CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU BẢN ĐỒ VỀ ĐẶC ĐIỂM VÀ BIẾN ĐỔI MỘT SỐ YẾU TỐ ĐỊA LÝ PHỤC VỤ ĐỀ XUẤT ĐỊNH HƯỚNG SỬ DỤNG BỀN VỮNG TÀI NGUYÊN ĐẤT NGẬP NƯỚC THỊ XÃ QUẢNG YÊN, TỈNH QUẢNG NINH
3.1. Ứng dụng viễn thám và GIS thành lập bản đồ biến động lớp phủ thực vật khu vực nghiên cứu
3.1.1. Khái quát các phần mềm sử dụng
Ecognition là phần mền được cung cấp và phát triển bởi công ty Definiens AG –CHLB Đức. Ecognition được sử dụng để phân tích ảnh ở nhiều tỷ lệ khác nhau từ tỷ lệ rất nhỏ như cấu trúc tế bào đến tỷ lệ lớn như các ảnh vệ tinh.Ví dụ, sử dụng eCognition để phân tích ảnh của các tế bào trong y học, chiết tách các đối tượng từ ảnh vệ tinh phục vụ cho việc quan sát, quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường, phân loại rừng….Trong eCognition ảnh phân tích theo hai con đường:
tự động và bán tự động.
Trong xử lý ảnh, đối tượng ảnh là sản phẩm của quá trình phân mảnh ảnh (segment). Mỗi đối tượng ảnh là tập hợp của một nhóm Pixel. Mỗi đối tượng ảnh sẽchứa rất nhiều thông tin. Thông tin vềđối tượng bao gồm bốn loại: 1) thông tin vềđặc trưng phổảnh của đối tượng, 2) thông tin vềcác yếu tốhình thái của đối tượng, 3) thông tin vềquan hệcủa đối tượng này với đối tượng khác trên ảnh và 4) thông tin về quan hệ của đối tượng trên ảnhvới các đối tượng bên ngoài ảnh lấy từ các nguồn thông tin khác (bản đồđịa hình, bản đồđất, bản đồ thuỷ văn v.v.).
3.1.1.2. Phần mềm ArcGIS
ArcGIS là dòng sản phẩm hỗ trợ trong hệ thống thông tin địa lý (GIS) của ESRI. Tùy mức độ đăng ký bản quyền mà ArcGIS sẽ ở dạng ArcView, ArcEditor, ArcInfo. Trong đó ArcInfo có chi phí bản quyền lớn nhất và nhiều chức năng nhất.
54
Bộ phần mềm ArcGIS Desktop (gọi tắt là ArcGIS) bao gồm 3 thành phần cốt lõi sau:
- ArcMap để hiển thị, xử lí và phân tích dữ liệu, thành lập các bản đồ;
- ArcCatalog để quản lí, theo dõi các dữ liệu đã có hoặc tạo mới và mô tả các dữ liệu mới. Vai trò của ArcCatalog tương tự như Windows Explorer.
- ArcToolbox cung cấp các công cụ để phân tích dữ liệu, xuất-nhập và chuyển đổi dữ liệu. ArcToolbox không hoạt động như 1 phần mềm độc lập mà được tích hợp trong ArcMap hoặc ArcCatalog.
Ngoài 3 thành phần cốt lõi nêu trên, ArcGIS còn bao gồm 2 phần mềm bổ trợ khác là:
- ArcScene dùng để hiển thị dữ liệu dưới dạng mô hình 3D
- ArcGlobe dùng để hiển thị dữ liệu trong mô hình Trái Đất dưới dạng quả địa cầu, hình thức gần giống như Google Earth.
ArcMap là ứng dụng dùng để tạo ra các bản đồ. Mỗi bản đồ trong ArcMap được gọi là Map document và được ghi trong các file có đuôi mở rộng là *.mxd, một bản đồ có thể có một hay nhiều Data frames. Data frames là một nhóm các lớp bản đồ (Data layer hay Feature layer) theo một nội dung nào đó và có cùng cơ sở toán học (được hiển thị trong 1 hệ quy chiếu). Thông thường, một bản đồ đơn giản chỉ có 1 Data frame khi cần in thêm một số bản đồ phụ trên 1 mảnh bản đồ chính.
Ngoài các lớp bản đồ (layer hay feature layer), trong một bản đồ còn có thể có một hoặc nhiều lớp đồ họa (graphic layer). Nếu như lớp bản đồ chứa các đối tượng không gian (features) lưu trữ trong CSDL (ví dụ như đường giao thông, ranh giới thửa đất,…) thì trong lớp đồ họa chứa các đối tượng đồ họa (graphic elements) không nằm trong CSDL mà nằm trong chính file bản đồ *.mxd. Các đối tượng đồ họa này thường được dùng để bố cục, trình bày bản đồ, ví dụ như khung bản đồ, mũi tên phương bắc, thước tỉ lệ, bảng chú giải,…
Một lớp bản đồ gồm 2 thành phần: đường dẫn tới dữ liệu và cách hiển thị dữ liệu. Đường dẫn dữ liệu chỉ tới các file dữ liệu hoặc các lớp dữ liệu có trong CSDL.
Các dữ liệu này luôn luôn nằm ngoài file bản đồ *.mxd. Trong khi đó, cách thức
55
hiển thị dữ liệu được ghi trong file bản đồ *.mxd và có thể xuất ra ngoài thành các file có đuôi *.lyr và được gọi là layer file.
Thông tin thuộc tính của các đối tượng (feature) được lưu trữ trong các bảng thuộc tính gọi là Attribute table. Mỗi lớp bản đồ có 1 (và chỉ 1) bảng thuộc tính.
Một bảng được tạo bởi các dòng (record) và các cột hay trường (column hay field).
Mỗi một đối tượng không gian (feature) có 1 và chỉ 1 dòng ở trong bảng thuộc tính.
Đối tượng không gian trên bản đồ và dòng mô tả nó trong bảng thuộc tính luôn được đồng bộ với nhau.
3.1.1.3. Phần mềm IDRISI
IDRISI là một phần mềm tổng hợp cả viễn thám và GIS, có thể giao diện với các phần mềm khác. Khả năng phân tích xử lý thông tin của IDRISI là phong phú với nhiều chức năng khác nhau, song chỉ thực hiện với số lượng thông tin nhỏ.
Có cơ sở dữ liệu không gian và thuộc tính: IDRISI có khả năng quản lý cơ sở dữ liệu không gian và các thuộc tính của tập hợp các lớp bản đồ dưới dạng thông tin địa lý (hình dạng và vị trí) của các đặc điểm bề mặt cùng các thuộc tính mô tả về tính chất hoặc chất lượng của các thuộc tính đó dưới dạng dữ liệu thuộc tính.
Chức năng hiển thị bản đồ: IDRISI sử dụng chức năng hiển thị bản đồ lên màn hình hoặc theo nguyên tắc hiển thị phần trung tâm của cơ sở dữ liệu. Nguyên tắc này cũng cho phép dễ dàng in ấn bằng các máy in thông dụng như printer hoặc plotter trong chế độ Window. IDRISI cho phép hiển thị nhiều lớp thông tin như ảnh, bản đồ, chú giải, hệ thống màu và ký hiệu.
Chức năng số hóa: IDRISI cho phép số hóa bằng bàn số hoặc màn hình với dữ liệu nhập từ định dạng TIF hoặc BMP rồi chuyển sang GIS - IDRISI. Chức năng số hóa được lập theo nguyên tắc CAD (COmputer Aided Design) và COGO (Coordinate Geometry) nghĩa là tổ chức theo hệ tọa độ chuẩn.
Hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu: IDRISI có khả năng nhập thuộc tính dữ liệu như dạng số liệu thống kê và tạo nên các bảng mới. IDRISI cho phép quản lý và hiển thị đồng thời cả dữ liệu không gian của các lớp cùng các thuộc tính của các lớp đó.
56
Chức năng phân tích địa lý và thống kê: Phân tích cơ sở dữ liệu với vị trí tọa độ của chúng với chức năng chồng xếp (overlay) theo các thuật toán.
Xử lý ảnh: Chức năng xử lý ảnh với nguồn dữ liệu 8 bit, 10 bit, 16 bit, 32 bit, cụ thể là tư liệu ảnh NOAA - AVHRR, ảnh LANDSAT, ảnh SPOT, ERS (ảnh RADAR). Dữ liệu có thể lưu giữ ở định dạng ASCII và biểu diễn dưới dạng integer (-32768 đến 32767), byte (0 - 255) hoặc số thực (16 triệu màu).