NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG GIS VÀO ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG ĐẤT ĐAI TỈNH BẮC GIANG PHỤC VỤ CÔNG TÁC ĐÁNH GIÁ MÔI TRƯỜNG CHIẾN LƯỢC

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu riêng của tôi. Các số
liệu kết quả trong luận văn là chung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ
công trình nào khác.
Tác giả luận văn
Vũ Văn Thuỵ
1
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới TS. Đào Khánh Hoài của
Học Viện Kỹ Thuật Quân Sự , thầy là người đã đưa ra định hướng và tận tình
hướng dẫn về mặt khoa học cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành
luận văn.
Xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo Bộ môn Trắc địa Mỏ, khoa Trắc địa
đã chỉ dẫn, đóng góp nhiều ý kiến bổ ích trong quá trình hoàn thành luận văn.
Tôi cũng xin bày tỏ lòng cảm ơn đến sở kế hoạch đầu tư tỉnh Bắc Giang, sở
tài nguyên môi trường tỉnh Bắc Giang, Liên hiệp khoa học công nghệ môi trường và
phát triển bền vững đã giúp đỡ tôi trong quá trình thu thập số liệu cho luận văn.
Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè đã thường xuyên
động viên, giúp đỡ để tôi hoàn thành luận văn này.
Hà Nội, tháng 10 năm 2010
Tác giả luận văn
Vũ Văn Thuỵ
2
MỤC LỤC
3
DANH MỤC HÌNH
4
DANH MỤC BẢNG
5
6
MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong những năm gần đây, trong thời kỳ đổi mới của đất nước, quá trình
công nghiệp hóa và đô thị hóa xẩy ra nhanh chóng và rộng khắp.Hệ thống đô thị
hình thành ngày một nhiều và đã trở thành hạt nhân thúc đẩy phát triển kinh tế-văn
hóa-xã hội. Bên cạnh lợi ích, quá trình đô thị hóa và công nghiệp hóa đã gây ra sự
biến đổi tiêu cực nhiều mặt đối với các thành phần tài nguyên-môi trường mà đất
đai là thành phần tài nguyên chịu tác động trực tiếp, biến động sâu sắc và mạnh mẽ
nhất. Mật độ dân số đô thị và các khu công nghiệp ngày càng tăng, quy hoạch kiến
trúc không đồng bộ, quá trình phát triển đô thị mang tính tự phát v.v đã làm cho
việc sử dụng tài nguyên đất đai lãng phí, không hợp lý, thiếu tính bền vững. Cần có
một nghiên cứu đầy đủ về sự biến động đất đai do quá trình đô thị hóa công nghiệp
hóa tỉnh Bắc Giang theo thời gian và không gian. Những tư liệu, số liệu về sự biến
động diện tích, sự biến động sử dụng đất là tài liệu hết sức cần thiết phục vụ đánh
giá môi trường chiến lược( ĐMC) trong đó quan trọng góp phần xác định được các
vấn đề môi trường chính.
Đánh giá môi trường chiến lược trong quy hoạch xây dựng, phát triển kinh tế
xã hội cần xem xét các vấn đề môi trường có tác động và ảnh hưởng trong phạm vi
lớn như sử dụng tài nguyên (đất đai, nguồn nước, khoáng sản, rừng ), áp lực phân
bố dân cư, phân bố các hoạt động kinh tế trên lãnh thổ, ảnh hưởng của biến đổi khí
hậu, suy thái môi trường Hiện nay với sự phát triển của khoa học công nghệ việc
xem xét các vấn đề môi trường ngày một dễ dàng hơn và chuẩn xác hơn trong đó
công nghệ GIS( hệ thống thông tin địa lý) đang được sử dụng và thể hiện tính ưu
việt. Chính vì vậy việc lựa chọn đề tài: “ Nghiên cứu ứng dụng GIS vào đánh giá
biến động đất đai tỉnh Bắc Giang phục vụ công tác đánh giá môi trường chiến lược”
xuất phát từ tính cấp thiết của thực tế.
2. Mục đích nghiên cứu
-Ứng dụng GIS đánh giá biến động đất đai tỉnh Bắc Giang
7
- Kết quả biến động đất đai là tiêu chí đầu vào phục vụ đánh giá môi trường
chiến lược

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu biến động đất đai,
- Phạm vi nghiên cứu không gian : Tỉnh Bắc Giang
4. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu đưa ra nhận xét về biến động đất
- Phân tích và xu hướng biến động đất đai
5. Phương pháp nghiên cứu
Cơ sở khoa học
Ứng dụng công nghệ GIS vào đánh giá biến động đất đai. Tích hợp các
nguồn dữ liệu về quy hoạch nghành với thông tin biến động sử dụng đất đưa ra biểu
đồ tương quan.
Luận văn sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau:
- Phương pháp phân tích không gian: Sử dụng GIS( phần mềm ArcGIS) phân tích và
chồng ghép các lớp bản đồ
- Phương pháp thống kê: Thu thập, tổng hợp và xử lý các thông tin, các tài liệu liên
quan
- Phương pháp phân tích: Tổng hợp xử lý logic các tài liệu, giải quyết các vấn đề
được đặt ra
6. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài
Thông qua việc nghiên cứu lý thuyết tác giả mong muốn thể hiện các vấn đề sau:
- Ứng dụng GIS vào đánh giá biến động đất đai phục vụ công tác đánh giá môi
trường chiến lược.
- Cung cấp thông tin đầy đủ và nhanh chóng về biến động đất đai phục vụ đánh giá
môi trường chiến lược.
7. Kết cấu luận văn
Luận văn được xây dựng trên cơ sở 3 chương:
Chương 1: Công nghệ GIS trong công tác đánh giá môi trường chiến lược
Chương 2: Đánh giá biến động đất đai bằng công nghệ GIS
8
Chương 3: Biến động sử dụng đất tỉnh Bắc Giang và ảnh hưởng đến định

hướng phát triển kinh tế xã hội.
Kết luận và kiến nghị
Tài liệu tham khảo
Phụ lục
9
CHƯƠNG 1
CÔNG NGHỆ GIS TRONG CÔNG TÁC ĐÁNH GIÁ
MÔI TRƯỜNG CHIẾN LƯỢC
1.1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ( GIS)
1.1.1. Khái niệm và định nghĩa
Theo ESRI (Environmental System Reseach Institute): Hệ thống thông tin
địa lý(Geographic Information System-GIS) được định nghĩa “là một hệ thống bao
gồm phần cứng, phần mềm, dữ liệu và con người nhằm thu thập, lưu trữ, cập nhật,
xử lý, phân tích và hiển thị các thông tin địa lý trên bề mặt trái đất”.
GIS là một thuật ngữ tương đối mới, xuất hiện lần đầu tiên trong các ấn
phẩm đương đại xuất bản vào những năm 1960. Mặc dù thuật ngữ còn mới, nhưng
nhiều khái niệm và sự hình thành ý tưởng của GIS đã có một truyền thống lâu dài
và xuất hiện khá sớm. Cuối thế kỷ 19, ý tưởng về chồng ghép bản đồ (map overlay),
một khái niệm rất quan trọng trong GIS hiện đại, đã được một người Pháp tên là
Louis Alexandre Berthier sử dụng cách đây 200 năm. Ông là người đã biên tập và
phân lớp một loạt bản đồ để phân tích sự di chuyển của các đội quân trong cuộc
cách mạng Mỹ. Một ví dụ nữa, minh hoạ cho ý nghĩa của khái niệm lớp được tiến sĩ
John Snow thực hiện năm 1854. Ông đã phân lớp bản đồ London, để chỉ ra khu vực
xảy ra tử vong do bệnh dịch tả với bản đồ vị trí giếng nước ở thành phố này, phân
tích mối quan hệ giữa hai tập số liệu này để tìm ra khu vực phát sinh vi khuẩn dịch
tả và dự báo sự lây lan. Những ví dụ này đã chỉ ra những nguyên lý cơ bản, ngày
nay vẫn là nền tảng của GIS hiện đại, tức là đưa ra quyết định dựa trên sự phân tích
đồng thời các loại số liệu khác nhau phân bố trên cùng một hệ quy chiếu địa lý. Khả
năng và tiện ích của GIS hiện đại phụ thuộc chủ yếu vào khả năng tốc độ xử lý của
máy tính. Trong những năm cuối của thế kỷ 20, nhiều vấn đề bức xúc đã đặt ra với

nhiều quốc gia và các khu vực trên thế giới. Đó là vấn đề cạn kiệt tài nguyên, ô
nhiễm môi trường, bùng nổ dân số, thiên tai, dịch bệnh v.v…Nỗ lực kiểm soát và
CPU
Máy vẽ
Máy quét
ổ cứng
Thiết bị hiển thị Tệp lưu
Hình 1.1. Các thành phần của phần cứng
10
giải quyết các vấn đề này đòi hỏi cần có sự thu thập, tổng hợp và xử lý các thông tin
đầy đủ, chính xác và nhanh chóng. Công nghệ GIS hiện đại ra đời và phát triển
mạnh mẽ trong hầu hết các ngành kinh tế quốc dân, một phần chính là từ lý do đó.
1.1.2. Các thành phần của GIS
Phần cứng
Phần cứng của hệ thống GIS bao gồm các loại máy tính và các thiết bị ngoại
vi để nhập dữ liệu, in ấn và truy xuất kết quả. Máy tính có thể được nối mạng cục
bộ hoặc internet để chia sẻ thông tin. Trong số các thiết bị ngoại vi, bên cạnh máy
in, máy vẽ…, trong trường hợp cần phải chuyển đổi thông tin từ ảnh tương tự, bản
đồ sang dạng số cần có cả máy quét.
Phần mềm
Công cụ quan trọng trong công nghệ GIS là các phần mềm tin học. Mỗi loại
phần mềm có những chức năng và công dụng riêng. Một cách gần đúng, có thể chia
phần mềm GIS ra làm 3 nhóm:
Nhóm phần mềm đồ hoạ(Microstation, Autocad…). Là nhóm các phần mềm
được ứng dụng để biên tập, quản lý, cập nhật và hiện chỉnh các loại bản đồ (tức là các
thông tin không gian). Nhờ sự trợ giúp của các loại phần mềm này, các bản đồ có thể
được chuyển đổi tọa độ, nắn chỉnh hình học, chuyển đổi lưới chiếu v.v
Nhóm phần mềm quản trị bản đồ (Mapinfor, ArcView, MGE…). Là những phần
mềm mà ngoài chức năng đồ hoạ, chúng có khả năng quản trị các thông tin phi không
gian (thông tin thuộc tính); kết nối các thông không gian với thông tin thuộc tính.

Quy trình xử lý lý
Cơ sở dữ liệu
Thiết bị kỹ thuật
P.cứng, P.mềm
Chuyên gia Kết quả
Hình 1.2. Sơ đồ tổ chức của hệ thống GIS
11
Nhóm phần mềm quản trị và phân tích không gian (ArcInfor, ArcView,
Softdesk, AcrGIS…). Là các phần mềm mà ngoài khả năng cập nhật và quản lý dữ
liệu chúng có thêm chức năng phân tích không gian.
Các phần mềm GIS rất đa dạng có nhiều tính năng khác nhau. Các modul
phần mềm phải thực hiện được các nhiệm vụ, bao gồm:
• Nhập và kiểm tra dữ liệu
• Phân tích và biến đổi dữ liệu
• Lưu trữ và quản trị dữ liệu
• Hỏi đáp về dữ liệu và tương tác với người sử dụng
• Xuất và in ấn dữ liệu
Các phần mềm GIS ngày càng được hoàn thiện, phát triển với các chức năng đa
dạng hơn, thân thiện với người dùng hơn và khả năng quản lý dữ liệu hiệu quả hơn.
Dữ liệu
Dữ liệu là thành phần quan trọng nhất trong hệ thống GIS. Dữ liệu được
phân thành 2 loại: dữ kiệu không gian (spatial data) và dữ liệu phi không gian (non-
spatial data). Dữ liệu không gian là thông tin về vị trí của các đối tượng trong thế
giới thực trên mặt đất theo một hệ quy chiếu nhất định (toạ độ).
12
Dữ liệu phi không gian là dữ liệu thuộc tính (attribute) hoặc dữ liệu mô tả
các đối tượng địa lý, dữ liệu này có thể là định lượng hoặc định tính Sự kết nối
giữa dữ liệu không gian và phi không gian là cơ sở để xác định chính xác các thông
tin của đối tượng địa lý và thực hiện phép phân tích tổng hợp trong hệ thống GIS.
Con người

Không thể có một hệ thống nào vận hành tốt mà không có sự tham gia của
con người. Con người được coi là bộ não của hệ thống. Con người thiết kế, thành
lập, khai thác và bảo trì hệ thống.
Bốn thành phần nêu trên tạo thành một hệ thống thống nhất hoàn chỉnh.
Người ta ví rằng: Thiết bị (phần cứng, phần mềm), quy trình xử lý và con người là
công cụ điều khiển và vận hành hệ thống, cơ sở dữ liệu là nguyên liệu tạo ra các sản
phẩm của hệ (Hình1.2).
1.1.3. Các chức năng của GIS
Hệ thống GIS thực hiện các chức năng cơ bản sau đây:
• Nhập và biến đổi dữ liệu, kể cả dữ liệu không gian và phi không gian, từ các số liệu
thống kê, bảng biểu, bản đồ, phim ảnh dạng tương tự sang dạng số tạo nguồn thông
tin cho hệ thống.
• Quản trị dữ liệu, là chức năng tổ chức, lưu trữ, cập nhật…dữ liệu
• Phân tích dữ liệu, là chức năng quan trọng của GIS, là khả năng kết nối, phân tích
các dữ liệu không gian và phi không gian, phân tích tổng hợp để giải quyết các yêu
cầu của bài toán.
• Hiển thị và truy xuất dữ liệu, cho phép xuất dữ liệu dưới dạng biểu đồ, bản đồ,
bảng biểu…
1.1.4.Mô hình dữ liệu GIS
Mô hình hoá dữ liệu là phương pháp đang được ứng dụng rộng rãi trong
nhiều lĩnh vực. Nhiều loại phần mềm máy tính và các thiết bị ngoại vi đã trợ giúp,
tạo điều kiện dễ dàng và hiệu quả cho sự phát triển của mô hình hoá dữ liệu. Trong
lĩnh vực tổ chức dữ liệu các yếu tố tài nguyên-môi trường thì mô hình chồng xếp
được coi là thông dụng nhất. Các đối tượng tự nhiên đuợc thể hiện như một tập hợp

Líp ® êng phè
Thế giới thực
Lớp đường phố
Lớp công trình
Lớp cư dân

Hình 1.3. Phân lớp thông An trong mô hình chồng xếp GIS
13
các lớp thông tin riêng rẽ, tách biệt.Trên cơ sở thu thập,cập nhật từ nhiều nguồn, nhiều
phương pháp khác nhau như: khảo sát, đo đạc ngoại nghiệp, thống kê, bản đồ, ảnh
hàng không, ảnh viễn thám vệ tinh, số liệu GPS v.v…các thông tin sẽ được tổ chức
theo các lớp(layer) dưới dạng bản đồ chuyên đề. Như vậy, lớp thông tin là các dữ
liệu địa lý về một đối tượng địa lý cần phải thể hiện, lưu trữ và quản lý.
Đối tượng địa lý có thể là: sông ngòi, sự phân bố khoáng sản, địa hình, địa
mạo, hiện trạng sử sụng đất, các đứt gẫy kiến tạo, mật độ dân cư v.v…(Hình 2.13.).
Tùy vào mục đích sử dụng, yêu cầu quản lý, các lớp thông tin sẽ được tổng hợp,
chọn lọc, khái quát và tổ chức hợp lý để hiệu quả thể hiện của các lớp đạt hiệu quả cao nhất.
1.1.4. Cấu trúc dữ liệu
Theo quan điểm topo, tất cả mọi dữ liệu địa lý trên bề mặt trái đất đều có thể
mô hình hoá theo ba thành phần cơ bản đó là: điểm, đường và vùng. Cấu trúc dữ
liệu là cách tổ chức, cách cấu trúc dữ liệu thành các hình dạng có thể làm việc trong
máy tính. Thực thể không gian có thể cấu trúc theo một trong hai cách: cấu trúc
dạng raster hoặc cấu trúc dạng vector.
Thế giói
thực
Raster
Vectoraster
Hình 1.4. Cấu trúc dữ liệu vector và raster
14
Cấu trúc raster sử dụng lưới điểm để thực hiện và lưu trữ thông tin.Trong
cấu trúc này, điểm được xác định bởi các ô (cell) hoặc ô ảnh (pixel); đường được
xác định bởi các ô kề nhau theo một hướng, vùng được thể hiện bởi số các ô mà
trên đó đối tượng phủ lên.
Cấu trúc vector thể hiện toàn bộ thông tin thông qua các phần tử cơ bản là
điểm, đường, vùng, và quan hệ giữa các đối tượng với nhau (Hình 1.4).

Mối liên kết dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính thể hiện thông qua việc
đặt dữ liệu thuộc tính vào đúng vị trí của dữ liệu không gian. Bằng cách gán các giá
trị thuộc tính cho các đối tượng thông qua các bảng số liệu. Mỗi bản ghi (record)
đặc trưng cho các đối tượng địa lý, mỗi cột của bảng tương ứng với mỗi kiểu thuộc
tính của đối tượng đó.
1
15
Hình 1.5. Mối quan hệ giữa dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính
Mối liên kết dữ liệu đảm bảo cho mỗi đối tượng bản đồ đều được gắn với các
thông tin thuộc tính và phản ánh đúng hiện trạng, điểm riêng biệt của các đối tượng.
Đồng thời qua đó người sử dụng dễ dàng tra cứu, tìm kiếm, chọn lọc các đối tượng
theo yêu cầu thông qua bộ xác định hay chỉ sổ ID (Hình 2.15)
1.1.5. Khả năng phân tích không gian của GIS
Mục tiêu của đề tài là xác định mối quan hệ giữa sự biến động tài nguyên đất
và quá trình công nghiệp hóa, đô thị hóa khu vực huyện Quế Võ ngoại thành thành
phố Bắc Ninh. Việc phân tích biến động theo không gian và thời gian sẽ được tiến
hành trong hệ thống GIS dựa vào các mô-đul phân tích không gian.
Các chức năng xử lý phân tích thông tin địa lý có thể chia thành các nhóm phép tính sau:
• Các phép toán về xử lý cơ sở toán học thông tin không gian
- Chuyển đổi phép chiếu, chuyển đổi hệ quy chiếu (toạ độ), múi chiếu,
chuyển đổi tỷ lệ nền địa lý,
- Chuyển đổi giữa các đơn vị đo khác nhau.
- Nắn chỉnh hình học, thực hiện việc điều chỉnh hình ảnh bản đồ theo điều
kiện hình học để chuyển về đồ hình thực của nó, nhằm loại bỏ các sai số biến dạng
hình học nâng cao độ chính xác
ID Thuộc tính 1 Thuộc tính 2
1
2

16

- Xử lý thông tin bản đồ: Tiếp biên, ghép bản đồ, chồng lớp không gian, lập
bản đồ chuyên đề, phân tích hoặc chồng phủ các vùng
• Các phép toán về chỉnh sửa, chuẩn hoá dữ liệu
- Phép sửa lỗi (CLEAN): Được dùng để sửa các lỗi thường gặp trong quá
trình nhập các lỗi bản đồ (có thể là tự động hoặc hiển thị lỗi để thao tác viên sửa), các lỗi
do CLEAN là:
• Đường cắt nhau (Intersection): Các đường bắt buộc phải cắt nhau tại các điểm nút,
không được chéo nhau.
• Bắt không đúng vị trí: Gồm bắt quá (over shoot), bắt chưa tới (under shoot).
• Đường số hoá trùng lặp nhau nhiều lần (Duplicate).
• Lọc, loại bỏ bớt giá trị điểm tham gia tạo đường khi mật độ quá dày.
- Phép toán xây dựng topology (BUILD) có chức năng chạy tự động nhằm
xây dựng cấu trúc topology cho các đối tượng không gian dạng Vector.
- Các phép toán chuyển đổi: Khuôn dạng dữ liệu khi xuất dữ liệu dạng các hệ
thông tin địa lý khác.
• Các phép phân tích dữ liệu địa lý
Các công cụ về phân tích dữ liệu địa lý chia thành các nhóm chính là hỏi đáp
CSDL (Database Query), đại số bản đồ (Map Algebra) và các toán tử nội suy bề mặt.
- Hỏi đáp cơ sở dữ liệu thường có hai định hướng:
+ Hỏi đáp dữ liệu không gian (Spatial Query)
+ Hỏi đáp dữ liệu thuộc tính (Attribute Query) để trả lời câu hỏi những vị trí
nào mang thuộc tính này. Gồm hai bước, chọn các đối tượng thoả mãn điều kiện tìm
kiếm theo từng lớp thông tin riêng rẽ và chồng xếp các đối tượng tìm riêng rẽ trên
từng lớp ra tập các đối tượng thoả mãn toàn bộ các điều kiện chung cho các lớp
thông tin.
- Đại số bản đồ (Map Algebra): Có thể coi là phần mở rộng của phân tích
không gian, là cốt lõi của việc tạo ra các dữ liệu bản đồ mới từ các dữ liệu cũ.Thông
thường nó được dùng để xử lý ảnh số, tính toán, phân tích bề mặt.
+ Các phép toán nội suy bề mặt: Bao gồm các phép toán liên quan đến nội
suy địa hình hoặc bề mặt liên tục nào đó trong không gian ba chiều (3D):

+ Nội suy bề mặt địa hình từ các số liệu đầu vào.
17
+ Các phép toán giải quyết các bài toán liên quan đến khoảng cách.
+ Các phép toán về tính lân cận.
GIS cung cấp cả khả năng hỏi đáp đơn giản "chỉ và nhấn" và các công cụ
phân tích tinh vi để cung cấp kịp thời thông tin cho những người quản lý và phân
tích. Các hệ GIS hiện đại có nhiều công cụ phân tích hiệu quả, trong đó có hai công
cụ quan trọng đặc biệt:
1. Phân tích liền kề
GIS có khả năng phân tích những đối tượng bao xung quanh một đối tượng
cụ thể nào đó bằng cách dùng một vùng đệm (Hình 2.16, 2.17, 2.18).Vùng đệm là
một dạng hình học dựa trên đối tượng tồn tại khác (điểm, đường hoặc vùng) mà nó
có thể được GIS tạo ra. Đối tượng đệm diễn tả tổng diện tích trong một khoảng cách
nào đó của một feature được cho trước.
Hình 1.6. Vùng đệm kiểu điểm
Hình1.7. Vùng đệm kiểu đường
18
Hình 1.8.Vùng đệm kiểu đa giác
Ta có thể dùng GIS để tạo ra những vùng đệm (và sau đó xác định tất cả các
feature nằm trong một khoảng cách cụ thể. Chẳng hạn như ta chọn tất cả các địa chỉ
trong vòng một vùng đệm 500 m của một con đường đông đúc và so sánh chúng với
dữ liệu về tác động của bệnh hen suyễn. Bằng cách so sánh hai tập hợp dữ liệu, ta
có thể thống kê được những người bệnh suyễn đang sống trong vùng đệm nhiều hơn
là dân số chung. Nó cho phép ta phân tích có hay không nhân tố của sự sống gần
những con đường đông đúc với nguyên nhân gây ra bệnh hen suyễn.
2. Phân tích chồng xếp
Chồng xếp là quá trình tích hợp các lớp thông tin khác nhau.Các thao tác
phân tích đòi hỏi một hoặc nhiều lớp dữ 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, thảm thực
vật hoặc sở hữu đất với định giá thuế…Quá trình chồng xếp sử dụng một số bản đồ

để sinh ra thông tin mới và các đối tượng mới. Trong nhiều trường hợp topology
mới sẽ được tạo lại.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 ở mức độ cao hơn là được
sử dụng cho từng vùng cụ thể hoặc cả nước với tỷ lệ bản đồ phù hợp (Hình 2.19).
19
Hình 1.9.Phân tích chồng xếp.
Với nhiều thao tác trên dữ liệu địa lý, kết quả cuối cùng được hiển thị tốt nhất dưới
dạng bản đồ hoặc biểu đồ.Bản đồ khá hiệu quả trong lưu giữ và trao đổi thông tin địa
lý.GIS cung cấp nhiều công cụ mới để mở rộng tính nghệ thuật và khoa học của ngành bản
đồ.Bản đồ hiển thị có thể được kết hợp với các báo cáo, hình ảnh ba chiều, ảnh chụp và
những dữ liệu khác (đa phương tiện).Nhờ khả năng xử lý các tập hợp dữ liệu lớn từ các cơ
sở dữ liệu phức tạp, nên GIS thích hợp với các nhiệm vụ quản lý tài nguyên môi trường.
Các mô hình phức tạp cũng có thể dễ dàng cập nhật thông tin nhờ sử dụng GIS.
1.1.6. Ứng dụng GIS trong các lĩnh vực
Ngày nay, GIS là một công cụ trợ giúp quyết định sự thành công trong nhiều
hoạt động kinh tế - xã hội, quốc phòng của nhiều quốc gia trên thế giới. Hệ thống
thông tin địa lý (GIS) có khả năng đánh giá hiện trạng của quá trình, các thực thể
của tự nhiên, kinh tế - xã hội thông qua chức năng thu thập, quản lý, truy vấn, phân
tích và tích hợp các thông tin được gắn với nền hình học (bản đồ) nhất quán trên cơ
sở tọa độ của các dữ liệu đầu vào. Do đó, việc ứng dụng hệ thống thông tin địa lý là
20
rất cần thiết, phù hợp với xu thế tin học hóa xã hội và yêu cầu phát triến kinh tế - xã
hội của tất cả các quốc gia.
Nhờ những khả năng phân tích và xử lý đa dạng, kỹ thuật GIS hiện nay được
ứng dụng phố biến trong nhiều lĩnh vực, được xem là “công cụ hỗ trợ quyết định”
(decision - makỉng support tool)trong đó nhiều lĩnh vực như:
* 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.
* Nông nghiệp- lâm nghiệp
- Ứng dụng GIS trong quy hoạch sử dụng đất:
Ứng dụng GIS trong quy hoạch và sử dụng đất đai tuỳ thuộc vào quy mô và
mức độ khác nhau. Có 4 mức độ phân tích: rất khái quát (Mega), khái quát (Macro),
trung bình (Meso) và chi tiết (Micro); mỗi mức độ phân tích trong hệ thống GIS căn
cứ vào quy mô diện tích của vùng nghiên cứu. Khi phân tích thông tin từ mức Mega
đến mức Micro, số lượng thông tin đưa vào xử lý sẽ lớn hơn. Khả năng tổng hợp và
phân tích sâu thông tin ở một vùng lãnh thổ nhỏ hoặc ngược lại, khái quát ở mức
cao hơn cho vùng rộng lớn là ưu điểm của GIS. Rõ ràng là bằng ứng dụng GIS,
những quy hoạch sử dụng đất đai trên vùng lãnh thổ lớn hay việc xây dựng những
dự án phát triển sản xuất nông lâm nghiệp ở các khu vực nhỏ đều có thể được cung
cấp một khối lượng thông tin toàn diện - tổng hợp kịp thời và theo yêu cầu; từ cơ sở
dữ liệu được cung cấp việc hoạch định những bước đi cụ thể cần thiết (như điều tra
bổ sung, thu thập mẫu…) nhanh chóng được xác định.
Một điều quan trọng về GIS so với bản đồ là GIS có thể thể hiện từng lớp
bản đồ của vùng nghiên cứu. Không chỉ ở bề mặt mà còn cho thấy tầng đá gốc, loại
đất, thảm thực vật và nhiều vấn đề khác. Nó rất hữu ích khi nghiên cứu vùng đất
mới cho sản xuất nông lâm nghiệp, đỡ tốn kém tiền của của nông dân, bởi vì thay vì
21
phải làm thí nghiệm đất tất cả số liệu về cấu trúc đất bên trong đã được lưu trữ trong
máy tính.
- Ứng dụng trong quy hoạch và quản lý sản xuất:
Trong sản xuất nông nghiệp, GIS có thể được sử dụng để dự đoán vụ mùa
cho từng cây trồng. Nó có thể dự đoán bằng cách không chỉ xem xét khí hậu của
vùng mà còn bằng cách theo dõi sự sinh trưởng và phát triển cây trồng, và bởi vậy
sẽ dự đoán được sự thành công của mùa vụ. GIS có thể giúp tìm và thể hiện những
thay đổi của cây trồng trong từng giai đoạn. Ví dụ, nếu năm trước số liệu cho thấy
cây trồng A phát triển rộng và cây trồng đã thành công trong nhiều năm trước đó,

những số liệu này có thể được lưu trữ. Nếu trong một vài mùa vụ cây trồng không
phát triển tốt như trước, bằng cách sử dụng GIS có thể phân tích số liệu và tìm ra
nguyên nhân của hiện tượng đó.
Với tính ưu việt của công nghệ GIS và viễn thám, ngành lâm nghiệp đã ứng
dụng trong công tác quy hoạch và phát triển rừng, phục vụ công tác thiết kế, khai
thác và trồng mới rừng. Ngoài ra người ta còn sử dụng GIS trong việc theo dõi,
đánh giá diễn biến tài nguyên rừng, xác định vùng thích nghi cho cây lâm nghiệp.
Viện Điều tra Quy hoạch rừng (Việt Nam) đã ứng dụng khá thành công các
công nghệ GIS, Viễn thám, GPS trong theo dõi diễn biến, đánh giá tài nguyên rừng.
Ảnh vệ tinh có độ phân giải cao sau khi được giải đoán, chồng xếp, đối chiếu với
bản đồ rừng đã có, những khu vực nào mâu thuẫn sẽ được xác định để kiểm chứng
thực địa với GPS.
Các loại dữ liệu phi không gian bao gồm: Tài nguyên đất, khí hậu nông
nghiệp, tình hình sử dụng đất nông nghiệp, hiệu quả kinh tế sử dụng đất, thuỷ lợi,
tình hình sản xuất nông lâm nghiệp, số liệu thống kê nông nghiệp (năng suất, sản
lượng, diện tích một số cây trồng chính ), thông tin về sâu bệnh và đặc biệt là số
liệu về dân số, lao động nông thôn, kinh tế hộ…
Khuôn dạng chuẩn của dữ liệu –xBase file cho phép tổng hợp, sắp xếp tìm
kiếm dữ liệu, đồng thời tương thích với cấu trúc liên hệ dữ liệu thuộc tính trong
CSDL GIS và thuận lợi trong kết nối dữ liệu không gian và dữ liệu phi không gian.
22
Trong quy hoạch đánh giá phân loại đất, GIS là công cụ trợ giúp nhằm thu
thập dữ liệu chuyên đề, xử lý dữ liệu địa lý, tích hợp dữ liệu để xây dựng các bản đồ
đơn vị đất, mô phỏng kết quả đánh giá đất thông qua các bản đồ thích nghi cho từng
loại hình sử dụng đất. Mỗi đơn vị đất là một khu vực địa lý khác biệt với các tính
chất về thổ nhưỡng, địa hình, thuỷ văn khí hậu.
Để có kết quả khi thực hiện bài toán thích ứng trong môi trường GIS, thường
phải tuân thủ theo qui trình phân tích đa chỉ tiêu gồm: xây dựng bộ chỉ tiêu đánh
giá; lựa chọn các lớp bản đồ phục vụ xây dựng bản đồ đơn vị đất. Sau đó đánh giá
và phân loại mức độ thích hợp theo ALES và đưa ra các bản đồ chuyên đề, đây

chính là thông tin tổng hợp trợ giúp quá trình lập kế hoạch và ra quyết định.
Nghiên cứu khả năng thích ứng của cây trồng cần thu thập các số liệu sinh
học và phi sinh học liên quan đến cây trồng được lựa chọn quy hoạch tại vùng đất
đó. Các yếu tố phi sinh học gồm: số liệu đất được phân thành các mức thích nghi khác
nhau, số liệu khí hậu (lượng mưa, sự phân bố mưa; nhiệt độ và tổng tích ôn theo thời
gian sinh trưởng…) và các yếu tố sinh học như sâu bệnh, thời gian sinh trưởng và các
yêu cầu sinh học của cây được xác định theo các mức thích ứng khác nhau.
Yếu tố kinh tế xã hội của địa phương được xem xét và đưa vào phân tích để
có kết luận tổng thể về tính thích ứng của cây theo quan điểm nền nông nghiệp hàng
hoá hiện nay.
- Ứng dụng GIS trong quản lý bảo vệ thực vật:
Ở một số nơi GIS đang được ứng dụng để theo dõi sự lan tràn của cỏ dại.
Với việc kết hợp ứng dụng viễn thám với GIS sẽ cung cấp một cách nhanh chóng,
chính xác bản đồ cỏ dại ở các thời kỳ .Điều này là rất quan trọng đối với các nhà
nông học. Họ có thể sử dụng các thông tin thu thập được để ngăn ngừa sự lan tràn
của các loài cỏ dại phá hoại mùa màng.
Cỏ dại không phải là vấn đề duy nhất GIS có thể giải quyết, thực tế GIS có
thể giải quyết được nhiều vấn đề khác. Nhiều dự án đã được thực hiện để theo dõi
sự di chuyển của côn trùng, hoặc sâu bệnh ở Mỹ. Nó rất hữu ích như là một biện
23
pháp phòng ngừa tích cực. Nếu một loại động vật hay côn trùng nào phá hoại đồng
ruộng, với GIS nó có thể bị theo dõi và tìm ra dấu vết.
- Ứng dụng trong công tác phòng chống cháy và bảo vệ rừng:
Trong ngành Kiểm lâm Việt Nam, công nghệ GIS đã được ứng dụng để:
cảnh báo cháy rừng; phân vùng trọng điểm cháy rừng; ứng dụng ảnh viễn thám
MODIS để phát hiện sớm cháy rừng.
Nhận thức được tầm quan trọng của CSDL, Cục Kiểm lâm đã thiết kế và đưa
vào sử dụng “CSDL báo cáo thống kê” từ năm 1998 để sử dụng cho toàn ngành.
Bản thân CSDL này không liên quan gì đến công nghệ GIS nhưng sự thành công
của nó đã trả lời câu hỏi: làm thế nào để trao đổi thông tin nhanh nhất giữa người

cập nhật dữ liệu và người sử dụng CSDL để phục vụ quản lý một cách hiệu quả
nhất? Trang bị và đào tạo cán bộ như thế nào cho phù hợp? Vai trò người “kỹ sư
trưởng” trong thiết kế, điều hành các hoạt động này như thế nào? Và “CSDL báo
cáo thống kê” của ngành Kiểm lâm đã hoạt động rất tốt ở tất cả các Hạt Kiểm lâm,
các Chi cục kiểm lâm tỉnh và Cục Kiểm lâm. Nhờ sự thành công của CSDL này,
ngành Kiểm lâm đã tiếp tục thiết kế các cơ sở dữ liệu có gắn kết với việc sử dụng
bản đồ, hay nói đúng hơn là ứng dụng công nghệ GIS để xây dựng CSDL phục vụ
quản lý, bảo vệ rừng.
Trong công tác Kiểm lâm, 2 CSDL liên quan đến công nghệ GIS đang được
hoạt động có hiệu quả nhiều năm nay là:
CSDL cảnh báo cháy rừng: Thực tiễn quản lý chỉ đạo công tác phòng cháy,
chữa cháy rừng những năm qua, đặc biệt qua hai vụ cháy rừng lớn, tập trung ở Kiên
Giang và Cà Mau tháng 3 và 4/2002 cho thấy cháy rừng vẫn xảy ra ở nhiều nơi,
mức độ thiệt hại do cháy rừng gây ra rất nghiêm trọng. Lý do là khi cháy rừng xảy
ra, mặc dù huy động một lực lượng rất đông để chữa cháy nhưng hiệu quả thấp vì
do thiếu lực lượng thường trực chữa cháy rừng chuyên nghiệp, trang thiết bị,
phương tiện chữa cháy nghèo nàn, thô sơ; việc chỉ huy, tổ chức chữa cháy còn rất
lúng túng… Vấn đề đặt ra là cần dự báo trước nguy cơ xảy ra cháy rừng và phát
hiện sớm các điểm cháy để có phương pháp phòng cháy, chữa cháy rừng luôn là
24
vấn đề cấp thiết và là một trong những nhiệm vụ rất quan trọng của công tác quản lý
bảo vệ rừng nói chung.
* 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.

* 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.
* Chính quyền địa phương
Chính quyền địa phương là một trong những lĩnh vực ứng dụng rộng lớn
nhất của GIS, 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.
* Bán lẻ và phân phối
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
25
tranh.GIS cũng được dùng cho việc quản lý tài sản và tìm đường phân phối hàng
ngắn nhất.
* 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
* Môi trường
Xu hướng hiện nay trong quản lý môi trường là sử dụng tối đa khả năng cho
phép của GIS. Sự phát triển của phần cứng làm cho máy tính có nhiều khả năng

hơn, mạnh hơn và các ứng dụng GIS cũng trở nên 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 tuỳ biến. Nhờ khả năng xử lý các tập hợp dữ liệu lớn từ các cơ sở dữ liệu phức
tạp, nên GIS thích hợp với các nhiệm vụ quản lý môi trường.Các mô hình phức tạp
cũng có thể dễ dàng cập nhật thông tin.
GIS được sử dụng để cung cấp thông tin nhanh hơn và hiệu quả hơn cho các
nhà hoạch định chính sách. Các cơ quan chính phủ dùng GIS trong quản lý các nguồn
tài nguyên thiên nhiên, trong các hoạt động quy hoạch, mô hình hoá và quan trắc.
GIS cũng được sử dụng để đánh giá các sự cố môi trường. Các cơ quan chính
phủ và địa phương phải đối phó nhanh chóng với thiên tai, các rủi ro trong công
nghiệp và các sự cố môi trường. Thông tin địa lý là những thông tin quan trọng để
đưa ra những quyết định một cách nhanh chóng. Các phân tích GIS phụ thuộc vào
chất lượng, giá trị và tính tương thích của các dữ liệu địa lý dạng số.
Việc chia xẻ dữ liệu sẽ kích thích sự phát triển các nhu cầu về sản phẩm và
dịch vụ GIS. Các nguồn dữ liệu tăng thêm nhờ sự kết hợp của GIS với GPS (hệ
thống định vị toàn cầu) và công nghệ viễn thám, đã cung cấp các công cụ thu thập
dữ liệu hiệu quả hơn.