Chương 3 HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ docx

– Điểm khác biệt cơ bản giữa hai hệ là tính chất của dữ liệu mà hệ quản lý: và quản lý các dữ liệu địa lý bao gồm phần dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính đi kèm... - Theo ngôn ngữ

Trang 1

3.1 Khái niệm chung về GIS

3.2 Xây dựng dữ liệu GIS

3.3 Quản lý dữ liệu GIS

3.4 Các chức năng phân tích của GIS

3.5 Ứng dụng của GIS

Trang 2

GIS TRONG QUẢN LÝ TNMT

2

3.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ GIS

3.1.1 Những vấn đề cơ bản 3.1.2 Dữ liệu địa lý

3.1.3 Các chức năng của GIS 3.1.4 Các thành phần của GIS 3.1.5 Lợi ích của GIS

Trang 3

3.1.1 Những vấn đề cơ bản

- Định nghĩa: GIS là một hệ thống bao gồm phần cứng, phần mềm, dữ liệu địa lý, và con

người được thiết kế để thu nhận, quản lý, thao tác, phân tích và hiển thịcác thông tin địa

lý

- Bản đồ giấy:

có hai chức năng lưu trữ và hiển thị dữ liệu;

tỉ lệ và mức độ chi tiết hiển thị trên bản đồ;

thỏa hiệp giữa yêu cầu thông tin và giới hạn vật lý của bản đồ giấy;

bản chất động của thông tin và giới hạn của bản đồ giấy

- GIS:

lưu trữ và hiển thị thông tin hoàn toàn tách biệt;

thông tin có thể được hiển thị ở các tỉ lệ khác nhau;

một loại thông tin có thể được hiển thị dưới nhiều loại bản đồ khác nhau

- Hai cải tiến quan trọng nhất của GIS là dữ liệu luôn mangtính hiện hành vàkhả năng tích

hợp các nguồn dữ liệu một cách hiệu quả

Trang 4

4

KHÁI NIỆM CHUNG VỀ GIS

Trang 6

6

Trang 7

Phân biệt GIS và DBMS

đều là hệ thu thập, lưu trữ, xử lý, quản lý và truy vấn dữ liệu theo một nhu cầu sử dụng có định hướng, có khả năng trợ giúp quyết định.

– Điểm khác biệt cơ bản giữa hai hệ là tính chất của dữ liệu mà hệ quản lý:

và quản lý các dữ liệu địa lý bao gồm phần dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính đi kèm.

Trang 8

8

Phân biệt GIS với CAD/CAM

– CAD/CAM (Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing - Hệ

thống thiết kế với sự trợ giúp của máy tính) đây là hệ sử dụng để vẽ các đối tượng kỹ thuật hay thiết kế các mẫu công nghiệp.

trong phân tích dữ liệu.

Trang 9

Phân biệt GIS với AM/CM

đến với tên CAC (Computer Assisted Cartography) hay AM (Automated Mapping.

chỉ thể hiện thông tin thành nhiều lớp chứ không tích hợp;

phụ thuộc vào tỉ lệ.

Trang 10

Trang 11

3.1.2 Dữ liệu địa lý

a Dữ liệu không gian (nó ở đâu ?)

– Được thể hiện trên bản đồ và GIS dưới dạng điểm (point), đường (line) hoặc vùng (polygon).

– Vị trí địa lý của đối tượng được thể hiện bằng tọa độ (VD: kinh vĩ độ, tọa độ UTM, ).

b Dữ liệu thuộc tính (nó là gì ?)

– Thể hiện tính chất của đối tượng (VD: chiều cao của cây rừng, dân số thành phố, bề rộng con đường, ).

c Thời gian (nó tồn tại khi nào ?)

– Thông tin địa lý luôn gắn liền với một thời điểm hoặc một khoảng thời gian nhất định.

– Biết được thời gian của thông tin thì chúng ta mới có thể sử dụng thông tin một cách chính xác.

Trang 12

12

Thông tin địa lý được thể hiện như thế nào?

qua lời nói, chữ viết hay bảng biểu.

- Theo ngôn ngữ bản đồ : sự ra đời của bản đồ là một bước ngoặc lớn trong việc thể hiện thông tin địa lý: nó cho phép diễn đạt một cách cụ thể và chính xác phần dữ liệu địa lý.

- Với sự ra đời và phát triển của máy tính , thông tin địa lý được lưu trữ trong bộ nhớ của máy tính, điều này đã tạo thêm một cuộc cách mạng mới: không chỉ được diễn tả trực quan và chính xác như trên bản đồ, thông tin địa lý trong máy

tính còn được cập nhật nhanh chóng, dễ phân tích, tổng hợp để thực hiện

các bài toán rất cụ thể trong thực tế Chính từ đây, vai trò của thông tin địa

lý đã được nhận thức, nâng cao và trở thành mối quan tâm của nhiều lãnh vực, nhiều ngành.

Trang 13

3.1.3 Các chức năng của GIS

- 4 chức năng chính:

nhập dữ liệu;

quản lý dữ liệu;

phân tích dữ liệu;

Trang 14

Trang 15

3.1.4 Các thành phần của GIS

Trang 16

16

- Phần mềm:

hệ điều hành UNIX;

hệ điều hành mạng;

phần mềm GIS (ARC/INFO,

ArcView, );

hệ quản trị cơ sở dữ liệu

(ORACLE, );

các phần mềm ứng dụng.

Trang 17

- Dữ liệu:

dữ liệu đồ họa và thuộc tính;

bảng dữ liệu quan hệ (RDBMS);

hình ảnh (tập tin nhị phân);

bản vẽ (DXF, );

văn bản (ASCII).

Trang 18

18

- Quy trình:

nhập dữ liệu;

cập nhập dữ liệu;

chia xẽ dữ liệu.

Trang 19

- Nhân sự:

người quản lý dự án GIS;

người phân tích hệ thống;

lập trình viên;

nhân viên bản đồ;

nhân viên kỹ thuật

Trang 20

20

Phần cứng : dễ thấy nhất nhưng kém quan trọngï

Phần mềm : quan trọng hơn phần cứng

Dữ liệu : tốn kém nhất và tốn thời gian

Quy trình : đảm bảo tính liên tục

Trang 21

3.1.5 Lợi ích của GIS

Thông tin đã trở thành vấn đề cốt lõi trong

thời đại máy tính, công nghệ vũ trụ và đa

phương tiện (multimedia), bởi vì cơ sở hạ tầng

cuộc sống

Hạ tầng xã hội xã hội tốt hơn;

Hạ tầng môi trường quản lý tốt hơn;

Hạ tầng đô thị cuộc sống tốt hơn;

Hạ tầng kinh tế kinh doanh tốt hơn;

Hạ tầng giáo dục kiến thức tốt hơn.

Trang 22

22

Lợi ích:

giảm nhân viên;

giảm giá thành;

lợi ích dịch vụ khách hàng;

an toàn;

giảm chi phí tiêu dùng.

Dựa trên:

các chức năng tốt hơn;

quy trình được cải tiến;

liên kết về tổ chức và dữ liệu.

Trang 23

3.1.5 Lợi ích của GIS

Tóm tắt:

hỗ trợ ra quyết định;

chất lượng dữ liệu tốt hơn;

dữ liệu dễ dàng cập nhật;

hợp tác tốt hơn giữa quản lý và điều

hành;

thông tin tốt hơn giữa các bộ phận;

sản phẩm và dịch vụ hiệu quả hơn;

sự thỏa mãn của khách hàng.

Trang 24

24

3.2 XÂY DỰNG DỮ LIỆU

3.2.1 Nhập xuất dữ liệu

3.2.2 Chất lượng dữ liệu

Trang 25

a Nhập dữ liệu

– Là quá trình mã hóa dữ liệu thành dạng có thể dùng trên máy tính

- Giá thành xây dựng CSDL ban đầu = 5 - 10 lần giá thành phần cứng và phần mềm.

- Tạo một CSDL chính xác và đầy đủ là quan trọng đối với việc vận hành hệ GIS.

- Thông tin về chất lượng dữ liệu gồm:

ngày thu nhận;

Trang 26

Existing maps

Using digitizer

Field survey

Converted from other sources

Trang 27

Phương pháp nhập dữ liệu

- 5 phương pháp nhập dữ liệu:

nhập từ bàn phím và nhập tọa độ (COGO - coordinate geometry);

nhập từ bàn số hóa (digitizer);

nhập bằng máy quét (scanner);

nhập trực tiếp từ các tập tin hiện hữu (files);

dữ liệu viễn thám (remotely sensed data)

Trang 28

28

* Nhập từ bàn phím và nhập tọa

độ

– Hầu hết dữ liệu thuộc tính được

nhập từ bàn phím.

– Một số dữ liệu thuộc tính có sẳn

trong dạng số hoặc được nhập vào

máy tính xách tay trong lúc khảo

sát thực địa.

– Quá trình nhập tọa độ được dùng để vào thông tin hồ sơ địa chính

Độ chính xác vị trí cao được thu

nhận từ các thiết bị đo đạc

XÂY DỰNG DỮ LIỆU GIS

Trang 29

Trang 30

30

Các loại sai số khi nhập dữ liệu

Trang 31

* Nhập bằng máy quyét

Trang 32

32

Trang 33

Trang 34

34

Trang 35

* Dữ liệu viễn thám

- Aûnh máy bay:

lập bản đồ địa hình;

sử dụng các thiết bị trắc

địa ảnh để vẽ đường đồng mức địa hình, các địa vật, và những loại cây trồng;

lập bản đồ tài nguyên

thiên nhiên như: bản đồ đất, rừng, địa chất, hiện trạng sử dụng đất.

Trang 36

36

- Aûnh vệ tinh:

các vệ tinh viễn thám như: Landsat MSS, TM ETM+ (Mỹ); SPOT (Pháp), ERS, ENVISAT

(ESA), RADARSAT (Canada)… Aûnh vệ tinh độ phân giải cao như: SPOT5 2002 (PAN: 2.5,

XS: 10 m), IKONOS 1999 (1, 4 m), QuickBird 2001 (0.61, 2.44 m), WorldView-2 2009 (0.46, 1.85 m), GeoEye 2008 (0.41, 1.65 m), TerraSAR-X 2007 (1 m)…

dữ liệu vệ tinh thường trong dạng số;

dùng lập bản đồ nhiệt độ bề mặt, sử dụng đất, ngập lụt, chất lượng nước, rừng,

ảûnh vệ tinh SPOT 5 có thể dùng để lập mô hình số độ cao, bản đồ địa hình tỉ lệ 1:50.000,

1:25.000, cập nhật bản đồ địa hình tỉ lệ 1:10.000

Trang 37

Ảnh ERS đa thời gian tổ hợp màu

Trang 38

38

Ảnh QuickBird độ phân giải 0,61m

Trang 39

* Dữ liệu dạng số

- Ở Canada và Mỹ: dữ liệu địa lý được phân chia thành 4 nhóm chính:

dữ liệu bản đồ nền;

dữ liệu tài nguyên thiên nhiên;

dữ liệu độ cao số;

dữ liệu thống kê.

- Dạng dữ liệu số cần được chuẩn hóa cho mục đích sử dụng rộng rải.

- Giá dữ liệu thường chỉ chiếm một phần của giá tạo dữ liệu mới,

Trang 40

Trang 41

b Xuất dữ liệu

- Có ba dạng sau:

hardcopy: thông tin được in ra giấy, mila, phim, (VD: bản đồ giấy, bảng biểu);

softcopy: là dạng thông tin được xem trên màn hình máy tính (VD: văn bản, đồ

họa đơn sắc hoặc màu), softcopy có thể thay đổi nhưng việc xem bị hạn chế do kích thước màn hình;

thông tin xuất trong dạng điện tử: gồm những tập tin máy tính.

- Thiết bị xuất hardcopy:

electrostatic plotter - máy vẽ tĩnh điện;

Trang 42

Trang 43

a Các thành phần chất lượng dữ liệu

- Gồm 9 thành phần, đượïc chia thành 3 nhóm:

Trang 44

44

Các thành phần chất lượng dữ liệu

* Thành phần ở cấp vi mô

- Độ chính xác vị trí:

độ chính xác vị trí của một đối tượng trên bản đồ so với ngoài thực địa;

trong trắc địa và trắc địa ảnh là sai số quân phương (RMS - root mean square error)

- Độ chính xác dữ liệu thuộc tính: thuộc tính có thể là

những biến rời rạc, VD: loại sử dụng đất, độ xói mòn chia làm 4 cấp, chiều cao câychia ra 5 mức;

những biến liên tục, VD: nhiệt độ, giá trị tài sản trung bình

- Tính nhất quán logic (logical consistency):

tính nhất quán liên quan đến mối quan hệ logic giữa những yếu tố dữ liệu được duytrì như thế nào;

VD: ranh giới khu rừng, mực nước trong hồ chứa, ranh giới chung của hai dữ liệu cósai lệch

- Độ phân giải:

độ phân giải của dữ liệu là đơn vị có thể nhận biết nhỏ nhất;

trong trường hợp ảnh máy bay và ảnh vệ tinh chính là độ phân giải không gian;

VD: độ phân giải ảnh Landsat ETM là 15, 30m và SPOT là 2.5, 5, 10, 20m;

đối với bản đồ chuyên đề, độ phân giải là kích thước nhỏ nhất của đối tượng được thể

hiện trên bản đồ còn gọi là đơn vị bản đồ tối thiểu.

Trang 45

* Thành phần ở cấp vĩ mô

- Tính toàn diện được nhóm thành 3 loại:

tính toàn diện về độ phủ;

tính toàn diện về phân loại;

tính toàn diện về kiểm tra

Tính toàn diện về phân loại và kiểm tra chính là yếu tố quan trọng về chất lượng dữ liệu

- Thời gian: là yếu tố quan trọng khi sử dụng nhiều loại thông tin địa lý, chẳng hạn như:

thông tin về dân số có thể thay đổi đáng kể trong một năm;

sử dụng đất thay đổi nhanh chóng trong vùng đô thị hóa;

trong vùng sản xuất nông nghiệp nhiều vụ mỗi năm

- Lý lịch dữ liẹäu: là lịch sử dữ liệu, dữ liệu gốc và những bước xữ lý dùng để sản xuất dữ liệu

dữ liệu gốc: gồm tài liệu ghi chép, sổ ghi thực địa, ảnh máy bay, bản đồ;

trong một số trường hợp hiểu biết về lý lịch dữ liệu là xem xét quan trọng trong việc

Trang 46

46

* Thành phần thông dụng

- Tính tiếp cận: liên quan đến việc dễ dàng tiếp cận và sử dụng dữ liệu hay

không

một số dữ liệu do tổ chức tư nhân quản lý, một số khác do nhà nước quản lý sẽ bị hạn chế tiếp cận vì lý do bảo mật.

- Giá thành trực tiếp và gián tiếp:

giá thành trực tiếp là giá phải trả để mua dữ liệu;

giá thành gián tiếp bao gồm thời gian và vật liệu dùng để có thể khai thác dữ liệu đó, chẳng hạn như dữ liệu được mua không tương thích với tập hợp dữ liệu đang được sử dụng hoặc không trong dạng số.

Trang 47

Các thành phần chất lượng dữ liệu:

Lý lịch dữ liệu (metadata)

1 Thông tin nhận dạng

1.1 Tên của tập dữ liệu

1.2 Mô tả tóm tắt (kiểu dạng, nội dung chính…)

1.3 Mục đích xây dựng, các ứng dụng có thể

1.4 Phạm vi/ Vị trí không gian mà dữ liệu bao phủ (tên vùng, các điểm biên)

1.5 Xuất xứ của tập dữ liệu (nguồn gốc và phần mềm được sử dụng, format dữ

liệu) 1.6 Ngôn ngữ sử dụng – font

1.7 Thời gian xây dựng dữ liệu (bắt đầu, kết thúc)

1.8 Hiện trạng (tình hình xây dựng – hoàn thành)

1.9 Kế hoạch cập nhật dữ liệu (chu kỳ cập nhật, ngày cập nhật cuối…)

1.10 Sử dụng dữ liệu (bản quyền, ràng buộc truy cập, ràng buộc sử dụng…)

1.11 Đơn vị xây dựng

1.12 Đơn vị quản lý (thông tin để liên lạc)

Trang 48

48

2 Thông tin về chất lượng dữ liệu

2.1 Nguồn gốc dữ liệu (hình thức gốc, tỉ lệ gốc, phương thức xử lý…)2.2 Độ chính xác vị trí

2.3 Độ chính xác thuộc tính2.4 Tính toàn vẹn/ đầy đủ

3 Thông tin về tổ chức dữ liệu không gian

3.1 Mô hình và cấu trúc dữ liệu không gian (vector/raster; spaghetti/topology,…)3.2 Tổ chức dữ liệu

4 Thông tin tham chiếu không gian

4.1 Hệ toạ độ (lưới chiếu, ellipsoid, đặc điểm sai số, đơn vị toạ độ…)4.2 Hệ độ cao (Điểm mốc cao độ, đơn vị, độ phân giải…)

4.3 Hệ độ sâu (điểm mốc độ sâu, đơn vị, độ phân giải…

5 Thông tin về nội dung dữ liệu

5.1 Dữ lệu không gian (tên lớp, nhóm lớp, mô tả, loại đối tượng, số lượng)5.2 Dữ liệu thuộc tính (tổng số field, tên, kiểu dữ liệu, dộ rộng, định nghĩa, đơn vị…)5.3 Dữ liệu thời gian (tên field, mô tả, độ rộng…)

Trang 49

6 Thông tin về lưu trữ và bảo dưỡng

6.1 Định dạng dữ liệu lưu trữ6.2 Ngày được lưu

6.3 Chu kỳ cập nhật (dữ liệu không gian, dữ liệu thuộc tính)6.4 Phân cấp lưu trữ (cấp được lưu trữ)

7 Thông tin về phân phối

7.1 Mô tả dữ liệu phân phối (format, kích thước, phương tiện…)7.2 Điều kiện truy cập

7.3 Tính chất pháp lý

8 Tham chiếu metadata

8.1 Ngày tạo ra8.2 Kế hoạch cập nhật8.3 Đơn vị / cá nhân trách nhiệm

Trang 50

50

b Các nguồn sai số

Những nguồn sai số thường gặp trong sử dụng GIS:

* Thu thập dữ liệu:

sai số thu thập dữ liệu tại thực địa;

sai số trong các bản đồ hiện hửu được dùng như bản đồ gốc;

sai số trong phân tích ảnh viễn thám.

* Nhập dữ liệu:

sai số trong quá trình số hóa do con người và thiết bị;

sai số vốn có của đối tượng địa lý (VD: đường bờ, bìa rừng)

* Lưu trữ dữ liệu:

chính xác về số không đủ;

Trang 51

b Các nguồn sai số

* Thao tác dữ liệu:

sai số ranh giới;

sai số lan truyền khi chồng lớp dữ liệu;

sai lệch nhỏ (sliver) gây ra trong quá trình chồng các polygon.

* Xuất dữ liệu:

không chính xác về tỉ lệ;

sai số gây ra do thiết bị xuất;

sai số gây ra do tính không ổn định của phương tiện lưu trữ;

sai số vốn có của đối tượng địa lý (VD: đường bờ, bìa rừng).

* Sử dụng kết quả:

thông tin có thể được hiểu không chính xác;

Trang 52

52

3.3 QUẢN LÝ DỮ LIỆU

3.3.1 Khái niệm cơ sở dữ liệu 3.3.2 Mô hình dữ liệu thuộc tính 3.3.3 Mô hình dữ liệu không gian 3.3.4 Cơ sở dữ liệu GIS

Trang 53

3.3.1 Khái niệm cơ sở dữ liệu

- Cơ sở dữ liệu (CSDL) là một tập hợp thôngtin về các sự kiện và các mối quan hệ củachúng

- Có hai cách tổ chức dữ liệu để xữ lý:

1 Các tập tin dữ liệu theo kiểu chia xẻ trong môi trường xữ lý tập tin

Nhược điểm của cách tổ chức này là:

lệnh để truy xuất tập tin dữ liệu phảiđược ghi trong mỗi chương trình ứngdụng, nếu có thay đổi trong tập tin dữliệu thì lệnh truy xuất cũng phải thayđổi cho mỗi chương trình ứng dụng;

nếu cùng lúc có nhiều chương trình vànhiều người truy xuất và thay đổi trêncùng tập tin dữ liệu, thì cần có bộphận kiểm tra, ai được truy xuất đếnCSDL và loại thay đổi nào được phépthực hiện

File dử liệu 1

File dử liệu 2

File dử liệu 3

Chương trình ứng dụng 1

Đ ầu ra 2

Chương trình ứng dụng 2

Đ ầu ra 1

Tiêu đề	Chương 3 Hệ Thông Tin Địa Lý
Chuyên ngành	Hệ Thống Thông Tin Địa Lý
Thể loại	Chương

Định dạng
Số trang	99
Dung lượng	5 MB