Báo cáo thực hành phân tích GIS
Báo cáo thực hành phân tích GIS GVHD: Ks.Lê Thị Dung SV: Đỗ Vi Khanh_90904279_Ca2 1 Mục lục I. Giới thiệu chung về GIS và phần mềm ArcGIS 3 1. GIS là gì 3 2. Các chức năng cơ bản của GIS 3 3. Phần mềm ArcGIS 3 4. Cấu trúc dữ liệu trong ArcGIS. 4 5. Phần mềm ArcGIS Desktop 5 6. Những cải tiến trong AcrGIS Desktop 10 8 II. Thực hành trên ArcGIS Desktop 10. 9 1. Bài thực hành 1: Làm quen với phần mềm ArcGIS và các thao tác cơ bản. . 9 a. Mở và lưu bản đồ mới 10 b. Hiển thị nhãn dữ liệu 11 c. Đo khoảng cách 13 d. Truy vấn dữ liệu 14 2. Bài thực hành 2: Tạo, chỉnh sửa, chuyển đổi dữ liệu. 19 a. Tạo 1 lớp dữ liệu mới 19 b. Số hóa bản đồ 21 c. Chuyển đổi dữ liệu trong ArcGIS 23 3. Bài thực hành 3: Phương pháp truy vấn cơ sở dữ liệu. 27 4. Bài thực hành 4: Nội suy, xác định các đường đồng mức. 35 a. Nội suy 36 b. Xác định mức độ chính xác của phương pháp nội suy 44 c. Xác định đường đồng mức 48 5. Bài thực hành 5: Phân tích 3D 51 a. TIN 51 b. Contour: Đường đồng mức 53 c. Slope 55 d. Aspect 56 Báo cáo thực hành phân tích GIS GVHD: Ks.Lê Thị Dung SV: Đỗ Vi Khanh_90904279_Ca2 2 e. Steepest Path 57 f. Line of Sight 57 g. Hiển thị 3D: Thực hiện trên ArcScene 58 6. Bài thực hành 6: Phân tích mạng (Network Analyst) 64 a. Tạo một Network mới. 64 b. Phân tích mạng trong ArcMap. 67 c. Add một lớp dữ liệu điểm mới vào Network hiện hành. 70 d. Bài toán tìm bệnh viện gần nhất. 73 e. Tìm vùng dịch vụ 75 7. Bài thực hành 7: Làm quen với các phép tính trên Raster. 78 a. Cơ sỡ lý thuyết 78 b. Các bước tiến hành trên ArcGIS 79 Báo cáo thực hành phân tích GIS GVHD: Ks.Lê Thị Dung SV: Đỗ Vi Khanh_90904279_Ca2 3 I. Giới thiệu chung về GIS và phần mềm ArcGIS 1. GIS là gì Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một hệ thống kết hợp giữa con người và hệ thống máy tính cùng các thiết bị ngoại vi để lưu trữ, xử lý, phân tích, hiển thị các thông tin địa lý dê phục vụ một mục đích nghiên cứu và quản lý nhất định 2. Các chức năng cơ bản của GIS • Nhập và biến đổi các dữ liệu địa lý; • Quản lý dữ liệu; • Xử lý và phân tích dữ liệu; • Xuất và trình bày dữ liệu. 3. Phần mềm ArcGIS Phần mềm ArcGIS là phần mềm ứng dụng công nghệ thông tin địa lý của Viện nghiên cứu hệ thống môi trường (ESRI). Bộ phần mềm ArcGIS của ESRI có khả năng khai thác các chức năng của GIS trên các ứng dụng khác như desktop, máy chủ (bao gồm Web), hoặc hệ thống thiết bị di động. Hệ thống phần mềm ArcGIS cung cấp những công cụ rất mạnh để quản lý và cập nhật, phân tích thông tin tạo nên một hệ thống thông tin địa lý hoàn chỉnh. ArsGIS cho phép • Tạo và chỉnh sữa dữ liệu thích hợp; • Truy vấn dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính từ nhiều nguồn và bằng nhiều cách khác nhau; • Hiện thị, truy vấn và phân tích dữ liệu không gian kết hợp với dữ liệu thuộc tính; • Thành lập bản đồ chuyên đề và các bản in có chất lượng trình bày cao. Các thành phần của ArcGIS Báo cáo thực hành phân tích GIS GVHD: Ks.Lê Thị Dung SV: Đỗ Vi Khanh_90904279_Ca2 4 4. Cấu trúc dữ liệu trong ArcGIS. ArcGIS là một nơi tổ chức và lưu trữ thông tin dưới dạng các lớp dữ liệu không gian. Mỗi lớp bao gồm các dữ liệu có thuộc tính giống nhau. Các kiểu dữ liệu trong ArcGIS • Dữ liệu Vector Là một tập các lớp dữ liệu đặc trưng có cùng hệ quy chiếu. người dùng có thể lựa chọn để tồ chức các lớp dữ liệu đặc trưng đơn giản bên trong và bên ngoài của các tập dữ liệu. Mô hình dữ liệu vector biểu diễn dưới dạng các lớp dữ liệu: Points, lines, polygons - Points là các cặp tọa độ (x,y) hay bộ ba (x,y,z) với z là giá trị biểu diễn cho độ cao. Báo cáo thực hành phân tích GIS GVHD: Ks.Lê Thị Dung SV: Đỗ Vi Khanh_90904279_Ca2 5 - Lines là tập hợp của các tọa độ định nghĩa một hình dạng. - Polygons là tập hợp các tọa độ khai báo cho đường bao của một vùng. • Dữ liệu Raster Mô hình dữ liệu Raster biểu diễn như một bề mặt được chia thành những ô lưới bằng nhau và được dùng để lưu trữ, phân tích dữ liệu liên tục trên một vùng nào đấy. mỗi ô ảnh chứa một giá trị có thể biểu diển cho một giá trị đo được. Dữ liệu Raster bao gồm các loại ảnh ( ảnh hàng không, ảnh vệ tinh, ảnh quét dùng để số hóa, làm nền ) và grip ( dùng để phân tích và lập mô hình ). • Dữ liệu TIN Chứa đựng một tập các tam giác liên tục một cách chính xác của một khu vực với sự kết nối với nhau qua các điểm với giá trị x, y, z. • Dữ liệu dạng bảng ArcGIS cho phép kết nối trực tiếp với các dữ liệu bảng biểu và kết nối dữ liệu không gian với dữ liệu bảng biểu ( thuộc tính ). 5. Phần mềm ArcGIS Desktop Phần mềm ArcGIS Desktop được cung cấp cho người dùng ở 1 trong 3 cấp bậc với mức độ chuyên sâu khác nhau là ArcView, ArcEditor, ArcInfo ArcView: Cung cấp đầy đủ chức năng cho phép biểu diễn, quản lý, xây dựng và phân tích dữ liệu địa lý, các công cụ phân tích không gian cùng với việc biên tập và phân tích thông tin từ các lớp bản đồ khác nhau đồng thời thể hiện các mối quan hệ và nhận dạng các mô hình. Với ArcView, cho phép: • Ra các quyết định chuẩn xác hơn dựa trên các dữ liệu địa lý; • Xem và phân tích các dữ liệu không gian bằng nhiều phương pháp; • Xây dựng đơn giản và dễ dàng các dữ liệu địa lý; • Tạo ra các bản đồ có chất lượng cao; • Quản lý tất cả các file, CSDL và các nguồn dữ liệu; • Tùy biến giao diện người dùng theo yêu cầu. Báo cáo thực hành phân tích GIS GVHD: Ks.Lê Thị Dung SV: Đỗ Vi Khanh_90904279_Ca2 6 ArcEditor: Là bộ sản phẩm có nhiều chức năng hơn, dùng để chỉnh sửa và quản lý dữ liệu địa lý. ArcEditor bao gồm các tính năng của ArcView và thêm vào đó là một số các công cụ chỉnh sửa, biên tập. Với ArcEditor, cho phép: • Dùng các công cụ CAD để tạo và chỉnh sửa các đặc tính GIS; • Tạo ra các CSDL địa lý thông minh; • Tạo quy trình công việc một cách chuyên nghiệp cho 1 nhóm và cho phép nhiều người biên tập; • Xây dựng và giữ được tính toàn vẹn của không gian bao gồm các quan hệ hình học topo giữa các đặc tính địa lý; • Quản lý và mở rộng mạng lưới hình học; • Làm tăng năng suất biên tập; • Quản lý môi trường thiết kế đa người dùng với versioning; • Duy trì tính toàn vẹn giữa các lớp chủ đề và thúc đẩy tư duy logic của người dùng; • Cho phép chỉnh sửa dữ liệu độc lập (khi tạm ngừng kết nối với CSDL). ArcInfo: Là bộ sản phẩm ArcGIS đầy đủ nhất. ArcInfo bao gồm tất cả các chức năng của ArcView lẫn ArcEditor. Cung cấp các chức năng tạo và quản lý một hệ GIS, xử lý dữ liệu không gian và khả năng chuyển đổi dữ liệu, xây dựng dữ liệu, mô hình hóa, phân tích, hiển thị bản đồ trên màn hình máy tính và xuất bản bản đồ ra các phương tiện khác nhau. Với ArcInfo, cho phép: • Xây dựng một mô hình xử lý không gian rất hữu dụng cho việc tìm ra các mối quan hệ, phân tích dữ liệu và tích hợp dữ liệu; • Thực hiện chồng lớp các lớp vector, nội suy và phân tích thống kê; • Tạo ra các đặc tính cho sự kiện và chồng xếp các đặc tính của các sự kiện đó; • Chuyển đổi dữ liệu và các định dạng của dữ liệu theo rất nhiều loại định dạng; • Xây dựng những bộ dữ liệu phức tạp, các mô hình phân tích và các đoạn mã để tự động hóa các quá trình GIS; • Sử dụng các phương pháp trình diễn, thiết kế, in ấn và quản lý bản đồ để xuất bản bản đồ. ArcGIS Destop là một bộ phần mềm ứng dụng gồm: ArcMap, ArcCatalog, ArcToolbox, ArcScene và ArcGlobe. Khi sử dụng các ứng dụng này đồng thời, người sử dụng có thể thực hiện được các bài toán ứng dụng GIS bất kỳ, từ đơn giản đến phức tạp, bao gồm cả thành lập bản đồ, phân tích địa lý, chỉnh sửa và biên tập dữ liệu, quản lý dữ liệu, hiển thị và xử lý dữ liệu. Báo cáo thực hành phân tích GIS GVHD: Ks.Lê Thị Dung SV: Đỗ Vi Khanh_90904279_Ca2 7 Phía trên là giao diện của ArcMap, ArcCatalog, ArcToolbox trong phần mềm ArcGIS Desktop 10. Chú ý: Giao diện của ArcGIS Desktop 10 có chút thay đổi so với phiên bản trước ở chổ ArcCatalog có thể mở trực tiếp và thao tác ngay trong cửa sổ ArcMap. Báo cáo thực hành phân tích GIS GVHD: Ks.Lê Thị Dung SV: Đỗ Vi Khanh_90904279_Ca2 8 ArcCatalog dùng để lưu trữ, quản lý và tạo mới các dữ liệu địa lý: • Tạo mới một cơ sở dữ liệu; • Explore và tiềm kiếm dữ liệu; • Xác định hệ thống tọa độ cho cơ sở dữ liệu. ArcMap dùng để xây dựng, hiển thị, xử lý và phân tích các bản đồ: • Tạo các bản đồ từ rất nhiều các loại dữ liệu khác nhau; • Truy vấn dữ liệu không gian để tìm kiếm và hiểu mối liên hệ giữa các đối tượng không gian; • Tạo các biểu đồ; • Hiển thị trang in ấn. ArcToolbox cung cấp các công cụ để xử lý, xuất - nhập các dữ liệu từ các định dạng khác như MapInfo,MicroStation, AutoCad 6. Những cải tiến trong AcrGIS Desktop 10 Ngày 9/10/2010, Công ty TNHH ERSI Việt Nam phối hợp với Cục công nghệ thông tin (CIREN)- Bộ Tài nguyên Môi trường hội thảo giới thiệu về những nét mới trong ArcGIS phiên bản 10x. Các chuyên gia của ESRI Việt Nam đã nêu lên một số nét nổi bật như sau: Hỗ trợ công nghệ nền tảng (platform): Phiên bản ArcGIS 10 ngoài việc hỗ trợ các nền tảng truyền thống như: desktop, web còn mở rộng việc hỗ trợ các ứng dụng trên nền Mobile (đặc biệt là iPhone). Môi trường triển khai: Ngoài việc hỗ trợ triển khai trên môi trường cục bộ (local), môi trường phân tán (enterprise), phiên bản ArcGIS 10 hỗ trợ triển khai đáp ứng nhu cầu điện toán đám mây (cloud-computing). Giao diện tương tác: Phiên bản ArcGIS 10 có sự thay đổi lớn trong giao diện tương tác với người sử dụng. Người sử dụng ArcMap để biên tập dữ liệu GIS giờ không cần mở cùng lúc hai ứng dụng ArcMap và ArcCatalog nữa, vì ArcCatalog đã được tích hợp trong ArcMap như là một cửa sổ riêng. Ngoài ra với tất cả các form hiển thị trên ứng dụng ArcMap và ArcCatalog, người sử dụng có thế tùy biến vị trí đặt của các form này, tạo nên sự tiện lợi cho người sử dụng. Mô hình dữ liệu: ArcGIS 10 mở rộng việc hỗ trợ đến dữ liệu 4 chiều, thêm chiều thời gian đối với dữ liệu tạo điều kiện thuận lợi trong việc lưu trữ, tra cứu, phân tích và xử lý các dữ liệu có sự tham gia của yếu tố thời gian. Báo cáo thực hành phân tích GIS GVHD: Ks.Lê Thị Dung SV: Đỗ Vi Khanh_90904279_Ca2 9 Tốc độ hiển thị dữ liệu: đã được cải thiện đáng kể, những lớp thông tin chỉ sử dụng làm nền cho các lớp thông tin tương tác sẽ được nhóm vào nhóm các lớp thông tin nền. Nhóm lớp thông tin nền sẽ được cache trước để tăng tốc độ hiển thị dữ liệu. Với dữ liệu dạng raster, các phiên bản trước đó việc hiển thị còn tương đối chậm, thì với phiên bản ArcGIS 10 đã được cải thiện đáng kể. II. Thực hành trên ArcGIS Desktop 10. 1. Bài thực hành 1: Làm quen với phần mềm ArcGIS và các thao tác cơ bản. Mỗi bản đồ trong ArcMap được gọi là Map document, một bản đồ có thể có một hoặc nhiều Data Frames Data Frame là một nhóm các lớp (Layer) cùng được hiển thị trong một hệ quy chiếu. Mỗi Data Frames có thể có một hệ quy chiếu riêng. Layer là một tổ hợp các dữ liệu. Một layer chứa các nội dung: • Dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính; • Đường dẫn tới dữ liệu (Shapefile, geodatabase ); • Các tham số để hiển thị như màu sắc, lực nét ký hiệu Các layer có thể được tạo ra từ nhiều nguồn dữ liệu khác nhau: Shapefiles, personal geodatabase, CAD drawings, photo, image. Dữ liệu lưu trữ trong ArcGIS được lưu trữ ở 3 dạng: shapefile, coverages, geodatabase. Báo cáo thực hành phân tích GIS GVHD: Ks.Lê Thị Dung SV: Đỗ Vi Khanh_90904279_Ca2 10 a. Mở và lưu bản đồ mới Có 3 cách để mở 1 bản đồ mới: - Sử dụng để Add Data, cách này sử dụng để thêm dữ liệu chưa được biên tập (chưa phải là file bản đồ hoàn chỉnh ), có thể file ở nhiều định dạng như shapefiles, photo, CAD vào ArcMap. - Sử dụng công cụ để tạo “New Map File”, công cụ này chỉ mở được định dạng file Geodatabase. - Sử dụng công cụ , để mở bản đồ hoàn chỉnh, công cụ này chỉ mở được các file có định dạng “.mxd” (ArcMap Document). Cửa sổ Layers Các hộp công cụ Thanh Tools Tỉ lệ bản đồ Vùng hiển thị bản đồ [...]... đã tiến hành xong 23 Báo cáo thực hành phân tích GIS SV: Đỗ Vi Khanh_90904279_Ca2 GVHD: Ks.Lê Thị Dung Dữ liệu đầu vào Các công cụ tùy chỉnh như add, xóa, di chuyển lên xuống 24 Báo cáo thực hành phân tích GIS SV: Đỗ Vi Khanh_90904279_Ca2 GVHD: Ks.Lê Thị Dung Trước chuyển đổi Dữ liệu CAD, chủ yếu là dạng line Sau khi chuyển đổi Dữ liệu Shapefile dạng polygon 25 Báo cáo thực hành phân tích GIS SV: Đỗ... 17 Báo cáo thực hành phân tích GIS SV: Đỗ Vi Khanh_90904279_Ca2 GVHD: Ks.Lê Thị Dung Tiếp theo, sữ dụng lệnh “Select By Location ” để tìm những điểm cách đường cao tốc nhỏ 50m Kết quả: Số cửa hàng thỏa mãn điều kiện trên gồm có 4 cửa hàng: Donut Factory, Mo Do Nuts, B & F Donuts, Happy Donuts & Burger 18 Báo cáo thực hành phân tích GIS SV: Đỗ Vi Khanh_90904279_Ca2 GVHD: Ks.Lê Thị Dung 2 Bài thực hành. .. kê - Stactistics Typ: kiểu thống kê như SUM, MEAN, MIN, MAX - Case field: Tiêu chí dùng để thống kê 33 Báo cáo thực hành phân tích GIS SV: Đỗ Vi Khanh_90904279_Ca2 GVHD: Ks.Lê Thị Dung • Kết quả thống kê 34 Báo cáo thực hành phân tích GIS SV: Đỗ Vi Khanh_90904279_Ca2 GVHD: Ks.Lê Thị Dung 4 Bài thực hành 4: Nội suy, xác định các đường đồng mức Đầu tiên, ta cần bật chức năng Spatial Analyst trong ArcMap... Chuột phải vào lớp dữ liệu cần hiển thị nhãn, chọn “Lable Features” 11 Báo cáo thực hành phân tích GIS SV: Đỗ Vi Khanh_90904279_Ca2 - GVHD: Ks.Lê Thị Dung Chuột phải vào lớp dữ liệu cần hiển thị nhãn, chọn “Properties Có thể tùy chọn Field để hiển thị Có thể tùy chọn màu sắc, cở chữ, loại kí tự 12 Lables” Báo cáo thực hành phân tích GIS SV: Đỗ Vi Khanh_90904279_Ca2 GVHD: Ks.Lê Thị Dung c Đo khoảng cách... diện tích nhỏ nhất là 12898 km2 KẾT QUẢ TRUY VẤN 32 Báo cáo thực hành phân tích GIS SV: Đỗ Vi Khanh_90904279_Ca2 GVHD: Ks.Lê Thị Dung Bài tập ví dụ 6: Tính tổng dân số của các thành phố theo từng quốc gia • Bài này chúng ta sử dụng công cụ “Summary Statistics” trong “Arc Toolbox” • Làm tiếp theo bài tập trên, sử dụng “Select By Location” để chọn các thành phố trong các quốc gia đó Kết quả:131 thành... đối tượng khác nhau thành 1 đối tượng mới ở dạng shapefile Append, dùng để nối đối tượng này với đối tượng khác cùng thuộc tính Nếu muốn trích xuất bản đồ vừa chuyển đối Vào “Data Export Data chọn nơi lưu OK” 26 Báo cáo thực hành phân tích GIS SV: Đỗ Vi Khanh_90904279_Ca2 GVHD: Ks.Lê Thị Dung 3 Bài thực hành 3: Phương pháp truy vấn cơ sở dữ liệu Trong tổ chức cơ sở dữ liệu của GIS, dữ liệu thuộc tính... chuột lên và chuột phải - Sau khi thực hiện các thao tác trước xong thì thanh công cụ Spatial Analyst sẽ xuất hiện 35 Báo cáo thực hành phân tích GIS SV: Đỗ Vi Khanh_90904279_Ca2 - GVHD: Ks.Lê Thị Dung Trong ArcToolbox cũng cung cấp cho chúng ta một bộ công cụ “ Spatial Analyst Tools” Chúng ta sẽ thực hành trên dư liệu “Soilsamp.shp” Add dữ liệu theo đường dẫn “D:\du lieu GIS\ Spatial Analyst\SPATIAL\SOILSAMP.shp”... ”, sau đó nhập dòng lệnh "COUNTRY" = 'Vietnam' OK Kết quả: Có 3 thành phố là Hà Nội, Hải Phòng và Tp.Hồ Chí Minh 29 Báo cáo thực hành phân tích GIS SV: Đỗ Vi Khanh_90904279_Ca2 GVHD: Ks.Lê Thị Dung 2- “Selection Select By Location ”, thực hiện như hình bên cạnh Lệnh truy vấn này có tác dụng là chọn ra quốc gia mà chứa (intersect) 3 thành phố vừa chọn ban nãy Kết quả: Việt Nam Tiếp theo tìm các quốc... Các phép truy vấn có thể tiến hành truy vấn trên 1 lớp hay nhiều lớp cũng như cả thuộc tính không gian và thuộc tính Bài thực hành đầu tiên, chúng ta đã nói sơ về truy vấn dữ liệu do đó bài này sẽ đi chuyên sâu hơn vào các thuật toán truy vấn Lớp dữ liệu sử dụng trong bài này là 2 lớp đối tượng là “donut” và “street” trong thư mục “Redland” 27 Báo cáo thực hành phân tích GIS SV: Đỗ Vi Khanh_90904279_Ca2... 30 Báo cáo thực hành phân tích GIS SV: Đỗ Vi Khanh_90904279_Ca2 GVHD: Ks.Lê Thị Dung Cách 2 • Dữ liệu cần tìm và dữ liệu gốc là giống cách ở trên • Lệnh truy vấn “ touch the boundary of the Source layer ” tức là có chung đường ranh giới, nên không cần quy định khoảng cách Kết quả: Việt Nam, Lào, Cambuchia, Trung Quốc Chọn 3 thành phố có số dân đông nhất trong các nước trên Đầu tiên chọn ra các thành . tiến hành trên ArcGIS 79 Báo cáo thực hành phân tích GIS GVHD: Ks.Lê Thị Dung SV: Đỗ Vi Khanh_90904279_Ca2 3 I. Giới thiệu chung về GIS và phần mềm ArcGIS 1. GIS. phân tích dữ liệu không gian kết hợp với dữ liệu thuộc tính; • Thành lập bản đồ chuyên đề và các bản in có chất lượng trình bày cao. Các thành phần của ArcGIS Báo cáo thực hành phân tích GIS. Báo cáo thực hành phân tích GIS GVHD: Ks.Lê Thị Dung SV: Đỗ Vi Khanh_90904279_Ca2 1 Mục lục I. Giới thiệu chung về GIS và phần mềm ArcGIS 3 1. GIS là gì 3 2.