Bài giảng GIS đại cương: Chương 1 - Nguyễn Duy Liêm

Bài giảng GIS đại cương: Chương 1 Giới thiệu về GIS cung cấp cho người học những kiến thức như: Con người nhận thức thế giới như thế nào? Dữ liệu và thông tin khác nhau ra sao? GIS ra đời khi nào? GIS gồm các thành phần nào? Các ứng dụng GIS điển hình. Mời các bạn cùng tham khảo!

Trang 1

Giới thiệu về GIS

BỘ MÔN GIS & TÀI NGUYÊN

Trang 2

Nội dung

 Con người nhận thức thế

giới như thế nào? (How does the

human brain perceive the world?)

Dựa trên giác quan

Có sự hỗ trợ của công

nghệ

 Dữ liệu và thông tin khác

nhau ra sao? (Data vs Information)

 GIS là gì? (What is a GIS?)

 GIS ra đời khi nào? (History of

GIS)

 GIS gồm các thành phần

nào? (Components of a GIS)

2

 GIS có chức năng gì? (Functions of a GIS)

 Tính đa ngành, liên ngành của GIS (GIS as Multidisciplinary Science)

 Vai trò của GIS (Why does GIS matter?)

 Phạm vi ứng dụng của GIS (Area of GIS applications)

 Các ứng dụng GIS điển hình

(Examples of GIS applications)

 Môi trường: không khí, đại dương,

Trang 3

Con người nhận thức về thế giới như thế nào?

3

?

Cảm nhận (5 giác quan)

Trang 5

Công nghệ thay đổi cách nhận thức của con người

Cảm giác, nhận thức

Tạo ra kích thích (vật lý, hóa học)

Thị giác, Thính giác,

Xúc giác

Máy ảnh, Máy ghi âm,

Màn hình cảm ứng

Thông tin, kiến thức, trí tuệ

Phần mềm

Chuyển đổi thành kích thích

Trang 6

Dữ liệu là gì?

Tất cả hình ảnh, âm thanh, mùi,

vị, đụng chạm từ thế giới thực

được chuyển đổi thành các chữ

cái (A…Z), con số (0…9), kí hiệu

 Trong khoa học máy tính

 Các chữ cái (A…Z), con số (0…9), kí hiệu (@, [, \, <,>,?,

*,%, ) được chuyển sang một

Dữ liệu là giá trị duy nhất được tạo ra

cho các chữ cái, con số, kí hiệu nhằm

thể hiện các sự kiện, hiện tượng xảy

ra trong thế giới thực.

Dữ liệu là sự kết hợp của các chữ cái, con số, kí hiệu nhằm thể hiện các sự kiện, hiện tượng xảy ra trong thế giới thực.

Trang 7

 12 nghĩa là số tháng trong năm

 Trong khoa học máy tính

Thông tin là dữ liệu đã được

xử lý bởi một quá trình (toán

Trang 8

Dữ liệu  Thông tin

 Thông tin = Dữ liệu + Ngữ cảnh = Dữ liệu + Cấu trúc + Ý nghĩa

Ngày Giải phóng miền Nam là 04/30/1975

33 35 38 Con số, đơn vị °C Nhiệt độ không khí tại

Hà Nội 3 ngày vừa qua

Nhiệt độ không khí 3 ngày vừa qua tại Hà Nội là 33, 35, 38°C BL10 2 chữ cái: màu sắc

2 con số: kích cỡ

Mã áo sơ mi trong cửa hàng quần áo

Áo sơ mi đen, cỡ 10

1 1- Hay, 4- Tệ Bộ phim này thế nào?

1

Bộ phim này hay

Cách thể hiện dữ liệu (chữ cái, con số, kí hiệu)

Môi trường của dữ liệu (không- thời gian, đơn vị đo)

Dữ liệu ở cấu trúc đúng và được đặt trong một ngữ cảnh

Trang 9

Giá trị Ví dụ Boolean 2 giá trị (Đúng/ Sai, Có/ Không,

Text/String Con số, chữ cái, biểu tượng DH15GI

Trang 10

Bài tập 1

 Cho các mẫu dữ liệu sau Hãy thêm ngữ cảnh để nó trở thành thông tin?

 Cho 3 bối cảnh sau Hãy điền một ví dụ chuyển đổi dữ liệu

sang thông tin cho từng bối cảnh?

Trang 11

Mô hình nhận thức của con người (DIKW)

Dữ liệu (Data) Thông tin

(Information)

Kiến thức (Knowledge)

Trí tuệ (Wisdom)

Trả lời

câu hỏi

Ai? Cái gì? Ở đâu? Khi nào?

Làm thế nào?

Tại sao?

Phương án nào tốt nhất?

Đèn giao thông ở giao lộ A và B mới bật đèn đỏ

Tôi đang chạy

xe tới đoạn giao lộ A và B

Tôi nên dừng xe lại

Đặc tính Nghiên cứu, quan

sát

Phân loại, tính toán, chỉnh sửa

So sánh, nhân quả, trao đổi

Ứng dụng, phản ánh

Phán đoán/ Biết phán đoán, ra quyết định 12

Trang 12

Trí tuệ

Kiến thức

Thông tin

Dữ liệu

13

Vận dụng kiến thức

Sách, mô hình, hệ thống, lý thuyết, nguyên lý, chân lý

Trang 13

Tập hợp các thực thể kết nối với nhau và các

hoạt động tương tác nhằm một mục đích chung

Tập hợp các quy trình tương tác trên dữ liệu để tạo ra thông tin hữu ích cho việc ra quyết định

Một hình thức đặc biệt của hệ thống thông tin

áp dụng cho dữ liệu địa lý

(Đầu ra)(Xử lý)

Trang 15

Chúng ta đang ở đâu? Chúng ta đang làm gì?

21

Trang 16

Ứng dụng hỗ trợ đi xe buýt tại TP Hồ Chí Minh

2 Xử lý tìm đường

3 Hiển thị những cách di chuyển tốt nhất bằng xe buýt

22

https://busmap.vn

Trang 17

Bài tập 2

 Xác định quy trình nào sau đây là hệ thống phi thông tin,

hệ thống thông tin phi địa lý, hệ thống thông tin địa lý?

1: Pha trà sữa matcha

Ly trà sữa matcha

End 10 12 11 123456789

30 giây

Trang 18

Bài tập 2

 Nhập số tiền bạn muốn chuyển khoản

 Chọn Có khi đã xác nhận thông tin hiển thị chính xác  Bạn muốn thực hiện giao dịch khác: Chọn có nếu muốn tiếp tục, Chọn không và nhận lại thẻ.

Lịch sử giao dịch, số tiền còn lại trong tài khoản

End 10 12 11 123456789

30 giây

Trang 19

Bài tập 2

25

Phí vận chuyển, giá

đơn hàng, tên thức

ăn/ nước uống, tên/

số điện thoại/ địa chỉ

cửa hàng (nơi mua),

tên/ số điện thoại/

địa chỉ khách hàng

(nơi nhận)

Khách hàng đặt đơn hàng  Tài xế đến cửa hàng, mua thức ăn/ nước uống theo đơn hàng  Tài xế trả tiền mua thức ăn/

nước uống  Tài xế giao thức ăn/ nước uống đến địa chỉ khách hàng đã đặt  Khách hàng trả lại tiền mua thức ăn/ nước uống và phí vận chuyển cho tài xế.

Thức ăn/ nước uống đến khách hàng, tiền đến cửa hàng, tiền vận chuyển đến tài xế

End 10 12 11 123456789

30 giây

Trang 20

GIS là gì?

 Hệ thống Thông tin Địa lý = Geographic Information

System (GIS)

27

Tập hợp các thực thể kết nối với nhau và các

hoạt động tương tác nhằm một mục đích chung

(A group of connected entities and activities which interact for a common purpose)

Tập hợp các quy trình tương tác trên dữ liệu để tạo ra

thông tin hữu ích cho việc ra quyết định

(A set of processes, executed on raw data, to produce information which will be useful for decision making)

Dữ liệu có tham chiếu

không gian

(Spatially referenced data sets)

Một hình thức đặc biệt của

hệ thống thông tin áp dụng

cho dữ liệu địa lý

(A particular form of information system applied to

geographical data)

Dữ liệu đã được xử lý

(raw data are processed)

Trang 21

GIS là gì?

 Geographic (Địa lý)

 Dữ liệu lưu trữ trong GIS có tham chiếu không gian

28

Cổng trường Đại học Nông Lâm TPHCM + Cách QL 1A 10 m + Tp Thủ Đức + 10,87°N, 106,79°E

Bản đồ bùng phát đại dịch COVID-19 tính đến ngày 14 tháng 4 năm 2020

Ý 159.516 20.465 35.435 Đức 130.072 3.194 57.259 Pháp 98.076 14.967 27.718 Vương quốc

Anh 88.621 11.329 0Trung Quốc

đại lục 82.249 3.341 77.738

Trang 22

GIS là gì?

 Information (Thông tin)

 Dữ liệu đã xử lý, lưu trữ 2 thông tin: không gian, thuộc tính

Ý 159.516 20.465 35.435 Đức 130.072 3.194 57.259 Pháp 98.076 14.967 27.718 Vương quốc

Anh 88.621 11.329 0Trung Quốc

đại lục 82.249 3.341 77.738

Trang 23

GIS là gì?

 System (Hệ thống)

tương tác lên thông tin địa lý.

30

Dữ liệu

Phương pháp, quy trình

Con người

Phần mềm

Phần cứng

Trang 24

Định nghĩa GIS thay đổi theo đối tượng sử dụng

31

Một tập hợp các bản đồ số

(A container of maps in digital form)

Công chúng

(The general public)

Một công cụ máy tính hỗ trợ giải quyết các

vấn đề địa lý

(A computerised tool for solving geographical problems)

Nhà ra quyết định, tổ chức cộng đồng, nhà hoạch định

(Decision-makers, community groups, planners)

Hệ thống hỗ trợ ra quyết định không gian

(A spatial decision support system)

Khoa học quản lý, nghiên cứu vận trù

(Management scientists, operations researchers)

Một công cụ tiết lộ những gì ẩn giấu sau

các thông tin địa lý

(A tool for revealing what is otherwise invisible in geographical information)

Nhà khoa học, nghiên cứu

(Scientists, investigators)

Một công cụ để thực hiện các thao tác

trên dữ liệu địa lý hiệu quả hơn

(A tool for performing operations on geographical data more efficiently)

Quản lý tài nguyên, lập kế hoạch, vẽ bản đồ

(Resource managers, planners, cartographers)

Trang 25

Định nghĩa GIS

 Một hệ thống thông tin (trên máy tính) được thiết kế để:

 thu thập, lưu trữ, xử lý, phân tích và hiển thị mọi dạng dữ liệu địa lý (có vị trí trên Trái Đất)

 nhằm hỗ trợ việc ra quyết định về quy hoạch, quản lý sử

dụng đất đai, tài nguyên, môi trường, giao thông, đô thị, …

32

…không phải hệ thông tin phi hình học!

…không chỉ là phần mềm!

…không chỉ làm bản đồ!

Trang 26

Bài tập 3

 Phân tích các thành phần trong các hệ thống sau:

Grab (đặt xe)

 Từ đó, xác định hệ thống nào/ chức năng nào trong hệ

thống được xem là GIS?

33

Hết giờ

5 phút

Trang 27

Lược sử hình thành và phát triển GIS

- Thử nghiệm quy mô nhỏ

- Nhiều tổ chức tham gia

Trang 28

cơ giới hóa sản xuất =

thủy năng, hơi nước

(động cơ đốt trong)

Cách mạng công nghiệp 2.0

sản xuất hàng loạt = điện năng (động cơ

điện)

tự động hóa sản xuất

= điện tử, công nghệ

thông tin

sản xuất thông minh = sinh học, vật lý,

kĩ thuật số,

3 yếu tố lõi của kĩ thuật số:

- Trí tuệ nhân tạo (AI),

- Vạn vật kết nối (IoT)

- Dữ liệu lớn (Big Data)

2000

Trang 29

Xu hướng của GIS

37

Tạo ra hàng loạt

dữ liệu

Cung cấp mẫu nhận thức, kiểm định

thuật toán ra quyết định

Cung cấp “suy nghĩ”

cho các thiết bị số và

Thời gian thực Phân tích nâng cao Dịch vụ theo vị trí Điện toán đám mây

Trang 30

Du nhập, phát triển GIS tại Việt Nam

2000

Trang 31

Du nhập, phát triển GIS tại Việt Nam

Vệ tinh nhỏ đầu tiên

do VN tự chế tạo

Micro Dragon (50 kg)(1/2020)

2013

Trung tâm Công nghệ phần mềm và GIS(2017)

Cục Công nghệ thông tin và Dữ liệu tài nguyên môi trường

Trang 32

Hội thảo Ứng dụng GIS toàn quốc

1 1

4 1

Trang 33

Thành phần của GIS

 Phần cứng: Thiết bị kĩ thuật để GIS vận hành

Nhập dữ liệu: máy quét, bàn số hóa, bàn phím, chuột,

microphone

Lưu trữ dữ liệu: CD/ DVD, ổ cứng, đĩa mềm, băng từ

Hiển thị dữ liệu: màn hình

Xuất dữ liệu: máy in, máy vẽ, loa

42

Webcam được xếp vào loại nào?

Trang 34

Hệ giao tiếp đồ họa với người dùng (GUI)

Quản lý cơ sở dữ liệu

Trang 35

Thành phần của GIS

 Dữ liệu

Dữ liệu không gian: mô tả vị trí của đối tượng, có thể là vị trí tương đối (so với đối tượng không gian khác) hoặc vị trí tuyệt đối (so với hệ tọa độ).

Trang 36

Bài tập 4

 Trong mặt phẳng Oxy,

Cho điểm A (3, 5),

C cách A là 4 (chiều dương trục Ox), cách A là 5 (chiều dương trục Oy)

Xác định tọa độ của B và C?

45End 10 12 11 123456789

30 giây

Trang 37

• Thứ tự (ordinal): giá trị sắp xếp theo trật tự,

khoảng cách thay đổi (không có đơn vị đo)

Định lượng (Metric)

• Giá trị sắp xếp theo trật tự, khoảng cách

bằng nhau (có đơn vị đo)

0 1 1 0

Trang 38

Biến danh xưng (Nominal) Sai

Biến định tính (Categorical)

Biến thứ tự (Ordinal) Sai

Đúng

Biến định lượng (Metric) Đúng

Trang 42

Quản lý dữ liệu

 Lưu trữ dữ liệu

55

Trang 43

56

Trang 44

Quản lý dữ liệu

 Truy vấn dữ liệu

57

quan hệ địa lý của chúng với các đối tượng khác).

Thửa đất nào nằm trong bán kính 60 m tính từ đường giao thông?

Có bao nhiêu thửa đất có mục đích sử dụng là đất ở đô thị?

Trang 45

Phân tích dữ liệu

58

Xấp xỉ

Mạng lưới Chồng lớp

Thửa đất nào nằm trong khoảng cách

10 m của đường giao thông?

Trang 47

Dữ liệu GIS

Florida.jpg

Ảnh

Trang 48

• Xây dựng, vận hành GIS, duy trì cơ sở dữ liệu,

hỗ trợ kĩ thuật cho 2 nhóm người còn lại

• Nhà quản trị GIS, quản trị viên cơ sở dữ liệu, phân tích viên hệ thống, lập trình viên, chuyên gia ứng dụng

Chuyên gia

Chúng ta muốn trở thành ai

trong GIS?

Trang 49

Google My Maps: Ai cũng là chuyên gia GIS!

 Truy cập https://www.google.com/mymaps

 Xem video hướng dẫn: https://youtu.be/Zze_x1M16Sc

 Tham khảo My Map: BFlGrQF4eVJ-BZqpsar&usp=sharing

https://drive.google.com/open?id=1GnLkLLLPh_lW-62

Trang 51

Chức năng của GIS- Trả lời câu hỏi

 Vị trí (What is at…?)

Tìm thông tin tại vị trí cho trước.

Vị trí: địa chỉ, tọa độ địa lý.

65

Tại tọa độ 10°49’23’’N, 106°47’40’’E, lúc 1:00 ngày 17/9/2018, gió thổi theo hướng

nào? với tốc độ bao nhiêu?

Hướng SW (Tây Nam)

Tốc độ 4 m/s

Windy: Wind map & weather forecast

(Windy.com)

Dữ liệu không gian

Dữ liệu thuộc tính Thời gian

10°49’23’’N, 106°47’40’’E

Hướng, tốc độ gió? 17/9/20181:00

Trang 52

 Điều kiện (Where is it?)

Tìm vị trí thỏa mãn điều kiện cho

trước.

Điều kiện: thông tin thuộc tính,

quan hệ không gian.

66

Trong ngày 1/8/2018, VQG Núi Chúa

xảy ra cháy tại địa điểm nào?

2 điểm

( http://firewatchvn.kiemlam.org.vn )

Dữ liệu thuộc tính Thời gian

Địa điểm nàotrong VQGNúi Chúa?

Xảy racháy 1/8/2018

Trang 53

 Xu hướng (How has it changed…?)

 Nhận diện xu hướng thay đổi của đối tượng.

 Xu hướng không gian: mở rộng/ thu hẹp Xu hướng thuộc tính: tăng/ giảm, lên/ xuống, giống/ khác,…

67

Nhiệt độ bề mặt đất tại TP Hồ Chí Minh từ 2013 đến

2017 thay đổi như thế nào?

5 xu hướng

Hồ Nhật Linh, 2017 Phân tích diễn biến nhiệt độ bề mặt đất tại Tp Hồ Chí Minh

trong giai đoạn 2013-2017 Khóa luận tốt nghiệp, Trường Đại học Nông Lâm Tp

Hồ Chí Minh

Dữ liệu không gian Dữ liệu thuộc tính Xu hướng Thời gian

TP Hồ Chí Minh Nhiệt độ bề mặt đất Nơi nào tăng, giảm? 2013-2017

°C

Trang 54

 Quan hệ (Which data are related…?)

Phân tích mối quan hệ không gian giữa các đối tượng.

Quan hệ: tập trung/ phân tán, liên tục/ rời rạc, gần/ xa, độc lập/ phụ thuộc

68

Nồng độ bụi trung bình năm 2013 tại

Tp Biên Hòa ở mức cao nhất phân bố

tập trung ở đâu?

3 phường: Bình Tân,

An Bình, Long Bình

Dữ liệu không gian Dữ liệu thuộc tính Quan hệ Thời gian

Tp Biên Hòa Nồng độ bụi trung bình ở mức cao nhất Tập trung ở đâu? 2013

μg/m³

Trương Thanh Xuân, 2017 Ứng dụng GIS và thuật toán

nội suy đánh giá chất lượng không khí tại Tp Biên Hòa,

tỉnh Đồng Nai Tiểu luận tốt nghiệp, Trường Đại học

Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh

Trang 55

 Mô phỏng (What if…?)

Xem xét phản ứng của đối tượng dưới các kịch bản dựa trên quy luật.

Quy luật: công thức, phương trình toán học,…

69

Dữ liệu

không gian

Dữ liệu

Địa điểm? mất đất?Lượng Mưa, đất, địa hình, thực vật(R*K*LS*C) Canh tác truyền thống

Địa điểm? mất đất?Lượng biện pháp canh tác (R*K*LS*C*P)Mưa, đất, địa hình, thực vật, Canh tác bảo tồn

Xói mòn đất tại vùng thượng lưu hữu

ngạn sông Vu Gia- Thu Bồn theo kịch bản

canh tác truyền thống và canh tác bảo tồn

khác nhau như thế nào sử dụng RUSLE?

Bản đồ xói mòn đất theo 2 kịch bản

Lê Phương Nhung, Nguyễn Duy Liêm, Nguyễn Thị Hồng và Nguyễn Kim Lợi,

2016 Tích hợp phương trình mất đất phổ dụng hiệu chỉnh, GIS và viễn thám ước

tính xói mòn đất tại vùng thượng lưu hữu ngạn sông Vu Gia- Thu Bồn Hội thảo

Ứng dụng GIS toàn quốc.

Trang 56

Chức năng của GIS [: Đã biết, ?: Chưa biết]

Câu

hỏi

Dữ liệu thuộc tính

Khu vực nào tại Tp Hồ Chí Minh thích hợp để mở siêu thị mới vào năm 2021?

Xu

hướng

 (t ≥ 2)

Rừng tại Việt Nam đã thay đổi thế nào về

số lượng, chất lượng trong thời kì 2000 – 2021?

Dự báo đến năm 2050, khu vực nào tại

Trang 57

Câu hỏi Dữ liệu

không gian

Dữ liệu thuộc tính

Xu hướng/ Quan hệ/

Quy luật

Thời gian/ Kịch bản

 Liên hệ với chuyên ngành đang theo học, hãy nêu 5 câu

hỏi mà GIS có thể trả lời?

71

Hết giờ

5 phút

Trang 58

Tính liên ngành, đa ngành của GIS

 Nguồn gốc hình thành:

khoa học: địa lý học, bản đồ học, tin

nhiều ngành khoa học (KH Tự nhiên,

KH Xã hội,…)

73

Trang 60

GIS và công nghệ

75

Công nghệ địa lý

Công nghệ nano Công nghệ sinh học

Công nghệ địa lý là 1 trong 3 công nghệ chủ đạo của thế kỉ XXI, hứa hẹn

thay đổi cách con người nhận thức, sử dụng, hiển thị thông tin không gian

trong nghiên cứu, ứng dụng

(Hệ thống định vị

toàn cầu)

(Viễn thám) (Bộ 3 không gian)

Mô tả

Thành lập bản đồ

Trang 61

Vai trò của GIS

 Lưu trữ hồ sơ địa lý tốt hơn:

Quản lý số so với quản lý trên giấy tờ.

 Tiết kiệm chi phí, tăng hiệu quả công việc:

Tự động hoá các nhiệm vụ hoặc cải thiện

quy trình làm việc.

 Truyền thông hữu hiệu hơn:

Bản đồ và trực quan hóa dễ truyền tải thông

tin đến cộng đồng, các tổ chức, cá nhân.

 Ra quyết định tốt hơn:

Khả năng phân tích kịch bản đa chiều theo

không gian- thời gian giúp tối ưu hiệu quả

của quy hoạch, quản lý.

76

Tiêu đề	Giới thiệu về GIS
Tác giả	Nguyễn Duy Liêm
Trường học	Trường Đại Học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Khoa Môi Trường & Tài Nguyên
Thể loại	bài giảng
Năm xuất bản	2021
Thành phố	Tp. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	80
Dung lượng	12,56 MB