GIS

Tai lieu ArcInfo

Tài liệu hướng dẫn sử dụng phần mềm ArcGIS Trung tâm Thông tin - Bộ Tài nguyên và Môi trường 1 Chương 1: Tổng quan về GIS 1. GIS là gì ? Geographic Information Systems - GIS. GIS là một hệ thống phần mềm, phần cứng máy tính, dữ liệu và con người để thực hiện, phân tích và biểu diễn thông tin bị ràng buộc bởi vị trí không gian. - Vị trí không gian: Thông thường là vị trí các yếu tố địa lý. - Thông tin: Sự phân tích dữ liệu trực quan. - Hệ thống: Sự liên kết phần mềm, phần cứng, dữ liệu. - Con người: Sự tư duy củ a con người là chìa khóa để tạo nên sức mạnh của GIS. GIS là sự thống nhất của năm thành phần cơ bản như hình sau: 2. Nguồn dữ liệu của GIS. GIS có thể thu thập từ nhiều nguồn dữ liệu khác nhau: - Từ bản đồ giấy. - Từ dữ liệu số. - Từ điểm tọa độ. - Từ hệ thống định vị vệ tinh. Cơ bản như hình sau: Tài liệu hướng dẫn sử dụng phần mềm ArcGIS Trung tâm Thông tin - Bộ Tài nguyên và Môi trường 2 3. Lưu trữ dữ liệu trong GIS 3.1. Dạng vector - GIS sẽ lưu trữ dữ liệu véc tơ dưới dạng các điểm tọa độ (x,y) thực. 3.2. Dạng raster (ảnh) - GIS sẽ lưu trữ dữ liệu dưới dạng tọa độ (x,y) lưới ô vuông theo hàng, cột. 4. Truy vấn dữ liệu - Nhận dạng đối tượng theo những đặc tính cụ thể. - Nhận dạng đối tượng theo những điều kiện cơ bản. 5. Các phép phân tích dữ liệu 480585.5, 3769234 483194.1, 3768432 485285.8, 3768391 484327.3, 3768565 483874.7, 3769823 Coordinates Paper maps Digital GPS GIS Data Tài liệu hướng dẫn sử dụng phần mềm ArcGIS Trung tâm Thông tin - Bộ Tài nguyên và Môi trường 3 - Trạng thái không gian. - Chồng xếp. - Mạng lưới, hệ thống. 6. Hiển thị dữ liệu - GIS hiển thị dữ liệu ở dạng bản đồ, bảng biểu và báo cáo. 7. Dữ liệu đầu ra của GIS GIS có thể đưa ra nhiều dạng dữ liệu khác nhau. - Bản đồ giấy. - Phân phối thông tin lên mạng internet. - Dạng ảnh. - Tài liệu. Cơ bản như hình sau: 8. Cấu trúc dữ liệu không gian - Trong GIS dữ liệu không gian được chia theo từng lớp chủ đề. - Trả lời câu hỏi trong GIS bằng việc so sánh sự khác nhau của các lớp dữ liệu. 9. Biểu diễn đối tượng dưới dạng dữ liệu vector - Thế giới thực của chúng ta tồn tại đã được thể hiện theo 3 kiểu hình dạng chính sau: Điểm, đường, vùng. Cụ thể như hình sau: Tài liệu hướng dẫn sử dụng phần mềm ArcGIS Trung tâm Thông tin - Bộ Tài nguyên và Môi trường 4 10. Tỷ lệ bản đồ Tỷ lệ bản đồ xác định kích thước và hình dáng của đối tượng. Gồm 2 loại: - Bản đồ tỷ lệ lớn từ 1/500 - 1/25.000. - Bản đồ tỷ lệ nhỏ từ 1/25.000 - 1/250.000. 11. Những thành phần của dữ liệu địa lý Thông tin địa lý có 3 thành phần chính sau: - Dữ liệu thuộc tính (Attributes). - Dữ liệu hình học (Geometry). - Quy định các quan hệ không gian ràng buộc (Behavior). 12. Sử dụng mối quan hệ không gian Mối quan hệ này được xác định bởi vị trí tương đối giữa các đối tượng theo 4 tính chất chính sau: - Kết nối - Connects. - Liền kề - Adjacent. - Chứa đựng, bao hàm - Contained. - Độ dài và hướng - Length and direction. 13. Ứng dụng của GIS GIS đã được ứng dụng trong một số lĩnh vực sau: - Dịch vụ các trườ ng hợp khẩn cấp: Chữa cháy, cảnh sát - Môi trường: Theo dõi và làm sạch môi trường. - Kinh doanh: Xác định vị trí, hệ thống phân phối. - Công nghiệp: Giao thông, viễn thông, thăm dò khai thác, năng lượng - Y tế: Chăm sóc sức khỏe… - Chính phủ: Địa phương đến trung ương, an ninh quốc phòng… - Giáo dục: Nghiên cứu, công cụ giảng dạy và quản lý… Lines/Arcs/Routes (Streets) Areas/Polygons/Regions (Land uses) Points (Retail stores) Tài liệu hướng dẫn sử dụng phần mềm ArcGIS Trung tâm Thông tin - Bộ Tài nguyên và Môi trường 5 Chương 2: Giới thiệu về ESRI ArcGIS 1. Tổng quan về ESRI ArcGIS ESRI ArcGIS là một phần mềm toàn diện, tích hợp, thống nhất để thực hiện các tác nghiệp GIS cho một người dùng đơn hoặc cho nhiều người dùng trên desktops, servers, qua mạng. ArcGIS là một tập hợp những sản phẩm phần mềm GIS để xây dựng một hệ GIS đầy đủ. Nó gồm có một số thành phần sau để triển khai GIS. - Desktop GIS: Một bộ tích hợp của những ứng dụ ng GIS chuyên nghiệp. Những sản phẩm phần mềm ArcGIS Desktop cho phép bạn tạo, phân tích, vẽ bản đồ, quản lý, chia sẻ và công bố thông tin địa lý. Bao gồm ArcReader, ArcView, ArcEditor, ArcInfo, ArcGIS Desktop Extensions. - Embeded GIS: ArcGIS Engine - Cơ chế ArcGIS cho phép phát triển những ứng dụng desktop GIS hoặc nhúng vào trong những tính năng GIS những ứng dụng hiện hữu. - Server GIS: Những sản phẩm của Server GIS cho phép những tính năng và dữ liệu GIS sẽ được triển khai từ một môi trường trung tâm. Bao gồ m ArcSDE, ArcIMS, và ArcGIS Server. - Mobile GIS: Công nghệ ArcGIS có thể được triển khai trong một phạm vi của những hệ thống di động từ những thiết bị thông thường tới PDAs, laptops, và Tablet PCs. - ArcGIS dựa trên cơ sở khả năng mô đun thành phần - thư viện dùng chung của những phần mềm GIS hợp thành, gọi là ArcObjects. Có thể hình dung những tính năng tăng dần từ ArcView đến ArcInfo như hình sau: 2. Tổng quan về các ứng dụng trong ArcGIS Desktop Sản phẩm của ArcGIS Desktop là các ứng dụng dùng chung, bao gồm: - ArcMap, ArcCatalog, ArcToolbox. 2.1. ArcMap Tài liệu hướng dẫn sử dụng phần mềm ArcGIS Trung tâm Thông tin - Bộ Tài nguyên và Môi trường 6 ArcMap là một trong những ứng dụng tích hợp trong ArcGIS Desktop; ArcInfo, ArcEditor, và ArcView. Được dùng để trình bày và truy vấn bản đồ, tạo ra sản phẩm chất lượng khi in; phát triển ứng dụng theo yêu cầu của từng loại bản đồ chuyên đề; và xây dựng các bản đồ nền khác. ArcMap cũng bao gồm đầy đủ tích hợp giúp người biên tập có thể làm việc với ngôn ngữ cơ sở dữ liệu không gian (geodatabases) nhiều người dùng thực hi ện trong một RDBMS, geodatabases đơn, và shapefiles. ArcMap cung cấp một sự chuyển tiếp đơn giản và tự nhiên từ hình ảnh một bản đồ đến việc xây dựng mô hình của nó. - ArcMap là ứng dụng chính để trình bày bản đồ. - Diễn đạt thông tin địa lý của người sử dụng trên một bản đồ. - Có hiệu quả trình bày dữ liệu địa lý. - Tạo và cập nhật dữ liệu địa lý. - Tạo nên những trình bày tác động với nhau như liên kết biểu đồ, bảng biểu, báo cáo, ảnh chụp, và internet từ dữ liệu của bạn. - Hiểu được những mối quan hệ như: ở đâu ?, như thế nào?, và cái gì xảy ra nếu? - Phát triển trên bản đồ nền những ứng dụng thích hợp theo yêu cầu của người sử dụng. 2.2. ArcCatalog ArcCatalog là một trong những ứng dụng tích hợp trong ArcGIS Desktop, tạo truy nhập và quản lý dữ liệu địa lý đơn giản. Bạn có thể dễ dàng tìm thấy dữ liệu bạn cần, nhanh chóng xem lại và trình bày những nội dung của nó, đọc hoặc tạo ra tài liệu (siêu dữ kiện). ArcCatalog có thể quản lý coverages, shapefiles và dữ liệu không gian khác được cất giữ trong những thư mục trên máy tính hoặc trong những cơ sở dữ liệu quan h ệ có thể dùng được trên mạng. Bao gồm: - Khảo sát dữ liệu địa lý và thuộc tính của nó. - Hiển thị và tạo (metadata) siêu dữ liệu. - Sửa đổi những thuộc tính của dữ liệu. - Thêm và xóa những thuộc tính. - Liên kết những đặc điểm địa lý tới những thuộc tính cất giữ trong những bảng riêng biệt. 2.3. ArcToolbox ArcToolbox cung cấp một môi trườ ng để thực hiện những thao tác xử lý dữ liệu địa lý. Bao gồm: - Quản lý, phân tích và chuyển đổi dữ liệu. - Cung cấp các công cụ để tạo và tích hợp các kiểu dữ liệu vào cơ sở dữ liệu GIS. Tài liệu hướng dẫn sử dụng phần mềm ArcGIS Trung tâm Thông tin - Bộ Tài nguyên và Môi trường 7 Chương 3: Khai thác thông tin 1. Mô hình dữ liệu trong ArcGIS ArcGIS có thể làm việc với dữ liệu không gian thuộc một trong các định dạng như hình sau: 1.1. Định dạng Shapefile - Là lớp đối tượng có đặc trưng riêng. - Thuộc tính được cất giữ trong bảng dBASE .dbf. 1.2. Định dạng Coverage - Là một thư mục chứa nhiều lớp đối tượng. - Có thể cất giữ các lớp đối tượng kiểu điểm, đường, vùng, - Thuộc tính được cất giữ trong bảng thông tin riêng biệt. Tổ chức coverage trong Arcinfo Coverages được cất giữ trong môi trường làm việc của ArcGIS. - Môi trường làm việc bao gồm các thư mục. - Thư mục cất giữ thông tin như trong bảng thuộc tính. Chỉ quản lý coverages và môi trường làm việc với các công cụ trong ArcGIS. 1.3. Định dạng Geodatabase - Cất giữ các đối tượng không gian và các thuộc tính củ a chúng trong cùng hệ thống cơ sở dữ liệu quan hệ - RDBMS (relational database management system). - Những lớp đối tượng có thể độc lập hoặc thành nhóm trong một tập dữ liệu. - Các tập dữ liệu có mối quan hệ không gian. - Trong một Geodatabse gồm có: 9 Feature Dataset. 9 Feature Classe. CAD Coverage Geodatabase Shapefile Raster Tables Internet Map Service ArcGIS Tài liệu hướng dẫn sử dụng phần mềm ArcGIS Trung tâm Thông tin - Bộ Tài nguyên và Môi trường 8 9 Table. 9 Relationship Classe. 1.4. Định dạng file CAD - Gồm các file dữ liệu đồ họa được thiết kế dưới sự trợ giúp của máy vi tính (dxf, dwg, dgn). - Là một tập hợp logic. Tại một thời điểm cho phép truy nhập một hoặc tất cả các lớp đối tượng. - Cho phép biên tập các lớp đối tượng sau khi chuyển đổi sang định dạng coverage hoặc geodatabase. 1.5. Dữ liệ u dạng bảng xác định vị trí - Dữ liệu dạng bảng lưu trữ thông tin của lớp đối tượng điểm. Tạo mới lớp đối tượng từ dữ liệu bảng thông qua tọa độ (x,y) hoặc địa chỉ của điểm đó. 1.6. Dữ liệu dạng ảnh - Là lưới ô vuông có kích thước như nhau được sắp xếp theo hàng và cột. 9 M ỗi ô vuông lưu trữ một giá trị. 9 Mức độ chi tiết phụ thuộc kích thước ô vuông. - Gồm các dạng ảnh sau: Tif, bmp, sid, jpeg… 1.7. Sử dụng dữ liệu địa lý từ mạng internet - Cung cấp những dịch vụ về dữ liệu và bản đồ. - Chuẩn hóa dữ liệu. - Những giải pháp và dịch vụ về không gian. - Dữ liệu trên hệ th ống mạng địa lý. 2. Thao tác với kho dữ liệu bằng ArcCatalog - Cung cấp các hình thức để hiển thị dữ liệu. - Định nghĩa và biên tập cơ sở dữ liệu, định nghĩa các lớp đối tượng. - Quản lý dữ liệu, bao gồm: Sao chép, đổi tên và xóa dữ liệu. 2.1. Khởi động ArcCatalog Cách 1: - Vào Start -> Program -> ArcGIS -> ArcCatalog, xuất hiện màn hình giao diện ArcCatalog - ArcInfo: Tài liệu hướng dẫn sử dụng phần mềm ArcGIS Trung tâm Thông tin - Bộ Tài nguyên và Môi trường 9 Cách 2: - Trong màn hình giao diện của phần mềm ArcMap, bấm chuột vào biểu tượng . 2.2. Hình thức hiển thị dữ liệu Có 3 cách để hiển thị dữ liệu: - Theo nội dung, bao gồm: 9 Biểu tượng lớn. 9 Danh sách. 9 Chi tiết. 9 Hình ảnh: Dữ liệu. Phân lớp dữ liệu. Bản đồ. - Xem trước dữ liệu bản đồ hoặc thuộc tính (bảng), bao gồm: 9 Chọn thông tin trong bảng theo vị trí con trỏ. 9 Xây dựng cách hiển thị tùy chọn. - Theo kiểu siêu dữ kiện: Cung cấp sự đa dạng trong việc tạo và trình bày siêu dữ kiện. 9 Siêu dữ kiện hoặc “dữ liệu về dữ liệu - data about data” mô tả nội dung, chất lượng, điều kiện và những nét đặc trưng khác của dữ liệu. Siêu dữ kiện gồm các mục để mô tả đặc trưng, không gian và thuộc tính c ủa dữ liệu. 2.3. Kết nối đến thư mục ArcCatalog cho phép kết nối với dữ liệu theo nhiều cách, cụ thể: - Cho phép kết nối đến bất cứ thư mục nào trên mạng mà người sử dụng có quyền truy nhập. Cách 1: Vào menu File -> Connect Folder… Cách 2: Bấm chuột vào biểu tượng trên thanh công cụ của phần mềm ArcCatalog, xuất hiện giao diện Connect to Folder. Tài liệu hướng dẫn sử dụng phần mềm ArcGIS Trung tâm Thông tin - Bộ Tài nguyên và Môi trường 10 - Thực hiện kết nối bằng cách: 1. Chọn ổ đĩa, chọn thư mục cần kết nối. 2. Bấm OK. - Kết nối qua hệ thống mạng theo đường dẫn được ngầm định trước. Vị trí các kết nối sẽ hiển thị trong thanh Location. Ví dụ: Khi kết nối đến thư mục trong ổ D:\ADM\F48-d\Coso, trên thanh Location sẽ xuất hiện kết nối đó. ArcCatalog cho phép ngừng kết nối đến thư mục. Để ngừng kết nối bấm chuột vào biểu tượng - Disconnect To Folder. 2.4. Kết nối cơ sở dữ liệu không gian Cho phép kết nối cơ sở dữ liệu không gian trong một hệ cơ sở dữ liệu quan hệ được lưu trữ và quản lý bằng phần mềm ArcSDE - Spatial Data Engine (ArcSDE) của hệ thống ArcGIS. 2.5. Kết nối dữ liệu từ mạng internet Cho phép kết nối với các trang web để có thể truy xuất dữ liệu. 2.6. Tạo cơ sở dữ li ệu Personal Geodatabase. Bước 1: - R Chọn thư R mục lưu trữ dữ liệu và bấm phím chuột phải -> New -> Personal Geodatabase. . mềm ArcGIS Trung tâm Thông tin - Bộ Tài nguyên và Môi trường 1 Chương 1: Tổng quan về GIS 1. GIS là gì ? Geographic Information Systems - GIS. GIS là một. Extensions. - Embeded GIS: ArcGIS Engine - Cơ chế ArcGIS cho phép phát triển những ứng dụng desktop GIS hoặc nhúng vào trong những tính năng GIS những ứng dụng