Khóa luận tốt nghiệp Toán tin: Tìm hiểu kỹ thuật số hóa bản đồ Gis - Geographic Information System

Ở đây em xin giới thiệu về một ứng dụng như thé: GIS - một hệ thống thông tin địa lí, nó bao gồm nhiều hợp phân như: dữ liệu, chính sách, thiết bị, phần mềm, chuyên viên..và qua đó nói l

+ BỘ GIÁO DỤC VA DAO TẠO

† TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP.HCM }

KHOA TOAN - TIN

BO MON TIN

THIEU THI THUY NGAN

TÌM HIẾU KY THUAT SO HOA BAN ĐỎ

GIS - GEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEM

ĐỎ AN CỬ NHÂN SƯ PHAM TIN

| THU VIE:

| Truancy Planer Suet nan

| TP AO OA Mel

Sma gd

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

4 TRUONG ĐẠI HỌC SU PHAM TP.HCM

KHOA TOÁN ~ TIN

BỘ MON TIN

Sinh viên thự hiện:

THIÊU THỊ THỦY NGÂN

TÌM HIẾU KỸ THUẬT SO HÓA BAN DO

GIS - GEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEM

Giáng Viên Hướng Dẫn:

Th.S HOÀNG THÂN ANH TUẦN

TP.HCM, 03 / 2007 ,

ao at

Lời cảm ơn

ans

Để hoàn thành được đổ án, dù không lớn nhưng nó cũng đã thé hiện phản

nảo sự có gắng của ban thân em cũng như sự chi bảo tận tinh của các thay cô đã day

bảo em trong suốt thời gian học vừa qua Em xin chân thành cảm ơn đến tắt cả cácthây cô trong Khoa Toán - Tín đặc biệt là Tổ Bộ môn Tin Học đã tận tình chỉ bảo

truyền đạt những kinh nghiệm kiến thức cho chúng em để chúng em có được những

cơ sở kiến thức can thiết hoàn thành dé án nay

Em xin chân thành cảm ơn thay Hoàng Thân Anh Tuần, thay đã hướng dẫn

em cho em những lời khuyên cũng như cung cấp cho em một số trang web hỗ trợ

cho việc tìm hiểu công nghệ này.

Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến một người bạn đã nghe em trinh bảy và

động viên em nỗ lực cao nhất để hoàn thành dé án một cách tốt nhất

Và lời cuối cùng, con xin ghi khắc trong lòng công ơn sinh thành, dưỡng dục

của Mẹ, của Cha đã nuôi con khôn lớn và tạo mọi diéu kiện giúp con mở cánh cửa

dau tiên đi vào đời

+ Tài liệu tham khảo 9

%4 Phần 1: TONG QUAN VE GIS 10

2 BBM ghee GIS sacsesiss i cicccccciipe sates csi ccas ince caascncnse renee basaamadacs 10

9 Lh s0 phá tiền Ga GIỎ ŸSẰSSReanii=e=iseeeeese 12

4 GAS BAIT GUC BINT cecsersssrcoccresrer scene rsoeroess spastnnnoibes si vobeswevesicprevoorercors? 13

5 Các nguyên tác căn bản của GIS , cceccssseeseenesseesseneennennenenteneennaninns l3

5.1: TL aa CO fÔUsseccccc=sesiceieseesreeseesiesesesesset 13

5.2 Quan lí dữ liệu và cập nhật thông tin - 14

lì ĐT sứ lủc + ca! 1 8XMmm 6S l4

6⁄4, Kết Qua tăng BI on se l4

5,5 Giới thiệu dữ liệu capture ằeeeeirree 14

5.6 Số hóa dữ liệu bằng tay 5: (Hee 15

87: HỆ thng QUêCG 2622 oto ngnktiocsesevanansas l§ E8 0000610001 00 NbseaikeakeiadeaeennieessỶseeeee=sSei 17

+ Phần 2: TÌM HIEU VE GIS 19

4 Các mô hình hệ thống thông tin địa lý - 19

2 Tìm hiểu các thành phần của một hệ GIS 20

2.1 Phần cứng (Hardware) S.Qi-ieEDrrrierrrrie 20

22 Pẩn TiN (OÂNWG HH] song ioseoniomsemee 20

DS Dữ DRO: DOR) ko soeetaeokevadeeeeeáeoeeeGseneedreoiresaeno3 21

24 Chuyên viên (PErSOMNE|)) cscsssssecesernsessreenceenrreceeesnensaesesennsnanenenns 22

2.5 Phương pháp -ĂcnheHerniererdiiee 23

BRR GEN /2veeeiooiS62 222227 2266 sisnkselieElnoyee 23

À3 CEN VRECDDŒ ĐI Hồ? er 24

4 Phân tích — cái gì ? và tại sao? is cccceecsrscssireere 28

4.1 Trế tin của GI ss cree bite 28

á2.: Phần tích như tệ nà ác: (2icccccc 62200020022 00220026andco¿ 29

đ:2.17_PhántehkKhfinaO se ẽssẽsẽỶŸa.ằs ẽsẽ=.e= 29

4) Phân (GÌ) ie LY Gan 6e tvố ưa nh to 12(0666ensaseooi 29

4.2.3 Mối quan hệ từ mô hình đến phân tích 30

4.2.4 Những khó khăn khi phân tích địa lý - 55s 30

452.5 Phiên HỒN ND oeoeseeereeễniSnESE 000200200 S650iS2 31

4.2.6 Phân tích thống kê dạng Dang nn eecceeecssescsseesssennevennnerenes 31

i Airing wile Bờ @ð d0 THÊM: 0 21140122:6620000600á2xycseo< 32

MA, Than lu CHẾ NG KĂN sss oeniieceeioieeoeoeesrecmeoed 33

BS Toán ? le S=—======aaaoaesessaaeee 33

Me 5 ————m———————== 33

C1, AN- j.-— — HN NNNMHNHudidlealipaadiiWBageihiaehdeongvi-< 34

48 Toán A Hiều KỆ sec 624i 0/6225 00222062 ylae-e-oeei 34

49 Trả lời những câu hỏi của GIS - 25c 35

#12 CHIN Na 220 saesauwesaaassse 35

4.9.3 Chọn phương thức phân tích -. 77-5 35

4.9.5 Kết quả mong đợi

5 Chức năng và nhiệm vụ của GIS nen 36

BÍ“ a aa ea 37

5.2.1 Nhập dữ liệu - 37

822, “Tain eles He ae i sec sẽ Sẽ co“ 37

5.2.4 Hỏi đápvàphênt(GN c c.ooooSoieeeoee 38

ee FU UN cass 6ensoeooeaiooaoaeoeniiooeesieetocsieodoieeszokee 39

Pe I ce 39

sy PL B= ako = 1H nh S2 RD Or TR PC Serre! 40

Cơ sở dữ liệu địa lý (Geodatabase - theo cách gọi của ESRI): 40

Hình tượng hoá (Geovisualizafion): -cncsSseserevee 40

XE G0000 k2 eeeeeisaoadesemoenesseee 41

S200 0 TL .——————ma>sẳs+ 4l

"1x RR ND =.=-=-———-—— 43

Zs /MO:HNHIVeOIOFEVEINRÔNE¿L227:00C-4-200/000200/06012/G20G0262dyse 45

8 Khuynh hướng phát triển GIS o.0 c.ccsssssssecsessveessnneesssseeennencesneccenneceannnee 49

8.1 Khuynh hướng phát triển về lý thuyết 5555200 555 49 8.2 Khuynh hướng phát triển phần cứng -.2 225- 522 Sc- 49

So BI ND DUNEOEDQ xe=ssessn=saedesnnnensssnnnssemnoseensecoee: 50 8.2.3 Xử lý phân tán trên mạng: Nga ni: 50

8.2.4 Lưu trữ dung lượng ION: , cccesseessseeesenessareeseeesearereceeseseesssneeces 50

8.2.5 Thiết bị phần cứng đặc biệt như: cccscc 51

626 THẾNRGBMVNHEE iis iscsi irconssmniveanones jenna ea 51 8.3 Khuynh hướng phát triển phần mềm .55-5 $I

8i, Hệ 801000940002 | rn $1

8.3.2 GIS với kỹ thuật da môi trường (multimedia): 51 8.3.3 GIS thông minh: Hee 52

8.3.4 Mô phỏng và trợ giúp quyết định: - s55 55552 52

8.3.5 Khung công việc (framework): - - ssieekerrkc 52

8.4 Khuynh hưởng phát triển ứng đụng - 25-20555552 52

85 Các f0 LL | yx4+ ra an m==.e== 54

8.5.1 Desktop Mapping (thành lập bản đồ) 2s 54

8.5.2 CAD (trợ giúp thiết kế nhờ mày tính) -o55 54

8.5.3 Viễn thám va GPS (hệ thống định vị toàn càu) 55

8.5.4 DBMS (Hệ quản trị cơ sở dữ liệu) - 5-55-5555 55

10 Các ứng dụng trong thực tế của GIS (S22 c2 ccccez 58

11 Ứng dụng GIS tại Việt Nam ooo cesses ceccceecsceeecsnneccnnecnen 6I

4 Phan 3: TÌM HIÊU QUY TRÌNH THÀNH LAP BẢN ĐỒ SO TỪ BẢN

BO GIAY 63

1.1 Mục dich thành lập bản đồ À 22-25-55 15g2S ccv72x7 572 65

12 CN Đến đe erdeeeeerseennusseeeeeeeseeoniioe(ý254666162S= 65

1.3 Cầu dạng tập 0D Fame tr acacia csi 246607610 c)0026c0211i66ciïCeocenbee 66

1-4 Nẵn bàn ĐÀ á:/422t0a0i:tu1c2250110CGcc C200 NNO MESO RSE Rie UTR! 67

1:8: VRE HD Ẩ Sư ScG100)022200201120010000G002)10220601000240G441244i02A6 6?

A CSTE ', ý 'j: | SMS 68

1.7 Kiểm tra — bd sung đối tượng -2 -czcCcczezccczzczccee 68

"X1: :((đdđd 68

1 9 Biên tập và trlnh bay bản đồ ác 68

Danh mục hình vẽ

Hinh 1: Mô hình thu đữ liệu bang máy quét 222-2222 2222217222414441112xee 17

| | | a = =.e.s.sä.-=s.sắs.-s-=ãẽs-a&ã_ãắã.= 20

Hinh 3: MO hình các lớp thông ti .ssesccsccossessseesseesessssseeesenssnnaseversenenssnsieenseneasennesenses 24

Hinh 4 : Từ thé giới thực tới GIS đến thế giới thực -2222srkekaz.e 24

Hình 5a File đồ hoạ đường dạng số của Sở Do đạc Địa chất Mỹ 26 Hình 5b USGS DLG về dòng chảy các nhánh sông - 26 Hình 5c USGS DLG dạng các đường viền (khoa đo độ cao, 52 26

Hình 5d Là khuôn dang bộ đữ liệu độ cao số hoá của USGS (DEM) 26 Hình 5e USGS quét, chỉnh lưu địa hình bản đồ (đồ họa số hóa sang dang raster

BESS eRe on ONS RNR CSP REO POR CCE SIO SA) Se ER SR HUỆN 27 Hinh 5f USGS digital orthophoto quadrangle (DO) 27

oe ST | aaa a aa arr ane: 27

Hình 7 Ảnh chụp từ vệ tinh nhận được Landsat7 ae 27 Hình 8 Dữ liệu ảnh chụp từ vệ tinh trong hình 3 đã được phân tích chuyến đối

ee a ee ee ee ee eee 27

Hình 9 Dữ liệu về điều tra dân số chứa thông tin địa chỉ 5< 28 Hình 10 Những báo cáo về thủy học chỉ ra lưu lượng của sông được lưu 28

CN TT ee a RR co Po On EP SOR RE OT ER See fee eee 30

tinh t6 MẠNG dƯƠNG cuuuecSeeeanseeeeieeeneroesnenioeeeeoioesnỲnsenseineeonoea 31

Hình 14 Chồng lớp BDWGON c2 xen h1 2Ý i tondsebiass presseses 34

Hinh 14 Sự khác biệt giữa chồng xếp Topo và Graphic Overplor 34

CD TP tueuaeoseanligiitasseasg(2ag18À0228n08a00010682101V0068208/4Ì344020814)4444060800) -„39 RTI PN isos sephora =———————=_——— aed9

by tA A 26 2212772 010122126 06Á Gái WRT CRON GOR ORO EIEN 562 43

Hình 18: Mô hình cơ sở dữ liệu nền St S103 Lxcerxee 44

Hình 19: Mô hình chuyển hóa dữ liệu 2 - s9 E 9225595733072299134907201267 45

LLB ,) eae eC ROS NESE ASTD RAEI CRON SIC ERLE REED Pe RIO 46

Hình 21: Sự khác biệt giữa cấu trúc Raster và Vector -< 47

Hình 22: Mô hình kết hợp giữa Vector và ftaster 0G sec 48

Hình 23: Mối liên kết của mô hình Vector va Raster trong hệ thếng Hybird 49

Hình 24: Tiến trinh phát triển các hệ thông tin địa lý a 53

ae MT, -.ăkkĂẰrie=Sese- wee 63

Hình 26: Biểu diễn đối tượng thông tin trên bản đỗ 722.4277722 65

Lời Giới Thiệu

Trong xu thé hội nhập và phát triển hiện nay, những đòi hỏi về tính tiệndụng nhanh gọn, chính xác, hữu ích, giảm thiểu một cánh tối ưu nhất chi phí va

thời gian la yêu cầu được đặt lên hang dau trong quá trình phục vụ nhu cau công

việc của con người khi ma những bước tiến của khoa học công nghệ đã phát triển

nhảy vọt Loài người đã tạo ra nhiều ứng dụng kỹ thuật có tính thực tế và hữu ích

cao phục vụ nhu cau thiết thực cho con người Ở đây em xin giới thiệu về một ứng

dụng như thé: GIS - một hệ thống thông tin địa lí, nó bao gồm nhiều hợp phân như:

dữ liệu, chính sách, thiết bị, phần mềm, chuyên viên và qua đó nói lên kỳ thuật số

hóa bản để - một hợp phẩn nhỏ trong công nghệ GIS theo như yêu cầu của đề án

môn học ma em tiếp nhận ~ Tim hiểu &ÿ thuật số hóa ban dé.

Nói nôm na, dé đạt được một mục đích nảo đó, con người can phải có những

quyết định chính xác và kịp thời Để ra được một quyết định như thế người ta phải

dựa trên nén tang của sự hiểu biết, tức họ phải có thông tin /dữ liệu của thé giới thựcqua việc thu thập chang vả tiến hanh phân tích xử lý nó theo một quan điểm nào đó.Những quyết định nảy tác động trực tiếp hoặc gián tiếp trở lại thế giới thực theo

khuynh hướng của người xử lý vả ra quyết định Nếu quyết định ấy tác động đến thé

giới thực tạo ra nhiễu kết quả có lợi hơn cho con người thì quyết định ấy được đánh

giá là tốt Nguợc lại, nêu quyết định tác động lên the giới thực sinh ra nhieu hậu quả

có hại cho con người hơn thì quyết định ấy được đánh giá là xấu.

Đó là một chu trình tuần hoàn của thông tin / dit liệu: dữ liệu từ thé giới thựcđược thu nhận, lưu trữ, phân tích, xử lý và ra quyết định Trên ludng dữ liệu ấy, kết

quả của bước sau phụ thuộc vào kết quả của bước trước: quyết định phụ thuộc vàokết quả phân tích và quan điểm của người ra quyết định, kết quả phân tích phụ

thuộc vào chất lượng dữ liệu va khả năng của người phân tích, Chất lượng dữ liệu

được dé cập ở đây bao gỏm độ chính xác, tính thời gian của dữ liệu Chất lượng dữ

liệu phụ thuộc vao thiết bị, công nghệ, khả năng và tinh thần trách nhiệm của người

thu thập dữ liệu, phụ thuộc vào công nghệ, khả năng của thiết bị lưu trữ bảo quản

dit liệu.

Cho đến nay, phương tiện truyền thống dé hiển thị và lưu trữ dit liệu địa lý làbản đồ Trên bàn đổ, các thực thể trong không gian thé giới thực được biểu diénbang đường nét, hình vẽ, chữ viết, ký hiệu, v.v vị trí địa lý của các đối tượng

được xác định trong một hệ thống tọa độ Descartes hai chiéu Với những bản đồ

giấy truyền thống, các phép phân tích định lượng đơn giản như đo chiều dải, điện

tích có thé được thực hiện bằng những dụng cụ đơn giản như thước đo hoặc

planimeter, Các bai toán phân tích vùng cũng có thể thực hiện bằng cách chồng ghép các bản đồ chuyên đề được vẽ lên giấy trong suốt hoặc giấy mờ.

Ngày nay, với sự phát triển của công nghệ thông tin, đặc biệt là từ khi xuất

hiện ngành dé hoa vi tính cùng như sự gia tăng vượt bậc những kha năng phần

cứng hệ thong thông tin địa ly (GIS) đã ra đời và phát triển nhanh chóng cả ve mặt

công nghệ cũng như ứng dụng Hệ thống thông tin địa lý đã chứng tỏ khả năng ưuviệt hơn hẳn các hệ thông tin bản đỗ truyền thống nhờ vào khả nang tích hợp thông

tin mật độ cao, cập nhật thông tin dễ dàng cũng như khả năng phân tích, tính toán

của nó Do đó, hệ thống thông tin địa lý đã nhanh chóng trở thành một công cụ trợgiúp quyết định cho tat cả các ngành từ qui hoạch đến quản lý, tất cá các lĩnh vực từ

tải nguyên thiên nhien, mỗi trường, đắt đai, hạ ting kỹ thuật đến xã hội nhân văn.

Cỏ thé nói ngày nay không cỏ lĩnh vực nào không có hoặc không thé ứng dụng công

nghệ GIS.

Tóm tắt đồ án

Ban đồ được số hóa như thé nào? Ban sẽ tra lời được câu hỏi này neu bạn

tiếp cận với công nghệ GIS Vậy công nghệ GIS - Geographic Information System

là gi? GIS dịch là hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một hệ thong có khả năng thu

thập lưu trữ, phân tích vả hiển thị dữ liệu về các đổi tượng, các hiện tượng, các sự

kiện theo không gian vả thời gian.

Bài báo cáo nay sẽ trình bảy cho bạn có cái nhìn sơ lược về hệ thống đa năng

và có tinh ứng dụng phỏ thông rất cao nay như:

- Các thành phần chính yếu của một hệ GIS cần phải có (Phần cứng, phần

mềm con người dữ liệu phương pháp )

GIS làm việc như thế nào? Tại sao phải dùng GIS?

- _ Các ứng dụng trong thực tế - GIS có thể làm gi cho bạn?

- Tai sao, tại Việt Nam GIS chưa có tính phổ biến cao? Việt Nam đã ứng dụng

GIS vào thực tế đến đâu?

- Ban cũng sẽ được giới thiệu qua qui trinh số hóa bản 46 từ bản đỏ giấy bằng

việc ửng dụng công nghệ GIS.

Van đề ngiên cứu

- Tim hiểu về kỹ thuật số hóa bản đỏ, cụ thé qua công nghệ GIS - Geographic

Tài liệu tham khảo

PHAN I:

TONG QUAN VE GIS

1 Khái niệm về GIS

GIS (Geographic Information System — Hệ thống thông tin địa lí) là một hệ thống dữ liệu hỗ trợ con người lập bản đồ và phân tích các sự vật, hiện tượng

thực trên trái đất để quản lý, khai thác vả sử dung một cách hiệu quả các thông

tin địa lý GIS được xem như một công cụ trợ giúp trong nhiều quyết định liên quan đến các lĩnh vực kinh tế, xã hội, quốc phỏng cho các quốc gia trên thế giới.

2 Định nghĩa GIS

GIS ra đời chính là kế tục các ý tưởng trong ngành địa lý mà trước hết là

ngành địa lý ban đỗ trong thời đại mà công nghệ thông tin đủ mạnh dé tạo ra các

công cụ định lượng mới vả có khả năng thực thi hầu hết các phép phân tích bản

để bằng phương pháp định lượng mới (Trần Minh, 2000)

Tuy nhiên ở mức độ tương đối chúng ta có thể hiểu GIS theo định nghĩa sau:

Định nghĩa của Nitin Kumar Triphthi (2000) học viện Công Nghệ Châu Á:

” Hệ thông thông tin địa ly (GIS) là một hệ thong các thông tin được sử dựng

dé thu thập, lưu trữ, xáy dựng lại thao tác, phân tích, biểu dién các dit liệu địa

lý phục vụ cho công tác quy hoặc lập các quyết định về sử dung dat, các nguôntài nguyên thiên nhiên môi trường, giao thông đô thị và nhiều thủ tục hành

chinh khác "

Theo trung tâm Ditagis "Hệ thống thông tin địa ly (GISystem) là một hệ

thống có khả năng thu thập, lưu trữ, phân tích và hiển thị đữ liệu về các đối

tượng, các hiện tượng, các sự kiện theo không gian và thời gian."

GIS là một hệ thống thông tin được thiết kế để làm việc với dữ liệu tham

chiếu bởi tọa độ không gian địa li Nói cách khác, GIS vừa là hệ thống cơ sở dữliệu với khả năng tham chiếu dữ liệu không gian vừa có thé xử lí đữ liệu bởi một

tập các phép toán Công nghệ GIS tích hợp giữa các thao tác trên cơ sở dit liệu

10

như: đưa ra các câu hỏi truy van (query), phân tích thông kê (statistical analysis)

với việc thể hiện và các phép phân tích địa lý trên cơ sở toạ độ của các dữ liệu

dau vao Những khả năng đó của hệ thống GIS đã phân biệt GIS với các hệ

thống thông tin khác va tạo cho nó một giá trị đổi với nhiều tổ chức và cá nhân

dé giải thích các sự kiện, dự doan các kết qua, vả lên kế hoạch chiến lược

Việc thành lập bản để (map') và phân tích thông tin địa lý không phải là

mới, nhưng GIS thực hiện các công việc này tốt và nhanh hơn so với các

phương pháp thù công cũ Và nếu không có GIS, chỉ một sé rit ít người có khả

năng sử dụng các thông tin địa lý đẻ đưa ra các quyết định vả giải quyết các vẫn

dé cua họ Như đặt một điểm kinh doanh mdi, tìm kiếm nơi đất tốt nhất dé trong

chuối, hoặc đưa ra một tuyển đường tốt nhất cho các phương tiện cửu hộ, giải

quyết các vấn dé tại địa phương, các thành phan địa lý của hệ thống GIS sẽ cho

bạn kha năng lập bản đỏ, tổng hợp thông tin, thể hiện các tình huống, giài quyết

các van dé rắc rồi, thực hiện các ý tưởng hữu ích, và phát triển các giải pháp hữu

hiệu mà trước đây chưa từng có.

Có nhiều cách tiệm cận khác nhau khi định nghĩa GIS Nếu xét đưới góc độ

hệ thống, thi GIS cỏ thể được hiểu như một hệ thống gồm các thành phần: conngười, phan cứng phan mềm, cơ sở dit liệu và quy trình - kiến thức chuyên gia,

nơi tập hợp các quy định, quy phạm, tiéu chuẩn, định hướng, chủ trương ứng

dụng của nhà quản lý, các kiến thức chuyên ngành và các kiến thức vẻ công

nghệ thông tin.

Khi xây dựng một hệ thống GIS ta phải quyết định xem GIS sẽ được xây

dựng theo mé hình ứng dụng nao, lộ trình và phương thức tỏ chức thực hiện nao.

Chỉ trên cơ sở đó người ta mới quyết định xem GIS định xây dựng sẽ phải đámđương các chức năng trợ giúp quyết định gì và cũng mới có thể có các quyết

‘LA sự biêu điễn wou những đặc trưng vật lý cua một vùng trên bể mặt trải đắt, hiện thi bắng đỗ hoạ

trên thột tmẬt Bin để được biểu điển bởi các ky hiệu, biểu tượng và mối quan hệ không gian giữa các

đậc diém Mỗi ban dé thường nhắn mạnh, khải quát hoá một số đặc tính mao đó vả bo qua một số đặc tính khác tuy theo mục dich thiết kế {chăng han, đường xe lửa được đưa vào ban để giao thêng nhưng lại được bó qua trong ban đồ đường quốc lội hay sói cách khác là giới hạn địa lý của một bộ đỡ liệu địa lý được xác định

bởi tội khung chờ nhật bao quanh nhọ nhất (xmin.ymin va xmax,y max)

3 Lịch sử phát triển của GIS

Theo Meaden, G.J và Kapetsky (1991), bản đổ đầu tiên được biết đến có

sử đụng máy tính vảo các công việc lập bản dé và lưu trữ thông tin là của

Canada năm 1964 và nó được xem như hệ thống GIS đầu tiên trên thé giới Hệ

thống này bao gồm các thông tin về nông nghiệp, lâm nghiệp, sử dụng đất, động

vật hoang dã và được gọi tên Canada Geographic Information System (Nguyễn

Thế Thận & Trần Công Yên, 2000).

Các van đẻ về GIS đã được nhắc đến nhiều từ năm 1995 - 1999, là chủ đẻtranh luận của các nước công nghiệp công nghiệp tiên tiến G7 và được phát triểnrộng rãi trong 10 năm gắn đây khi phần cứng máy tinh phát triển mạnh vớinhững tính năng cao, giá lại rẻ; đồng thời sự phát triển nhanh về lý thuyết vàứng dụng cơ sở dit liệu cùng với nhu cầu cần thiết về thông tin đã lam cho công

nghệ GIS cảng ngày được quan tâm hơn Ngày này người ta còn lấy ngày 16/11

hang năm làm “ngảy GIS” và mỗi năm GIS có một chủ đề Ngày GIS là một sựkiện hàng năm do Hội địa lý quốc gia Mỹ cùng với một số nhà bảo trợ khácESRI, Microsystems đứng ra tổ chức Tính đến nay, trên thế giới đã hìnhthành nhiều cơ quan nghiên cứu GIS với qui mô lớn, nhiều hướng tiếp cận và

mục tiêu khác nhau:

RRL (Regional Research Laboratory) thành lập vao tháng 2/1987 ở

Anh bắt đầu với 4 trung tâm, tiếp theo sau đó vào năm 1988 RRL nhận

được sự tài trợ của ESRC (Advisory Board for Reseach Council) và một số

trường đại hoc, tỏ chức thương mại Từ đó, RRL phát triển thành trung tâmnghiên cứu chuyên biệt nhắm vào các nội dung quản lý cơ sở dữ liệu, pháttriển phần mềm và phan tích không gian

NCGIA (National Central for Geographic Information and Analysis)

thành lập từ năm 1988 được Quỹ khoa học quốc gia Hoa Ky (US NSF) cắp

kinh phí NCGIA triển khai theo 5 hướng nghiên cứu: Phân tích và thống

12

kê không gian; quan hệ giữa không gian và cấu trúc dữ liệu trí tuệ nhân tạo

và các hệ chuyên gia; trình bày hình ảnh; những dé tải kính tế, xã hội, văn

hóa Những để tải của NCGIA mang nặng tính chất hàn lâm, đi sâu vào bản chất kỹ thuật và phương pháp luận.

NEXPRI (Dutch Expertise Central for Spatial Data Analysis) thành

lập vào tháng | năm 1989 và được Uy ban khoa học quốc gia Hà Lan cấp

kinh phí NEXPRI cé hai trung tâm: “Centre of Expetise” chuyên tải trợ

cho những đề tài phát triển, img dụng GIS và phân tích không gian; trong

khi đó, trung tâm “Research Foundation” sắp xếp những nghiền cửu, huắn

luyện vẻ GIS để phối hợp với những để tài tương tự khác ở Hà Lan.

NEXPRI xác định bến hướng nghiên cứu chính là: lý thuyết về phân tích không gian: đánh giá định lượng vẻ đất; sự di chuyên của vật chất va 6

nhiễm; phát triển những phương pháp và kỹ thuật G1S

4 GIS làm gì cho bạn?

Thực hiện các phép đo lường (đo lường khoảng cách, chu vi, diện tich ),

Các phép hỏi đáp không gian (spatial query), các phép phân tích không gian

nhự: Overlay (chồng xếp), classification Cải thiện mối liên kết giữa các tổ chức (Improve Organizational Integration), khả năng liên kết dữ liệu với nhau

làm tăng khả năng quản lí các tổ chức va tài nguyên, làm cho các thông tin liên

nghành được chia sẽ để dang, giải quyết các vấn dé rắc rồi, thực hiện các ý

tưởng hữu ích, và phát triển các giải pháp hữu hiệu mà trước đây chưa từng có

Ví dụ như tìm một điểm kinh doanh, một tuyến đường, khai thác tài nguyên,

dự báo động đất, thiết lập mô hình kiểm soát lũ lụt xói mòn và cách hạn chế

5 Các nguyên tác căn bản của GIS

5.1 Thu nhận đữ liệu

Dữ liệu dùng trong GIS thưởng lẫy tử nhiều kiểu mẫu và được lưu trữ bằng nhiều cách khác nhau GIS cung cấp các công cụ và phương pháp tích hợp dữ liệu với định đạng khác nhau để đối chiếu và phân tích Nguôn đữ liệu chủ yếu thu được bằng tay và quét từ các bức ảnh chụp lại từ vệ tỉnh, từ bản đổ giấy và

lầ

và tập hợp những dữ liệu số hiện có Những hình ảnh ở xa có được từ những vệ

tinh hay hệ thông định vị toàn câu - GPS lả nguồn dữ liệu đưa vào GIS day hứa

hẹn.

5.2 Quan lí dir liệu và cập nhật thông tin

Dữ liệu sau khi được tiếp nhận và phân tích, GIS phải cung cấp công cụ cái

mà có thê lưu trữ và bảo đảm đữ liệu vẹn toàn Kết quả đữ liệu được quản lí bởinhiều cách và đảm bảo tắt cả các khia cạnh cho phép như : tinh bảo mật dé liệu,tính ven toàn dit liệu, tính lưu trữ và sữa lỗi, và khả năng cập nhật sữa đổi

5.3 Phân tích địa lí

Dữ liệu tích hợp và chuyển đổi chỉ một phần của đữ liệu vào theo từng giai

đoạn của GIS Điều đó đòi hỏi kha năng tích hợp và phân tích thông tin một

cách khách quan dựa trên định lượng và định chất Ví dụ, hình ảnh từ vệ tinh

nhân tạo cung clip cho các nha khoa học nghiên cứu các dự án về nông nghiệp

xác định được đễ dàng sản lượng hoa lợi có được từ các vùng riêng biệt mặc dù

có sự giống nhau đặc trưng giữa các vùng, cũng vậy các nhà khoa học dựa vào

lượng mưa đỗ xuống trung bình trong 6 tháng qua trạm quan sát thời tiết hay

dựa vào bản đổ địa hình của các vùng mà chỉ ra khu đất tốt màu mở thích hợp

cho phát trién nông nghiệp Điều này có thé thêm vào dit liệu điểm và bạn phải

dựa trên chủ để của bản để mà chỉ ra đường trên bản dé nối những vùng có cùng

lượng mưa.

5.4 Kết quả mang lại

Một khía cạnh về công nghệ GIS mang lại tính đa dạng khác nhau trong bất

kỳ thông tin có thé chỉ thé hiện một lin với cách thức của GIS Theo phương

pháp truyền thống là lập bảng và vẽ đồ thị, trong GIS dit liệu được thẻ hiện với

hình ảnh ba chiều Kết quả đạt được gây hứng thú cho người dùng qua diện mạo

của công nghệ GIS mang lại như tinh dé dang va sự độc lập riêng của các vùng

5.5 Giới thiệu đữ liệu capture

Theo chức năng của hệ GIS độ tin cậy của dữ liệu là có giá trị, diéu mà,

trong các nước phát triển, là đư thừa hoặc sai Dẫu cho GIS được phổ biến rộng

14

khắp có hiệu quả thì cách thức đừ liệu thu thập được phải được thiếp lập theo

hệ thống Giá trị đúng của GIS chỉ có thể thực hiện nếu như sự chính xác dựa

trên tập hợp các đừ liệu không gian vả sự tích hợp nó với các thuộc tính của dữ liệu có giá trị.

5.6 Số hóa dữ liệu bằng tay

Số hóa dữ liệu bằng tay vẫn là phương pháp số hóa thông thường khi đưa

ban đỗ vào hệ thống GIS Ban đổ được số hóa là tọa vị (affixed) den số hóa

bảng và chí ra phương cách (gọi là số hóa dùng con nháy hay con trỏ chuột) là

sử dụng dấu vết đặc trưng của bản đỏ Những điểm đặc trưng đó có thé là đường viễn giữa tỉ lệ bản đổ với các đường đặc trưng khác như: sông suối, đường sắt,

đường phd hoặc điểm đặc trưng ( lay mẫu điểm, khu vực có lượng mưa ).

Kỹ thuật số hỏa qua bảng mật mã điện tử đưa ra vị trí của con trỏ với độ chính

xác phần triệu Thông thường phần lớn kỹ thuật số hóa bảng thường sử dụng đường mịn hoặc lớn của lưới 6 vuông, được nhúng trong bảng Đường thẳng

đừng sẽ trả vẻ tọa độ - Y, và một đường nằm ngang, gọi là tọa độ - X Khu vực

của tọa độ” được số hóa phụ thuộc vảo mật độ của dây (gọi là dãy số hỏa) va

quyết định bởi việc sử dụng phần mềm sé hóa Kỹ thuật số hóa dạng bảng thông

thường là một vùng ở giữa hình chữ nhật, phân tách từ đường biên ngoài của

bảng bởi một đường viễn nhỏ xung quanh Bên ngoài của cái gọi là vùng hoạt

động của việc số hóa bang, không tọa độ trả về Dưới góc trái của vùng hoạtđộng sẽ mang tọa độ x = 0 và y = 0 Vì thế, phải chắc chắn một điều là (một

phan của) bản đồ mà bạn muốn số hóa là luôn cố định trong phạm vi của vùng

hoạt động.

5.7 Hệ thống quét

Phương pháp thứ hai để thu được dit liệu dang vector bằng cách sử dụng

máy quét Máy quét cung cấp một phương thức đưa dữ liệu vào nhanh hơn

* Mô hinh do liệu địa lý quan lý thông tin đưới dang miột mang theo hang và theo cột các 6 vuông có kích thước bang nhau Môi ó lưới được biểu điển bor vị trí tog độ địa lý x, y của chúng

* Là bộ $6 xác định vị trí trong một hệ thông tham khao nhất định, chẳng h Di sade Sots

layed the bi pcr dd ei Toa độ có iển các vị trí trên bẻ

mật quá đất tương đổi so với các vị trí khác

15

phương pháp sế hóa thông thường Theo phương pháp quét, ảnh số hóa của bản

để là kết qua hoạt động của bộ tách sóng điện đi qua bề mặt bản đỏ Dữ liệu ra

của máy quét là ảnh số hóa dang raster, bao gdm bộ số đếm lớn của các 6 riêng

lẽ được sắp theo một trật tự trên một đòng hay cột Để chuyển đổi sang định

dang vector, hai kiểu của anh raster có thể được sử dụng Trong trường hợp của

bản đỗ Chloropleth hoặc bản đổ theo chủ đẻ, tương tự như bản 46 địa chất, đặt

biệt bản đồ đơn vị có thể được phân tách bởi máy quét qua các vùng mau khác

nhau hay các tông màu xám Trong trường hợp quét theo đường bản đỏ, tương

tự như bản đề địa hình (topographic maps)‘, kết qua là những ảnh trắng đen.

Đường màu den mang giá trị 1, và vùng màu trắng giữa các đường sẽ tôn tại giá

trị 0 trong ảnh quét được Ảnh nay, chỉ biểu diễn với hai khả năng (1 hoặc 0) vì

vậy gọi đó ảnh nhị phân Ảnh raster phát triển bởi máy điện toản cho đến chất

lượng hình ảnh được cải thiện và sau đó biên tập và kiểm tra bởi người dùng Nó

cũng có thé chuyển sang định dang vector bởi một chương trình chuyên biệt trên

máy điện toán, hay bởi các ảnh màu khác nhau hay với tông màu xám và ảnh

nhị phân

Máy quét làm việc tốt nhất với bản đồ không bị lỗi đơn giản, cỏ nét liên quan đặt trưng riêng và nó không bao gồm những thông tin không liên quan,

cũng như đoạn văn bản và biểu tượng (symbols)” đỏ thị Ví dụ như đường bình

độ (contour)Š của bản dé có thể chỉ chứa đường nối các điểm có giá trị độ cao

bẻ mat (đường biểu thị độ cao), mạng hệ thống dẫn nước, hoặc cơ sở hạ ting.

Trong nhiều trường hợp bản đỏ sẽ không có hiệu quả, có thé là sự co lại có mục

đích của máy quét Quét và chuyển đổi qua định dạng vector là hiển nhiên, chỉ

cỏ ích cho những tô chức lớn hay với con sé lớn với những ban đồ phức

tạp.Trong nhiều trường hợp, tuy nhiên, phương pháp sé hóa bằng tay sẽ vẫn là

* 1, Là bán để chứa các đường đồng mức (đường biếu điển cùng độ cao của bể mst).

2 Là bản đỗ giấy được Sở Do đạc Dịa chất Mỹ xuất bán với seri khung lưới 7,5 phot và | 5 phat,

* Là ký hiệu đổ hoạ đừng để biểu diễn một đối tượng Vi dụ, biểu tượng đường (line symbol) biểu diễn

đổi tượng dang đường, biểu tượng điểm (marker symbol) cho đối tượng dạng điểm, biéu tượng hình

khép kin (shades symbol) cho đối tượng vùng, biểu tượng chờ (text symbol) cho chú thích Biểu tượng được định nụhÏa bơi rất nhiều đặc điểm, bao gdm: mau, kinh thước góc và

° Li đường nỗi các điểm có giá trị độ cao bẻ mật

l6

phương pháp hữu ích dé lấy dữ liệu không gian (spatial data)’ với định dạng

vector.

A decal ~Ă ì

Hình |: Mô hình thu dit liệu bằng máy quét 5.8 Chuyển đối dữ liệu

Trong khi thao tác vả phân tích dữ liệu, giếng như định dang các dạng dữ

liệu Hệ thống quét lam điểu đó, khi sự khác nhau giữa các lớp đồng thời xảy ra

cùng một lúc, điều đó có thẻ chỉ ra tất cả các định dạng vector hoặc định dạng

raster Thông thường là chuyển từ định dạng vector sang định đạng raster, bởi vì

phan lớn việc phân tích được thực hiện trong miền (domain)* raster Thực hiện

phép biến đối” từ dữ liệu vector sang dé liệu raster bởi chồng lớp ô lưới”” với

việc định nghĩa cỡ ô lưới Đôi khi dữ liệu định dang raster cần chuyên sang định

dạng vector khi bạn chỉ muốn dung lượng dữ liệu được giảm bớt bởi nhu cầu

lưu trừ đối với định dang raster quá lớn, lớn hơn nhiều so với dit liệu định dang

vector.

* Là những thông tin về vi trí, hình dang của các đối tượng khống gian vẻ mỗi quan hệ gi@a chúng Dữ

liệu không gian thường được lưu đưới dạng tog độ va cau trúc liên kết,

* Trong cơ sơ đữ liệu, là miỄn xác định các giá trị của một cột trong bảng quan hệ, ching hạn các số

nguyên duong 3

Là tiến trình chuyến tog độ từ một hệ tog độ này sang một bệ khác thông qua phép tịnh tiến, phép quay

và chia tÍ lệ, ARC/INFO cung cấp các phép bị cry: ôn en lpr ecewlse linear,

chiếu, phép hiệu chính số liệu NADCON sử dụng phép bién đổi độ cong tối thiểu, và phép biển đổi đa

'® M6 hình đừ liệu địa lý quan lý thang tin đưới dang một mang theo hàng và theo cột các 6 vuông có

kích thước bing nhau Mỗi 6 lưới được biểu điển bởi vị trí tog độ địa lý x, y của chúng

17

Mội tập tin dữ liệu sé về không gian và dữ liệu thuộc tính thật sự tổn tại theocách nay hoặc cách khác Đó có the là cơ sở dữ liệu của một quốc gia hoặc cơ sở

dữ liệu (database)!! đặc thù riêng biệt của bộ, hay một dự án, hoặc của công ty.

Trong một vài trường hợp sự chuyển đổi là cần thiết trước khi dit liệu có thé

được nạp vào cơ sở đữ liệu được yêu cầu Thông thường sử dụng các thuộc tính

của cơ sở dit liệu dBase và Oracle'° Thinh thoảng chương trình dang bang tính

như Lotus, Quattro, hoặc được sử dụng nhiễu là Excel, mặc cho các phần mém

này không thật sự được xem như là một cở dữ liệu chỉnh thống Hình ảnh viễn

thám (Remote-sensing) là tập hợp dữ liệu số được ghi lại từ hoạt động của vệ

tinh nhân tạo dưới sự quan lý của một cơ quan vả ảnh được lưu trữ trong chính

cơ sở dit liệu của chúng.

" Là tập hợp logic của các thông tin có liền kết, được quản lý và lưu như một don vị, thường được lưu

trên một số bộ lưu trừ thử cắp, như băng tir hoặc dia Cơ sở đờ ligu GIS bao gồm da liệu vẻ vị trí không

gian và hình dạng của các đối tượng địa lý, được ghi lại như những điểm, đường, vùng, 6 lưới, hoặc lưới tam giác bắt chính qey, cũng ahu các thuộc tinh của chúng.

© Là hệ quản trị CSDL quan hệ Với ORACLE, ARC/INFO có thé uy cập vie DATABASE

INTEGRATOR

!? Là thông tin về một đối tượng thu được ma không có sự tiếp xúc vật tý Phương thức bao gồm anh

chụp trên khong, 4oh rađa và ánh vệ tink.

PHAN 2:

TÌM HIẾU VE GIS

Các mô hình hệ thống thông tin địa lý

Tất cả các hệ thông đều được cấu tạo bởi các bộ phận nhất định GIS cũng

vậy, nó được cấu tạo bởi những bộ phận đặc trưng cho nó Trong cuốn

Fundamental of GIS and Application, hai tác giả Nualchawee, K và Hung Tran

(1998) đã giới thiệu GIS gồm $ thành phan cơ bản ld: Phần cứng, phần mém, dữ liệu, con người và giao diện với người dùng trong đó hai ông cho rằng dữ liệu là

thành phần quan trọng nhất của hệ thống thông tin địa lý.

Lê Thạc Cán và CTV(1993) đã chia GIS thành 2 phần cơ bản là (1) Bộ xử lý

trung tâm bao gdm các thiết bị phần cứng như dụng cụ vẽ, số hóa, đĩa cứng, bộ phận xử lý để tạo dữ liệu trên màn hình (2) Phần mẻm có chức năng nạp thông tin, quản ly dữ liệu, phân tích trình bay kết qua để đưa ra thông tin giao diện với

người dùng Nguyễn Thế Thận và Tran Công Yên khi dé cập đến các thành phan

của hệ thống thông tin địa lý đã nêu ra 4 thành phần là: Phan cửng, phin mém,

cơ sở dữ liệu và người sử dụng Các ông còn cho rằng người sử dụng đóng vai

trò trung tâm, có chức năng thực hiện các thao tác điều hành hệ thống GIS.

Các cách chia trên tuy khác nhau về cách phân chia số lượng các hợp phân

va thm quan trọng của mỗi hợp phẩn, nhưng về co ban là giống nhau (luôn bao

gồm: tin học, thông tin và con người) Như vậy ta có thé gap các cách chia như

đưới đây:

(1) Mô hình hệ thống 3 thành phan: phần cứng, phần mềm, con người.

(2) Mô hình hệ thống 4 thành phần: kỹ thuật (technoware) bao gồm phần cứng, phan mềm, thông tin (infoware), tô chức (orgaware), con người (humanware).

(3) Mô hình 5 thành phan: phần cứng, phần mém, dữ liệu, qui trinh, con người

(4) Mô hình 6 thành phan: phần cứng, phan mém, dit liệu, qui trình, tô chức, con

ngudi.

THU VIEN

Trưởng Ðat-Hoc Su-Pham

TP HO-CHI-MINK 19

Bao gồm hệ thống máy tính hoặc mạng máy tính cho phép nhập xuất, lưu

trữ, truyền và hiên thị dữ liệu không gian trên một hệ GIS đang hoạt động

Trong đó, hệ thống máy tính gồm có 1 máy hoặc nhiều máy được kết nồi

thành một hệ thống mạng; các thiết bị ngoại vi để nhập, xuất dữ liệu như

máy digitizer, scanner, máy in, plotter, máy ghi đĩa quang hoặc CD, bang từ,

và các thiết bị định vị khác, v.v Với công nghệ ngày càng phát triển như

hiện nay, phin mềm GIS có khả năng chạy trên rất nhiều dang phẩn cứng, từ trình máy chủ đến trình máy khách chạy độc lập hoặc liên kết mạng Tuy theo mục tiêu và qui mô tổ chức hệ thống thông tin địa lý, nhà thiết kể sẽ xác định qui mô và cấu hình phần cứng thích hợp Phân cứng được thiết kế như

một hệ thống mạng máy tính cục bộ (LAN) hoặc mạng diện rộng (WAN),

tùy theo nhiệm vụ cúa hệ thống Các thiết bị cập nhật dữ liệu thường xuyên,

các thiết bị lưu trữ, hiển thị cũng được trang bị đáp ứng mục tiêu, nhiệm vụ

của hệ thông

2.2 Phần mềm (Software):

Phin mềm GIS bảo đảm đủ 4 chức năng của hệ thông thông tin địa lý

là nhập, lưu trữ, phân tích và xử lý, hiển thị dữ liệu không gian, phí không

gian Ngoài ra, phần mềm còn phải đáp ứng yêu cầu của hệ thống mở, cho

20

phép nâng cấp khí can thiết hoặc và có thé liên kết với các hệ thống khác,

đặc biệt là hệ thông cơ sở dữ liệu thuộc tính hiện có Hiện nay, trên thế giới

có rất nhiều phần mém khác nhau, mỗi một phần mềm đều có điểm mạnh riêng, tuỳ theo mục tiêu khai thác mà người sử dụng có thể quyết định trang

bị phần mềm hợp lý Phần mềm của hệ thống cần được trang bị từng bước và

phù hợp với chức năng nhiệm vụ của từng vị trí trong hệ thông, không nhất

thiết phải trang bị những phần mềm quá lớn hoặc quá nhỏ Ở đây cũng cẳn

quan tâm đến khả năng mở rộng, tương thích của phan mềm và format dữ

liệu do phần mềm tạo ra Trong những trường hợp cẳn thiết, cũng có thé thiết

kế bố sung những phan mềm chuyển đổi format dit liệu Các phần mềm về

GIS cung cấp các chức năng và công cụ để lưu trữ, phân tích, hiến thị thông

tin địa li Chúng ta có thể tim thấy nhiều phan mém chuyên vẻ GIS như:

MapInfo, ARC/Info, AutoCAD Map,v.v Các thành phản chính trong phần

mềm GIS là:

# Công cụ nhập (input) và thao tác (manipulation) trên cúc thông tin địa lí.

£@ Hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMSTM - DataBase Management System).

@ Công cụ (Tools) hỗ trợ hỏi đáp, phân tích và hiển thị địa lí (query,

analysis, visualization).

@ Giao diện dé hoạ người máy (graphical user interface - GUI) để truy cập

các công cụ (Tools) dé dang.

2.3 Dir liệu (Data):

Đây la thành phan quan trọng nhất lưu trữ thông tin địa lý gồm hai phần chính là cơ sở dữ liệu nền và cơ sở đữ liệu chuyên ngành được thu thập, lưu

trữ theo một cấu trúc chuẫn, có thé liên thông trên mạng va được bảo quản

theo một chế độ nhất định Các dữ liệu địa lý và dữ liệu thuộc tính liên quan

có thẻ được người sử dụng tự tập hợp hoặc được mua từ nhà cung cấp đữ

liệu thương mại Hệ GIS sẽ kết hợp dữ liệu không gian với các nguồn dữ liệu

“ Lá tập hợp các chương trình máy tính về tổ chức các thông tin trong một hệ cơ sơ di liệu DBMS hỗ trợ việc cấu trúc co sở dí liệu wong một khuôn dang chuẩn và cung cấp các công cụ cho nhộp, kiểm tra,

lưu, boi dap và thao tác dữ liệu.

21

khác, thậm chỉ có thé sử dụng DBMS dé tổ chức lưu giữ va quan lý dữ liệu.

Tại đây có những bải toán đặt ra như mô hình cơ sở dữ liệu phục vụ các yêu

cầu lưu trữ, truy xuất, hiển thị, công nghệ nhập dữ liệu, phân quyển sử dụng

đữ liệu, an ninh dữ liệu trên mạng, tổ chức cơ sở dữ liệu phân tán hay tập

trung, v.v

© Cơ sở dữ liệu nén bao gồm những lớp dữ liệu mà hệ thống thông tin

địa lý chuyên ngành nao cũng sử dụng như dit liệu vẻ lưới tọa độ (tọa

độ địa lý, tọa độ quốc gia), dữ liệu về giao thông, dit liệu về thủy văn,

đữ liệu về độ cao, dữ liệu về hành chánh, v.v

o Cơ sở đữ liệu chuyên ngành bao gồm dữ liệu của các yếu tố chuyên

ngành được biểu diễn theo mô hình dit liệu không gian va phi không

gian liên kết Có thể có cơ sở dữ liệu của các chuyên ngành như tải

nguyên thiên nhiên, môi trường, sử dụng đắt, cơ sở hạ tằng kỹ thuật, các chuyên nganh kinh tế xã hội Khi thiết kế cơ sở dit liệu chuyên

ngành can chủ ý đến những quan hệ giữa các yếu tố đơn tính trong

một chuyên ngành đồng thời những quan hệ của các yếu tố giữa các

ngành với nhau Đối với mỗi chuyên ngành, tủy theo mục tiêu của hệthống thông tin địa lý, những qui trình xây dựng cơ sở đữ liệu được

thiết kế khác nhau,

1.4 Chuyén viên (Personnel):

Yếu tố con người trong công nghệ GIS không những chỉ là những

người có nhiệm vụ tập hợp dữ liệu một cách đầy đủ và chính xác, mà còn là

những người có khả năng ứng dung các kết quả từ GIS để đưa ra những

quyết định đúng đắn cho những ứng dụng cụ thé La yếu tố quyết định sự thành công trong tiễn trình kiến tạo hệ thống và tính hữu hiệu của hệ thống trong tiến trình khai thác vận hành Người sử dụng GIS có thể là nhân viên,

chuyên viên phân tích, thiết kế, phát triển, bảo trì hệ thống thông tin dữ liệu

GIS hoặc những người dùng GIS để giải quyết các van dé trong công việc.

Công nghệ GIS sẽ bị hạn chế nếu không có con người tham gia quản lý hệ

22

thống vả phát triển những ứng dụng GIS trong thực tế Trong hệ thông thông

tin địa lý, con người sẽ làm việc trên 3 vị trí cũng la 3 cấp có chức năng khác

nhau: quản trị, kỹ thuật GIS, kỹ thuật chuyên ngành.

2.5 Phuong pháp:

Một hệ GIS thành công giải thích theo khía cạnh thiết kế và luậtthương mại là được mê phỏng và thực thi duy nhất cho mỗi tổ chức Về tổchức thi tùy theo mục dich vả qui mô triển khai, hệ thống thông tin địa lý

được tô chức theo một cơ chế nhất định để phát huy tính hiệu quả của hệ

thống nhằm đạt đến mục tiêu Trong hệ thống thông tin địa ly, tổ chức giữmột vai trò rat quan trọng vì có tô chức, có qui chế thích hợp, việc chia sẻ va

bảo vệ tải nguyên thông tin, việc cập nhật di liệu mới được thực thi, hệ

thống mới phát huy tính hiệu quả của nó

That vậy, tổ chức GIS tạo điểu kiện để xây dựng một sự hợp tác trong

nội bộ một chuyên ngảnh và giữa các chuyên ngành với nhau đẻ thiết lập sự

liên thông, trao đổi dữ liệu theo một định chế nhất định đồng thời tổ chức

cũng tạo diéu kiện hỗ trợ kỹ thuật, chịu trách nhiệm bảo đảm hoạt độngthông suốt của hệ thống

Tổ chức giúp cho hệ thống thông tin địa lý một cơ chế hoạt động theo

đúng định hướng là một hệ thống trợ giúp quyết định làm công tác phục vụ quan lý Ở đây, tùy theo qui mô và nhiệm vụ, có thể thành lập một đơn vị để

vận hành hệ thống hoặc it nhất cũng phải có một qui chế vận hành hệ thông

xác lập việc quản lý, chia sẻ tải nguyên dữ liệu, qui trình sử dụng, khai thác

hệ thống, quí định những đơn vị phải liên thông với hệ thống kèm với quyển

lợi, trách nhiệm của mỗi đơn vị tham gia Hệ thông không thẻ khai thác hữu

hiệu, phục vụ công tác quan lý nếu chưa có một qui chế hoạt động thích hợp.

Trong những hệ thống thông tin địa lý phục vụ quản lý hành chánh một địa

phương công việc khung (framework) giữ vai trò quan trọng trong việc tổchức hệ thông sao cho có hiệu quả cao nhất

2.6 Qui trình :

23

Các qui trinh xử lý tác nghiệp được nhà phân tích thiết kế hệ thống

xác lập khi xây dựng hệ thống Qui trình là một thành phần cần được quan

tâm xây dựng trong tiễn trình kiến tạo hệ thống thông tin địa lý, ít nhất cẳn

có những qui trinh nhập dữ liệu, qui trình lưu trữ, bảo quan dữ liệu, qui trình

truy van dữ liệu qui trình kết xuất - hiện thị dit liệu

Gis làm việc như thế nào?

Hình 3: Mô hình các lớp thông tin.

GIS lưu giữ thông tin vẻ thế giới thực đưới dang tập hợp các lớp chuyên dé

có thé liên kết với nhau nhờ các đặc điểm địa lý Diéu này đơn giản nhưng vô

cùng quan trong và là một công cụ đa năng đã được chứng minh là rất có giá trị

trong việc giải quyết nhiều vin dé thực tế.

Sức mạnh của GIS đến từ khả năng liên kết các thông tin riêng biệt trongphạm vi không gian nhờ các đặc điểm địa li Nhiéu thông tin chúng ta có vé thế

giới của chúng ta như thông tin vị trí xác định về việc thiết lập tuyến đường

phan phối của các chuyến xe, đến lập báo cáo chi tiết cho các img dụng quyhoạch, hay mô phỏng sự lưu thông khí quyền toản câu hay đơn giản thông tin về

trận mưa rao, thì điểu quan trong ma chúng ta phải biết là nó sẽ xuất hiện ở đâu.

Việc nay được xác định dựa trên các thông tin địa lý hoặc những tham khảo địa

lý hiện như kinh độ, vĩ độ hoặc tọa độ lưới quốc gia hay chứa những tham khảođịa lý dn như địa chỉ, mã bưu điện, tên vùng điều tra dân số, bộ định danh các

khu vực rừng hoặc tên đường Mã hoa địa ly la quá trình tự động thường được

dùng đẻ tạo ra các tham khảo địa lý hiện (vị trí bội) từ các tham khảo địa lý ẩn(là những mô tả, như địa chi) Các tham khảo địa lý cho phép định vị đối tượng(như khu vực rừng hay địa điểm thương mại) va sự kiện (như động dat) trên bẻ

mặt quả đất phục vụ mục đích phân tích

Việc so sánh các thông tin về lượng mưa cùng với các thông tin khác, như vị tri của đâm lây chạy qua có thé chi cho ta biết đôi chút về việc đầm lay tiếp nhận

được lượng nước tử trận mưa rao là bao nhiêu Thực tế có thé chi ra những dim

lẫy cạn khô, và điều này có thể cho ta kết luận thích hợp về việc giải quyết cácvin để nhu cầu của con người với hiện tượng đầm lady có tác động qua lại với

nhau Bởi vậy một hệ GIS, có thể cung cấp cho ta các thông tin mới tốt nhất sovới việc phải giải quyết vấn để theo cách thông thường tỏ ra kém hiệu quả hơn

nhiều.

Những dit liệu từ máy tính có thé đưa vào hệ GIS một cách trực tiếp bởi các

nha sản xuất, các tổ chức liền bang, quốc gia va của các tổ chức chính phủ, hay

một tô chức cá nhân, giới nghiên cứu và của những tổ chức phi chính phủ.

Sự khác biệt về tinh chất của dữ liệu trong việc thiết lập bản dé có thé được

đưa vào hệ GIS ( xem hình 5a, 5b, 5c,5d, Se, Sf, vả hình 6) Cũng thể, một hệ

GIS chuyển đổi các thông tin số hóa hiện tại, có thé lả bat cứ cách thiết lập nào

trong bản đô, đưa vào GIS, việc thiết lập đó có thé công nhận vả mang lại lợi ích

25

nhất Ví dụ, những hình ảnh số thu được từ vệ tỉnh có thé được phân tích lại bởi

các nhà sản xuất bản dé số và đưa ra các thông tin về vùng đất sử dụng vả ving

đất bao phủ cây xanh (Hình 7 va 8) Cũng thé, việc điều tra dan số hoặc dữ liệu

thay học dang bảng có thể được chuyển đổi như dạng bảng để được thiết lập và

cung cấp được các lớp thông tin theo một chủ dé trong hệ GIS (Hinh 9 và 10)

Hình Sb USGS DLG về dòng chả

của Sở Do đạc Địa chất Mỹ (Digital các nhánh stag, 5

Line Graph files from the US.

Gcological Survey / USGS)"

Hình Sc USGS DLG dạng các đường

siêu (ube đo độ cạo} Hình Sd Là khuôn dạng bộ dữ liệu độ

cao số hoá của USGS (DEM)16

'* Là các chuẩn khuôn dang số hoá do USGS đưa ra dành cho trao đôi các file đỡ liệu ban đồ và USGS ding chuẩn này dé phân phỏi các bộ dit liệu đổ hoạ đường dang số

** Digital elevation model - La biéu diễn số hoá cua một biến liên tục trên một mặt pháng hai chiếu

bang một mang chính tắc, giả trị z biếu điển một giá wi chưng Mô hình độ cao số hoá thường được đúng

dé biểu didn địa hinh Con được got là mô hình địa hình 44 hoá (digital serrain model - DTM}

26

Hình Se USGS quét, chỉnh lưu địa

hinh bản dé (đề họa số hóa sang dang

raster - Digital raster graphic (DRG),

Hình 6 USGS - Bản đỏ địa chat.

Hình 7 Ảnh chụp

từ vệ tỉnh nhận được Landsat!7

chuyển đổi qua

lớp.

Hình 9 Dữ liệu về điều tra dân số Hình 10 Những báo cáo vẻ thủy học

chứa thông tin địa chỉ chỉ ra lưu lượng của sông được lưu

lại chính xác cho ta xác định chính

xác vị trí, đặc tính của nó

Phân tích — cái gì ? và tại sao?

4.1 Trái tim của GIS

Kha năng phân tích của hệ thống là trái tim của GIS Điều gì phân biệt hệ

thống GIS từ các thông tin hệ thống khác là chức năng phân tích không gian của

nỏ mặc dù đữ liệu vào, chi phối phần lớn thời gian, đó là việc phân tích dữ liệu

dùng cho GIS, Khả năng phân tích không gian va các thuộc tinh phi không gian

trong dit liệu là câu trá lời về thé giới thực Chức năng phân tích không gian và

phi không gian thé hiện các thuộc tinh trong cơ sở dữ liệu như trả lời các câu hỏi

về thế giới thực Phân tích địa lý giúp giảm nhẹ phương cách nghiên cứu thế giới

thực bởi sự phát triển vả áp dụng mô hình Như thế mô hình chiếu sáng theo

phương hướng cơ bản trong dữ liệu địa lý và vì vậy các thông tin mới luôn được

sẵn sảng, kết quả của việc phân tích địa lý có thể truyền đạt với sự hỗ trợ từ bản

đỏ hoặc cá hai, Tô chức cơ sở đữ liệu đưa vào các lớp (layer)"* bản đồ là không

đơn giản mặc dù lí do của các tổ chức là sáng sia, đúng hơn là cung cấp nhanh

chóng việc truy cập các thanh phan dữ liệu can tìm cho việc phân tích địa lý

Khách quan việc phân tích địa lý là quá trình biến đổi dữ liệu đưa vào sử dụngcác thông tin hữu ích đến việc thöa mãn yêu cầu hoặc giải quyết một cách khách

quan yêu cau của con người ở mọi cap độ trong các điều khoản chỉ tiết Một điều

quan trọng lá việc phân tích này có thé cho ta dự đoán các sự kiện xảy ra ở các

28

khu vực khác nhau hoặc địa điểm khác nhau trong cùng một thời gian.

4.2 Phân tích như thé nào?

Trước khi bắt dau việc phân tích địa lý, một điều can là đánh giá van dé và

thiết lập mục tiêu Yêu cdu phân tích trình bay từng bước một rd rằng nhằm đi

đến một kết luận chính xác, khoa học Phạm vi cho việc phân tích địa lý được

chia nhỏ ra như sau:

« Truy vấn cơ sở đữ liệu

« _ Xếp chồng (các lớp dữ liệu được hiển thị).

* Phan tịch trạng thái gan.

« Phan tích mạng.

« Mô hình sé địa hỉnh

« _ Phân tích thống kê và tạo bảng

4.2.1 Phân tích không gian

Có thé giúp chúng ta:

« Dd liệu đồng nhất theo một hướng

« Tao mới các quan hệ từ dữ liệu.

+ Dễ nhận thấy mối quan hệ phức tạp giữa tập các dữ liệu.

« _ Tốt hơn khi đưa ra quyết định.

4.2.2 Phân tích địa lý

Phân tích về vấn dé nào đó cùng với một vài khía cạnh địa lí

« - Xác định khu vực dia lý.

+ Giải quyết những tác nhân ảnh hướng đến vị trí khu vực va vùng.

+ Sự quan trọng của môi quan hệ trong việc giải quyết các yếu tổ và mô

hình (model) '.

Một vài ví dụ cho những ứng dụng nảy:

+ Ving lân cận, gan.

* Khoảng cách mạng.

« Mat phẳng khoảng cách

Phan tịch không gian — Một vải ứng dung

29

£@ Xây dựng đoạn đường từ A đến B ở đâu?

@ Đẻ giảm thiểu những tác động, anh hưởng của việc xây dựng đoạn

đường nảy chúng ta sẽ thực hiện như thé nao?

¬wW*

=

—*

Hình II

4.2.3 Mối quan hệ từ mô hình đến phân tích

Mô hình tìm kiếm quyết định hoàn toàn khả năng lựa chọn để đi đến một

kết luận mong muôn

Mô hình xác minh quyết định quá trình đữ liệu thô đưa vào khuôn mẫu là

Không chắc chắn với tỉ lệ đo được của bất kỳ nguồn đữ liệu nảo.

Khó khăn khi cần chon dé liệu phù hợp với yêu cầu

Kho khăn vé mặt tinh toán.

Khối lượng cũng như chất lượng câu hỏi

Đối tượng phức tạp.

Một vải địa chi của GIS có thé gây nhiều trở ngạy (nhưng không phải là

tắt cả)

30

4.2.5 Phân tích mạng

Mô hình mạng 1a cơ sở nền tang để liên kết các thành phần một cách hợp lí,

gềm có hau hết các vấn để cần lưu tâm sau:

1 "Nút" định nghĩa điểm bắt đầu, kết thúc va điểm giao

2 “Mat xích" là đường đặc trưng nỗi các nút

3 "Đường liên kết" ban chất là đoạn nối hai điểm biểu điễn vị trí đi và vị trí

đến của mắt xích.

Khả năng phân tích mạng dùng trong GIS Một cách đơn giản và phần lớn là

bên ngoài các ứng dụng trong phân tích mạng như:

+ Phan tích mạng dang đường.

« Lar lượng mat độ giao thông.

«Ö Mang dây cáp điện thoại.

« Ong dẫn dau,

Rõ ràng các ứng dụng nảy có thể cung xác định vị trí trung tâm căn cứ trên

khoảng cách du lịch Nền tảng của kiểu mạng phân tích này đơn giản chỉ là lấy

thông tin từ phân tích mạng phức tạp hơn, phát triển thông tin trong mô hình

mạng rồi dẫn đến thông tin cần tìm Một ví dụ kinh điển là đường quỹ đạo ngắnnỗi giữa hai điểm Mô hình vector phù hợp với phân tích mạng hơn lả mô hình

« C6 bao nhiêu nét đặt trưng dé tạo ra hạng mục duy nhất này?

« Tóm tắt bởi bất kỳ thuộc tính?

4.3 Truy vấn” cơ sở đữ liệu

Chọn hiển thị và lấy thông tin từ cơ sở dữ liệu trong số các yêu cầu cơ bảncan có cúa GIS Kha năng được lựa chọn thông tin từ hệ thống GIS là một công

cụ quan trọng Truy van cơ sở dit liệu đơn giản yêu cầu cần thiết là thông tin lưutrữ Căn bản ta có hai kiêu truy van chung mà GIS cho phép:

- — Truy vấn thuộc tính.

- Truy vấn hình học

Ban để đặc trưng có thể đưa ra các yêu cầu có thuộc tính nền tảng Ví dụ,

hay chi ra tất cả các khu vực thành thị có mật độ dân số lớn hơn 1.000/kmẻ.

Nhiều hệ thống GIS bao gồm các hàm phức tap của hệ quản trị cơ sở dữ liệu

(Relational database management system - RDBMS)” nhận biết được ngôn ngữ hỏi đáp có cấu trúc (Standard Query Language - SQL)” đến việc tìm kiểm

một cơ dở dé liệu GIS Thuộc tinh của cơ sở đữ liệu, một cách tổng quát, là việc

lưu trữ trong một bang” các mỗi quan hệ các mô hình cở sở dữ liệu theo mộtluật chung nhất liên kết đến dữ liệu hình học Đây là cơ sở dữ liệu có thể tìmkiếm với các đặc trưng riêng biệt Tuy nhiên, phức tạp hơn hỏi đáp có thể canđến sự hỗ trợ từ SQL

GIS có thẻ thực hiện truy van hình học Một ứng dụng đơn giản, cho một vi

dụ là chỉ ra các thuộc tinh hiển thị đối tượng bởi sự đồng nhất nó với trỏ chuột

vào điểm nháy dé thị Ở đây ta có 5 kiểu cơ bản của truy van hình học là:

- — Truy vấn điểm,

- _ Truy van dang hình chũ nhật,

- Truy vấn bởi vòng tròn,

- — Truy vin bởi đường,

- — Truy vấn bởi đa giác,

Kiểu truy vấn phức tạp hơn vẫn là ding cả hình học và thuộc tính tìm kiểmtheo một tiêu chuẩn nào đó cùng lúc Nhiêu hệ GIS buộc phải chia thành 2 kiểu

32

truy vấn riêng biệt Tuy nhiên, một vài hệ GIS, sử dụng cơ sở dit liệu lưu trừ cahai dữ liệu hình học và thuộc tinh, cho phép truy vấn không gian (spatial

query)” hệ Hybrid.

4.4 Thao tác chồng xếp

Thao tác chồng xép đưa ra tiêu chuẩn cho hệ GIS Sử dụng các thao tác, các

yếu tố không gian mới tạo bởi các chồng xếp của bản đồ Nền tảng có hai kiểu

khác nhau của thao tác chong xếp phụ thuộc vao sự độc lập cau trúc dữ liệu:

@ Chồng xếp Raster: Một cách tương đổi, nó liên hệ các thao tác không

phức tạp lắm và thường có nhiều bộ dữ liệu (data set)” có thé được tổ

hợp và hiển thị một lan.

@ Chẳng xếp Vector: Có nhiều khó khăn và phức tạp và bao gdm việc xử lý

các tiễn trình,

4.5 Toán tử lô gic.

Khái niêm logic của bản đồ có thé ứng dung xuyên suốt chỏng xếp Toán tử

logic là ham Boolean Có 4 kiểu cở bản của toán tử Boolean: OR, AND, NOT,

và XOR Với cách dùng của toán tử logic, hoặc toán tử Boolean, các thành phan

của toán tử không gian / hoặc chọn thuộc tính (attributes)°" thỏa điều kiện để

thực thi, phụ thuộc vao 2 hoặc hơn các thành phan hoặc thuộc tính không gian

4.6 Chồng lớp Vector”

Trong chông lớp vector, các đặc trưng của bản đồ và các thuộc tính liên kếtlại theo yêu cầu nha sản xuất, sản phẩm là bản dé mới thẻ hiện các họp phantrên Quy tắc logic có thé ứng dụng để đưa ra bản dé mới với các phần Chồng

lớp Vector có thể biểu diễn trên sự khác biệt về kiểu của đặc trưng ban dé như

Chồng lớp đa giác trong đa giác

Chỏng lớp đường trong đa giác

Chồng lớp điểm trong đa giác

33