Sử dụng vùng đệm (USING BUFFERS)
Sử dụng vùng đệm là một kỹ thuật quan trọng trong quá trình tiền phân tích dữ
liệu khi cần tạo ra khơng gian quanh những yếu tố trên mặt đất. Nĩ phối hợp những kỹ thuật tìm kiếm dữ liệu khơng gian và mơ hình hĩa bản đồ. Nĩ tổng quát sử dụng để định nghĩa tất cả những phần khơng gian nằm trong một khoảng cách nào đĩ của kiểu yếu tố, hay một phần của các yếu tốđã được chọn ra tùy thuộc vào giá trị thuộc tính. Những khoảng cách vùng đệm bắt buộc thiết
đặt bởi người sử dụng.
Những điểm, đường, polygon cĩ thể tạo vùng đệm cũng như những điểm ảnh (raster pixels) hay nhĩm những điểm ảnh. Những lệnh cĩ thể khác nhau bởi các phần mềm, nhưng trong khái niệm, thao tác tạo vùng đệm là một cơng cụ cơ
bản của GIS. Những đường cĩ thể tạo vùng đệm một bên cũng như hai bên khoảng cách bằng nhau (phải, trái, và cả hai bên) của đối tượng đường, Trong khi đĩ những polygon cĩ thể vùng đệm trong hay vùng đệm ngồi hay cả hai bên đường biên polygon.
Những chức năng chồng lớp là những cơng cụ phân tích khơng gian mạnh mẽ
thường sử dụng phối hợp các lớp dữ liệu. Chúng theo thơng thường sử dụng xác định những yếu tố trong một lớp nằm trong (within) những yếu tố polygon của một lớp khác. Những phép tốn khác nhau cho phép người sử dụng cộng (hay trừ) tất cả hay phần của những yếu tố trong lớp tới (hay từ) lớp khác. Các chức năng chồng lớp số học và logic là một bộ phận trong các phần mềm GIS.
Ê Chồng lớp số học bao gồm các phép tốn 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.
Ê Chồng lớp logic liên quan với việc tìm ra những vùng thoả mãn (hoặc khơng thỏa mãn) một sốđiều kiện đặt ra.
Ví dụ; tìm vùng thích hợp để bố trí các khu cơng nghiệp. Hình 6.6 minh họa chức năng số học của một lớp dữ liệu. Hình 6.6 ; 6.7 và 6.8 minh họa chức năng số học của hai lớp dữ liệu.
Hình 6.6 Chồng lớp số học của một lớp dữ liệu raster và vector
Hình 6.7 Chồng lớp số học của hai lớp dữ liệu raster
Thực hiện những phân tích thống kê (performing statistical analyses)
Sử dụng GIS để trả lời những câu hỏi tổng quát điển hình liên quan kiểu khác nhau. Sự khái quát hĩa cĩ thể liên quan khác nhau tới những câu hỏi về tự
nhiên hay liên quan tới con người quanh chúng ta. Ví dụ:
Ê Nhiệt độ trung bình tại Thành phố Hồ chí Minh trong tháng ba bao nhiêu?
Ê Hay ở Hà Nội bao nhiêu trong tháng tám?
Ê Khoảng cách trung bình từ các hộ gia đình là bao nhiêu đến một siêu thị?
Ê Lượng mưa trung bình khác nhau Tỉnh này với Tỉnh khác ở Việt Nam? Những chuyên gia GIS thường tạo ra những câu hỏi ngắn gọn. Những câu trả
lời kiểu này thường yêu cầu một số hiểu biết về thống kê
Sử dụng các phép tốn phân loại (using reclassification operators)
Thủ tục gán các đối tượng vào một nhĩm nào đĩ được gọi là sự phân loại. Thường thì quá trình này được áp dụng để làm đơn giản một tập hợp dữ liệu chi tiết để cĩ thể trình bày chúng trên bản đồ, để truy cứu cấu trúc khơng gian hoặc để tách các đối tượng với các tính chất nào đĩ. áp dụng của sự tách biệt sẽ
thích hợp cho những nhiệm vụ phân tích về sau (Berhardsen, 1999). Vì nĩ sẽ là một đám hỗn độn khi trình bày một tập hợp với 100 phần tử và 50 giá trị dữ
liệu khác nhau bằng 50 màu sắc hoặc hình vẽ, sự phân loại lúc đĩ thực sự cần thiết để bố trí trình bày một cách thuận tiện nhất.
Ví dụ: Sự biểu diễn phần trăm của dân số trẻ trên bản đồ sẽ rõ ràng hơn khi những giá trị lân cận được xếp vào các miền của những giá trị (xem hình 10). Một thuộc tính mới cĩ thểđược thêm vào bảng dữ liệu cùng với kết quả của sự
phân loại này.
Mục tiêu quan trọng của phân loại khơng gian là nhận biết được loại hình khơng gian. Điều này sẽ được trang bị bơỉ sự phân loại. Khi loại hình khơng gian khơng rõ ràng lắm sau khi phân loại dữ liệu thì phân loại cĩ thể thực hiện theo cách tổng quát hơn để tạo cho loại hình thêm rõ ràng. Quá trình này được gọi là tổng quá hố (aronoff, 1989). Ví dụ biến phần trăm dân số trẻđược xếp vào 5 lớp (xem hình 10). Khi bản đồ được thành lập để chỉ rõ những vùng với phần trăm dân số trẻ cao, sự phân loại cĩ thể khái quát vào 2 lớp dưới 30% và trên 30%.
Tách biệt những vùng địa chất thích hợp cho xây dựng những ngơi nhà địi hỏi sự tái phân loại của dữ liệu địa chất gốc. Phân loại dữ liệu thành những khu vực thích hợp và khơng thích hợp cho mục đích xây dựng chắc chắn hiệu quả
hơn khi làm việc với bản đồ địa chất chi tiết. Ranh giới giữa những vùng được phân vào cùng một nhĩm cĩ thể trở nên dư thừa và cĩ thể được loại bỏ để tổ
Sử dụng các phép tốn tìm kiếm logic (Using Boolean Search Techniques) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Ra câu hỏi là quá trình lựa chọn thơng tin từ tập hợp dữ liệu dựa trên những
điều kiện được định rõ trước mà khơng làm thay đổi tập hợp dữ liệu gốc. Sự
lựa chọn được báo cáo và /hoặc một vài tính chất của sự lựa chọn được tính tốn. Hỏi đáp cĩ thể thực hiện trên tính chất chuyên đề, hình học hoặc topology (Hendrriks, 1997).
Một sự hỏi đáp trên dữ liệu chuyên đề cĩ thể được thực hiện trên một hoặc nhiều tính chất của các đối tượng.
Trong trường hợp lựa chọn một tính chất ( điều kiện đơn) phép tính đại số được sử dụng để cấu thành sự lựa chọn. Tập hợp đại số sử dụng, các thao tác bằng, lớn hơn, nhỏ hơn và tổ hợp của 3 cái đĩ ( =, >, <, < >, >=, <=) ví dụ lựa chọn tất cả những vùng lân cận nơi mà số phần trăm người nước ngồi lớn hơn 30% (phần trăm người nước ngồi > 30%).
Khi điều kiện đơn được tổ hợp để tạo thành những điều kiện phức tạp ( lựa chọn nhiều hơn 1 tính chất của đối tượng) thao tác logic được sử dụng - tốn từ
Boolean dùng thao tác logic AND, OR, XOR, NOT để thiết lập sự lựa chọn phức tạp. Kiểu đặt vấn đề này cĩ thểđược minh hoạ trên sơđồ Venn (xem hình (8). Những vùng đánh bĩng diễn biến kết quả lựa chọn ( Bernhard sen 1999). Ví dụ lựa chọn những vùng lân cận nơi mà % của người nước ngồi lớn hơn 30% và cĩ cơng viên.
A = chọn các vùng lân cận nơi mà % người nước ngồi >30%. B = lựa chọn vùng lân cận cĩ cơng viên.
Hình 8: Sơ đồ Venn
Hỏi đáp về dữ liệu hình học là chức năng riêng của GIS. Một hệ GIS lưu trữ vị
trí và ranh giới của mỗi đối tượng. Điều này tạo cho nĩ khả năng truy nhập thơng tin dựa trên thơng tin vị trí và hồn cảnh (ví dụ độ dài, chu vi và diện tích, và thậm chí dựa trên cả hình dạng của đối tượng. Trong trường hợp này,
điều kiện để chọn dữ liệu là tính chất hình học. Các câu hỏi về dữ liệu hình học sử dụng chức năng đo đạc (xem dưới đây) để cĩ được những thơng tin yêu cầu. Ví dụ lựa chọn tất cả các vùng lớn hơn 300m2 và tính tốn tổng chu vi của chúng (Hendrrik 1997). Đặt câu hỏi vềđặc tính (topology) cũng là chức năng riêng của GIS. Những hỏi đáp về vị trí của thực thể khơng gian với mối quan tâm tới các đối tượng khác là câu hỏi về topology. Ví dụ lựa chọn tất cả các vùng tại đĩ cĩ các vùng cơng nghiệp nằm kề với khu vực dân cư (Hendnks 1997).
năng hỏi đáp để tính tốn các tính chất cho các đối tượng được lựa chọn (Bernhard sen 1999). Ví dụ lựa chọn tất cả các cơng viên trong thành phố và tính tốn tổng diện tích, diện tích trung bình của chúng. Để lựa chọn các cơng viên, phép tính đại số được sử dụng. Với sự hỏi đáp về dữ liệu hình học của những phần tửđược lựa chọn, những diện tích của chúng sẽđược lấy ra. Sự liệt kê các vùng diện tích được vận dụng để tính tốn tổng độ lớn và độ lớn trung bình bằng các phép tính số học và thống kê. Hình 9 minh hoạ cho phần hỏi đáp trước đĩ.
Sử dụng bản đồđại số (Using Map Algebra)
Bản đồđại số là một trong những loại bản đồ dẫn xuất; Những lớp dữ liệu mới cĩ nguồn gốc từ những lớp dữ liệu cĩ sẵn thơng qua phối hợp (combination) và biến đổi (transformation). Những hệ thống GIS điển hình cung cấp cung cấp những cơng cụ tốn học để phối hợp/hay chuyển đổi những lớp bản đồ. Chúng ta thấy rằng rất cần thiết vì trong phân tích chúng ta sử dụng những giá trị dữ liệu yêu cầu từ một hay nhiều lớp dữ liệu để xử lý những con số
(numerically processed) và /hay phối hợp tùy vào một số cơng thức tốn. Ví dụ:
Ê Ta cĩ cơng thức tốn nhiệt độ như là một hàm số của độ cao, như vậy chúng ta cĩ thể nhận được bản đồ nhiệt độ từ mơ hình số độ cao (DEM)-(xem chi tiết chương 7).
Ê Khi xem xét khả năng tạo ra “bản đồ tiềm năng xĩi mịn đất - a soil erosion potential map” dựa vào những lớp dữ liệu về khả năng xĩi mịn,
độ dốc, và cường độ mưa và cơng thức liên quan tới xĩi mịn tới những hệ số này. Rõ ràng chúng ta cần khả năng tính tốn những giá trị dữ
liệu trong những lớp bản đồ bằng những phép tốn và phép biến đổi khác nhau và kết những lớp dữ liệu tốn tạo ra sản phẩm cuối cùng.
Chức năng tính tốn bề mặt địa hình
Bề mặt mơ hình mơ tả các thuộc tính trong khơng gian liên tục. Điển hình, giá trị một thuộc tính chính xác cho bất kỳ vị trí nào trong khơng gian. Một bề mặt chung là sự biến thiên về độ cao. Bề mặt cĩ thể hàm lượng các khống hĩa, hay mật độ dân số. Trong những bề mặt trên, độ cao bề mặt tại mỗi điểm là giá trị biến (variable) tại vị trí đĩ.
Trong nhiều trường hợp, những biến bề mặt khơng phải là quan tâm chính. Những đặc điểm bề mặt so với vị trí lân cận là điều quan tâm ví dụ như: Độ
dốc tại vị trí sườn núi này là bao nhiêu?
Tùy thuộc vào những thơng số nhận được từđộ cao địa hình. Những nhà khoa học kỹ sư sử dụng sản phầm từ bề mặt để: mơ tả và mơ hình bề mặt đất:
Ê Nghiên cứu dịng chảy mặt và giĩ.
Ê Nhận diện những mơi trường sống động thực vật.
Ê Biểu thị quá trình lan truyền ơ nhiễm
Ê Xác định tuyến ngắn nhất cắt ngang một cảnh quan.
Hình 6.12 Độ dốc sườn được tính từ số liệu độ cao của các điểm lân cận (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1. Gĩc dốc
Gĩc dốc là tham số đưa ra độ dốc của sự nghiêng bằng cách tính tốn mức độ
thay đổi của độ cao. Tham sốđược xác định theo đơn vịđộ hoặc phần trăm. Để
tính tốn gĩc dốc, một mặt phẳng được xây dựng xuyên qua các điểm lân cận và sự thay đổi độ cao trên một đơn vị khoảng cách được xác định cho mặt phẳng đĩ. Khi trong hệ thống raster mặt phẳng được khớp với điểm lân cận, gĩc dốc sẽđược tính tốn theo tám hướng, hướng theo trục X, hướng theo trục Y và hướng theo đường chéo (xem hình 20). Kết quả cĩ thể là gĩc dốc cực đại nhưng cũng cĩ thể là gĩc dốc trung bình được tính tốn với mối quan tâm tới các điểm lân cận. Gĩc dốc nhỏ nhất được định nghĩa là gradient (Star, 1997). Ví dụ khi một tồ nhà dựđịnh xây dựng trên một khu vực đã cho gĩc dốc của
địa hình thực sự cần phải được xem xét để ước tính cho những chi phí xây dựng.
Hình 20: Tính tốn gĩc dốc trong hệ thống raster
2. Hướng dốc
Bề mặt thường được định theo một hướng cụ thể. Hướng này được gọi là hướng của gĩc dốc. Hai gĩc, một là gĩc gĩc đo hướng và một gĩc chỉ độ
nghiêng của sườn dốc xác định hướng dốc. Phương pháp tốn học để xác định các định hướng là tính tốn gĩc của gradient với so với hướng Bắc. Phương vị
(gĩc tạo bởi sự dịch chuyển theo chiều kim đồng hồ từ hướng Bắc tới hướng của gĩc dốc cực đại ) nằm trong khoảng từ 0° tới 360°, nĩ tương ứng với những hướng sau, Bắc, Đơng, Nam, Tây hoặc ở vị trí nào đĩ giữa 4 hướng chính trên (xem hình 21). Hiệu giữa 900 và gĩc gradient bày tỏ một cái gì đĩ về độ nghiêng của gĩc dốc dọc theo một hướng xác định. Gĩc lệch này càng nhỏ
thì độ dốc càng lớn. (aronoff, 1989)
Ví dụ số giờ mà mặt trời tới được vị trí nào đĩ sẽđược tính tốn từ phương vị
hướng dốc của vị trí đĩ. Một vị trí cĩ được ánh sáng mặt trời suốt cả ngày (ít nhất là 7 giờ) cĩ thểđược xem như là vị trí tốt cho việc xây dựng khách sạn du lịch.
Gĩc dốc và phương vị hướng dốc sẽ được vận dụng một cách hữu ích trong DTM nơi mà tính chất khác khơng phải độ cao được biểu diễn. DTM cĩ thể được xây dựng cho biến chi phí đất đai. Gĩc dốc xác định những nơi mà tại đĩ chi phí đất đai thay đổi đột ngột.
Hình 21: Tính hướng dốc trong hệ thống raster