GIÁO TRÌNH GIS và VIỄN THÁM đại CƯƠNG (dành cho sinh viên đại học địa lý học chuyên ngành địa lý du lịch, hệ chính quy)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG BÌNH KHOA KHOA HỌC XÃ HỘI GIÁO TRÌNH (Lưu hành nội bộ) GIS VÀ VIỄN THÁM ĐẠI CƯƠNG (Dành cho sinh viên Đại học Địa lý học chuyên ngành Địa lý du lịch, hệ quy) Tác giả: Nguyễn Hữu Duy Viễn Năm 2015 MỤC LỤC MỤC LỤC i LỜI NÓI ĐẦU v CHƯƠNG KHÁI QUÁT VỀ VIỄN THÁM 1.1 KHÁI NIỆM VÀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VIỄN THÁM 1.1.1 Khái niệm viễn thám 1.1.1.1 Phân loại theo nguồn lượng 1.1.1.2 Phân loại theo đặc điểm quỹ đạo 1.1.1.3 Phân loại theo dải phổ điện từ 1.1.2 Lịch sử phát triển viễn thám 1.1.2.1 Trên giới 1.1.2.2 Tại Việt Nam 1.2 CÁC THÀNH PHẦN CỦA VIỄN THÁM 1.2.1 Nguồn lượng (A) 1.2.1.1 Vai trò nguồn lượng 1.2.1.2 Sóng điện từ 1.2.1.3 Nguyên tắc xạ 1.2.2 Sự phát xạ vào khí (B) 1.2.3 Sự tương tác với đối tượng (C) 1.2.3.1 Đặc trưng phản xạ phổ đối tượng tự nhiên 1.2.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả phản xạ phổ đối tượng tự nhiên 10 1.2.4 Thu nhận lượng cảm (D) 10 1.2.4.1 Bộ cảm vật mang 10 1.2.4.2 Đánh giá hệ thống thu thập liệu viễn thám 12 1.2.5 Sự truyền tải, thu nhận xử lý (E) 12 1.2.6 Giải đoán phân tích ảnh (F) 13 1.2.7 Ứng dụng (G) 13 CHƯƠNG PHÂN LOẠI ẢNH VIỄN THÁM 14 2.1 KHÁI QUÁT VỀ ẢNH VIỄN THÁM 14 2.1.1 Khái niệm ảnh số 14 2.1.2 Đặc trưng 14 2.1.2.1 Đặc trưng phổ 15 2.1.2.2 Đặc trưng không gian 18 2.1.2.3 Đặc trưng thời gian 20 2.2 ẢNH MÁY BAY 21 2.2.1 Khái quát ảnh máy bay 21 2.2.2 Phân loại ảnh máy bay 21 2.2.2.1 Ảnh tỷ lệ nhỏ 22 2.2.2.2 Ảnh tỷ lệ trung bình 22 2.2.2.3 Ảnh tỷ lệ lớn 22 2.3 ẢNH VỆ TINH 22 2.3.1 Ảnh quang học 22 2.3.1.1 Phân loại ảnh quang học 22 2.3.1.2 Một số ảnh quang học 23 2.3.2 Ảnh Radar 24 2.3.2.1 Khái quát ảnh Radar 24 2.3.2.2 Một số ảnh Radar 25 CHƯƠNG GIẢI ĐOÁN - XỬ LÝ ẢNH VIỄN THÁM 27 3.1 KHÁT QUÁT VỀ GIẢI ĐOÁN - XỬ LÝ ẢNH 27 3.1.1 Khái niệm giải đoán – xử lý ảnh 27 3.1.2 Hình thức trích xuất thông tin 27 3.1.3 Phương pháp giải đoán – xử lý ảnh 27 3.1.4 Nguyên tắc giải đoán – xử lý ảnh 28 3.2 GIẢI ĐOÁN ẢNH TƯƠNG TỰ 28 3.2.1 Khái niệm giải đoán ảnh tương tự 28 3.2.2 Quy trình giải đoán 29 3.2.2.1 Lập mẫu/ khóa giải đoán 29 3.2.2.2 Xác định hệ thống phân loại 33 3.2.2.4 Khoanh vẽ 33 3.2.2.5 Kiểm tra thực địa – điều chỉnh 34 3.3 XỬ LÝ ẢNH SỐ VỆ TINH 34 3.3.1 Khái niệm xử lý ảnh số vệ tinh 34 3.3.2 Phục hồi hiệu chỉnh ảnh 34 3.3.2.1 Phục hồi ảnh 35 3.3.2.2 Hiệu chỉnh khí 35 3.3.2.3 Hiệu chỉnh hình học 35 3.3.3 Tăng cường chất lượng ảnh 36 3.3.3.1 Tăng độ tương phản 36 3.3.3.2 Phân chia theo mức 37 3.3.3.3 Lọc không gian 38 3.3.4 Chiết tách thông tin 39 3.3.4.1 Tạo ảnh số phổ 39 3.3.4.2 Tạo ảnh thành phần 41 3.3.4.3 Tạo ảnh tổ hợp màu 42 3.3.4.4 Phân tích Fourier 43 3.3.5 Phân loại ảnh 43 3.3.5.1 Phân loại có kiểm định 43 3.3.5.2 Phân loại không kiểm định 47 CHƯƠNG KHÁI QUÁT VỀ GIS 49 1.1 Ý NIỆM VÀ THÀNH PHẦN GIS 49 1.1.1 Ý niệm GIS 49 1.1.1.1 Các khái niệm 49 1.1.1.2 So sánh với hệ khác 51 1.1.2 Các thành phần GIS 52 1.1.2.1 Phần cứng 52 1.1.2.2 Phần mềm 53 ii 1.1.2.3 Quy trình 54 1.1.2.4 Con người 56 1.1.2.5 Dữ liệu 57 1.2 MÔ HÌNH DỮ LIỆU GIS 59 1.2.1 Dữ liệu không gian 59 1.2.1.1 Mô hình vector 59 1.2.1.2 Mô hình raster 61 1.2.1.3 Mô hình TIN 63 1.2.2 Dữ liệu thuộc tính 64 1.2.2.1 Mô hình phân cấp 64 1.2.2.2 Mô hình mạng 65 1.2.2.3 Mô hình quan hệ 66 CHƯƠNG XÂY DỰNG DỮ LIỆU GIS 67 2.1 NHẬP DỮ LIỆU 67 2.1.1 Nhập liệu không gian 67 2.1.1.1 Nhập từ bàn phím 67 2.1.1.2 Sử dụng bàn số hóa 67 2.1.1.3 Nhập từ máy quét 68 2.1.1.4 Dữ liệu viễn thám 68 2.1.1.5 Nhập từ đo đạc 69 2.1.1.6 Hệ thống định vị toàn cầu 69 2.1.2 Nhập liệu thuộc tính 70 2.1.3 Kết nối không gian thuộc tính 70 2.1.3.1 Khả kết nối liệu 70 2.1.3.2 Nguyên tắc kết nối liệu 70 2.2 XỬ LÝ DỮ LIỆU 71 2.2.1 Chuyển đổi định dạng 71 2.2.2 Chuyển đổi mô hình 71 2.2.2.1 Nhận dạng vùng 72 2.2.2.2 Nhận dạng đường 72 2.2.3 Chuyển đổi hệ quy chiếu 72 2.2.4 Nắn chỉnh 73 2.2.5 Làm trùng khít 73 2.2.6 Ghép biên 73 2.3 TỔ CHỨC VÀ CẬP NHẬT DỮ LIỆU 74 2.3.1 Tổ chức liệu 74 2.3.1.1 Tệp liệu 74 2.3.1.2 Kiến trúc CSDL GIS 76 2.3.2 Cập nhật liệu 77 CHƯƠNG PHÂN TÍCH DỮ LIỆU GIS 78 3.1 TRUY VẤN VÀ PHÂN LOẠI 79 3.1.1 Truy vấn thuộc tính 79 3.1.2 Truy vấn không gian 80 3.1.3 Phân loại đối tượng 80 iii 3.2 PHÂN TÍCH KHÔNG GIAN 81 3.2.1 Phân lập 81 3.2.2 Tạo vùng đệm 81 3.2.3 Chồng ghép lớp 82 3.2.3.1 Chồng lớp số học 82 3.2.3.2 Chồng lớp logic 83 3.2.4 Nội suy 83 3.2.4.1 Nội suy cục 83 3.2.4.2 Nội suy toàn cục 84 3.2.4.3 Nội suy Kriging 84 3.2.5 Mạng lưới 84 3.2.5.1 Dự báo lượng vận chuyển 85 3.2.5.2 Tối ưu đường 85 3.2.5.3 Phân phối tài nguyên 85 3.2.6 Quy trình phân tích không gian 86 3.2.6.1 Đặt vấn đề 86 3.2.6.2 Chuẩn bị liệu phân tích không gian 86 3.2.6.3 Chuẩn bị liệu phân tích thuộc tính 86 3.2.6.4 Đánh giá kết 87 3.2.6.5 Xác định lại tiêu chuẩn phân tích phân tích 87 3.2.6.6 Trình bày kết cuối 87 CHƯƠNG HIỂN THỊ VÀ XUẤT DỮ LIỆU GIS 88 4.1 HIỂN THỊ DỮ LIỆU 88 4.1.1 Hiển thị máy đơn 88 4.1.2 Hiển thị môi trường web 88 4.2 XUẤT DỮ LIỆU DƯỚI DẠNG BẢN ĐỒ 89 4.2.1 Xác định mục đích yêu cầu đồ 89 4.2.2 Xác định sở toán đồ 89 4.2.2.1 Thiết kế tỷ lệ 90 4.2.2.2 Thiết kế hệ quy chiếu 90 4.2.2.3 Thiết kế bố cục đồ 90 4.2.3 Thiết kế nội dung đồ 91 4.2.3.1 Thành phần 91 4.2.3.2 Thành phần phụ bổ sung 91 4.2.4 Chuẩn bị liệu cho đồ 92 4.2.4.1 Dữ liệu 92 4.2.4.2 Dữ liệu chuyên đề 92 4.2.5 Biên tập đồ 92 4.2.5.1 Sử dụng ký hiệu thể đồ 92 4.2.5.2 Các phương pháp thể liệu 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH 96 iv LỜI NÓI ĐẦU Giáo trình “GIS viễn thám đại cương” biên soạn sở giáo trình có trước đây, giáo trình có liên quan trường bạn giảng nhiều năm giảng dạy cho sinh viên ngành Địa lý học, chuyên ngành Địa lý du lịch Giáo trình cung cấp kiến thức viễn thám GIS (hệ thống thông tin địa lý) phương tiện nghiên cứu, khai thác liệu không gian cho sinh viên ngành Địa lý học, chuyên ngành Địa lý du lịch đào tạo Khoa Khoa học Xã hội, Trường Đại học Quảng Bình Những kiến thức tạo điều kiện cho sinh viên hình thành ý niệm viễn thám GIS, từ có khả ứng dụng để khai thác nguồn liệu chia sẻ từ mạng, xây dựng liệu địa bàn khu vực cụ thể, phân tích, xử lý nhằm phục vụ cho việc sử dụng hợp lý lãnh thổ tài nguyên phát triển du lịch bền vững Mặc dù cố gắng nhiều để nội dung giáo trình đáp ứng yêu cầu chương trình nâng cao chất lượng đào tạo, song chắn không tránh khỏi sai sót Tác giả kính mong nhận bảo nhà khoa học, bạn đồng nghiệp , góp ý bạn sinh viên sử dụng giáo trình Tác giả bày tỏ lòng biết ơn đến tập thể Bộ môn Địa lý – Việt Nam học – Công tác xã hội, Trường Đại học Quảng Bình đọc góp nhiều ý kiến bổ ích TÁC GIẢ v PHẦN 1: VIỄN THÁM - RS CHƯƠNG KHÁI QUÁT VỀ VIỄN THÁM 1.1 KHÁI NIỆM VÀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VIỄN THÁM 1.1.1 Khái niệm viễn thám Viễn thám (remote sensing) kỹ thuật phương pháp thu nhận thông tin đối tượng từ khoảng cách định mà tiếp xúc trực tiếp với đối tượng Điều thực nhờ vào việc quan sát thu nhận lượng phản xạ, xạ từ đối tượng sau phân tích, xử lý, ứng dụng thông tin nói Có nhiều tiêu chí khác sử dụng để phân loại viễn thám Trong phổ biến cách phân loại theo nguồn lượng dải phổ điện từ 1.1.1.1 Phân loại theo nguồn lượng Mặt Trời nguồn lượng chủ yếu viễn thám Năng lượng Mặt Trời vừa phản chiếu đối tượng (trong khoảng nhìn thấy) vừa hấp thụ toả lượng (cho dải hồng ngoại nhiệt) - Viễn thám thụ động: viễn thám cho phép ghi lại giá trị lượng tự nhiên (ánh sáng Mặt Trời) Hệ thống làm việc mặt đất chiếu sáng, nghĩa việc quan sát mặt đất (chụp ảnh) thực vào ban ngày - Viễn thám chủ động: viễn thám mà nguồn lượng phản chiếu người tạo (thường gắn kèm với vật mang) Thuận lợi hệ thống làm việc điều kiện thời tiết mùa năm thời điểm ngày Viễn thám rada ví dụ loại 1.1.1.2 Phân loại theo đặc điểm quỹ đạo - 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 vệ tinh (ví dụ Landsat 16 ngày, Spot 26 ngày, …) 1.1.1.3 Phân loại theo dải phổ điện từ - Viễn thám quang học: viễn thám mà thiết bị hoạt động vùng nhìn thấy (visible), vùng hồng ngoại gần (near infrared), vùng hồng ngoại (middle infrared) hồng ngoại ngắn (short wave infrared) Các thiết bị cảm biến hệ thống nhạy với bước sóng từ 300 - 3000nm - Viễn thám hồng ngoại: hệ thống mà cảm biến hoạt động vùng hồng ngoại; hay cảm biến ghi lại lượng toả từ mặt đất dải phổ từ 3000 5000nm 8000 - 14000nm Dải sóng ngắn đề cập sử dụng để quan sát đối tượng phát nhiệt cao (cháy rừng); dải sóng dài dùng quan sát mặt đất thông thường Vì thế, viễn thám hồng ngoại nhiệt dùng phổ biến quan trắc cháy, ô nhiễm nhiệt… - Viễn thám siêu cao tần: viễn thám ghi lại vi sóng tán xạ ngược bước sóng dải phổ điện từ từ 1mm đến 1m Hầu hết cảm biến siêu cao tần viễn thám chủ động, tức có mang theo thiết bị phát lượng Do không phụ thuộc vào lượng Mặt Trời nên độc lập với thời tiết xạ Mặt Trời 1.1.2 Lịch sử phát triển viễn thám 1.1.2.1 Trên giới Sự phát triển viễn thám gắn liền với phát triển kỹ thuật chụp ảnh Năm 1858 G.F.Toumachon người Pháp sử dụng khinh khí cầu bay độ cao 80 m để chụp ảnh từ không, từ việc mà năm 1858 coi năm khai sinh ngành kỹ thuật viễn thám Năm 1894 Aine Laussedat khởi xướng chương trình sử dụng ảnh cho mục đích thành lập đồ địa hình Trong chiến tranh giới thứ hai, thử nghiệm nghiên cứu tính chất phản xạ phổ bề mặt địa hình chế thử lớp cản quang cho chụp ảnh màu hồng ngoại tiến hành Trong vùng sóng dài sóng điện từ, hệ thống siêu cao tần tích cực (Radar) sử dụng từ đầu kỷ Vào năm 50 người ta tập trung nghiên cứu nhiều vào việc phát triển hệ thống Radar ảnh cửa mở thực Vào năm 1956, người ta thử nghiệm ảnh máy bay phân loại phát kiểu thực vật Vào năm 1960 nhiều thử nghiệm ứng dụng ảnh hồng ngoại màu ảnh đa phổ tiến hành bảo trợ quan hàng không vũ trụ quốc gia Hoa Kỳ Từ thành công nghiên cứu trên, ngày 23/7/1972 Mỹ phóng vệ tinh nhân tạo Landsat mang đến khả thu nhận thông tin có tính toàn cầu hành tinh (kể Trái Đất) môi trường xung quanh Trong vòng hai thập kỷ gần kỹ thuật viễn thám hoàn thiện dần dần, nhiều nước dự kiến kế hoạch phóng vệ tinh điều tra tài nguyên Nhật Bản, Ấn Độ, nước châu Âu Tổ chức EOS phóng vệ tinh mang máy thu Modis (100 kênh) Hiris (200 kênh) lên quỹ đạo Nhiều phần mền xử lý ảnh số đời làm cho thành kỹ thuật quan trọng việc điều tra điều kiện đánh giá tài nguyên thiên nhiên quản lý bảo vệ môi trường 1.1.2.2 Tại Việt Nam Ở Việt Nam, kỹ thuật viễn thám đưa vào sử dụng từ năm 1976 (Viện Điều tra Quy hoạch Rừng) Mốc quan trọng để đánh dấu phát triển kỹ thuật viễn thám Việt Nam hợp tác nhiều bên khuôn khổ chương trình vũ trụ quốc tế (Inter Kosmos) nhân chuyến bay vũ trụ kết hợp Xô - Việt tháng - 1980 Kết nghiên cứu công trình khoa học việc sử dụng ảnh đa phổ MKF-6 vào mục đích thành lập loạt đồ chuyên đề như: địa chất, đất, sử dụng đất, tài nguyên nước, thuỷ văn, rừng, Ủy ban Nghiên cứu Vũ trụ Việt Nam tập trung vào vấn đề: thành lập đồ địa chất, địa mạo, địa chất thuỷ văn, trạng sử dụng đất rừng, biến động tài nguyên rừng, địa hình biến động số vùng cửa sông, ; vấn đề nghiên cứu đặc trưng phổ phản xạ; vấn đề nhận dạng viễn thám để xây dựng sở cho phần mềm xử lý ảnh số Từ năm 1990, nhiều ngành đưa công nghệ viễn thám vào ứng dụng thực tiễn lĩnh vực khí tượng, đo đạc đồ, địa chất khoáng sản, quản lý tài nguyên rừng Công nghệ viễn thám kết hợp với hệ thông tin địa lý ứng dụng để thực nhiều đề tài nghiên cứu khoa học nhiều dự án có liên quan đến điều tra khảo sát điều kiện tự nhiên tài nguyên thiên nhiên, giảm sát môi trường, giảm thiểu tới mức thấp thiên tai số vùng Cũng từ 1990 viễn thám nước ta chuyển dần bước từ công nghệ tương tự sang công nghệ số kết hợp hệ thông tin địa lý xử lý nhiều loại ảnh đạt yêu cầu cao độ xác với quy mô sản xuất công nghiệp Vào ngày 7/5/2013, VNREDSat-1 (Vietnam Natural Resources, Environment and Disaster-monitoring Satellite-1), vệ tinh quang học quan sát Trái Đất Việt Nam, Công ty EADS Astrium (Pháp) thiết kế, chế tạo phóng vào vũ trụ Hình 1: Vệ tinh VNREDSat-1 VNREDSat-1 hệ thống viễn thám bao gồm: (1) Vệ tinh quan sát Trái Đất VNREDSat-1, (2) Trung tâm điều khiển vệ tinh, (3) trạm thu phát tín hiệu vệ tinh băng tần S, (4) Trạm lưu trữ liệu dự phòng trạm thu ảnh vệ tinh VNREDSat-1 có nhiệm vụ chụp ảnh bề mặt Trái đất, cung cấp số lượng lớn ảnh quang học có phân giải cao cách chủ động kịp thời cho việc giám sát tài nguyên thiên nhiên, môi trường, thiên tai, biến đổi khí hậu phục vụ phát triển kinh tế xã hội đảm bảo an ninh quốc phòng Bảng 1: Một số mốc thời gian VNREDSat-1 TT Sự kiện Thời gian Phóng 07/5/2013 09h06 Tách khỏi tên lửa phóng 07/5/2013 11h04 Thu tín hiệu vệ tinh qua trạm Kiruna (Thụy 07/5/2013 14h28 Điển) Thu tín hiệu vệ tinh qua trạm Hòa Lạc (Hà 07/5/2013 22h15 Nội) Vệ tinh kết thúc chế độ sau tách chuyển sang chế độ 08/5/2013 17h04 hoạt động bình thường Chụp truyền xuống ảnh lãnh thổ Việt Nam 10 - 13/5/2013 Điều chỉnh vệ tinh quỹ đạo làm việc ổn định 14/5 - 09/8/2013 TT Sự kiện Bàn giao hệ thống Pháp Việt Nam Thời gian 04/9/2013 (Nguồn: vast.ac.vn) Các thông số vệ tinh VNREDSat-1: - Vệ tinh có kích thước 600 mm x 570 mm x 500 mm, có trọng lượng khoảng 120kg Tuổi thọ vệ tinh theo thiết kế năm; Vệ tinh có quỹ đạo đồng Mặt Trời (SSO) - Độ cao quỹ đạo xích đạo: 680km; Góc nghiêng mặt phẳng quỹ đạo: 98,13o - Độ tròn quỹ đạo: 0,001193; Chu kỳ quỹ đạo: 5909,6 giây - Hệ thống quang học đặt vệ tinh VNREDSat-1 NAOMI (New AstroSat Optical Modular Instrument) - Thời gian chụp lặp lại: ngày (vệ tinh nghiêng ±35o)/7 ngày (nghiêng ±15o) Bảng 2: Đặc điểm ảnh vệ tinh VNREDSat-1 TT Kênh ảnh Bước sóng (μm) Độ phân giải (m) Kênh toàn sắc (Panchromatic) 0,45 – 0,75 2,5 Kênh (Blue) 0,45 – 0,52 10 Kênh (Green) 0,53 – 0,60 10 Kênh (Red) 0,62 – 0,69 10 Kênh (NIR) 0,76 – 0,89 10 Ngày 4/12/2013, sau tháng nhận bàn giao vận hành khai thác VNREDSat-1 từ Pháp, tổng số ảnh chụp, xử lý lưu trữ thành công vệ tinh 18.427 cảnh ảnh với kích thước 17,5km x 17,5km bao gồm 9.817 cảnh ảnh đa phổ (Multispectral) 8.610 cảnh ảnh toàn sắc (Panchromatic) Riêng vùng lãnh thổ lãnh hải Việt Nam, vệ tinh chụp xử lý 4.003 cảnh, có 2.018 ảnh đa phổ 1.985 ảnh toàn sắc Hình 2: Một số hình ảnh vệ tinh VNREDSat-1 (Nguồn vast.ac.vn) Khu vực cầu Thanh Trì, Hà Nội Thủy điện Sông Bung 2, Quảng Nam khu đất cách xa 10km so với đường quốc lộ gần nhất; hay người chủ kinh doanh mong muốn biết tất khu vực khách hàng tiềm vòng bán kính cho trước so với cửa tiệm người Hình 75: Chức tạo vùng đệm cho đối tượng 3.2.3 Chồng ghép lớp Phép chồng ghép lớp đồ công cụ phân tích không gian có lợi yếu tố quan trọng định phát triển GIS Chồng ghép gộp chung liệu không gian thuộc tính hai hay nhiều lớp liệu Hình 76: Chồng ghép lớp 3.2.3.1 Chồng lớp số học Chồng lớp số học bao gồm phép toán cộng, trừ, nhân chia giá trị lớp liệu với giá trị vị trí tương ứng lớp thứ hai Hình 77: Chồng lớp số học hai lớp liệu raster 82 3.2.3.2 Chồng lớp logic Chồng lớp logic liên quan với việc tìm vùng thoả mãn (hoặc không thỏa mãn) số điều kiện đặt Ví dụ: tìm vùng thích hợp để bố trí khu công nghiệp 3.2.4 Nội suy Phép nội suy trình dự báo giá trị chưa biết từ giá trị biết điểm lân cận Có nghĩa liệu hay nhiều điểm không gian xung quanh sử dụng để tìm giá trị cho điểm khuyết thiếu mà trước đo đạc hay quan trắc Phương pháp nội suy chia thành nhóm chính, nội suy cục bộ, nội suy toàn cục Kriging Nội suy cục tính tới điểm quan sát lân cận, ngược lại nội suy toàn cục sử dụng toàn tập hợp điểm biết Kriging tổ hợp hai phương pháp nội suy 3.2.4.1 Nội suy cục - Vùng ảnh hưởng Thiessen Vùng Thiessen định nghĩa vùng ảnh hưởng riêng biệt xung quanh điểm tập điểm Được xây dựng quanh tập điểm cho ranh giới vùng cách điểm lân cận Mỗi điểm rơi vào vùng ảnh hưởng có giá trị với vùng Phương pháp thường sử dụng phân tích khí hậu liệu lượng mưa Khi thiếu trạm quan sát địa phương, liệu từ trạm khí tượng gần sử dụng Vị trí trạm đo mưa thể điểm Vùng Thiessen tạo xung quanh điểm giá trị mưa định cho vùng Lượng mưa vùng xung quanh trạm khí tượng biết lượng mưa đo trạm đo Tổng lượng mưa vùng tính toán tổng lượng mưa đo trạm đo nhân với diện tích vùng Phương pháp có hạn chế: coi điểm gần tương tự điểm xa Nếu tập hợp điểm quan sát thưa thớt tất điểm quan sát xác định cách xa tạo dựng nên vùng lớn - Nội suy tuyến tính Linear Nội suy tuyến tính kiểu nội suy dựa đường thẳng nối điểm Ví dụ: Hình dung thay đổi tuyến tính độ cao điểm độ cao ghi 100 150m Khoảng cách hai điểm biểu diễn đồ 10cm Điều có nghĩa cm tương ứng với tăng giảm độ cao 5m - Nội suy đa thức Spline Spline sử dụng để mô tả bề mặt Spline phương trình toán học miêu tả bề mặt khớp thông qua tập hợp quan sát xung quanh điểm chưa biết dựa hay nhiều điểm cho trước Khi bề mặt khớp mô tả thông qua phương trình tuyến tính nội suy tuyến tính Có hai phương pháp spline khác nhau: Regularized Tension Regularized: tạo bề mặt trơn thay đổi với giá trị nằm bên vùng điểm mẫu 83 Tension: điều chỉnh biến đổi (stiffness) bề mặt theo đặc trưng tượng lấy mẫu Nó tạo bề mặt trơn với giá trị điểm mẫu gần chênh lệch lớn - Trung bình trọng số Giá trị dự đoán rút từ tập hợp điểm quan sát nằm khoảng bán kính cho trước kể từ điểm chưa biết Nhằm mục đích để dự đoán giá trị chưa biết, trọng số trung bình giá trị chọn để tính toán Các trọng số gắn cho điểm dựa theo mức độ ảnh hưởng thừa nhận có điểm tính toán điểm chưa biết Trọng số tỷ lệ nghịch với khoảng cách nên điểm quan sát gần với điểm chưa biết có nhiều khả nhận giá trị tương tự so với điểm quan sát khác xa điểm chưa biết 3.2.4.2 Nội suy toàn cục Nội suy toàn cục dựa nghiên cứu xu hướng tổng quát bề mặt (trend) Một tập hợp điểm dùng để tìm biểu thức toán học diễn tả bề mặt hoàn chỉnh (về mặt tính chất) có khả thực tốt Ý tưởng thỏa mãn bề mặt đa thức thông qua liệu điểm biết sử dụng phương pháp “bình phương nhỏ nhất” Kết cho phương trình toán học dùng để dự đoán giá trị chưa biết Sự phân tích dùng cho việc tìm phương trình gọi phân tích hồi quy 3.2.4.3 Nội suy Kriging Kriging phương pháp nội suy dựa phương pháp “phân tích bề mặt” “trung bình trọng số” “Phân tích bề mặt” tìm phương trình toán học diễn tả xu hướng tổng quát bề mặt không tính đến tính bất quy luật cục “Trung bình trọng số” dùng để tính độ lệch không theo quy luật khu vực so với toàn cục Kriging phương pháp nội suy thường cho kết tốt tính toán đòi hỏi việc xử lý nhiều thời gian Chất lượng phép nội suy phụ thuộc vào số lượng phân bố điểm biết, vào độ xác giá trị liệu ghi nhận hàm toán học chọn Tùy thuộc vào mục đích, độ gồ ghề bề mặt địa hình, số lượng phân bố điểm biết, kỹ nghệ nội suy tương thích cần thiết lựa chọn 3.2.5 Mạng lưới Trong hoạt động du lịch, thường gặp câu hỏi như: Đi đường ngắn từ điểm A đến điểm B? Một người muốn ghé thăm chuỗi cửa hàng, vị khách hàng tiềm nên chọn chi nhánh cửa hàng để đỡ tốn thời gian lại nhất? Khi có tai nạn xảy đội tuần tra xe cứu thương lựa chọn cử đến ứng cứu nhằm đảm bảo thời gian ngắn nhất? Nếu công ty lữ hành phải thu gọn lại quy mô, văn phòng giao dịch nên đóng cửa để đảm bảo tính toàn thể, thống nhất? Việc đưa đáp án cho câu trả lời đòi hỏi phải phân tích mạng Chức phân tích mạng áp dụng cho đường cắt Chúng mô trình chuyển động nguồn từ vị trí đến vị trí khác, ví dụ chuyển động 84 người xe cộ dọc theo đường, dòng điện chạy theo đường dây dẫn Để thực phép phân tích mạng, bốn hợp phần cần thiết: - Một tập hợp nguồn (ví dụ du khách) - Một tập hợp vị trí nguồn cần tỏa (ví dụ đơn vị lữ hành nơi du khách tập trung) - Một tập hợp điểm đích phân tán nguồn tới (như chỗ du khách) khu vực để tới với dịch vụ tối thiểu (như nhà hàng, điểm mua sắm, …) - Một tập hợp quy tắc quy định cho việc dịch chuyển (như vận tốc lớn đường) Các hệ GIS thường thực ba loại phân tích mạng chủ yếu: 3.2.5.1 Dự báo lượng vận chuyển Dự báo lượng khách vận chuyển đường Ví dụ: vận chuyển nước trầm tích dọc theo sông dự đoán theo mô hình mạng Khi biết sức mạnh sông, việc dự đoán dòng chảy nước trường hợp có bão vạch vùng có khả bị ngập lụt Những kết xem xét để thực bước nhằm bảo vệ cho vùng rủi ro 3.2.5.2 Tối ưu đường Tìm đường ngắn cho việc vận chuyển hành khách Một tất đoạn mạng gắn giá trị thuộc tính cần thiết, chuyển động mô dọc theo mạng bắt đầu Đơn vị chuyển động chọn (khoảng cách, thời gian, phí tổn đơn vị đó) cho tính toán đường cản trở (đường tối ưu) hai điểm Khi mà đơn vị đo khoảng cách, đoạn đường chọn gọi “đường ngắn nhất” hai điểm Một ứng dụng đường tối ưu sử dụng thuật toán “đường ngắn nhất” cho việc tìm đường nhanh từ điểm xẩy tai nạn đến bệnh viện Kết phép phân tích trình bày đồ Tìm đường ngắn hai vị trí với điều kiện giới hạn đường cần phải qua số điểm giống vấn đề “người bán hàng rong” Thuật toán gọi tương tự thuật ngữ với người bán hàng rong cần phải thăm số khách hàng (vị trí đến) giảm tối thiểu khoảng cách cần 3.2.5.3 Phân phối tài nguyên Phân chia vùng mà trạm trung chuyển khách hoạt động Việc tìm tất vị trí nằm khoảng cách cho trước từ mục tiêu biết với tiêu trí nguồn phân phối Khoảng cách khoảng cách Ơ-clit, thời gian cần đi, phí tổn giá trị khác Việc ứng dụng cần tính đến đặc tính làm giảm tốc độ chuyển động mạng Kết phân tích tập hợp điểm nối mạng nằm khoảng cách cho trước Ví dụ: tìm tất vị trí xung quanh trường học với điều kiện đến chúng hết thời gian nhỏ 15 phút tìm tất vùng mà không hưởng cách hiệu dịch vụ bệnh viện (mất 60 phút xe ô tô) Kết ví dụ sau cho việc quy hoạch bệnh viện 85 3.2.6 Quy trình phân tích không gian Trước bắt đầu phép phân tích nào, bạn cần phải đánh giá vấn đề thiết lập mục đích Hãy nghĩ kỹ trình thực thi trước đánh giá liệu hay thực định đó; tìm xem câu hỏi cần thiết liệu mô hình; tạo thủ tục bao gồm bước để quản lý trình tiến triển phác thảo mục đích cụ thể Một quy trình phân tích không gian bao gồm bước sau: 3.2.6.1 Đặt vấn đề Trong bước cần phải xác định rõ mục đích tiêu chuẩn phân tích Ví dụ mục đích phân tích tìm địa điểm đổ chất thải rắn cho thành phố, lúc đó, tiêu chuẩn bãi rác là: - Cách xa khu dân cư 2km, - Cách nhà náy nước 2km, - Nằm đất nông nghiệp, - Nằm vùng đất sét, - Diện tích 20 ha, - Dễ vào xe tải,… Như vậy, tiêu chuẩn lựa chọn định tính định lượng hai chúng đề cập đến nhiều khía cạnh kinh tế - xã hội, môi trường, thẩm mỹ,… 3.2.6.2 Chuẩn bị liệu phân tích không gian Nếu bạn thiết kế xây dựng thành công sở liệu địa lý, thời điểm này, tất lớp liệu sẵn sàng để phân tích Có thể cần phải xử lý thêm lớp liệu sau xem lại mục đích phép phân tích, bạn khám phá cần phải thêm vào số thuộc tính cho sở liệu để thực phép phân tích cách hoàn chỉnh Công việc chuẩn bị cho phân tích không gian bao gồm: - Cắt vùng nghiên cứu khỏi đồ lớn có sẵn sở liệu - Ghép mảnh đồ lại thành đồ lớn thể vùng nghiên cứu - Biến đổi đơn vị diện tích từ m2 sang ha… - Tái phân loại để giảm số loại sử dụng đất không cần thiết,… Với liệu chuẩn bị, bạn bắt đầu tiến hành thao tác không gian để kết nối lớp liệu Chúng ta đặc biệt quan tâm đến vấn đề tạo vùng đệm xung quanh đối tượng, thao tác đối tượng không gian tiến hành chồng ghép vùng Mỗi thao tác tạo lớp liệu trung gian để xử lý tiếp Loại số lượng thao tác không gian cần tiến hành tùy thuộc vào tiêu chuẩn phântích để đến kết mong muốn 3.2.6.3 Chuẩn bị liệu phân tích thuộc tính Cũng liệu không gian, liệu thuộc tính cần chuẩn bị trước tiến hành phân tích Điều có nghĩa trước tiến hành phân tích liệu bảng, cần phải đảm bảo chắn bảng thuộc tính chứa đầy đủ mục hay có 86 sẵn cột dòng trống cần thiết để lưu trữ liệu tạo phân tích Trên liệu thuộc tính tiến hành thao tác số học, logic thống kê Kết tìm đặc trưng thỏa mãn tiêu chuẩn lựa chọn 3.2.6.4 Đánh giá kết Sau phân tích, ta tiến hành đánh giá kết phân tích độ xác nội dung Câu hỏi đặt cần trả lời kết phân tích có lý không? Có đáng tin cậy không? Các đồ đơn giản với báo cáo giúp cho bạn đánh giá kết Sau chắn hoàn thành trình phân tích cách xác điều kiện hợp lý ta xem xét đối chiếu kết thực địa Nếu kết chấp nhận so với thực tế ta sử dụng bước để xác định cần thay đổi nâng cấp cách phân tích Sau đó, thực lại trình phân tích 3.2.6.5 Xác định lại tiêu chuẩn phân tích phân tích Cần xác định lại tiêu chuẩn phân tích tiến hành phân tích trường hợp kết phân tích chấp nhận hay có hạn chế định GIS thực có ích vấn đề cho phép bạn dễ dàng thực bắt đầu bước thích hợp trình 3.2.6.6 Trình bày kết cuối Các kết phân tích địa lý thường trình bày dạng đồ báo cáo Nội dung bước trình bày kết phân tích đề cập chi tiết chương hiển thị xuất liệu Câu hỏi ôn tập Phân tích chức truy vấn phân tích không gian GIS? Cho ví dụ minh họa Trình bày quy trình phân tích không gian GIS? 87 CHƯƠNG HIỂN THỊ VÀ XUẤT DỮ LIỆU GIS 4.1 HIỂN THỊ DỮ LIỆU Dữ liệu địa lý tổ chức sở liệu địa lý sở liệu coi sưu tập liệu quy chiếu không gian đóng vai trò mô hình giới thực Dữ liệu địa lý có hai hợp phần quan trọng vị trí địa lý thuộc tính Bản đồ coi liệu không gian thông tin chứa đựng liên hệ trực tiếp với vị trí định mặt đất Mặt khác, liệu bảng không chứa thông tin trực tiếp vị trí mà chúng chứa thông tin mô tả Nếu ta có bảng liệu liệu không đầy đủ ta đối tượng đâu Nếu ta có đồ, ta đối tượng vị trí chúng Trong GIS, kết nối liệu không gian thuộc tính chìa khóa để có thông tin đầy đủ giới thực 4.1.1 Hiển thị máy đơn Trong GIS, việc hiển thị đồ bảng hay hiển thị liệu không gian thuộc tính phụ thuộc vào phần mềm GIS cụ thể Màn hình thường sử dụng để xem nhanh vùng có diện tích nhỏ, đồ đơn giản để hiển thị kết đồ họa mà thông qua bạn hỏi đáp số thông tin Trong môi trường cửa sổ, việc hiển thị liệu địa lý thực cách dễ dàng nhờ vào thực đơn, công cụ biểu tượng Có thể dễ dàng di chuyển, thay đổi kích thước, xếp, nhìn gần, nhìn xa, ngang, dọc cửa sổ bảng, cửa sổ đồ để biết rõ nội dung bảng đồ 4.1.2 Hiển thị môi trường web Internet có tác động ngày lớn GIS đặc biệt việc mở rộng quy mô liệu, cập nhật phân phối thông tin không gian đến đại chúng Nhờ internet, đồ phổ biến cách nhanh chóng đến nhiều đối tượng tiếp cận khác toàn giới với quy mô ngày lớn Việc hiển thị GIS môi trường web hình thành nên webGIS Đây hệ thống thông tin địa lý phân tán mạng máy tính để tích hợp, trao đổi thông tin địa lý World Wilde Web WebGIS cung cấp chức đồ thông thường chẳng hạn hỗ trợ phương hướng để biểu trạng thái không gian hay cung cấp hình ảnh ảo vị trí không gian Các ứng dụng webGIS cho phép người sử dụng tạo đồ trang web Những người sử dụng riêng lẻ trang bị nút điều khiển lớp liệu hiển thị, pham vi vùng đồ biểu tượng sử dụng để biểu đối tượng đồ Các ứng dụng webGIS thiết kế đặc biệt phù hợp số lượng lớn người sử dụng cần truy cập số lớp liệu giới hạn để biên soạn đồ Người sử dụng webGIS lựa chọn chủ đề, biến số biểu tượng khác với đồ tĩnh mặc định phạm vi định nghĩa đặc tính đồ mà người vẽ đồ trang web tạo 88 Đa số ứng dụng webGIS xây dựng cho đối tượng sử dụng với hiểu biết liệu, đồ phân tích không gian Chính việc đơn giản hóa hạn chế số lượng phép toán, công cụ không gian cho phép sử dụng 4.2 XUẤT DỮ LIỆU DƯỚI DẠNG BẢN ĐỒ Bản đồ vừa đầu vào, vừa đầu GIS Bản thân GIS hệ thống lập đồ tự động, song với GIS, ta không nhập, lưu trữ phân tích đồ mà tạo đồ để trình bày phục vụ trình định Đối với đầu ra, hình thức xuất liệu dạng cứng dùng phổ biến để trình bày kết phân tích mô hình hóa không gian GIS Trong công tác xây dựng đồ, GIS có số thuận tiện sau: - Tạo đồ đồ cũ nhanh rẻ - Xây dựng đồ chuyên đề với lớp liệu chứa đựng nhiều thông tin GIS có khả phân tích không gian - Thuận tiện việc cập nhật liệu đồ - Thuận tiện phân tích liệu có yêu cầu tương tác phân tích thống kê với đồ - Việc tra cứu thông tin liệu nhanh, xác - Tổng hợp thống kê liệu thuộc tính thuận lợi 4.2.1 Xác định mục đích yêu cầu đồ Thông thường, trước tạo đồ, bạn cần phải trả lời ba câu hỏi sau: “Tại phải xây dựng đồ?”, “Bản đồ dành cho ai?” “Bản đồ thể nào?” Mục đích xác định phạm vi đồ, thiết lập danh sách đối tượng từ phát triển phương án cụ thể để xây dựng đồ - Khả truyền đạt đồ: Bản đồ phương tiện để truyền đạt thông tin Nó đơn giản chứa đựng đầy đủ thông tin tổng quát Các đồ thường thiết kế cho mục đích định Ví dụ đồ giao thông nhấn mạnh đến đối tượng giao thông, đồ dân số trọng đến vấn đề dân số, đồ đất đai mô tả vị trí kiểu đất khác - Khả người đọc đồ: Khả nhận thức phụ thuộc nhiều vào kiến thức kinh nghiệm thân Mỗi người có kỹ đọc đồ khác Sự thành thạo việc đọc hiểu đồ thay đổi theo nhóm người khác Nội dung đồ thường phụ thuộc nhiều vào người sử dụng mục đích sử dụng Phải xem xét đến khả người đọc; số người đọc đồ không tốt lớp đồ phải rõ ràng nên bao gồm thông tin cần thiết mà 4.2.2 Xác định sở toán đồ Để đảm bảo đồ xác (về kích thước, hình dạng, vị trí) ta cần thiết kế có sở toán đồ Thiết kế sở toán học tạo khung sườn thích hợp để tải nội dung đồ cho xác Thiết kế sở toán học bao gồm: thiết kế tỷ lệ, hệ quy chiếu, bố cục đồ 89 4.2.2.1 Thiết kế tỷ lệ Tỉ lệ tỉ số khoảng cách đồ khoảng cách thực tế Bạn thể tất thông tin lên đồ theo ánh xạ 1:1 được, cần phải có tỉ lệ đủ để lưu trữ liệu chủ yếu thể đồ theo tỉ lệ định Chọn tỷ lệ đồ cần phải cân nhắc mặt sau: kích thước đồ; nội dung đồ; mục đích sử dụng; tư liệu đồ nền, độ phân giải liệu Một đồ chứa nhiều biển diễn địa lý tỉ lệ khác nhau, ví dụ đồ có thêm hay nhiều đồ để vị trí xác định Điều quan trọng phải tỉ lệ đồ tương ứng với vị trí chúng Cần ý phóng to đồ dựa kích thước sở gây kết làm thiếu hụt chi tiết độ phân giải đồ Ngược lại, giảm tỉ lệ đồ dẫn đến nhầm lẫn thông tin đồ bị nhỏ lại khó phân biệt Một vài hạn chế việc lựa chọn tỉ lệ đồ cần ý: - Tỉ lệ lớn: yêu cầu nhiều thông tin chi tiết cho thành phần đồ dẫn đến tăng công việc vẽ đồ, tăng thời gian giá thành sản phẩm - Tỉ lệ nhỏ: đồ khó đọc có nhiều thông tin cần trình bày, làm người sử dụng đồ đọc sai thông tin 4.2.2.2 Thiết kế hệ quy chiếu Hệ quy chiếu (map projection) định nghĩa đặt cách có hệ thống kinh tuyến vĩ tuyến, miêu tả bề mặt cong hình cầu theo mặt phẳng Các hệ quy chiếu khác hình dạng, sai số hướng lưới chiếu Sự lựa chọn hệ quy chiếu dựa yếu tố sau: mục tiêu đồ; yêu cầu người sử dụng đồ; vị trí vùng thể hiện; hình dạng kích thước khu vực thể Sự lựa chọn hệ quy chiếu cho quốc gia phụ thuộc vào điều kiện mà đặt cho đồ, hình dạng quốc gia đồ phải giống thực tế, diện tích bề mặt (theo tỉ lệ), góc phải nhau, khoảng cách Tuy nhiên, tất điều kiện đồng thời thỏa mãn 4.2.2.3 Thiết kế bố cục đồ Bố cục đồ xếp khoa học, hợp lý thành phần đồ Bố cục đồ phải cân đối đảm bảo tính dễ đọc thẩm mỹ Phải xếp thành phần đồ để tạo nên tính cân xứng Trong thiết kế đồ họa nên luôn nghĩ đến người đọc tập trung vào đâu Sử dụng màu sắc, mẫu, ký hiệu hợp lý gây ý làm cho người đọc dễ theo dõi thông tin Các nội dung liên quan với nhau: đồ chính, bảng tra cứu, bảng giải nên nằm phía để dễ sử dụng Đồng thời, phải phân biệt nội dung phụ, phải thể hài hòa, không đơn điệu, nhàm chán, không lãng phí trang giấy Cách chọn bố cục: - Xác định đồ chính, phụ, yếu tố có liên quan - Xác định yếu tố lại - Cân nhắc hình thức đồ: mặt hay mặt 90 - Làm sơ đồ bố cục (sơ đồ phân bố thành phần, yếu tố đồ tỷ lệ nhỏ đồ thật) 4.2.3 Thiết kế nội dung đồ Thiết kế nội dung xác định yếu tố nội dung chính, yếu tố hỗ trợ, yếu tố bổ sung Yếu tố nội dung gồm phần (phần sở địa lý) phần chuyên đề Yếu tố phụ bổ sung gồm bảng giải, thước tỷ lệ, dẫn, đồ phụ, biểu đồ, viết, tranh ảnh 4.2.3.1 Thành phần Phương pháp thể lớp thường phương pháp đồ địa lý truyền thống, không cần phải chọn phương pháp Đối với phần chuyên đề, tùy vào tính chất phân bố (điểm, đường, vùng), đặc điểm số liệu (loại, dạng) để chọn phương pháp biểu Tuy nhiên, để tránh đơn điệu, nội dung không nên dùng phương pháp thể Nếu phải dùng phương pháp không nên dùng cách thể Ví dụ: nội dung dùng nét kẻ gạch nội dung dùng chấm, màu Nội dung dùng biểu đồ tròn nội dung dùng biểu đồ cột 4.2.3.2 Thành phần phụ bổ sung * Bảng giải Bảng giải giải thích kí hiệu mà sơ đồ phân loại, phân cấp, sở đo tính giúp người đọc hiểu nội dung với đặc trưng số lượng, chất lượng, cấu trúc, mối tương quan không gian biến đổi theo thời gian Yêu cầu bảng giải phải đầy đủ kí hiệu đồ; phản ánh toàn diện, rõ ràng, rành mạch, lời văn ngắn gọn để giải thích ý nghĩa; xếp phân nhóm kí hiệu cách logic theo chuyên ngành (theo mức độ quan trọng, theo dạng đối tượng điểm, đường, vùng) theo sở địa lý chung * Thước tỷ lệ mũi tên phương hướng Các hình thức thể tỷ lệ: tỷ lệ số: 1:250.000; tỷ lệ chữ: 1cm đồ tương ứng với 2.500m thực tế tỷ lệ thước Mũi tên hướng Bắc thường sử dụng từ thư viện ký hiệu văn bản, chủ yếu có ý nghĩa đồ có hướng tờ giấy lệch so với hướng Bắc * Các bảng dẫn Trên bảng dẫn có thông tin: nhà xuất bản, năm xuất bản; nguồn tư liệu; bảng dẫn đọc đồ (bảng tra tên đường, tên điểm đặc biệt…) * Bản đồ phụ Bản đồ phụ dùng để thể nội dung mà đồ chưa truyền tải hay mở rộng nội dung để tham khảo thêm: - Các đồ nội dung tỉ lệ lớn nhằm chi tiết hóa nội dung không diễn đạt hết đồ - Các đồ phụ có tỷ lệ nhỏ cho thấy mối quan hệ vùng thể không gian tổng quát - Các đồ chuyên đề tỉ lệ nhỏ cho thấy tình hình chung khu vực vấn đề 91 - Các đồ chuyên đề khác có ảnh hưởng đến chuyên đề để mở rộng nội dung chuyên đề * Biểu đồ - Các biểu đồ so sánh qua thời kì - Các biểu đồ so sánh đối tượng không gian vùng thể - Các biểu đồ so sánh tổng đối tượng không gian toàn vùng - Các biểu đồ so sánh với vùng không gian khác * Bài viết, tranh ảnh Bài viết phải ngắn gọn, tranh ảnh phải đặc trưng, phù hợp với chủ đề thể đồ, có ghi cụ thể, nêu địa danh đồ 4.2.4 Chuẩn bị liệu cho đồ Trước xây dựng đồ, bạn cần phải chuẩn bị file liệu sử dụng đồ 4.2.4.1 Dữ liệu Dữ liệu đầy đủ đồ địa lý chung bao gồm yếu tố: địa hình, thủy hệ, thực vật, ranh giới hành chính, giao thông, dân cư Để tạo lớp cho đồ chuyên đề cần lọc bớt nội dung nêu trên, giữ lại yếu tố có liên quan ảnh hưởng nhiều đến nội dung chuyên đề, yếu tố khác với tính chất định hướng đồ Đối với đồ du lịch cần giữ lại giao thông, dân cư Các lớp chọn lọc cần nêu tiêu cụ thể cụ thể như: - Địa hình: đường đồng mức nào, mốc độ cao - Thủy hệ: nêu cụ thể tên sông hay sông có độ dài >… cm - Thực vật: nêu cụ thể thực vật có diện tích >….m2 - Dân cư: nêu tên cụ thể điểm dân cư hay điểm có số dân >….người hay mật - độ điểm dân cư km2 - Giao thông: loại đường hay tên cụ thể - Ranh giới: loại, cấp độ 4.2.4.2 Dữ liệu chuyên đề Trên sở phần nghiên cứu nội dung chuyên đề, liệt kê nội dung vấn đề, phân biệt nội dung chính, phụ 4.2.5 Biên tập đồ Sau tất công việc chuẩn bị hoàn thành, bạn bắt đầu tạo đồ máy tính lệnh thích hợp 4.2.5.1 Sử dụng ký hiệu thể đồ * Chữ viết thành phần quan trọng đồ, chữ viết đồ trở thành đồ câm Chữ viết giải thích nội dung đồ giúp người đọc hiểu rõ nội dung Chữ viết giải thích đồ làm đồ dễ đọc, dễ hiểu Chữ viết khác ở: kiểu, kích thước, màu sắc, độ nghiêng, lực nét, in thường… để phản ánh thuộc tính đối tượng Nguyên tắc chọn chữ: - Dễ đọc, rõ ràng - Không dùng nhiều kiểu chữ có kích thước gần gây rối đồ 92 - Các chữ có hình thức (kiểu dáng, kích cỡ, màu sắc) liên hệ với với cấp bậc nội dung Ví dụ: Kiểu chữ có chân, nghiêng, màu xanh dùng cho đối tượng thủy văn Kiểu chữ thẳng in (hoặc thường), có chân (hoặc không chân) dùng cho điểm dân cư * Cách ghi - Chú thích cho đối tượng điểm phải nằm gần điểm đó, tránh nhầm lẫn, không nằm đè lên đối tượng khác, thường nằm song song với vĩ tuyến - Đối với đối tượng theo tuyến chữ viết dọc theo đối tượng, hướng địa hình cao (nếu ghi sông ngòi), định hướng đồ - Chú thích đối tượng theo vùng nên rải diện tích cần ghi Các đối tượng địa lý yếu tố đồ vẽ ký hiệu khác Các ký hiệu xác định thông qua loạt tham số Các tham số chung hầu hết ký hiệu bao gồm: màu sắc, mẫu kích thước * Màu sắc tham số có khả diễn đạt tiêu định tính hay định lượng Một hình đồ hoạ hiển thị 16 màu nhiều thời điểm; máy vẽ điện tử cho phép hiển thị đến hàng trăm màu đồ Màu sắc giúp phân biệt kí hiệu với Rất khó khăn cho người đọc đồ vẽ màu Nhờ màu sắc đồ có tượng nhiều “lớp”, có màu sắc đậm nhạt khác nhau, lớp có màu đậm bật lên (thường yếu tố có nội dung quan trọng) Màu sắc giúp ta liên tưởng đến dạng thật đối tượng: màu xanh lục -> rừng, màu đỏ -> nóng, màu xanh -> lạnh Màu sắc tạo đồ đẹp, thẩm mỹ cao Màu sắc yếu tố quan trọng trình xây dựng đồ Do vậy, phải lưu ý chọn màu sắc màu Nên chọn màu thích hợp cho đối tượng, ví dụ màu đỏ để thể vùng cấm, màu xanh để thể vùng phép sử dụng màu vàng vùng chờ xem xét,… Không nên chọn nhiều màu để tránh làm méo mó thông tin làm cho đồ thêm rắc rối Nguyên tắc chọn màu: - Các màu “hòa hợp” với màu cách vòng màu - Màu đối xứng vòng màu màu tương phản (nổi bật đứng cạnh nhau) Tính tương phản rõ thêm vào tương phản độ đậm nhạt - Chọn màu tương ứng với thực tế làm tăng tính hình tượng đồ - Các màu nóng cho ta cảm giác gần, màu lạnh cảm giác xa dần * Mẫu để lặp lại phân tử ký hiệu Ví dụ đường chấm liên tục hợp thành điểm tách rời theo đoạn định chuỗi hai điểm tách rời Phải chọn mẫu cho tăng khả phân biệt vùng với đồ giải Một số mẫu khó phân biệt so với mẫu khác nên tránh sử dụng chúng Phải cẩn thận chọn mẫu đường mẫu chấm chấm,… mẫu khó nhận Ngoài ra, phải xem xét thiết bị xuất liệu thiết bị để lựa chọn cho phù hợp Ví dụ đồ vẽ máy vẽ bút đường liền nét dễ thể đường chấm chấm, vẽ đường liền nét, di chuyển bút vẽ nằm đường vẽ đường 93 không liền nét bút vẽ phải liên tục nhấc lên đặt xuống Sử dụng bút vẽ nhiều cho đường không liền nét làm giảm độ bền gây hư hỏng bút mực chảy xuống liên tục Ngoài ra, cần nên tránh sử dụng mẫu tô đường dày đặc Làm tốn nhiều thời gian vẽ làm hư hại đến bút vẽ thiết bị vẽ * Kích thước định độ rộng chiều cao ký hiệu văn hay dấu hiệu định độ rộng ký hiệu đường nhỏ Trên số tham số chung để xác định ký hiệu đồ Ngoài ra, có tham số khác để xác định số ký hiệu, chẳng hạn ký hiệu văn bản, tham số màu sắc, mẫu, kích thước, có thêm tham số như: khoảng trống: “a b c d e f” hay “abcdef”; phông chữ: abcdef abcdef abcdef … kiểu: gạch chân hay in nghiêng hay in đậm … Nói chung, ký tự văn thường sử dụng đầu đề, thích đồ nhãn địa danh, tên đối tượng Ngoài ra, sử dụng để ghi nguồn liệu, chương trình tạo ngày tạo đồ Kích cỡ ký tự kiểu ký tự văn làm cho thông tin bật Đối với đầu đề đồ thường dùng ký tự văn có kích thước lớn, nguồn liệu phần khác thường sử dụng ký tự nhỏ Hãy ý ký tự to, đậm thời gian để vẽ so với ký tự nhỏ không đậm Trong phần mềm GIS thường có sẵn ký hiệu Người sử dụng lựa chọn ký hiệu để lập đồ tự tạo ký hiệu riêng việc số hóa ký hiệu vẽ hay in giấy hay dùng phần mềm để xây dựng ký hiệu riêng Có bốn kiểu ký hiệu: kiểu tô màu, kiểu đường, kiểu đánh dấu, kiểu văn 4.2.5.2 Các phương pháp thể liệu * Phương pháp ký hiệu Dùng ký hiệu đặt vào vị trí đối tượng mà thể Thường dùng cho đối tượng dạng điểm Hình thức ký hiệu: chữ, hình học, tượng hình, Các ký hiệu có khả thể đặc điểm phân bố, số lượng, chất lượng, cấu trúc động lực (xu hướng phát triển, xu hướng thay đổi) đối tượng hay tượng Thể số lượng tượng: + Thể độ lớn ký hiệu + Thể màu sắc + Thể nét gạch ký hiệu + Thể độ dài ký hiệu (ít sử dụng) + Thể qua diện tích ký hiệu + Thể động lực tượng (sự phát triển dân số) + Ký hiệu tăng trưởng: ký hiệu đặt trùng lên * Phương pháp biểu đồ định vị Dùng thể hiện tượng phân bố liên tục toàn mặt đất có biến đổi theo chu kỳ việc nghiên cứu chúng tiến hành điểm định tượng khí Đặt biểu đồ thể mối tương quan đặc trưng 94 đo đạc hay tính chất tượng muốn thể vào vị trí tượng Thường dùng cho đối tượng dạng điểm * Phương pháp chấm điểm Thể phân tán tượng vùng (phân bố dân cư) Dùng cho đối tượng dạng vùng Mỗi điểm (hay ký hiệu) tương đương với số lượng tượng quy ước Không đòi hỏi xác mặt địa lý, thể phân bố mặt số lượng phân bố tượng Có thể dùng màu sắc hay loại ký hiệu điểm khác để thể chất lượng động lực tượng (chấm đỏ: nam, chấm xanh: nữ) * Phương pháp ký hiệu đường chuyển động Thể di chuyển đối tượng, tượng đồ (dòng sông, tuyến đường, gió) Dùng cho đối tượng dạng tuyến, dạng vector (mũi tên) * Phương pháp đường đẳng trị Đường nối điểm có số số lượng tượng đồ (đồng cao độ, đẳng mưa, đẳng nhiệt, …) Kết hợp với màu sắc để tăng tính trực quan thể mặt số lượng (cường độ màu phản ánh hướng trình tự chuyển tiếp từ trị số thấp đến trị số cao nhất) * Phương pháp chất lượng Thể hiện tượng phân bố liên tục bề mặt đất (lớp phủ thực vật, loại đất, ) hay tượng phân bố theo khối (dân cư, phân vùng lãnh thổ), thể khác chất lượng tượng Dùng màu sắc, mẫu tô hay đánh số khu vực ranh giới tượng Vị trí, hình dạng phải bảo đảm tính xác mặt địa lý Dùng cho đối tượng dạng vùng * Phương pháp Cartogram Dùng cho đối tượng dạng vùng, đặt biểu đồ thể mối liên quan đặc trưng tượng vào biên tượng Câu hỏi ôn tập Các hình thức hiển thị liệu GIS? Phân tích quy trình xuất liệu thành đồ GIS? Cho ví dụ minh họa 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH [1] Lê Văn Trung (2005) Viễn thám, Nxb Đại học Quốc gia, TP Hồ Chí Minh [2] Lê Bảo Tuấn (2010) Bài giảng Hệ thống thông tin địa lý, Tài liệu lưu hành nội Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Huế [3] Nguyễn Ngọc Thạch (2005) Cơ sở viễn thám Nxb Đại học Quốc gia, Hà Nội [4] Trần Trọng Đức (2011) GIS bản, Nxb Đại học Quốc gia, TP Hồ Chí Minh [5] Các website liệu ảnh viễn thám – GIS: https://landsat.usgs.gov/, http://www.gadm.org/, https://www.openstreetmap.org/, … 96 ... lý học, chuyên ngành Địa lý du lịch Giáo trình cung cấp kiến thức viễn thám GIS (hệ thống thông tin địa lý) phương tiện nghiên cứu, khai thác liệu không gian cho sinh viên ngành Địa lý học, chuyên. .. CHÍNH 96 iv LỜI NÓI ĐẦU Giáo trình GIS viễn thám đại cương biên soạn sở giáo trình có trước đây, giáo trình có liên quan trường bạn giảng nhiều năm giảng dạy cho sinh viên ngành Địa. .. ngành Địa lý học, chuyên ngành Địa lý du lịch đào tạo Khoa Khoa học Xã hội, Trường Đại học Quảng Bình Những kiến thức tạo điều kiện cho sinh viên hình thành ý niệm viễn thám GIS, từ có khả ứng dụng