1. Khái niệm thông tin địa lý, Dữ liệu địa lý (cho ví dụ minh họa)? Thông tin địa lý: là thông tin về những vị trí trên bề mặt trái đất o Các nguòn tự nhiên: đất, nước, thực vật o Cơ sở hạ tầng: đường, cầu cống o Vị trí kinh tế chính trị, các đường biên giới o Các thống kê: dân số, .. Dữ liệu địa lý: Tập hợp thông tin địa lý được nghi thức, lưu trữ trong máy tính Mô tả những thực thể có vị trí. Ghi nhận những thông tin vị trí. Những thông tin về đặc điểm là các thuộc tính của thực thể Mô hình dữ liệu Tập hợp nguyên tắc sử dụng tổ chức dữ liệu trong CSDL
Trang 1Hệ thống thông tin địa lý
1 Khái niệm thông tin địa lý, Dữ liệu địa lý (cho ví dụ minh họa)?
- Thông tin địa lý: là thông tin về những vị trí trên bề mặt trái đất
o Các nguòn tự nhiên: đất, nước, thực vật
o Cơ sở hạ tầng: đường, cầu cống
o Vị trí kinh tế chính trị, các đường biên giới
o Các thống kê: dân số,
- Dữ liệu địa lý: Tập hợp thông tin địa lý được nghi thức, lưu trữ trong máy tính
Mô tả những thực thể có vị trí
Ghi nhận những thông tin vị trí
Những thông tin về đặc điểm là các thuộc tính của thực thể
Mô hình dữ liệu
Tập hợp nguyên tắc sử dụng tổ chức dữ liệu trong CSDL
o Dữ liệu không gian: là dữ liệu về đối tượng mà vị trí của nó được xác định trên bề mặt trái đất được xây dựng trên một hệ thống tọa độ (tọa độ lưới chiếu hay hệ tọa độ phẳng)Tọa độ địa lý là vị trí được biểu diễn bằng vĩ độ
và kinh độ
o Dữ liệu phi không gian: thể hiện tính chất của đối tượng như chiều dài,rộng con đường, độ cao của thân cây, số dân thành phố… Dữ liệu phi không gian còn dược gọi là dữ liệu thuộc tính, dữ liệu phi hình học
o Dữ liệu thời gian: mô tả thời gian xuất hiện hay tồn tại của đối tượng các
thông tin không gian và thông tin thuộc tính có thẻ biến đổi không phụ thuộc vào nhau tương đối theo thời gian Thuộc tính của một đối tượng có thẻ thay đổi theo thời gian mà vẫn giữ nguyên tọa độ của mình và ngược lại, tọa độ của đối tượng có thể thay đổi mà vẫn giữ nguyên thuộc tính của chúng Việc hiểu rõ tính chất này của mối quan hệ thông tin cho phép dễ dàng phân tích các hiện tượng, quá trình động lực trong không gian địa lý
Ví dụ: sự di chuyển của các cồn cát làm thay đổi vị trí không gia nhưng giữ nguyên các thuộc tính Ngược lại, quá trình thổi mòn làm thay đổi thuộc tính “độ cao” nhưng giữ nguyên tọa độ.
Trang 22 Những kỹ thuật liên quan tới HTTTĐL (GIS, GPS, RS, Bản đồ)?
GPS: Hệ thống vệ tinh quĩ đạo Trái Đất có thể cung cấp vị trí trên bề mặt với độ chính
xác (100met tới dưới 1 cm.)
Viễn thám (Remote Sensing - RS)
Sử dụng vệ tinh thu nhận thông tin bề mặt Trái Đất
Bản đồ tĩnh (A static map – paper or digital)
Những bản đồ thường là “sản phẩm” của HTTTĐL
Phương pháp trực quan trong phân tích
GPS & RS là nguồn dữ liệu đầu vào cho GIS
GIS tổ chức,duy trì, phân tích dữ liệu
3 Cơ Sở Dữ Liệu HTTTĐL? Mục đích, ý nghĩa các bước xây dựng CSDL HTTTĐL ?
Hệ thống thông tin địa lý là tập hợp phần cứng, phần mềm và các thủ tục để lưu
trữ, quản lý, điều khiển, phân tích, mô hình hóa và hiển thị dữ liệu địa lý nhằm giải quyết các vấn đề quản lý và quy hoạch phức tạp.(P.124)
Cơ sở dữ liệu HTTĐL:
- Là sự tập hợp một hay nhiều file dữ liệu hay dữ liệu bảng được lưu trữ theo một
kiểu cấu trúc
- Có mối quan hệ bên trong giữa các thông tin hay giữa các dữ liệu
- Được quản trị bằng phần mềm (DBMS)
- Sử dụng phục vụ dữ liệu cho những yêu cầu dữ liệu khác nhau
Mục đích:
- Chỉ những hiện tượng quan trọng thu nhập biểu diễn trong cơ sở dữ liệu
- Xác định rõ hiện tượng, đối tượng và chọn dữ liệu thích hợp biểu chúng là một
phần của quá trình thiết kế cơ sở dữ liệu
- Mục đích đảm bảo dữ liệu được nhận dạng và mô tả trong tính toán cần chính xác
- Kiểu cách, hình thức được người phân tích dữ liệu chấp nhận
Trang 3a/ Thiết kế khái niệm:
- Mục tiêu: nhận biết, nhận diện nội dung CSDL và mô tả nó ở dạng tóm tắt, hay
khái niệm
- Phần cứng và phần mềm không lệ thuộc
- Những mô tả & định nghĩa các thực thể
- Xác định thực thể biểu diễn trong CSDL
- Những yêu cầu qui mô biểu diễn & những mối quan hệ sẽ biểu diễn
b/ Logic:
- Mục tiêu: CSDL được mô tả chi tiết, bao gồm các dạng mục tin, các mối quan hệ
dữ liệu , độ chính xác, các thủ tục đảm bảo sự toàn vẹn dữ liệu
- Phần mềm cần xác định nhưng phần cứng không lệ thuộc
- Thiết kế cấu trúc logic các yếu tố CSDL Xác định bởi quan hệ quản trị dữ liệu
c/ Vật lý:
- Cả phần cứng và mềm đều yêu cầu
- Yêu cầu tổ chức file trên máy tính
- Triển khai kết quả của mức logic trên cả phẩn cứng và phần mềm cụ thể
4 So sánh mô hình dữ liệu Raster và Vector
KHÁI NIỆM
- Phương pháp biểu diễn các đặc
trưng địa lý bằng các điểm ảnh - Phương pháp biểu diễn các đặc trưng địa lý bằng các phần tử đồ họa cơ bản (điểm,
đường và vùng) CẤU TRÚC
Các điểm được xếp liên tiếp từ trái
qua phải và từ trên xuống dưới
Mỗi một điểm ảnh (pixcel) chứa một
giá trị hay còn gọi là thuộc tính của
mỗi ô (attribute) : là những đặc tính
không gian được lưu trữ Ví dụ :
kiểu đất, độ cao…
Một tập các ma trận điểm và các giá
trị tương ứng tạo thành một lớp
(layer)
Sử dụng những điểm lưu trữ bằng những tọa độ thực của chúng
Những đường (line) và vùng (polygon) được xây dựng từ chuỗi những điểm theo thứ tự
Những đường có hướng theo thứ tự các điểm
Những vùng có thể xây dựng từ các điểm
và đường
Trang 4 Trong cơ sở dữ liệu có thể có nhiều
lớp
Kích thước các pixcels càng nhỏ thì
độ phân giải của ảnh càng cao
Vector có thể lưu trữ nhiều thông tin
PHƯƠNG THỨC THẺ HIỆN 2 CHIỀU
biểu diễn đối tượng bằng điểm, đường ,
vùng đặc biệt biểu diễn địa hình , độ cao
bằng những ô màu, độ cao bằng những ô
màu sáng tối hoặc được mã hóa bằng số
các thuộc tính được gán vào mọi ô lưới
biểu diễn đối tượng
địa hình, độ cao bằng các đường đồng mức > các đối tượng điểm vùng có dáng vẽ tự nhiên hơn
các thuộc tính được gắn trực tiếp vào đối tượng
PHƯƠNG THỨC THẺ HIỆN THÔNG
TIN 3 CHIỀU
những yếu tố đỉnh, sông núi không thể định
vị tới vị trí chính xác hơn độ chính xác
phân giải lưới -> quy mô, tỉ lệ không gian
lớn thể hiện những nét tổng quatsncuar nền
môi trường
Mô hình DEM
Dựa vào giá trị độ cao của ô lưới
những yếu tố sông núi, đỉnh núi được lưu trữ tới những tọa độ chính xác > độ chính xác cao cần nhiều số liệu
Mô hình TIN Dựa vào thuật toán Delauney và tam giác Thiessen
KHẢ NĂNG PHÂN TÍCH, TÍNH TOÁN
Quá trình tính toán đơn giản hơn và
dễ dàng hơn cơ sở hệ thống dữ liệu
vector
Phép đo trên lớp raster đơn giản hơn
do tính dều đặn của các tế bào
Mô hình dữ liệu raster là mô hình dữ
liệu GIS được dùng tương đối phổ
biến trong các bài toán về môi
trường, quản lý tài nguyên thiên
nhiên
Thuật toán cho việc hoàn thành chức năng là quá phức tạp và việc hoàn thành
có lẽ là không xác thực
Các phép đo trên dữ liệu vector tiến bộ hơn nhưng cũng phức tạp hơn
KẾT LUẬN
Ưu điểm :
Cấu trúc đơn giản, đồng nhất
Dễ sử dụng các phép chồng xếp và
phép xử lí ảnh viễn thám
Ưu điểm :
đối tượng rời rạc
nhớ
Trang 5không gian, đặc biệt đối với không gian
liên tục
Dễ mô hình hóa
Nhược điểm :
nhiều bộ nhớ
diễn mối quan hệ không gian
phân giải sẽ mất thông tin hay giảm độ
chính xác
thích hợp với phân tích mạng
hiển thị không đẹp
các quan hệ không gian
đẹp, chính xác
Nhược điểm :
Cấu trúc dữ liệu phức tạp
Khó thực hiện chồng lớp, các bài toán phân tích, chồng lớp
Khó biểu diễn không gian liên tục
5 Quan hệ không gian dữ liệu địa lý?
Mối quan hệ cấu trúc đối tượng phức tạp từ đối tượng đơn giản
Quan hệ giữa đường (chain) và tập thứ tự những điểm tạo nên nó
Mối quan hệ có thể nhận biết từ tọa độ
Hai đối tượng đường có thể kiểm tra chúng cắt chéo nhau
Những diện tích có thể kiểm tra xem nó có bao quanh một điểm nào đó
Những mối quan hệ được mã hóa trong CSDL
Hai đường biểu diễn cắt nhau, nhưng trên thực tế chúng không cắt nhau
Quan hệ các đối tượng vector
Trang 6o Điểm-Điểm (Point-point )
o Điểm-Đường (Point-line)
o Đường-Diện tích (Line-area)
o Diện tích-Diện tích (Area-area)
o Đường-Đường (Line-line)
6 Phân tích địa lý trên cơ sở vector và raster (Overlay, Buffer, tìm kiếm, phân loại…)?
Vector
Xác định trọng tâm
Phép đo không gian
Tạo vùng đệm
Kết hợp không gian
▪ Phân vùng theo thuộc tính
▪ Phân vùng kết hợp
▪ Phân loại
Chồng chập không gian và nói dữ liệu
Raster
Phân tích gần nhất/ lọc
dữ liệu
Mô hình hóa Raster
Phân tích dữ liệu thuộc tính
Những phép đo bản đồ (khoảng cách, hướng, diện tích vv )
Chiều dài đường bằng tổng chiều dài của các đoạn hợp thành và được lưu trữ như thuộc tính đường
Diện tích được lưu trữ như giá trị thuộc tính
Tạo vùng đệm
Sử dụng trọng trong quá trình tiền phân tích dữ liệu
Tạo ra không gian quanh những yếu tố trên mặt đất
Điểm, đường, polygon dùng tạo vùng đệm
Những chức năng lân cận
Trang 7Vd: đánh giá hiệu ứng tiếng ồn giao thông
Chồng chập
Chồng lớp số học
Gồm các phép toán như cộng, trừ, nhân chia từng giá trị trong lớp dữ liệu với một giá trị trong vị trí tương ứng của lớp thứ hai
Chồng lớp logic
Liên quan với việc tìm ra những vùng thoả mãn (hoặc không thỏa mãn) một
số điều kiện đặt ra
Những phân tích không gian
Những thao tác chồng phủ
Phân tích thống kê
Nhiệt độ trung bình tại Thành phố Hồ chí Minh trong tháng ba bao nhiêu?
Hay ở Hà Nội bao nhiêu trong tháng tám?
Khoảng cách trung bình từ các hộ gia đình là bao nhiêu đến một siêu thị?
Lượng mưa trung bình khác nhau Tỉnh này với Tỉnh khác ở Việt Nam?
Phân loại
Được áp dụng làm đơn giản một tập hợp dữ liệu chi tiết để có thể trình bày chúng trên bản đồ
Tách các đối tượng theo tính chất nào đó
Bố trí màu sắc trình bày một cách thuận tiện nhất
Phân loại theo thuộc tính: phân loại là kỹ thuật nhóm dữ liệu thuộc tính theo khỏang yêu cầu đặt ra
Các phép toán tìm kiếm logic
Chất vấn thuộc tính và hiển thị :có thể chọn các đối tượng bằng cách đưa ra các điều kiện chọn về thuộc tính của đối tượng
Những chức năng khoảng cách và liên kết
Tính toán bề mặt địa hình
Tính tóan độ dốc
Trang 8 Sử dụng phép lọc trên DEM, hay sử dụng TIN
Tạo ra lớp dữ liệu mới – độ dốc
Tính toán hướng sườn
Hướng bề mặt sườn
Thướng phân lọai thành 8 hướng (45o)
Vẽ mặt cắt ngang – tính toán thể tích
Vẽ và tính toán độ cao theo tuyến mặt cắt
Tính khối lượng
Dựa trên cấu trúc raster, khó khăn khi thực hiện trên đường cao độ
Phân tích tầm nhìn
Phân tích tầm nhìn từ một vị trí trên địa hình
Ứng dụng
Đánh giá khi xây dựng công trình mới
Quân đội