Hệ thống thông tin địa lý (Geographical Infomation System - GIS) - Chương 1 - Những khái niệm cơ bản về hệ thống thông tin địa lý và hệ quy chiếu không gian

Ukraine, nh÷ng thay ®æi vÒ chÝnh trÞ kÐo theo c¸c lµn sãng chuyÓn ®æi sö dông ®Êt... Tãm t¾t nh÷ng øng dông cña GIS :.[r]

Ch−¬ng I

Những khái niệm hệ thông tin địa lý và hệ quy chiếu không gian

1.1 Khái niệm thông tin địa lý (Geographical Infomation)

Để hiểu đ−ợc hệ thông tin địa lý, tr−ớc hết cần nắm đ−ợc khái niệm thông tin địa lý

Dữ liệu địa lý liên quan đến đặc tr−ng “địa lý” hay “không gian” Các đặc tr−ng đ−ợc ánh xạ, hay liên quan đến đối t−ợng khơng gian Chúng đối t−ợng thực thể, văn hóa hay kinh tế tự nhiên Các đặc tr−ng đồ biểu diễn ảnh đối t−ợng không gian giới thực Biểu t−ợng, màu kiểu đ−ờng đ−ợc sử dụng để thể đặc tr−ng không gian khác đồ 2D

Dữ liệu địa lý liệu bao gồm thơng tin vị trí, hình dạng đặc tính đối t−ợng, nh− hình dạng hình học dãy núi, sơng, hịn đảo, bờ biển, thành phố vv Dữ liệu địa lý tham chiếu tới vị trí đối t−ợng bề mặt trái đất, xác định hệ thống toạ độ tiêu chuẩn

Có thể định nghĩa: "Thông tin địa lý thông tin có quan hệ tới vị trí bề mặt trái đất" Thơng tin địa lý có ý nghĩa khơng gian, bao gồm phạm vi rộng lớn, nh− thông tin phân bố tài nguyên thiên nhiên, nh− đất, n−ớc sinh vật, thông tin vị trí sở hạ tầng nh− đ−ờng xá, cơng trình, dịch vụ, thơng tin hành chính, ranh giới sở hữu Ngay liệu thống kê dân số, nhân lực, tội phạm thuộc thơng tin địa lý, có quan hệ tới vị trí khơng gian số liệu

1.2 Khái niệm đồ.

Bản đồ ph−ơng tiện chuyển tải chủ yếu kiến thức thông tin địa lý Bản đồ cho ng−ời nhận biết cách có hiệu đối t−ợng khơng gian, liên hệ chúng, nh− ph−ơng h−ớng

1.2.1 Bản đồ, mục đích sử dụng

nghiên cứu địa hình địa vật, thuỷ triều sông Bạch Đằng, chuẩn bị cho trận thuỷ chiến tiêu diệt quân Nguyên Chuyện kể rằng: dừng lại bên sông Cấm để quan sát, vẽ đồ, Trần H−ng Đạo thấy bà lão bắt còng (một lồi sống bãi sơng n−ớc mặn giống nh− cua đồng nh−ng màu đỏ có to) bãi sông, thuỷ triều xuống Hỏi chuyện bà lão bắt cịng, bà cho T−ớng qn cách tính tốn thuỷ triều, giúp cho trận thuỷ chiến tới Sau đó, ý đồ chiến thuật, binh bố trận thuỷ quân sông mai phục quân ven sông, đ−ợc Trần H−ng Đạo cho làm bánh đa rắc hạt vừng thể đồ trận đánh tới Những bánh đa phát cho huy cánh quân

Ngày nay, đồ đ−ợc in giấy, đồ số - đồ đ−ợc thể thông qua hình máy tính Bản đồ sử dụng đ−ờng nét, màu sắc, ký hiệu, chữ số thể thông tin địa lý Bản đồ đ−ợc tạo để mô tả vị trí, hình dạng, đặc tính nhận thấy phong cảnh nh−: Sông, suối, đ−ờng xá, làng mạc, rừng vv Những thông tin th−ờng bao gồm thông tin độ cao đ−ợc thể điểm chi tiết, với chữ số ghi độ cao, đ−ờng bình độ (đ−ờng độ cao hay đ−ợc gọi đ−ờng đồng mức)

Ngồi đồ có mục đích sử dụng phổ thơng, cịn có đồ đ−ợc sử dụng cho mục đích quân sự, số loại đồ khác cung cấp thông tin theo chủ đề, chúng đ−ợc đặt tên đồ chuyên đề Những đồ chuyên đề nh− đồ liên quan đến đặc tính tự nhiên, nh− đồ địa chất; liên quan tới hoạt động ng−ời, nh− đồ số ng−ời thất nghiệp Cũng đồ cơng cụ để quản lý, nh− đồ quy hoạch sử dụng đất chẳng hạn

Một đồ th−ờng bao gồm tập hợp điểm, đ−ờng, vùng, đ−ợc xác định thơng tin vị trí khơng gian đ−ợc tham chiếu hệ toạ độ thơng tin thuộc tính - phi hình học

Theo Michael Zeiler: " Bản đồ thể hình vẽ liệu địa lý cách trực quan, rõ ràng Các hình vẽ đ−ợc bố trí theo tỷ lệ, t−ợng tr−ng đ−ợc in nh− tranh"

Mục đích đồ tạo cấu trúc liệu, cung cấp thông tin có thẩm mỹ Bản đồ cung cấp thơng tin cách, tr−ớc hết mơ hình hố liệu đ−ợc cung cấp

1.2.2 Bản đồ diễn tả thông tin nh− nào?

Khi ta đọc đồ, thấy yếu tố hình dạng, ký hiệu mơ tả vị trí địa lý, thơng tin thuộc tính liên quan tới ký hiệu địa lý mối quan hệ không gian ký hiệu địa lý

1.2.2.1 Bản đồ biểu diễn thông tin địa lý nh− nào?

Những yếu tố địa lý đ−ợc mô tả đồ yếu tố nằm trên, nằm gần bề mặt trái đất Nó mơ tả yếu tố tự nhiên trái đất (núi đồi, sơng suối, rừng cây), cơng trình nhân tạo mặt đất (đ−ờng xá, cầu cống, ống dẫn, cơng trình nhà cửa), cịn phân chia đất đại (các n−ớc, khoảnh đất, lơ đất, hành chính)

Cách thức đơn giản để biểu thị diện tích địa lý đồ phân chia mảng, nh− hình ảnh, mạng l−ới, hay bề mặt

1.2.2.2 Trình bày theo đối t−ợng riêng rẽ (discrete feature)

Nhiều đối t−ợng địa lý (geographical feature) có dạng riêng biệt mơ tả điểm, đ−ờng, hình đa giác (hình 1.1)

- Điểm mô tả đối t−ợng địa lý nhỏ vẽ thành đ−ờng hay mặt đ−ợc, nh− cột điện, nhà Điểm cịn dùng để mơ tả vị trí mà khơng có diện tích nh− đỉnh núi chẳng hạn

- Đ−ờng mô tả đối t−ợng địa lý có bề ngang hẹp khơng thể mô tả thành mặt đ−ợc, nh− đ−ờng phố, suối hay lát cắt qua bề mặt nh− đ−ờng đồng mức chẳng hn

Hình 1.1 Biểu diễn điểm,

đ−ờng, đa giác - Đa giác hình khép kín mơ tả hình dạng vị trí đối t−ợng địa lý có tính đồng nh− quốc gia, vùng lãnh thổ, lô đất, loại đất, hay vùng sử dụng t

1.2.2.3.Biểu diễn theo kiểu mạng lới điểm ¶nh Rasters

Mạng l−ới (grid) điểm ảnh biểu thị yếu tố liên tục đồng nh− nhiệt độ, l−ợng m−a, độ cao

Hình ảnh mạng điểm ảnh liệu đợc gọi rasters. Raster bao gồm ma trận điểm ảnh chiều (2D) Các điểm ảnh thể thuộc tính, đợc biểu màu sắc, dạng quang phổ hay dạng ma rơi (rainfall)

Hình 1.2 BiĨu diƠn b»ng ¶nh Rasters

1.2.2.4 BiĨu diễn theo mặt

Hỡnh dng ca b mặt trái đất liên tục Một số diện mạo bề mặt vẽ nh− hình thể nh− gò đồi, đỉnh núi, suối Đ−ờng độ cao đ−ợc thể đ−ờng đồng mức

H×nh 1.3 Biểu diễn mặt

mụ t hỡnh dạng trái đất tạo mặt dùng màu sắc biến đổi theo ánh sáng mặt trời chiếu rọi, độ cao, s−ờn dốc, h−ớng(hình 1.3) Thơng th−ờng giá trị độ cao biểu cao điểm, mật độ dân số đ−ợc biểu theo kiểu đ−ợc định nghĩa tr−ớc

1.2.2.5 Bản đồ mô tả thuộc tính nh− nào?

Những đối t−ợng đồ có giá trị thuộc tính kèm theo Những thuộc tính đ−ợc thống kê bảng liệu Bảng liệu gắn kết với đối t−ợng đồ, đ−ợc truy cập tới sơ sở liệu khác

Nh÷ng kiĨu thc tính thông dụng là:

- Chui kớ t thể tên, đặc tính, chủng loại, điều kiện kiểu hình mẫu

- Giá trị mã (code) biểu thị kiểu đối t−ợng, l s hoc mt

chuỗi ký tự rút gọn

- Giá trị rời rạc biểu số, nh số thống kê nh lu lợng xe đờng

- Đối t−ợng đồng hoá Những đối t−ợng loại đ−ợc sử dụng, nh−ng chìa khố để truy cập liệu ngồi

Có mô tả khác nhau, biểu thị thông tin đồ

Để mơ tả thuộc tính, đồ ng−ời ta thể nhiều cách khác nhau:

Các ký hiệu mô tả kiểu đối t−ợng Các ký hiệu điểm biều thị tr−ờng học, hầm mỏ, bên cảng Các loại nét liền nét đứt mơ tả suối Những diện tích đ−ợc tơ màu khác để mơ tả phân loại

Kích th−ớc to nhỏ khác ký hiệu vẽ đồ nhằm mô tả giá trị số khác

Giá trị mã hay giá trị số đ−ợc biểu thị đồ cách sử dụng màu Để thể giá trị khác nhau, ng−ời ta hoà trộn màu sắc tạo nên bảng màu, ụ mu thay i sc

Các chữ đợc viết bên cạnh, dọc theo, bên hình vẽ mà cần mô tả

1.2.2.6 Bn đồ mô tả quan hệ không gian nh− nào?

Khi xem đồ nhận thức đ−ợc không gian Nhiều đồ đ−ợc làm để phục vụ cho mục đích nh− vị trí giao dịch, tìm đ−ờng ngắn nhất, vị trí khu

Bản đồ th−ờng có mối quan hệ không gian: - Nối khu với khu khác

- Khu kề liền với khu khác - Khu chứa đựng khu khác - Khu giao với khu khác - Khu bên khu khác

- Chênh lệch cao độ khu với khu khác - Quan hệ vị trí khu với khu khác

thấp sử dụng GIS phân tích yêu cầu quy hoạch mặt bằng, bảo tồn đ−ợc đa số cối có

Một công ty kinh doanh bất động sản sử dụng GIS để lựa chọn khu đất xây dựng đáp ứng nhu cầu đa dạng ng−ời sử dụng Các yếu tố đ−ợc cân nhắc tiếp cận, điểm nhìn, vùng c− trú trình đ−ợc cấp phép

- Viễn thám không ảnh: Công ty không ảnh kỹ thuật số sử dụng

không ảnh tham chiếu địa hình, tạo liệu khơng gian thời gian thực Những hình ảnh đ−ợc gửi trạm mặt đất hợp nhất, tái định dạng triết xuất tự động đối t−ợng địa lý

- Nhà n−ớc, quyền địa ph−ơng: Qatar, ng−ời ta đ−a camera

vào đ−ờng ống mạng l−ới thoát n−ớc để thu đ−ợc liệu ảnh tình trạng đ−ờng ống Những hình ảnh đ−ợc kết hợp với liệu địa lý khác, cho thông tin để vận hành bảo d−ỡng hệ thống

ở Denver, sân bay quốc gia nằm vùng nông thôn GIS đ−ợc áp dụng để xây dựng viễn cảnh phát triển thời gian năm, 10 năm, 15 năm tới

Ukraine, thay đổi trị kéo theo sóng chuyển đổi sử dụng đất Sự thiếu ghi chép xác cản trở công việc tạo đồ trắc địa, hệ thống đăng ký đất đ−ợc phát triển, dựa ảnh vệ tinh có độ phân giải cao đổi phn mm ng dng

- Viễn thông: Colombia mạng lới cáp quang đợc chụp biểu diễn

từng phận mạng lới liệu GIS

Indonesia, GIS đ−ợc dùng để quản lý hệ thống radio điện thoại, ph−ơng pháp nghiên cứu vị trí trạm, nhân vùng, phạm vi c− trú ng−ời sử dụng bảo d−ỡng thiết bị

Ngành viễn thông sử dụng liệu sử dụng đất, phủ sóng, dự đốn suy giảm tín hiệu để phát triển mạng vô tuyến viễn thông

- Giao thông vận tải: Hàn quốc, GIS đ−ợc dùng iu khin giao

thông nhằm làm giảm bớt lu lợng nút cổ chai đờng cao tốc

- Cung cấp nớc bảo vệ nguồn nớc: Dân số tăng mở rộng sản

sông ngòi, kênh mơng, đờng ống, trạm bơm

Florida, máy điện tốn đ−ợc áp dụng tính tốn làm giảm ngập úng đảm bảo vệ sinh mơi tr−ờng Khi trận m−a lớn tới, hình ảnh vệ tinh đ−ợc dùng để đánh giá l−ợng m−a, trợ giúp cho việc vận hành trạm bơm thoát n−ớc

Canada, ô nhiễm giao thông thuỷ đợc mô ảnh hởng nguồn gây ô nhiễm đa dạng dới điều kiện khác

Tóm tắt ứng dụng GIS:

Những ứng dụng kể cho thấy ứng dụng đa dạng GIS Nó luôn làm cho ta ngạc nhiên phạm vi ứng dụng rộng rÃi công nghệ GIS Đặc trng chung ứng dụng kể là:

- Thụng thng, GIS ho nhập với ứng dụng khác để trình diễn phân tích địa lý khoa học Điều quan trọng liệu đ−ợc cấu trúc l−u giữ theo cách cho cung cấp đ−ợc cho ng−ời truy cập

- Dữ liệu mở rộng đ−ợc xây dựng theo cách dễ dàng hoà nhập liệu địa lý với liệu khác, nh− liệu thời gian thực, hình ảnh, sở liệu hợp thành

- Ngồi khả in ấn đồ trình diễn thơng tin địa lý truyền thống, cịn có đồ mạng internet sống động, mạnh mẽ, trợ giúp việc định Sự phối hợp nhiều liệu phức tạp, trợ giúp cho phân tích vấn tin