TIN HỌC ỨNG DỤNG I Hệ thống thông tin địa lý Câu 1: Những thành phần hợp thành hệ thống thông tin địa lý -Đầu vào: Lấy liệu không gian thuộc tính vào GIS Ở đây, bạn thu thập tiền xử lý liệu từ nhiều nguồn khác -Tiền xử lý: Tổ chức liệu để truy cập chỉnh sửa Hệ thống cho phép bạn quản lý, xem xét, chỉnh sửa số liệu có -Phân tích: Thực thao tác liệu Với hệ thống này, bạn tiến hành phân tích không gian để tạo nên thông tin -Đầu ra: Tạo nên đồ chuyên đề, mô hình, số liệu thống kê Câu 2: Những phần cấu tạo thành hệ thống thông tin địa lý Cấu trúc hệ thống thông tin địa lý: -Phần cứng:Bao gồm hệ thống máy tính thiết bị ngoại vi có khả thực chức nhập thông tin (Input), xuất thông tin (Output) xử lý thông tin phần mềm Hệ thống gồm có máy chủ (server), máy khách (client), máy quét (scanner), máy in (printer) liên kết với mạng LAN hay Internet - Phần mềm:Đi kèm với hệ thống thiết bị GIS hệ phần mềm có tối thiểu nhóm chức sau đây: + Nhập thông tin không gian thông tin thuộc tính từ nguồn khác + Lưu trữ, điều chỉnh, cập nhật tổ chức thông tin không gian thông tin thuộc tính + Phân tích biến đổi thông tin sở liệu nhằm giải toán tối ưu mô hình mô không gian- thời gian + Hiển thị trình bày thông tin dạng khác nhau, với biện pháp khác - Cơ sở liệu: GIS phải bao gồm sở liệu chứa thông tin không gian (thông tin địa lý: cặp tọa độ x,y hệ tọa độ phẳng địa lý) thông tin thuộc tính liên kết chặt chẽ với tổ chức theo ý đồ chuyên ngành định Thời gian mô tả kiểu thuộc tính đặc biệt -Cơ sở tri thức: Cấu trúc Cơ sở tri thức GIS thể hình Bao gồm Nhà quản lý Cộng đồng Chuyên gia CNTT Chuyên gia chuyên ngành Câu : Những câu hỏi liên quan đến hệ thống thông tin địa lý Bạn đặt loại câu hỏi GIS Có … ? Câu hỏi đơn giản tìm thứ tồn vị trí cụ thể Một ví dụ như, có góc đường Main Street 12th Avenue? Nó đâu? Dạng câu hỏi đơn giản yêu cầu tìm vị trí đối tượng cụ thể (như khu chợ cửa hàng sách gần nhất), cầu hỏi khó cho phép khảo sát địa điểm thỏa mãn điều kiện cụ thể Chẳng hạn, đồ thành phố giúp nhận diện tất lô đất rộng acre, trống, cách cầu vượt đường cao tốc không nửa dặm Có mẫu không gian tồn tại? Câu hỏi nhằm mô tả so sánh mẫu không gian vị trí khác Nó nhằm tìm mẫu không gian—có lẽ tập trung tượng Quá trình tìm kiếm, biểu thị giải thích mẫu địa lý thường gặp phân tích khôn gian Stewart Fotheringham định nghĩa phân tích không gian cách xử lý liệu không gian nhằm chiết xuất ý nghĩa Xét khía cạnh GIS, phân tích không gian đặt hai câu hỏi: (a) Đâu mối quan hệ nhiều tập hợp số liệu tồn địa điểm? Chẳng hạn bạn thấy mối liên hệ trực tiếp thay đổi độ cao địa hình vùng lượng mưa vùng (b) Những thay đổi mặt địa lý xảy không gian? Tất tượng địa lý có cường độ thay đổi không gian Hãy xét độ phì nhiêu đất lãnh thổ nước Mỹ Có vùng độ phì cao có vùng thấp Để trả lời câu hỏi cách đầy đủ, bạn phải mô tả giải thích mẫu Điều xảy nếu… ? Những câu hỏi dạng liên quan đến kịch khác bạn thay đổi tham số mô hình Một ví dụ bao gồm việc theo dõi điều xảy đến với dân số vùng tuyến đường cao tốc xây dựng chạy qua khu vực điều kiện ràng buộc định Câu 4: Những khái niệm nhỏ hệ thống thông tin địa lý (Bản đồ, địa vật, điểm, đường …) BẢN ĐỒ TRONG VAI TRÒ CỦA MỘT MÔ HÌNH CỦA THỰC TẾ -Thế giới thực phức tạp kiểm soát để hiểu thấu đáo tiến hành phân tích, đa dạng yếu tố biến đổi Để mô tả định vị thành phố, nhà, gốc cây, cỏ, hạt cát nhiệm vụ bất khả thi Làm để ta giảm độ phức tạp trái đất sinh vật đó, để ghi chúng lại sở liệu đồ? Ta làm điều cách chọn địa vật có ý nghĩa (bỏ qua thứ mà ta nghĩ không cần thiết cho dự án nghiên cứu cụ thể tiến hành) quát hoá địa vật chọn • ĐỊA VẬT -Địa vật có phần + Một thành phần không gian hay đồ thành phần thuộc tính hay sở liệu Chúng biểu diễn dạng không gian đồ thuộc tính mô tả lưu file (tập tin) liệu +Hai phần kết nối với Nói cách khác, địa vật đồ nối đến ghi file liệu miêu tả địa vật Nếu bạn xóa thuộc tính địa vật khỏi file liệu hình ảnh địa vật biến đồ Ngược lại, bạn xóa hình địa vật khỏi đồ thuộc tính biến -Địa vật đối tượng kiện riêng lẻ có vị trí (hoặc xảy ra) tại, khứ hay tương lai, không gian lô đất ví dụ cho địa vật Trong công nghiệp GIS, địa vật mang nhiều tên gọi khác đối tượng, kiện, hoạt động, thể, chứng tích, thực thể, tài nguyên Khi kết hợp với địa vật khác loại, chúng xếp file liệu gọi lớp, lớp phủ, hay chuyên đề Trong sách này, ta dùng thuật ngữ: địa vật lớp • -Ngoài vị trí ra, địa vật thường có tập hợp thuộc tính mô tả, để đặc trưng cho địa vật đơn lẻ Mỗi đặc tính có dạng số chữ (kí tự), giá trị định tính (chẳng hạn như: thấp, trung bình, cao) hay định lượng (con số đo đạc cụ thể) Đôi khi, địa vật có chiều thời gian; khoảng thời gian liệu không gian thuộc tính địa vật thay đổi • ĐIỂM, ĐƯỜNG GẤP KHÚC VÀ ĐA GIÁC -Điểm: kiểu địa vật có số chiều (nghĩa chúng có cặp tọa độ x, y) có vị trí biểu thị kí hiệu nhỏ Các ví dụ gồm có cột đèn, gốc cây, giếng nước, điểm xảy tai nạn xe, xảy phạm tội, bốt điện thoại, tâm chấn động đất, chí, tùy theo tỉ lệ đồ, bao gồm nhà thành phố -Đường gấp khúc: hình thành từ loạt (ít hai) cặp tọa độ Cặp điểm bắt đầu cặp cuối kết thúc Hai cặp tọa độ hình thành đoạn thẳng Các cặp tọa độ phụ thêm hình thành điểm hai điểm đầu cuối này, cho phép đường có đoạn ngoặt Đường gấp khúc thuộc loại địa vật chiều có chiều dài (đo được) bề rộng.vd kênh dẫn, đường sắt, sông ngòi, tuyến bay, đường đồng mức địa hình biểu diễn dạng đường -Đa giác địa vật có đường biên Được hình thành dãy cặp điểm tọa độ, đa giác khác với đường chỗ điểm đầu điểm cuối Điều khiến cho đa giác có chiều dài lẫn chiều rộng, dạng địa vật chiều có diện tích bao bọc số ví dụ gồm có ao hồ, cánh rừng, nhà cửa, quận huyện, tỉnh thành, lãnh thổ quốc gia, bang • TÔ-PÔ -Một số khái niệm quan trọng gắn với GIS công nghệ địa lý khác tô-pô Khi địa vật thêm vào GIS, chúng hình thành mối quan hệ không gian—được gọi tô-pô—với (xét địa vật lớp khác lớp có đặc tính không gian đặc tính toán học Những mối liên hệ dạng đơn giản khoảng cách địa vật, bao gồm vấn đề khác liền kề tính kết nối + Khoảng cách địa vật Kiểu tô-pô xét tới quan hệ không gian nơi mà địa vật tồn Hãy xét vị trí không gian tuyến phố, dải đường cho xe đạp, vỉa hè, đèn đường Chúng bố trí để Đây dạng tô-pô; có mối quan hệ tồn +Tính liền kề Tính liền kề tập trung vào kiểu địa vật (như đường phố khối nhà) xem liệu hai nhiều địa vật có phần chung không Mối quan hệ tô-pô miêu tả địa vật liên hệ với +Tính kết nối Cũng với mục đích tập trung vào mối quan hệ địa vật, tính kết nối lại cụ thể hóa cách mà địa vật liên kết mạng lướng Mặc dù hai phố giáp không gian, điều nghĩa giao thông theo hai chiều Đây mối quan hệ tô-pô mà bạn định Khác với liền kề, tính kết nối bao gồm nhiều kiểu địa vật khác Chẳng hạn, bạn xác định dòng nước chảy qua địa vật gồm đường ống chốt van II Viễn thám Câu 1: Định nghĩa nguyên lý viễn thám Định nghĩa: -Viễn thám ( remote sensing – tiếng anh) hiểu khoa học công nghệ để thu nhận thông tin đối tượng , khu vực tượng thông qua việc phân tích tư liệu thu nhận phương tiện Những phương tiện tiếp xúc trực tiếp với đối tượng , khu vực tượng nghiên cứu • Nguyên lý viễn thám -Viễn thám nghiên cứu đối tượng giải đoán tách lọc thông tin từ liệu ảnh chụp hàng không, việc giải đoán ảnh vệ tinh dạng số -Các liệu dạng ảnh chụp ảnh số thu nhận dựa việc ghi nhận lượng xạ (không ảnh ảnh vệ tinh) sóng phản hồi (ảnh radar) phát từ vật thể khảo sát Năng lượng phổ • dạng sóng điện tuef, nằm dải phổ khác nhau, cho thông tin vật thể từ nhiều góc độ góp phần giải đoán đối tượng cách xác -Nếu biết trước phổ phát xạ, phản xạ chuẩn vật thể phòng thí nghiệm, xác định máy đo phổ, ta giải đoán vật thể cách phân tích đường cong phổ thu tuef ảnh vệ tinh -Các phần mềm xử lý ảnh số phát triển, nhằm cho thông tin phổ xạ vật thể tượng xảy giới hạn diện phủ ảnh Xử lý ảnh số kỹ nghệ làm hiển thị rõ ảnh tách lọc thông tin từ liệu ảnh số, dựa vào thông tin chìa khóa phổ xạ phát -Hiện nay, có nhiều phương pháp xử lý ảnh số thực phần mềm xử lý ảnh IDRISI, ERDAS (PC), ERDAS Imagine (UNIX), PCI, ERMAPER, DRAGON, ENVI, ILWIS… -Giải đoán, tách lọc thông tin từ liệu ảnh viễn thám thực dựa cách tiếp cận khác nhau, kể đến là: + đa phổ: sử dụng nghiên cứu vật từ nhiều kênh phổ dải phổ từ nhìn thấy đến sóng radar + đa nguồn liệu: liệu ảnh thu nhận từ nguồn khác độ cao khác nhau, ảnh chụp mặt đất, chụp khinh khí cầu, chụp từ máy bay trực thăng phản lực đến ảnh vệ tinh có người điều khiển tự động + đa thời gian: liệu ảnh thu nhận vào thời gian khác + đa độ phân giải: liệu ảnh có độ phân giải khác không gian, phổ thời gian + đa phương pháp: xử lý ảnh mắt số Câu 2: Các cách tiếp cận thông tin ảnh viễn thám Câu 3: Khái niệm cách thức hoạt động hệ định vị toàn cầu (GPS) viễn thám Khái niệm : -GPS viết tắt từ chữ tiếng Anh: Global Positioning System, tạm dịch Hệ thống định vị toàn cầu • -Các điểm mặt đất xác định vị trí (toạ độ độ cao) dựa hệ thống vệ tinh định vị hoạt động khắp toàn cầu Để làm điều này, cần có thiết bị thu nhận xử lý tín hiệu từ vệ tinh định vị Thiết bị gọi chung GPS -Thực chất, GPS hệ thống anten thu nhận tín hiệu vệ tinh, nối với máy tính cài sẵn phần mềm xử lý Nguồn lượng cung cấp cho GPS thường pin acqui • Cách thức hoạt động GPS -Nguyên lý xác định toạ độ hệ thống GPS thiết bị thu GPS nhận tín hiệu radio từ vệ tinh định vị với đầy đủ thông tin xác quĩ đạo thời gian Dựa thông số đó, toạ độ xác thiết bị thu GPS xác định -Nói cách khác, dựa vào khoảng cách thiết bị thu GPS vệ tinh định vị (được tính toán theo độ chênh thời gian) vào vị trí biết vệ tinh, vị trí thiết bị thu xác định, sau tính toán chuyển đổi theo hệ toạ độ người dùng định nghĩa -Nói đến GPS, người thường nghĩ đến máy thu GPS, thực ra, GPS hệ thống gồm 27 vệ tinh (kể dự bị) chuyển động quỹ đạo chung quanh trái đất, mạng lưới theo dõi người sử dụng GPS Mỗi vệ tinh nặng khoảng tấn, sử dụng lượng mặt trời, chuyển động cách mặt đất khoảng 20.200 km,, góc nghiêng 550 Mỗi vệ tinh quay quanh trái đất vòng ngày đêm Quỹ đạo vệ tinh tính toán cho nơi trái đất, vào thời điểm nào, “nhìn thấy” từ -8 vệ tinh với góc cao lớn 150 Mỗi vệ tinh phát tín hiệu dải sóng L (L1=1575.42 mhz, L2=1227,60mhz) -Mạng lưới theo dõi bao gồm trạm chủ, trạm theo dõi trạm kiểm soát mặt đất Nhiệm vụ mạng lưới báo trước quỹ đạo, chuẩn hóa đồng hồ, nạp liệu cho vệ tinh theo dõi chúng - -Người sử dụng gồm có loại: dân quân Máy thu quân có độ xác cao nhiều so với máy thu dân -Có nhiều loại GPS, có chung sử dụng Nên chọn vị trí cao, quang đãng để sử dụng GPS Khi bật máy lần đầu, GPS thường cần từ 15 - 30 phút để dò tìm xác định vị trí vệ tinh định vị Số lượng vệ tinh tìm thấy báo hình hiển thị ký hiệu Khi bắt vệ tinh trở lên, máy bắt đầu tính toán toạ độ Khi có vệ tinh, máy tính độ cao Toạ độ độ cao hiển thị tự động hình ấn nút position Các thông số không cố định mà thay đổi Chờ thời gian cho ổn định ghi lại toạ độ điểm cần đo Chú ý bắt nhiều vệ tinh, toạ độ máy xác định xác Câu 4: Những ứng dụng phân loại viễn thám • Ứng dụng Hiện nay, viễn thám ứng dụng rộng rãi nhiều ngành, nhiều lĩnh vực khác -Nghiên cứu địa chất: Viễn thám từ lâu ứng dụng để giải đoán thông tin địa chất Dữ liệu viễn thám dùng cho giải đoán ảnh máy bay, ảnh vệ tinh ảnh radar Lĩnh vực dùng liệu kể đến địa mạo, cấu trúc địa chất, trầm tích, khai khoáng, dầu mỏ, địa tầng, địa chất công trình, nước ngầm nghiên cứu dịa chất môi trường Dữ liệu ảnh radar cho phép nghiên cứu cấu trúc địa chất cách hữu hiệu ảnh radar nhạy cảm với địa hình Tổ hợp liệu viễn thám với liệu địa lý làm giàu thêm khả nghiên cứu thông tin địa chất cần quan tâm Một số ứng dụng viễn thám địa chất kể sau: +ứng dụng nghiên cứu địa mạo: dạng địa hình thể rõ ảnh viễn thám (địa hình kiến tạo, núi lửa, địa hình sông suối, địa hình tam giác châu, địa hình thành tạo cát, thành tạo băng) giải đoán cách xác + cấu trúc địa chất: giải đoán bề mặt độ dốc tầng trầm tích, yếu tố uốn nếp, đứt gãy, linearment chuyển động nâng hạ (dùng ảnh giao thoa radar), rift núi lửa đại, cấu trúc vòng, tiêm nhập, bất chỉnh hợp địa tầng, ứng dụng nghiên cứu địa động lực + nghiên cứu thạch học: định đá trầm tích, macma, biến chất thành tạo xen kẽ khác Nghiên cứu trật tự địa tầng tương quan tuổi + ứng dụng khai khoáng khai thác dầu + điều tra khảo sát nước ngầm, điều tra địa chất công trình… -Nghiên cứu môi trường: Viễn thám phướng tiện hữu hiệu để nghiên cứu môi trường đất liền (xói mòn, ô nhiễm), môi trường biển (đo nhiệt độ, màu nước biển, gió sóng) -Nghiên cứu khí hậu khí (đặc điểm tầng ozon, mây, mưa, nhiệt độ khí), dự báo bão nghiên cứu khí hậu qua liệu thu từ vệ tinh khí tượng -Nghiên cứu thực vật, rừng: Viễn thám cung cấp ảnh có diện phủ toàn cầu nghiên cứu thực vật theo ngày, mùa vụ, năm, tháng theo giai đoạn Thực vật đối tượng mà ảnh viễn thám vệ tinh thu nhận thông tin Trên ảnh viễn thám tính toán sinh khối, độ trưởng thành sâu bệnh dựa số thực vật, nghiên cứu cáy rừng qua ảnh vệ tinh -Nghiên cứu thủy văn: Mặt nước hệ thống dòng chảy hiển thị rõ ảnh vệ tinh khoanh vi chúng Dữ liệu ảnh vệ tinh, ghi nhận mùa lũ, liệu sử dụng để tính toán diện tích thiên tai cho khả dự báo lũ lụt -Nghiên cứu hành tinh khác: liệu viễn thám thu từ vệ tinh cho phép nghiên cứu mặt trăng Điều khẳng định viễn thám công nghệ có ứng dụng rộng lớn vượt khỏi tầm trái đất • Phân loại Sự phân biệt loại viễn thám vào yếu tố sau: -Hình - dạng quỹ đạo vệ tinh Độ cao bay vệ tinh, thời gian lại quỹ đạo Dải phổ thiết bị thu Loại nguồn phát tín hiệu thu nhận Có hai phương thức phân loại viễn thám -Phân loại theo nguồn tín hiệu Căn vào nguồn tia tới mà viễn thám chia làm hai loại: + chủ động: nguồn tia tới tia sáng phát từ thiết bị nhân tạo, thường máy đặt thiết bị bay + thụ động: nguồn phát xạ mặt trời từ vật chất tự nhiên -Phân loại theo đặc điểm quỹ đạo: có hai nhóm viễn thám vệ tinh địa tính viễn thám vệ tinh quỹ đạo (hay gần cực) +vệ tinh địa tĩnh vệ tinh có tốc độ góc quay tốc độ góc quay trái đất, nghĩa vị trí tương đối vệ tinh so với trái đất đứng yên +vệ tinh quỹ đạo cực (hay gần cực) vệ tinh có mặt phẳng quỹ đạo vuông góc gần vuông góc so với mặt phẳng xích đạo trái đất Tốc độ quay vệ tinh khác với tốc độ quay trái đất thiết kế riêng cho thời gian thu ảnh vùng lãnh thổ mặt đất địa phương thời gian thu lặp lại cố định với vệ tinh -Nghiên cứu hành tinh khác: Các liệu viễn thám thu từ vệ tinh cho phép nghiên cứu mặt trăng Điều khẳng định viễn thám công nghệ ứng dụng rộng lớn vượt khỏi tầm trái đất 10 ... lại toạ độ điểm cần đo Chú ý bắt nhiều vệ tinh, toạ độ máy xác định xác Câu 4: Những ứng dụng phân loại viễn thám • Ứng dụng Hiện nay, viễn thám ứng dụng rộng rãi nhiều ngành, nhiều lĩnh vực... vệ tinh địa tính viễn thám vệ tinh quỹ đạo (hay gần cực) +vệ tinh địa tĩnh vệ tinh có tốc độ góc quay tốc độ góc quay trái đất, nghĩa vị trí tương đối vệ tinh so với trái đất ứng yên +vệ tinh... viễn thám với liệu địa lý làm giàu thêm khả nghiên cứu thông tin địa chất cần quan tâm Một số ứng dụng viễn thám địa chất kể sau: +ứng dụng nghiên cứu địa mạo: dạng địa hình thể rõ ảnh viễn thám