Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ gis trong việc quản lý và điều tiết không gian phủ sóng

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO — ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

DUONG SON LAM

NGHIEN CUU VA UNG DUNG CONG NGHE GIS TRONG VIEC QUAN LY VA DIEU TIẾT

KHONG GIAN PHU SONG

CHUYEN NGANH: KHOA HOC MAY TINH

MA SO: 8.48.01.01

LUAN VAN THAC SI KHOA HỌC ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU

NGƯỜI HƯỚNG DÂN KHOA HỌC: PGS TS NGUYEN MAU HAN

Thừa Thiên Huế, 2020

Trang 2

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là kết quả nghiên cứu của riêng cá nhân tôi Các số

liệu, kết quả trình bày trong luận văn là trung thực TAt ca các tài liệu tham khảo

đều có xuất xứ rõ ràng và được trích dẫn hợp pháp

Tơi xin hồn toàn chịu trách nhiệm theo qui định cho lời cam đoan của mình

Tác giả luận văn

Trang 3

LOI CAM ON

wa trinh hoc tap chương trình cao học Khoa Học Máy Tính tại trường a Hoc - Đại học Huế, đặc biệt là trong quá trong làm luận văn tốt nghiệp của nình, tôi đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ rất nhiều của các thầy cô,

gia đình, bạn bè và các cơ quan chuyên môn

Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đặc biệt đến thầy giáo PGS.TS Nguyễn

Mậu Hân, người đã định hướng cho tôi lựa chọn để tài và trực tiếp hướng dẫn tôi

trong quá trình thực hiện luận văn, giúp tôi rất nhiều để bản thân vượt qua những

khó khăn nhất định hoàn thành luận văn đúng thời hạn

Tôi xin cảm ơn các thầy cô trong khoa Công nghệ thông tin - Trường Đại

học Khoa học - Đại học Huế đã day bảo tận tình cho tôi trong suốt thời gian học tập

tại trường: Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban Giám Hiệu nhà trường, phòng

Đào Tạo Sau Đại học, Ban Chủ Nhiệm Khoa khoa Công Nghệ Thông Tin đã tạo

nhiều điều kiện cho chúng tôi trong quá trình học tập

Đặc biệt, để hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận được sự giúp đỡ rất nhiều

từ cơ quan chuyên môn là VNPT Phú Yên Tôi xin chân thành cảm ơn quý Lãnh

đạo cơ quan, các bộ phận chức năng, các đồng nghiệp đã tạo điều —* loi

nhất có thé cho tôi và chia sẽ nhiều thông tin quý bau \

Cuối cùng, tôi xin gửi lời tri ân sâu sắc đến gia đình, bạn bè và người thân đã

luôn luôn động viên và khuyến khích tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận

văn của mình +

Thừa Thiên Huế, ngày 26 tháng 3 năm 2020 Tác giả luận văn

Dương Sơn Lâm L

Trang 4

MỤC LỤC 0J:8 ¡00190090 e1 - ,H, i ID 0/28/1006 0001415 ý 00001011577 ii DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỎ THỊ, - 22 2° 2£ ©2s©+2+tExecxeexxecrxerxerrerrkerree iii MODAU 1 Chuong 1 TONG QUAN VE GIS scsessessessssssssesssssessesssssecsscsssssssessussecsucsecsnssesans 3 1.1 DẪN NHẬP 2.22 2221221221221 2212212121212 xe 3 12 ĐỊNH NGHĨA GI§ - 2-52 512222211211212112112222212 re 3 1.3 CÁC THÀNH PHẦN CỦA GI§ 52-52 5225221221121121121212222.22 e6 4 1.3.1 Phần cứng 2-2222 12112112112112112112112121212121212222 xe 5 1.3.2 Phần mềm 2 22212112111121121121121121121212121122122221 xe 6 1.3.3 Dữ liệu 2-2 12212 2221211211212 21222 6 1.3.4 tu on 1 7 1.3.5 Phương pháp - c c nn nn nh HH Hy TH Hà HH nu 7

1.4 CHỨC NĂNG CỦA GI§ -522225221221121121121121121121212212222 2e 7

1.4.1 Thu thập dữ liệu - n1 nền nh hy nà Hà Hành gen nay 8

1.4.2 Lưu trữ dữ liệu -.- 25c 2222121112112 re 9

1.4.3 Truy vấn dữ liệu - 52-2222 22221 21212222222 ye 10

1.4.4 Phân tích dữ liệu - 522 212ES1222221221122.21EEE E.erre 10

1.4.5 Hiển thị đữ liệu 52.22221221 2222222222 re 11

1.4.6 Xuất dit MQW cele ce cce ese ese eensetitittittetsittittittitsittntntenteess 11

1.5 CƠ SỞ DỮ LIỆU TRƠNG GIS 522222 2222221221221222222.22 2e 11

1;3.]: J2 liệu Không: ø1aNiissaszessrisnsotoettirtitttitgtDDiSESIUEBODIHIRSWHEE-8PDSV8ESNH 12 1;5.2: J2ữ liệu phi Không gIAD;zzesszissszoesuriinnitothoitGSESIUEBODIBIRSDHEDD-30PDSV8PSMH 15

1.5.3 Mối quan hệ giữa dữ liệu địa lý và dữ liệu thuộc tính 15 1.6 UNG DUNG GIS TRONG CÁC LĨNH VỰC - 5222222222226 16

Trang 5

Chương2 CÁC KỸ THUẬT TRONG XÂY DỰNG BẢN ĐÒ CHO GIS 18 2.1 225 2.3 24 2:55 2.6 2i: BẢN ĐỎ VÀ PHƯƠNG PHÁP THÊ HIỆN BẢN ĐÒ 18 2.1.1 Các đối tượng bản đồ S5 2S 21121221221221221221221222222 se 18

2.1.2 Phương pháp thể hiện bản đổ ee ee ee eee teteeeeeeeee 19

KHA NANG PHAN TÍCH DỮ LIỆU TRONG GI§ - 20

2.2.1 Tìm kiếm - 22-2212 22122122122122122122121212221221222222 re 21

2.2.2 Vùng đệm 2 222212112211 2111121122122112212212 re 21

"50 on) .Ö5 22

QA Tinh digi tach oo cccccccccscsessssessvessessesssesseesetetsaresscsasetetssetsissretsnesees 29

CƠ SỞ XÂY DỰNG BẢN DO ooo ooo coos cece se sete teste 2222 rree 23

2.3.1 Cơ sở toán học của bản đồ 2 5 2S 2122122122122 xe 23

2.3.2 Phép chiếu bản đồ 22 S25 21121121221221221221221221221222222 re 24

2.3.3 Nội dung của bản đồ 20: 25222 22 212211221211221222.11 1 xe 30

CÁC THUẬT TOÁN XÉP CHÒNG BẢN ĐÒ 222222 30

2.4.1 Các phương pháp trong xếp chồng bản đồ 2222 222222212222522 31 2.4.2 Các phép toán trong xếp chồng bản đồ 222 S2 212112122122222e2 31 2.4.3 Thuật toán giao của hai đa giác cọc nhe 32

THUẬT TỐN VỮNG ĐỆM KHƠNG GIAN 522 22222222 36 Ð.5:] Ta@ vũng ÊM ssssestesrrpngtitigtEDIDDIIOEDOUORRIUEBRDIERREUHBEUIDPDWSPNNASPNHM 36

2.5.2 Một số phép tốn buffer thơng dụng - 5-22 2212522122122122122222e2 37 2/9:3, 2XỮ lý trong DUÍÍGT ssssssrntoesbneSSEDLEPRDDEEHRVEEIONEIEESHBBRSAGBRIBINESHRE 37

MOT SO THUAT TOAN TIM DUONG DI TOI UU UNG DUNG

TRONG GIS ooooccccccccsscsssesseessssssesetsessressitaretsssvessitaressstarersvessessearesieseesaveese 38

2.6.1 Phat bidu bai tod occ cece ese cseeseeeeetesentensettentetteneettetsensensenees 38

2.6.2 “Thuadttoan Dij ksttavercecsnscecseonerna ennai eee 38

2:63 Thuattoan Bellman: Ford: cscccsseccmanmeneanemneennenenenn 39

2.6.4 Thuat tod A* oo.ccccccccccccccessssssessessessessressessetsisaressesaresitsseeteisareteesees 39

ARCVIEW TRONG THIẾT LẬP BẢN ĐỎ SỐ 5222222222222 xe 39

Trang 6

2.7.2 Quy trình công nghệ sản xuất bản đồ 2225 S3 2112122122122 2e 40 2.7.3 Các khái niệm cơ bản trong ATCVI©W chen re 44

2.8 TIỂU KẾT CHƯƠNG 2 2 2 22221221221221221221221221212222 re 45

Chương 3 ỨNG DỤNG GIS QUẢN LÝ VÙNG PHỦ SÓNG 46 3.1 THỰC TRẠNG VÙNG PHU SÓNG VINAPHONE TẠI PHÚ YÊN 46

3.2 YÊU CÂU ĐẶT RA Ặ222212212212122211222121122 ra 47

3.3 QUY TRINH XAY DUNG BAN DO VA CSDL CHUYEN DE QUAN

LÝ TRẠM BTS -2 2522122121111 ya 49

3.3.1 Thu thập nội dung thông tin dữ liệu trạm BTS .- : 50 3.3.2 Phân tích nội dung dữ liệu trạm BÏTS - se niiseireres 52 3.3.3 Thiết kế mô hình cơ sở dữ liệu -.-2- 52 22222212212212212222 2e 54 3.3.4 Xây dựng danh mục và nhập siêu dữ liệu . . - +55: 56

3.3.5 Chuẩn hóa và chuyển đổi dữ liệu - 52-22222222 212212122226 60

Trang 8

BO BTS CSDL ESRI GIS UTM

DANH MUC TU VIET TAT

Bentley — Ottmann — Thuat toan quét dong Base Transceiver Station

Cơ sở dữ liệu

Environmental System Research Institute Geographic Information System

Universal Transverse Mercator

Trang 9

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐÒ THỊ

Hình I.I Hệ thống thông tin địa lý (theo ESR]) 5-22 22222122122122122122122 2e 4

Hinh 1.2 Các thành phần của GIS 2-22 2222212212212212212112212112112121 212 2e6 5 Hinh 1.3 Sơ đồ tổ chức một hệ phần cứng của GIS 2-22 22222222122122122122xe6 5

Hình 1.4 Phần mềm GIÑ - 22-55: 2222222122222 E2 tre 6

Tỉnh 1ð /Các:chữcnăng:của GIÁ seiriosoietiniotTltlo9BlÐBSEIGSSIBINEERDRNENREEENHERTNGSRRRS 8 Hình 1.6 Thu thập dữ liệu trong GIS eeeceneee eee eeeeeteenteeeresnteetenerenteens 9 Hình 1:7 1:ưu trữ dữ liễu trong GIẢ :zzszoesiisrnsgartiitiitiitiesyttBgiiitposvitoiffnitseayds 10

Hình 1.8 Hiển thị đữ liệu trong GI§ 522 2222212212112122112112212222222 xe 11

Hinh 1.9 M6 hinh luu trét di ligu khong gianni ee eeeee ere eeeeerenteeeeeenes 13

Hình 1.10 Biểu diễn bản đồ vectơ óc nhe reo 13

Hình 1.11 Dé liéu Raster 0 coco ccceececceceseessecseeceeceesenentttsseteeeteesenensenaes 14

Hình 1.12 Mối quan hệ giữa dữ liệu không gian và đữ liệu thuộc tính 16 Hình 2.1 Ứng dụng thuật toán logic trong tìm kiếm không gian -5255¿ 21

Hiin.2 BS eure bên: ổÔunggeessnoinstiuinnttintitttrrirgtttotrdlDDT0G000001100020801/00800000008 24

Hinh 2.3 Cac dang mat vé va mat Chiéu trai GAC eee cccecccccccececesescsesescevsvseevevevseees 25

Hinh 2.4 Chia mặt cầu thành các múi chiếu 6° theo các kinh tuyến - 26 Hình 2.5 Cộng đồng sử dụng phần mềm GIS 2222222 12212E12222212222222222222e 40 Hình 2.6 Sơ đỗ về quy trình công nghệ sản xuất bản đồ 2222222 2E222c2E2222 41

Hình 2.7 Mô hình cơ sở dữ liệu ce cecccccceeecceceesesenstssseeeeseeesesenseneaes 43

Trang 10

Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 3.4 Hình 3.5 Hình 3.6 Hình 3.7 Hình 3.8 Hình 3.9 Hình 3.10 Hình 3.11 Hình 3.12 Hình 3.13 Hình 3.14 Hình 3.15 Hình 3.16 Hình 3.17

Mô hình ứng dụng GIS trong quản lý các trạm BTS cấp cơ sở 49 Quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu GIS Trạm BTS 50

Lược đồ CSDL Trạm BTS : 22 22211 2222 trưng 54

Giao diện nhập siêu dữ liệu trạm BÏTS 2c cà he rrree 60 Mô hình chuẩn hóa và chuyển đổi dữ liệu trạm BTS -ccscss5¿ 61 Lớp bản đỗ trạm BTS đã được chuẩn hóa .- 5.2 222251 23551525552 62

Giaor0iEn shnh/biện tị tannsnsntrgistitototg90S00905000000G0000000900090000001905000000 63

Giao diện đăng nhập hệ thống - 2S 2S121121221221221221222.22 e6 64 Chức năng:quấn TÌszz:sezsestaeentttretsiGESIEBAEISEIGMGHPDN3SPSSV8SAS3 tinh tia 64

Giao diện đổi mật khẩu . -: 222 22212 22 HH hướng 65

Quản trị người sử dụng .- óc c2 S nhà nhà he 65 Chức năng tìm kiếm 22 22 22222222111111111111111111222222 1e 66 Tìm kiếm theo không gian 222222 22222225215113125111111111111.1 1.12 67

Cap nhat tram, 3 TS weerses nun enmeseeneomnennyce meee emer enermmse rem mnenteman 68 Giao diện Quy hoạch trạm BTS mới .5- c5: s cv 69 Thống kê trạm danh sách trạm BTS hết hạn kiểm định -: 69

Trang 11

MỞ ĐẦU

Hệ thống thông tin dia ly (Geographic Information Sestem - gọi tắt là GIS) được thiết kế như một hệ thống chung để quản lý dữ liệu không gian, có rất nhiều ứng đụng trong các lĩnh vực khác nhau Trong phần lớn các lĩnh vực này, GIS đóng

vai trò như là một công cụ hỗ trợ quyết định cho việc lập kế hoạch hoạt động

GIS bắt đầu thâm nhập vào Việt Nam từ thập niên 90:.Trong những năm gần đây, Việt Nam đã có nhiều nỗ lực trong việc ứng đụng khoa học và công nghệ trong

đó có công nghệ thông tin địa lý vào phục vụ cho việc xây dựng kế hoạch đầu tư,

quản lý và vận hành hệ thống trạm phát sóng thông tin di động phục vụ cho nhu cầu phát triển kinh tế xã hội hội nhập và sự chỉ đạo của các cấp chính quyền từ trung ương đến địa phương Trong chương trình phát triển công nghệ quốc gia của Việt Nam, Đảng và Nhà nước luôn dành một vị trí quan trọng cho ứng dụng công nghệ

GIS nhằm hoàn thiện và tin học hóa quản lý nhà nước trong nhiều lĩnh vực, nhiều

ngành nghề, góp phần hoàn thành mục tiêu cuộc cách mạng công nghệ 4.0 sâu rộng trên toàn quốc

Ở trong nước, có một số để tài đã được nghiên cứu bởi nhiều tác giả Nỗi bật

với đề tài nghiên cứu, ứng dụng GIS nhằm quản lý quy hoạch đô thị, quản lý nhân

lực, nông nghiệp, điều hành hệ thống công ích, lộ trình, nhân khẩu, bản đồ, giám sát vùng biển, cứu hoả, bệnh tật

Những ứng dụng của GIS trong lĩnh vực Viễn thông cũng đang được nhiều người quan tâm đến, ví dụ như việc chỉ ra được các điểm đen (vùng không có sóng di động hay sóng yếu) trên cơ sở đó nhà quản trị định hướng quy hoạch vùng phủ sóng để đảm bảo chất lượng dịch vụ cho khách hàng

Với sự cạnh tranh khốc liệt giữa các nhà mạng Viễn thông, chất lượng dịch vụ là yếu tố mà các nhà lãnh đạo luôn đặt lên hàng đầu

Trang 12

hiệu năng cao nhất, tối ưu vùng phủ sóng di động và giảm chỉ phí đầu tư, vận hành dàn trải Tại tỉnh Phú Yên, ứng dụng công nghệ GIS trong lĩnh vực này còn khá mới Chính vì vậy, việc nghiên cứu lý thuyết và kế thừa các nghiên cứu trước đây là

rất cần thiết Trước tình hình này, tôi thực hiện luận văn “Nghiên cứu và ứng dụng

công nghệ GIS trong việc quản lý và điều tiết không gian phủ sóng” để giúp đơn vị và Ngành quản lý số liệu, dữ liệu vùng phủ sóng trong thời gian đến, phục vụ cho việc quy hoạch và đầu tư đảm bảo chất lượng mạng lưới tốt nhất cho khách hàng, giữ vững thương thiệu VNPT-Vinaphone tại Phú Yên nói riêng và toàn Tập đoàn nói chung

Bồ cục luận văn gồm có 3 chương:

Chương l1: Trình bày tổng quan về công nghệ GIS: định nghĩa, giới thiệu về các thành phần và chức năng cũng như cấu trúc của hệ thống thông tin địa lý, ứng dụng của công nghệ GIS, sự cần thiết và khả năng ứng dụng công nghệ GIS trong quản lý vùng phủ sóng di động

Chương 2: Trình bày các kĩ thuật trong xây dựng bản đồ cho GIS: các công cu, cơ sở, phương pháp xây dựng bản đồ Ngoài ra, trong chương này giới thiệu về các thuật toán về xếp chồng bản đơ, thuật tốn tìm đường đi tối ưu ứng dụng trong GIS và giới thiệu sơ lược về phần mềm Arcview

Trang 13

TONG QUAN VE GIS

11 DAN NHAP

Hệ thống thông tin dia ly GIS (Geographic Information Systems) la mét hé thống thông tin trên máy tính được sử đụng để số hóa các đối tượng địa lý thực cũng như các sự kiện liên quan (các thuộc tính phi không gian liên kết với không gian địa lý) tạo thành đữ liệu địa lý, từ đó cung cấp các công cụ cho phép phân tích, đánh giá và khai thác các dữ liệu địa lý đó, trong những năm gần đây đã có nhiều ứng dụng cho nhiều ngành nghề khác nhau trong cuộc sống

Công nghệ GIS với các chức năng như: thu thập, quản lý, phân tích và tích

hợp các thông tin được gắn với bản đỗ trên cơ sở tọa độ của các dữ liệu đầu vào được xem là công cụ đặc lực hỗ trợ tốt trong các hoạt động kinh tế, xã hội, đô thị, y

tế, quốc phòng đặc biệt là Ngành viễn thông được áp dụng sớm và nhiều nhất trong việc quản lý vùng phủ sóng đi động (các trạm BTS), cũng như các thiết bị

hoạt động trên mạng lưới

GIS được sử dụng nhằm xử lý đồng bộ các lớp thông tin không gian (bản đồ) gắn với các thông tin thuộc tính, phục vụ nghiên cứu, quy hoạch và quản lý các hoạt động theo lãnh thổ

12 ĐỊNH NGHĨA GIS

Một hệ thống thông tin địa lý là một công cụ cho việc tạo ra và sử dụng

thông tin không gian Tuy nhiên, hiện nay có nhiều định nghĩa, quan niệm hay cách

nhìn nhận và cách hiểu khác nhau về GIS, do GIS là một công nghệ mới phát triển nhanh, có ứng dụng trong nhiễu lĩnh vực hoạt động của con người GIS có thể định

nghĩa như sau:

“Hệ thông tin địa lý là một hệ thống thông tin bao gồm một số phân hệ (subsystem) có khả năng biển đôi các dữ liệu dia ly thành những thông tin có Ích” —

Trang 14

“Hệ thông tin dia lý là một hệ thống quản trị cơ sở đữ liệu bằng máy tính đề thu thập, lưu trữ, phân tích và hiển thị không gian” — theo định nghĩa của National Center for Geographic Information and Analysis, 1988

“Hệ thông tin địa lý là một tập hợp có tô chức bao gồm phần cứng, phần

mém máy tính, đữ liệu địa lý và con người, được thiết kế nhằm muc dich nam bdt, lưu trữ, cập nhật, điều khiển, phân tích, kết xuất” — theo định nghĩa Environmental

System Research Institute (ESRI)

Cho đến nay, định nghĩa được nhiều người sử dụng nhất là: hệ thống thông tin địa lý là một hệ thống kết hợp giữa con người và hệ thống máy tính cùng các

thiết bị ngoại vi để lưu trữ, xử lý, phân tích, hiển thị các thông tin địa lý để phục vụ một mục đích nghiên cứu nhất định [1]

Hình 1 1 Hệ thống thông tin địa lý (theo ESRI)

13 CAC THANH PHAN CUA GIS

Công nghé GIS bao gồm 5 thành phần chính như & Hinh 1.2: Phan mém; Phần cứng, Dữ liệu, Con người và Phương pháp Các thành phần này kết hợp với nhau nhằm tự động hóa quản lý và phân phối thông tin thông qua biểu diễn địa lý

Trang 15

Co sé Nit liên Hinh 1.2 Cac thanh phan cia GIS 1.3.1 Phần cứng Í = Thiết b| nhận dạng ì Kkláy Scan) a) Thiết bị số hóa ——— SoCs km nỉ đt thất bước hon S| Trạm xử lý thủng tìm CD-ROM Thiết hị đà họa KwMláy vế Internce

Bg i" — Milby i — ` las sige

Hình L3 Sơ đồ tổ chức một hệ phần cứng của GIS

Phần cứng thường là các máy vi tính Ngoài ra, các thiết bị ngoại vi dùng cho việc nhập và xuất dữ liệu như: máy vẽ (plofters), máy in (printer), máy số hóa

Trang 16

(digitizer), thiết bị quét ảnh (scanners) và các phương tiện lưu trữ số liệu như C.D ROM cũng rất cần thiết

1.3.2 Phần mềm

Hệ thống phần mềm GIS rất đa dạng và đo nhiều hãng khác nhau sản xuất Theo thời gian, phần mềm GIS phát triển ngày càng thân thiện với người dùng, toàn diện về chức năng và có khả năng quản lý dữ liệu hiệu quả hơn Nó cung cấp các chức năng và công cụ để phân tích, hiển thị, lưu trữ thông tin địa lý

Phần mềm GIS gồm (Hình 1.4)

Công cụ nhập và thao tác trên các thông tin địa lý

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu

Giao điện đồ họa người - máy

Trang 17

Dữ liệu trong GIS chứa các thông tin không gian và các thông tin thuộc tính

kết hợp chặt chẽ với nhau Dữ liệu không gian là dữ liệu về vị trí của các đối tượng trên mặt đất theo một hệ quy chiếu nào đó Nó có thể biểu diễn dưới dạng ô lưới

hay các cặp tọa độ hay cả hai, tùy vào khả năng của từng phần mềm cụ thể Dữ liệu thuộc tính hay còn gọi là dữ liệu phi không gian thường được trình bày dưới dạng bảng Sự kết hợp giữa dữ liệu không gian và đữ liệu thuộc tính trong GIS là cơ sở

để xác định chính xác các đối tượng địa lý và thực hiện phân tích tổng hop GIS [1]

1.3.4 Con người

Con người tham gia vào việc thiết lập, khai thác và bảo trì hệ thống một cách

trực tiếp hay gián tiếp Có hai nhóm người quan trọng quyết định sự tổn tại và phát triển của GIS là người sử đụng và người quản lý sử dung GIS

Người sử dụng GIS bao gồm các thao tác viên, kỹ thuật viên hỗ trợ kỹ thuật và các chuyên gia về các lĩnh vực khác nhau có sử dụng thông tin địa lý Người sử dụng trở thành một thành phần của GIS khi tiến hành các thao tác phân tích không gian và mô hình hóa

1.3.5 Phương pháp

Một hệ GIS thành công theo khía cạnh thiết kế và luật thương mại là được

mô phỏng và thực thi duy nhất cho mỗi tô chức

1.4 CHUC NANG CUA GIS

Chức năng cơ bản của hệ thống thông tin địa lý để giải quyết hiệu quả các

van dé trong thế giới thực [1] (Hình 1.5), đó là: - Thu thập dữ liệu

Lưu trữ dữ liệu

Trang 18

- Phân tích dữ liệu - Hiển thị dữ liệu = Xuất dữ liệu Hiện tượng Tài liệu và bản quan sắt đỗ giấy Thu thập dữ liệu Dữ liệu thô Hiển thị và ` | Thiết bị đô tượng tắc họa Tìm kiếm và phân tích Diễn giải Hinh 1.5 Cac chitc nang cua GIS 1.4.1 Thu thập dữ liệu

Dữ liệu mô tả các đối tượng địa lý được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu địa lý Việc thu thập dữ liệu là một vấn đề hết sức quan trọng Một hệ thống thông tin địa

lý phải cung cấp các phương pháp đề nhập dữ liệu địa lý và dữ liệu dạng bảng

Trang 19

Hồ sơ, bảng biểu : 2Š ca \ Ze SS ie CSDL GIS Anh vién tham

Hinh 1.6 Thu thap dit liéu trong GIS

1.4.2 Luu tra da liéu

Để lưu trữ dữ liệu địa lý, có hai mô hình cơ bản là vector và raster

Trong mô hình dữ liệu vector, đối tượng địa lý được biểu diễn tương tự như cách biểu diễn trên bản đồ

Mô hình dữ liệu raster biểu diễn các đối tượng bằng cách sử dụng một lưới được bao gồm nhiễu ô Giá trị của các ô mô tả vị trí các đối tượng Định dạng dữ

liệu raster phù hợp với bài toán phân tích không gian và lưu trữ các dữ liệu dạng

anh [1]

Trang 20

CSDL GIS —_ A

LAN (geodatabase) C INTERNET

CSDLGIS CSDL GIS SEPVEP CSDL GIs

{geodata file) (geodatabase) 7 °”" ° (geod atabase)

Mô hình một Mỏ hình nhiều Mỏ hình mạng

người sử dụng người + dụng tsän cầu Hình 1.7 Lưu trữ đữ liệu trong GIS

1.4.3 Truy vấn dữ liệu

Người đùng có thể truy vấn thông tin đồ họa hiển thị trên bản đồ Các truy

vấn thường được tạo ra bởi các câu lệnh hoặc biểu thức logic, sử dụng để chọn ra

các đối tượng trên bản đồ và các bản ghi của chúng trong cơ sở đữ liệu 1.4.4 Phân tích dữ liệu

Đây là chức năng quan trọng nhất của GI§ GI§ cung cấp các công cụ cần thiết để phân tích dữ liệu không gian, dữ liệu thuộc tính và phân tích tổng hợp cả hai

dữ liệu đó ở trong cơ sở dữ liệu để tạo ra thông tin mới Một hệ thống GIS có khả

năng phân tích các mối quan hệ không gian giữa các tập dữ liệu để trả lời câu hỏi và giải quyết vấn đề mà người dùng đặt ra

Có ba phương pháp phân tích thông tin địa lý phổ biến [1]:

- _ Phân tích gần kể xấp xỉ: xác định mối quan hệ gần giữa các đối trong - Phân tích chồng xếp: kết hợp các đối tượng của 2 lớp dữ liệu để tạo ra

một lớp mới

- Phân tích mạng lưới: để giải quyết các bài toán như mạng lưới giao thông, mạng lưới thủy văn

Trang 21

1.4.5 Hién thi dữ liệu

Công cụ này dùng để hiển thị các đối tượng địa lý sử dụng nhiều ký hiệu

khác nhau Kết quả hiển thị đó là ban dé, đồ thị hoặc các báo cáo

Hình L8 Hiển thị dữ liệu trong GIS 1.4.6 Xuất dữ liệu

GIS với càng nhiều dạng đầu ra khác nhau thì khả năng tiếp cận thông tin và đối tượng chính xác càng cao

1.5 COSO DU LIEU TRONG GIS

Cơ sở dữ liệu (Database) là một kho dữ liệu, phần lớn đữ liệu có thể truy cập,

lưu trữ và chia sẻ giữa các ứng dụng khác nhau

Cơ sở dữ liệu GIS là thành phần quan trọng nhất của hệ thống thông tin địa lý GIS Dữ liệu được thu thập trong hệ thống thông tin địa lý thường là:

- Dưới dạng số như bản đồ số hóa, CSDL, bang tinh, anh vé tinh

- Phi số hóa như bản đồ giấy, ảnh chụp, các bản vẽ

- Dữ liệu trắc địa

Trang 22

Cơ sở dữ liệu trong GIS gồm 2 phần cơ bản: dữ liệu không gian (dữ liệu bản đồ) và dữ liệu phi không gian (dữ liệu thuộc tính) [2]

1.5.1 Dữ liệu không gian

Dữ liệu không gian là dữ liệu về đối tượng mà vị trí của nó được xác định

trên bề mặt Trái Dat [6] Dữ liệu không gian sử dụng trong hệ thống địa lý luôn xây

dựng trên một hệ thống tọa độ Dữ liệu có thể khai thác từ các tư liệu như: Ảnh vệ tinh

Bản đồ trực ảnh

Bản đồ nên địa hình lập từ ảnh vệ tinh

Bản đồ địa hình lập từ số liệu đo đạc mặt đất Bản đồ địa chính

Bản đồ địa lý tổng hợp từ các bản đồ địa hình

Có 6 loại thông tin bản đồ dùng để thể hiện hình ảnh bản đồ và ghi chú của

Trang 23

Raster/Ảnh

Véc to

= Thế giới thực

Hình 19 Mô hình lưu trữ dữ liệu không gian

Dữ liệu không gian có 2 mô hình lưu trữ là Vector và Raster (Hình 1.9) Mô hinh Raster str dụng lưới để thể hiện đặc trưng không gian Mô hình đữ liệu Vector sử dụng các điểm và tọa độ của chúng để xây dựng các đặc trưng không gian như điểm, đường, vùng Nhiều hệ thống thông tin địa lý sử dụng cả hai mô hình đữ liệu

Raster và Vector

a Mô hình dữ liệu Vector

Dữ liệu dạng Vector được trình bày dưới dạng điểm, đường và vùng, mỗi dang có liên quan đến một số liệu thuộc tính được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu [Š]

W as —aBiinh viện „

¢ we

View / : „ — Cáccôngình công cộng

Trang 24

Mô hình dữ liệu Vector xem các sự vật, hiện tượng là tập các thực thể không gian cơ sở và tổ hợp của chúng (Hình 1.10) Ví đụ: với bản đồ có tỉ lệ nhỏ thì thành phố được biểu diễn bằng điểm đường đi, sông ngòi được biểu diễn bằng đường Khi tỉ lệ thay đổi thì kéo theo việc biểu diễn các thực thể cũng thay đổi Tỉ lệ lớn hơn, thành phố được biểu diễn bởi vùng có ranh giới Khi tỉ lệ lớn hơn nhiều, thành phố có thể được biểu diễn bởi tập các thực thể tạo nên các đối tượng nhà cửa, đường xa

Mô hình dữ liệu vector sử dụng các đoạn thẳng hay các điểm rời rạc để nhận biết vị trí của thế giới thực

b Mô hình dữ liệu Raster

Dữ liệu dạng Raster là dữ liệu được tạo thành bởi các ô lưới có độ phân giải xác định Dữ liệu này có thể là dữ liệu thô như ảnh vệ tỉnh hay file ảnh hoặc là dữ

liệu không gian của một số phần mềm GIS

Hinh 1.11 Dit liéu Raster

Mô hình dữ liệu dang Raster phan anh toàn bộ vùng nghiên cứu dưới dạng một lưới các ô vuông hay điểm ảnh (Hình 1.11) Các nguồn dữ liệu xây dựng nên

dữ liệu Raster có thể là:

- Qwét anh

Trang 25

- _ Ảnh máy bay, viễn thám - _ Chuyển từ đữ liệu vector sang

- _ Lưu trữ dữ liệu dạng raster

Mô hình dữ liệu dạng raster là mô hình dữ liệu GIS được dùng phổ biến

trong các bài toán về môi trường, quản lý tài nguyên thiên nhiên 1.5.2 Dữ liệu phi không gian

Dữ liệu phi không gian diễn tả đặc tính, số lượng, mối quan hệ giữa các hình ảnh bản đồ với vị trí địa lý của chúng

Có hai loại dữ liệu thuộc tính:

- _ Dữ liệu thuộc tính định lượng: mô tả các yếu tố định lượng như kích thước, diện tích

- Dữ liệu thuộc tính định tính: mô tả các yếu tố định tính như phân lớp, kiểu, tên, tính chất

1.5.3 Mối quan hệ giữa dữ liệu địa lý và dữ liệu thuộc tính

GIS sử dụng phương pháp chung để liên kết hai loại đữ liệu thông qua bộ

xác định hay chỉ số Index, đảm bảo cho mỗi đối tượng bản đổ, đều được gắn các

thông tin thuộc tính, phản ánh đúng hiện trạng và các điểm riêng biệt của đối tượng

Qua đó, người dùng có thể tra cứu, tìm kiếm và chọn lọc các đối tượng theo yêu cầu

Trang 26

DU LIEU KHONG GIAN VA THUOC DU LIEU TINH Dữ liệu không gian Dữ liệu thuộc tính Đa giác | Chátm = T Dữ liên vào — fi 7 —t—-— - Dũ Hệu vào đa giác 5 5 Lop B | Đa mác | Liên kết Hình 112 Mối quan hệ giữa dữ liệu không gian và đữ liệu thuộc tinh 1.6 ỨNG DỤNG GIS TRONG CÁC LĨNH VỰC

Nhờ khả năng phân tích và xử lý đa dạng, vì vậy ở trong nước cũng như quốc tế, GIS đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau

Trên thế giới, một số lĩnh vực được ứng dụng nhiều như: nghiên cứu, quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường, quản lý hành chính và phân bố dân số, quản lý cơ sở hạ tằng kiến trúc, hỗ trợ các chương trình quy hoạch phát triển Ở Mỹ, GIS được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực Riêng ở châu Âu, GIS được ứng dụng nhiều vào việc quản lý đất đai và môi trường Ở Trung Quốc va Nhat Ban, GIS được ứng dụng chủ yếu vào việc xây dựng mô hình quản lý sự thay đổi môi trường

Ở Việt Nam, các lĩnh vực ứng dụng của GIS hết sức đa dạng và ngày càng gia tăng cùng với sự phát triển của công nghệ GIS đã được áp đụng vào lập bản đồ các vùng sinh thái nông nghiệp, quản lý đất đai, đô thị, quản lý y tế, giáo dục, viễn thông

Trong lĩnh vực du lịch, việc kết hợp công nghệ GIS cùng với các thông tin

chi tiết về các cụm du lịch phục vụ trong việc quản lý và khai thác du lịch được tốt hơn, hiệu quả hơn

Trang 27

Trong lâm nghiệp, GIS ứng dụng đề quản lý và phân tích các bản đồ để phục

vụ việc khai thác và bảo vệ rừng

Trong lĩnh Viễn thông, công nghệ GIS đã được áp dụng tại một số doanh nghiệp trong ngành và các cơ quan quản lý nhà nước ở các địa phương Các phần

mềm chính được sử dung nhu: ArcGis, ArcView, Access Viéc tng dung GIS dé

quản lý vùng phủ sóng đi động ở các doanh nghiệp cung cấp dịch vụ viễn thông:

các nhà mạng thực hiện việc tối ưu vùng phủ sóng đảm bảo chất lượng dịch vụ và

xây dựng kế hoạch đầu tư hợp lý; đối với sở ngành trung ương, địa phương quản lý hệ phủ sóng đi động của tất cả các nhà mạng, từ đó có các biện pháp thích hợp, quy hoạch tổng thê việc cấp phép xây đựng các trạm phát sóng (trạm mới hoặc các nhà mạng phải sử dụng chung cơ sở hạ tầng) vùng phủ sóng

1.7 TIỂU KẾT CHƯƠNG 1

Trang 28

Chương 2

CÁC KY THUAT TRONG XAY DUNG BAN DO CHO GIS

Bản đỗ địa lý là sự biểu thị thu nhỏ qui ước của bề mặt trái đất lên mặt

phẳng, xây dựng trên cơ sở toán học với sự trợ giúp và sử dụng các ký hiệu qui ước dé phản ánh sự phân bổ, trạng thái và mối quan hệ tương quan của các hiện tượng

thiên nhiên và xã hội được lựa chọn và khai quát hóa để phù hợp với mục đích sử

dụng của bản đồ và đặc trưng cho khu vực nghiên cứu

Bản đồ là nguồn dữ liệu, thông tin địa lý quan trọng, là đầu vào và đầu ra, là nguyên vật liệu và là sản phẩm của GIS Với GIS, có công cụ để nhập, lưu trữ, cập nhật, khai thác, sử dụng và lập bản đỗ tiện lợi, hiệu quả hơn

2.1 BẢN ĐÒ VÀ PHƯƠNG PHÁP THẺ HIỆN BẢN ĐÒ 2.1.1 Các đối tượng bản đồ

Một bản đồ thể hiện thông tin bằng cách biểu diễn đồ họa các thành phần của nó [1] Các thông tin vị trí sẽ được biểu diễn bằng các điểm cho các đối tượng như đường phố, sông ngòi và các vùng cho các đối tượng như hỗ, các khu bảo tổn

Đi tượng điểm: biểu diễn về một đối tượng, dùng để biểu diễn cho một vị trí riêng biệt xác định một đối tượng bản đổ mà hình dạng của nó quá nhỏ để có thể biểu diễn như một đối tượng đường hoặc vùng hoặc một địa điểm không có diện tích Một kí hiệu đặc biệt hay một nhãn thường mô tả một điểm:

+ 5 5 A € ®

Déi tượng đường: tập hợp có thứ tự các tọa độ mà khi được liên kết với

nhau sẽ biểu diễn một hình tuyến tính của một đối tượng bản đồ quá hẹp đề có thé

hiển thị như một vùng hoặc có thể hiển thị như một vùng hoặc coi nó như một đối

tượng không có độ rộng

Trang 29

Đối tượng vùng: là hình khép kín mà biên của nó bao quanh một vùng đồng

nhất như một quốc gia, một tỉnh

Các quan hệ không gian giữa các đối tượng được thê hiện trên bản đồ phụ thuộc vào khả năng người xem bản đồ

Các kí hiệu và nhãn thể hiện thông tin mô tả: bản dé thé hiện vị trí của các đối tượng cùng với các đặc tính để dễ hiểu hơn Các đặc tính của đối tượng bản đỗ

được thê hiện bằng các ký hiệu

2.1.2 Phương pháp thể hiện bản đồ

Phương pháp thê hiện nội đung bản đồ là phương thức chuẩn quy định cách

kết hợp các ký hiệu, màu SẮC, đường nét để diễn đạt yếu tổ nội dung, dữ liệu của

bản đồ

Phương pháp thê hiện nội dung bản đồ có vai trò quan trọng trong việc quyết định chất lương sản phẩm bản đồ Việc lựa chọn phương pháp thể hiện nội dung bản đồ phù hợp sẽ góp phần rất lớn trong việc tăng hiệu quả truyền thông, diễn đạt nội dung và đảm bảo giá trị thông tin của ban dé

Vi ban dé phản ảnh các hiện tượng thực tế, và trong bản đổ, mọi hiện tượng

ấy đều có thể quy về ba đối tượng cơ bản điểm, đường, vùng nên tiêu chí quan tâm đầu tiên sẽ là đặc điểm phân bố của đối tượng: theo điểm, đường hay vùng Tuy nhiên, cần lưu ý rằng các khái niệm này có tính tương đối và phụ thuộc nhiều vào tỉ

lệ, đặc điểm bản đồ Ví dụ, một trường học sẽ là vùng trên bản đỗ địa chính nhưng chỉ là đối tượng điểm trên bản đồ đu lịch tỉ lệ vừa và nhỏ

Hiện tượng cần phản ánh và dữ liệu thu thập để phản ánh hiện tượng ấy là hai vấn đề khác nhau Sau tiêu chí về đặc điểm phân bố thì cần lưu ý đến đặc điểm

Trang 30

dữ liệu, bao gồm: cách thu thập (đo đạc trực tiếp hay thống kê); thang dữ liệu (định tính, thứ tự, tỉ lệ ) và đặc điểm phân bố giá trị dữ liệu (gián đoạn hay liên tục )

Việc chọn thang màu hay dùng nét gạch, dùng ký hiệu tượng hình hay hình

học đều chỉ là hình thức sử dụng các biến thể hiện Như vậy, để lựa chọn phương

pháp thê hiện nội dung bản đồ khi làm bản đồ chuyên đề, ta lần lượt trả lời các câu hỏi:

- Đặc điểm phân bố hiện tượng (là đối tượng theo điểm, đường, vùng, hay chuyển động)

- Đặc điểm thu thập dữ liệu (đo đạc trực tiếp, sử dụng dữ liệu viễn thám, tư liệu bản đồ đã có hay thống kê)

- Đặc điểm dữ liệu: thang đo (định tính, thứ tự, định lượng) và giá trị (liên tục, gián đoạn)

Ghỉ chú trên bản đô:

Ghi chú trên bản đồ là các chữ viết nhằm giải thích theo ký hiệu, các địa

danh, tên các đối tượng Chúng kết hợp với ký hiệu trên bản đồ và làm phong phú nội đung của bản đồ Ghi chú bản đồ giúp chúng ta khái quát nội dung của bản đồ cũng như phân biệt các đối tượng

Có nhiều ghi chú khác nhau:

° Tên riêng của các đối tượng: Tên thành phó, tên tỉnh, ° Ghi chú chỉ dẫn

° Ghi chú giải thích tính chất của các đối tượng, thuật ngữ địa lý, các đặc trưng về số lượng, chất lượng

Ghi chú có khả năng chuyên tải thông tin bằng phông chữ, kích thước, màu sắc, định hướng Ghi chú thường được bố trí gần với các đối tượng liên quan

2.2 KHẢ NĂNG PHÂN TÍCH DỮ LIỆU TRONG GIS

Trang 31

2.2.1 Tìm kiếm

Nếu dữ liệu được mã hoá trong hệ vector sử dụng cấu trúc lớp hoặc lớp phủ, thì dữ liệu được nhóm lại với nhau sao cho có thể tìm kiếm một lớp lcách dễ dàng

Phép logic: Các thủ tục tìm kiếm dữ liệu sử đụng các thuật toan logic Boole

để thao tác trên các thuộc tính và đặc tính không gian Đại số Boole sử dụng các

toán tử AND, OR, NOT tuỳ từng điều kiện cụ thể cho giá trị đúng, sai Các phép toán logic không có tính chất giao hoán, chỉ có mức độ ưu tiên cao hơn Nó không chỉ được áp dụng cho các thuộc tính mà cho các đặc tính không gian

Vi du: Cho 2 bản đồ A & B như Hình 2.1 với thuật toán AND và điều kiện

“Tìm những vị trí có đất phù sa và đang canh tác lúa" ta tìm kiếm được những đối tượng không gian như bản đồ C

Ban dé A \ Bản đồ B ]

Lia \ Dat pha sa ¥

Tae An N Đ ` \ Mau [anp | _~ ⁄ A / / # Tu 22% “=> ả * Dat phén ee Cay an trai ` : — : N = Dat min Livia & a ` j Hình 2.1 Ung dung thuật toán logic trong tìm kiếm không gian 2.2.2 Vùng đệm

Nếu đường biên bên trong thì gọi là lõi còn nếu bên ngoài đường biên thì gọi là đệm (buffer).Vùng đệm sử dụng nhiều thao tác phân tích và mơ hình hố khơng gian

Trang 32

2.2.3 Nội suy

Trong tình huống thông tin cho ít điểm, đường hay vùng lựa chọn thì nội suy hay ngoại suy phải thực hiện để có nhiều thông tin hơn [7] Nghĩa là phải giải đoán giá trị hay tập giá trị mới, phần này mô tả nội suy hướng điểm, có nghĩa 1 hay nhiều điểm trong không gian được sử dụng để phát sinh giá trị mới cho vị trí khác nơi

không đo dữ liệu được trực tiếp

Trong thực tế nội suy được áp dụng cho mơ hình hố bề mặt khi cần phải giải đoán các giá trị mới cho bề mặt 2 chiều trên cơ sở độ cao láng giéng 2.2.4 Tính diện tích Phương pháp thủ công : - Đếmô - _ Cân trọng lượng - Đo thước tỷ lệ Phuong phap GIS :

- Dé liéu Vector: chia nhỏ bản đồ dưới dạng đa giác

- Dé liéu Raster: tinh dién tich cua 1 6, sau do nhân diện tích này với số

lượng ô của bản đồ

Với các chức năng nêu trên, kỹ thuật GIS có khả năng giải đáp được các dạng câu hỏi như sau:

- Vị trí của đối tượng nghiên cứu: quản lý và cung cấp vị trí của các đối

tượng theo yêu cầu bằng các cách khác nhau như tên địa danh, mã, vị trí, toạ độ

- Diéu kiện về thuộc tính của đối tượng: thông qua phân tích các dữ liệu

không gian cung cấp các sự kiện tồn tại hoặc xảy ra tại một điểm nhất định hoặc xác định các đối tượng thoả mãn các điều kiện đặt ra

Trang 33

- Xu hướng thay đổi của đối tượng: cung cấp hướng thay đổi của đối tượng thông qua phân tích các lãnh thổ trong vùng nghiên cứu theo thời gian

- _ Cấu trúc và thành phần có liên quan của đối tượng: cung cấp mức độ sai lệch của các đối tượng so với kiểu mẫu và nơi sắp đặt chúng đã có từ các nguồn khác

-_ Các mô hình nhằm giả định các phương án khác nhau

2.3 CƠ SỞ XÂY DUNG BAN DO

2.3.1 Co sở toán học của bản đồ

a Tilé bain dé

Là tỉ lệ độ dài của một đoạn thing trên bản đổ và độ dài tương ứng nằm

Trang 34

th nw RN of Overijssel | nàn 1 - BÓM, Hình 22 Bồ cục bản đồ

c Sai số trong các phép chiếu hình:

Nơi nào trên trái đất không tiếp xúc với mặt hình học đón nhận hình chiếu thì nơi đó có sai số Các dạng sai số trên bản đỗ gồm: Sai số độ dài ; Sai số về góc; Sai số về diện tích

2.3.2 Phép chiếu bản đồ

a Phép chiếu hình bản đồ

Phép chiếu hình bản đồ là cách biểu thị mặt cong của trái đất lên một mặt

phẳng để mỗi điểm trên mặt cong tương ứng với một điểm trên mặt phẳng

Có 3 phép chiếu hình bản đồ cơ bản là: phép chiếu phương vị, phép chiếu hình nón, phép chiếu hình trụ

Trang 35

CAC DANG MAT CHIEU

Cylindrical Conic Azimuthal

Mat tru Mat non Mat phang

CAC DANG MAT VE TREN MAT CHIEU

@ead

Transverse Oblique Tangent Secant

Ngang Nghiéng Tiếp xúc Cat

Hình 2.3 Các dạng mặt vẽ và mặt chiếu trái đất

e Phép chiếu phương vị:

Khái niệm: Phép chiếu phương vị là phương pháp thể hiện mạng lưới kinh, vĩ tuyến của mặt cầu lên mặt phẳng

Cách thê hiện: Vị trí tiếp xúc khác nhau có phép chiếu phương vị khác nhau: có 3 phép chiếu phương vị đó là:

+ Phép chiếu phương vị đứng + Phép chiếu phương vị ngang + Phép chiếu phương vị nghiêng

e Phép chiếu hình nón:

Khái niệm: Phép chiếu hình nón là cách thể hiện mạng lưới kinh, vĩ tuyến của địa cầu lên mặt chiếu là mặt hình nón

Cách thê hiện: Vị trí tiếp xúc của hình nón khác nhau có các phép chiếu hình

nón khác nhau:

Trang 36

+ Phép chiếu hình nón đứng + Phép chiếu hình nón ngang + Phép chiếu hình nón nghiêng

e Phép chiếu hình trụ:

Khái niệm: Phép chiếu hình trụ thể hiện mạng lưới kinh, vĩ tuyến của mặt cầu lên mặt chiếu là hình trụ

Cách thê hiện: tùy theo vị trí tiếp xúc của hình trụ với quả cầu, có các phép chiếu hình trụ khác nhau: + Phép chiếu hình trụ đứng + Phép chiếu hình trụ ngang + Phép chiếu hình trụ nghiêng b Phép chiếu bản đồ Gauss

Hình 2.4 Chia mặt cầu thành các múi chiếu 6° theo các kinh tuyển

Phép chiếu Gauss là phép chiếu hình trụ ngang đồng góc Trong phép chiếu

Gauss, trái đất được chia thành 60 múi chiếu 6° mang số thứ tự từ 1 đến 60 kể từ

kinh tuyến gốc Greenwich sang đông, vòng qua tây bán câu rồi trở về kinh tuyến gốc

Mỗi múi chiếu được giới hạn bởi kinh tuyến tây và kinh tuyến đông Mỗi

múi chiếu có một kinh tuyến trục, chia múi chiếu làm 2 phần đối xứng Phương pháp thành lập phép chiếu:

Trang 37

- Dung mot hinh trụ ngang ngoại tiếp với ellipsoid trái đất theo kinh tuyến

trục POP\ của múi chiếu thứ nhất

- Lay tam C trai đất làm tâm chiếu, chiếu múi này lên mặt trong Ống trụ,

sau đó tịnh tiến ống trụ về phía trái một đoạn tương ứng với chiều dài một

cung trên mặt đất theo xích đạo chắn góc ở tâm bằng 6°

- Va xoay trai đất đi một góc 6° chiếu múi thứ hai, lần lượt chiếu các múi còn lại rồi cắt ống trụ thành mặt phẳng Xích đạo trở thành trục ngang Y,

kinh tuyến giữa của mỗi múi chiếu trở thành trục X của hệ tọa độ phẳng

Đặc điểm:

Tính đồng góc: các góc trên mặt ellipsoid vẫn giữ nguyên trên mặt chiếu chiều dài có biến dạng nhưng rất ít

- _ Hệ số biến dạng chiều dài trên kinh tuyến giữa bằng 1 (kK=1) Càng về hai kinh tuyến biên hệ số biến dạng càng tăng (K>l) Ở biên múi 6° hệ số

biến dạng chiều dài là 1,0014

- Kinh tuyến giữa là đường thẳng các kinh tuyến còn lại là những đường cong đối xứng qua kinh tuyến giữa, chiều lõm hướng về kinh tuyến giữa - Các vĩ tuyến là những đường cong, đối xứng qua xích đạo, chiều lõm

hướng về phía cực gần với vĩ tuyến đó hơn

Để giảm sự biến đạng của chiều dài ta có thể áp dụng một trong ba cách sau:

- Chia múi 6° thành các múi 3° hoặc 1°5 Hệ số biến dạng chiéu dai ở vung biên múi 3° và 1°5 tại xích đạo là 1,00035 và 1,00009

- Tính số hiệu chỉnh cộng vào chiều dài trên mặt ellipsoid - St dung hé théng tọa độ giả định

c Phép chiéu bin dé UTM

Phép chiếu bản đồ UTM là phép chiếu hình trụ ngang đồng góc và được thực

Trang 38

- Chia trái đất thành 60 múi bởi các đường kinh tuyến cách nhau 6°, đánh số thứ tự các múi từ I đến 60 bắt đầu từ kinh tuyến gốc, ngược chiều kim đồng hỗ và khép về kinh tuyến gốc

- _ Dựng hình trụ ngang cắt mặt cầu mặt đất theo hai đường cong đối xứng với nhau qua kinh tuyến giữa múi và có tỉ lệ chiếu k = 1 (không bị biến dạng

chiều dài) Kinh tuyến trục nằm ngoài mặt trụ có tỷ lệ chiếu k = 0.9996, - Dùng tâm trái đất làm tâm chiếu, lần lượt chiếu từng múi lên mặt trụ theo

nguyên lý của phép chiếu xuyên tâm Sau khi chiếu, triển khai mặt trụ thành mặt phẳng

Ưu điểm của phép chiếu ƯTM là độ biến dạng được phân bố đều và có trị số

nhỏ Hiện nay, để thuận tiện cho việc sử dụng hệ tọa độ chung trong khu vực và thế

giới, Việt Nam đã sử dụng lưới chiếu này trong hệ tọa độ quốc gia VN-2000 thay cho phép chiếu Gauss trong hệ tọa độ cũ HN-72 Hệ tọa độ vuông góc phẳng ƯTM

này được sử dụng trong hệ tọa độ VN-2000

Sự khác nhau giữa phép chiếu bản đồ Gauss và phép chiếu bản đồ UTM: - Gauss:

+ Mặt trụ ngang trùng với mặt phẳng xích đạo Elip

Trang 39

Hệ tọa độ cho ta biết vị trí X, Y của địa vật và ở trong GIS, ching duoc ding dé đăng kí, theo không gian, các lớp địa vật trên cùng một khu vực

Các hệ tọa độ tuy không phải là phép chiếu, nhưng chúng vẫn hay sử dụng

phép chiếu Kinh độ và vĩ độ, hệ tọa độ phổ biến nhất, lại không dùng đến phép chiếu nảo Nhưng đa số các trường hợp, hệ tọa độ luôn kèm theo phép chiếu, hình cầu tham chiếu, mực chuẩn, một hoặc nhiều vĩ tuyến chuẩn, một kinh tuyến trung tâm, và có thể cả những độ dịch chuyển theo X hoặc Y (easting, northing)

Cũng như với phép chiếu, có rất nhiều hệ tọa độ Một số hệ tập trung vào địa

phương và một số tập trung vào tổng thể Hệ thông dụng nhất cho cỡ thế giới là

kinh - vĩ độ, nhưng vì nó không phải là hệ tọa độ “chiếu”, các điểm được đưa lên đó

thường sẽ bị biến hình nhiều về khoảng cách và hinh dang, khi chuyên sang bản đồ phẳng 2 chiều Kinh - vĩ độ dùng kinh tuyến gốc và xích đạo làm các mặt phẳng tham chiếu và hệ này được đùng thích hợp nhất với vai trò khái quát hóa Trái đất ở dạng hình cau

Có hai cách ghi các tọa độ kinh và vĩ:

-_ Một cách đùng đến độ, phút, giây

- _ Một cách khác là dùng độ theo số thập phân

Hệ quy chiếu và Hệ toạ độ quốc gia VN-2000 (gọi tắt là VN-2000) được áp dụng thống nhất để xây dựng hệ thống toạ độ các cấp hạng, hệ thống ban dé dia hình cơ bản, hệ thống bản đồ nền, hệ thống bản đồ địa chính, hệ thống bản đỗ hành

chính quốc gia và các loại bản đồ chuyên dùng khác Hệ VN-2000 có các tham số chính sau đây: Ellipsoid quy chiếu WGS-84:

- Ban truc lớn: a = 6378137.000 m

- DO det: f = 1:298.257223563

Trang 40

- Hang sé trong trường trái đất: GM = 3986005.108m3/s-2

- Vi tri Ellipsoid quy chiếu quốc gia: Ellipsoid WGS-84 toàn cầu được

định vị phù hợp với lãnh thể Việt nam trên cơ sở sử dụng điểm GPS cạnh

dài có độ cao thuỷ chuân phân bố đều trên toàn lãnh thé

Hệ thống toạ độ phẳng: Hệ toạ độ phẳng UTM quốc tế, được thiết lập trên cơ

sở lưới chiếu hình trụ ngang đồng góc

2.3.3 Nội dung của bản đồ

Trên bản đồ thông thường sẽ thể hiện 2 nội dung chính, đó là yếu tố cơ sở địa lý chung và yếu tố chuyên đề

- _ Yếu tô cơ sở địa lý chung:

+ Ranh giới hành chính: thê hiện ranh giới hành chính của lãnh thổ, gồm: ranh giới giữa các huyện, thị xã, thành phố

+ Thủy hệ: Thê hiện các con sông trên lãnh thổ

+ Giao thông: thể hiện sự phân bố các tuyến đường giao thông chính

+ Địa danh: thể hiện các địa danh huyện, thành phố, sông ngòi

- _ Yếu fô chuyên đề: thê hiện nội dung chuyên đề

Ví dụ bản đồ về chăn nuôi nông nghiệp thê hiện tình hình chăn nuôi và

hiện trạng dịch bệnh, các điểm bán thức ăn gia cầm và giết mổ gia cầm,

và quan trọng là khả năng lây lan dịch bệnh

2.4 CÁC THUẬT TOÁN XÉP CHONG BAN DO

Xếp chồng bản đồ là phan cốt lõi của hoạt động phân tích GIS Nó kết hợp một số tính năng không gian để tạo ra yếu tố mới không gian Mặt khác, xếp chồng

ban đỗ có thể được định nghĩa là một hoạt động không gian, kết hợp các lớp địa lý