Bài 2 HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ VÀ CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ Trong bài này sẽ giới thiệu các thành phần của HTTTĐL bao gồm phần cứng, phần mềm, con người, dữ liệu và các phương pháp. Các hợp phần này tạo nên 3 hệ thống con của HTTTĐL đó là: Hệ thống nhập dữ liệu. Hệ thống quản trị dữ liệu. Hệ thống xuất dữ liệu. Hình 3.1 Các thành phần cơ bản của HTTTĐL 8 2.1. Hệ thống thông tin và hệ thống thông tin địa lý (HTTTĐL) 2.1. 1. Hệ thống vận hành HTTTĐL Gồm3...
Bài HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ VÀ CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ Trong giới thiệu thành phần HTTTĐL bao gồm phần cứng, phần mềm, người, liệu phương pháp Các hợp phần tạo nên hệ thống HTTTĐL là: Hệ thống nhập liệu Hệ thống quản trị liệu Hệ thống xuất liệu Hình 3.1 Các thành phần HTTTĐL 2.1 Hệ thống thông tin hệ thống thông tin địa lý (HTTTĐL) 2.1 Hệ thống vận hành HTTTĐL Gồm3 hệ thống (Hình 3.3) Hình 3.2 Hệ thống vận hành hệ HTTTĐL Hình 3.3 Hệ thống vận hành hệ HTTTĐL Hệ thống đầu vào cho phép thu thập liệu sử dụng cho phân tích theo mục đích Hệ thống phần mềm, phần cứng để lưu trữ, quản lý phân tích liệu hiển thị thao tác hình máy tính Hệ thống đầu tạo in (bản đồ, hình ảnh) kiểu kết khác Hệ thống phần mềm HTTTĐL điển hình Hình 3.4: thành phần phần mềm HTTTĐL điển hình Hệ thống số hóa đồ Hệ thống số hóa đồ sử dụng chuyển đồ giấy sang dạng đồ số để xây dựng CSDL Một phương pháp số hóa thơng thường dùng bàn số để nhập liệu vector Phương pháp thứ hai sử dụng thiết bị scanner để quét đồ sau dùng chức số hóa phần mềm HTTTĐL chuyển raster sang vector Hệ thống thểhiện đồ Hệ thống cho phép thể đồ hình máy tính, in đồ máy in, máy vẽ Các sản phẩm đồ phần mềm HTTTĐL lớn HTTTĐL cung cấp loại đồ với chất lượng cao, cho phép trình bày thành phần đồ linh động tương tác cao hình, bao gồm chi tiết kỹ thuật nhiều lớp liệu phức tạp giải, thước tỷ lệ, đồ nhiều màu sắc ký hiệu Hệ thống quản lý sở liệu 10 Theo truyền thống thuật ngữ trình bày kiểu phần mềm dùng để nhập, quản lý phân tích liệu thuộc tính liệu không gian HTTTĐL kết hợp chặt chẽ không QTCSDL truyền thống mà cịn nhiều tiện ích để quản lý hợp phần khơng gian thuộc tính liệu địa lý Hệ thống QTCSDL quản lý liệu thuộc tính thơng tin dạng bảng, thống kê, chiết suất thông tin đặc biệt để tạo thông báo Tuy vậy, quan trọng nhất, Hệ thống QTCSDL cung cấp khả phân tích liệu thuộc tính Ví dụ: Thành lập đồ ngơi nhà nơi mà chủ hộ gia đình có nhiều Sản phẩm cuối (một đồ) liệu khơng gian phân tích khơng có đặc tính khơng gian Hệ thống phân tích địa lý Với hệ thống phân tích địa lý, mở rộng khả chấn vấn liệu truyền thống bao gồm khả phân tích liệu dựa vào vị trí chúng Ví dụ: đơn giản quan tâm kiện chung yếu tố địa lý khác Giả thiết muốn tìm diện tích đất cư trú loại đá gốc với mức khí radon cao Đây vấn đề mà HTQTCSDL đơn giản khơng thể giải kiểu đá gốc phân chia sử dụng đất không chia sẻ liệu địa lý Chất vấn sở liệu truyền thống thực tốt với điều kiện nói thuộc tính phụ thuộc vào yếu tố Nhưng yếu tố khác nhau, khơng thể thực Vì phải cần đến HTTTĐL Thực ra, HTTTĐL có khả so sánh yếu tố khác dựa kiện địa lý chung chúng, dấu hiệu xác nhận tiêu chuẩn HTTTĐL Sự phân tích thực thơng qua trình gọi "overlay" Giống HTQTCSDL hệ phân tích địa lý có hai cách tương tác với sở liệu: truy cập liệu từ sở liệu, đóng góp kết mà phân tích phần thêm cho sở liệu Ví dụ, tìm mối lên quan bậc độ dốc đất đai bị xâm thực nông nghiệp tạo đồ gọi nguy xâm thực đất Bản đồ đồ nguyên thủy mà xuất phát từ liệu có tập hợp liệu xác định Khả phân tích hệ thống phân tích địa lý HTQTCSDL giữ vai trị quan trọng việc mở rộng CSDL thông qua việc bổ sung tri thức mối quan hệ yếu tố Hệ thống xử lý ảnh Một số phần mềm HTTTĐL cịn có khả phân tích ảnh viễn thám cung cấp phân tích thống kê chun hóa Phần mềm xử lý ảnh cho phép lấy ảnh viễn thám dạng thô chuyển sang dạng liệu đồ giải đoán (ảnh Landsat, SPOT) theo thủ tục phân loại khác 11 Hệ thống phân tích thống kê HTTTĐL cung cấp thủ tục thống kê truyền thống số thủ tục chuyên hóa để phân tích thống kê liệu khơng gian Các nhà địa lý phát triển hàng loạt thủ tục chun hóa để mơ tả thống kê liệu khơng gian, phần tính chất đặc biệt liệu không gian, phần liệu không gian đặt vấn đề đặc biệt để suy luận đồ từ thủ tục thống kê 2.2 Các thành phần HTTTĐL 2.2.1 Phần cứng (Hardware) Phần cứng thiết bị sử dụng thao tác HTTTĐL Ngày phần mềm HTTTĐL chạy kiểu phần cứng, Từ máy chủ trung tâm tới máy tính cá nhân, mạng hay máy đơn Máy tính Máy tính sử dụng HTTTĐL có thểmáy tính cá nhân, máy chủ làm việc mơi trường mạng Vì có q nhiều liệu địa lý hệ giao tiếp đồ họa, ví dụ: bao gồm điểm, đường ảnh nên nhà phân tích HTTTĐL muốn có phần cứng đặc biệt để thực hiện, ví dụ: với cơng việc tương tác cần trạm làm việc giao tiếp đồ họa (workstation) với hình lớn, độ phân giải cao Thiết bị nhập liệu Bao gồm bàn số hóa (digitizer) máy quét (scanner) Bàn số hóa dùng số hóa yếu tố lựa chọn đồ giấy Số hóa bàn số phương pháp phổ biến chuyển đổi đồ giấy hình ảnh thành dạng số Tuy vậy, trình mệt mỏi, đặc biệt chuyển đổi đồ mật độ cao Máy quét ngày thay bàn số tự động chuyển đổi đồ giấy thành dạng số Trong HTTTĐL, ảnh raster chuyển thành dạng vector thơng q q trình chuyển đổi "raster-to-vector" Máy in Những thiết bị dùng để in đồ Gồm số loại như: in kim, in phun, in laser Kiểu máy vẽ gồm: bút vẽ (pen plotter), vẽ nhiệt thường đòi hỏi phần cứng chất lượng cao Hệthống lưu trữ Gồm: đĩa quang học, đĩa từ (ổ cứng máy tính), đĩa mềm, băng từ Theo quan điểm nhà địa lý, phần cứng quan tâm hệ thống định vị toàn cầu 2.2.2 Phần mềm Phần mềm HTTTĐL cung cấp chức công cụ cần thiết để nhập, lưu trữ, phân tích hiển thị thơng tin địa lý Những chức là: Những cơng cụ cho việc nhập thao tác với thông tin địa lý Hệ thống lưu trữ quản trị sở liệu Những công cụ cho phép chất vấn, phân tích, thể hiện, chuyển đổi liệu Giao tiếp đồ họa với người sử dụng dễ dàng truy xuất, trình bày liệu 12 Phần mềm HTTTĐL bao gồm: Chương trình HTTTĐL Là gói ứng dụng chun dụng mơ hình hóa địa hình phân tích mạng lưới Những phần mềm HTTTĐL gồm: Modul GIS Environment hãng Intergraph Corp., Geo/SQL Generation Tech Inc., ARC/INFO Environmental Systems Research Institute Inc., (ESRI) SPANS Tydac Technologies, FMS/AC Facility Mapping Systems Inc Những chương trình đồ máy tính cung cấp nhiều chức HTTTĐL, bị giới hạn khả phân tích khơng gian Chúng phát triển để thỏa mãn nhu cầu người sử dụng biểu diễn đồ Một số chương trình loại gồm: MapInfo phát triển MapInfo Corp., Atlas GIS phát triển Strategic Mapping Inc., MapGrafix phát triển ComGrafix Inc., QUIKMAP phát triển AXYS Software Ltd etc Phần mềm cơng cộng chương trình HTTTĐL phát triển phủ trường đại học, Cho phép miễn phí giá tượng trưng Gồm phần mềm như: IDRISI trường Clark University GRASS GRASS Information Center MOSS Autometric Inc 2.2.3 Dữ liệu Thành phần quan trọng HTTTĐL liệu Dữ liệu địa lý liệu bảng biểu liên quan thu thập mua từ nhà cung cấp liệu HTTTĐL tích hợp HTQTDL nhằm tổ chức trì liệu khơng gian thuộc tính Khi tiến hành phân tích khơng gian, người dùng phải có kỹ lựa chọn sử dụng cơng cụ từ hộp cơng cụ HTTTĐL có kiến thức sâu sắc liệu sử dụng 2.2.4 Con người (chuyên gia) Con người quản lý hệ thống phát triển dự án nhằm ứng dụng HTTTĐL để nghiên cứu vấn đề thực tế Người sử dụng gồm chuyên gia kỹ thuật, người thiết kế trì hệ thống, người sử dụng để trợ giúp thực cơng việc hàng ngày Con người tham gia HTTTĐL gồm: Những thành viên thực hiện, gồm: Người vẽ đồ, theo dõi thiết kế hiển thị đồ, chuẩn biểu tượng, ký hiệu đồ chuẩn loạt đồ 13 Nhập liệu, chuyển đổi đồ thành dạng số Những người sử dụng HTTTĐL Chuyên viên kỹ thuật: Phân tích thơng tin giải vấn đề, làm thỏa mãn yêu cầu thông tin người sử dụng Người quản trị hệ thống, ln trì hệ thống hoạt động Lập trình viên, chuyển đổi ứng dụng người phân tích thành chương trình Người quản trị liệu, trợ lý cho người phân tích, lập trình viên người sử dụng nhằm tổ chức yếu tố địa lý thành lớp liệu, xác định nguồn liệu, phát triển cấu trúc mã cho liệu thuộc tính, tài liệu thơng tin nội dung CSDL Tổchức: Người quản lý, theo dõi thực dự án HTTTĐL Người quản lý chất lượng 2.2.5 Những phương pháp Những phương pháp thực định thành công dự án HTTTĐL, tùy thuộc vào kế hoạch thiết kế, luật lệ chuyển giao vv 2.3 Cấu trúc liệu gis Dữ liệu hệ thống thông tin địa lý chia thành hai dạng: -Hình ảnh (khơng gian) -Phi hình ảnh (thuộc tính) 2.3.1 Dữ liệu khơng gian Số liệu hình ảnh hay cịn gọi liệu không gian (graphic) mô tả kỹ thuật số phần tử đồ GIS sử dụng liệu hình ảnh để thể đồ hình hay giấy Trong máy tính, liệu khơng gian thường thể dạng sau: -Điểm: thể biểu tượng dạng điểm -Đường gấp khúc hay đoạn cong -Vùng hay đa giác -Các điểm ảnh Các thành phần đồ họa sở liệu GIS thương mô tả nhiều lớp (layer), lớp chứa nhóm đối tượng với vị trí chúng theo hệ tọa độ chung tất lớp 14 2.3.2 Dữ liệu phi khơng gian Số liệu thuộc tính thể tính chất, số lượng, chất lượng hay mối quan hệ phần tử đồ vị trí địa lý Chúng lưu trữ dạng số hay ký tự Thông thường liệu quản lý dạng bảng (table) bao gồm cột (column) hay gọi trường (field), hàng (row) hay gọi mẩu tin (record) Để định nghĩa trường phải có tên trường (field name) kiểu liệu trường (type), kiểu liệu là: kiểu ký tự (character), kiểu số nguyên (interger), kiểu số thực (real), kiểu logic, Ví dụ: ta có bảng liệu giới sau Mẩu tin thể tổng hợp tính chất đối tượng mà miêu tả, ví dụ bảng trên, mẩu tin thể tính chất, số liệu quốc gia tên quốc gia, tên thủ đô ï, dân số, tỉ lệ gia tăng dân số, 2.4 Khái niệm đồ Bản đồ mơ hình thực thể tượng trái đất, thực thể thu nhỏ, đơn giản hóa tượng khái quát hóa để thể mặt phẳng vẻ Bản đồ chứa thơng tin vị trí tính chất vật thể tượng mà trình bày Thế giới thực rộng lớn phức tạp, ngồi giới thực có q nhiều kích thước để thấy bao qt Nếu phần khơng gian chọn để trình bày tỉ lệ nhỏ thực tế thấy cấu trúc dạng phần khơng gian dễ nhiều từ hiểu thấu đáo khu vực nghiên cứu đưa định đắn (như việc tìm đường đi, việc qui hoạch tuyến đường, việc tìm kiếm vị trí thích hợp để xây dựng khu công nghiệp, ) 15 Thông thường đồ mơ hình theo tỉ lệ Có nghĩa tỉ lệ khoảng cách đồ khoảng cách thực tế vị trí đồ, có vài sai số tránh khỏi phần mặt cầu thể mặt phẳng Chúng ta thường gặp vấn đề đồ có tỉ lệ nhỏ trình bày khu vực rộng lớn Thực chất đồ hệ thống thông tin khơng gian có khả truyền đổi thơng tin báo chí, sách hay vơ tuyến truyền hình Chúng ta xem đồ tìm thấy thông tin mà người vẽ đồ muốn truyền tải, ví dụ đồ đồ địa hình, đồ dân số, đồ quy hoạch sử dụng đất, đồ địa chất thủy văn, đồ địa chất môi trường, 16 ... tử đồ GIS sử dụng liệu hình ảnh để thể đồ hình hay giấy Trong máy tính, liệu khơng gian thường thể dạng sau: -? ?iểm: thể biểu tượng dạng điểm -? ?ường gấp khúc hay đoạn cong -Vùng hay đa giác -Các... lý, theo dõi thực dự án HTTTĐL Người quản lý chất lượng 2. 2.5 Những phương pháp Những phương pháp thực định thành công dự án HTTTĐL, tùy thuộc vào kế hoạch thiết kế, luật lệ chuyển giao vv 2. 3... luật lệ chuyển giao vv 2. 3 Cấu trúc liệu gis Dữ liệu hệ thống thơng tin địa lý chia thành hai dạng: -Hình ảnh (khơng gian) -Phi hình ảnh (thuộc tính) 2. 3.1 Dữ liệu khơng gian Số liệu hình ảnh