Đề tài Ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu (GPS), hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong việc theo dõi biến động, chỉnh lý thông tin và xây dựng cơ sở dữ liệu đất Lâm nghiệp khu vực nghiên cứu thực nghiệm thuộc Trung tâm nghiên cứu Lâm nghiệp vùng núi phía

I. ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Đất đai là là nguồn tài nguyên thiên nhiên vô cùng quý giá đối với mỗi quốc gia, là điều kiện tồn tại và phát triển của con người cùng các sinh vật khác trên trái đất. Hiện tại và trong tương lai công nghệ thông tin phát triển mạnh, nó cho phép ta sử dụng để giải quyết các vấn đề phức tạp của kinh tế - xã hội và đây cũng là yêu cầu tất yếu đặt ra. Để đáp ứng và khai thác tốt phương pháp tiên tiến này trong ngành Quản lý đất đai thì yêu cầu cốt lõi đặt ra là phải có sự đổi mới mạnh mẽ trong tổ chức cũng như chất lượng thông tin. Thông tin đất giữ vai trò quan trọng trong công tác quản lý đất đai nó là cơ sở cho việc đề xuất các chính sách phù hợp và lập ra các kế hoạch hợp lý nhất cho các nhà quản lý phân bổ sử dụng đất cũng như trong việc ra các quyết định liên quan đến đầu tư và phát triển nhằm khai thác hợp lý nhất đối với tài nguyên đất đai.Xây dựng cơ sở dữ liệu tài nguyên đất trên cơ sở cập nhật và đồng bộ hoá các thông tin về hệ quy chiếu, hệ toạ độ, độ cao, các thông tin về hệ thống bản đồ, thông tin về ranh giới, địa giới hành chính, thông tin về mô hình độ cao, địa hình, thông tin về các loại đất theo hiện trạng sử dụng, thông tin về quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất, thông tin về chủ sử dụng và các thông tin về những cơ sở dữ liệu liên quan đến tài nguyên đất. Từ đó cho thông tin đầu ra phục vụ yêu cầu quản lý của chính quyền trung ương, địa phương, của Ngành, và các ngành khác đồng thời phục vụ thông tin đất đai cho nhu cầu sinh hoạt của người dân. Điều này nó có ý nghĩa rất lớn khi mà hiện nay công tác quản lý về đất đai đang là vấn đề thời sự thu hút sự quan tâm của các ngành, các cấp và mọi người, tất cả đều cần tới thông tin đất đầy đủ và chính xác. Trong quỹ đất của nước ta đất lâm nghiệp có vai trò đặc biệt quan trọng về kinh tế, xã hội và môi trường. Hiện nay tại trung tâm nghiên cứu lâm nghiệp miền núi phía Bắc chưa có được cơ sở dữ liệu đất hoàn chỉnh phục vụ cho việc quản lý, quy hoạch sử dụng có hiệu quả nguồn lực đất đai tại đây. Việc xây dựng được nguồn cơ sở dữ liệu hoàn chỉnh sẽ tạo ra nhiều thuận lợi trong quản lý, sản xuất và nghiên cứu khoa học. Đặc biệt là việc ứng dụng công nghệ GIS và GPS vào lĩnh vực quản lý đất đai nói chung và quản lý tài nguyên rừng nói riêng. Xuất phát từ thực tế trên, được sự nhất trí của nhà trường, ban chủ nhiệm khoa, dưới sự hướng dẫn của thầy giáo ThS. Trương Thành Nam, chúng em tiến hành nghiên cứu đề tài: “Ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu (GPS), hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong việc theo dõi biến động, chỉnh lý thông tin và xây dựng cơ sở dữ liệu đất Lâm nghiệp khu vực nghiên cứu thực nghiệm thuộc Trung tâm nghiên cứu Lâm nghiệp vùng núi phía Bắc tại huyện Sơn Dương – tỉnh Tuyên Quang.” 1.2. MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI 1.2.1. Mục đích - Tìm hiểu hiện trạng tài nguyên đất lâm nghiệp tại khu vực nghiên cứu thuộc trung tâm. - Tìm hiểu về hiện trang nguồn cơ sở dữ liệu tại khu vực nghiên cứu thuộc trung tâm. - Nghiên cứu khả năng ứng dụng hệ thồng thông tin địa lí (GIS) và hệ thống định vị toàn cầu (GPS) vào trong công tác xây dựng và chỉnh lí dữ liệu đất lâm nghiệp. - Xây dựng cơ sở dữ liệu tài nguyên đất lâm nghiệp phục vụ cho công tác quản lí đất đai tại khu vực trung tâm. 1.2.2. Yêu cầu - Các thông tin xây dựng đảm bảo đầy đủ và chính xác, nắm chắc và thể hiện rõ được cách thức ứng dụng hệ thống thông tin địa lý trong xây dựng cơ sở dữ liệu. - Cấu trúc cơ sở dữ liệu của hệ thống thông tin phải thống nhất, có tổ chức và thích hợp với yêu cầu quản lý nhà nước về đất đai. - Cơ sở dữ liệu đáp ứng nhu cầu phân tích, xử lý, lưu trữ số liệu, cung cấp thông tin và có thể trao đổi dữ liệu với các hệ thống thông tin khác. - Xây dựng và cung cấp được nguồn thông tin biến động đất đai từ dữ liệu đầu vào, đầu ra trên địa bàn trung tâm. II. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐẤT ĐAI Hệ thống cơ sở dữ liệu quốc gia là một trong các thành phần nền tảng của kết cấu hạ tầng về thông tin nó bao gồm các cơ sở dữ liệu (CSDL) chuyên ngành để tạo thành một hệ thống cơ sở thống nhất bao gồm các thành phần: cơ sở dữ liệu về chính trị (chính sách, pháp luật, tổ chức cán bộ); cơ sở dữ liệu về kinh tế (nguồn lực - tài nguyên thiên nhiên, đất đai, lao động, vốn, quy hoạch, kế hoạch phát triển kinh tế, kết quả hoạt động của các ngành kinh tế - nông nghiệp, công nghiệp, dịch vụ); cơ sở dữ liệu xã hội (dân số, lao động văn hoá, giáo dục, y tế, thể thao); cơ sở dữ liệu về tài nguyên đất (CSDLTNĐ) là một thành phần không thể thiếu được của cơ sở dữ liệu quốc gia. Cơ sở dữ liệu tài nguyên đất bao gồm toàn bộ thông tin về tài nguyên đất đai và địa lý ; nội dung thông tin được phân loại theo đối tượng địa lý như thuỷ văn, giao thông, dân cư, địa giới, hiện trạng sử dụng đất, các công trình cơ sở hạ tầng …. Xét về các yếu tố cấu thành, chúng có thể chia ra thành hai phần cơ bản là cơ sở dữ liệu bản đồ địa lý và cơ sở dữ liệu đất đai. Thông tin về tài nguyên đất đai đuợc thể hiện bằng dữ liệu bản đồ và dữ liệu thuộc tính có cấu trúc. Với cách nhìn bản đồ như một hệ cơ sở dữ liệu, ta thấy rằng bản đồ là tập hợp các dữ liệu địa lý, các dữ liệu này mô tả các đối tượng trong thế giới thực bằng vị trí toạ độ duới một hệ toạ độ xác định, ngoài ra dữ liệu địa lý còn chứa đựng các thông tin về thuộc tính của đối tượng. Việc xác định và ước đoán tài nguyên tự nhiên, môi trường và đất đai sẽ cung cấp nhiều đối tượng phản ánh mới cho bản đồ. Cấu trúc CSDLTNĐ: Về nguyên tắc một hệ thống thông tin của ngành hợp lý nhất là có tổ chức dựa trên cơ cấu tổ chức của ngành chủ quản, cơ cấu tổ chức được phân thành các cấp trung ương và địa phương. Thông thường các địa phương đóng vai trò là nơi thu thập, cập nhật các thông tin chi tiết, cung cấp thông tin đầu vào cho toàn bộ hệ thống và cũng sẽ là nơi quản lý và sử dụng chủ yếu các thông tin cshi tiết, còn cấp trung ương nhu cầu chủ yếu lại là các thông tin tổng hợp từ các thông tin chi tiết. Có 4 phương án lưu trữ và quản lý dữ liệu bao gồm: Quản lý tập trung; Phân tán bản sao; Phân tán dữ liệu; Phân tán dữ liệu chi tiết; Tập trung số liệu tổng hợp. Căn cứ vào trình độ quản lý, mức độ ổn định của quy trình quản lý, phân bố tần xuất sử dụng thông tin giữa các đơn vị để xác định phương án thích hợp. Chuẩn hoá CSDLTNĐ: cơ sở dữ liệu tài nguyên đất khi đưa vào sử dụng phải được chuẩn hoá dữ liệu, đảm bảo tính thống nhất của cơ sở dữ liệu khi chia sẻ cho nhiều đối tượng sử dụng hoặc hiệu chỉnh từ nhiều nguồn khác nhau. Việc chuẩn hoá cơ sở dữ liệu phải đáp ứng được các nhu cầu: Xác định thống nhất cho từng thể dữ liệu, xác định quy trình thống nhất để chuyển các dữ liệu cũ về dạng chuẩn. Nội dung chuẩn hoá bao gồm: chuẩn hoá thiết bị tin học (hệ điều hành, mạng, thiết bị phần cứng, chuẩn phần mềm ứng dụng, bảng mã ký tự và tổ chức dữ liệu), chuẩn hoá hệ quy chiếu, toạ độ, địa giới, địa danh); chuẩn hóa hệ thống bản đồ, … 2.2. HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÍ (GIS) Ở bất kỳ một ngành khoa học kỹ thuật hay kinh tế chúng ta đều có thể bắt gặp các Hệ thống thông tin và các phương pháp xử lý thông tin khác nhau tuỳ theo từng lĩnh vực (hệ thống thông tin ngân hàng, hệ thống thông tin nhân sự…) cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin, các thông tin hiện nay đã đáp ứng và giải quyết được những bài toán rất lớn mà thực tế đặt ra. Trong lĩnh vực hoạt động của xã hội, thông tin là mạch máu chính của các công cụ quản lý: Quản lý xã hội nói chung và quản lý đất đai nói riêng, dù sử dụng công cụ nào thô sơ hay hiện đại đều là thu thập và xử lý thông tin. Thông tin đất là tất cả các thông tin liên quan đến đất đai, thông tin đất đai thường được thể hiện bằng Hệ thống thông tin Địa lý, Hệ thống thông tin đất. Hai vấn đề này là cơ sở chính của hệ thống thông tin định hướng theo từng ô thửa và các hoạt động của nó. 2.2.1. Khái niên hệ thống thông tin địa lí Có nhiều cách định nghĩa về Hệ thống thông tin địa lý: Định nghĩa theo chức năng: GIS là một hệ thống bao gồm 4 hệ con: Dữ liệu vào, quản trị dữ liệu, phân tích dữ liệu và dữ liệu ra. Định nghĩa theo khối công cụ: GIS là tập hợp phức tạp của các thuật toán. Định nghĩa theo mô hình dữ liệu: GIS gồm các cấu trúc dữ liệu được sử dụng trong các hệ thống khác nhau (cấu trúc dạng Raster và Vecter). Định nghĩa về mặt công nghệ: GIS là công nghệ thông tin để lưu trữ, phân tích và trình bày các thông tin không gian và thông tin phi không gian, công nghệ GIS có thể nói là tập hợp hoàn chỉnh các phương pháp và các phương tiện nhằm sử dụng và lưu trữ các đối tượng. Định nghĩa theo sự trợ giúp và ra quyết định: GIS có thể coi là một hệ thống trợ giúp việc ra quyết định, tích hợp các số liệu không gian trong một cơ chế thống nhất. Nói tóm lại theo BURROUGHT : “GIS như là một tập hợp các công cụ cho việc thu nhập, lưu trữ, thể hiện và chuyển đổi các dữ liệu mang tính chất không gian từ thế giới thực để giải quyết các bài toán ứng dụng phục vụ các mục đích cụ thể”. Sơ đồ khái niệm về một hệ thống thông tin địa lý được thể hiện như sau: Thế giới thực T Người sử dụng GIS Phần mềm + cơ sở dữ liệu 2.2.2. Các thành phần cơ bản của một hệ thống thông tin địa lí Một Hệ thống thông tin địa lý bao gồm những thành phần cơ bản sau: - Phần cứng: bao gồm máy tính điều khiển mọi hoạt động của hệ thống và các thiết bị ngoại vi. - Phần mềm: cung cấp công cụ và thực hiện các chức năng: + Thu thập dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính từ các nguồn thông tin khác nhau + Lưu trữ, cập nhật, điều chỉnh và tổ chức các cơ sở dữ liệu nói trên + Phân tích biến đổi, điều chỉnh và tổ chức các cơ sở dữ liệu nhằm giải quyết các bài toán tối ưu và mô hình mô phỏng không gian và thời gian + Đưa ra các thông tin theo yêu cầu dưới dạng khác nhau. Ngoài ra phần mềm cần phải có khả năng phát triển và nâng cấp theo các yêu cầu đặt ra của hệ thống. - Dữ liệu: đây là thành phần quan trọng nhất của GIS. Các dữ liệu không gian (Spatial data) và các dữ liệu thuộc tính (No spatial data) được tổ chức theo một mục tiêu xác định bởi một hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DataBase Management System). - Con người: yếu tố con người có ảnh hưởng rất lớn đối với các hệ GIS, đặc biệt trong việc điều khiển hệ thống và phát triển các ứng dụng. - Phương pháp: phương pháp phụ thuộc vào ý tưởng của các xây dựng hệ thống, sự thành công của một hệ GIS phụ thuộc vào phương pháp được sử dụng để thiết kế hệ thống. 2.2.3. Các phần mềm phổ biến của GIS 2.2.3.1. Phần mềm Microstation Geographics Microstation GeoGraphic là một phần mềm hệ thống thông tin địa lý, với đầy đủ tính năng thu nhận dữ liệu, quản lý, phân tích, tìm kiếm và hiển thị, …các dữ liệu không gian và các dữ liệu thuộc tính có liên quan trong một dự án GIS. Hơn nữa Microstation GeoGraphics còn cung cấp bộ công cụ quản lý các thông tin địa lý ở những dạng dữ liệu khác nhau như Raster, Vector, hay dạng bảng. MicroStation Geographics bao gồm các chức năng chính sau đây: Thiết kế các đối tượng cơ sở (Feature-base Design) - Xây dựng các đối tượng hình học (Construction of geometric objects) Tạo lập Topology và phân tích dữ liệu không gian (Topology and Spatial Analysis) Cung cấp công cụ quản lý cơ sở dữ liệu (Database Tools) Thành lập bản đồ chuyên đề và các chú giải (Thematic Mapping and Annotation) Quản lý bản đồ (Map Management) Tương thích với hệ Module GIS Environment (MGE compatibility) Với ngôn ngữ phát triển MDL (MicroStation Development Language), Microstation Geographics còn cung cấp cho những nhà phát triển phần mềm và người sử dụng các công cụ mềm dẻo trong việc mở rộng các chức năng của GIS. MicroStation Geographics Projects MicroStation Geographics tổ chức cơ sở dữ liệu bản đồ trong các dự án (Projects). Dự án là sự lựa chọn các đối tượng đặc trưng (Features), nhóm loại đối tượng (Categories), các loại bản đồ (Maps) và các thuộc tính khác được định nghĩa trong khi tổ chức các thông tin địa lý. Các thành phần chính trong một dự án của MicroStation Geographics bao gồm: Phân nhóm đối tượng (Category) Phân lớp đối tượng (Feature) Các lệnh thao tác xử lý (Command) Các loại bản đồ (Maps) Các bảng hệ thống (Systems Tables) Thuộc tính dùng cho chuyên đề (User Attribute Tables) Liên kết các chỉ số bản đồ (Join CatalogMap index shapes). Trong MicroStation Geographics, mô hình dữ liệu là một tập hợp dữ liệu có tổ chức và cấu trúc chặt chẽ. Các thành phần cơ bản bao gồm các file bản đồ và các bảng cơ sở dữ liệu. Bản đồ trong MicroStation Geographics là các file đồ hoạ, chứa các đối tượng bản đồ được số hoá cùng các tham số đồ hoạ định nghĩa theo đối tượng. Các file đồ hoạ DGN được lưu trữ với phần mở rộng là .dgn mô tả vị trí không gian của các đối tượng. Mỗi đối tượng địa lý là một phần tử của file DGN có ít nhất một thuộc tính liên kết với bảng dữ liệu thuộc tính được người sử dụng định nghĩa cho đối tượng. File DGN lưu trữ dữ liệu theo cấu trúc không gian xác định. Khi lưu trữ đối tượng, ngoài các thông tin chung như chỉ số lớp, kiểu đối tượng, … mỗi kiểu đối tượng còn có cấu trúc mô tả riêng. Các loại đối tượng đồ hoạ trong file DGN được sử dụng để mô tả các đối tượng bản đồ bao gồm: Đường thẳng (Line); Đường gấp khúc (Line, Line String); Đường cong (Curve); Các điểm ký hiệu (Cell); Chữ mô tả (Text, Text Node); Vùng (Shape, Complex Shape); Thuộc tính phi không gian (Attribute). 2.2.3.2. Phần mềm Arcinfor/ mapinfor ArcInfor được sử dụng rộng rãi trong các ngành khoa học trái đất cũng như trong các ngành khác để xây dựng hệ quản trị cơ sở dữ liệu bản đồ, thành lập loại bản đồ chuyên đề, quy hoạch tối ưu các bài toán phục vụ nhiều mục đích khác nhau. ArcInfor là phần mềm GIS đầu tiên được hãng RSRI xây dựng trên hệ điều hành UNIX cho các máy lớn (Workstation), khả năng xử lý đồ hoạ của ArcInfor mang tính chất tự động rất cao cùng với tốc độ và tốc độ chính xác cho thành lập bản đồ số trên máy tính. Với chức năng phân tích dữ liệu như: Overlay, Network, … tạo lên sức mạnh trong khai thác dữ liệu địa lý trên cơ sở các phép toán không gian cũng như khả năng mô hình hoá các đối tượng địa lý. Theo quan điểm của GIS thì ArcInfor có ba chức năng: xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý, phân tích và trình bày dữ liệu địa lý. Ở Nước ta, ArcInfor không chỉ ứng dụng để xây dựng bản đồ mà được ưa chuộng áp dụng trong các ngành như: Địa chất, Địa chính, Nông nghiệp, Quy hoạch đô thị, … MapInfo là một công cụ rất quan trọng trong việc xây dựng, quản lý, cập nhật, xử lý, phân tích và mô hình hoá các đối tượng địa lý, MapInfo tổ chức, quản lý cơ sở dữ liệu theo các lớp đối tượng địa lý trên máy tính bởi các File dữ liệu với các phần mở rộng như sau: [*.Tab]: Chứa các thông tin mô tả cấu trúc dữ liệu [*.Dat]: Chứa các thông tin nguyên thuỷ [*.Map]: Chứa các thông tin mô tả đối tượng không gian [*.ID]: Chứa các thông tin về chỉ số liên kết không gian và thuộc tính [*.Ind]: Chứa các thông tin về chỉ số đối tượng. 2.3. HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU (GPS) 2.3.1. Khái niệm hệ thống định vị toàn cầu (GPS) Hệ thống Định vị Toàn cầu (Tiếng Anh: Global Positioning System - GPS) là hệ thống xác định vị trí dựa trên vị trí của các vệ tinh nhân tạo, do Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ thiết kế, xây dựng, vận hành và quản lý. Trong cùng một thời điểm, ở một vị trí trên mặt đất nếu xác định được khoảng cách đến ba vệ tinh (tối thiểu) thì sẽ tính được tọa độ của vị trí đó. Tuy được quản lý bởi Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ, chính phủ Hoa Kỳ cho phép mọi người trên thế giới sử dụng một số chức năng của GPS miễn phí, bất kể quốc tịch nào. Một đặc điểm nổi bật của hệ định vị toàn cầu GPS đó là việc tất cả mọi người đều được quyền khai thác miễn phí tín hiệu GPS mà không cần khai báo hoặc đăng ký quyền sử dụng với nhà sản xuất. Với tất cả các đặc điểm trên, chúng ta cũng dễ dàng nhận thấy tại sao công nghệ GPS lại phát triển mạnh và nhanh chóng trở thành một chuẩn toàn cầu trong định vị và dẫn đường, GPS thực sự là một hệ thống với đầy đủ các tính năng mạnh mẽ, phục vụ cho tất cả mọi người sử dụng tại bất kỳ nơi nào trên thế giới. So với các phương tiện đo đạc truyền thống như máy kinh vĩ, máy toàn đạc...thì công nghệ GPS mang lại rất nhiều thuận lợi mà phương tiện đo đạc truyền thống không thể có được: - GPS không đòi hỏi phải thông hướng ngắm giữa các điểm đo. - Độ chính xác của phép đo GPS ít chịu ảnh hưởng của các yếu tố thời tiết. - Phép đo sử dụng công nghệ GPS đòi hỏi ít thời gian hơn so với các phương pháp đo đạc truyền thống. - Các kết quả của phép đo sử dụng công nghệ GPS đều nằm trong một hệ toạ độ thống nhất trên toàn thế giới. - Số liệu đo đạc thu được bằng công nghệ GPS đều ở dạng số vì vậy rất dễ dàng chuyển đổi sang cho các hệ bản đồ tự động hoặc hệ thống thông tin địa lý (GIS). Một điểm khác biệt chính khi so sánh giữa các phương pháp đo đạc truyền thống và đo đạc sử dụng công nghệ GPS đó là việc tính toán khoảng cách giữa 2 điểm trong đo GPS được thực hiện trên mặt Elipsoid toán học (WGS - 84) chứ không phải trên một bề mặt khu vực. Sau khi thực hiện phép đo taị các điểm đo khác nhau có thể xác định được mối liên hệ giữa các điểm này, ta có thể tính chuyển toạ độ các điểm này từ Elipsoid WGS - 84 sang các Elipsoid và lưới chiếu khác. 2.3.2. Các thành phần cơ bản của một hệ thống định vị toàn cầu (GPS) Phần không gian Gồm 24 quả vệ tinh (21 vệ tinh hoạt động và 3 vệ tinh dự phòng) nằm trên các quỹ đạo xoay quanh trái đất. Chúng cách mặt đất 12 nghìn dặm. Chúng chuyển động ổn định, hai vòng quỹ đạo trong khoảng thời gian gần 24 giờ. Các vệ tinh này chuyển động với vận tốc 7 nghìn dặm một giờ. Các vệ tinh trên quỹ đạo được bố trí sao cho các máy thu GPS trên mặt đất có thể nhìn thấy tối thiểu 4 vệ tinh vào bất kỳ thời điểm nào. Các vệ tinh được cung cấp bằng năng lượng Mặt Trời. Chúng có các nguồn pin dự phòng để duy trì hoạt động khi chạy khuất vào vùng không có ánh sáng Mặt Trời. Các tên lửa nhỏ gắn ở mỗi quả vệ tinh giữ chúng bay đúng quỹ đạo đã định. Phần kiểm soát Mục đích trong phần này là kiểm soát vệ tinh đi đúng hướng theo quỹ đạo và thông tin thời gian chính xác. Có 5 trạm kiểm soát đặt rải rác trên trái đất. Bốn trạm kiểm soát hoạt động một cách tự động, và một trạm kiểm soát là trung tâm. Bốn trạm này nhận tín hiệu liên tục từ những vệ tinh và gửi các thông tin này đến trạm kiểm soát trung tâm. Tại trạm kiểm soát trung tâm, nó sẽ sửa lại dữ liệu cho đúng và kết hợp với hai an-ten khác để gửi lại thông tin cho các vệ tinh. Phần sử dụng Phần sử dụng là thiết bị nhận tín hiệu vệ tinh GPS và người sử dụng thiết bị này. Dưới đây là một số thông tin đáng chú ý về các vệ tinh GPS (còn gọi là NAVSTAR, tên gọi chính thức của Bộ Quốc phòng Mỹ cho GPS): Vệ tinh GPS đầu tiên được phóng năm 1978. Hoàn chỉnh đầy đủ 24 vệ tinh vào năm 1994. Mỗi vệ tinh được làm để hoạt động tối đa là 10 năm. Vệ tinh GPS có trọng lượng khoảng 1500 kg và dài khoảng 17 feet (5 m) với các tấm năng lượng Mặt Trời mở (có độ rộng 7 m²). Công suất phát bằng hoặc dưới 50 watts. 2.4. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH ỨNG DỤNG GIS TRONG XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU TÀI NGUYÊN ĐẤT 2.4.1. Tình hình ứng dụng trên thế giới Năm 1964 Canada đã xây dựng Hệ thống thông tin địa lý đầu tiên trên thế giới có tên gọi là Canadian Geographical Information System. Song song với Canada, tại Mỹ hàng loạt các trường đại học cũng tiến hành nghiên cứu và xây dựng các Hệ thống thông tin địa lý. Tuy nhiên rất nhiều hệ thống trong số đó đã không tồn tại được bao lâu do khâu thiết kế cồng kềnh và giá thành quá cao. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu ở giai đoạn này đã đưa ra những lý luận nhận định quan trọng về vai trò, chức năng của Hệ thống thông tin địa lý: Hàng loạt loại bản đồ có thể được số hoá và liên kết với nhau tạo ra một bức tranh tổng thể về tài nguyên thiên nhiên của một khu vực, một quốc gia hay một châu lục. Sau đó máy tính được xử dụng để phân tích các đặc trưng của nguồn tài nguyên đó và cung cấp các thông tin bổ ích, kịp thời cho việc quy hoạch. Trong những năm 70 – 80, đứng trước sự gia tăng nhu cầu quản lý nguồn tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường, nhiều quốc gia và các tổ chức quốc tế đã quan tâm nhiều hơn đến sự nghiên cứu và phát triển của hệ thống thông tin địa lý. Cũng trong khung cảnh đó, có hàng loạt các yếu tố đã thay đổi một cách thuận lợi cho sự phát triển của Hệ thống thông tin địa lý. Các hệ ứng dụng GIS trong lĩnh vực quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường phát triển mạnh trong thời gian này, điển hình như các hệ LIS (Land Information System), LRIS (Land Resource Information System), ILWIS (Integrated Land and Water Information System), … và hàng loạt các sản phẩm thương mại của các hãng, các tổ chức nghiên cứu phát triển ứng dụng GIS như ESRI, Computerversion, Intergraph, … Trên thế giới cũng như trong khu vực hiện nay, đã xuất hiện nhiều nhu cầu tổ chức các cơ sở dữ liệu toàn cầu hoặc khu vực để giải quyết các vấn đề chung như: môi trường, lương thực, tài nguyên thiên nhiên, dân số, … Định hướng xây dựng các cơ sở dư liệu toàn cầu về địa lý, tài nguyên và môi trường đang được các nhà quản lý quan tâm. Việc xây dựng dữ liệu địa lý và đất đai toàn cầu được xác định trong chương trình Bản đồ Thế giới (Global Mapping) được bắt đầu từ năm 1996 với nội dung là thành lập hệ thống bản đồ nền theo tiêu chuẩn thống nhất ở tỷ lệ 1/1.000.000 bao gồm các lớp thông tin liên quan đến tài nguyên đất. Các nhà khoa học trên thế giới đã dự định tới việc xây dựng một cơ sở dữ liệu không gian thống nhất mang tên GSDI (Spatial Data Infrastructure), những nghiên cứu khả thi về hệ thống CSDL này đã được tiến hành từ năm 1996. Ở các nước trong khu vực Đông Nam Á, Liên Hợp Quốc chủ trì chương trình Cơ sở hạ tầng về Thông tin Địa lý Châu Á – Thái bình dương (GIS Infastructure for Asia and the Pacific) bắt đầu từ năm 1995 tại Malaysia. Với sự hình thành các nhóm nghiên cứu về: hệ quy chiếu và địa giới hành chính, hệ thống pháp lý, bản đồ nền, chuẩn hoá thông tin, kể từ năm 1997 chương trình này tập trung nghiên cứu xây dựng hệ quy chiếu - hệ toạ độ khu vực và cơ sở dữ liệu không gian và khu vực. Nói tóm lại vấn đề xây dựng các CSDL địa lý toàn cầu và khu vực đang là một nhu cầu lớn đựơc nhiều nước quan tâm nhằm giải quyết các vấn đề mang tính chiến lược phát triển đối với mỗi quốc gia cũng như trên toàn cầu. 2.4.2. Tình hình ứng dụng ở Việt Nam Ở nước ta, công nghệ GIS mới chỉ được chú ý trong vòng 10 năm trở lại đây, tusy nhiên phần lớn mới chỉ dừng lại ở mức xây dựng cơ sở dữ liệu cho các dự án nghiên cứu. Một số phần mềm lớn của GIS như ARCINFO, MAPINFO, MAPPING OFFICE, …đã được sử dụng ở nhiều nơi để xây dựng lại bản đồ địa hình, địa chính, hiện trạng trên phạm vi toàn quốc. Sự kết hợp giữa công nghệ viễn thám và GIS đã bắt đầu được ứng dụng trong một số nghiên cứu về nông lâm nghiệp như trong công tác điều tra quy hoạch rừng (Viện điều tra quy hoạch rừng), công tác điều tra đánh giá và quy hoạch đất nông nghiệp của viện quy hoạch, thiết kế nông nghiệp, … Năm 1998 Tổng cục địa chính (nay là Bộ Tài nguyên và Môi trường) đã xây dựng dự án khả thi xây dựng cơ sở dữ liệu quốc gia về tài nguyên đất (bao gồm cơ sở dữ liệu địa lý và cơ sở dữ liệu đất đai), mục tiêu của dự án: Nghiên cứu phân tích thiết kế tổng thể hệ thống cơ sở dữ liệu quốc gia về tài nguyên đất và kế hoạch triển khai dài hạn. Theo dự án, trong giai đoạn 2000 – 2010 sẽ tập trung xây dựng cơ sở hạ tầng thông tin cho cơ sở dữ liệu tài nguyên đất ở trung ương và các tỉnh bao gồm: Đầu tư từng bước phần cứng phần mềm, đường truyền cho cơ sở dữ liệu thành phần; đào tạo cán bộ tin học; xây dựng chuẩn thông tin thống nhất; xây dựng cơ sở dữ liệu thông tin bao gồm hệ quy chiếu, hệ toạ độ - độ cao nhà nước, hệ thống địa danh, địa giới hành chính, xây dựng thông tin bản đồ nền địa hình các tỷ lệ 1/50.000, 1/100.000 phủ trùm cả nước và tỷ lệ 1/25.000, 1/10.000 các vùng kinh tế trọng điểm; Xây dựng thông tin bản đồ nền địa hình đáy biển các tỷ lệ từ 1/10.000 đến 1/1000.000; bản đồ nền địa lý các tỷ lệ nhỏ hơn 1/1000.000 cả nước; xây dựng thông tin không gian có liên quan khác như bản đồ ảnh hàng không, vũ trụ, các loại bản đồ địa lý khác; xây dựng cơ sở dữ liệu thông tin đất đai đến từng thửa đất ở cấp tỉnh, xây dựng cơ sở dữ liệu thông tin hiện trạng sử dụng đất, chất lượng đất, giá đất, quy hoạch sử dụng đất; xây dựng các phần mềm ứng dụng để khai thác thông tin. Theo đề án trên, được sự thoả thuận chấp nhận của Bộ Kế hoạch và đầu tư, tại quyết định 448/QĐ – TCĐC ngày 14/10 năm 2002 Tổng cục trưởng cục Địa chính phê duyệt quyết định đầu tư đề án tổng thể đầu tư thiết bị, công nghệ phục vụ hiện đại hoá hệ thống thông tin – lưu trữ ngành địa chính. Đầu những năm 90 trở lại đây do sự bùng nổ của Công nghệ thông tin, ngành địa chính nước ta bắt đầu ứng dụng các phần mềm khác nhau trong lĩnh vực đăng ký đất đai, lập hồ sơ địa chính. Một số trương trình ứng dụng được triển khai điển hình là: + Sử dụng hệ thống phần mềm MicroStation, Famis – Caddb và công nghệ GPS thành lập bản đồ địa chính bằng ảnh chụp từ máy bay ở tỉnh Sơn La và Lai Châu. + Ứng dụng máy toàn đạc điện tử và sổ đo điện tử vào lĩnh vực đo vẽ bản đồ địa chính tỷ lệ lớn ở khu vực đô thị Hà Nội. + Ứng dụng ảnh viễn t