bai5

bài giảng viễn thám của Pgs.ts Trần Xuân Trường

KHÁI QUÁT VỀ NHỮNG CHỨC

NĂNG CỦA GIS

• Phần lớn các phần mềm về GIS đều có các chức năng mà có thể phân ra thành 5 đặc trưng sau:

Bản đồ và tài liệu liên quan

Nhập dữ liệu

Dữ liệu thô

Xử lý dữ liệuvà biên tập dữ liệu

Dữ liệu đã xử lý

Tìm kiếm và phân tich không gian

Giải đoán

tương tác

Cơ sở dữ liệu

Các phương pháp nhập dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính

Các loại nguồn dữ liệu

• Nguồn dữ liệu sơ cấp (primary data)

– một số loại dữ liệu trong CSDL không gian

có thể được đo trực tiếp

• thí dụ: lấy mẫu thực địa hay viễn thám

– mật độ lấy mẫu xác định độ phân giải dữ liệu

• mật độ thời gian, mật độ không gian

– có vài cách chuẩn khi lấy mẫu

• mẫu ngẫu nhiên

• mẫu có hệ thống: chọn theo qui luật, thí

dụ từng km

• mẫu theo phân tầng: lấy nhiều mẫu hơn

tại nơi có mức độ biến đổi cao hơn

Mẫu ngẫu nhiên Mẫu hệ thống

Mẫu phân tầng

Nguồn dữ liệu thứ cấp (secondary data)

nhiều dữ liệu địa lý có thể thu thập từ bản đồ, bảng hay CSDL

có sẵn

do vậy có tên là nguồn thứ cấp

quan trọng là phải thu thập thông tin bổ sung vào dữ liệu này

để có thể diễn giải chính xác

thông tin về phương pháp thu thập và tổng hợp dữ liệuthông tin về lược đồ mã hóa, về độ chính xác của thiết bị

do vậy, người sử dụng sẽ biết được họ cần làm gì (tiền

xử lý) trước khi nhập dữ liệu vào GIS

Các loại nguồn dữ liệu

• Cần tự động hóa quá trình nhập liệu càng nhiều càng tốt

• Nhập liệu vào GIS đòi hỏi mã hóa dữ liệu vị trí và dữ liệu thuộc tính

• Dữ liệu vị trí được thu thập như tọa độ trong hệ tọa độ Đề các

– bản đồ nguồn có thể ở trong phép chiếu và trong tỷ lệ khác

nhau – cần biến đổi dữ liệu để chuyển toàn bộ chúng về hệ thống tọa

độ thống nhất

• Dữ liệu thuộc tính thường được thu thập và lưu trữ vào các bảng

– tách tự động dữ liệu không gian khỏi bản đồ và ảnh chụp

– thí dụ: máy quét (scanner)

• Chuyển đổi trực tiếp từ các nguồn dữ liệu số khác

• Việc nhập dữ liệu bằng tiếng nói đang được thử nghiệm, đặc biệt là

sử dụng để điều khiển các thao tác của bàn số hóa

– chưa có nhiều kết quả Cần thiết phải hiệu chuẩn lại giữa các thao tác viên khác nhau.

Nhập liệu bằng bàn phím

• Sử dụng bàn phím để nhập dữ

liệu thuộc tính và đôi khi nhập cả

dữ liệu vị trí

• Nhập tọa độ kinh vĩ độ của điểm

– từ danh sách tên vị trí và tọa

• Đây là thiết bị hay được sử dụng

nhất để nhập tọa độ

• Bàn số hóa bao gồm lưới các cuộn

dây phát sinh trường điện từ để

con chạy (cursor) có thể nhận biết

Cho độ chính xác cao (đến 0.1

mm)

• Tọa độ x/y theo đơn vị bàn số hóa

sẽ được chuyển trực tiếp vào GIS

Số hóa thủ công

• Các loại lỗi hay xảy ra

– vẽ hụt, vẽ quá, hình thành đa giác lạ Vẽ quá Vẽ hụt

Các đa giác vụn

Khớp các tờ bản đồ

Nhập liệu bằng máy scanner

• Scanner có “bộ tách điện tử” chuyển

động theo bản đồ và ghi nhận cường

• Để sử dụng cho GIS véctơ, dữ liệu này

phải được chuyển đổi sang khuôn mẫu

véctơ theo các cách sau

– Thao tác bằng tay (on-screen

digitizing)

– Tự động (raster-vector conversion)

line-tracing

• Thông thường đòi hỏi công việc sửa

đổi, hiệu chỉnh dữ liệu đáng kể

Đo đạc

• Phương pháp nhập liệu này hình thành trước hết để đo vẽ bản đồ

• Việc ứng dụng phương pháp đo đạc đòi hỏi hệ thống tham chiếu địa lý

• Kết quả của đo đạc là dữ liệu véctơ 2D hay 3D với độ chính xác đến

cm-dm, có thể nhập trực tiếp vào máy tính

 đo góc đến một điểm, đo khoảng cách từ

nó, sau đó sử dụng các điểm đã biết để

tính vị trí của điểm đo

 tốc độ đo phụ thuộc vào biến đổi địa hình

và mật độ lấy mẫu Có thể đạt tới

1000-1500 điểm/ngày

 thiết bị đo khoảng cách và góc còn được

gọi là toàn đạc (total station)

24 (+3 dự trữ) vệ tinh bay

ở quĩ đạo 19300 km, thực hiện hai vòng quay / ngày.

– Quĩ đạo được sắp đặt sao

cho vào thời điểm bất kỳ có thể nhìn thấy ít nhất 4 vệ tinh từ Trái đất.

Photo courtesy

NASA

NAVSTAR GPS satellite

Bản đồ và tài liệu liên quan

Giải đoán

tương tác

Cơ sở dữ liệu

XỬ LÝ DỮ LIỆU VÀ BIÊN TẬP DỮ

LIỆU

1 Biên tập dữ liệu

2 Tạo Topology cho các dữ liệu vector

3 Phân loại các đối tượng cho các loại ảnh viễn thám

4 Chuyển đổi dữ liệu từ raster sang vector và ngược lại

5 Nội suy mô hình số địa hình

Sửa chữa dữ liệu

• Các loại lỗi hay xảy ra

• Đường lơ lửng (chưa tới đích và vượt quá đích) (undershoot, overshoot)

• Các điểm nút giả và thiếu nút tại chỗ cắt nhau

• Polygon không có nhãn

• Xung đột các nhãn trong một polygon

• Các đường số hóa bị trùng nhau tạo nên các polygon vụn

• Loại bỏ lỗi

– Bất kỳ bản đồ số hóa nào đều đòi hỏi tiền xử lý trước khi lưu trữ trong CSDL – Kiểm tra thiếu đặc trưng?

– Nối các đường thẳng

– Loại bỏ các đa giác vụn

– Có thể tự động hóa một số bước loại bỏ lỗi nói trên

Lỗi bắt chưa tới đích và bắt vượt

quá đích

Bốn đoạn thẳng A,B, C, D có thể chỉ bắt vào nhau theo cặp như ở hình

b, hoặc bắt cả vào nhau như ở hình c, tùy thuộc vào dung sai của người biên tập

a

Thiếu nút ở điểm giao nhau

Điểm nút giả làm cho hai đường cắt nhau

Thiếu nút ở điểm giao nhau

Thiếu nhãn và thừa nhãn

Hai nhãn cùng nằm trong một polygon

Không có nhãn

Khớp bản đồ và loại bỏ đa giác vụn

Sửa lỗi thuộc tính

• Đối với lỗi thuộc tính thì thường xảy ra trường

hợp mất thuộc tính Lỗi này có thể tìm thấy mà không cần phải so sánh với dữ liệu nhập vào

bằng cách tìm kiếm những đối tượng chưa có

thuộc tính để từ đó ta có thể nhập thêm vào

• Hoặc một loại lỗi nữa cũng có thể xảy ra đó là lỗi

do người biên tập, lỗi này là nhập dữ liệu thuộc tính bị sai, có thể là đánh máy sai hoặc là đọc sai rồi dẫn đến nhập sai dữ liệu

Tạo cấu trúc Topology

• Về mặt tổng quát mối quan hệ Topology đại diện cho các đối tượng không gian

(điểm, đường, vùng) và mối quan hệ của các đối tượng không gian đó với những đối tượng liền kề

Xây dựng topo cho CSDL véctơ

C

D 0

Phân loại đối tượng cho các loại

ảnh viễn thám

• Việc phân loại thường

dựa vào giá trị của từng

pixel sẽ được xếp vào

loại đối tượng nào

• Người ta sử dụng các

thuật toán để tiến hành

phân loại các đối tượng

vào các lớp

Chuyển đổi cơ sở dữ liệu dạng

vector và raster

• biến đổi vector sang raster là tìm tập hợp các pixel trong không gian raster trùng khớp với vị trí của điểm, đường, đường cong hay đa giác trong biểu diễn vector

Chuyển đổi từ raster sang vector tự

động

• Các bước chính chuyển đổi ảnh raster

sang véctơ

• chuyển ảnh đa mức xám về ảnh 2 màu

• loại bỏ nhiễu ngẫu nhiên