Bài giảng hệ thống thông tin địa lý (GIS) – chương 1 bản đồ và hệ thống thông tin địa lý

Chương BẢN ĐỒ & HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ Chương BẢN ĐỒ & HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ GIS ngày trở thành ứng dụng quan trọng, với phát triển công nghệ tin học, thiết bị phần cứng, phần mềm đưa GIS thành công cụ mạnh nghiên cứu môi trường, lập dự án trợ giúp định vv… Trong chương giới thiệu trình hình thành ngành khoa học ứng dụng Chương BẢN ĐỒ & HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ Giới thiệu đồ Thông tin địa lý thể trước hết dạng đồ Các đồ phác thảo để mô tả vị trí, đồ địa hình thể nét cảnh quan sông ngòi, đường, làng bản, rừng Chúng thường bao gồm địa hình với ký hiệu điểm riêng biệt đường contour Các đồ thích hợp cho mục đích chung cho quân đội Các kiểu đồ cung cấp thông tin vấn đề địa chất, phân vùng lãnh thổ, tỉ lệ thất nghiệp gọi đồ chuyên đề Những bất tiện đồ in giấy Ê Bản đồ xây dựng với giá đắt chi phí nhiều thời gian Ê Lượng thông tin hạn chế, đồ chứa nhiều thông tin khó đọc Ê Không thể cập nhật thông tin theo thời gian Ê Bản đồ cho tài liệu định tính, phân tích định lượng liệu đồ Ê Không thể phân tích nhiều tập hợp liệu không gian từ đồ khác (như đất, sườn dốc lớp phủ thực vật để đánh giá mức độ xâm thực) Hiện nay, nhu cầu tài liệu sử dụng nhanh, cung cấp thông tin cập nhật xác cho mục đích đặc biệt Do vậy, đồ truyền thống không thuận tiện Chương BẢN ĐỒ & HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ Ra đời HTTTĐL Khoảng năm 1960, số người có ý tưởng mô hình hóa không gian lưu trữ vào máy tính, đồ đơn giản mã hóa, lưu trữ máy tính, sửa chữa cần thiết, hiển thị hình in giấy Thời gian đầu, đồ điện toán (computer cartography) thể điểm, đường thẳng (vector) chữ (text) Các đồ thị phức tạp xây dựng từ yếu tố Ví dụ; đường không theo qui luật sông, bờ biển tạo liên tiếp từ yếu tố vector nhỏ Các nhà nghiên cứu nhận thấy nhiều vấn đề địa lý đòi hỏi thu thập phân tích khối lượng lớn thông tin đồ Ví dụ: Ê Điều tra dân số yêu cầu liệu người, hộ gia đình Ê Ứng dụng địa yêu cầu thông tin quyền sở hữu đất… Vào lúc thuật ngữ Bản đồ máy tính thay thuật ngữ HTTTĐL HTTTĐL xuất vào năm 1964 thuộc dự án “Rehabilitation and Development Agency Program” phủ Canada Cơ quan “Hệ thống thông tin địa lý Canada-CGIS” thiết kế để phân tích, kiểm kê đất nhằm trợ giúp cho phủ việc sử dụng đất nông nghiệp Dự án CGIS hoàn thiện vào năm 1971 phần mềm sử dụng tới ngày Dự án CGIS gồm nhiều ý tưởng sáng tạo mà phát triển phần mềm sau Giữa năm 60 70, HTTTĐL phát triển chủ yếu Chính phủ phòng thí nghiệm Năm 1964, Ông Howard Fisher thành lập “Phòng thí nghiệm đồ họa máy tính Harvard” phòng dẫn đầu công nghệ Phòng thí nghiệm Harvard tạo loạt ứng dụng HTTTĐL bao gồm: SYMAP (Synagraphic Mapping System), CALFORM, SYMVU, GRID, POLYVRT, ODYSSEY ODYSSEY mô hình vector HTTTĐL trở Chương BẢN ĐỒ & HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ thành chuẩn cho phần mềm thương phẩm Hệ thống đồ tự động phát triển (CIA) cuối năm 1960s Dự án tạo “Ngân hàng liệu Thế giới CIA”, thu thập thông tin đường bờ biển, sông, ranh giới hành phần mềm trọn gói CAM tạo đồ tỉ lệ khác từ liệu Đây hệ thống CSDL đồ Thế giới Hai công trình có giá trị khác Hệ thông tin sử dụng đất New york (1967) hệ thống tin quản lý đất Minnesota (1969) Năm 1969, Jack Dangermond, người nhóm nghiên cứu phòng thí nghiệm Harvard phận đồ họa máy tính, đồng sáng lập (ESRI) với vợ Laura ESRI năm vượt trội thị trường HTTTĐL tạo sản phẩm phần mềm ArcInfo ArcView Hội nghị HTTTĐL vào 1970 tổ chức Roger Tomlinson (CGIS) Duane Marble (giáo sư Northwestern University) Trong năm 1980s 1990s, nhiều ứng dụng phát triển gói phần mềm phát triển công ty tư nhân như: ArcInfo, ArcView, MapInfo, SPANS GIS, PAMAP GIS, INTERGRAPH, SMALLWORLD Và nhiều ứng dụng chuyển từ hệ máy lớn vào sử dụng máy tính cá nhân (PC) Ngày nay, HTTTĐL với phần cứng phần mềm đồ họa đại có sức mạnh hiển thị giới thực, kỹ thuật 3D thể cảnh quan, hình ảnh động thể sử thay đổi theo thời gian Những ứng dụng HTTTĐL Môi trường Trong lĩnh vực môi trường sử dụng HTTTĐL cho nhiều ứng dụng khác từ kiểm kê đơn giản, chất vấn tới phân tích chồng lớp đồ, đưa Chương BẢN ĐỒ & HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ định Các ứng dụng bao gồm: Ê Mô hình hóa rừng Ê Mô hình hóa khí/nước Ê Quan trắc môi trường Ê Thành lập đồ phân vùng nhạy cảm môi trường Ê Phân tích mối tương tác thay đổi kinh tế, khí hậu, thủy văn địa chất Ê Phân tích tác động môi trường Ê Chọn vị trí chôn lấp chất thải Ê Giám sát thay đổi môi trường theo thời gian Dữ liệu điển hình cho đầu vào ứng dụng bao gồm: độ cao địa hình, lớp phủ rừng, chất lượng lớp phủ đất, lớp phủ địa chất-thủy văn Một số trường hợp ứng dụng HTTTĐL nghiên cứu môi trường xem xét cân đối phát triển kinh tế những điều kiện môi trường Cơ sở hạ tầng tiện ích Những kỹ thuật HTTTĐL áp dụng rộng rãi việc thành lập dự án quản lý tiện ích công cộng Các quan quản lý sở hạ tầng tiện ích công cộng tìm thấy HTTTĐL công cụ mạnh mẽ để lập dự án, định, phục vụ khách hàng, yêu cầu cần điều chỉnh, hiển thị máy tính Những ứng dụng điển hình bao gồm dịch vụ: Ê Điện lực Ê Khí đốt Chương BẢN ĐỒ & HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ Ê Nước Ê Thoát nước Ê Truyền thông Ê Đường xá Ê Hiệu truyền sóng TV/FM Ê Những phân tích mối nguy hiểm, rủi ro Ê Tình nguy kịch dịch vụ khẩn cấp Những liệu đầu vào cho ứng dụng bao gồm: Ê Mạng đường phố, Ê Dữ liệu địa hình, Ê Dữ liệu nhân khẩu, Ê Ranh giới hành cấp Kinh doanh bán hàng HTTTĐL sử dụng kinh doanh bán hàng hiệu số lĩnh vực bao gồm: Ê Vị trí có khả cạnh tranh Ê Cung cấp phân loại mối nguy Ê Trợ giúp quản lý rủi ro công ty bảo hiểm Ê Tối ưu tuyến vận chuyển phân phối Chương BẢN ĐỒ & HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ Ê Gán địa tìm kiếm vị trí Những liệu đầu vào ứng dụng bao gồm: Ê Mạng đường phố Ê Địa đường phố Ê Hồ sơ khách hàng Ê Những tài liệu kinh tế-xã hội Bản đồ máy tính Sự phát triển máy tính trợ giúp đồ phát triển mạnh độc lập với phát triển vector-dựa HTTTĐL Với trợ giúp HTTTĐL, quản lý mảnh đồ theo tờ thuận lợi, kỹ thuật chồng lớp chuyên đề thông tin đồ, phép chiếu đồ vv… giúp cập nhật CSDL địa lý dễ dàng để tạo đồ Thông tin đất HTTTĐL trợ giúp cho quản lý thông tin sử dụng đất cho phép tạo trì liệu đất, dự án đất, tình hình sử dụng Nhiều nơi quyền địa phương bắt đầu sử dụng HTTTĐL giúp quản lý thông tin đất họ HTTTĐL cho phép dễ dàng nhập, thêm, phục hồi liệu thuế đất, dự án sử dụng đất, mã đất dễ dàng nhiều so với thời đại đồ giấy Những ứng dụng tiêu biểu quản lý thông tin đất là: Ê Quản lý đăng ký đất sở hữa đất Ê Chuẩn bị cho dự án sử dụng đất đồ phân vùng Chương BẢN ĐỒ & HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ Ê Bản đồ địa Nguồn vào liệu bao gồm: Ê Bản đồ quản lý ranh giới hành Ê Giao thông Ê Lớp phủ đất Các ngành liên quan HTTTĐL kết hội tụ kỹ thuật đại nhiều ngành: Địa lý Quan tâm đến hiểu biết giới nơi loài người sinh sống Các nhà địa lý có truyền thống làm việc lâu dài với liệu không gian nhiều kỹ thuật chuyển sang HTTTĐL Giao thông Ê Quản lý mạng giao thông Ê Duy trì tín hiệu đèn giao thông Ê Phân tích điểm tai nạn, tìm điểm nguy hiểm Ê Tuyến giao thông du lịch Ê Quản lý hệ thống ô tô, tìm vị trí, tuyến Chương BẢN ĐỒ & HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ Lâm nghiệp Ê Theo dõi thông tin gỗ phát triển Ê Có thể lập dự án khai thác rừng Ê Làm cung cấp dinh dưỡng cần thiết cho cây, trì bảo vệ tài nguyên rừng tương lai Ê Lập kế hoạch thiết lập đường vận chuyển, phương pháp khai thác, di chuyển gỗ theo luật môi trường Ê Quản lý rừng theo nhiều mục đích, bao gồm việc tái tạo lại Nông nghiệp – Trang trại Ê Tăng cường sử dụng đồ chi tiết ảnh theo dõi mùa màng Ê Phân tích sản lượng Ê Có kế hoạch áp dụng hóa chất bảo vệ thực vật, hợp chất hóa học Ê Những kỹ thuật dự báo nông nghiệp Những tiện ích Ê Bao gồm khí, điện thoại, điện tử, nước, truyền hình cáp Bản đồ học Hiển thị thông tin không gian dạng loại đồ Bản đồ tồn nguồn liệu quan trọng cho hệ thống đồ điện toán Chương BẢN ĐỒ & HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ Viễn thám Có nghĩa thu nhận thông tin từ tàu vũ trụ vệ tinh Theo truyền thống, thông tin gồm ảnh hàng không, thông tin ảnh số thu nhận từ vệ tinh Trắc lượng ảnh Ê Sử dụng ảnh hàng không kỹ thuật chiết xuất thông tin từ ảnh Trước đây, trắc lượng ảnh sử dụng nguồn liệu địa hình (độ cao, đặc điểm nhìn thấy đường xá mạng sông suối, sử dụng đất lớp phủ đất…) Ê Khảo sát, cung cấp liệu xác cao vị trí ranh giới đất, công trình xây dựng, đặc điểm tự nhiên… Ê Số liệu quan sát tạo điểm có nhiều nguồn liệu cho HTTTĐL: đồ, biểu đồ khảo sát, ảnh hàng không, ảnh vệ tinh, câu hỏi, liệu định vị toàn cầu Thống kê Cung cấp nhiều phương pháp để xây dựng mô hình điện toán để phân tích liệu Kỹ thuật tối ưu hóa (như tìm đường ngắn nhất) trọng tâm ứng dụng HTTTĐL Toán học Ê Cung cấp nhiều phương pháp, trắc địa lý thuyết đồ họa Khoa học máy tính Cung cấp nhiều phương pháp công cụ phần mềm mà nhà phân tích HTTTĐL lựa chọn để giải vấn đề riêng biệt Một số nhánh khoa học máy tính khai thác gồm: Chương BẢN ĐỒ & HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ Ê Trợ giúp thiết kế: cung cấp phần mềm dùng HTTTĐL kỹ thuật nhập liệu, trình bày, hiển thị Ê Đồ họa máy tính: cung cấp phần cứng phần mềm để thể đối tượng đồ thị Ê Hệ thống quản trị CSDL (DBMS), hệ thống phần mềm để quản trị sở liệu lớn HTTTĐL ứng dụng địa điều tra dân số Ê Trí tuệ nhân tạo: cung cấp nhiều kỹ thuật để trợ giúp định Hành Ê Cơ sở liệu dân số đồ kết hợp Ê Cơ sở liệu địa đồ kết hợp Ê Địa lý nhân học [...].. .Chương 1 BẢN ĐỒ & HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ Ê Trợ giúp thiết kế: cung cấp phần mềm dùng trong HTTTĐL các kỹ thuật nhập dữ liệu, trình bày, hiển thị Ê Đồ họa máy tính: cung cấp phần cứng và phần mềm để thể hiện các đối tượng đồ thị Ê Hệ thống quản trị CSDL (DBMS), hệ thống phần mềm để quản trị các bộ cơ sở dữ liệu lớn trong HTTTĐL như các ứng dụng về địa chính và điều tra dân số Ê... HTTTĐL như các ứng dụng về địa chính và điều tra dân số Ê Trí tuệ nhân tạo: cung cấp nhiều kỹ thuật để trợ giúp ra quyết định Hành chính Ê Cơ sở dữ liệu về dân số và các bản đồ kết hợp Ê Cơ sở dữ liệu địa chính và các bản đồ kết hợp Ê Địa lý nhân khẩu học