Hệ thống thông tin địa lý

1 H TH NG THÔNG TIN A LÝỆ Ố ĐỊ H TH NG THÔNG TIN A LÝỆ Ố ĐỊ Bài 1: Giới thiệu Hệ Thông tin Địa lý - GIS TR NG cao ƯỜ ĐẲng TNMT 2/25 1. Tóm tắt quá trình phát triển của kỷ nguyên thông tin & Hệ Thông tin Địa lý – GIS  􀂆 Kỷ nguyên thông tin có thể xem như được bắt đầu với sự sử dụng của thẻ đục lỗ để lập trình văn hoa dệt tại Pháp cuối những năm 1800.  􀂆 Cuộc tổng điều tra dân số Mỹ năm 1890 đã sử dụng công nghệ thẻ đục lỗ và máy đọc thẻ cơ học để thống kê kết quả điều tra.  􀂆 Năm 1936 tại hội nghị của hiệp hội các nhà địa lý Mỹ đã nêu ra sự cần thiết phải phát triển các tiếp cận về lượng trong giải quyết các vần đề dựa trên bản đồ 3/25 1. Tóm tắt quá trình phát triển của kỷ nguyên thông tin & Hệ Thông tin Địa lý – GIS  􀂆 Ba yếu tố quan trọng dẫn tới sự hình thành công nghệ bản đồ kỹ thuật số và bản đồ học vi tính trong những năm 1960 là: 1. Sự hoàn thiện các kỹ thuật ngành bản đồ 2. Sự phát triển nhanh chóng trong công nghệ vi tính kỹ thuật số 3. Sự phát triển nhanh kỹ thuật xử lý không gian  􀂆 Vào những năm 1960, Bộ Y tế và Bộ Lâm nghiệp Hoa Kỳ đã phát triển các kỹ thuật máy tính để nghiên cứu chất lượng nước và các vấn đề thuỷ văn.  􀂆 Cục Thống kê Mỹ cũng đã đi tiên phong trong lĩnh vực sử dụng máy tính trong phân tích số liệu. Năm 1969, Ian McHarg đã viết cuốn Thiết kế với Tự nhiên (Design with Nature) nêu ra phương pháp chập các lớp bản đồ khi giải quyết bài toán lựa chọn địa điểm (site selection) và phân tích phù hợp (suitability analysis). Nhiềuphần mềm máy tính ứng dụng trong quy hoạch đô thị đã ra đờirên khắp thế giới vào cuối những năm 1960 4/25 1. Tóm tắt quá trình phát triển của kỷ nguyên thông tin & Hệ Thông tin Địa lý – GIS  􀂆 GIS đầu tiên được coi là GIS Canada (Canada Geographical Information System – CGIS) hình thành vào năm 1964 trong các chương trình phục hồi đất nông nghiệp. Hệ thống này phân tích dữ liệu đất đai Canada để xác định khu vực đất thứ yếu gây ra các vấn đề môi trường. CGIS này dẫn đến sự phát triển máy scanner điện tử đầu tiên trên thế giới dùng để chuyển đổi bản đồ giấy thành dạng dữ liệu số. Vì vậy, GIS đầu tiên trên thế giới được gắn liền với các nghiên cứu về môi trường.  􀂆 Các hệ thống GIS đầu tiên khác là Hệ thống thông tin tài nguyên và sử dụng đất New York, hệ thống thông tin quản lý đất đai Minnesota.  􀂆 Đến cuối những năm 1970 Viện nghiên cứu các hệ thống môi trường (ESRI) ra đời ở Canifornia và đã phát hành sản phẩm Arc/Info – đây có thể coi là sản phẩm thương mại trọn gói của GIS đầu tiên trên thế giới 5/25 2. Nhược điểm liên quan đến sử dụng bản đồ giấy truyền thống  􀂆 Việc sử dụng bản đồ giấy thông thường có một loạt các nhược điểm cho người sử dụng trong việc thể hiện, thao tác, xử lý các dữ liệu thông tin, cụ thể như: 1. Không có khả năng thay đổi tỷ lệ bản đồ (vì tỷ lệ này là cố định khi bản đồ được in ra), 2. Không có khả năng hiển thị lớp thông tin chuyên đề (layer) riêng mà người sử dụng quan tâm, 3. Khó khăn trong việc chuyển đổi từ hệ toạ độ này sang hệ toạ độ khác, 4. Việc cập nhật thông tin vào trong bản đồ rất khó khăn và mất nhiều thời gian, 5. Khó khăn trong việc thực hiện các phân tích về số, về lượng, 6. Khu vực quan tâm luôn luôn nằm tại vị trí giao nhau của 4 tấm bản đồ (vấn đề này được biết đến như là ‘luật Murphy’), 7. Không có khả năng thay đổi cách hiển thị các đối tượng, các đặc điểm đã được vẽ, 8. Sản xuất bản đồ theo nhu cầu riêng vô cùng tốn kém. 􀂆 Các nhà nghiên cứu và quản lý tài nguyên dần dần đã nhận ra rằng cần thiết phải cải thiện phương pháp xử lý các thông tin địa lý, điều này đã dẫn tới sự ra đời của GIS. 6/25 3 Các khái niệm cơ sở  Một vài định nghĩa cơ sở  Địa lý (geo – Trái đất, graphy – mô tả): tiến trình mô tả Trái đất  Thông tin địa lý:  Là thông tin về các vị trí trên bề mặt Trái đất  Tri thức về cái gì đó ở đâu (where something is)  Tri thức về cái gì (what) ở tại vị trí biết trước  Chúng có thể rất chi tiết: thông tin về từng ngôi nhà trong thành phố, từng cây trong rừng cây.  Chúng có thể rất thô: thời tiết của vùng rộng lớn, mật độ dân số của quốc gia.  Các đặc trưng khác của thông tin địa lý bao gồm:  Thông thường là tương đối tĩnh (các đặc trưng tự nhiên, đặc trưng do loài người tạo không thay đổi nhanh); chỉ có thông tin tĩnh mới có thể thể hiện trên tờ bản đồ giấy  Thông tin có khối lượng rất lớn (một vệ tinh gửi thông tin tới terabyte – 10 12 byte/ngày, dung lượng thông tin về mạng lưới đường phố của US chiếm tới gigabyte – 10 9 byte). 7/25 3 Cỏc khỏi nim c s Cụng ngh thụng tin a lý (Geographic Information Technologies) L cụng ngh v thu thp, x lý v chia s thụng tin a lý Cú 3 loi chớnh: GPS, Vin thỏm v GIS GPS Global Positioning System (tng t GLONASS ca Nga) L h thng v tinh bay quanh Trỏi t gi v cỏc tớn hiu chớnh xỏc Cỏc thit b in t c bit trờn mt t thu nhn tớn hiu ny, cho li v trớ trờn b mt trỏi t (trong h thng kinh/v hay h thng ta chun khỏc) Vin thỏm (Remote sensing) S dng v tinh Trỏi t thu thp thụng tin v b mt v khớ quyn Cỏc tớn hiu v tinh c cỏc trm v tinh thu trờn mt t v chuyn sang nh s GIS - Geographic Information System 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) 8/25 3 Các khái niệm cơ sở  GIS là gì?  GIS là viết tắt từ “Geographic Information System”  Hệ thống là nhóm các thực thể liên kết và các hoạt động để giải quyết vấn đề  xe ôtô là hệ thống trong đó các phụ kiện cùng hoạt động để vận tải  Hệ thống thông tin là tập các tiến trình hoạt động trên dữ liệu thô để sản sinh thông tin hỗ trợ lập quyết định  hệ thống thông tin có nhiều hoạt động từ quan sát, đo đạc, mô tả, diễn giải, dự báo và lập quyết định.  có nhóm các chức năng: chế tác, truy vấn, sửa đổi, hiển thị.  Hệ thống thông tin địa lý (GIS) sử dụng các dữ liệu tham chiếu địa lý, dữ liệu phi không gian và các thao tác hỗ trợ phân tích không gian  mục tiêu chung của GIS: lập quyết định, quản lý đất đai, tài nguyên, giao thông, thương mại, đại dương hay bất kỳ thực thể phân bổ không gian nào  kết nối giữa các phần tử trong hệ thống là địa lý, thí dụ, vị trí, xấp xỉ, phân bố không gian 9/25 4. Cu trỳc mt h thng thụng tin a lý HTTĐL bao gồm các hợp phần cơ bản như sau: tài liệu không gian, người điều hành, phần cứng, phần mềm Phần mềm công cụ Phần mềm công cụ CSDL CSDL Kết quả GIS Tru tng húa hay n gin húa (Esri) 10/25 4. Cu trỳc mt h thng thụng tin a lý Dữ liệu không gian: - Dữ liệu không gian có 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 + Các khuôn dạng lưu trữ truyền thống thường không tương thích với các tiêu chuẩn dữ liệu hiện nay * 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 [...]... 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 12/25 4 Cu trỳc mt h thng thụng tin a lý 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... tích, máy in kim (plotter) 13/25 4 Cu trỳc mt h thng thụng tin a lý Phần cứng (máy tính và thiết bị ngoại vi) VAX Mỏy tớnh ln IBM PC Mỏy v Trm lm vic Trm lm vic Bn s húa Mỏy in Mỏy quột Modem 14/25 4 Cu trỳc mt h thng thụng tin a lý 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... 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 15/25 M rng 16/25 Nhn bit GIS nh th no? Cn...4 Cu trỳc mt h thng thụng tin a lý ảnh Spot 5 khu vực Cát Hải-Cát Bà 10/2001 ảnh vệ tinh LANDSAT khu vực Quy Nhơn 11/25 4 Cu trỳc mt h thng thụng tin a lý 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... sung vo cụng ngh thụng tin a lý ang cú hay xõy dng cụng c mi hay l nghiờn cu v lý thuyt v quan nim ca cụng ngh thụng tin a lý D ỏn GIS cú cỏc giai on: xỏc nh vn ; tỡm kim d liu; xõy dng CSDL; thc hin phõn tớch; din gii v biu din kt qu T khớa cnh ny: GIS= Geographic Information System do vy, GIS = Geographic Information Science hay l nghiờn cu v khớa cnh xó hi ca thụng tin a lý do vy, GIS = Geographic... Study kinh t ca thụng tin a lý ng cnh hp qui lut cỏc nhim v riờng, bo m 21/25 Khoa hc thụng tin a lý L khoa hc h tr cho cụng ngh xem xột cỏc cõu hi c bn do s dng h thng v cụng ngh a ra L a lnh vc nhiu lnh vc úng gúp vo cỏc nhim v ny Cụng ngh thụng tin a lý truyn thng: bn hc (cartography), vin thỏm (remote sensing), o c (geodesy), quan trc (photogrammetry) Cụng ngh thụng tin s truyn thng: khoa... 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 - Quản lý dữ liệu: chức năng thứ hai của phần mềm HTTĐL là hệ thống quản lý dữ liệu (data base... ta a lý (kinh/v ) What spatial patterns exist? Tỡm ra ni no khụng phự hp mu (cancer l nguyờn nhõn chớnh ca cỏi cht ca ngi dõn gn nh mỏy nguyờn t?) modeling What if ? Cõu hi ny xỏc nh cỏi gỡ xy ra nu cú ng mi m hay nu cht c thi vo ngun nc tr li cõu hi ny ũi hi cỏc thụng tin a lý v cỏc thụng tin khỏc 20/25 GI-System, -Science, -Study Hnh ng doing GIS l gỡ? l s dng cỏc cụng c ca h thụng tin a lý ... 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 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 Thiết bị xuất dữ liệu bao gồm... bao gồm các vấn đề sau: - 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: - Có hiểu biết