Đầu vào: Trong bước này, dữ liệu không gian được thu lập và đưa vào trong GIS.. Với hệ thống con này, bạn tiến hành phân tích không gian để tạo nên thông tin Đầu ra: Tạo nên những bản đồ
Trang 1TIN HỌC ƯNG DỤNG KHOA QUẢN LÝ BIỂN Câu 1: Những thành phần hợp thành một hệ thống thông tin địa lý
Thành phần của một hệ thống thông tin địa lý gồm 04 thành phần Đó là Đầu vào; Tiền xử lý; Phân tích; Đầu ra
Đầu vào: Trong bước này, dữ liệu không gian được thu lập và đưa vào trong GIS Các dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau
Tiền xử lý: Tổ chức dữ liệu để truy cập và chỉnh sửa Hệ thống con này cho phép bạn quản lý, xem xét, và chỉnh sửa bộ số liệu hiện có
Phân tích: Thực hiện các thao tác đối với dữ liệu Với hệ thống con này, bạn tiến hành phân tích không gian để tạo nên thông tin
Đầu ra: Tạo nên những bản đồ chuyên đề, những mô hình, và số liệu thống kê
Câu 2: Khái niệm và cách thức hoạt động của hệ thống định vị toàn cầu (GPS) trong viễn thám.
Khái niệm GPS: Viết tắt Global Positioning System Gồm 24 vệ tinh quay quanh trái đất trên 6 quỹ đạo khác nhau Các thông tin được truyền tín hiệu thông qua sóng radio, được mã hóa và ghi bởi trạm thu trên mặt đất
Nguyên lý: Vị trí tại một điểm trên trái đất được xác định bởi GPS nhờ thu nhận tín hiệu và so sánh chúng với ít nhất 03 vệ tinh
Khoảng cách từ 01 vệ tinh đến GPS là mặt cầu có bán kính từ vệ tinh đến GPS Khoảng cách từ GPS đến 02 vệ tinh là giao của 02 mặt cầu và kết quả sẽ là 01 vòng tròn
Đối với mỗi tín hiệu nhận được, việc giải đoán mã hoặc do pha cho phép tính toán
vị trí của vệ tinh trong không gian và khoảng cách của chúng đến GPS
Hệ định vị toàn cầu GPS sử dụng hệ tọa độ lưới chiếu trắc địa thế giới 84 (WG84) hoặc hệ tọa độ địa lý Sự chuyển đổi các hệ tọa độ được thực hiện tren máy GPS
Câu 3 Các hằng số thủy triều chính trong Module MIKE 21 Hydrodynamic? Những bước để thiết lập một tập tin mực nước triều?
Các hằng số thủy triều chính trong module MIKE 21 Hydrodynamic là: M2; O1; S2; K2; N2; K1; P1; Q1; Mf; Mm; Ssa
Các bước lập một tập tin mực nước thủy triều:
Bước 1: thiết lập tập tin lưới; hoặc xác định tọa độ điểm cần trích xuất mực nước
Bước 2: Lựa chọn công cụ MIKE 21 Toolbox; chọn Tide Prediction of Heights
Bước 3: Lựa chọn dự đoán triều nhờ hằng số điều hòa, hoặc công cụ triều toàn cầu Bước 4: Chọn thời gian, và dạng của tập tin đầu ra
Trang 2Bước 5: Nhập tọa độ điểm cần dự tính, hoặc tập tin lưới đã lập cho khu vực nghiên cứu Tiến hành đặt tên cho các biên của lưới
Bước 6: Kiểm tra lại thông tin, thời gian và địa điểm khu vực nghiên cứu trước khi dự tính Chọn Execute để dự tính
BÀI TẬP
1 Công thức NASH:
2 Tính ;
3 Tính ;
4 Tính ; C = ; NASH =
5 Kết luận: Số liệu đạt
Trang 3Câu 1 Vai trò của bản đồ và khái niệm địa vật, điểm, đường và đa giác của hệ thống thông tin địa lý.
1 Vai trò của bản đồ: Bản đồ dùng để mô tả, định vị từng thành phố, ngôi nhà, gốc cây, hoặc các đối tượng riêng biệt trong không gian
2 Khái niệm địa vật: Địa vật là đối tượng hoặc sự kiện riêng lẻ có vị trí ở hiện tại, quá khứ hoặc tương lai Địa vật đó có thuộc tính và đặc trưng cho không gian được mô tả
3 Khái niệm điểm: Điểm là kiểu địa vật có chiều bằng 0 (nghĩa là chúng chỉ có 1 cặp tọa độ x,y) và có vị trí biểu thị bởi một ký hiệu nhỏ Ví dụ cột đèn, gốc cây, giếng nước
…
4 Khái niệm đường: Đường gấp khúc được hình thành từ một loạt các cặp tọa độ (ít nhất 2 cặp) Hai cặp tọa độ tạo thành 1 đường thẳng Các cặp tọa độ phụ thêm sẽ hình thành những điểm gữa hai điểm đầu và cuối và tạo thành đường gấp khúc
5 Khái niệm đa giác: Đa giác là địa vật có đường biển, được hình thành bởi một dãy các cặp tọa độ, đa giác Khác với đường là điểm đầu chính là điểm cuối Ví dụ ao, hồ, cánh rừng, nhà cửa …
Câu 2 các bước thực hiện chạy mô hình thủy lực (Module MIKE 21 Hydrodynamic) Khi thực hiện chạy mô hình thủy lực, bước nào quan trọng nhất.
1 Các bước chạy module thủy lực MIKE 21 Hydrodynamic:
Bước 1: Khởi chạy chương trình MIKE Zero; khởi chạy MIKE 21 Flow model FM; Bước 2: Nhập tập tin lưới tại khu vực nghiên cứu; đặt tên biên của khu vực nghiên cứu
2 Bước 3: Thiết lập thời gian mô phỏng cho nghiên cứu
Bước 4: Lựa chọn module tính toán là Hydrodynamic, tiến hành nhập thông số
3 Bước 5: Nhập các thống số cho mô phỏng bao gồm: lũ lụt, khô hạn, lực nhớt, ma sát đáy, lực coriolis, lực gió, hằng số thủy triều và phổ sóng
Bước 6: Nhập các điều kiện biên phù hợp với biên đầu vào của khu vực nghiên cứu Biên đầu vào là biên mực nước
4 Bước 7: Thiết lập tập tin đầu ra Lựa chọn mẫu cho tập tin đầu ra: tính toán cho 1 điểm, tính toán cho 1 đường hoặc tính toán cho toàn bộ khu vực ướt
Bước 8: Tiến hành chạy mô hình
5 Bước quan trọng: cần kiểm tra thời gian mô phỏng có phù hợp với thời gian của điều kiện biên đưa vào hay không
Trang 4Câu 3 những bước thực hiện một tập tin lưới Mesh và ý nghĩa của chỉ số CFL khi thiết lập lưới trong module MIKE Generator.
1 Các bước lập
Bước 1: Khởi chạy ứng dụng MIKE Zero; chọn module Mesh Generator
Bước 2: Lựa chọn hệ tọa độ phù hợp
2 Bước 3: Đưa tập tin đường bờ (land boundary); Chỉnh sửa đường bờ sao cho phù hợp với đường bờ thực tế
Bước 4: Tùy thuộc vào khu vực, vẽ và chỉnh sửa Biên; đặt tên cho Biên Biên phải kín
và được nối với đường bờ
3 Bước 5: Đưa tập tin độ sâu (địa hình) – Scatter data Tiến hành, vẽ lưới bằng công cụ Generate Mesh Tiến hành làm mịn lưới trước khi nội suy lưới
Bước 6: Xuất tập tin lưới bằng công cụ Export Lưu tập tin vào máy tính
4 Công thức của số CFL:
5 Số CFL là hiệu của mặt diện tích nhỏ nhất () với thời gian () và vận tốc
Thời gian càng nhỏ, số CFL càng lớn, vì vậy bước thời gian càng nhỏ, tính toán càng chính xác
BÀI TẬP
1 Công thức tính tần suất tốc độ và hướng sóng:
Tần suất P của sóng Bắc (N):
P1N (0.1-0.9 m) = 35/2078x100 = 1.68 %
P1NE (0.1-0.9 m) = 65/2078x100 = 3.13 %
P1E (0.1-0.9 m) = 18/2078x100 = 0.87 %
P1SE (0.1-0.9 m) = 31/2078x100 = 1.49 %
P1S (0.1-0.9 m) = 9/2078x100 = 0.43 %
P1SW (0.1-0.9 m) = 4/2078x100 = 0.19 %
P1W (0.1-0.9 m) = 9/2078x100 = 0.43 %
P1NW (0.1-0.9 m) = 44/2078x100 = 2.12 %
2 P2N (1.0-1.9m) = 103/2078x100 = 4.96 %
P2NE (1.0-1.9m) = 153/2078x100 = 7.36 %
P2E (1.0-1.9m) = 41/2078x100 = 1.97 %
Trang 5P2SE (1.0-1.9m) = 66/2078x100 = 3.18 %
P2S (1.0-1.9m) = 11/2078x100 = 0.53 %
P2SW (1.0-1.9m) = 15/2078x100 = 0.72 %
P2W (1.0-1.9m) = 22/2078x100 = 1.06 %
P2NW (1.0-1.9m) = 114/2078x100 = 5.49 %
3 P3N (2.0-2.9m) = 160/2078x100 = 7.70 %
P3NE (2.0-2.9m) = 221/2078x100 = 10.64 %
P3E (2.0-2.9m) = 24/2078x100 = 1.15 %
P3SE (2.0-2.9m) = 68/2078x100 = 3.27 %
P3S (2.0-2.9m) = 14/2078x100 = 0.67 %
P3SW (2.0-2.9m) = 4/2078x100 = 0.19 %
P3W (2.0-2.9m) = 17/2078x100 = 0.82 %
P3NW (2.0-2.9m) = 146/2078x100 = 7.03 %
4 P4N (3.0-3.9m) = 105/2078x100 = 5.05%
P4NE (3.0-3.9m) = 173/2078x100 = 8.33 %
P4E (3.0-3.9m) = 13/2078x100 = 0.63 %
P4SE (3.0-3.9m) = 26/2078x100 = 1.25 %
P4S (3.0-3.9m) = 2/2078x100 = 0.10 %
P4SW (3.0-3.9m) = 2/2078x100 = 0.10 %
P4W (3.0-3.9m) = 109/2078x100 = 5.25 %
P4NW (3.0-3.9m) = 105/2078x100 = 5.05%
5 P5N (4.0-4.9m) = 55*2078x100 = 2.65 %
P5NE (4.0-4.9m) = 121*2078x100 = 5.82 %
P5E (4.0-4.9m) = 8*2078x100 = 0.38 %
P5SE (4.0-4.9m) = 12*2078x100 = 0.58 %
P5S (4.0-4.9m) = 2*2078x100 = 0.10 %
P5SW (4.0-4.9m) = 1*2078x100 = 0.05 %
P5W (4.0-4.9m) = 3*2078x100 = 0.14 %
P5NW (4.0-4.9m) = 45*2078x100 = 2.17 %
Câu 1 những bộ phận cấu tạo thành một hệ thống thông tin địa lý.
1 Những bộ phận cấu tạo thành một hệ thống thông tin địa lý:
Trang 6GIS yêu cầu người sử dụng phải có được một số công cụ cần thiết cũng như phương pháp để thao tác, tùy chỉnh các dữ liệu địa lý cho lĩnh vực của riêng mình
2 Trong đó, kỹ thuật ở đây là phần cứng (Hardware) và công nghệ ở đây là phần mềm (Software) Hơn nữa, công nghệ cũng bao gồm cơ sở khoa học và kỹ thuật để thực hiện tùy chỉnh trên các dữ liệu khác nhau
3 Vì vậy, các thành phần cơ bản để quản trị dự liệu của một GIS bao gồm các thiết bị tin học (phần cứng), chương trình quản trị dữ liệu (phần mềm), nguồn nhân lực sử dụng
hệ thống, nguồn dữ liệu và phương pháp sử dụng hệ thống
4 Phần cứng
Phần cứng của một GIS gồm có hệ máy tính, mạng công việc, các thiết bị ngoại vi dùng
để nhập và xuất dữ liệu và hệ thống lưu trữ dữ liệu Hệ thống máy tính này có thể liên kết với nhau thông qua mạng nội bộ hoặc liên kết thông qua mạng Internet
5 Phần mềm
Một hệ GIS thường có một số chương trình (phần mềm) có khả năng lưu trữ và quản trị các dữ liệu địa lý gồm các hệ hỗ trợ như sau:
- Nhập dữ liệu
- Lưu trữ dữ liệu và quản lý dữ liệu
- Chuyển đổi dữ liệu
- Hiển thị dữ liệu và báo cáo kết quả
- Giao diện với người dùng
Câu 2 định nghĩa và nguyên lý cơ bản của viễn thám.
Câu 2 định nghĩa và nguyên lý cơ bản của viễn thám
1 Định nghĩa Viễn thám (remote sensing – tiếng anh) được hiểu là một khoa học và công nghệ để thu nhận thông tin về một đối tượng, một khu vực hoặc một hiện tượng thông qua việc phân tích tư liệu thu nhận được bằng các phương tiện Những phương tiện này không có sự tiếp xúc trực tiếp với đối tượng, khu vực hoặc hiện tượng được nghiên cứu
2 Nguyên lý cơ bản:
Viễn thám nghiên cứu đối tượng bằng giải đoán và tách lọc thông tin từ dữ liệu ảnh chụp hàng không, hoặc bằng việc giải đoán ảnh vệ tinh dạng số
Trang 73 Các dữ liệu dưới dạng ảnh chụp và ảnh số được thu nhận dựa trên việc ghi nhận năng lượng bức xạ (không ảnh và ảnh vệ tinh) và sóng phản hồi (ảnh radar) phát ra từ vật thể khi khảo sát Năng lượng phổ dưới dạng sóng điện tuef, nằm trên các dải phổ khác nhau, cùng cho thông tin về một vật thể từ nhiều góc độ sẽ góp phần giải đoán đối tượng một cách chính xác hơn
4 Giải đoán, tách lọc thông tin từ dữ liệu ảnh viễn thám được thực hiện dựa trên các cách tiếp cận khác nhau, có thể kể đến là:
+ Đa phổ: sử dụng nghiên cứu vật từ nhiều kênh phổ trong dải phổ từ nhìn thấy đến sóng radar
+ Đa nguồn dữ liệu: dữ liệu ảnh thu nhận từ các nguồn khác nhau ơ các độ cao khác nhau, như ảnh chụp trên mặt đất, chụp trên khinh khí cầu, chụp từ máy bay trực thăng và phản lực đến các ảnh vệ tinh có người điều khiển hoặc tự động
5 + Đa thời gian: dữ liệu ảnh thu nhận vào các thời gian khác nhau
+ Đa độ phân giải: dữ liệu ảnh có độ phân giải khác nhau về không gian, phổ và thời gian
+ Đa phương pháp: xử lý ảnh bằng mắt và bằng số
Câu 3 những vấn đề có thể mô phỏng được trong module MIKE 21 Spectral Wave.
1 Những vấn đề có thể mô phỏng trong module MIKE 21 Spectral Wave:
- Wave growth by action of wind: Sóng phát triển do gió
2 - Non-linear wave-wave interaction: tương tác giữa sóng phi tuyến và sóng tuyến tính
- Dissipation due to white-capping: sự phân tán do hiện tượng White-capping (chiều cao sóng lớn hơn rất nhiều độ sâu sóng)
3 - Dissipation due to bottom friction: Phân tán do ma sát đáy
- Dissipation due to depth-induced wave breaking: Phân tán do độ sâu sóng vỡ
4.- Refraction and shoaling due to depth variations: Khúc xạ sóng do độ sâu thay đổi
- Wave-current interation: Tương tác sóng – dòng chảy
5 - Effect of time-varrying water depth: hiệu quả giữa độ sâu sóng và thời gian mô phỏng
Câu 1 những dạng mô phỏng nào được sử dụng và những vấn đề có thể mô phỏng trong module MIKE 21 Spectral Wave
Trang 81 Những dạng mô phỏng trong module MIKE 21 Spectral Wave:
- Dạng mô phỏng tham số chiều tách rời: Directional decoupled parametric formulation
- Dạng mô phỏng phổ sóng toàn phần: Fully spectral formulation
2 Những vấn đề có thể mô phỏng trong module MIKE 21 Spectral Wave:
- Wave growth by action of wind: Sóng phát triển do gió
- Non-linear wave-wave interaction: tương tác giữa sóng phi tuyến và sóng
3 - Dissipation due to white-capping: sự phân tán do hiện tượng White-capping (chiều cao sóng lớn hơn rất nhiều độ sâu sóng)
- Dissipation due to bottom friction: Phân tán do ma sát đáy
4 - Dissipation due to depth-induced wave breaking: Phân tán do độ sâu sóng vỡ
- Refraction and shoaling due to depth variations: Khúc xạ sóng do độ sâu thay đổi
5 - Wave-current interation: Tương tác sóng – dòng chảy
- Effect of time-varrying water depth: hiệu quả giữa độ sâu sóng và thời gian mô phỏng
Câu 2 những bước thiết lập tập tin lưới và những yếu tố nào cần phải quan tâm khi phân tích lưới tính trong MIKE Generator.
1 Các bước lập
Bước 1: Khởi chạy ứng dụng MIKE Zero; chọn module Mesh Generator
Bước 2: Lựa chọn hệ tọa độ phù hợp
2 Bước 3: Đưa tập tin đường bờ (land boundary); Chỉnh sửa đường bờ sao cho phù hợp với đường bờ thực tế
Bước 4: Tùy thuộc vào khu vực, vẽ và chỉnh sửa Biên; đặt tên cho Biên Biên phải kín
và được nối với đường bờ
3 Bước 5: Đưa tập tin độ sâu (địa hình) – Scatter data Tiến hành, vẽ lưới bằng công cụ Generate Mesh Tiến hành làm mịn lưới trước khi nội suy lưới
4 Bước 6: Xuất tập tin lưới bằng công cụ Export Lưu tập tin vào máy tính
5 Các vấn đề cần lưu ý khi phân tích lưới:
- Diện tích lưới và mắt lưới
- Góc nhỏ nhất giữa mỗi một mắt lưới
- Chỉ số ổn định CFL
Trang 9Câu 3 những vấn đề thu nhận và phân tích tư liệu viễn thám.
1 Những vấn đề thu nhận và phân tích tư liệu viễn thám:
- Phát hiện thông tin, dải sóng, cường độ và tính chất khác của nguồn năng lượng điện từ
2 - Ghi tín hiệu: Các tín hiệu được phát hiện có thể được ghi dưới dạng hình ảnh hoặc các tín hiệu điện từ Khi xử lý các tín hiệu dạng hình ảnh, một số kiểu phim ảnh có phủ các lớp nhạy cảm ánh sangs để phát hiện sự khác nhau của nguồn năng lluowngj điện từ tạo nên ảnh không gian
3 Năng lượng điện từ có thể ghi dưới dạng các tín hiệu, biểu đồ phổ hoặc dưới dạng hình ảnh số Các tài liệu ảnh số này có giá cao hơn tư liệu ảnh thông thường đồng nghĩa với các giá trị sử dụng đi kèm như ưu điểm về độ phân giải, khả năng hiệu chỉnh hoặc lưu truyền thông tin
4 - Phân tích các tín hiệu phổ bằng mắt Công việc này khá phổ biển trong viễn thám, phân tích bằng mắt có sự kết hợp nhuần nhuyễn với kiến thức chuyên môn sẽ giúp phân tích ảnh rõ và cụ thể Tuy nhiên, kết quả giải đoán có sai số do mắt người nhận biết ảnh khác nhau
5 Phân tích bằng các máy tính thông qua các ảnh dạng số
Câu 1 những câu hỏi (vấn đề) cần được đặt ra trước mỗi một dự án liên quan đến
hệ thống thông tin địa lý Có thể trả lời ngắn gọn những câu hỏi đó như thế nào?
Trang 101 Có gì tại … ? Câu hỏi đơn giản này đi tìm thứ tồn tại ở vị trí cụ thể Một ví dụ như, có
gì tại góc đường Main Street và 12th Avenue?
2 Nó ở đâu? Dạng câu hỏi này đơn giản là yêu cầu tìm vị trí của một đối tượng cụ thể (như khu chợ hoặc cửa hàng sách gần nhất), hoặc có thể là một cầu hỏi khó hơn cho phép khảo sát những địa điểm thỏa mãn điều kiện cụ thể nào đó Chẳng hạn, một bản đồ thành phố có thể giúp nhận diện được tất cả những lô đất rộng hơn 5 acre, còn trống, và cách cầu vượt đường cao tốc không quá nửa dặm
3 Có những mẫu không gian nào đang tồn tại? Câu hỏi này nhằm mô tả và so sánh những mẫu không gian tại các vị trí khác nhau Nó nhằm tìm ra những mẫu không gian
—có lẽ là sự tập trung của hiện tượng Quá trình tìm kiếm, biểu thị và giải thích các mẫu địa lý rất thường gặp trong phân tích khôn gian Stewart Fotheringham đã định nghĩa phân tích không gian như một cách xử lý dữ liệu không gian nhằm chiết xuất những ý nghĩa mới
4 Xét về khía cạnh GIS, phân tích không gian đặt ra hai câu hỏi: (a) Đâu là mối quan hệ giữa nhiều tập hợp số liệu tồn tại cùng một địa điểm? Chẳng hạn bạn có thể thấy mối liên hệ trực tiếp giữa sự thay đổi độ cao địa hình của một vùng và lượng mưa của vùng
đó (b) Những thay đổi nào về mặt địa lý xảy ra trong không gian? Tất cả các hiện tượng địa lý đều có cường độ thay đổi trong không gian Hãy xét độ phì nhiêu của đất trên lãnh thổ nước Mỹ Có vùng độ phì cao và có vùng thì thấp Để trả lời câu hỏi này một cách đầy đủ, bạn phải mô tả và giải thích được những mẫu đó
5 Điều gì sẽ xảy ra nếu… ? Những câu hỏi dạng này liên quan đến các kịch bản khác nhau khi bạn thay đổi tham số của mô hình Một ví dụ bao gồm việc theo dõi điều gì xảy đến với dân số một vùng khi tuyến đường cao tốc được xây dựng chạy qua khu vực dưới những điều kiện ràng buộc nhất định
Câu 2 những bước chạy mô phỏng trường sóng MIKE 21 Spectral Wave Khi chạy
mô phỏng, cần lưu ý những vấn đề gì?
1 Các bước chạy module phổ sóng MIKE 21 Spectral Wave:
Bước 1: Khởi chạy chương trình MIKE Zero; khởi chạy MIKE 21 Spectral Wave;
Bước 2: Nhập tập tin lưới tại khu vực nghiên cứu; đặt tên biên của khu vực nghiên cứu
2 Bước 3: Thiết lập thời gian mô phỏng cho nghiên cứu Chọn Thời gian phù hợp với bước sóng tính toán