc quét vào máy (Scanner)rồi số hoá tự động hoặc bán tự động trên màn hình máy tính bằng chuột
Ngoài ra còn có thể nhập từ nguồn dữ liệu GIS đã có và từ nguồn ảnh viễn thám Sau khi nhập số liệu và bản đồ vào máy tính, khâu tiền xử lý cho phép hoànthiện dữ liệu-bản đồ trên máy với các nội dung như:
- Gắn thuộc tính cho các đối tượng bản đồ : thực chất đây là liên kết các dữliệu không gian và dữ liệu thuộc tính Có thể gán thuộc tính cho đối tượng bằng tay(chọn từng đối tượng và gán thuộc tính) hoặc có thể dùng chương trình (yêu cầu cácbảng số liệu và đối tượng bản đồ tương ứng phải có một chỉ số chung để liên kết)
- Xây dựng cấu trúc topo
- Biên tập các lớp thông tin và trình bày bản đồ
- Chuyển đổi hệ quy chiếu
- Chuyển đổi khuôn dạng, cấu trúc dữ liệu bản đồ
1.3.2 Quản lý dữ liệu
Trong GIS, dữ liệu được sắp xếp theo các lớp (layer), theo chủ đề, theokhông gian (khu vực), theo thời gian (năm tháng) và theo tầng cao và được lưu trữ ởcác thư mục một cách hệ thống
Chức năng quản lý dữ liệu của GIS được thể hiện quan các nội dung sau :
- Lưu trữ dữ liệu trong CSDL GIS
- Khôi phục dữ liệu từ CSDL
- Tổ chức dữ liệu theo những dạng cấu trúc dữ liệu thích hợp
- Thực hiện các chức năng lưu trữ và khôi phục trong các thiết bị lưu trữ
Trang 8- Truy nhập và cập nhật dữ liệu GIS có thể tìm kiếm đối tượng thỏa mãnnhững điều kiện cho trước một cách dễ dàng và chính xác Có thể chọn lọc đốitượng theo một tiêu chuẩn cho trước để từ đó có thể thực hiện tổng quát hóa tự động
1.3.3 Xử lý và phân tích dữ liệu
GIS cho phép xử lý trên máy tính hàng loạt các phép phân tích bản đồ và sốliệu một cách nhanh chóng chính xác, phục vụ các yêu cầu xây dựng bản đồ và phântích quy hoạch lãnh thổ GIS có thể thực hiện các phép biến đổi bản đồ cơ bản, chồngxếp bản đồ, xử lý dữ liệu không gian theo các mô hình Những kỹ thuật phân tích xử
- Các phép nội suy tạo đường đẳng trị, phân tích địa hình (độ dốc, hướngdốc, phân tích hệ thuỷ), mô phỏng không gian, mô tả theo hướng nhìn
- Chồng xếp bản đồ theo các tiêu chuẩn hoặc mô hình tính toán để tạo ra cácbản đồ chuyên đề mới Đưa ra các mô hình dữ liệu và thực hiện các bài toán raquyết định, các bài toán quy hoạch, phân vùng, dự báo khuynh hướng phát triển
1.3.4 Xuất và trình bày dữ liệu
Đưa ra kết quả phân tích tổng hợp số liệu dưới dạng bảng biểu, bản đồ, hình
vẽ bằng các phương tiện khác nhau (màn hình, đĩa, giấy ) với chất lượng, độ chínhxác và khả năng tiện dụng cao
1.4 Ứng dụng của GIS
1 Hỗ trợ trong quản lý -Hỗ trợ trong định vị ống ngầm, cáp ngầm
-Hỗ trợ trong qui hoạch-Trong mạng lưới dịch vụ viễn thông-Trong quy hoạch và theo dõi sử dụng năng lượng
2 Quản lý tài nguyên
và môi trường
-Nghiên cứu thích hợp mùa vụ -Trong quản lý đất nông nghiệp, quản lý rừng, nguồnnước và đất ẩm ướt
-Phân tích các tác động môi trường-Giám sát các thảm hoạ thiên nhiên và giảm nhẹ các ảnhhưởng
-Giám sát chất thải trong môi trường
Trang 9Lĩnh vực Ứng dụng GIS
3 Mạng lưới giao thông -Hướng dẫn, điều khiển giao thông (lịch trình, tuyến
đường)-Vị trí nhà và đường-Lựa chọn khu vực-Dịch vụ y tế-Quy hoạch giao thông
4 Qui hoạch và xây dựng -Qui hoạch đô thị
-Qui hoạch vùng-Tuyến, vị trí xa lộ-Phát triển dịch vụ công cộng
5 Hệ thống thông tin
về đất
-Quản lý địa chính-Thuế
-Quy hoạch sử dụng đất-Hiệu quả sử dụng đất
2 Ứng dụng GIS (phần mềm Mapinfo 9.0 và Arcgis 9.3) thành lập bản
đồ phân loại sinh khí hậu khu vực Quảng Ninh – Hải Phòng
2.1 Xây dựng tiêu chí và chỉ tiêu khí hậu để xây dựng bản đồ
Trong công tác đánh giá, việc quan trọng đầu tiên là xác định được mục tiêu
và đối tượng đánh giá Đối tượng đánh giá là mối quan hệ giữa chủ thể đánh giá vàkhách thể đánh giá và dựa trên mối quan hệ này để xác định được các chỉ tiêu đánhgiá Đánh giá điều kiện SKH cho mục đích phát triển du lịch thì chủ thể đánh giá làcác điều kiện khí hậu, khách thể đánh giá là con người và điều kiện tổ chức các hoạtđộng du lịch
Việc đánh giá điều kiện khí hậu đối với du lịch cần phải dựa vào các chỉ tiêusinh học, sinh lí đối với con người, các điều kiện cho tổ chức các hoạt động du lịchtheo các đặc trưng khí hậu, đặc biệt là yếu tố nhiệt - ẩm Qua phân tích, đánh giácác chỉ tiêu cũng như các điều kiện khí hậu cho mục đích du lịch và nghỉ dưỡng khuvực QN-HP, tác giả sử dụng chủ yếu hai yếu tố cơ bản là nhiệt và ẩm với hai tiêuchí chính là nhiệt độ không khí trung bình năm và tổng lượng mưa năm
Ngoài ra, do nằm ở khu vực nhiệt đới gió mùa, có khí hậu phân hóa theo haimùa rõ rệt, tiểu vùng du lịch Quảng Ninh - Hải Phòng là nơi đầu tiên chịu ảnhhưởng của các đợt không khí lạnh cực đới tràn về, tiêu chí nhiệt - ẩm lại được phânchia chi tiết hơn thông qua độ dài mùa lạnh và độ dài mùa khô Cụ thể các tiêu chí
để đánh giá điều kiện SKH khu vực QN-HP như sau:
Chỉ tiêu nhiệt độ trung bình năm
Trang 10Nhiệt độ là một trong những yếu tố của khí hậu ảnh hưởng trực tiếp đến cơthể con người Cơ thể con người cảm thấy mát hoặc nóng là do không khí xungquanh chúng ta có nhiệt độ cao hay thấp Cơ thể người luôn điều tiết để phù hợp vớimôi trường ngoài gọi là điều hòa thân nhiệt Con người cảm thấy dễ chịu khi khôngcần phải tăng hoặc giảm sự tiếp xúc của cơ thể với nhiệt độ bên ngoài hay nói cáchkhác, chức năng điều hoà thân nhiệt của cơ thể không phải làm việc
Dựa vào các kết quả nghiên cứu trên, căn cứ theo quy luật giảm nhiệt độ theo
độ cao địa hình, qua phân tích các số liệu quan trắc thực tế tại các địa điểm cụ thểkhu vực QN-HP, chúng tôi phân chia nhiệt độ trung bình năm thành 4 cấp tươngứng với mức độ cảm nhận nhiệt chung nhất của cơ thể con người (bảng 1)
Cấp Mức đánh giá Nhiệt độ trung bìnhnăm ( 0 C) Độ cao địa hình(m) Mã hóa
Chỉ tiêu lượng mưa trung bình năm
Yếu tố mưa ảnh hưởng lớn đối với hoạt động du lịch, những nơi mưa nhiềuthường có nhiều ngày mưa, ít thuận lợi cho sức khỏe con người cho du lịch Đểđánh giá sự phân hóa của nền ẩm lãnh thổ chúng tôi lưa chọn tổng lượng mưa năm,thông qua sự phân bố lượng mưa cao hay thấp phần nào đã thấy được sự phân hóacủa độ ẩm không khí; lượng mưa cùng với yếu tố nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đếnsức khỏe của con người Đồng thời, lượng mưa cũng phản ánh được điều kiện để tốchức các hoạt động du lịch Đối với khách du lịch, không ai muốn đi du lịch tạinhững khu vực mưa nhiều, khí hậu ẩm ướt Một số hình thái mưa như mưa lớn, mưaphùn… đã làm tăng tính rủi ro trong việc tổ chức, triển khai thành công các hoạtđộng du lịch
Dựa trên các kết quả nghiên cứu trên cơ sở phân tích các số liệu về tổnglượng mưa nhiều năm tại các trạm khí tượng, thủy văn khu vực QN-HP, tổng lượngmưa được chia thành 4 cấp với các mức độ đánh giá khác nhau (bảng 2)
Cấp Mức đánh giá Lượng mưa năm (Rn: mm) Mã hóa
Trang 11C Mưa vừa 2000 > Rn ≥ 1500 mm 3
Chỉ tiêu độ dài mùa lạnh
Để nghiên cứu sự phân hóa và ảnh hưởng của mùa đông lạnh ở QN-HP đối vớisức khỏe con người với hoạt động du lịch, chúng tôi lựa chọn số tháng lạnh trong năm(tháng lạnh là tháng có nhiệt độ trung bình tháng 18C Độ dài mùa lạnh có ảnh hưởngrất lớn đến hoạt động du lịch, thời tiết lạnh nó ảnh hướng đến sức khỏe của con ngườicũng như nó chi phối đến thời gian triển khai các hoạt động du lịch
Dựa vào số liệu thống kê số tháng lạnh tại các trạm trong khu vực, phân tích
sự phân bố nền nhiệt độ (đã được nội ngoại suy theo độ cao của địa hình), tiêu chí
độ dài mùa lạnh được phân chia thành 3 cấp tương ứng với số lượng các tháng lạnhtrong năm như sau (bảng 3):
Cấp Mức đánh giá Số tháng lạnh/năm Độ cao địa hình(m) Mã hóa
Chỉ tiêu độ dài mùa khô (số tháng khô/năm)
Trong hoạt động du lịch, độ dài mùa khô cũng phản ánh điều kiện thời gian
tổ chức và triển khai các hoạt động du lịch Bên cạnh đó, độ dài mùa khô cũng phảnánh mức ẩm theo thời gian và có tác động đến sức khỏe của con người, đến việc tổchức một số loại hình du lịch đặc trưng như nghỉ dưỡng, chữa bệnh
Theo các kết quả nghiên cứu và số liệu thống kê số tháng khô trên khu vựcnghiên cứu Độ dài mùa khô được phân chia thành 3 cấp tương với thời gian mùakhô dài ngắn khác nhau (bảng 4)
Cấp Mức đánh giá Số tháng khô/năm Mã hóa
Thời tiết, khí hậu tác động lên cơ thể con người một cách tổng hợp – thựcchất đó chính là sự kết hợp của nhiều yếu tố khí tượng, khí hậu có liêu quan chặnchẽ với nhau, chi phối lẫn nhau Do vậy, khi đánh giá cần đánh giá tổng hợp các yếu
tố, nói cách khác là cần xây dựng hệ chỉ tiêu tổng hợp theo những tiêu chí đánh giá