Bài tiểu luận giữa kỳ phân tích không gian công nghệ gis (geographic information systems)

PHAN I: LY THUYET VE GIS Công nghệ GIS Geographic Information Systems là công cụ đùng để thu thập, quản lý và phân tích đữ liệu từ không gian địa lý qua đó thực hiện biên tập bản đồ, lưu

BO GIAO DUC VA DAO TAO

HOC VIEN CHINH SACH VA PHAT TRIEN

Xa

TRÍ TUỆ VÀ PHÁT TRIỂN

BÀI TIỂU LUẬN GIỮA KỲ HOC PHAN: PHAN TICH KHONG GIAN

Giáo viên hướng din: ThS.GVC Va Lé Anh

Sinh viên thực hiện: Vũ Thị Kim Chi

Mã sinh viên: 7123105075 Lop: KHPT12

Hà Nội, năm 2024

LOI MO DAU

MUC LUC

PHAN I: LY THUYET VE GIS

Công nghệ GIS (Geographic Information Systems) là công cụ đùng để thu thập, quản lý và phân tích đữ liệu từ không gian địa lý qua đó thực hiện biên tập bản đồ, lưu trữ

dữ liệu bản đồ, thao tác trên bản đồ sao cho tương ứng với sự vật hiện tượng ngoải không gian thực GIS cho phép người đùng theo dõi hình ảnh trực quan băng các bản đồ và hình

ảnh cảnh 3D

Công nghệ GIS hoạt động dựa trên 5 thành phần chính:

Phan cứng cấu thành nên Hệ thống thông tin địa lý GIS bao gồm các thiết bị kỹ thuật cần thiết đề GIS vận hành, bao gồm:

+ Hệ thống máy tính:

Hệ thống máy tính dùng trong GIS cần có cấu hình mạnh dé chạy phần mềm chuyên dụng và có đủ bộ nhớ để lưu trữ một lượng lớn dữ liệu thu thập được

+ Thiết bị thu thập đữ liệu:

Các thiết bị thường dùng đề thu thập đữ liệu trong GIS là:

Máy quét (Scanner): Thường được dùng đề quét các bản đồ địa hình hoặc ảnh hàng không giấy

Bàn số hóa (Digitizer): Dùng đề số hóa đữ liệu từ bản đồ giấy đưa vào GIS

Máy thu GPS: Thu thập đữ liệu về tọa độ để đưa vào GIS

+ Thiết bị xuất đữ liệu:

May in (Printer) hay may vé (Plotter) là những thiết bị giúp xuất đữ liệu GIS sau khi được xử lý:

May in (Printer): Dung dé tao ra cdc ban dé in trén giấy, thường in được các

khổ nhỏ như A4

May vẽ (Plotter): Dùng để tạo ra các bản đồ chất lượng cao trên giấy với kích thước lớn, thường là A0

- - Phần mềm Hệ thông Thông tin Dia lp (GIS):

Phần mềm hay phần mềm GIS là thành phần của GIS dùng để tạo, quản lý, hiển thị và phân tích đữ liệu địa lý Phần mềm GIS tuy cĩ nhiều loại với nhiều giao điện

khác nhau và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực nhưng nĩ cũng thường bao gồm 5 nhĩm cơng cụ cơ bản:

+ Cơng cụ nhập và biên tập đữ liệu: Bao gồm tất cả các cơng cụ hỗ trợ chuyền đơi

dữ liệu từ một đạng nào đĩ đến dạng số phù hợp đề cĩ thê sử đụng được trong GIS + Hệ thống quản Ìÿ cơ sở đữ liệu: Giúp giải quyết các vẫn đề liên quan đến các dữ liệu bao gồm vị trí, topolòy và thuộc tính của các đối tượng (như điểm, đường và vùng thể hiện các đối tượng trên mặt dat) được cấu trúc và tổ chức

+ Cơng cụ truy vấn và hiển thị đữ liệu: Bao gồm các chức năng hỗ trợ truy vẫn và thê hiện kết quả phân tích đề cung cấp tới người sử dụng

+ Cơng cụ phân tích đữ liệu: Giúp xác định loại thơng tin nào cĩ thể được tạo ra

từ GIS, giúp trả lời các câu hỏi mà người sử dụng đặt ra cho GIS

+ Hệ thống giao tiếp đơ họa với người sử dụng: Giúp người sử dụng giao tiếp với

các cơng cụ

Hiện nay, cĩ nhiều phần mềm GIS phơ biến đã được thương mại hĩa, mỗi phần mềm đều cĩ thế mạnh riêng Các phần mềm phố biến nhất hiện nay là: ARC/INFO, Mapinfo, Arcview, ArcGIS, Microstation, ENVI, IDRISI, ILWIS

Người làm việc với một hệ GIS cĩ thể được chia thành các nhĩm chính sau: Người xem, người sử dụng chuyên ngành và các chuyên gia GIS

+ Người xem: Là những người thường truy cập vào một cơ sở đữ liệu địa lý dé tìm

tài liệu tham khảo

+ Người sử dụng chuyên ngành: Là những người sử đụng GIS đê thực hiện cơng việc chuyên mơn và lập quyết định, thường là quản lý cơng trình tiện ích, quản lý tài nguyên, kỹ sư, thương ø1a

+ Chuyên gia (IS: Là những người thực sự là cho GIS hoạt động, thường là quan

ly GIS (GIS Manager), quan ly co so dir ligu (Database Administrator), chuyén gia img dung (Application Specialist), phan tich hé théng (System Analyst), lap trình viên (Programmer) Đây là những người chịu trách nhiệm duy trì co sở dữ liệu địa lý và hỗ trợ kỹ thuật cho hai nhĩm cịn lại

Quy trinh, thu tuc trong GIS dé cap đến cách thức đữ liệu được đưa vào hệ thống, lưu trữ, quản lý, chuyên đối, phân tích, và cuối cùng là trình bày dưới dạng sản phẩm cuối cùng Đây là những bước cần thiết được tiến hành trong quá trình thu thập, xử lý

dữ liệu đề trả lời các câu hỏi cần phải giải quyết

- Dữ liệu bản đề:

Dữ liệu có thể được thu thập bởi chính người sử đụng hoặc nhận được từ các nguồn bên ngoài

Dữ liệu nào được đưa vào GIS sẽ được quyết định bởi nhu cầu của người sử dụng Thông thường, 60 — 80% chị phí thực hiện một dự án GIS tập trung vào thu thập và xây dựng đữ liệu

GIS có thê được sử dụng để lưu nhiều loại đữ kiện khác nhau với các định dạng lưu trữ liệu khác nhau, từ dạng bản đồ số, bảng đữ liệu mô tả với số và chữ trong đó, đến các hình ảnh chụp, bản vẽ kiến trúc, và thậm chí cả âm thanh và video cũng có thể được tích hợp vào trong cơ sở dữ liệu GIS Đề mô tả dữ liệu GIS, thường có 2 loại chính:

+ Dữ liệu không gian: Mô ta vi trí của các đôi tượng không gian, bao gồm thông tin về hình đáng, kích thước, vị trí tương đối so với các đối tượng không gian khác hoặc so với hệ tham chiếu tọa độ nhất định Các đối tượng không gian này có thể liên tục (dữ liệu không gian không có ranh giới tách biệt rõ ràng, như nhiệt độ, độ cao ) hoặc rời rạc (đữ liệu không gian có ranh giới tách biệt rõ ràng ngoài thực tế, như giếng nước, cột điện, con đường ) Hai mô hình đữ liệu định nghĩa cách thức dữ liệu không gian được thể hiện trong GIS la:

Mô hình Vector: Sử dụng các điểm và cặp tọa độ x, y của nó để xây đựng nên các đối tượng không gian, điểm, đường, vùng Mô hình Vector lý tưởng để biếu diễn các đối tượng không gian rời rạc

Mô hình Raster: Sử dụng lưới và các ô lưới đề thể hiện sự biến đổi một đặc tính nào đó của đối tượng theo không gian Mô hình Raster lý tưởng cho việc biểu diễn các đối tượng không gian liên tục

+ Dữ liệu thuộc tính: Mô tả đặc tính của đữ liệu không gian, bao gồm những thông tin về diện tích, số nhà, tên đường, chủ sử dụng Do việc đo lường và ghi nhận kết quả khác nhau, dẫn đến có nhiều loại đữ liệu thuộc tính có ý nghĩa khác

nhau Mỗi loại đữ liệu thích hợp cho một kiểu phân tích khác nhau Có 4 kiểu đữ liệu thuộc tính điền hình là:

Dữ liệu danh xưng (Nomimnal): Là loại dữ liệu mang một tên gọi nào đó nhưng không có ý nghĩa về độ lớn hay trật tự, ví dụ tên một con đường, tên một quốc gia,

loai hinh str dung dat

Dữ liệu thứ tự (Ordinal): Là loại dữ liệu mang một ý nghĩa nảo đó về thứ tự, nhưng không chỉ ra rõ mức độ hay độ lớn của sự khác biệt nên không thê thực hiện các phép tính toán đối với loại dữ liệu này, ví dụ cấp của một con đường (đường chính, đường phụ), cấp của các tuyến thoát nước (cấp I, cấp 2, cấp 3)

Dữ liệu khoảng (Interval): Tương tự dữ liệu thứ tự ở thứ bậc của dữ liệu nhưng có thêm đặc tính là sự khác biệt về giá trị giữa các dữ liệu là tính được và có y nghĩa, ví

dụ khoảng nhiệt độ đo

Dữ liệu tỷ lệ (Ratio): Có cùng đặc tính như dữ liệu khoảng nhưng chúng có giá trị khởi đầu 0 là có định và không thay đổi theo định nghĩa, ví dụ thu thập bình quân của

một hộ gia đình, đân số của một huyện tính từ 0 là ví dụ về các loại đữ liệu tỷ lệ

- - Thu thập dữ liện:

Trước khi sử dụng đữ liệu thông tin địa lý cho GIS thì đữ liệu này cần được chuyên đến định dạng số thích hợp Quá trình thực hiện việc chuyến dữ liệu từ bản đồ giấy sang các tệp dữ liệu dạng số được gọi là quá trình số hóa

Đối với các công nghệ GIS hiện đại ngày nay, quá trình này hoàn toàn có thê thực hiện tự động nhờ vào công nghệ quét ảnh cho các đối tượng lớn (những đối tượng nhỏ hơn cần đòi hỏi một số quá trình thực hiện số hóa thủ công) Hiện nay, nhiều đạng đữ liệu địa lý có định dạng tương thích với hệ thống thông tin địa lý GIS Những dữ liệu

đó có thê được thu thập từ những nhà cung cấp đữ liệu và trực tiếp nhập thông tin vào

GIS

- Cong cu thao tac dit liệu:

Đôi lúc trong quá trình thực hiện công việc sẽ gặp vải trường hợp đòi hỏi dữ liệu phải được chuyền dang va thao tác theo một số bước đề có thể tương thích với một hệ thống nhất định nào đó Ví dụ như, những thông tin giá trị địa lý sẽ có các giá trị được biểu thị khác nhau với các tỷ lệ khác nhau (chăng hạn như hệ thống đường phố sẽ

được chỉ tiết hóa trong tệp về giao thông và mức độ chỉ tiết sẽ kém di trong tệp điều tra dân số và có mã bưu điện trong mức vùng)

Trước khi kết hợp những thông tin này với nhau, chúng cần được chuyến thành cùng một tỷ lệ hay cùng mức độ chính xác, mức độ chị tiết Có thê sự chuyền dạng này chỉ là tạm thời dé phục vụ cho một mục đích hiển thi hay cô định cho yêu cầu phân tích Chức năng của GIS lúc này đóng vai trò cung cấp nhiều công cụ hỗ trợ cho các thao tác trên dữ liệu không gian và cho phép loại bỏ những dữ liệu được xem là không cần thiết

- _ Hiển thị dữ liệu:

Sau khi thực hiện các thao tác với dữ liệu địa lý, kết quả cuối cùng sẽ được hiển thị tốt nhất ở dạng biểu đồ hoặc bản đồ Dữ liệu thông tin địa lý cần được hiển thị trên bản đồ để tiếp nhận thông tin, đồng thời xem xét các mối liên quan giữa những dit liệu Đây cũng là cách thức hiệu quả nhất trong việc lưu trữ và trao đối thông tin địa

lý

Chức năng của GIS là hỗ trợ, cung cấp nhiều công cụ hữu ích, mới lạ nhằm mở rộng tính nghệ thuật, cũng như khoa học cho ngành bản đồ Ngoài ra, bản đồ hiến thị còn có thê kết hợp cùng với các thông tin từ bài báo cáo, hình ảnh ba chiều, ảnh chụp

và những dữ liệu đa phương tiện khác

- Quan Ip dữ liệu:

Quản lý là công việc cần thiết để tổ chức và cập nhật dữ liệu thông tin dia ly dé

khiến chúng trở nên có ích và hữu dụng

Đối với những dự án GIS nhỏ, thông tin địa lý có thê được lưu trữ đưới dạng các tệp đơn giản Thế nhưng, khi số lượng người dùng ngày càng nhiều, hay kích cỡ đữ liệu ngày càng trở nên lớn hơn thì tốt nhất nên sử dụng hệ quản trị cơ sở đữ liệu (DBMS) Phan mém quản lý cơ sở dữ liệu nay sé hễ trợ cho việc lưu trữ, tổ chức và quản lý thông tin được đơn giản hơn

Trên thực tế có rất nhiều cấu trúc DBMS khác nhau, tuy nhiên, cầu trúc quan hệ của GIS được đánh giá là hiệu quả nhất Dữ liệu sẽ được lưu trữ dưới dạng các bảng trong cau trúc quan hệ, nhờ đó mà các trường thuộc tính chung trong nhiều bảng khác nhau sẽ đễ dàng liên kết Với tính linh hoạt, cấu trúc này được triển khai và sử dụng rất phổ biến trong nhiều ứng đụng khác nhau không chỉ trong GIS mà cả những ứng dụng bên ngoài GIS

- Phan tich dit liéu:

Phân tích dữ liệu thông tin dia ly là việc sử dụng các công cụ GIS đề tác động vào

đữ liệu, đưa ra đáp án cho các câu hỏi và đưa ra quyết định Chức năng của GIS giúp cung cấp khả năng hỏi đáp đơn giản và những công cụ phân tích tinh vi giúp hỗ trợ kịp thời thông tín cho người điều hành và phân tích Hiện nay, các hệ thống GIS hiện đại có nhiều công cụ dé phân tích hiệu quả, trong đó hai công cụ được chủ ý và đặc

biệt quan trọng chính là: Phân tích liền kề và phân tích chồng xếp

+ Phân tích liễn kể:

Đối với công cụ này, GIS sử đụng phương pháp vùng đệm dé xác định các mối quan hệ liền kể giữa những đối tượng phân tích Từ đó, GIS tìm ra được đáp án cho những câu hỏi liên quan đến những khu vực xung quanh vùng đang xem xét như:

Tổng số khách hàng có trong bán kính 10km quanh khu hàng ? Có những lô đất nào

trong khoảng 60 mét tính từ mặt đường ?

+ Phân tích chồng xếp:

Chồng xếp là một trình tích hợp thành nhiều lớp thông tin khác nhau Thao tác

phân tích này đòi hỏi một hay nhiều lớp đữ liệu phải được liên kết với nhau về mặt

vật lý Sự chồng xếp (hay còn được gọi là liên kết không gian) có thể là sự kết hop dit liệu về mọi mặt của đối tượng cần được xem xét như đất, độ dốc, thảm thực vật hay

sở hữu đất với định giá thuế

GIS (Hệ thống Thông tin Địa lý) có nhiều ứng dụng quan trọng trong ngành kinh tế phát triển Dưới đây là một số cách mà GIS được áp dụng:

- Phan tich anh hưởng kinh tế: GIS giúp xác định và phân tích các yếu tố ảnh

hưởng đến sự phát triên kinh tế của một khu vực

- _ Chính sách không giun: Sử dụng GIS đề hỗ trợ trong việc xác định và thực hiện các chính sách phát triển kinh tế có tính không gian

vực có khả năng phát triển thành cụm kinh tế

- _ Phân tích mỗi quan hệ xã hội quan trọng: GIS cung cấp cái nhìn sâu sắc về mỗi

liên hệ giữa các yếu tố xã hội và kinh tế

- Œ1Š frên web: Công cụ này cho phép tiếp cận và chia sẻ đữ liệu không gian qua internet

Ngoài ra, GIS còn được sử dụng trong giáo dục để trực quan hóa dữ liệu kinh tế có yếu tô không gian, giúp đễ đàng nhận diện xu hướng, điểm nỗi bật trong dữ liệu

PHAN II: THUC HANH VE GIS 2.1 Chuyén dir liéu toa dé tir Excel 1én ArcGIS va dua vé hé toa d6 VN2000

Để chuyền di liệu tọa độ từ Excel lên AreGIS, em thực hiện như sau:

Trên thanh công cụ chinh, chon File > Add Data > Add XY Data

Tai muc Choose a table from the map or browse for another table chon “du lieu cac quan cafe quan Ba Dinh.xls” > “Trang tinh 1$” > Add

Mục X Field chon “kinhDo”

Muc Y Field chon “viDo”

Mue Coordinate System of Input Coordinates > Nhan Edit > Geographic Coordinate Systems > World > WGS 1984 (Bén dưới sẽ hiến thị hệ tọa độ là

GCS_WGS_ 1984) > Nhân OK

File Edit View Bookmarks Insert Selection Geoprocessing Customize Win

16 ES!) BBX (9% o- [13778 b4]

QQPlO ries MGR Os Bcans x

Editor » 3 containing X and Y coordinate data can be added to the

Table Of Contents ax yer =

:|8i@ 8:3 Choose a table from the map or browse for another table:

@& layers — - `

h = Trang tính1$ x

D+\CS0L_THUC HANH\sanpham "¬ J6

Specify the fields for the X, Y and Z coordnates:

X Field lnhpo

1 D+CS0L_THUỤC HANH\HANO! \

quan HN Y redi vido

2 Feld: — Coordinate System of Input Coordinates Desorption:

optic Coordinate System:

Name: GCS_WGS_1984 —

Show Detats (=

Gi War mei the resuitng layer wil have restricted functonaity ˆ +, About adding x¥ date ox

|aeleu

Nhắn OK được ñle Events có các điểm là vị trí của các quán cafe quận Ba Đình như sau: