Tiểu luận đề tài phương pháp Gis

nea.gov.vn Hiện nay, sự phát triển của phần cứng làm cho máy tính có nhiềukhả năng hơn, mạnh hơn và các ứng dụng của GIS cũng trở lên thân thiện hơn vớingười sử dụng bởi các khả năng hiể

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VÀ MÔI TRƯỜNG

BÀI TẬP

LỚN

Môn: Đánh giá tác động môi trường và rủi ro sinh thái.

Giảng viên hướng dẫn:Ths ĐINH BÁCH KHOA.

Nhóm sinh viên thực hiện: PHẠM THỊ HƯỜNG

ĐOÀN THỊ THÊM NGUYỄN VĂN HIỂU

LÊ HẢI LÂM

II.1) GIS là gì?Lịch sử phát triển của GIS.

II.2) Các thành phần của GIS.

II.3) Chức năng của GIS.

II.4) Đặc điểm của hệ thống thông tin địa lý GIS

II.4.a) Khả năng chồng lấp bản đồ ( map overlaying ).

II.4.b) Khả năng phân loại các thuộc tính ( reclassifation).

II.4.c) Khả năng phân tích ( spatial analysis )

II.4.c.1) Dữ liệu vector.

II.4.c.2) Hệ thống raster.

II.4.c.2.1 ) Chuyển đổi cơ sở dữ liệu dạng vector và rester.

II.4.c.2.2) Thuận lợi và bất lợi của hệ thống dữ liệu raster và vector.

i) Thuận lợi của hệ thống cơ sở dữ liệu raster ii) Bất lợi của hệ thống dữ liệu raster

iii) Thuận lợi của hệ thống cơ sở vector.

iv) Bất lợi của hệ thống cơ sở dữ liệu vector.

II.4.c.3) Mô hình thông tin thuộc tính.

III) PHẦN TÍCH ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA KỸ THUẬT GIS.

KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG ( NGUYỄN VĂN HIỂU, HÀ CHÍ TRUNG ) III.1).Ưu điểm của kỹ thuật GIS.

III.2).Nhược điểm của kỹ thuật GIS.

III.3) Khả năng ứng dụng của kỹ thuật GIS.

1) Nghiên cứu quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường.

2) Nghiên cứu điều kiện kinh tế xã hội.

3) Nghiên cứu các chương trình quy hoạch phát triển.

4) Các ứng dụng của GIS trong hoạt động nông nghiệp và phát triển nông thôn.

IV) ỨNG DỤNG CỦA GIS TRONG GIÁM SÁT VÀ DỰ BÁO CÁC SỰ CỐ MÔI TRƯỜNG ( LÊ HẢI LÂM )

a) Trong hiện tượng lũ lụt.

b) Hiện tượng trượt đất.

c).Sự cố địa chấn.

d) Ứng dụng của GIS vào đánh giá và quản lý rủi ro vùng biển.

e).Ứng dụng của GIS trong kiểm soát ô nhiễm không khí.

f) Ứng dụng của GIS trong giám sát sự phân bố và định lượng chất gây ô nhiễm nước.

*** Giải thích:

I).MỞ ĐẦU

( ditagis.hcmut.edu.vn )Từ xa xưa, thông tin địa lý đã là nhu cầu cần thiết của mọingười trong mọi hoạt động sinh hoạt hàng ngày tại các vị trí khác nhau Con ngườimuốn được hiểu biết về các thực thể, các sự kiện, các hiện tượng như thế nào, xảy ra

ở đâu, xảy ra khi nào và tại sao lại như vậy Ở quy mô rộng lớn hơn, những nhà lãnhđạo một địa phương, một khu vực, một quốc gia luôn cần có thông tin địa lý một cáchđầy đủ, chính xác, kịp thời để đưa ra quyết sách một cách đúng đắn, phù hợp lòngdân, làm cho địa phương, quốc gia ngày càng phát triển Những nhà quân sự cần cóthông tin địa lý để có những phương án chiến lược, chiến thuật bảo vệ lãnh thổ.Những nhà đầu tư cần thông tin địa lý để tính toán những khả năng và hiệu quả đầu

tư Những nhà kinh doanh cần có thông tin địa lý để quy hoạch chiến lược thị trường,làm cho hàng hóa được tiêu thụ nhanh chóng…

Ngày nay, với sự phát triển của công nghệ thông tin và trước xu thế toàn cầuhóa, hệ thống thông tin địa lý ( GIS ) cung cấp kịp thời những thông tin cần thiết theotừng khu vực địa lý để mỗi quốc gia xây dựng những chiến lược phát triển bền vững

và có những quyết sách độc lập trong xu thế chung của toàn thế giới

( my.opera.com )GIS – Geograpfic Information System hay hệ thống thông tinđịa lý được hình thành từ ba khái niệm: địa lý, thông tin và hệ thống.( wikipedia.org ) Kỹ thuật này đã bắt đầu được áp dụng rộng rãi ở các nước pháttriển hơn một thập niên qua, đây là một dạng ứng dụng của công nghệ tin học( Information technology ) nhằm mô tả thế giới thực ( Real world ) mà loài ngườiđang sống - tìm hiểu - khai thác

( my.opera.com )Chức năng đóng vai trò rất quan trọng trong GIS đó là tìm kiếm

và phân tích dữ liệu không gian Tìm kiếm và phân tích dữ liệu không gian giúp tìm

ra các đối tượng đồ họa theo các điều kiện đặt ra hay hỗ trợ việc ra quyết định củangười dùng GIS

( nea.gov.vn )Hiện nay, sự phát triển của phần cứng làm cho máy tính có nhiềukhả năng hơn, mạnh hơn và các ứng dụng của GIS cũng trở lên thân thiện hơn vớingười sử dụng bởi các khả năng hiển thị dữ liệu ba chiều, các công cụ phân tíchkhông gian và giao diện tùy ý

II).MÔ TẢ PHƯƠNG PHÁP CHỒNG XẾP BẢN ĐỒ VÀ GIS.

( PHẠM THỊ HƯỜNG, ĐOÀN THỊ THÊM )

II.1) GIS là gì?Lịch sử phát triển của GIS.

GIS là gì?

( nea.gov.vn ) GIS ( Geograpfic Information System ) - hệ thống thông tin địa lý

là một dạng ứng dụng của công nghệ thông tin ( information technology ) để lập bản

đồ và phân tích các sự vật hiện tượng thực trên trái đất Công nghệ GIS kết hợp vớicác thao tác cơ sở dữ liệu thông thường ( như cấu trúc hỏi đáp ) và phép phân tíchthống kê, phân tích địa lý, trong đó phép phân tích địa lý và hình ảnh được cung cấpduy nhất từ các bản đồ ( wikipedia.org ) Những khả năng này phân biệt GIS với các

hệ thống thông tin khác và khiến cho GIS có phạm vi ứng dụng trong nhiều lĩnh vựckhác nhau :

*).Phân tích các sự kiện

*) Dự đoán tác động

*) Hoạch định chiến lược

Lịch sử phát triển của GIS.

Lịch sử phát triển của GIS gắn với ngành khoa học bản đồ

- Bản đồ được thành lập năm 1570 tại vùng biển BẮC ÂU

- Bản đồ hiện trạng đất phủ thành lập thế kỷ 18 bởi quân đội

GIS bắt đầu được xây dựng trong những cơ quan địa chính ở Canada từ nhữngnăm 60 của thế kỷ 20 và suốt thời gian 2 thập niên 60- 70 GIS cũng chỉ được một vài

cơ quan trong chính quyền khu vực BẮC MỸ quan tâm nghiên cứu

Tới thập niên 80, khi phần cứng máy tính phát triển mạnh với những tính năngcao, giá lại rẻ đồng thời sự phát triển nhanh về lý thuyết và ứng dụng cơ sở dữ liệucùng với những kết quả của các thuật toán nhận dạng sử lý ảnh và cơ sở dữ liệu đãtạo điều kiện cho GIS ngày càng phát triển

Ngày nay với sự phát triển của công nghệ viễn thám đã đưa GIS lên một tầmcao mới Nhiều công trình nghiên cứu cho thấy vai trò quan trọng của GIS trong quản

lý, xử lý các vấn đề về kinh tế, xã hội và môi trường…Vì vậy phần mềm GIS hiệnnay được bán rất nhanh mặc dù người sử dụng đang gặp một vài trở ngại do các hệkhông tương thích nhau vì chưa có tiêu chuẩn thống nhất Hiện nay, các chương trìnhgiảng dậy GIS ngày càng phổ biến và chuyển hóa

Phần cứng: là hệ thống máy tính,thiết bị nhập xuất và lưu trữ dữ liệu trên đó một hệ

GIS hoạt động Tùy mục tiêu và quy mô tổ chức thông tin địa lý mà nhà quản lý sẽxác định quy mô và cấu hình của phần cứng thích hợp Hiện nay, phần mềm GIS cóthể chạy trên rất nhiều dạng phần cứng, từ máy chủ trung tâm tới các máy chạm hoạtđộng độc lập hoặc liên kết mạng

Phần mềm: Phần mềm GIS cung cấp chức năng và các công cụ cần thiết để

lưu trữ, phân tích và thể hiện thông tin địa lý Các thành phần chính trong phần mềmGIS là:

- Công cụ nhập và thao tác trên thông tin địa lý

- Hệ quản trị cơ sở dữ liệu ( DBMS )

- Công cụ hỗ trợ hỏi đáp, phân tích và hiển thị địa lý

Giao diện đồ họa người – máy ( GUI ) để truy cập các công cụ dễ dàng

Phương pháp: một

hệ GIS thành công theo

khía cạnh kinh tế và luật

thương mại là được mô

phỏng và thực thi duy nhất

cho mỗi tổ chức

Con người: Con

người là yếu tố quyết định

sự thành công trong tiến trình kiến tạo hệ thống và tính hữu hiệu của hệ thống trongquá trình khai thác vận hành.Trong hệ thống thông tin địa lý,người sử dụng GIS cóthể là các chuyên gia kỹ thuật, người thiết kế và duy trì hệ thống, hoặc những ngườidùng GIS để giải quyết những vấn đề trong công việc Những chuyên viên công nghệthông tin địa lý hỗ trợ các vấn đề về công nghệ của hệ thống, đảm bảo hệ thống hoạtđộng tốt về kỹ thuật và cập nhật công nghệ theo quy chế Người duy trì hệ thống làngười quản lý, chịu trách nhiệm toàn bộ hệ thống, bảo đảm hệ thống hoạt động đúngquy chế, an toàn về kỹ thuật và công nghệ.

II.3) Chức năng của GIS.

- Quản lý dữ liệu – Thành lập bản đồ chuyên đề

- Tra cứu tìm kiếm - Biên tập bản đồ

- Phân tích dữ liệu – In ấn bản đồ

II.4) Đặc điểm của hệ thống thông tin địa lý GIS ( vocw.edu.vn ).

II.4.a) Khả năng chồng lấp bản đồ ( map overlaying ).

năng ưu việt của GIS

trong việc phân tích

với bản đồ trước đây

Dựa vào kỹ thuật

- Phương pháp trừ ( substract ) - Phương pháp che ( cover )

- Phương pháp chia ( divide ) - Phương pháp tổ hợp( crosstabulation )

Việc phân loại bản đồ rất quan trọng vì nó cho ta các mẩu khác nhau Đó cóthể là vùng thích nghi với phát triển độ thị hoặc nông nghiệp mà hầu hết được chuyểnsang phát triển dân cư Phân loại bản đồ có thể được thực hiện trên một hay nhiềubản đồ.

Một ví dụ về việc phân loại bản đồ.

II.4.c) Khả năng phân tích ( spatial analysis ).

+ Tìm kiếm ( searching ).

Nếu dữ liệu được mã hóa trong hệ vector sử dụng cấu trúc lớp hoặc lớpphủ thì dữ liệu được nhóm vào với nhau sau đó tìm kiếm một nhóm một cách dễdàng

Trong GIS phương pháp này khó khăn khi mỗi thành phần có nhiều thuộc tính.Một hệ lớp đơn giản yêu cầu dữ liệu đối với mỗi lớp phải được phân lớp trước khiđưa vào

Ví dụ: tìm đường đi trên xe taxi, tìm đặc tính của một chủ hộ nào đó trên bản

đồ giai thừa, theo dõi hướng bay của các loài chim di cư

Phép logic: các thủ tục tìm kiếm dữ liệu sử dụng các thuật toán logic boole đểthao tác trên các thuộc tính hoặc các đặc tính không gian Đại số boole sử dụng cácthuật toán AND, OR, NOT tùy vào điều kiện cụ thể mà cho các giá trị đúng sai

+ Nội suy ( spatial interpolation ).

Trong tình huống thông tin cho ít điểm, đường hay vùng lựa chọn thì nội suyhay ngoại suy phải thực hiện để có nhiều thông tin hơn Nghĩa là phải giải đoán giá

trị hay tập giá trị mới, phần này mô tả nội suy hướng điểm, có nghĩa một hay nhiềuđiểm trong không gian được sử dụng để phát sinh giá trị mới cho vị trí khác nơikhông đo dữ liệu được trưc tiếp.

+ tính diện tích ( Area calculation ).

*) Phương pháp thủ công: đếm ô, cân trọng lượng, đo thước tỷ lệ.

*) Phương pháp GIS:

II.4.c.1) Dữ liệu vector.

+ Kiểu đối tượng điểm ( points )

Điểm được xác định bởi cặp giá trị điểm: các đối tượng đơn, thông tin về địa lýchỉ gồm cơ sở địa lý sẽ được phản ảnh là đối tượng điểm Các đối tượng điểm có đặcđiểm:

- Là tọa độ đơn ( x, y ).

- Không cần thể hiện chiều dài và diện tích.

Số liệu vector được biểu diễn dưới dạng điểm ( points ).

Tỷ lệ trên bản đồ tỷ lệ lớn, các đối tượng biểu diễn dạng vùng Tuy nhiên trênbản đồ tỷ lệ nhỏ, đối tượng này có thể được thể hiện dưới dạng là một điểm Vì vậy,các đối tượng vùng và điểm có thể dùng để phản ánh lẫn nhau

+ Kiểu đối tượng đường ( Arcs ).

Đường được xác định như là tập hợp dãy của các điểm Mô tả các đối tượngđĩa lý dạng tuyến có các đặc điểm sau:

- Là một dãy các cặp tọa độ

- Một arc bắt đầu và lết thúc bởi nude

- Các arc nối với nhau và cắt nhau tại nude

- Hình dạng của arc được định nghĩa bởi các điểm vecties

- Đọ dài chính xác bằng các cặp tọa độ

liệu

vector được biểu thị dưới dạng arc.

+ Kiểu đối tượng vùng ( poligons )

Vùng được xác định vởi danh giới của các đường thẳng Các đối tượng địa lý

có diện tích và đóng kín bởi một đường gọi là đối tượng vùng ( poligons ), có các đặcđiểm sau:

- Poligons được mô tả bằng tập hợp các đường (arc) và điểm nhãn( label points )

- Một hoặc nhiều arc định nghĩa đường bao của vùng

- Một label points nằm trong vùng để mô tả, xác định cho mội mộtvùng

Số

liệu vector được biểu diễn dưới dạng vùng ( poligons ).

Một số khái niệm trong cấu trúc cơ sở dữ liệu bản đồ.

II.4.c.2) Hệ thống raster.

Mô hình dữ liệu raster phản ánh toàn bộ vùng nghiên cứu dưới dạng một lướicác ô vuông hay điểm ảnh Mô hình raster có các đặc điểm:

- Các điểm được xếp liên tiếp từ trái qua phải, từ trên xuống dưới

- Mỗi một điểm ảnh ( picxel ) chứa một giá trị

- Một tập hợp các ma trận điểm và các giá trị tương ứng tạo thành mộtlớp (layer )

- Trong cơ sở dữ liệu có thể có nhiều lớp

Mô hình dữ liệu raster là mô hình dữ liệu GIS được dùng tương đối phổ biếntrong các bài toán về môi trường và quản lý tài nguyên

Mô hình dữ liệu raster chủ yếu dùng để phản ánh đối tượng vùng là ứng dụngcho những bài toán tiến hành trên các loại đối tượng dạng vùng: phân loại, chồngxếp

Các nguồn dữ liệu xây dựng lên dữ liệu raster bao gồm:

- Quét ảnh

- ảnh máy bay, ảnh viễn thám

- Chuyển từ dữ liệu vector sang

- Lưu trữ dữ liệu dạng raster

- Nén theo hàng

- Nén theo chia nhỏ thành từng phần ( quadtree )

- Nén theo ngữ cảnh ( Fractal )

Trong một hệ thống dữ liệu cơ bản, raster được lưu trữ trong các ô ( thành hìnhvuông ) được sắp xếp trong một mảng hoặc dãy hàng và cột Nếu có thể, các hàng vàcột nên được căn cứ vào hệ thống lưới bản đồ thích hợp.

Việc sử dụng cấu trúc dữ liệu raster tất nhiên đưa đến một số chi tiết bí mật.Với lý do này hệ thống vester- based không dược sử dụng trong các trường hợp nơi

có các chi tiết có chất lượng cao đòi hỏi

Sự biểu thị kết quả bản đồ dưới dạng raster.

II.4.c.2.1 ) Chuyển đổi cơ sở dữ liệu dạng vector và rester.

Chọn cấu trúc dữ liệu dạng vector hoặc dạng rester phụ thuộc vào yêu cầu củangười sử dụng:

- Đối với hệ thống vector, dữ liệu lưu trữ nhỏ hơn rất nhiều dữ liệu lưu trữrester, các đường contour sẽ chính xác hơn hệ thống rester

-Tùy vào phần mềm máy tính mà lưu trữ dữ liệu dạng vector hay dạng rester

- Đối với việc sử dụng ảnh vệ tinh trong GIS thì bắt buộc phải lưu trữ dữ liệudạng rester

Một số công cụ phân tích của GIS phụ thuộc chặt chẽ vào mô hình dữ liệuraster, do vậy nó đòi hỏi quá trình biến đổi mô hình dữ liệu vector sang dữ liệu raster,hay còn gọi là raster hoá Biến đổi từ raster sang mô hình vector, hay còn gọi làvector hoá, đặc biệt cần thiết khi tự động quét ảnh

Rester hóa là quá trình chia đường hay vùng thành các ô vuông ( picxel ) Ngược lại, vector hoá là tập hợp các pixcel để tạo thành đường hay vùng Nết

dữ liệu raster không có cấu trúc tốt, thí dụ ảnh vệ tinh thì việc nhận dạng đối tượng sẽrất phức tạp

Nhiệm vụ biến đổi vector sang raster là tìm tập hợp các pixel trong không gianraster trùng khớp với vị trí của điểm, đường, đường cong hay đa giác trong biểu diễnvector Tổng quát, tiến trình biến đổi là tiến trình xấp xỉ vì với vùng không gian chotrước thì mô hình raster sẽ chỉ có khả năng địa chỉ hoá các vị trí toạ độ nguyên Trong

mô hình vector, độ chính xác của điểm cuối vector được giới hạn bởi mật độ hệ thốngtoạ độ bản đồ còn vị trí khác của đoạn thẳng được xác định bởi hàm toán học

Sự chuyển đổi dữ liệu dạng vector và dạng restor.

II.4.c.2.2) Thuận lợi và bất lợi của hệ thống dữ liệu raster và vector.

i) Thuận lợi của hệ thống cơ sở dữ liệu raster

* Vị trí địa lý của mỗi ô được xác định bởi vị trí của nó trong ô biểu tượng,hình ảnh có thể được lưu trữ trong một mảng tương xứng trong máy vi tính cung cấp

đủ dữ liệu bất kỳ lúc nào Vì vậy mỗi ô có thể nhanh chóng và dễ dàng được định địachỉ trong máy theo vị trí địa lý của nó

* Những vị trí kế cận được hiện diện bởi các ô kế cận, vì vậy mối liên hệgiữa các ô có thể được phân tích một cách thuận tiện

* Quá trình tính toán đơn giản hơn và dễ dàng hơn cơ sở hệ thống dữ liệuvector

* Đơn vị bản đồ ranh giới thửa được trình bày một cách tự nhiên bởi giá trị ôkhác nhau, khi giá trị thay đổi, việc chỉ định ranh giới thay đổi

ii) Bất lợi của hệ thống dữ liệu raster

* Khả năng lưu trữ đòi hỏi lớn hơn nhiều so với hệ thống cơ sở dữ liệuvector

* Kích thước ô định rõ sự quyết định ở phương pháp đại diện ở phương phápđại diện Điều này đặc biệt khó dễ cân xứng với sự hiện diện đặc tính thuộc về đườngthẳng