GIS là gì? Lịch sử phát triển, thành phần cơ bản và ứng dụng của GIS
ten-1620650285

GIS là gì? Lịch sử phát triển, thành phần cơ bản và ứng dụng của GIS

Trong những năm gần đây, hệ thống thông tin địa lý (Geographical Information System gọi tắt là GIS), đã trở thành một ngành khoa học rất được quan tâm trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng khoa học kỹ thuật trên toàn cầu. Mặc dù đây là một ứng dụng phổ biến đối với hầu hết các ngành, nhưng vẫn có nhiều người chưa hiểu rõ được bản chất của gis. Cùng tìm hiểu ngay về GIS qua bài viết dưới đây.

Mục lục:

1. GIS là gì?

2. Lịch sử phát triển của GIS

3. Các thành phần cơ bản của GIS

    3.1. Phần cứng

    3.2. Phần mềm

    3.3. Dữ liệu GIS

    3.4. Người sử dụng

    3.5. Phương pháp

4. Ứng dụng của GIS trong các ngành

    4.1. Trong lĩnh vực môi trường

    4.2. Khí tượng thuỷ văn

    4.3. Nông nghiệp, quản lý đất đai

    4.4. Sản xuất

    4.5. Y tế

    4.6. Giao thông vận tải

    4.7. Thị trường bán lẻ

    4.8. Ngành liên quan đến dịch vụ điện, nước, ga,…

1. GIS là gì?

Hệ thống thông tin địa lý GIS (Geographic Information Systems) là một hệ thống công cụ máy tính để thu thập, lưu trữ, kiểm tra và hiển thị dữ liệu liên quan đến các vị trí trên bề mặt Trái đất. Bằng cách liên hệ các dữ liệu dường như không liên quan đến nhau (giao thông, thuỷ lợi, thảm thực vật…), GIS có thể giúp các cá nhân và tổ chức hiểu rõ hơn về các mô hình không gian và các mối quan hệ giữa chúng.

2. Lịch sử phát triển GIS

Giai đoạn 1: Từ 1960 - 1970

GIS được sử dụng mang tính đơn lẻ, cá nhân, hệ thống thiếu linh hoạt. Có thể kể ra một số tác giả và hệ GIS đầu tiên trong giai đoạn này như R. Tomlinson & Canada Geographic Information System (CGIS), H. Fisher & SYMAP mapping package.

Giai đoạn 2: Từ giữa 1970 đến đầu những năm 1980

Chủ yếu là sự truyền bá về GIS, ít phát kiến mới, tập trung chủ yếu ở các cơ quan nghiên cứu Nhà nước.

Giai đoạn 3: Từ 1980 – 1990

Do sự phát triển của kinh tế thị trường, các phần mềm GIS nổi tiếng như ArcInfo in 1982 by ESRI (Environmental Systems Research Institute) Mapinfo ra đời sự phát triển của GIS được chấp nhận.

Giai đoạn 4: Từ cuối 1980 đến nay

Đánh dấu sự tiến bộ vượt bậc của công nghệ sản xuất máy tính điện tử. Cấu hình máy vi tính ngày càng mạnh và giá thành của cả phần cứng và phần mềm đều hạ. Sự tiến bộ vượt trội của bản đồ vẽ trên máy tính so với bản đồ giấy (nhanh hơn, đẹp hơn, chứa nhiều thông tin hơn, dễ cập nhật, lưu trữ tiện lợi, giá trị sử dụng cao, sai số kỹ thuật và ngẫu nhiên thấp).

3. Các thành phần cơ bản của GIS

3.1. Phần cứng (hardware)

Phần cứng của một hệ GIS gồm máy vi tính, cấu hình và mạng công việc của máy tính, các thiết bị ngoại vi nhập xuất và lưu trữ dữ liệu. 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.

3.2. Phần mềm (software)

Phần mềm cung cấp các chức năng và các công cụ cần thiết để lưu giữ, phân tích và hiển thị thông tin địa lý. Một hệ GIS gồm năm phụ hệ kỹ thuật (subsystem) chủ yếu sau:

  • Nhập dữ liệu
  • Lưu trữ và quản lý dữ liệu
  • Chuyển đổi dữ liệu
  • Hiển thị dữ liệu và báo cáo kết quả
  • Giao diện với người dùng

3.3. Dữ liệu GIS

Dữ liệu GIS có thể coi thành phần quan trọng nhất trong một hệ GIS là dữ liệu. Các dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính. Hệ GIS sẽ kết hợp dữ liệu không gian với các nguồn dữ liệu khác, thậm chí có thể sử dụng DBMS (Database Management System) để tổ chức lưu trữ và quản lý dữ liệu.

3.4. Người sử dụng

Các yếu tố kỹ thuật (phần cứng, phần mềm và cơ sở dữ liệu) của một hệ thống thông tin địa lý sẽ không có hiệu quả nếu như thiếu kỹ năng sử dụng của con người, không được vận dụng vào một hoàn cảnh thích hợp và thống nhất với chính sách phát triển của Nhà nước.

3.5. Phương pháp

GIS là một loại hệ thống thông tin đặc biệt nên tuỳ mục đích và hoàn cảnh ứng dụng cụ thể mà lựa chọn và thiết kế hệ thống cho phù hợp. Một dự án GIS chỉ thành công khi nó được quản lý tốt và người sử dụng hệ thống phải có kỹ năng tốt, nghĩa là phải có sự phối hợp tốt giữa công tác quản lý và công nghệ GIS.

4. Ứng dụng của GIS trong các ngành

Bản chất nền tảng GIS được thiết kế để quản lý dữ liệu không gian. Do đó GIS sẽ mang lại lợi ích cho chiến lược phát triển đô thị và môi trường tự nhiên như quy hoạch đô thị, quản lý nhân lực, thời tiết, giao thông…

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.

4.1. Trong lĩnh vực Môi trường

Hiện nay, Chính phủ sử dụng công nghệ GIS để đánh giá, quản lý vị trí và thuộc tính của hệ thống cây xanh, hệ thống cáp quang, lưới điện, thoát nước, đường đô thị… Các nhà nghiên cứu không chỉ sử dụng GIS như một công cụ quản lý mà đây còn là vũ khí đắc lực để phân tích nguyên nhân gây ra các hiện tượng tự nhiên như biến đổi khí hậu, cháy rừng, hỏa hoạn, xói mòn đất, ô nhiễm môi trường nước, không khí hay phản ứng của một lưu vực con sông dưới sự ảnh hưởng của mưa lũ.

4.2. 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.

4.3. 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.

4.4. Sản xuất

Công nghệ bản đồ số được áp dụng rộng rãi trong lĩnh vực sản xuất nhằm quản lý nguồn hàng nhập, xuất từ nhà cung cấp và đến tay người tiêu dùng. Bên cạnh đó, GIS được ứng dụng để quản lý kho hàng trên thị trường, các điểm bán về số lượng cung cấp, số lượng hàng đã bán, mặt hàng bán chạy… Qua đó doanh nghiệp có thể xác định mặt hàng chủ đạo của mình trên thị trường.

4.5. Y tế

Y tế là một trong những lĩnh vực thành công ứng dụng công nghệ GIS. Con người có thể tìm kiếm vị trí hiện tại đến cơ sở khám chữa bệnh gần nhất dựa trên cơ sở dữ liệu giao thông. COVID-19 là ví dụ điển hình cho việc áp dụng công nghệ GIS vào lĩnh vực y tế. App Bluezone cho phép người dùng kiểm tra lượt tiếp xúc gần với ca nhiễm F0, F1, F2 bằng việc quét định vị và dữ liệu bệnh nhân lưu trữ trên phần mềm. Ngoài ra, GIS cũng được xem là công cụ hỗ trợ nghiên cứu nguyên nhân bùng phát và lây lan dịch bệnh trong cộng đồng.

4.6. Giao thông vận tải

Vị trí đóng vai trò quan trọng trong tất cả các hoạt động liên quan đến vận tải. Hệ thống vị trí trên bản đồ số thông minh công nghệ GIS giúp dữ liệu bản đồ giao thông thực trở nên trực quan hơn.

4.7. Thị trường bán lẻ

Phần lớn siêu thị vùng ngoại ô được xác định vị trí với sự trợ giúp của GIS. GIS thường 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.

4.8. Ngành liên quan đến dịch vụ điện, nước, ga,…

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.