Hệ thống thông tin địa lý ( GIS) ứng dụng trong quản lý thông tin địa lý biển Hải Phòng

MỘT SỐ THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT GIS Hệ thống thông tin địa lý Geography Information System GPS Hệ thống định vị toàn cầu Global Positioning System DGPS Phép đo GPS vi sai Differential Gl

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

Hà Nội - 2011

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

MỘT SỐ THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT iv

DANH MỤC HÌNH VẼ v

MỞ ĐẦU v

CHƯƠNG I: HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ GIS VÀ ỨNG DỤNG TRONG QUẢN LÝ DỮ LIỆU BẢN ĐỒ SỐ 3

1.1 Khái niệm về hệ thống thông tin địa lý 3

1.2 Các phép chiếu không gian của GIS 7

1.2.1 Hệ thống tham chiếu không gian 7

1.2.2 Hệ toạ độ địa lý 7

1.2.3 Hệ toạ độ quy chiếu 8

1.2.4 Các phép chiếu cơ bản 9

1.2.4.1 Mặt hình nón 9

1.2.4.2 Mặt hình trụ 9

1.2.4.3 Mặt phẳng phương vị 10

1.3 Cơ sở dữ liệu trong hệ thống thông tin địa lý GIS 10

1.3.1 Cơ sở dữ liệu không gian 11

1.3.1.1 Mô hình dữ liệu Vector 11

1.3.1.2.Mô hình dữ liệu Raster 14

1.3.1.3 So sánh mô hình Raster và Vector 17

1.3.2 Cơ sở dữ liệu phi không gian 18

1.4 Các phương pháp xây dựng bản đồ số 18

1.5 Khả năng làm việc của GIS 23

1.6 Các lĩnh vực ứng dụng GIS 23

1.7 Kiến trúc của chương trình ứng dụng GIS 26

1.7.1 Hệ quản trị CSDL GIS 26

1.7.1.1 Mô hình khái niệm 26

1.7.1.2 Mô hình ngữ nghĩa 27

1.7.1.3 Mô hình logic 28

1.7.1.4 Mô hình quan hệ 28

1.7.1.5 CSDL hướng đối tượng 29

1.7.2 Kiến trúc của chương trình ứng dụng GIS 29

1.7.2.1 Kiến trúc đối ngẫu 29

1.7.2.2 Kiến trúc tầng 30

1.7.2.3 Kiến trúc tích hợp 31

1.8 Kết luận 32

CHƯƠNG II : GIẢI PHÁP SỐ HOÁ SỐ BẢN ĐỒ BIỂN HẢI PHÒNG VÀ TỔ CHỨC DỮ LIỆU BẢN ĐỒ 33

2.1 Giải pháp số hoá và tổ chức bản đồ số biển Hải Phòng 33

2.1.1 Giải pháp số hoá bản đồ số biển Hải Phòng 34

2.1.1.1 Tiền xử lý bản đồ số 35

2.1.1.2 Hiệu chỉnh bản đồ số dựa trên bàn số hóa 35

2.1.1.3 Mã hóa đặc trưng bản đồ 36

2.1.1.4 Tìm kiếm và hiệu chỉnh lỗi 37

2.1.2 Tổ chức dữ liệu bản đồ số 38

2.2 Giới thiệu MAPINFO, MAPX và tổ chức dữ liệu bản đồ 41

2.2.1 Giới thiệu về MAPINFO 41

2.2.2 Giới thiệu về Mapx 42

2.2.2.1 Geoset 42

2.2.2.2.DataSet 44

2.2.2.3.Các phương thức khác 44

2.3 Cách thức tổ chức dữ liệu bản đồ của MAPINFO 45

2.4 Kết luận 49

CHƯƠNG III : PHÂN TÍCH THIẾT KẾ VÀ CÀI ĐẶT THỬ NGHIỆM 50

3.1 Phân tích các yêu cầu đặt ra cho hệ thống 50

3.2 Phân tích chức năng nhận tín hiệu GPS 51

3.2.1 GPS và tín hiệu GPS 51

3.2.1.1 Giới thiệu GPS 51

3.2.1.2 Cách hoạt động của GPS 52

3.2.1.3 Chính xác của GPS 52

3.2.1.4 Tín hiệu GPS - Cấu trúc tín hiệu GPS 53

3.2.2 Phương pháp đọc tín hiệu GPS từ máy thu GPS 55

3.3 Phân tích và thiết kế chương trình 59

3.3.1 Biểu đồ phân cấp chức năng 59

3.3.2 Biểu đồ luồng dữ liệu 60

3.3.2.1 Biểu đồ mức ngữ cảnh 60

3.2.2 Biểu đồ mức đỉnh 61

3.3.2.3 Biểu đồ mức dưới đỉnh 62

3.3.2.3.1 Khối hiển thị bản đồ 62

3.3.2.3.2 Khối cập nhật bản đồ 62

3.3.2.3.3 Khối tìm kiếm và hiển thị 63

3.3.2.3.4 Khối các tiện ích bản đồ 64

3.3.2.3.3 Khối phân quyền 65

3.3.3 Cơ sở dữ liệu thuộc tính 66

3.4 Thiết kế khối của chương trình 68

3.4.1 Giao diện chính của chương trình 68

3.4.2 Giao diện lựa chọn hiển tỉ lệ hiển thị 69

3.4.1 Giao diện đăng nhập hệ thống 69

3.4.3 Giao diện cập nhật thông tin đối tượng 70

3.4.4 Giao diện cập nhật loại đối tượng 70

3.4.5 Giao diện tìm kiếm đối tượng 71

3.4.6 Giao diện kết nối hệ thống với GPS 72

3.4.7 Giao diện thay đổi cấu hình thiết bị truyền GPS 73

3.5 Đánh giá hiệu năng hệ thống 74

KẾT LUẬN 75

TÀI LIỆU THAM KHẢO 77

MỘT SỐ THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT

GIS Hệ thống thông tin địa lý (Geography Information System)

GPS Hệ thống định vị toàn cầu (Global Positioning System)

DGPS Phép đo GPS vi sai (Differential Global Positioning System)

LORAN Hệ thống dẫn đường dài (LOng RAnge Navigation)

TACAN Hệ thống dẫn đường hàng không (TACtical Air Navigation)

VOR/DME Hệ thống dẫn đường hàng không dân sự sử dụng VHF (VHF

Omnidirectional Range/Distance Measuring Equipment ) GLONAS Hệ thống dẫn đường của liên bang Nga

GALILEO Hệ thống dẫn đường của liên minh châu Âu

CSDL Cơ sở dữ liệu

DBMS Hệ quản trị cơ sở dữ liệu (Database Management System)

VBB Vịnh Bắc Bộ (Địa danh)

3D Không gian ba chiều (3 Dimension)

EDR Mô hình quan hệ thực thể (Entry relationship diagram)

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Mô hình một hệ thống thông tin địa lý 4

Hình 1.2 Các tầng trong bản đồ đô thị 4

Hình 1.3 Phần mềm GIS và các chức năng thực hiện 5

Hình 1.4 Mô phỏng cách biểu diễn trên quả cầu 7

Hình 1.5 Dữ liệu GIS 11

Hình 1.6 Dữ liệu biểu diễn dạng Vector 12

Hình 1.7 Dữ liệu biểu diễn dạng Raster 14

Hình 1.8 Sự ảnh hưởng của kích thước tế bào 15

Hình 1.9 Đánh chỉ số phân vùng 16

Hình 1.10 Biểu diễn dạng Vector và Raster 17

Hình 1.11 Biểu diễn thế giới thực 17

Hình 1.12 Ảnh chụp thành phố từ máy bay 20

Hình 1.13 Ảnh chụp từ vệ tinh một góc Vịnh Bắc Bộ 20

Hình 1.14 Ảnh bản đồ VBB được quét vào máy tính 22

Hình 1.15 Bản đồ số VBB sau khi được số hoá bằng cách xác định các biên 22

Hình 1.16 Các mức biển diễn thông tin trong CSDL 26

Hình 1.17 Sơ đồ quan hệ thực thể 27

Hình 1.18 Phân tầng 27

Hình 1.19 Kết hợp 28

Hình 1.20 Tập hợp 28

Hình 1.21 Kiến trúc đối ngẫu của GIS 30

Hình 1.22 Kiến trúc phân tầng của GIS 31

Hình 1.23 Kiến trúc tích hợp của hệ GIS 31

Hình 2.1 Chia các mảnh bản đồ trong thực tế 33

Hình 2.2 Bản đồ toàn cảnh VBB 34

Hình 2.3 Lỗi đoạn thẳng lơ lửng 37

Hình 2.4 Chập nút 37

Hình 2.5 Bản đồ số hóa Vịnh Bắc Bộ tỉ lệ 1/1.000.000 40

Hình 2.6 Bản đồ số hóa Biển Hải Phòng tỉ lệ 1/1.00.000 41

Hình 2.7 Mô hình tổng quan của Mapx 45

Hình 3.1 Mô hình của hệ thống 51

Hình 3.2 Xác định vị trí bằng GPS 55

Hình 3.3 Biểu đồ phân rã chức năng hệ thống 59

Hình 3.4 Biểu đồ ngữ cảnh hệ thống 60

Hình 3.5 Biểu đồ ngữ cảnh hệ thống 61

Hình 3.6 Biểu đồ ngữ cảnh hệ thống 62

Hình 3.7 Biểu đồ ngữ cảnh hệ thống 63

Hình 3.8 Biểu đồ ngữ cảnh hệ thống 64

Hình 3.9 Biểu đồ ngữ cảnh hệ thống 65

Hình 3.10 Biểu đồ ngữ cảnh hệ thống 66

Hình 3.11 Các bảng CSDL của hệ thống 68

Hình 3.12 Giao diện Form chính của chương trình 69

Hình 3.14 Giao diện Khuôn dạng đăng nhập hệ thống 70

Hình 3.15 Giao diện Khuôn dạng thông tin đối tượng 70

Hình 3.16 Giao diện Khuôn dạng cập nhật loại đối tượng 71

Hình 3.17 Giao diện Khuôn dạng tìm kiếm đối tượng 72

Hình 3.18 Giao diện Khuôn dạng kết nối với GPS 73

Hình 3.19 Giao diện Khuôn dạng thay đổi cấu hình kết nối 73

MỞ ĐẦU

Ngày nay thuật ngữ Hệ thống thông tin địa lý (GIS, Geography Information System) không còn xa lạ với những người làm việc trong lĩnh vực tin học vì lợi ích thực tế và những hứa hẹn của GIS trong tương lai Công nghệ GIS có ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực như: giao thông vận tải, quân sự, quản lý đô thị, quản lý hệ thống viễn thông, thuỷ lợi… Với một hệ thống GIS hoàn chỉnh kết hợp với kĩ thuật truyền thông và điện tử, một công ty vận tải biển có thể biết vị trí các con tàu của mình với độ chính xác cao và được cập nhật liên tục hành trình Hệ thống GIS được trang bị những luật suy diễn đúng đắn có thể đưa ra các dự đoán về ảnh hưởng của một dự án với môi trường trong tương lai nếu được tiến hành và từ đó đưa ra quyết định nên hay không nên tiến hành dự án đó Điều quan trọng là các thao tác đó được thể hiện trên một giao diện bản đồ thân thiện nhằm đem lại cho người sử dụng một cái nhìn trực quan nhất cho mọi câu hỏi đặt ra khi tác nghiệp

Hải Phòng là một thành phố biển với bờ biển trải dài trên 125 km Khối thông tin biển cần quản lý là rất lớn, đó là các thông tin địa lý tự nhiên, các thông tin về hệ thống an toàn hàng hải Tuy nhiên, hiện nay việc quản lý các thông tin đó vẫn được tiến hành thủ công thông qua bản đồ giấy và các giấy tờ lưu trữ Áp dụng tin học vào quản lý cũng chỉ số hóa được phần nào các thông tin đó Việc tìm kiếm cũng như xử lý số liệu vẫn chưa đồng bộ

Xuất phát từ thực thế đó, đề tài “Hệ thống thông tin địa lí ứng dụng trong quản lí thông tin địa lý biển Hải Phòng” với mục đích xây dựng hệ thống quản lý đồng bộ các thông tin địa lý và thuộc tính có tính thực tiễn cao Đề tài đặt ra các vấn

đề cần giải quyết gồm

1 Vai trò, nhu cầu của hệ thống thông tin quản lí biển Hải Phòng;

2 Khả năng của Hệ thống thông tin địa lí;

3 Phân tích, thiết kế hệ thống thông tin địa lí biển Hải Phòng;

Luận văn được trình bày với bố cục gồm ba phần : mở đầu, nội dung và kết luận phần mở đầu giới thiệu khái quát về đề tài, mục tiêu đề tài và các vấn đề cần giải quyết Nội dung chia thành ba chương

1 Chương I: Hệ thống thông tin địa lý gis và ứng dụng trong quản lý dữ liệu bản đồ số Chương này (i) Giới thiệu tổng quan về hệ thống thông tin địa lý, các đặc điểm cũng như các thành phần của hệ thống; (ii) Giới thiệu về các phép qui chiếu không gian trong việc số hóa đối tượng địa lý, các phương pháp mã hóa xây dựng dữ liệu không gian và các khả năng của GIS

2 Chương II : Giải pháp số hoá số bản đồ biển Hải Phòng và tổ chức dữ liệu bản đồ Chương này (i) Giới thiệu về giải pháp số hóa bản đồ biển Hải Phòng và bản đồ biển Vịnh Bắc Bộ, các bước thực hiện chi tiết trong quá trình số hóa; (ii) Các thức tổ chức dữ liệu bản đồ số phù hợp với yêu cầu bài toán

3 Chương III : phân tích thiết kế và xây dựng chương trình, cho phép trình bày việc phân tích và thiết kế hệ thống, giới thiệu các khối của chương trình và đánh giá hiệu năng hệ thống khi được triên khai thực tế

Phần kết luận trình bày các kết quả đã đạt được của đề tài cũng như khả năng ứng dụng thực tế của hệ thống và hướng phát triển để sản phẩm của đề tài thực

sự hữu ích trong việc quản lý thông tin địa lý biển Việt Nam

CHƯƠNG I: HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ GIS VÀ ỨNG

DỤNG TRONG QUẢN LÝ DỮ LIỆU BẢN ĐỒ SỐ

1.1 Khái niệm về hệ thống thông tin địa lý

Có nhiều cách hiểu cũng như định nghĩa khác nhau về GIS, song đều có điểm giống nhau như: bao hàm dữ liệu không gian, phân biệt giữa hệ thông tin quản

lý và GIS So với bản đồ thì GIS lưu trữ và biểu diễn dữ liệu hoàn toàn độc lập với nhau GIS cung cấp khả năng quan sát trên các góc độ khác nhau với cùng một tập

dữ liệu

Theo cách định nghĩa của dự án “The Geographer’s Craft” của khoa địa lý trường đại học TEXAS : GIS là cơ sở dữ liệu (CSDL) số chuyên dụng trong đó hệ trục toạ độ không gian là phương tiện tham chiếu chính GIS gồm các công cụ để thực hiện các công việc sau :

 Nhập số liệu từ bản đồ giấy, ảnh vệ tinh, ảnh máy bay, số liệu tổng hợp từ các nguồn khác

 Lưu trữ dữ liệu, khai thác, truy vấn CSDL

 Biến đổi dữ liệu, phân tích, mô hình hoá bao gồm các dữ liệu thống kê

và dữ liệu không gian

 Lập báo cáo gồm các bản đồ chuyên đề, bảng biểu, kế hoạch

Từ định nghĩa trên cho thấy ba vấn đề cơ bản của GIS:

1 Thứ nhất: GIS có quan hệ với ứng dụng CSDL, toàn bộ thông tin trong GIS đều liên kết với tham chiếu không gian, CSDL GIS sử dụng phép chiếu không gian như phương tiện chính để lưu trữ và truy cập thông tin

2 Thứ hai: GIS là công nghệ tích hợp, một hệ thống GIS đầy đủ có khả năng phân tích bao gồm phân tích ảnh vệ tinh, ảnh máy bay… hay tạo

Độ phức tạp của thế giới thực là không giới hạn Để lưu trữ, quản lý các dữ liệu về thế giới thực cần có một CSDL lớn Khi lưu trữ dữ liệu này cần giảm số lượng dữ liệu đến mức có thể quản lý được bằng các quá trình đơn giản hoá hay trừu tượng hoá Thực chất đó là quá trình tập trung chọn lọc những điểm cơ bản, đặc trưng nhất của đối tượng cần lưu trữ, loại bỏ các chi tiết thừa không cần thiết đồng thời hình tượng hoá đối tượng đó

Hình 1.1 Mô hình một hệ thống thông tin địa lý

Mục tiêu của GIS là: cung cấp cấu trúc một hệ thống để quản lý các thông tin địa lý khác nhau và phức tạp, các công cụ, các thao tác hiển thị, truy vấn, mô phỏng GIS lưu thông tin về thế giới thực thành các tầng bản đồ chuyên đề có khả năng liên kết địa lý với nhau từ các đối tượng có liên quan, khi thể hiện một bản đồ chuyên đề các tầng tương ứng được gọi ra

Hình 1.2 Các tầng trong bản đồ đô thị

Ví dụ bản đồ một thành phố có thể được tách thành các tầng để hiển thị và lưu trữ dữ liệu như hình trên Vậy có thể hiểu GIS là một tập hợp có tổ chức gồm: phần cứng, phần mềm, dữ liệu địa lý

 Phần cứng gồm: hệ thống máy tính, các thiết bị ngoại vi đặc biệt như bàn số hoá, máy vẽ, máy quét ảnh vào ra và thậm trí là cả các thiết bị công nghệ cao phục vụ việc thu thập số liệu bản đồ như vệ tinh, máy bay viễn thám Các thiết bị này có thể được nối với nhau thông qua các thiết bị truyền tin hoặc trực tiếp với mạng cục bộ

Layer địa hình

Layer đường

thông

Layer nhà ở Layer CTCC

GIS +

trừu tượng hoá

Phần mềm công cụ

CSDL

Người sử dụng

Thế giới thực

Kết quả

 Phần mềm gồm: hệ điều hành hệ thống, phần mềm quản trị cơ sở dữ liệu, phần mềm hiển thị đồ hoạ, các khối chương trình cung cấp cho người sử dụng các công cụ quản lý và phân tích không gian dễ dàng và chính xác Dựa trên mục tiêu xây dựng của hệ thống GIS mà lựa chọn các giải pháp đồng bộ cho phần cứng và phần mềm

Hình 1.3 Phần mềm GIS và các chức năng thực hiện

 Con người : ở đây là các chuyên viên tin học, chuyên gia GIS, thao tác viên GIS, phát triển ứng dụng GIS bao gồm:

a Người sử dụng hệ thống: là những người sử dụng GIS để giải quyết

các vấn đề không gian Nhiệm vụ chủ yếu của họ là số hóa bản đồ, kiểm tra lỗi, soạn thảo, phân tích các dữ liệu thô và đưa ra các giải pháp cuối cùng để truy vấn dữ liệu địa lý Những người này phải thường xuyên được đào tạo lại do GIS thay đổi liên tục và yêu cầu mới của kỹ thuật phân tích

b Thao tác viên hệ thống: có trách nhiệm vận hành hệ thống hàng ngày

để người sử dụng hệ thống làm việc hiệu quả Công việc của họ là sửa chữa khi chương trình bị tắc nghẽn hay là công việc trợ giúp nhân viên thực hiện các phân tích có độ phức tạp cao Họ còn làm việc như quản trị hệ thống, quản trị CSDL, an toàn, toàn vẹn CSDL tránh hư hỏng, mất mát dữ liệu

c Nhà cung cấp GIS: cung cấp các phần mềm, cập nhật phần mềm,

phương pháp nâng cấp cho hệ thống

Phần mềm thu thập dữ liệu

Giao diện người dùng

Phân tích không gian

Hiển thị báo cáo

Chuyển đổi dữ liệu

Hệ Quản trị CSDL địa lý

d Nhà cung cấp dữ liệu: là các cơ quan nhà nước hay tư nhân cung cấp

các dữ liệu sửa đổi từ nhà nước

e Người phát triển ứng dụng: là những lập trình viên, họ xây dựng giao

diện người dùng, giảm khó khăn các thao tác cụ thể trên hệ thống GIS

f Chuyên viên phân tích hệ thống GIS: là nhóm người chuyên nghiên

cứu thiết kế hệ thống, được đào tạo chuyên nghiệp có trách nhiệm xác định các mục tiêu của hệ GIS trong cơ quan, hiệu chỉnh hệ thống, đề xuất kỹ thuật phân tích đúng đắn

 Dữ liệu địa lý gồm Dữ liệu thống kê gắn theo các hiện tượng tự nhiên với những mức độ chính xác khác nhau Hệ thống thước đo của chúng bao gồm các biến tên, số thứ tự, khoảng và tỉ lệ Trong đó:

a Biến tên: những biến chỉ có tên, không theo một trật tự nào cả, ví dụ

như các loại đất (công viên, vùng dân cư, đất công nghiệp ), loại cây trồng (ngô, khoai, sắn)

b Biến thứ tự: là danh sách các lớp rời rạc nhưng có trật tự như trình độ

học vấn (tiểu học, trung học, đại học, sau đại học), độ lớn (nhỏ, trung bình, lớn) các giá trị ở đây chỉ là phản ánh một cách tương đối không chính xác số lượng vì vậy không thể thực hiện các phép tính toán được

c Biến khoảng: cũng có trình tự tự nhiên nhưng khoảng cách của chúng

có ý nghĩa như nhiệt độ, diện tích

d Biến tỷ lệ: có cùng đạc tính như biến khoảng nhưng chúng có giá trị 0

tự nhiên hay điểm bắt đầu như lượng mưa, dân số

Ngoài bốn loại dữ liệu trên GIS còn phân chia dữ liệu thành hai lớp khác nhau là không gian và phi không gian.Ví dụ như nhà hát lớn Hải Phòng, giá trị cặp kinh độ, vĩ độ là dữ liệu không gian dạng đơn giản nhất và các thông tin khác như khối lượng khí lưu thông, kết cấu thép là dữ liệu thuộc tính hay phi không gian Mỗi hệ GIS đều có kết nối giữa hai loại dữ liệu này

Hệ GIS cần phải hiểu được dữ liệu trong các khuôn mẫu khác nhau không chỉ riêng khuôn dữ liệu triêng của hệ thống Ví dụ như đường biên bản đồ có thể trong khuôn mẫu tệp DXF của AutoCad hay BNA của AtlasGis Thông thường, GIS hiểu ngay khuôn mẫu DXF mà không cần sửa đổi đồng thời GIS phải hiểu ngay khuôn mẫu DBF của các thuộc tính được lưu trữ kèm theo Phần mềm GIS lý

tưởng đọc được các dữ liệu raster (DEN, GIFF, TIFF, JPEG, EPS) và khuôn mẫu vectơ (TIGER, HPGL, DXF, DLG, Postscript) một số phần mềm GIS chỉ có chức năng nhập dữ liệu vào các cấu trúc dữ liệu đơn giản như cấu trúc thực thể, cấu trúc

tô pô Với dữ liệu ba chiều, phần lớn phần mềm GIS trợ giúp lưới tam giác không đều (TIN), một số khác trợ giúp cấu trúc raster trên cơ sở lưới bao vây và cây tứ phân, số còn lại xây dựng một khuôn mẫu riêng cho mình tùy vào nhà sản xuất phầm mềm nhưng thường là theo khuôn mẫu chuẩn quốc gia, quốc tế như SDTS hay DIGEST

1.2 Các phép chiếu không gian của GIS

1.2.1 Hệ thống tham chiếu không gian

Vị trí của vật thể trong không gian đều phải gắn liền với một hệ toạ độ Trong GIS, để biểu diễn dữ liệu không gian người ta thường dùng hai hệ toạ độ là:

hệ toạ độ địa lý và hệ toạ độ quy chiếu Hệ toạ độ địa lý là hệ toạ độ lấy mặt cầu ba chiều bao quanh trái đất làm cơ sở Một điểm được xác định bằng kinh độ và vĩ độ của nó trên mặt cầu Hệ toạ độ quy chiếu là hệ toạ độ hai chiều thu được bằng cách chiếu dữ liệu bản đồ nằm trên hệ toạ độ địa lý về một mặt phẳng

Hình 1.4 Mô phỏng cách biểu diễn trên quả cầu

1.2.2 Hệ toạ độ địa lý

Hệ tọa độ địa lý dùng bề mặt hình cầu để xác định vị trí của một điểm trên trái đất, đơn vị đo của hệ là độ Vì đây là hệ tọa độ gắn liền với trục trái đất nên để xác định vị trí của đối tượng người ta chia bề mặt trái đất thành các đường kinh tuyến và vĩ tuyến Kinh tuyến là các đường cong cách đều nhau chạy qua hai điểm cực Bắc và Nam, vĩ tuyến là các đường tròn song song có tâm nằm trên trục của trái đất Giao điểm giữa kinh tuyến và vĩ tuyến tạo thành các ô lưới Trong số các kinh tuyến và vĩ tuyến có hai đường quan trọng nhất được lấy làm gốc toạ độ đó là: đường xích đạo và kinh tuyến chạy qua vùng Greenland nước Anh Giao điểm giữa

hai đường này là gốc toạ độ Hai đường này cũng đồng thời chia trái đất làm 4 phần bằng nhau: nửa Bắc và Nam nằm phía trên và dưới của đường xích đạo; nửa Đông

và Tây nằm ở phía bên phải và trái của kinh tuyến gốc

 Một điểm nằm trên mặt cầu sẽ có hai giá trị toạ độ là kinh độ và vĩ độ được xác định như trong hình vẽ trên Giá trị này có thể được đo bằng độ theo cơ

số 10 hoặc theo độ, phút, giây

 Miền giá trị của vĩ độ: -900

đến 900

 Miền giá trị của kinh độ: -1800 đến 1800

 Chỉ trên đường xích đạo thì khoảng cách một độ của vĩ tuyến mới bằng khoảng cách một độ trên kinh tuyến Trên các vĩ tuyến khác khoảng cách này khác nhau rất nhiều Người ta tính rằng một độ trên kinh tuyến dài khoảng

111, 321 km trong khi 600 trên vĩ tuyến chỉ có độ dài 55, 802 km Vì sự khác nhau này nên ta không thể đo chính xác được chiều dài và diện tích của đối tượng khi dữ liệu bản đồ được chiếu lên mặt phẳng

Trong hệ toạ độ địa lý có hai bề mặt hình cầu được sử dụng đó là: mặt cầu (tuyệt đối) và mặt Ellip Vì bề mặt của trái đất của ta không phải là hình cầu tuyệt đối mà nó gần với hình Ellip nên mặt Ellip thường được dùng để biểu diễn Tuy nhiên đôi khi người ta cũng sử dụng mặt cầu để công việc tính toán dễ dàng hơn Khi tỷ lệ bản đồ rất nhỏ (nhỏ hơn 1:5000.000) thì sự khác biệt giữa dữ liệu biểu diễn bằng mặt cầu và mặt Ellip là không thể phân biệt được bằng mắt thường Lúc này, mặt cầu được dùng Nhưng khi tỷ lệ lớn hơn 1:1.000.000 thì người ta cần thiết phải dùng mặt Ellip để đảm bảo độ chính xác Do đó, việc lựa chọn mặt cầu hay mặt Ellip phụ thuộc vào mục đích của bản đồ và độ chính xác dữ liệu

Nếu mặt cầu dựa trên hình tròn thì mặt Ellip lại có cơ sở là hình Ellip Hình Ellip được xác định bởi hai bán trục mà ta hay gọi là: bán trục lớn và bán trục nhỏ

Ta cho Ellip xoay quanh bán trục nhỏ ta sẽ thu được hình Ellip

Kích thước và hình dạng của Ellip được xác định bởi bán trục lớn a và bán trục nhỏ b, hay bởi a và hệ số dẹt f = (a - b) / a Vì hệ số f rất nhỏ nên người ta thường dùng giá trị l/f (l: bán kính xích đạo, f: bán kính cực)

1.2.3 Hệ toạ độ quy chiếu

Để thuận tiện cho sử dụng người ta phải nghiên cứu cách thể hiện bề mặt trái đất lên trên mặt phẳng của bản đồ Do đó phải thực hiện phép chiếu bề mặt cong của trái đất lên mặt phẳng và hệ toạ độ quy chiếu ra đời Hệ toạ độ này luôn lấy hệ toạ độ địa lý làm cơ sở

Hệ toạ độ quy chiếu được đặc trưng bởi hai trục X, Y theo phương ngang và thẳng đứng Gốc toạ độ là giao điểm của hai trục này Hai trục giao nhau đồng thời chia mặt phẳng làm 4 phần tương ứng với 4 phần trong hệ toạ độ địa lý Một điểm trên mặt được xác định được xác định bởi cặp giá trị (x, y)

1.2.4 Các phép chiếu cơ bản

Trong phần này ta sẽ tìm hiểu ba phép chiếu cơ bản và thường được sử dụng nhất đó là phép chiếu với mặt chiếu: mặt hình nón, mặt hình trụ và mặt phẳng phương vị Bước đầu tiên khi tiến hành phép chiếu này là tạo ra một hay một tập các điểm tiếp xúc Các điểm tiếp xúc này được gọi là các tiếp điểm hay là tiếp tuyến Các điểm này có vai trò rất quan trọng, vì độ biến dạng của phép chiếu trên những điểm này bằng không Độ biến dạng sẽ tăng khi khoảng cách giữa điểm chiếu và điểm tiếp xúc tăng

sẽ được kết quả của phép chiếu trên bề mặt nón Sự giao nhau giữa những đường thẳng và cung tròn sẽ tạo nên một mặt lưới Đường thẳng đối diện với đường cắt được gọi là kinh tuyến trung tâm Càng xa vĩ tuyến chuẩn độ biến dạng càng tăng

Do đó để tăng độ chính xác người ta cắt bỏ phần đỉnh của mặt nón hay ta không tiến hành chiếu lên vùng này Phép chiếu này thường dùng cho việc chiếu các vùng có các vĩ tuyến trung bình chạy qua và hướng theo chiều đông - tây

1.2.4.2 Mặt hình trụ

Như phép chiếu mặt nón, phép chiếu này cũng có một đường thẳng tiếp tuyến Khi sử dụng mặt trụ, người ta phân làm ba loại tuỳ thuộc vào vị trí tương đối của mặt trụ so với mặt cầu

 Phép chiếu Mercator: Hình trụ được đặt theo phương thẳng đứng và tiếp xúc

với mặt cầu theo một vĩ tuyến, thường là đường xích đạo

 Phép chiếu Transverse: Hình trụ được đặt theo phương nằm ngang, đường

thẳng tiếp xúc là một kinh tuyến

 Phép chiếu Oblique: Hình trụ đặt xiên và tiếp xúc với mặt cầu theo một

đường tròn có bán kính lớn nhất (bằng bán kính xính đạo)

Phép chiếu thường dùng nhất là Mercator Trong phép chiếu này, các đường

kinh tuyến sẽ được chiếu thành những đường thẳng đứng cách đều nhau, các đường

vĩ tuyến sẽ trở thành những đường nằm ngang có khoảng cách không đều nhau và tăng dần về phía hai cực Do đó biến dạng sẽ tăng dần về phía hai cực Sau khi thực hiện phép chiếu, người ta sẽ cắt mặt hình trụ dọc theo một kinh tuyến, trải ra trên mặt phẳng để thu được kết quả

1.2.4.3 Mặt phẳng phương vị

Là phép chiếu dữ liệu bản đồ lên một mặt phẳng tiếp xúc với mặt cầu Điểm tiếp xúc này có thể nằm tại hai cực, tại đường xích đạo, hoặc tại một vị trí bất kỳ nằm giữa Vị trí điểm tiếp xúc cho biết vị trí tương đối của mặt phẳng chiếu với mặt cầu và tạo nên ba kiểu chiếu khác nhau: polar, equatorial và oblique

Mặt phẳng chiếu tiếp xúc với cực của mặt cầu là kiểu chiếu đơn giản nhất và cũng hay dùng nhất Trong phép chiếu này, các đường kinh tuyến sẽ được chiếu thành một chùm đường thẳng giao nhau ở điểm cực, vĩ tuyến là các đường tròn có cùng tâm là cực của mặt cầu Góc giữa các đường kinh tuyến được bảo tồn

1.3 Cơ sở dữ liệu trong hệ thống thông tin địa lý GIS

Cơ sở dữ liệu trong GIS được hiểu là tập hợp lớn các dạng số liệu trong máy tính được tổ chức theo một thiết kế cho trước sao cho có thể cập nhật, mở rộng, tra cứu nhanh chóng với các ứng dụng khác Số liệu có thể được lưu trữ theo một file hoặc nhiều file hoặc các tập hợp trên máy tính

CSDL của GIS được chia làm hai loại cơ bản là: dữ liệu không gian (dữ liệu

đồ hoạ) và dữ liệu phi không gian (dữ liệu thuộc tính) Mỗi loại có đặc điểm riêng

và khác nhau về mục đích lưu trữ số liệu, xử lý và hiển thị Hai loại dữ liệu này có thể được quản lý bởi một hệ quản trị CSDL duy nhất hoặc trên các hệ quản trị CSDL khác nhau Giải pháp dùng một hệ quản trị cơ sở dữ liệu duy nhất để quản lý

dữ liệu GIS đảm bảo được sự đồng bộ giữa CSDL không gian và phi không gian Giải pháp dùng các hệ quản trị CSDL khác nhau để quản lý CSDL GIS tạo nên sự linh hoạt trong quá trình xử lý dữ liệu

1.3.1 Cơ sở dữ liệu không gian

Dữ liệu không gian là những mô tả dạng số của hình ảnh bản đồ, gồm toạ độ, quy luật và các ký hiệu dùng để xác định một hình ảnh bản đồ cụ thể trên tờ bản đồ

Hệ thống thông tin địa lý dùng dữ liệu không gian để tạo ra một bản đồ hay hình ảnh bản đồ trên màn hình hoặc trên giấy thông qua thiết bị ngoại vi

Bản đồ là bản vẽ thể hiện hình ảnh các đối tượng thực tế trên bề mặt quả đất qua quá trình trừu tượng hóa hay đơn giản hoá đối tượng đó Khi thể hiện các đối tượng đó trên một vị trí không gian trong một hệ trục toạ độ thống nhất GIS sử dụng hai mô hình dữ liệu không gian là: mô hình dữ liệu dạng Vector và mô hình dữ liệu dạng Raster

1.3.1.1 Mô hình dữ liệu Vector

Biểu diễn các đặc trưng địa lý bằng các phần tử đồ hoạ cơ bản (điểm, đường,

đa giác, bề mặt ba chiều và khối trong 3D) dựa trên việc quan sát đối tượng của thế gới thực

Vùng

Đường có điểm đầu và cuối trùng nhau hoặc tập hợp các đường nếu

có các vùng lồng nhau

Dữ liệu không gian

Dữ liệu phi không gian

Hình 1.5 Dữ liệu GIS

Bề mặt

Ma trận tập hợp các điểm hoặc các hàm toán học mô tả và các đường bình độ

Điểm là thành phần sơ cấp của dữ liệu GIS trong mô hình vector, các điểm được nối với nhau bởi các đường để tạo thành các thực thể khác Tuỳ theo tỷ lệ quan sát mà các thực thể được biểu diễn bằng các điểm, đường hay vùng…Như vậy

mô hình này sử dụng các điểm hay đoạn thẳng để nhận biết các vị trí của vật thể trong thế giới thực nên phép thao tác nhiều hơn trên các đối tượng so với mô hình Raster và việc tính toán các đặc điểm như diện tích, chu vi đặc biệt là tìm đường đi nhanh và hiệu quả hơn

Hình 1.6 Dữ liệu biểu diễn dạng Vector

Mô hình vectơ hợp với các hệ GIS định hướng các hệ thống quản trị CSDL, chúng có ưu việt trong lưu trữ số liệu bản đồ bởi chỉ lưu đường biên của các đặc trưng chứ không lưu cả vùng như trong mô hình raster nên truy nhập, tìm kiếm, hiển thị dễ dàng thông tin từ CSDL Mô hình vectơ sử dụng hai cấu trúc dữ liệu là toàn đa giác và cung-nút

1 Cấu trúc dữ liệu toàn đa giác : Mỗi tầng trong CSDL của cấu trúc toàn đa giác được chia thành tập các đa giác Mỗi đa giác được mã hóa thành trật tự các vị trí hình thành đường biên của vùng khép kín theo một hệ tọa độ nào

đó và được lưu trữ độc lập Do cách tổ chức nên ta không biết được các đa giác kề nhau hay nói cách khác là không có tổ chức topo trong cấu trúc này Với cấu này, một điểm có thể lưu lại nhiều lần nên việc cập nhật là rất khó khăn

2 Cấu trúc dữ liệu cung-nút : Một khía cạnh quan trọng của mô hình vectơ là khả năng tách biệt các thành phần để thực hiên đo đạc và xác định quan hệ không gian giữa chúng Quan hệ này là một quan hệ topo, mỗi đường hay vùng cắt nhau sẽ tạo ra các giao điểm (nút) và các vùng (đường) mới, các vùng (đường) mới này được xác định bởi các cung Các cung, nút là các thành phần cơ bản của các topo trong bản đồ đã số hóa Số chiều, hình dạng

đồ họa hay dùng trên bản đồ của các topo cơ bản được mô tả trong bảng dưới đây

1

Cung có hướng Cung có hướng xác định

Các đối tượng không gian chia sẻ trong một tầng sẽ chỉ phải ghi một lần Trong cấu trúc dữ liệu topo đa tầng, các đối tượng của một lớp bản đồ sẽ được ghi tại một tầng cụ thể, như vậy sẽ có các cung lặp trong các tầng và việc phân tích phủ bản đồ cần phải xác định giao điểm của các cung để thông tin chính xác

1.3.1.2.Mô hình dữ liệu Raster

Số liệu được tạo thành từ ma trận các ô lưới với độ phân giải xác định Mỗi

ô lưới nhận một gía trị xác định tương ứng với thông tin mà nó lưu trữ Nếu độ phân giải nhỏ sẽ làm giảm độ chính xác về thông tin của các đối tượng cần lưu trữ, nếu

độ phân giải lớn thì cơ sở dữ liệu lưu trữ yêu cầu cần phải lớn

Hình 1.7 Dữ liệu biểu diễn dạng Raster

a Trường raster đơn giản : Mô hình dữ liệu raster hay còn gọi là lưới tế bào hình thành nền cho một số hệ thông tin địa lý Các hệ thống trên cơ sở raster hiển thị, định vị và lưu trữ dữ liệu đồ họa nhờ sử dụng các ma trận hay lưới tế bào Độ phân giải dữ liệu raster phụ thuộc vào kích thước của

tế bào hay điểm ảnh, chúng có thể khác nhau từ vài deximet đến vài kilômet Tiến trình xây dựng lưới tế bào được mô tả như sau : Giả sử phủ một lưới lên bản đồ, dữ liệu raster được lập bằng cách mã hóa mỗi tế bào bằng một giá trị dựa theo các đặc trưng trên bản đồ, độ chính xác của một đối tượng phụ thuộc vào kích thước hay độ phân giải của các tế bào lưới

Ví dụ dưới sẽ chỉ rõ điều này:

Bản đồ gốc Lưới (4x8)

Ma trận lưu trữ (lưới 4x8) Ma trận lưu trữ (lưới 2x4)

Hình 1.8 Sự ảnh hưởng của kích thước tế bào

Bản đồ lại được chia thành nhiều tầng, mỗi tầng bao gồm hàng triệu tế bào

vì vậy cần áp dụng các thuật toán nén dữ liệu mà vẫn cho khả năng khôi phục dữ liệu ban đầu

Hình dạng bao phủ toàn bộ bản đồ gọi là khảm, khảm có thể là hình vuông, tam giác hay lục giác tuy nhiên khi sử dụng khảm hình tam giác hoặc lục giác sẽ khó khăn trong việc phân chia tế bào thành các tế bào nhỏ hơn, cách mã hóa, lưu trữ

tế bào khó khăn hơn rất nhiều

Lợi thế của hệ thống raster là mã dữ liệu đồ thành bản đồ trong máy tính nên các thao tác so sánh tế bào lã dễ dàng song không thuận tiên cho việc biểu diễn đường, đoạn, điểm vì mỗi loại là một tập hợp các tế bào và có đoạn rộng, đoạn hệp

Một vấn đề khó khăn nữa là xử lý tế bào trộn là tế bào có nhiều hơn một đặc trưng (như trong ví dụ trên một số ô có thể đánh một trong hai giá trị tùy theo hoạt động của chương trình hay quan niệm của người lập), vấn đề này dẫn tới khó khăn khi có

nhu cầu phân tích là phủ bản đồ Vì thế raster thích hợp hơn với hệ thống GIS hướng tài nguyên, môi trường vì hình thành trên sơ sở quan sát nền thế giới thực Raster có nhiều tầng bản đồ (địa hình, đất đai ) hơn so với mô hình vectơ

b Cấu trúc dữ liệu raster : Số lượng dữ liệu của mô hình là rất lớn do đó cần

có kĩ thuật quản lý khối dữ liệu sao cho dễ quản lý và dễ truy cập Các phương pháp hay dùng là phân hoạch dữ liệu và xây dựng chỉ số truy cập nhanh

 Phân hoạch dữ liệu : phân hoạch CSDL không gian để quản lý khối lượng lớn thông tin bằng tập giới hạn các thao tác Hai chiến lược được sử dụng

đó là: mỗi phân hoạch chứa số lượng thông tin xấp xỉ nhau và kích thước địa lý có thể khác nhau; phân hoạch địa lý cố định và lượng thông tin trong mỗi phân hoạch có thể khác nhau

 Xây dựng chỉ số truy cập nhanh (hay chỉ số không gian) : Ý tưởng chính của xây dựng chỉ số không gian là sử dụng khái niêm xấp xỉ qua phân hoạch số lượng thông tin xấp xỉ Nếu mỗi đặc trưng có thêm trường chỉ

số để chỉ ra nơi chứa chúng thì việc tìm kiếm địa chỉ sẽ giới hạn trong trường này Tiến trình đánh số chỉ số thường sử dụng đó là phân hoạch đệ qui, kết quả là cho ta cấu trúc phân cấp gọi là cây tứ phân Trong cây tứ phân mỗi vùng được chia thành bốn vùng và đánh chỉ số khác nhau, mỗi vùng lại chia tiếp thành bốn phần cho đến khi đạt được kích thước tế bào cần thiết tuy nhiên phân hoạch như vậy là không hợp lý và tiến trình phân hoạch chỉ cần tiến hành ở những vùng có nhiều đặc trưng hay được quan tâm tới nhiều tùy vào các chức năng của bản đồ Cách đánh chỉ số ở đây thường áp dụng trật tự Peano hay Z (sử dụng cách đánh số như nhau ở bốn góc phần tư), trật tự Hilbert hay  (sử dụng cách đánh số đối xứng ở bốn góc phần tư) như sau:

có hiện tượng hình chữ nhật trùng nhau nghĩa là hình chữ nhật cắt các thùng nhưng thùng được biểu diễn chỉ trong một hình chữ nhất, điều này được xử lý trong Cây

R+ bằng cách chia các hình chữ nhật dữ liệu để mỗi hình được biểu diễn trong hai vùng con

1.3.1.3 So sánh mô hình Raster và Vector

Phần lớn các hệ thống GIS trên cơ sở vectơ đều sử dụng thiết bị đồ họa trên công nghệ raster Mỗi khi hiển thị dữ liệu vectơ trên màn hình, máy in thì phải raster hóa nhờ các giải thuật biến đổi vectơ – raster

Với hệ thống GIS trên cơ sở raster thì biến đổi raster - vectơ là thao tác cơ bản để sử dụng dữ liệu bản đồ

Hình 1.10 Biểu diễn dạng Vector và Raster

Dưới đây là hình vẽ mô tả các dạng Raster, Vector và bề mặt trái đất

Hình 1.11 Biểu diễn thế giới thực

Mô hình raster Mô hình vector

 Chất lượng đồ họa hạn chế

 Khó mô hình hóa mạng

 Biến đổi phi tuyến phức tạp

 Cấu trúc dữ liệu phức tạp

1.3.2 Cơ sở dữ liệu phi không gian

Dữ liệu phi không gian mô tả các thông tin về đặc tính của các hình ảnh bản

đồ Chúng được liên kết với các hình ảnh không gian thông qua các chỉ số xác định chung thường được gọi là mã địa lý (GeoCode) được lưu trữ trong cả hai bản ghi không gian và phi không gian Số liệu phi không gian gồm các giá trị định tính, ví

dụ thông tin về một hòn đảo là : tên đảo, diện tích đảo, các tài nguyên trên đảo và các đặc trưng khác… Thông tin về hệ thống phao tiêu là : dạng phao, tần số chớp sáng, ngày đưa vào sử dụng Thông thường các thông tin phi không gian được lưu trữ độc lập với các file dữ liệu không gian và liên kết với nó qua chỉ số xác định chung

Hệ thống GIS có thể xử lý các thông tin phi không gian riêng rẽ và tạo ra các bản đồ trên cơ sở các giá trị thuộc tính Phần lớn các phần mềm thông tin địa lý cũng có thể hiển thị các thông tin phi không gian như các ghi chú trên bản đồ hoặc

là các tham số điều khiển cho việc lựa chọn hiển thị các ký hiệu bản đồ

1.4 Các phương pháp xây dựng bản đồ số

Xây dựng CSDL GIS là khâu quan trọng nhất và khó khăn nhất trong quá trình lập một hệ thống GIS, dữ liệu thu thập phải được xử lý sơ bộ trước khi thực hiện các thao tác trên chúng

GIS có nhiều loại dữ liệu cần phải thu thập tùy vào mục tiêu phản ánh khác nhau của hệ thống Thời gian đầu mới xuất hiện GIS, người sử dụng thường tự phát triển khuôn mẫu riêng để lưu trữ dữ liệu, do vậy rất khó khăn khi chia sẻ và chuyển

đổi giữa các hệ GIS với nhau Việc nhập dữ liệu vào GIS rất tốn kém thời gian, thường tiêu tốn tới 80% ngân sách của dự án Vì vậy, việc chia sẻ dữ liệu trở nên thông thường trong GIS và đẩy nhanh quá trình chuẩn hóa dữ liệu và phát sinh khái

niệm dữ liệu về dữ liệu để mô tả nguồn gốc và độ chính xác của các tầng GIS Nếu

dữ liệu có sẵn không phù hợp thì phải tự số hóa bản đồ

Dữ liệu trong GIS gồm dữ liệu hình học và phi hình học (các thuộc tính) được thu thập:

1 Dưới dạng số như bản đồ số hóa, CSDL, bảng tính, ảnh vệ tinh

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

3 Dữ liệu trắc địa

4 Tổng hợp từ các nguồn khác

Dữ liệu được thu thập qua hai phương pháp chính

 Thứ nhất là thu thập từ chính các đối tượng, phương pháp này cho độ chính xác cao nhưng tốn kém, sử dụng (i) trắc địa mặt đất: dùng để thu thập dữ liệu topo có tỷ lệ lớn như đo vẽ địa hình, đất đai Kết quả của trắc địa là các vectơ hai hoặc ba chiều, độ chính xác trong khoảng vài xentimet đến đêximet Phương pháp này không cần sử dụng các thiết bị quá hiện đại xong phải thực hiện một cách tỉ mỉ, thời gian thực hiện lâu

và thường được sử dụng xây dựng các bản đồ số không yêu cầu độ chính xác quá cao; (ii) Phương pháp định vị bằng vệ tinh: thực hiện nhờ hệ thống định vị toàn cầu (GPS) Máy thu GPS hiển thị vị trí bằng chữ và số của lưới tọa độ chọn trước Lưới tọa độ là mẫu vuông hay chữ nhật đặt trên bản đồ Lưới dùng để mô tả vị trí nhờ tổ hợp chữ và số Khi sử dụng GPS thu được địa lý vectơ hai và ba chiều Độ chính xác của GPS được nâng cao khi có hai máy cùng xác định một điểm thường nằm trong khoảng 1-2 cm đến 10-20 met Đây là phương pháp xây dựng các bản đồ yêu cầu độ chính xác gần như tuyệt đối nhưng phải sử dụng các thiết bị hiện đại như vệ tinh viễn thám, máy định vị GPS do đó cần người thực hiện phải có trình độ cao và chi phí thực hiện tốn kém; (iii) Chụp ảnh bằng máy bay hay vệ tinh: sử dụng các thiết bị hay cảm biến để thu thập

từ xa các quan hệ phổ và không gian của đối tượng quan sát Các ảnh do

vệ tinh chụp được gửi về qua sóng radio và phải được xử lý theo để thu

về thông tin cần thiết Độ chính xác phương pháp phụ thuộc vào chất lượng ảnh truyền và cách xử lý dữ liệu ảnh Dữ liệu ảnh sẽ được đưa qua phần mềm nhận dạng từ đó sẽ đưa về dạng bản đồ đã số hoá

Hình 1.12 Ảnh chụp thành phố từ máy bay sau đó qua chương trình nhận dạng đã xác

định được vị trí nhà và đường giao thông

Hình 1.13 Ảnh chụp từ vệ tinh một góc Vịnh Bắc Bộ

 Thứ hai là thu thập dữ liệu từ nguồn số hóa Phương pháp này cho dữ liệu

ít chính xác hơn, chi phí cũng thấp hơn Sử dụng (i) phương pháp số hóa thủ công các bản đồ giấy: dùng các thiết bị ngoại vi như bàn số hoá để xây dựng bản đồ số Nội dung phương pháp này như sau : Bàn số hoá gồm bàn nhỏ chứa lưới dây kim loại mịn đặt theo các trục Decac Con trỏ chứa cuộn dây kim loại và được nối với bàn để người thao tác xác định điểm cần ghi Vị trí chính xác được xác định nhờ dấu thập phân mỏng tại đầu con chạy Trên con trỏ còn có các phím để nhập dữ liệu hay nhập mã lệnh Công nghệ chung nhất của bàn số hóa dựa trên nguyên tắc điện từ

Lưới dây trong bảng nhỏ và cuộn dây của con trỏ hoạt động như bộ thu,

bộ phát hay ngược lại Nếu con trỏ là bộ phát thì bộ điều khiển của bàn sẽ quét lưới dây kim loại theo chiều X và Y để tìm ra vị trí chữ thập mỏng đầu con trỏ

Mục tiêu chính của tiến trình chuyển đổi thông tin không gian từ dạng tuyến tính sang dạng số hóa là đảm bảo quan hệ bản đồ:

1 Đảm bảo các liên kết tồn tại giữa các điểm

2 Các đường song song được bảo toàn

3 Bảo toàn các vị trí tương đối, tuyệt đối, tính liền kề

4 Các đường gần sát không được cắt nhau

Tiến trình số hóa thường bắt đầu bằng cố định bản đồ gốc lên mặt bàn

số hóa Trước hết phải số hóa các điểm điều khiển hay lưới tọa độ để đăng ký hệ thống tọa độ, sau đó mới đến các đặc trưng Một phần quan trọng của số hóa bản đồ là đảm bảo thông tin tham chiếu địa lý, biểu thị bằng lưới và các đường kinh vĩ tuyến Phần lớn bản đồ tỷ lệ trung bình

và tỷ lệ lớn (trên 1:50.000) đều chứa lưới vùng cơ sở cho phép chuyển đổi tuyến tính từ tọa độ số hóa sang tọa độ lưới Nếu bản đồ không bị biến dạng hay không đòi hỏi độ chính xác cao thì chỉ cần ba điểm điều khiển tọa độ không thẳng hàng, nếu cần chính xác cao thì cần nhiều điểm hơn (thường là 20) Bàn số hóa có hai chế độ nhập tọa độ điểm và đường Trong chế độ điểm, bàn số hóa phát sinh tọa độ mỗi khi nhấn phím trên con chạy, chế độ này thường áp dụng để số hóa đặc trưng điểm như độ cao, thành phố trong bản đồ tỷ lệ nhỏ và các đặc trưng đường hay đa giác như hệ thống sông ngòi, đường biên hành chính Chế độ đường nhằm tăng tốc độ số hóa các đặc trưng đường hay đa giác vì chúng tự động ghi lại tọa độ các điểm khi thao tác viên dịch chuyển con trỏ; (iii) Số hóa bản

đồ giấy tự động bằng máy quét, phương pháp này sử dụng máy quét có

độ phân giải cao quét các bản đồ giấy về dạng ảnh, sau đó bằng các chương trình số hoá bản đồ chúng sẽ được đưa về dạng Raster Thông qua dạng Raster các chương trình số hoá bản đồ sẽ xác định các biên đối tượng và qua đó một lần nữa biến đổi chúng về dạng Vector Độ chính xác của phương pháp này phụ thuộc hoàn toàn vào độ phân giải của máy quét và độ chính xác của bản đồ giấy Ví dụ khi số hoá bản đồ VBB tỷ lệ 1:1.000.000 bằng phương pháp trên chúng ta cũng chỉ thu được bản đồ số VBB có độ chính xác tương đương với bản đồ gốc;

Hình 1.14 Ảnh bản đồ VBB được quét vào máy tính

Hình 1.15 Bản đồ số VBB sau khi được số hoá bằng cách xác định các biên

(iii)Sử dụng các CSDL số hóa có sẵn Nội dung của phương pháp này là các bản đồ chuyên đề khi được xây dựng có thể sử dụng một hoặc nhiều tầng bản đồ của các bản đồ chuyên đề khác Ví dụ xây dựng bản đồ số khu vực sống của các loài cá trong ngành thuỷ sản, có thể dùng tầng nền đáy biển trong bản đồ số của ngành tài nguyên môi trường Tuy nhiên phương pháp này lại không được sử dụng nhiều do việc xây dựng dữ liệu GIS trong các ngành ở Việt Nam là tự phát không theo một tiêu chuẩn cụ thể nào, do đó khi sử dụng một phần bản đồ từ các ngành khác thì phải chỉnh sửa nhiều để phù hợp với bản đồ chuyên đề cần xây dựng Quá

trình này mất nhiều thời gian do đó thường các ngành tự số hoá bản đồ theo chuẩn của mình

1.5 Khả năng làm việc của GIS

GIS được xây dựng dựa trên tri thức của nhiều ngành khoa học khác nhau để tạo ra một ngành khoa học mới, trong đó:

1 Ngành địa lý: liên quan nhiều tới vấn đề hiểu thế giới và vị trí của con người trong thế giới, cung cấp các kỹ thuật phân tích không gian

2 Ngành bản đồ: bản đồ chính là dữ liệu đầu vào của GIS đồng thời cũng là khuôn mẫu quan trọng nhất của đầu ra GIS

3 Công nghệ viễn thám, ảnh máy bay: ảnh viễn thám và ảnh máy bay là nguồn dữ liệu quan trọng của GIS Bản đồ địa hình: cung cấp dữ liệu có chất lượng cao về vị trí của ranh giới đất đai, nhà cửa

4 Ngành đo đạc, thống kê: cung cấp các vị trí cần quản lý và các phương pháp phân tích dữ liệu GIS Đặc biệt quan trọng trong việc hiểu các lỗi hoặc tính không chắc chắn trong dữ liệu GIS

5 Khoa học tính toán: tự động thiết kế bằng máy tính cung cấp các kỹ thuật nhập, hiển thị, biểu diễn dữ liệu Đồ họa máy tính cung cấp công cụ để quản lý, hiển thị các đối tượng đồ họa Quản trị cơ sở dữ liệu đóng góp phương pháp biểu diễn dữ liệu dạng số, các thủ tục thiết kế hệ thống, lưu trữ, truy cập, cập nhật khối dữ liệu lớn Trí tuệ nhân tạo sử dụng máy tính lựa chọn trên cơ sở các dữ liệu có sẵn bằng phương pháp mô phỏng trí tuệ con người

6 Toán học: các ngành như hình học, đồ thị được sử dụng trong thiết kế và phân tích dữ liệu không gian

1.6 Các lĩnh vực ứng dụng GIS

GIS có khả năng dùng dữ liệu không gian và phi không gian từ các nguồn khác nhau khi thực hiện phân tích không gian để trả lời các câu hỏi của người dùng như:

1 Có cái gì ở ? : nhận biết tên hay các thông tin khác của đối tượng nào đó trên bản đồ để nhận diện một hoặc nhiều đối tượng trên bản đồ số

2 Vị trí ở đâu? : chỉ ra một hoặc nhiều vị trí trong việc xây dựng các bài toán tìm kiếm một hoặc nhiều đối tượng trên bản đồ số theo các yêu cầu

của người dùng Các đối tượng sau khi được tìm kiếm sẽ hiển thị lên bản

đồ số một cách trực quan

3 Cái gì thay đổi từ ? : câu hỏi liên quan trực tiếp đến các dữ liệu không gian tạm thời, ví dụ như câu hỏi liên quan tới phát triển thành phố sẽ đưa

ra các vùng qui hoạch chính trên bản đồ GIS Khả năng này của GIS chỉ

có được khi kết hợp nó với một hệ chuyên gia, khi đó thông qua các dữ liệu được cung cấp và các luật suy diễn GIS sẽ đưa ra các kết quả trực quan trên bản đồ số

4 Đường đi nào tốt nhất từ đến ? : dựa trên cơ sở mạng lưới của đường

đi cho biết đường đi nào là rẻ nhất, ngắn nhất mở rộng ra là đường đi qua một hệ thống điểm

5 Giữa và có quan hệ gì? : câu hỏi này khá phức tạp tác động trên nhiều tập dữ liệu như quan hệ giữa vị trí nhà máy và địa phương, khí hậu và vùng sản xuất

6 Cái gì xảy ra nếu ? : câu hỏi liên quan đến các hoạt động lập kế hoạch

và dự án như khi nâng cấp hệ thống giao thông thì ảnh hưởng thế nào tới mạng lưới cung cấp điện, điện thoại, nước, dân cư

Dưới đây là một vài ứng dụng chủ yếu của GIS trong thực tế:

1 Quy hoạch đô thị và nông thôn : Hầu hết các dữ liệu quy hoạch đều liên quan mật thiết với địa lý hay vị trí không gian Các bài toán quy hoạch thường bao gồm việc chọn địa điểm thích hợp, chọn tuyến, phân vùng phát triển, vùng cấm hay vùng cần được bảo tồn Như vậy quá trình quy hoạch tạo ra một khung cảnh rất thuận lợi cho việc ứng dụng GIS, các nhà quy hoạch có thể sử dụng các công cụ GIS để nhập, quản lý, phân tích dữ liệu, mô hình hoá không gian, trình bày các kết quả xử lý dữ liệu dưới dạng bản đồ và báo cáo

2 Quản lý kinh doanh : Khả năng công nghệ GIS giúp đỡ thực hiện các quyết định kinh doanh tốt hơn thông qua phân tích thị trường Ðịa điểm kinh doanh là điểm mấu chốt, đảm bảo vị trí của công nghệ trong cộng đồng kinh doanh

3 Quản lý hành chính và phân bố dân số : Khả năng của công nghệ hệ thông tin địa lý về mô tả đồ hoạ và phân tích số liệu dân số mở ra những

cơ hội cho một sự phân tích tin cậy trong quá trình trợ giúp quyết định và tạo ra các quyết định, chính sách phù hợp

4 Quản lý hạ tầng cơ sở : GIS là một công cụ hữu hiệu trong công tác phát triển, bảo trì và quản lý các hệ thống tiện ích như hệ thống cấp thoát nước, gas, điện và truyền thông tin

5 Ðo đạc và biên vẽ bản đồ : Hệ thông tin địa lý là một công cụ đặc biệt phù hợp với các công việc của ngành đo đạc bản đồ Nó giúp xây dựng các bản đồ cơ sở một cách nhanh chóng và chính xác, chuyển đổi dữ liệu bản đồ thuận tiện Các cơ quan đo đạc bản đồ đã đi đầu trong lĩnh vực tự động hoá bản đồ

6 Thăm dò dầu khí và khoáng sản : Các nhà địa chất, địa vật lý đã bắt đầu ứng dụng công nghệ GIS trong công tác thăm dò dầu khí và khoáng sản,

cụ thể là vạch định các vùng có triển vọng và bố trí các lỗ khoan thăm

dò

7 Y tế : Các cơ quan y tế có thể sử dụng hệ thông tin địa lý để lập và phân tích các bản đồ thể hiện sự phân bố, lan truyền dịch bệnh để có các biện pháp ứng phó có kết quả

8 Ðịa chính : Trong lĩnh vực địa chính, GIS được sử dụng để nhập, lưu trữ, cập nhật các thông tin đất đai như danh giới giữa các thửa đất, chủ sở hữu hợp pháp, loại đất, mức thuế

9 Tài nguyên và môi trường : GIS được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực quy hoạch, quản lý tài nguyên và môi trường ở các địa phương, quốc gia, khu vực và toàn cầu Cụ thể là quy hoạch và quản lý các tài nguyên đất, nước, sinh vật, theo dõi và đánh giá môi trường

10 Giao thông vận tải : Công nghệ GIS cung cấp cho các công ty vận tải hàng hóa đường bộ, đường sắt, đường hàng không, đường sông và đường biển các công cụ mới để tăng năng lực cạnh tranh thị trường Các ứng dụng giao thông vận tải của GIS bao gồm quy hoạch, quản lý đường, phân tích tai nạn giao thông và xử lý ùn tắc

11 Quốc phòng : Các ứng dụng của GIS trong quân đội bao gồm phân tích

và mô hình hoá địa hình, quy hoạch và quản lý các cơ sở quốc phòng Quân đội dùng hệ thông tin địa lý để huấn luyện và diễn tập

12 Giáo dục và đào tạo : GIS được sử dụng rất có hiệu quả trong công tác giáo dục và đào tạo đại học và sau đại học, các dự án nghiên cứu về các khía cạnh lý thuyết, công nghệ và ứng dụng của GIS Ngoài ra nhờ áp dụng công nghệ GIS có thể xây dựng được các giáo cụ trực quan giúp

việc học tập và nghiên cứu của sinh viên trở nên hiệu quả hơn

1.7 Kiến trúc của chương trình ứng dụng GIS

1.7.1 Hệ quản trị CSDL GIS

Hệ quản trị CSDL cung cấp các phương pháp xử lý dữ liệu trong CSDL, các

xử lý đó có thể là truy nhập dữ liệu, cập nhật dữ liệu theo khuôn mẫu xác định hay thực hiện các tính toán trên các dữ liệu trong CSDL Một hệ quản trị CSDL phải đảm bảo được tính toàn vẹn dữ liệu

Hình 1.16 Các mức biển diễn thông tin trong CSDL

1.7.1.1 Mô hình khái niệm

Ðể xây dựng CSDL ta phải hình thành các mô hình khái niệm và mô hình ngoài Quá trình này được gọi là mô hình hóa khái niệm, gồm việc xác định dữ liệu của các thực thể hay đối tượng để lưu trữ và các quan hệ giữa chúng để trợ giúp các tiến trình CSDL Kỹ thuật thường dùng để xây dựng mô hình khái niệm là mô hình hóa quan hệ thực thể ER Ðặc tính của mô hình này là tự phù hợp với chuyển đổi vào mức trừu tượng CSDL thấp hơn, trước hết là phân cấp, mạng và thực thể ER được biểu diễn bằng sơ đồ quan hệ thực thể, trong đó các thành phần chính như thực thể, quan hệ và thuộc tính được biểu diễn bởi các hình chữ nhật, thoi và ovan, liên kết giữa chúng là các đường thẳng, ví dụ:

Mô hình vật lý (thông tin được định nghĩa

theo đơn vị lưu trữ máy tính)

Hình 1.17 Sơ đồ quan hệ thực thể

1.7.1.2 Mô hình ngữ nghĩa

Cung cấp mức trừu tượng cao hơn để biểu diễn các chức năng thế giới thực của hệ quản trị CSDL Mô hình này dùng khái niệm “ đối tượng “ thay cho khái niệm “ thực thể “ khi đề cập tới vật thể thực đã mô hình hóa Sơ đồ mô hình ngữ nghĩa đưa ra một số phương pháp trừu tượng để phân biệt các quan hệ khác nhau, các trừu tượng này bao gồm: phân tầng, khái quát, tập hợp và kết hợp

Phân tầng được phản ánh trong mô hình ngữ nghĩa bằng các tiến trình khái quát hóa, chúng chuyển một số kiểu đối tượng cùng chia sẻ vài đặc tính lên mức cao hơn Tiến trình phân tầng có thể được xem như một khía cạnh của khái quát hóa Tuy nhiên do mục đích mô hình hóa dữ liệu nên tiến trình phân tầng chỉ được áp dụng cho đối tượng mức thấp trong phân cấp Các đối tượng mức thấp này được gọi

là thẻ, tập các thẻ phân thành kiểu Khi các kiểu được tập hợp lại để hình thành kiểu phức tạp hơn thì khái niệm khái quát hóa được dùng Như vậy, phân tầng là bước đầu tiên sử dụng cho khái quát hóa, chúng còn được gọi là quan hệ “là_kiểu_của” hay “nó_là”

Hình 1.18 Phân tầng

Cơ chế trừu tượng của kết hợp cho phương tiện tham chiếu nhóm các đối tượng cùng loại, cùng chia sẻ một vài thuộc tính hay điều kiện, khái niệm này sử dụng với mục đích tập hợp các tập đối tượng con để thao tác hay phân tích

Is a

Đảo

Hình 1.19 Kết hợp

Tiến trình tổ hợp các thuộc tính hay tập các đối tượng để hình thành một thực thể hay đối tượng được gọi là tập hợp, phương pháp này khác với khái quát hóa ở chỗ các đối tượng được tập hợp có các kiểu khác nhau

Hình 1.20 Tập hợp

1.7.1.3 Mô hình logic

Kết quả của mô hình hóa khái niệm là biểu diễn rõ ràng các thực thể và thuộc tính của chúng và toàn bộ các quan hệ giữa các thực thể để thỏa mãn nhu cầu khai thác, lưu trữ thông tin đã dự đoán trước Mục đích của mô hình dữ liệu logic là biểu diễn các thành phần mô hình khái niệm theo quan niệm tính toán của loại CSDL cụ thể

1.7.1.4 Mô hình quan hệ

Hệ quản trị CSDL thông dụng hiện nay là hệ quản trị CSDL quan hệ Hệ quản trị CSDL quan hệ lưu trữ dữ liệu thành các bản ghi trong các bảng có quan hệ với nhau Bản ghi là tập các sự kiện liên quan với nhau theo một cách nào đó hay các sự kiện được gộp thành tập Mỗi sự kiện trong bản ghi đều có giá trị được xác định từ lĩnh vực cụ thể Các lĩnh vực này gọi là thuộc tính Các bản ghi có cùng kiểu hình thành bảng hay quan hệ Mỗi hàng trong bảng là một bản ghi và mỗi cột là một thuộc tính hay trường Vì bản ghi là tập các giá trị và quan hệ là tập các bản ghi nên quan hệ là tập của các tập Quan hệ được biểu diễn như các bảng

Việc quản lý CSDL không gian nảy sinh vấn đề liên quan đến xác định bản ghi trong CSDL Dữ liệu không gian bao gồm tập các tọa độ để hình thành đường, cung, đa giác Trong CSDL quan hệ chuẩn thì các dữ liệu như vậy phải được ghi vào các bản ghi riêng biệt, kết quả sẽ làm tăng kích thước lưu trữ trong bộ nhớ và giảm khả năng truy cập nhanh dữ liệu CSDL hướng đối tượng giải quyết được vấn

đề này và nhiều khía cạnh khác liên quan

1.7.1.5 CSDL hướng đối tượng

Là xu thế mới trong công nghệ phần mềm và thiết kế CSDL, thích hợp với CSDL GIS hơn các mô hình trước kia Các mô hình trước hướng bản ghi nghĩa là

dữ liệu sắp xếp theo từng bản ghi nên các đối tượng bản đồ phải lưu trữ trong vài bản ghi trong các tệp khác nhau Mô hình CSDL hướng đối tượng có thể vượt qua khó khăn này bằng cách biểu diễn trung thực hơn thế giới thực, bao gồm các đối tượng bên trong và ngoài Ví dụ như dữ liệu trắc địa có thể nhóm thành các tầng để biểu diễn các thực thể tương tự, phương pháp tiệm cận công nghệ này cho khả năng

dữ liệu không gian được lưu trữ trong sơ đồ cấu trúc phong phú và hoàn hảo

1.7.2 Kiến trúc của chương trình ứng dụng GIS

Trong chương trình ứng dụng GIS, CSDL là thành phần quan trọng nhất, có thể coi đây là trọng tâm của chương trình Do đó kiến trúc của một chương trình ứng dụng GIS chính là cách thức sử dụng hệ quản trị CSDL để quản lý CSDL của chương trình Có hai phương pháp chính sử dụng hệ quản trị CSDL trong một chương trình GIS, đó là phương pháp sử dụng một hệ quản trị CSDL duy nhất để quản lý dữ liệu đồ hoạ và dữ liệu thuộc tính Phương pháp này có ưu điểm luôn đảm bảo tính thống nhất và tồn tại duy nhất về CSDL giữa dữ liệu đồ hoạ và dữ liệu thuộc tính nhưng kém linh hoạt Phương pháp thứ hai là sử dụng hai hay nhiều hệ quản trị CSDL để quản lý riêng rẽ dữ liệu đồ hoạ và dữ liệu thuộc tính, phương pháp này có độ linh hoạt cao, tiết kiệm thời gian và thao tác trong quá trình xử lý dữ liệu

Ngày nay, hầu hết các hệ thống thông tin được xây dựng xung quanh CSDL quan hệ Tuy nhiên, GIS đòi hỏi CSDL của mình không những lưu trữ được các đối tượng mà còn có khả năng tìm kiếm trực tiếp và tính toán dữ liệu không gian Do

đó, hệ thống GIS thương mại đều xây dựng CSDL dựa trên một trong ba kiến trúc sau:

1.7.2.1 Kiến trúc đối ngẫu

GIS có hai hệ thống CSDL tách biệt, một cho dữ liệu đồ hoạ và một cho dữ liệu thuộc tính Kiến trúc này tách thành các hệ con để lưu trữ và truy nhập dữ liệu

không gian, và thông tin thuộc tính được lưu trữ trong RDBMS Các thành tố đồ hoạ và thuộc tính của các đối tượng được liên kết với nhau bởi chỉ danh duy nhất

Ðể truy cập đối tượng phải truy nhập cả hai hệ con sau đó tổ hợp kết quả Lợi thế của kiến trúc này là từng phần trên cơ sở RDBMS chuẩn cho nên việc lưu trữ và truy nhập có hiệu quả cao nhưng bất lợi ở chỗ không bảo đảm tính toàn vẹn dữ liệu như trong trường hợp thực thể vẫn tồn tại trong hệ con lưu trữ không gian trong khi

Công cụ GIS Giao diện người dùng

Phần mềm

quản lý dữ

liệu

DBMS thương mại

Hình 1.22 Kiến trúc phân tầng của GIS

1.7.2.3 Kiến trúc tích hợp

Phần mở rộng không gian được tích hợp vào DBMS, khi đó ngôn ngữ truy vấn được mở rộng bởi khả năng truy vấn các kiểu hình học và các toán tử không gian như tính toán khoảng cách, giao điểm, chu vi Mô hình GIS kiểu này có hai giải pháp tích hợp là:

 Mở rộng hệ quản trị dữ liệu thương mại chuẩn cho dữ liệu không gian

 Hệ quản trị CSDL mới theo hướng đối tượng

Hình 1.23 Kiến trúc tích hợp của hệ GIS

Hệ thông tin địa lý

Tầng trợ giúp đối tượng không gian

Hệ quản trị CSDL quan hệ chuẩn

Công cụ GIS Giao diện người dùng

Công cụ GIS Giao diện người dùng

Mở rộng

Mở rộng DBMS tự thiết kế

CSDL thuộc tính và

hình học

Tệp đồ họa Tệp tôpô Bảng thuộc tính

CSDL thuộc tính và hình học Tệp đồ họa Tệp tôpô Bảng thuộc tính

1.8 Kết luận

Trong phần 1, các khái niệm cơ bản nhất của hệ thống thông tin địa lý đã được trình bày, từ đó cho thấy những vấn đề cơ bản nhất trong việc xây dựng hệ thống thông tin địa lý

Các phép chiếu không gian là chìa khóa giúp qui hoạch và trừu tượng hóa các đối tượng không gian trong thế giới thực Tuy nhiên do tính chất phức tạp của địa lý cũng như tính chất đặc biệt của các khu vực địa lý khác nhau, việc lựa chọn phép chiếu phù hợp nhất với mục đích mô tả đối tượng không gian thực chính xác nhất có thể trên mặt phẳng 2D đòi hỏi có sự tính toán kỹ càng Và ngày nay, với mỗi quốc gia riêng để phù hợp điều kiện địa lý của mình đều đưa ra các chuẩn qui chiếu phù hợp khi tham chiếu đối tượng trong không gian thực

Với những lợi ích vô cùng to lớn mà hệ thống GIS mang lại, GIS ngày nay được ứng dụng trong các bài toán qui hoạch và quản lý thông tin lớn Với một hệ thống GIS bất kỳ, dữ liệu GIS là phần quan trọng nhất Việc xây dựng và quản lý

dữ liệu của GIS có đặc thù khác với các hệ thống quản lý thông tin khác, việc lựa chọn phương pháp xây dựng dữ liệu phù hợp với nhu cầu cũng như khả năng của nhà phát triển luôn là ưu tiên số một Hiện nay việc xây dựng cơ sở dữ liệu GIS thường được thực hiện bằng các việc kết hợp các phương pháp khác nhau Việc này giúp tận dụng ưu thế của các phương pháp, giảm độ phức tạp trong xây dựng mà vẫn đảm báo dự liệu phù hợp với hệ thống phát triển của mình