Lịch sử GIS và các mốc quan trọng

Lịch sử GIS tất cả bắt đầu vào năm 1854, khi bệnh dịch tả tấn công thành phố London, Anh. Bác sĩ người Anh, John Snow đã tạo một bản đồ về các địa điểm bùng phát dịch, đường giao thông, đường ranh giới giữa các vùng và các dòng nước.

Khi ông bổ sung các tính năng bản đồ, một điểu thú vị đã xảy ra:
Ông thấy rằng các trường hợp mắc bệnh tả thường được tìm thấy dọc theo một nguồn nước.
Bản đồ bện dịch tả của John Snow là một sự kiện lớn kết nối địa lý học và an toàn sức khỏe cộng đồng. Đây không chỉ mở đầu cho lĩnh vực phân tích không gian mà còn đánh dấu sự khởi đầu của một lĩnh vực nghiên cứu mới: Dịch tễ học (Epidemiology) – nghiên cứu sự lây lan của dịch bệnh.

Đến nay, John Snow được biết đến như là cha đẻ của dịch tễ học. Công việc của John Snow đã chứng minh rằng GIS là một công cụ giải quyết vấn đề. Ông đặt các lớp địa lý trên bản đồ giấy và khám phá ra nguồn phát sinh của bệnh dich tả.

Trong lịch sử của GIS:

Trong những năm 1950, Do máy tính thời kỳ này chưa phát triển nên việc tạo ra các bản đồ rất đơn giản. Họ có thể xây dựng bản đồ định tuyến xe, các bản đồ quy hoạch mới và các điểm vị trí quan tâm, và vẽ trên giấy.

Với các bài toán phân tích không gian, một lựa chọn là lập bản đồ lưới (Sieve mappin). Bản đồ lưới được sử dụng là các lớp trong suốt được chiếu trên bảng ánh sáng để xác định khu vực chồng lên nhau. Nhưng điều này đi kèm với thách thức: khu vực tính toán kề nhau là không thể, dữ liệu là thô và thường không chính xác và đo khoảng cách là phức tạp.

Đây chính là động lực để chuyển đổi từ bản đồ giấy sang bản đồ số (bản đồ máy tính).

Đầu những năm 1960 đến năm 1980 thực sự là thời kỳ đi tiên phong trong ý tưởng về GIS.

Trong những năm 1960, Roger Tomlinson khởi xướng, lên kế hoạch và chỉ đạo trực tiếp việc phát triển của hệ thống địa lý Canada (CGIS). Đây là một thời điểm quan trọng trong lịch sử của GIS và nhiều người coi CGIS là gốc của hệ thống thông tin địa lý. Bởi vì chỉ CGIS tiếp cận theo lớp để xử lý bản đồ. Hệ thống CGIS được sử dụng để lưu trữ, phân tích, và thao tác trên dữ liệu được thu thập cho Canada Land Inventory (sử dụng các đặc tính của đất, hệ thống thoát nước và khí hậu để xác định khả năng trồng các loại cây trồng và các vùng trồng rừng). Họ nhanh chóng nhận ra rằng dữ liệu chính xác và phù hợp là rất quan trọng để quy hoạch đất đai và ra quyết định. Trong những năm sau CGIS đã được chỉnh sửa và cải tiến để theo kịp với công nghệ.

Bên cạnh Canada, nhiều trường đại học ở Mỹ cũng tiến hành nghiên cứu và xây dựng Hệ thông tin địa lý. Trong các Hệ thông tin địa lý được tạo ra cũng có rất nhiều hệ không tồn tại được lâu vì nó được thiết kế cồng kềnh mà giá thành lại cao. Lúc đó người ta đặt lên hàng đầu việc khắc phục những khó khăn nảy sinh trong quá trình xử lý các số liệu đồ họa truyền thống. Họ tập trung giải quyết vấn đề đưa bản đồ, hình dạng, hình ảnh, số liệu vào máy tính bằng phương pháp số để xử lý các dữ liệu này. Tuy kỹ thuật số hóa đã được sử dụng từ năm 1950 nhưng điểm mới của giai đoạn này chính là các bản đồ được số hóa có thể liên kết với nhau để tạo ra một bức tranh tổng thể về tài nguyên thiên nhiên của một khu vực. Từ đó máy tính được sử dụng và phân tích các đặc trưng của các nguồn tài nguyên đó, cung cấp các thông tin bổ ích, kịp thời cho việc quy hoạch. Việc hoàn thiện một Hệ thông tin địa lý còn phụ thuộc vào công nghệ phần cứng mà ở thời kỳ này các máy tính IBM 1401 còn chưa đủ mạnh. Giai đoạn đầu những năm 60 của thế kỷ trước đánh dấu sự ra đời của Hệ thông tin địa lý chủ yếu được phục vụ cho công tác điều tra quản lý tài nguyên.

Trong năm 1964, Howard T. Fisher lập phòng thí nghiệm Đồ họa máy tính và phân tích không gian ở Harvard Graduate School of Design, nơi mà một số quan trọng những khái niệm trong kiểm soát dữ liệu không gian được phát triển và trong những năm 1970, đã phân phối mã nguồn và hệ thống phần mềm như SYMAP, GRID, và ODYSSEY (được xem là nguồn của các sự phát triển các phần mềm thương mại ngày nay). Năm 1968, Hội địa lý quốc tế đã quyết định thành lập Uỷ ban thu thập và xử lý dữ liệu địa lý.

Trong những năm 70 ở Bắc Mỹ đã có sự quan tâm nhiều hơn đến việc bảo vệ môi trường và phát triển Hệ thông tin địa lý. Cũng trong khung cảnh đó, hàng loạt yếu tố đã thay đổi một cách thuận lợi cho sự phát triển của Hệ thông tin địa lý, đặc biệt là sự giảm giá thành cùng với sự tăng kích thước bộ nhớ, tăng tốc độ tính toán của máy tính. Chính nhờ những thuận lợi này mà Hệ thông tin địa lý dần dần được thương mại hóa. Đứng đầu trong lĩnh vực thương mại phải kể đến các cơ quan, công ty: ESRI, GIMNS, Intergraph,… Chính ở thời kỳ này đã xảy ra “loạn khuôn dạng dữ liệu” và vấn đề phải nghiên cứu khả năng giao diện giữa các khuôn dạng. Năm 1977 đã có 54 Hệ thông tin địa lý khác nhau trên thế giới. Bên cạnh Hệ thông tin địa lý, thời kỳ này còn phát triển mạnh mẽ các kỹ thuật xử lý ảnh viễn thám. Một hướng nghiên cứu kết hợp Hệ thông tin địa lý và viễn thám được đặt ra và cùng bắt đầu thực hiện.

Khi chính phủ nhận ra những ưu điểm của bản đồ số, điều này ảnh hưởng tích cực đến công việc tại phòng thí nghiệm đồ hoạ máy tính tại Harvard. Vào giữa năm 1970, Phòng thí nghiệm đồ hoạ máy tinh Harvard đã phát triển GIS vector đầu tiên được gọi ODYSSEY GIS. ARC/INFO của ESRI đã sử dụng framwork của ODYSSEY GIS và việc này dẫn đến giai đoạn phát triển tiếp theo trong GIS – thương mại hóa phần mềm.

Vào cuối những năm 1970, kích thước bộ nhớ và khả năng đồ họa đã được cải thiện. Các sản phẩm máy tính lập bản đồ mới bao gồm GIMMS (Geographic Information Making and Management Systems), MAPICS, SURFACE, GRID, IMGRID, GEOMAP và MAP. Vào cuối những năm 1980, phân khúc này được đánh dấu bằng việc tăng đáng kể các nhà cung cấp phần mềm GIS.

Đầu những năm 1980 M&S Computer (mà sau này trở thành Intergraph) cùng với Bentley Systems Incorporated xây dựng nền tảng CAD, (Environmental Systems Research Institute) ESRI, (Computer Aided Resource Information System) CARIS, (Earth Resource Data Analysis System) ERDAS nổi lên như những phần mềm thương mại GIS, đã thành công trong việc kết hợp nhiều đặc trưng của CGIS, kết hợp phương pháp thời kỳ đầu là tách thông tin không gian và thuộc tính với phương pháp thời kỳ thứ hai là sắp xếp thuộc tính vào trong những cấu trúc CSDL. Song song đó, sự phát triển của hai hệ thống công cộng (MOSS và GRASS GIS) bắt đầu từ những năm 1970 đến đầu những năm 1980.

Một trong những nhà cung cấp phần mềm GIS là ESRI – hiện là công ty phần mềm GIS lớn nhất trên thế giới. Năm 1982, ARC/INFO chạy trên máy tính mini được phát hành và vào năm 1986, PC ARC/INFO đã được giới thiệu chạy trên các máy tính chạy bộ vi xử lý của Intel. ESRI hiện tại là chuyên gia hàng đầu thế giới trong việc phát triển phần mềm GIS và đã đóng một vai trò quan trọng trong lịch sử của GIS.

Ở thời điểm này, có các hội nghị đầu tiên và các xuất bản về GIS. Hộ nghị đầu tiên của GIS diễn ra ở Anh năm 1975, với sự tham gia của các nhóm nghiên cứu nhỏ. Hội thảo ESRI tổ chức đầu tiên vào năm 1981 thu hút sự tham gia của 18 thành viên. Các nhà tư vấn về GIS đã bắt đầu xuất hiện. Thuật ngữ “Geographic Information System” được Roger Tomlinson đưa ra đầu tiên trong bài báo của ông năm 1968 “A Geographic Information System for Regional Planning”.

Thập kỷ 80 được đánh dấu bởi các nhu cầu sử dụng Hệ thông tin địa lý ngày càng tăng với các quy mô khác nhau. Người ta tiếp tục giải quyết những tồn tại của những năm trước mà nổi lên là vấn đề số hóa dữ liệu: sai số, chuyển đổi khuôn dạng… Thời kỳ này có sự nhảy vọt về tốc độ tính toán, sự mềm dẻo trong việc xử lý dữ liệu không gian. Thập kỷ này được đánh dấu bởi sự nảy sinh các nhu cầu mới trong ứng dụng Hệ thông tin địa lý như: Khảo sát thị trường, đánh giá khả thi các phương án quy hoạch, sử dụng tối ưu các nguồn tài nguyên, các bài toán giao thông, cấp thoát nước… Có thể nói đây là thời kỳ bùng nổ Hệ thông tin địa lý.

Những năm đầu của thập kỷ 90 được đánh dấu bằng việc nghiên cứu sự hoà nhập giữa viễn thám và Hệ thống thông tin địa lý. Các nước Bắc Mỹ và châu Âu gặt hái được nhiều thành công trong lĩnh vực này. Khu vực châu Á – Thái Bình Dương cũng đã thành lập được nhiều trung tâm nghiên cứu viễn thám và Hệ thống thông tin địa lý. Rất nhiều hội thảo quốc tế về ứng dụng viễn thám và Hệ thống thông tin địa lý được tổ chức nhằm trao đổi kinh nghiệm và thảo luận về khả năng phát triền các ứng dụng của công nghệ Hệ thống thông tin địa lý.

Người sử dụng đang bắt đầu áp dụng công nghệ GIS theo nhiều cách khác nhau. Trong các lớp học, các doanh nghiệp, các chính phủ trên khắp thế giới đang bắt đầu khai thác và phân tích bản đồ số.

Tất cả các điều kiện đã sẵn sàng cho sự xâm nhập của GIS tới người sử dụng như:

Các dự án tuyệt vời như QGIS đang cung cấp cho người sử dụng phần mềm GIS miễn phí.

Bộ vi xử lý hiện nay có tốc độ hàng GigaHertz. Card đồ họa mạnh hơn rất nhiều so với trước đây. Bây giờ chúng ta nghĩ về GIS lưu trữ dữ liệu trong TeraBytes, chứ không còn MegaBytes.