HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ GEOGRAPHICAL INFORMATION SYSTEM

HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ GEOGRAPHICAL INFORMATION SYSTEM Các kỹ thuật phân tích không gian (spatial analytical technicques) có nhiệm vụ phân tích theo trật tự và tổ hợp không gian của các hiện tượng hoặc các yếu tố (tự nhiên - kinh tế - xã hội). Mối liên quan đó được cụ thể bằng trật tự không gian địa lý, nghĩa là mọi hiện tượng và tính chất của các yếu tố cần phải được bản đồ hóa. Bản đồ là cách trình bày cụ thể nhất trong không gian hai chiều các tính chất, vị trí, mối liên hệ và trật tự trong không gian của các đối tượng hoặc hiện tượng cần nghiên cứu. Tuy nhiên do có nhiều cách trình bày bản đồ khác nhau nên dẫn đến sự khó khăn trong việc xử lý mối quan hệ không gian giữa các lớp thông tin. Trong hơn một thập kỷ qua, hệ thống thông tin địa lý đã được phát triển mạnh mẽ và ngày càng thêm hoàn thiện. Với những ưu thế của mình, hệ thông tin địa lý- geographical information system ( HTTĐL) là một môi trường có khả năng quản lý hệ thống cơ sở dữ liệu và xử lý chính xác các lớp thông tin trong mối quan hệ không gian giữa chúng. HTTĐL có khả năng bổ sung, đo đạc và tự động tính toán chính xác về mặt định lượng các thông tin trên bản đồ, cùng các thuộc tính của chúng, đồng thời có thể đưa ra các tính toán dự báo. I.CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ HTTĐL I.1.Định nghĩa Hệ thông tin địa lý (HTTĐL)- Geographical information system ( GIS) là một tổ chức tổng thể của bốn hợp phần: phần cứng máy tính, phần mềm, tư liệu địa lý và người điều hành được thiết kế hoạt động một cách có hiệu quả nhằm tiếp nhận, lưu trữ, điều khiển, phân tích và hiển thị toàn bộ các dạng dữ liệu địa lý. HTTĐL có mục tiêu đầu tiên là xử lý hệ thống dữ liệu trong môi trường không gian địa lý. (Viện nghiên cứu môi trường Mỹ - 1994). Một định nghĩa khác có tính chất giải thích, hỗ trợ là: HTTĐL là một hệ thống máy tính có chức nănng lưu trữ và liên kết các dữ liệu địa lý với các đặc tính của bản đồ dạng đồ họa, từ đó cho môt khả năng rộng lớn về việc xử lý thông tin, hiển thị thông tin và cho ra các

HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ GEOGRAPHICAL INFORMATION SYS TEM Các kỹ thuật phân tích không gian (spatial analytical technicques) có nhiệm vụ phân tích theo trật tự và tổ hợp không gian của các hiện tượng hoặc các yếu tố (tự nhiên - kinh tế - xã hội). Mối liên quan đó được cụ thể bằng trật tự không gian địa lý, nghĩa là mọi hiện tượng và tính chất của các yếu tố cần phải được bản đồ hóa. Bản đồ là cách trình bày cụ thể nhất trong không gian hai chiều các tính chất, vị trí, mối liên hệ và trật tự trong không gian của các đối tượng hoặc hiện tượng cần nghiên cứu. Tuy nhiên do có nhiều cách trình bày bản đồ khác nhau nên dẫn đến sự khó khăn trong việc xử lý mối quan hệ không gian giữa các lớp thông tin. Trong hơn một thập kỷ qua, hệ thống thông tin địa lý đã được phát triển mạnh mẽ và ngày càng thêm hoàn thiện. Với những ưu thế của mình, hệ thông tin địa lý- geographical information system ( HTTĐL) là một môi trường có khả năng quản lý hệ thống cơ sở dữ liệu và xử lý chính xác các lớp thông tin trong mối quan hệ không gian giữa chúng. HTTĐL có khả năng bổ sung, đo đạc và tự động tính toán chính xác về mặt định lượng các thông tin trên bản đồ, cùng các thuộc tính của chúng, đồng thời có thể đưa ra các tính toán dự báo. I.CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ HTTĐL I.1.Định nghĩa Hệ thông tin địa lý (HTTĐL)- Geographical information system ( GIS) là một tổ chức tổng thể của bốn hợp phần: phần cứng máy tính, phần mềm, tư liệu địa lý và người điều hành được thiết kế hoạt động một cách có hiệu quả nhằm tiếp nhận, lưu trữ, điều khiển, phân tích và hiển thị toàn bộ các dạng dữ liệu địa lý. HTTĐL có mục tiêu đầu tiên là xử lý hệ thống dữ liệu trong môi trường không gian địa lý. (Viện nghiên cứu môi trường Mỹ - 1994). Một định nghĩa khác có tính chất giải thích, hỗ trợ là: HTTĐL là một hệ thống máy tính có chức nănng lưu trữ và liên kết các dữ liệu địa lý với các đặc tính của bản đồ dạng đồ họa, từ đó cho môt khả năng rộng lớn về việc xử lý thông tin, hiển thị thông tin và cho ra các sản phẩm bản đồ, các kết quả xử lý cùng các mô hình (antenucci 1991) Một con đường hoặc con sông, con suối thường được biểu diễn bằng các yếu tố đường, mặc dù trong thực tế có thể đo được cả độ rộng và chiều dài của chúng trên bản đồ. Các đối tượng tự nhiên thường được thể hiện bằng các đường, cung, vùng, điểm, tuỳ theo các đặc trưng cụ thể mà chúng được thể hiện theo các hình mẫu cụ thể. Hình 1. Mô tả một số khái niệm vector nguồn Một số khái niệm chính được cụ thể trong định nghĩa này như sau: • Đường (line): là các đối tượng có một kích thước. • Đoạn thẳng (line segment): là đường nối trực tiếp giữa hai điểm. • Đường gấp khúc: là các đọan thẳng nối liên tục, có thể khác hướng song không có điểm nối hoặc có thể điểm nối ở một phía (phải hoặc trái). Đường gấp khúc có thể cắt qua chính nó hoặc cắt các đường khác. • Cung (area) là một đoạn tập hợp các điểm tạo nên một dạng đường cong mà đường cong đó được xác định bằng một hàm toán. • Đoạn nối (link) là đối tượng có một kích thước nối giữa hai nút. Đoạn nối cũng được hiểu là đường gờ (edges) hay đường viền. • Đoạn nối trực tiếp : là đoạn nối giữa hai nút với một hướng nhất định. • Dây xích (chain): là sự nối liên tục của các đoạn thẳng không cắt nhau hoặc giữa các cung với các nút ở cuối mỗi cung. Các nút có thể nằm ở bên phải hay bên trái là không bắt buộc • Vùng: là đặc điểm thể hiện hai kích thước cả vị trí và diện tích, là đối tượng xác định về mặt ranh giới, liên tục và có hai kích thước. Nó có thể bao gồm cả phần bên hoặc không I.2.Cấu trúc của HTTĐL HTTĐL bao gồm các hợp phần cơ bản như sau: tài liệu không gian, người điều hành, phần cứng, phần mềm (hình 2). Hình 2. Mô hình tổ chức của HTTĐL Dữ liệu không gian: Dữ liệu không gian cỏ thể đến từ nhiều nguồn, có các nguồn tư liệu sau: số liệu tính toán thống kê, báo cáo, các quan trắc thực địa, ảnh vệ tinh, ảnh máy bay, bản đồ giấy (dạng analog). Kỹ thuật hiện đại về viễn thám và HTTĐL có khả năng cung cấp thông tin không gian bao gồm các thuộc tính địa lý, khuôn dạng dữ liệu, tỷ lệ bản đồ và các số liệu đo đạc. Việc tích hợp các tư liệu địa lý từ nhiều nguồn khác nhau là đặc điểm cơ bản của một phần mềm HTTĐL. Thông thường, tư liệu không gian được trình bày dưới dạng các bản đồ giấy với các thông tin chi tiết được tổ chức ở một file riêng. Các tư liệu đó không đáp ứng được các nhu cầu hiện nay về tư liệu không gian là vì những lý do sau: - Đòi hỏi không gian lưu trữ rất lớn, tra cứu khó khăn. Để nhập và khai thác dữ liệu, nhất thiết phải liên kết được với các thông tin địa lý trên bản đồ và các dữ liệu thuộc tính khác được lưu trữ riêng biệt và điều này trở nên rất khó khăn với hình thức lưu trữ dạng kho hoặc thư viện. - Các khuôn dạng lưu trữ truyền thống thường không tương thích với các tiêu chuẩn dữ liệu hiện nay. Thay thế cho các dữ liệu dạng truyền thống, hiện nay tư liệu dạng số với một khối lượng rất lớn có thể được lưu trữ trong các đĩa CD, tương ứng với những khối lượng rất lớn của tư liệu analoge. Tư liệu số còn cho khả năng xử lý tự động trên máy tính. Như vậy, HTTĐL là sự phát triển đặc biệt để sử dụng công nghệ và nghệ thuật máy tính trong việc xử lý tư liệu không gian dạng số. Người điều hành Vì HTTĐL là một hệ thống tổng hợp của nhiều công việc kỹ thuật, do đó đòi hỏi người điều hành phải được đào tạo và có kinh nghiệm trong nhiều lĩnh vực. Người điều hành là một phần không thể thiếu được của HTTĐL. Hơn nữa sự phát triển không ngừng của các kỹ thuật phần cứng và phần mềm đòi hỏi người điều hành phải luôn được đào tạo. Những yêu cầu cơ bản về người điều hành bao gồm các vấn đề sau: Có kiến thức cơ bản về địa lý, bản đồ, máy tính và công nghệ thông tin: - Việc đào tạo cơ bản về địa lý cung cấp khả năng khai thác các đặc điểm không gian (spatical process) và các quá trình không gian, đồng thời phát hiện được mối quan hệ không gian giữa các hợp phần. - Bản đồ học cung cấp các hiểu biết về thiết kế bản đồ, lập bản đồ (ví dụ: Lưới chiếu bản đồ, hệ thống tọa độ, các mẫu ký tự trên bản đồ và các kỹ thuật in ấn). - Khoa học về máy tính và thông tin cung cấp các kiến thức cơ bản về phần cứng máy tính và vận hành thông thạo các chương trình liên kết phần cứng. - Có kinh nghiệm trong việc sử dụng các phần mềm HTTĐL: việc đào tạo các phần mềm chủ yếu thường tập trung vào việc xử lý HTTĐL, lập trình cơ bản, quản lý cơ sở dữ liệu và một số công việc khác có liên quan đến tích hợp thông tin. - Có hiểu biết nhuần nhuyễn về dữ liệu: hiểu về nguồn dữ liệu, nội dung và độ chính xác của dữ liệu, tỷ lệ bản đồ nguyên thủy và các số liệu đo đạc của tập dữ liệu, cấu trúc của dữ liệu. - Có khả năng phân tích không gian. Yêu cầu được đào tạo về các phương pháp xử lý thống kê và xử lý định tính trong địa lý, việc đào tạo cho người xử lý có thể lựa chọn phương pháp tốt nhất để phân tích và áp dụng nhằm đưa ra kết quả tốt nhất. Các yêu cầu trên là cần thiết đối với người điều hành HTTĐL. Các huấn luyện chi tiết sẽ tùy thuộc nội dung và mục tiêu cũng như khả năng của máy tính và phần mềm để lực chọn những chương trình đào tạo thích hợp. Phần cứng (máy tính và thiết bị ngoại vi) • Phần cứng của một HTTĐL bao gồm các hợp phần sau: Bộ xử lý trung tâm (CPU), thiết bị nhập dữ liệu, lưu dữ liệu và thiết bị xuất dữ liệu. • Bộ xử lý trung tâm (central processing unit - CPU): hệ thống điều khiển, bộ nhớ, tốc độ xử lý là những yếu tố quan trọng nhất của CPU. Hiện nay xử lý HTTĐL trên nền unix là hệ thống có đủ các chức năng nhất, trong khi với máy CP thì HTTĐL có những chức năng hạn chế hơn. Các hệ xử lý GIS trước đây, phần lớn đều chạy trong trạm Unix. Trạm Unix cho phép lưu trữ cơ sở dữ liệu lớn và nhiều chức năng xử lý khác nhau. Tất nhiên với sự trợ giúp của window NT thì PC cũng có thể so sánh được với hệ unix. Ví dụ điểm hình về một hệ thống có hiệu quả là một hệ Unix nhỏ có cài đặt phần mềm ARC/INFO để quản lý và vận hành HTTĐL. Hiện nay, các hệ thống xử lý liên tục được nâng cấp và khoảng cách giữa trạm Unix và PC càng hẹp dần. • Nhập, lưu dữ và xuất dữ liệu: các thiết bị ngoại vi phục vụ cho việc nhập dữ liệu là: Bàn số hoá, máy quét để chuyển đổi dữ liệu analoge thành dạng số. Hoặc đọc băng và đĩa CD - ROM có nhiệm vụ lấy thông tin hiện có trong băng và đĩa. Các phương tiện thông dụng là ổ đĩa cứng, ổ đọc băng, ổ đĩa quang có thể ghi và xoá dữ liệu. Thiết bị xuất dữ liệu bao gồm máy in đen trắng và màu, báo cáo, kết quả phân tích, máy in kim (plotter). Hiện nay, với sự phát triển của công nghệ tin học và điện tử, đặc biệt là khi có thiết bị mạng cho phép san sẻ các chức năng và trao đổi giữa những người sử dụng và càng tạo điều kiện cho HTTĐL phát triển. Phần mềm Một hệ thống phần mềm xử lý HTTĐL yêu cầu phải có hai chức năng sau: tự động hoá bản đồ và quản lý cơ sở dữ liệu. Sự phát triển kỹ thuật HTTĐL hiện đại liên quan đến sự phát triển của hai hợp phần này. • Tự động hoá bản đồ: bản đồ học là môn khoa học, nghệ thuật và kỹ thuật thành lập bản đồ. Do đó, tự động hoá bản đồ là thành lập bản đồ với sự trợ giúp của máy tính. Một bản đồ là sự thể hiện bằng đồ họa của mối quan hệ không gian và các hình dạng (Pobinson và NNK, 1984) và mỗi một bản đồ là sự mô hình hoá thực tế theo những tỷ lệ nhất định. Mô hình đó yêu cầu biến đổi các số liệu ghi bản đồ thành bản đồ và gồm các công đoạn sau: Lựa chọn, phân loại, làm đơn giản hóa và tạo mẫu ký tự (Den - 1990). Máy tính trợ giúp cho bản đồ học ở nhiều phương diện như sau: Trước hết, bản đồ trong máy tính là dạng số nên dễ dàng chỉnh sửa và việc chỉnh lý đó tốn ít công sức hơn so với việc không có sự trợ giúp của máy tính. Mặc dù việc số hóa có thể dẫn đến nhiều lỗi và làm giảm độ chính xác, song các lỗi đó có thể sửa dễ dàng nếu phát hiện được. Khi đó, bản đồ sẽ được hoàn thiện và lượng thông tin sẽ được nâng lên. Đặc biệt, việc bổ sung thông tin cho bản đồ cũng dễ dàng thực hiện được. Thứ hai, quá trình tạo chú giải và các chỉ dẫn lên bản đồ được thao tác với tốc độ nhanh nên giá thành thấp. Việc lựa chọn, phân loại và làm đơn giản hóa các đặc điểm bản đồ cũng được thực hiện một cách khoa học. Quá trình thiết kế và khái quát hóa bản đồ cũng được lập trình và tạo nên các chức năng cụ thể của phần mềm. Kết quả như mong muốn có thể đạt được bởi nhiều cán bộ bản đồ hoặc do chính một cán bộ bản đồ làm trong nhiều thời gian khác nhau. Thứ ba, thiết kế bản đồ có thể được hoàn thiện hơn qua việc thử và chỉnh sửa lỗi. Kích thước, hình dạng hoặc vị trí của chữ hoặc ký hiệu trên bản đồ có thể dễ dàng được thay đổi và đưa về vị trí chính xác như mong muốn. • Quản lý dữ liệu: chức năng thứ hai của phần mềm HTTĐL là hệ thống quản lý dữ liệu (data base management system DBMS). Hệ thống TTĐL phải có khả năng điều khiển các dạng khác nhau của dữ liệu địa lý đồng thời có thể quản lý hiệu quả một khối lượng lớn dữ liệu với một trật tự rõ ràng. Một yếu tố rất quan trọng của phần mềm HTTĐL là cho khả năng liên kết hệ thống giữa việc tự động hóa bản đồ và quản lý cơ sở dữ liệu. Các tài liệu mô tả cho một vị trí bất kỳ, có thể liên hệ một cách hệ thống với vị trí không gian của chúng. Sự liên kết đó là một ưu thế nổi bật của việc vận hành HTTĐL: Thứ nhất: các tài liệu liệu thuộc tính nhất thiết phải được thể hiện trên những chi tiết của bản đồ. Ví dụ số liệu về dân số của một thành phố cũng được gọi ra một cách tự động mà không cần phải có một sự tra cứu nào khác. Đối với bản đồ học thì công việc tra cứu thường phải làm độc lập, không thực hiện tự động được. Ngoài ra việc bổ sung số liệu cũng đòi hỏi phải được cập nhật thường xuyên nên chỉ HTTĐL mới có thể đáp ứng được đầy đủ. Thứ hai: sự thay đổi về những chi tiết bản đồ nhất thiết phải phù hợp với sự thay đổi về tự nhiên thuộc tính. Ví dụ, sự thay đổi về diện tích đô thị về số liệu phải tương xứng với sự thay đổi về đường ranh giới thành phố. Khi thay đổi ranh giới thì số liệu tính toán về diện tích cũng tự động được thay đổi. II.CÁC CHỨC NĂNG CỦA PHẦN MỀM HTTĐL Một phần mềm HTTĐL các các chức năng cơ bản như sau: nhập dữ liệu, lưu trữ dữ liệu, điều khiển dữ liệu, hiển thị dữ liệu theo cơ sở địa lý và đưa ra những quyết định (decision making) (Calkins và Tomlinson 1997). Có thể khái quát về các chức năng đó như sau: • Nhập và bổ sung dữ liệu (entry and updating): Một trong những chức năng quan trọng của HTTĐL là nhập và bổ sung dữ liệu mà công việc đó không tiến hành riêng rẽ. Bất kỳ một hệ thống nào cũng phải cho phép nhập và bổ sung dữ liệu, nếu không có chức năng đó thì không được xem là một HTTĐL vì chức năng đó là một yêu cầu bắt buộc phải có. • Việc nhập và bổ sung dữ liệu phải cho phép sử dụng nguồn tự liệu dưới dạng số hoặc dạng analog. Dạng tư liệu không gian như bản đồ giây hoặc ảnh vệ tinh, ảnh máy bay phải được chuyển thành dạng số và các nguồn tư liệu số khác cũng phải chuyển đổi được để tương thích với cơ sở dữ liệu trong hệ thống đang sử dụng. • Chuyển đổi dữ liệu: chuyển đổi dữ liệu là một chức năng rất gần với việc nhập và bổ sung dữ liệu. Nhiều phần mềm thương mại cố gắng giữ độc quyền bằng cách hạn chế đưa các khuôn dạng dữ liệu theo loại phổ cập. Tuy nhiên người sử dụng phải lựa chọn để hạn chế việc phải số hóa thêm những tài liệu hiện đang có ở dạng số. Trong thực tế, cùng một tư liệu nhưng có thể tồn tại ở nhiều khuôn dạng khác nhau. Vì vậy, đối với tư liệu quốc gia, không thể chỉ lưu giữ ở một dạng thuộc tính riêng biệt mà cần thiết phải lưu giữ ở nhiều khuôn dạng có tích chất phổ biến để sử dụng được trong nhiều ứng dụng khác nhau. Như vậy, một phần mềm HTTĐL cần phải có chức năng nhập và chuyển đổi nhiều khuôn dạng dữ liệu khác nhau. • Lưu giữ tư liệu: Một chức năng quan trọng của HTTĐL là lưu giữ và tổ chức cơ sở dữ liệu do sự đa dạng và với một khối lượng lớn của dữ liệu không gian: đa dạng về thuộc tính, về khuôn dạng, về đơn vị đo, về tỷ lệ bản đồ. Hai yêu cầu cơ bản trong việc lưu trữ dữ liệu là: thứ nhất là phải tổ chức nguồn dữ liệu sao cho đảm bảo độ chính xác và không mất thông tin, thứ hai là các tài liệu cho cùng một khu vực song các dữ liệu lại khác nhau về tỷ lệ, về đơn vị đo thì phải được định vị chính xác và chuyển đổi một cách hệ thống để có thể xử lý hiệu quả. • Điều khiển dữ liệu (data manipulation): Do nhiều HTTĐL hoạt động đòi hỏi tư liệu không gian phải được lựa chọn với một chỉ tiêu nhất định được phân loại theo một phương thức riêng, tổng hợp thành những đặc điểm riêng của hệ thống, do đó HTTĐL phải đảm nhiệm được chức năng điều khiển thông tin không gian. Khả năng điều khỉển cho phép phân tích, phân loại và tạo lập các đặc điểm bản đồ thông qua các dữ liệu thuộc tính và thuộc tính địa lý được nhập vào hệ thống. Các thuộc tính khác nhau có thể được tổng hợp, nắm bắt một cách riêng biệt và những sự khác biệt có thể được xác định, được tính toán và được can thiệp, biến đổi. • Trình bày và hiển thị: Đây cũng là một chức năng bắt buộc phải có của một HTTĐL. Không gian dưới dạng tài liệu nguyên thủy hay tài liệu được xử lý cần được hiển thị dưới các khuôn dạng như: chữ và số (text), dạng bảng biểu (tabular) hoặc dạng bản đồ. Các tính toán chung và kết quả phân tích được lưu giữ ở dạng chữ và số để dễ dàng in ra hoặc trao đổi giữa các lỗ phần mềm khác nhau. Các dữ liệu thuộc tính có thể được lưu ở dạng bảng biểu hoặc các dạng cố định khác. Bản đồ được thiết kế để hiển thị trên màn hình hoặc lưu dưới dạng điểm (plot file) để in. Như vậy, hiển thị và in ra là những chức năng rất cần thiết của một HTTĐL. • Phân tích không gian: Trước đây, chỉ có 5 chức năng mô tả ở trên là được tập trung, phát triển bởi những người xây dựng HTTĐL. Chức năng thứ sáu là phân tích không gian được phát triển một cách thần kỳ dựa vào sự tiến bộ của công nghệ và nó trở nên thực sự hữu ích cho người ứng dụng. Những định nghĩa về HTTĐL trước đây đã trở thành thực tiễn trên cơ sở ứng dụng trực tiếp chức năng phân tích không gian. Theo quan điểm hiện nay thì chức năng đó cần thiết phải có đối với một hệ thống được gọi là HTTĐL. Tất nhiên các chức năng có thể khác nhau đối với từng hệ thống song đối với một một hệ thống TTĐL sử dụng tư liệu bản đồ thì chức năng đó là băt buộc. Với một hệ thống như vậy thì các mô tả bằng lời có thể tổ chức thành các tham số riêng, các mô hình giải thích, dự báo đều có thẻ thực hiện trong chức năng xử lý không gian. II.1.Sử dụng HTTĐL cho phân tích không gian Phân tích không gian HTTĐL Bao gồm ba hoạt động chính: Giải quyết các câu hỏi về thuộc tính, các câu hỏi về phân tích không gian và tạo nên tập dữ liệu mới từ cơ sở dữ liệu ban đầu. Mục tiêu của việc phân tích không gian là từ việc giải quyết các câu hỏi đơn giản về các hiện tượng, các vấn đề trong không gian, đi đến tập hợp thành các thuộc tính của một hay nhiều lớp và phân tích được sự liên quan giữa các dữ liệu ban đầu. Trong ứng dụng của HTTĐL, các đặc điểm và thuộc tính về không gian là rất phổ biến. Câu hỏi về thuộc tính (attribute query) có chứa đựng cả tích chất thông tin về không gian. Ví dụ: Trong cơ sở dữ liệu của một hành phố, ở đó mỗi mảng bản đồ đều có Code thuộc tính về sử dụng đất, một bảng thuộc tính đơn giản có thể yêu cầu liệt kê toàn bộ các mảng của các loại hình sử dụng đất có trong bản đồ. Bảng thuộc tính đó có thể tạo được mà không hề có sự tham khảo về các mảng trên bản đồ. Vì không có thông tin không gian đòi hỏi trả lời cho câu hỏi này nên bảng đó được xem như là bảng thuộc tính (attribute query). Trong ví dụ này, toàn bộ bảng thuộc tính có các Code của sử dụng đất đã được xác định. Các thông tin khác có thể được tạo nên ví dụ như số mảng đơn vị (parcel) của loại hình sử dụng đất này, hoặc tổng diện tích của loại hình sử dụng đất này ở trong thành phố Tất nhiên những bài toán xử lý thông tin cho một lớp là cần thiết, song trong ứng dụng, việc xử lý thông tin của nhiều lớp cũng là công việc rất quan trọng và đòi hỏi nhiều công sức trong lập trình. Ví dụ gảii bài toán về 2 lớp không gian về tính toán diện tích của các loại hình sử dụng đất theo các cấp độ dốc khác nhau Những bài toán đó đặt ra đối với nhiều nội dung ứng dụng khác nhau mà những phần mềm chuyên tự động hóa bản đồ hay quản lý dữ liệu không đáp ứng được. Tất nhiên do mục đích của HTTĐL là tập trung vào xử lý không gian, nên một số chức năng của việc tự động hóa bản đồ hoặc tính toán thống kê chuyên đề thì có thể HTTĐL không đáp ứng được. II.2.Một số vấn đề cơ bản trong xử lý không gian • Xử lý thông tin trong một lớp: giải quyết các vấn đề về thuộc tính các đơn vị trong một lớp, đo đạc các giá trị, phân tích sự liên quan giữa các đơn vị trong một lớp bản đồ. Ví dụ xác định tên, tính diện tích, chu vi của từng khoanh vi bản đồ, xác định khoảng cách, tạo các vùng ảnh hưởng (buffer zone). • Xử lý thông tin nhiều lớp: chồng xếp hai hoặc nhiều lớp thông tin cho phép tạo ra nhiều đơn vị bản đồ mới trên cơ sở làm chi tiết hoá thông tin của từng phần trong một đơn vị bản đồ. Ví dụ hai lớp thực vật và đất khi chồng xếp sẽ cho bản đồ thực vật phân bố trên các loại đất khác nhau. • Xử lý không gian: có thể có rất nhiều lớp thông tin mà xử lý không gian cần phải tính toán được mối quan hệ giữa chúng. • Phân tích các mẫu điểm: một số đối tượng tự nhiên hoặc hiện tượng tự nhiên có sự phân bố bằng các điểm tập trung theo các quy luật nhất định. Ví dụ: phân bố của các đồng cỏ, hệ thống các điểm bố sụt cactor, phân bố của các loài động vật, thực vật quý hiếm Trong xử lý không gian, sự phân bố về những điểm đó cần được nhận diện và phân loại. • Phân tích mạng: thiết lập một mạng hữu ích giữa các diện có sự phân bố khác nhau là một trong những chức năng xử lý không gian: ví dụ tạo tuyến xe bus gần nhất nối các điểm đón khách trong thành phố, mở một hệ thống đường nối giữa các khu dân cư, thiết kế một tuyến đường ống dẫn dầu Tất nhiên khi thiết kế cụ thể lại phải bổ sung bằng một số thông tin khác nhau, ví dụ: địa hình, sử dụng đất… • Phân tích, xử lý theo ô lưới (grid analysis). Bài toán xử lý ô lưới rất phong phú, nó có thể ứng dụng cho nhiều ngành: ví dụ tính toán lan truyền ô nhiễm, lập các đường đẳng trị, dự báo cháy rừng… • Phân tích xử lý nhiều lớp thông tin theo điều kiện. Đây là chức năng phức tạp và đa dạng nhất của xử lý không gian. Nhiều bài toán được áp dụng để biến đổi lớp thông tin ban đầu thành một hay nhiều lớp thông tin mới: ví dụ tính độ dốc, hướng dốc, tính mật độ, bài toán boolean, bài toán logic, các phép phân chia, tính căn bản đồ, những lớp thông tin mới. • Vùng bên trong là phần không bao gồm đường biên. Polygon là diện tích có vùng bên trong, một đường viền bên ngoài, không có điểm giao cắt ở bên trong và không có khoanh vi nào khác ở phía trong. Polygon phức tạp: là polygon có một hoặc nhiều khoanh vi khác ở bên trong. • Có hai khái niệm được sử dụng bổ sung cho định nghĩa trên đó là pixels và ô lưới đơn vị (grid cells) Pixel là đơn vị hình ảnh có hai kích thước, nó là đơn vị nhỏ nhất của hình ảnh không thể chia nhỏ được. Ô lưới đơn vị là đối tượng có hai kích thước, thể hiện một yếu tố của một bề mặt có cấu trúc đều đặn bởi chúng. Những khái niệm nêu ở trên là do bản đồ số của Mỹ đưa ra (National comitee for digital colorgaphic data standars - NCDCDS). Các khái niệm đó có thể được gọi khác đi,tùy theo sự thiết kế về tên gọi trong từng hệ thống phần mềm HTTĐL. II.3.Các yếu tố cơ bản của thông tin không gian Việc phân tích trật tự và tổ hợp không gian yêu cầu phải có ba thuộc tính cơ bản sau: vị trí (location), dữ liệu thuộc tính (attribute data) và tính chất hình học (topology). [...]... trong những hệ thống toạ độ rất quan trọng cho việc xử lý không gian cũng như cho việc vẽ bản đồ là toạ độ lưới (grid system) và hệ thống này được chấp nhận một cách rộng rãi và có giá trị tham khảo cho toàn bộ các hệ toạ độ khác Ngoài ra còn sử dụng hệ toạ dộ UTM (Universal Transverse Mercator projection) III.1 .hệ thống của toạ độ lưới-hay tọa độ địa lý III.1.1 Toạ độ địa lý Trong hệ thống toạ độ... việc phân tích không gian Hệ thống toạ độ sử dụng phải tiện lợi cho quá trình tổ chức dữ liệu và xử lý HTTĐL Khi xử lý nhiều nguồn dữ liệu với các hệ toạ độ khác nhau thì hệ thống phần mềm phải có khả năng chuyển đổi toạ độ một cách đa dạng Vì HTTĐL thường sử dụng nhiều nguồn tư liệu ở các hệ thống toạ độ khác nhau, phần mềm phải có khả năng thiết lập và chuyển đổi toạ độ vào hệ thống thường được sử dụng... không áp dụng chung được trong xử lý không gian Hệ thống lưới địa lý thường được dùng để tham khảo chung về vĩ trí trên bề mặt trái đấi: vì hệ thống này xác định ví trí trên bề mặt cầu hơn là trên bề mặt phẳng và một đặc điểm chính của hệ thống là sự khác biệt với việc thể hiển một vị trí với hai chiều Do đó trong việc áp dụng chính xác thì vị trí phải được chuyển đổi về hệ thống toạ độ phẳng hai chiều... nhất thiết phải được đặt trong một hệ thống toạ độ qui định Độ chính xác của vị trí tuỳ thuộc vào hệ thống toạ độ sử dụng và phương thức tổ chức của các đối tượng lên bản đồ Bên canh đó, việc xử lý không gian thường có tham khảo, sử dụng nhiều nguồn tư liệu với các hệ thống toạ độ khác nhau, vì vậy độ chính xác của xử lý còn tuỳ thuộc vào khả năng chuyển đổi giữa các hệ thống toạ độ đó Một số yêu cầu cơ... độ trong xử lý không gian Trong khi đó, hệ thống toạ độ UTM (Universal Transver Mercator) lại được sử dụng rộng rãi trong HTTĐL do đó khắc phục được những hạn chế của hệ toạ độ lưới Hệ lưới chiếu UTM (Universal Transver Mercator) Hệ lưới chiếu UTM có cơ sở là phép chiếu Mercator do cục địa chất Mỹ xây dựng đầu tiên cho một loạt các bản đồ ở vùng vĩ độ 7,5 phút, có phối hợp kiểm tra bằng hệ thống đo đạc... giữ dưới dạng số CSDL có thể là không gian hoặc phi không gian Hệ thống quản lý CSDL (Database management System - DBMS) là tập hợp một số chức năng của phần mềm để lưu giữ, bổ sung và thể hiện dữ liệu Các hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu phi không gian hoặc không gian thường tách biệt nhau Cũng có một số phần mềm tổ chức kết hợp để quản lý cả hai dạng dữ liệu hoặc cung cấp khả năng liên kết với các... niệm mô hình được sử dụng ở phạm vi nguyên lý từ khái quát đến cụ thể, còn cấu trúc là khái niệm mang tính chất kỹ thuật và minh hoạ một cách hệ thống về bản chất và sự liên hệ giữa các thành phần của CSDL Cấu trúc của dữ liệu Raster được sử dụng rộng rãi trong hệ xử lý ảnh và xử lý TTDL - raster, còn cấu trúc của dữ liệu vertor được sử dụng nhiều trong các hệ CAD (Computer Aided Decizion - Máy tính... trở thành mạng được thể hiện trong mạng giao thông (đường sắt, đường bộ, đường không), mạng lưới điện , mạng thông tin , mạng ống gas, ống nước Các điểm nối trở thành các điểm nối, điểm dừng hoặc điểm giữa của mạng giống như hệ thống chạc 3 hoặc hệ thống van một cổng dẫn Các điểm đó là nơi để dừng hoặc tiêp nhận các đối tượng hoặc đưa ra các đối tượng cần lưu thông , tương tự các điểm dừng xe, bến đổ,... tắc khác Hệ toạ độ lưới địa lý là không phải hệ Cartesian vì hai lý do sau: trước hết hệ toạ độ lưới là dựa theo bề mặt cầu và nó không phải là có hai kích thước (hai chiều) Thứ hai, mặc dù kinh tuyến và vĩ tuyến là vuông góc với nhau nhưng khoảng cách từ kinh tuyến đến vị tuyến là luôn khác nhau Nghĩa là khoảng cách 1 o của kinh độ thì không phải là luôn bằng khoảng cách 1o của vĩ độ Vì vậy hệ thống. .. polygone K ệ1… ệt xác định có một hay nhiều polygone nằm trong polygone K Các thông tin hình học bổ sung khác còn có thể là càn thiết đối với các polygone phức tạp.nhiều thông tin hình học có thể được bổ sung ngay trong những thông tin về đường hoặc được làm đơn giản hoá đi Ví dụ: hai polygone nằm liền kề thì phải có thêm thông tin về một đoạn thẳng chung ở giữa làm biên giới giữ hai polygone II.5.CÁC