GT he thong thon tin dia ly in chuan tiết 4

Microsoft Word Can GTHeThongThongTinDiaLy 1 PGS TS ĐÀM XUÂN VẬN (Chủ biên) TS NGUYỄN HUY TRUNG, ThS NGÔ THỊ HỒNG GẤM GIÁO TRÌNH HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ NHÀ XUẤT BẢN BÁCH KHOA HÀ NỘI 2 Biên mục trên.

PGS TS ĐÀM XUÂN VẬN (Chủ biên) TS NGUYỄN HUY TRUNG, ThS NGƠ THỊ HỒNG GẤM GIÁO TRÌNH HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ NHÀ XUẤT BẢN BÁCH KHOA HÀ NỘI Biên mục xuất phẩm Thư viện Quốc gia Việt Nam Đàm Xuân Vận Giáo trình Hệ thống thông tin địa lý / Đàm Xuân Vận (ch.b.), Nguyễn Huy Trung, Ngô Thị Hồng Gấm - H : Bách khoa Hà Nội, 2022 - 184 tr : hình vẽ, bảng ; 27 cm Hệ thống thơng tin địa lý Giáo trình 910.285 - dc23 BKM0183p-CIP LỜI NĨI ĐẦU Hệ thống thơng tin địa lý (GIS – viết tắt cụm từ tiếng Anh Geographic Information Systems) công cụ tập hợp quy trình dựa máy tính để lập đồ, lưu trữ thao tác liệu địa lý, phân tích vật, tượng thực Trái Đất, dự đoán tác động hoạch định chiến lược, v.v Thuật ngữ biết đến từ năm 60 kỷ XX Hệ thống thông tin địa lý ngành công nghiệp hàng tỷ đô la với tham gia hàng trăm nghìn người tồn giới Hệ thống thông tin địa lý dạy phổ biến trường phổ thông đại học tồn giới Giáo trình Hệ thống thơng tin địa lý phục vụ cho học phần Hệ thống thông tin địa lý, môn học sở ngành bắt buộc thuộc chương trình đào tạo hệ Đại học ngành Quản lý đất đai Giáo trình tài liệu phục vụ đào tạo ngành: Bất động sản, Quản lý tài nguyên môi trường, Môi trường, Lâm nghiệp, Kinh tế nông nghiệp, Phát triển nông thôn thuộc Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên Giáo trình tham khảo đề cương tài liệu giảng dạy Hệ thống thông tin địa lý trường đại học nước giới, kết hợp với nhu cầu thực tế đào tạo cán kỹ thuật ngành Tài nguyên môi trường, Nông lâm nghiệp, Kinh tế phát triển nông thôn đất nước Giáo trình biên soạn với khối lượng giảng dạy tín chỉ, bao gồm chương sau: Chương 1: Giới thiệu hệ thống thông tin địa lý Chương 2: Cấu trúc liệu GIS Chương 3: Thu thập liệu chất lượng liệu GIS Chương 4: Quản lý, phân tích kết xuất liệu GIS Chương 5: Tích hợp cơng nghệ ứng dụng GIS Giáo trình tập thể tác giả Khoa Quản lý tài nguyên biên soạn, bao gồm: – PGS TS Đàm Xuân Vận: Chủ biên biên soạn chương 2, – TS Nguyễn Huy Trung: Biên soạn chương 3, – ThS Ngô Thị Hồng Gấm: Biên soạn chương Chúng xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Phịng Đào tạo Trường Đại học Nơng Lâm – Đại học Thái Nguyên tạo điều kiện để chúng tơi hồn thành giáo trình Tuy cố gắng khơng tránh khỏi sai sót, chúng tơi mong nhận góp ý độc giả bạn đồng nghiệp Tập thể tác giả MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU DANH MỤC CÁC HÌNH DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 13 Chương GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ 15 1.1 Lịch sử phát triển hệ thống thông tin địa lý 15 1.1.1 Giới thiệu chung hệ thống thông tin địa lý 15 1.1.2 Lịch sử phát triển GIS 16 1.1.3 Giới thiệu ứng dụng GIS số ngành 22 1.2 Định nghĩa GIS 24 1.2.1 Các khái niệm chung GIS 24 1.2.2 Định nghĩa GIS 24 1.3 Các thành phần chức GIS 26 1.3.1 Các thành phần GIS 26 1.3.2 Chức GIS 33 1.4 Yêu cầu với hệ GIS 36 1.5 Mối liên hệ GIS với ngành khoa học khác 36 Câu hỏi thảo luận chương 38 Chương CẤU TRÚC DỮ LIỆU GIS 39 2.1 Các khái niệm sở 39 2.1.1 Bản đồ 39 2.1.2 Hệ tọa độ địa lý 39 2.1.3 Bề mặt Geoid dạng hình Ellipsoid 40 2.1.4 Phép chiếu đồ 42 2.2 Dữ liệu GIS 50 2.3 Cấu trúc liệu không gian 51 2.3.1 Cấu trúc liệu Vector 52 2.3.2 Cấu trúc liệu Raster 59 2.3.3 So sánh cấu trúc liệu Raster Vector 62 2.3.4 Chuyển đổi liệu Vector Raster 63 2.3.5 Mơ hình số hóa độ cao 64 2.4 Cấu trúc liệu thuộc tính 67 2.4.1 Dữ liệu thuộc tính 67 2.4.2 Các mơ hình sở liệu thuộc tính 68 Câu hỏi thảo luận chương 75 Chương THU THẬP DỮ LIỆU VÀ CHẤT LƯỢNG DỮ LIỆU GIS 76 3.1 Thu thập liệu GIS 76 3.1.1 Dữ liệu thứ cấp 76 3.1.2 Dữ liệu sơ cấp 83 3.2 Chất lượng liệu GIS 93 3.2.1 Độ xác không gian 93 3.2.2 Sai số vị trí 94 3.2.3 Sai số quan hệ tolology 96 3.2.4 Độ xác liệu thuộc tính 99 3.2.5 Các yếu tố chất lượng khác 99 3.2.6 Kiểm tra sử dụng liệu 100 Câu hỏi thảo luận chương 101 Chương QUẢN LÝ, PHÂN TÍCH VÀ KẾT XUẤT DỮ LIỆU GIS 102 4.1 Quản lý liệu 102 4.1.1 Khái quát quản lý liệu 102 4.1.2 Quản lý liệu không gian 104 4.1.3 Quản lý liệu thuộc tính 105 4.1.4 Quản lý sở liệu địa lý (Geodatabase Management) 106 4.2 Phân tích liệu 111 4.2.1 Khái quát chức phân tích liệu GIS 111 4.2.2 Các chức phân tích liệu Vector 114 4.2.3 Các chức phân tích liệu với liệu Raster 125 4.2.4 Nội suy không gian (Spatial Interpolation) 131 4.2.5 Phân tích địa hình (Terrian Analysis) 133 4.2.6 Phân tích mạng (Network Analysis) 138 4.2.7 Quy trình phân tích địa lý 140 4.3 Kết xuất liệu 142 4.3.1 Giới thiệu chung kết xuất liệu 142 4.3.2 Hiển thị liệu 143 4.3.3 Xuất liệu 144 Câu hỏi thảo luận chương 145 Chương TÍCH HỢP CƠNG NGHỆ VÀ ỨNG DỤNG CỦA GIS 146 5.1 Tích hợp GIS công nghệ khác 146 5.1.1 Tích hợp GIS GNSS 146 5.1.2 Tích hợp GIS – Viễn thám 149 5.1.3 WebGIS 155 5.2 Một số ứng dụng GIS 162 5.2.1 Ứng dụng GIS quản lý tài nguyên 162 5.2.2 Ứng dụng GIS quản lý môi trường 170 5.2.3 Ứng dụng GIS viễn thám nông nghiệp 176 5.2.4 Ứng dụng GIS du lịch 178 Câu hỏi thảo luận chương 179 TÀI LIỆU THAM KHẢO 180 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ khái niệm GIS 25 Hình 1.2 Các thành phần GIS 26 Hình 1.3 Các thành phần phần cứng GIS 27 Hình 1.4 Các chức phần mềm GIS 27 Hình 1.5 Sơ đồ vai trò người GIS 32 Hình 1.6 Các nhóm chức GIS 33 Hình 1.7 Nhập liệu GIS 34 hình 1.8 Các thành phần sở liệu địa lý 34 Hình 1.9 Phân tích liệu GIS 35 Hình 2.1 Biểu thị bề mặt trái đất lên mặt phẳng 39 Hình 2.2 Hệ thống đường kinh tuyến, vĩ tuyến 40 Hình 2.3 Xác định tọa độ địa lý (kinh độ, vĩ độ) 40 Hình 2.4 Mối quan hệ bề mặt trái đất, Geoid Ellipsoid 41 Hình 2.5 Các dạng hình Ellipsoid khác 42 Hình 2.6 Phép chiếu đồ 42 Hình 2.7 Các lưới chiếu hình trụ, nón phương vị (Cylindrical, Conical, Arimuthal) 43 Hình 2.8 Phép chiếu hình trụ 44 Hình 2.9 Phép chiếu hình nón 45 Hình 2.10 Phép chiếu phương vị 46 Hình 2.11 Thay đổi diện tích đồ giới phép chiếu 47 Hình 2.12 Thay đổi chiều dài bờ biển Arctic Nga phép chiếu 47 Hình 2.13 Thay đổi hình dạng phép chiếu 48 Hình 2.14 Lưới chiếu UTM 49 Hình 2.15 Chức biến đổi liệu thành thông tin 50 Hình 2.16 Mơ hình tổ chức liệu GIS 51 Hình 2.17 Các đối tượng cấu trúc liệu Vector 52 Hình 2.18 Số liệu Vector biểu thị dạng điểm (Point) 52 Hình 2.19 Số liệu Vector biểu thị dạng đường (Line) 53 Hình 2.20 Số liệu Vector biểu thị dạng vùng (Polygon) 53 Hình 2.21 Liên kết liệu vector thuộc tính 54 Hình 2.22 Mơ hình Spaghetti 54 Hình 2.23 Các điểm nút bao quanh vịng cung đa giác 55 Hình 2.24 Mối quan hệ Topology đối tượng 56 Hình 2.25 Ví dụ Topology cung – nút 57 Hình 2.26 Topology vùng – cung 57 Hình 2.27 Topology trái – phải 58 Hình 2.28 Cấu trúc liệu Raster 59 Hình 2.29 Cấu trúc liệu Interger Raster bảng thuộc tính 60 Hình 2.30 Các nguồn liệu Raster 61 Hình 2.31 Sự chuyển đổi liệu Raster Vector 63 Hình 2.32 Mơ hình số hóa độ cao dạng Raster (DEM) 64 Hình 2.33 Mơ hình số hóa độ cao dạng Vector (TIN) 65 Hình 2.34 Quá trình nội suy đường đồng mức 66 Hình 2.35 Mơ hình sở liệu phân cấp 69 Hình 2.36 Mơ hình sở liệu mạng 69 Hình 2.37 Mơ hình sở liệu quan hệ 70 hình 2.38 Kết nối one-to-one 72 Hình 2.39 Kết nối many-to-one 73 Hình 2.40 Cơ sở liệu SSURGO trình kết nối liệu 74 Hình 3.1 Cần phát triển 12 công cụ chuyển đổi định dạng trực tiếp hệ thống GIS 82 Hình 3.2 Cần phát triển công cụ chuyển đổi định dạng liệu trung lập hệ thống GIS 82 Hình 3.3 Tổng quan nguyên lý hoạt động viễn thám 83 Hình 3.4 Đặc trưng phản xạ phổ số đối tượng tự nhiên bề mặt mặt đất 84 Hình 3.5 Xác định vị trí điểm (x, y, z) bề mặt trái đất sử dụng tín hiệu từ vệ tinh (xi, yi, zi tạo độ tương đối vệ tinh đến tâm trái đất; ri khoảng cách từ vệ tinh đến thiết bị định vị mặt đất) 87 Hình 3.6 (A) Bàn số hóa (b) trỏ kèm theo Keypad 90 Hình 3.7 Một số ví dụ sai số vị trí số hóa đồ 95 Hình 3.8 Lỗi Topology thường gặp với đối tượng vùng: (a) Vùng khơng khép kín, (b) Vùng chồng lặp 96 Hình 3.9 Minh họa lỗi đứt đoạn liên kết Topology đối tượng đường 97 Hình 3.10 (a) Minh họa không trùng khớp ranh giới hai lớp đối tượng vùng, lớp đường đậm lớp đường mảnh; (b) Minh họa lỗi Topology (kết nối khơng xác) lớp đối tượng đường 98 Hình 4.1 Quản lý lớp liệu chuyên đề GIS 104 Hình 4.2 Nội dung mẫu sở liệu địa lý tệp ArcGIS 107 Hình 4.3 Giá trị pixel loại ảnh Raster 109 Hình 4.4 Chế độ xem Windows Explorer so với chế độ xem ArcCatalog 110 Hình 4.5 Phân tích liệu địa lý GIS 111 Hình 4.6 Chuỗi phép phân tích khơng gian liên tục GIS 112 Hình 4.7 Phép phân tích khơng gian 113 Hình 4.8 Kết phân loại theo diện tích đất 114 Hình 4.9 Phép truy vấn dựa nhiều điều kiện 115 Hình 4.10 Lựa chọn biểu thức đại số 117 Hình 4.11 Vùng đệm tạo từ đối tượng Vector 117 Hình 4.12 Các phương pháp tạo vùng đệm với liệu Vector 118 Hình 4.13 Chức đo đạc tính tốn đối tượng 119 Hình 4.14 Quá trình chồng ghép đồ Vector 120 Hình 4.15 Chức ghép đối tượng liền kề có thuộc tính (Dissolve) 120 Hình 4.16 Chồng ghép điểm lên đa giác 121 Hình 4.17 Chồng ghép đa giác 122 Hình 4.18 Các tốn tử logic sử dụng chồng ghép đồ Vector 122 Hình 4.19 Một số ví dụ sử dụng toán tử logic chồng ghép đồ Vector 123 Hình 4.20 Loại bỏ mảnh vùng vụn trình chồng ghép Vector 124 Hình 4.21 Chồng ghép lớp đồ Vector cho kết thích hợp 124 Hình 4.22 Các phép toán đại số đồ 125 Hình 4.23 Chức phân loại liệu (Local) 125 Hình 4.24 Phân tích lân cận (Focal) 126 Hình 4.25 Phân tích vùng (Zonal) 127 Hình 4.26 Phân tích tồn (Global) 127 Hình 4.27 Sự kết hợp chồng ghép Raster 128 Hình 4.28 Thao tác chồng ghép số học hai lớp Raster 129 Hình 4.29 Mơ hình phân tích thích hợp xây dựng đồ nguy xói mịn đất 129 Hình 4.30 Phân cấp xói mịn đất huyện Võ Nhai, tỉnh Thái Nguyên 130 Hình 4.31 Lượng mưa trung bình năm số địa điểm khí tượng bang Texas, Hoa Kỳ 131 Hình 4.32 Bề mặt tạo từ mẫu điểm rời rạc (nội suy Thiessen) 132 Hình 4.33 Nội suy IDW lượng mưa trung bình năm cho số địa điểm khí tượng bang Texas, Hoa Kỳ 133 Hình 4.34 Biểu đồ khối biểu thị biến động độ cao địa hình 134 Hình 4.35 Thao tác cắt lấp 135 Hình 4.36 Địa hình thể đường đồng mức 135 Hình 4.37 Bản đồ độ dốc (Slope) 136 Hình 4.38 Bản đồ hướng dốc (Aspect) 136 Hình 4.39 Hình ảnh tơ bóng địa hình mặt đất độ sâu sơng Sacramento 137 Hình 4.40 Mặt cắt ngang địa hình 138 Hình 4.41 Cấu trúc mạng (Network) 139 Hình 4.42 Hiển thị bảng đồ bảng thuộc tính 143 Hình 4.43 Hiển thị đồ GIS 144 Hình 5.1 Mơ hình tích hợp GIS-GNSS theo liệu 147 Hình 5.2 Mơ hình tích hợp GIS-GNSS vị trí (trên trường) 148 Hình 5.3 Mơ hình tích hợp GIS-GNSS thiết bị 149 Hình 5.4 Mơ hình tích hợp viễn thám GIS 150 Hình 5.5 Vai trò viễn thám xây dựng cập nhật CSDL GIS 151 Hình 5.6 Quy trình phân loại ảnh viễn thám ArcGIS 152 Hình 5.7 Vai trị GIS viễn thám việc hỗ trợ định 153 Hình 5.8 Ví dụ tích hợp viễn thám GIS phân tích biến động sử dụng đất qua giai đoạn khác xã Ngọc Phái, huyện Chợ đồn, tỉnh Bắc Kạn 154 Hình 5.9 Ví dụ hệ thống WebGIS 156 Hình 5.10 Mơ cấu trúc hệ thống WebGIS 157 Hình 5.11 Sơ đồ kiến trúc tải liệu thô 159 Hình 5.12 Sơ đồ kiến trúc hiển thị đồ tĩnh 160 Hình 5.13 Sơ đồ kiến trúc duyệt đồ động 160 Hình 5.14 Sơ đồ kiến trúc hỏi đáp, phân tích GIS sở Web 161 Hình 5.15 Phần mềm GIS hiểu mạng 162 Hình 5.16 Cấu trúc vị trí CSDL đất đai GIS 163 Hình 5.17 Ứng dụng GIS xây dựng CSDL đất đai Thái Nguyên 164 10 Xác định hệ số K chi trả dịch vụ môi trường rừng Chi trả dịch vụ môi trường rừng vấn đề quan tâm nước ta nhiều nước giới Một khó khăn thực chi trả dịch vụ môi trường rừng việc tính tốn xác định hệ số K, hệ số sử dụng để điều chỉnh giá trị chi trả dịch vụ Do đó, địa phương nước ta thường áp dụng hệ số K (K = 1) cho tất lô rừng Phương pháp không mang lại công cho chủ rừng khơng khuyến khích bảo vệ rừng Cơng nghệ GIS cung cấp phương pháp mang tính khoa học, xác để xác định hệ số K đến lô rừng, rừng cần thiết địa phương triển khai chương trình chi trả dịch vụ mơi trường rừng Ví dụ tính tốn hệ số K4, điều chỉnh mức chi trả dịch vụ môi trường rừng theo mức độ khó khăn việc bảo vệ rừng, gồm yếu tố xã hội địa lý Tiêu chí xác định mức độ khó khăn bảo vệ rừng thường xác định sử dụng phương pháp tổng hợp đa tiêu chí Các tiêu chí sử dụng bao gồm khoảng cách đến khu dân cư, độ cao độ dốc trung bình lơ rừng Các bước ứng dụng GIS xây dựng đồ xác định chi trả dịch vụ môi trường rừng theo hệ số K4 thể hình 5.22 Hình 5.22 Quy trình xây dựng đồ xác định chi trả dịch vụ môi trường rừng theo hệ số K4 (Đàm Xuân Vận CS 2021) 5.2.2 Ứng dụng GIS quản lý môi trường Mối quan tâm hàng đầu quan trọng có lẽ bảo vệ môi trường mà sống hít thở ngày Trong đó, GIS cơng cụ mạnh mẽ ứng dụng GIS môi trường tạo điều kiện cho hoạt động quản lý môi trường trở nên tốt Từ vấn đề biến đổi khí hậu tạo tàn phá với mơ hình thời tiết thất thường gây ảnh hưởng đến đời sống, từ sản xuất trồng đến tan chảy hệ 170 thống sông băng Những vấn đề cần theo dõi giám sát kịp thời Trong đó, việc giám sát mơi trường hiệu nâng cao hiểu biết mơi trường địi hỏi thơng tin liệu có giá trị, trích xuất thơng qua ứng dụng GIS mơi trường Ứng dụng GIS mơi trường sử dụng hiệu việc phân tích lập kế hoạch liệu mơi trường Nhờ có GIS, nhà nghiên cứu quản lý mơi trường xem xét nắm bắt rõ đặc điểm vật lý mối quan hệ có ảnh hưởng đến môi trường điều kiện môi trường định 5.2.2.1 Ứng dụng GIS quy hoạch môi trường Chúng ta hiểu đơn giản, việc ứng dụng GIS môi trường áp dụng phần mềm để thu thập nguồn tin, liệu Sau tiến hành xây dựng hệ thống đồ để đưa định đắn quy hoạch vùng hay diện tích lãnh thổ Hình 5.23 Ứng dụng GIS xây dựng đồ phân vùng nhạy cảm môi trường huyện Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn (Đặng Kim Vui CS 2013) 171 Quy hoạch môi trường vạch định, quy định xếp, bố trí đối tượng mơi trường theo khơng gian lãnh thổ theo không gian vật thể môi trường, nhằm đảm bảo môi trường sống tốt đẹp cho người bảo vệ môi trường bền vững thống với hệ phát triển bền lâu kinh tế – xã hội theo định hướng; mục tiêu thời gian kế hoạch, phù hợp với trình độ phát triển định Ứng dụng GIS quy hoạch môi trường sử dụng phần mềm GIS cơng cụ máy tính để thu thập xử lý tích hợp liệu nhằm xây dựng đồ chuyên đề kết khác nhằm giúp nhà quy hoạch đưa định vạch quy định xếp bố trí đối tượng môi trường theo không gian lãnh thổ theo không gian vật thể môi trường để phù hợp với dự án quy hoạch Trong ví dụ thể hình 5.23, cơng nghệ GIS ứng dụng để đánh giá, phân vùng nhạy cảm môi trường nhằm phục vụ lập quy hoạch môi trường cấp huyện cấp tỉnh Dữ liệu đầu vào đa dạng GIS có khả xử lý thơng tin cách hợp lý khoa học với môi trường Với tính bật tìm kiếm thơng tin, truy vấn hỏi đáp, kết GIS cung cấp hồn tồn nhanh chóng, hiệu xác Chính vậy, việc ứng dụng GIS quy hoạch môi trường dễ dàng nhiều 5.2.2.2 Ứng dụng GIS tích hợp viễn thám quản lý thiên tai Thiên tai dự báo ngày gia tăng có xu hướng cực đoan hầu hết nơi giới, có Việt Nam Để chủ động cơng tác phịng chống giảm nhẹ thiên tai, nhiều công nghệ quan trắc, dự báo, cảnh báo áp dụng Trong đó, cơng nghệ viễn thám – GIS công nghệ ứng dụng phổ biến nhờ khả phát thay đổi bề mặt trái đất phạm vi lớn theo không gian thời gian Việc ứng dụng công nghệ cho phép xử lý, chiết tách thông tin, kết nối quản lý liệu cần thiết phục vụ cho giai đoạn cơng tác phịng chống giảm nhẹ thiên tai Đồng thời, cơng nghệ viễn thám – GIS cịn đặc biệt hữu ích kết hợp với GNSS hoạt động tìm kiếm cứu hộ tức thời cho khu vực bị ảnh hưởng thiên tai Trượt lở đất Việc sử dụng tư liệu viễn thám cung cấp thơng tin quan trọng vị trí trượt lở đất, mang lại hiệu kinh tế cao phòng tránh tác động tiềm tàng Để thành lập đồ nguy trượt lở, liệu đồ địa hình, đồ địa chất liệu ảnh vệ tinh thu thập, xử lý xây dựng thành sở liệu khơng gian GIS (hình 5.24) Các nhân tố ảnh hưởng đến khả xảy trượt lở đất lựa chọn cho nghiên cứu như: độ dốc, hình thái, độ cong, khoảng cách đến hệ thống sông suối, 172 thạch học, khoảng cách từ đường đứt gãy, lớp phủ mặt đất, số thực vật phân bố lượng mưa Hình 5.24 Bản đồ nguy trượt lở khu vực hồ thủy điện Sơn La (Nguyễn Tứ Dần CS 2011) Quản lý lũ lụt Các ảnh viễn thám radar (Radarsat SAR, ERS SAR) hiệu chỉnh hình học để khớp với liệu sở liệu GIS sử dụng đất hiệu chỉnh hình học với ảnh Landsat TM Phạm vi vùng ngập lụt trích xuất từ ảnh SAR cách phân tích trực diện trích xuất tự động với liệu DEM ảnh Landsat TM Phạm vi vùng ngập chồng chập với liệu GIS sử dụng đất liệu ảnh Landsat TM cho kết dạng đồ bảng liệu hữu hiệu phân tích GIS Ước tính độ lớn đỉnh lũ cho phép tính tốn diện tích vùng ngập nhờ sử dụng thuật tốn GIS Các liệu vệ tinh, mơ hình số độ cao liệu lượng mưa tích hợp với nhau; mơ hình số độ cao cho biết độ dốc hướng nước chảy, số liệu lượng mưa mùa 173 với mơ hình thủy văn tính cụ thể cho khu vực Kết hợp đồ sử dụng đất mô hình thủy văn, thủy lực tràn lũ đánh giá rủi ro sử dụng đồ kinh tế – xã hội để lưu cập nhật, nâng cấp liệu không gian khu vực Dữ liệu giúp phủ có đạo cứu trợ phù hợp cho tổ chức cá nhân cần thiết 5.2.2.3 Ứng dụng GIS giám sát ô nhiễm GIS giám sát mơi trường khơng khí Ứng dụng GIS giám sát chất lượng khơng khí trở thành phần quan trọng giám sát môi trường nói chung Một tảng tích hợp GIS cách tận dụng cảm biến Internet vạn vật (IoT) để giám sát, phân tích lập kế hoạch chất lượng khơng khí, giúp cho việc dự đốn xác mức độ bụi PM khu vực khác (hình 5.25) Hình 5.25 Ứng dụng GIS thành lập đồ chất lượng mơi trường khơng khí PM2.5 (trái) CO (phải) Lào (ICEM 2021) Ngoài ra, ứng dụng GIS theo dõi môi trường không khí cịn cung cấp thơng tin khu vực nguy hiểm người dân Những phân tích thơng qua ứng dụng GIS giúp nhân viên trường thực hành động khắc phục kịp thời để cải thiện chất lượng khơng khí Cùng với đó, tham gia người dân trở thành phần quan trọng ứng dụng Sử dụng ứng dụng dành cho thiết bị di động, người dân thơng báo tới quyền thơng tin khu vực cần quan tâm (hình 5.26) 174 Hình 5.26 Hệ thống WebGIS quản lý cảnh báo ô nhiễm không khí APOM (Đại học Kỹ thuật Công nghệ – Đại học Quốc gia Hà Nội) GIS giám sát mơi trường nước Trong hoạt động kiểm sốt ô nhiễm nước, GIS hỗ trợ việc xác định điểm nhiễm, vị trí nguồn thải, phục vụ theo dõi biến động chất lượng nước theo thời gian không gian Công việc thực với trợ giúp công nghệ GNSS Việc quan trắc, lấy mẫu nước phân tích cần thiết việc giám sát, đánh giá chất lượng nước Tuy nhiên, để đánh giá thay đổi chất lượng nước theo thời gian, không gian cần xây dựng CSDL lâu dài cập nhật thường xuyên Định điểm trình quan trắc, sử dụng phần mềm GIS như: Mapsourse, ArcGIS, Google Earth để xây dựng đồ hệ thống điểm quan trắc cập nhật liệu quan trắc theo thời gian Vị trí đối tượng đồ cho phép người sử dụng đánh giá khoảng cách từ nguồn gây ô nhiễm đến điểm quan trắc, xác định nguyên nhân gây ô nhiễm điểm dựa vào việc phân tích dịng chảy nước Ngồi ra, chức hiển thị thơng tin dạng mơ hình hóa biểu đồ tạo điều kiện cho người sử dụng đánh giá thay đổi tiêu phân tích theo khơng gian thời gian Hiện nay, việc đánh giá chất lượng nước mặt Việt Nam dựa vào quy chuẩn môi trường QCVN 08-2008, GIS hỗ trợ mơ hình hóa điểm có tiêu vượt tiêu chuẩn cho phép Ngồi ra, GIS hỗ trợ việc dự báo điểm nhiễm dựa theo phân tích công suất xả thải khoảng cách từ điểm xả thải đến vị trí quan trắc, có khả phân tích khơng gian để phân vùng chất lượng mơi trường nước 175 5.2.3 Ứng dụng GIS viễn thám nơng nghiệp Nơng nghiệp đóng vai trị quan trọng kinh tế quốc gia Công nghệ GIS viễn thám sử dụng để phân tích hình dung mơi trường nơng nghiệp chứng minh có lợi cho cộng đồng nơng dân ngành Nông nghiệp Điều tra lập đồ trồng Hình 5.27 Ứng dụng GIS viễn thám theo dõi phân bố không gian hệ thống canh tác lúa khu vực Đồng sông Cửu Long (Nguyễn Thành Sơn CS 2013) 176 Cơng nghệ GIS viễn thám đóng vai trò quan trọng việc xác định loại trồng khu vực có thay đổi cấu trồng, cơng cụ hữu ích để thực điều tra lập đồ trồng (hình 5.27) Thơng tin đáng tin cậy kịp thời loại trồng, diện tích sản lượng dự kiến chúng đóng vai trị quan trọng Chính phủ quốc gia dựa vào nông nghiệp Việt Nam Dữ liệu viễn thám cung cấp thơng tin quang phổ để lập mơ hình trồng, có liên quan chặt chẽ với thơng số tán đại diện cho sức khỏe trồng giai đoạn sinh trưởng trồng Các đồ chuyên đề trồng tạo cách kết hợp hình ảnh vệ tinh liệu GIS Khoa học viễn thám đóng vai trò quan trọng việc kiểm kê CSDL loại trồng diện rộng cách nhanh chóng với chi phí thấp Theo dõi dinh dưỡng nước Thực vật cần nước, ánh sáng mặt trời đầy đủ chất dinh dưỡng để phát triển thích hợp có sức sống Một ứng dụng quan trọng viễn thám GIS thông qua ứng dụng canh tác xác quản lý ức chế dinh dưỡng nước Việc phát theo dõi hàm lượng dinh dưỡng công nghệ viễn thám GIS quan trọng việc quản lý dinh dưỡng cụ thể địa điểm, từ giảm chi phí canh tác tăng hiệu sử dụng phân bón Ở vùng khơ hạn, việc sử dụng nước hợp lý thực thông qua việc áp dụng công nghệ xác Ví dụ, tưới nhỏ giọt kết hợp với thông tin từ liệu cảm biến từ xa, chênh lệch nhiệt độ tán sử dụng để tăng hiệu sử dụng nước cách giảm thất thoát nước chảy thấm Theo dõi ngăn chặn sớm sâu bệnh Việc kiểm soát sâu bệnh hại đưa kế hoạch ngăn chặn điều cần thiết nông, lâm nghiệp Cơng nghệ GIS kết hợp với viễn thám giúp người dân kiểm tra trình di chuyển loại côn trùng thông qua đồ Họ xác định vịng đời loại trùng này, xác định loại có lợi, lồi có hại Ngồi ra, hệ thống tích hợp GIS cịn cung cấp nơi cư trú loại sâu bệnh Người dân dựa vào thơng tin để đưa biện pháp xử lý kịp thời, tiêu diệt loại sâu bệnh hại trước chúng ảnh hưởng diện rộng Ứng dụng GIS dự đoán sản lượng nông nghiệp Ở nhiều nước giới, người dân ứng dụng GIS cơng cụ chức giúp xác định, dự đốn sản lượng trồng Đặc biệt vùng chun canh có quy mơ lớn, việc tính toán sản lượng theo phương pháp truyền thống điều khó khăn Cơng nghệ GIS hỗ trợ thực cơng việc cách xác nhanh chóng 177 Dựa vào GIS viễn thám, người dân cập nhật liệu thực đất, nước, sâu bệnh, điều kiện dinh dưỡng, v.v trồng thơng qua hình ảnh vệ tinh Họ dự đốn trưởng thành trồng khu đất mình, ước tính sản lượng, suất mùa trồng GIS ứng dụng hoạch định sách quản lý nông nghiệp GIS sử dụng để cung cấp thông tin nhanh hiệu cho nhà hoạch định sách Các quan phủ dùng GIS quản lý nguồn tài nguyên thiên nhiên, hoạt động quy hoạch, mơ hình hóa quan trắc Trung tâm tích hợp liệu, quản lý sở liệu GIS tích hợp vào khơng gian sở liệu chuyên ngành khác nơi cung cấp thông tin tổng hợp phục vụ nhà hoạch định sách Một cách tiếp cận nghiên cứu hoạch định chiến lược, sách nơng nghiệp dựa hệ thống GIS đa cấp độ Với mục tiêu: (i) khái qt hóa tính đa dạng nông nghiệp – sinh thái kinh tế – xã hội; (ii) tổng hợp liệu không đồng (đa thời điểm, đa nguồn gốc có độ phân giải khác nhau) sở kiến thức chung (iii) xác định vùng đồng xét theo góc độ vấn đề phát triển Kết nghiên cứu đem lại phân loại vấn đề phát triển, phù hợp giải pháp đề xuất nơi tiếp nhận sở khoa học khách quan hỗ trợ cho nhà quy hoạch, quản lý định 5.2.4 Ứng dụng GIS du lịch Ứng dụng GIS du lịch giúp tra cứu thơng tin du lịch, góp phần quảng bá hỗ trợ việc tìm kiếm người trở nên dễ dàng Ứng dụng mà GIS mang lại cho ngành Du lịch ghi lại, lưu trữ, phân tích, tái tạo hệ thống sở liệu địa danh du lịch Đây mục tiêu chuyển đổi số với ngành Du lịch Hệ thống GIS sử dụng lớp liệu du lịch, tích hợp liệu văn hóa, xã hội, tự nhiên, v.v., sau chúng liên kết với tạo thành chuỗi giá trị tổng hợp lại với Khi khách du lịch truy cập vào tìm kiếm địa điểm du lịch, cơng nghệ GIS hỗ trợ để thực trình nhanh chóng, xác Qua đó, khách du lịch dễ dàng biết ưu điểm khu du lịch họ cần tới chuẩn bị cho chuyến trải nghiệm tốt Ví dụ, khách du lịch dễ dàng tìm kiếm chỗ ở, biết nhà hàng lân cận, trạm xe bus trạm ATM Có thể nói ngành Du lịch, việc ứng dụng cơng nghệ GIS thuận tiện cho doanh nghiệp khách hàng GIS tạo đồ giúp khách hàng tìm hiểu chi tiết điểm du lịch chuẩn bị đặt chân tới Với tất hình ảnh vị trí hiển thị đầy đủ đồ, cần khách hàng tra cứu quản lý hành trình di chuyển 178 Ứng dụng công nghệ GIS giúp khách hàng nâng cao trải nghiệm du lịch, giúp khách hàng có trải nghiệm thiết thực Tất thông tin địa điểm cập nhật chi tiết xác GIS Từ đây, hệ thống cảnh báo cho quý khách khu vực nguy hiểm, hay khu có cảnh quan đẹp Hình 5.28 Bản đồ tra cứu thơng tin du lịch Làng Văn hóa Việt Nam (https://map.langvanhoavietnam.vn) Ngồi ra, ứng dụng GIS vào du lịch giúp cơng tác quản lý đánh giá tiềm du lịch địa phương Thiết kế nhiều dạng lịch trình thơng qua phân tích khơng gian vùng du lịch lân cận Ngày nay, với phát triển tốc độ Internet, ứng dụng GIS vào du lịch tập trung vào mảng xây dựng WebGIS (hình 5.28) Web-app dựa tảng GIS Ví dụ ứng dụng “Du lịch Việt Nam an toàn” phát triển Tổng cục Du lịch Việt Nam tích hợp công nghệ GIS để xây dựng đồ du lịch trực tuyến CÂU HỎI THẢO LUẬN CHƯƠNG Tại GIS thường tích hợp với cơng nghệ viễn thám GNSS? Nêu số phương pháp tích hợp GIS viễn thám Nêu phân tích ví dụ cụ thể WebGIS Theo anh/chị, cơng nghệ WebGIS có lợi thời đại công nghệ phát triển nhanh nay? Nêu số ứng dụng cụ thể GIS lĩnh vực quản lý đất đai Tìm hiểu thực trạng ứng dụng công nghệ GIS Việt Nam 179 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1] Nguyễn Tứ Dần, 2011 Ứng dụng công nghệ viễn thám, GIS, GPS nghiên cứu tai biến trượt – lở đất đá khu vực hồ thủy điện Sơn La cơng trình thủy điện vào khai thác đề xuất giải pháp khắc phục Tạp chí Các Khoa học Trái Đất [2] Nguyễn Thị Diệu, 2015 Ứng dụng GIS quản lý tài nguyên môi trường Khoa Đia lý, Trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng [3] Đặng Văn Đức, 2001 Hệ thống thông tin địa lý NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [4] Lê Thị Giang & cs, 2021 Giáo trình hệ thống thông tin địa lý, NXB Học viện Nông nghiệp Việt Nam [5] Ngô Hồng Gấm, 2010 Đánh giá khả thích hợp loại hình sử dụng đất phục vụ sản xuất nông nghiệp huyện Võ Nhai, tỉnh Thái Nguyên Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Nông lâm – Đại học Thái Nguyên [6] Ngô Thị Hồng Gấm, Nguyễn Ngọc Anh, Phan Đình Binh, Nơng Thị Thu Huyền, 2021 Ứng dụng công nghệ GIS xây dựng hệ thống tra cứu thông tin du lịch cho huyện Đại Từ, tỉnh Thái Ngun, Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển Nơng thơn [7] Trần Hữu Hồng, Lê Trung Thành, 2008 OGC GEOPORTAL – Cổng thông tin địa lý ứng dụng thực tiễn [8] Nguyễn Thanh Hùng, Đặng Hoàng Thanh, Phạm Hồng Cường, 2018 Tăng cường ứng dụng cơng nghệ viễn thám – GIS phịng chống giảm nhẹ thiên tai Tạp chí Khoa học Công nghệ Việt Nam [9] Trần Thị Kim Liên, 2014 Ứng dụng WebGIS xây dựng đồ tra cứu thông tin du lịch tỉnh Bình Thuận Khoa Mơi trường Tài ngun Đại học Nơng lâm TP Hồ Chí Minh [10] Nguyễn Đức Phương, 2012 Tích hợp GIS viễn thám phục vụ công tác quản lý tài nguyên thiên nhiên Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội [11] Vũ Ngọc Phượng, 2021 Một số vấn đề giải pháp tích hợp liệu viễn thám liệu GIS – Mơ hình tích hợp viễn thám GIS Tạp chí điện tử Tài nguyên Môi trường 180 [12] Nguyễn Thành Sơn, Chi Farn Chen, Cheng Ru Chen, Huỳnh Ngọc Đức Ly YuChang, 2016 Phân loại cấu mùa vụ dựa ảnh vệ tinh đa thời gian cho giám sát lúa Đồng sơng Cửu Long, Việt Nam Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, 55(5), pp 99 – 108 [13] Trần Thị Băng Tâm, 2006 Giáo trình Hệ thống thông tin địa lý Học viện Nông nghiệp Việt Nam Hà Nội [14] Hoàng Viết Thảo 2011 Nghiên cứu xây dựng đồ nguy xói mịn đất huyện Võ Nhai, tỉnh Thái Nguyên Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Nông lâm – Đại học Thái Nguyên [15] Nguyễn Quang Thi, Nguyễn Thị Lợi, Chu Văn Trung, Hà Văn Tuyển, Phạm Văn Tuấn, Nguyễn Huy Trung, Nguyễn Duy Hải, Nguyễn Thùy Linh, Hoàng Hữu Chiến, 2021 Điều tra, phân hạng đất nông nghiệp lần đầu tỉnh Hà Giang Tạp chí Khoa học Đất Số 65/2021; Tr 69 – 75 [16] Lê Văn Thơ, Nguyễn Huy Trung, Hà Anh Tuấn, 2015 Ứng dụng công nghệ GIS xây dựng sở liệu trạng sử dụng đất từ sở liệu địa thành phố Thái Ngun Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Đại học Thái Nguyên Số 132, Tr 161 – 170 [17] Nguyễn Huy Trung, Nguyễn Văn Nhân, 2014 Sử dụng công nghệ GIS xây dựng sở liệu giá đất thành phố n Bái Tạp chí Tài ngun Mơi trường Số 20 – 2014, Tr 15 – 18 [18] Phạm Thị Thanh Thủy, 2020 Nghiên cứu xây dựng mơ hình ứng dụng GIS quy hoạch sử dụng đất cấp huyện Luận án Tiến sĩ – Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội [19] Đàm Xuân Vận, La Thị Cẩm Vân, Nguyễn Huy Trung, 2020 Ứng dụng GIS đánh giá hệ số K phục vụ chi trả dịch vụ môi trường rừng tỉnh Bắc Kạn Kỷ yếu Hội thảo GIS toàn quốc 2020 [20] Đàm Xuân Vận, Trần Thị Phả, Phạm Quang Linh, 2021 Nghiên cứu giải pháp xây dựng sở liệu địa xã Phú Tiến, huyện Định Hóa, tỉnh Thái Ngun Tạp chí Khoa học cơng nghệ Đại học Thái Nguyên Số 226 (11), Tr 300 – 306 [21] Viện Nghiên cứu Địa chính, 2001 Hướng dẫn áp dụng Hệ tọa độ quốc gia xây dựng quy trình kỹ thuật chuyển đổi tư liệu đồ từ Hệ VN72 sang Hệ VN 2000 Hà Nội [22] Đặng Kim Vui, Hoàng Văn Hùng, Nguyễn Huy Trung, 2013 Nghiên cứu phân vùng nhạy cảm môi trường huyện Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển Nông thôn Số 65/2013 181 TIẾNG ANH [1] Aronoff, S., 1989 Geographic Information Systems: A management perspective WDL Publications, Ottawa, Canada 294 p [2] Bernhardsen, T., 2002 Geographic Information Systems: An Introduction John Wiley & Sons, Inc., Indianapolis, U S [3] Burrough, P A., 1986 Principle of Geographical Information Systems for Land Resources Assessment Oxford University Press U K 186p [4] Burrough, Peter A Rachael McDonnell, P A., Principles of Geographical Information Systems (Spatial Information Systems); 2nd edition Oxford Press, 1998 [5] Calkins H W and Tomlinson R F., 1977 Geographic information systems, methods and equipment for land use planning, Reston, Va: U S Department of the interior, Geological survey, Resource and land investigations (RALI) program [6] Dam Viet Bac, Dam Xuan Van, 2007 Driving forces of land – use change in Ngoc Phai commune, Cho Don district, Bac Kan province, Vietnam (1990 – 2005) TNU Journal of Science and Technology 77(1): 107 – 122 [7] DeMers, Michael N., 2002 Fundamentals of Geographic Information Systems John Wiley & Sons, Inc., Indianapolis, U.S [8] Derek Law, 2014 Portal for ArcGIS 10.1 ESRI [9] ESRI 2004 Understanding Map Projections ESRI Press, Redlands, CA 120 p [10] ESR 2001 Understanding GIS: The Arc/InfoMethod ESRI Inc., New York, US [11] FAO, 1999 Land & water Resource Information Systems, Roma, Italy [12] Goodchild, M F., 1985 Geographic information systems in undergraduate geography: a contemporary dilemma Operational Geographer 8: 34 – 38 [13] Kang-Tsung Chang, 2018 Introduction to geographic information systems University of Idaho Ninth Edition McGraw-Hill Education [14] Keith C Clarke, 1995 Analytical and Computer Cartography Prentice Hall, 334p [15] Lo, C P and Yeung A K W., 2004 Concepts and Techniques of GIS Prentice – Hall of India, New Delhi [16] McDonnell, P W Jr., 1979 Introduction to Map Projections New York [17] Pavlidis T., 1982 Algorithms for Graphics and Image Processing Computer Science Press Berlin – Heidelberg – New York [18] Seeber, G., 1993 Sattellite Geodesy Doundation, Methods, ans Application Walter de Gruyter, Berlin/New York 182 [19] Star, Jeffrey and Estes, John, 1990 Geographic Information Systems: An Introduction Prentice Hall, New Jersey, U S., 1990 [20] Trung H Nguyen, Simon D Jones, Mariela Soto-Berelov, Andrew Haywood, Samuel Hislop, 2020 “Monitoring aboveground forest biomass dynamics over three decades using Landsat time-series and single-date inventory data” International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 84, pp 101952 [21] Trung H Nguyen, Simon D Jones, Mariela Soto-Berelov, Andrew Haywood, Samuel Hislop, 2018 “A spatial and temporal analysis of forest dynamics using Landsat time-series” Remote Sensing of Environment, 217, pp 461 – 475 [22] Wade, T and S Sommer, 2006 A to Z GIS: An illustrated dictionary of geographic information systems ESRI Press, Redlands, CA 183 GIÁO TRÌNH HỆ THỐNG THƠNG TIN ĐỊA LÝ NHÀ XUẤT BẢN BÁCH KHOA HÀ NỘI Số – Đại Cồ Việt – Hai Bà Trưng – Hà Nội VPGD: Ngõ 17 – Tạ Quang Bửu – Hai Bà Trưng – Hà Nội ĐT: 024 38684569; Fax: 024 38684570 http://nxbbachkhoa.vn Chịu trách nhiệm xuất bản: Giám đốc – Tổng biên tập: TS BÙI ĐỨC HÙNG Phản biện: PGS TS TRẦN VIẾT KHANH TS NGUYỄN NGỌC ANH Biên tập: NGUYỄN THỊ THU Sửa in: NGUYỄN THỊ THU Trình bày bìa: DƯƠNG HỒNG ANH In 50 khổ (19 × 27) cm Công ty Cổ phần Đầu tư Phát triển Vietmax, lô D10-11, Cụm sản xuất làng nghề tập trung, xã Tân Triều, huyện Thanh Trì, Hà Nội Số xuất bản: 1868-2022/CXBIPH/05-36/BKHN; ISBN: 978-604-316-804-4 Số QĐXB: 88/QĐ-ĐHBK-BKHN ngày 01/8/2022 In xong nộp lưu chiểu quý III năm 2022 184 ... thống thông tin địa lý”: – Theo Calkins Tomlinson (1977): “Hệ thống thông tin địa lý hệ thống thông tin bao gồm số hệ (subsystem) có khả biến đổi liệu địa lý thành thơng tin có ích” 24 – Theo Ducker... 140 4. 3 Kết xuất liệu 142 4. 3.1 Giới thiệu chung kết xuất liệu 142 4. 3.2 Hiển thị liệu 143 4. 3.3 Xuất liệu 144 Câu hỏi thảo luận chương 145 ... LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ 1.1.1 Giới thiệu chung hệ thống thông tin địa lý Hệ thống thông tin địa lý (GIS) nhánh công nghệ thông tin, hình thành từ năm 60 kỷ XX Ngày nay,