bai6

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:

– Nhập dữ liệu

– Xử lý dữ liệu sơ bộ

– Lưu trữ và biên tập dữ liệu

– Tìm kiếm và phân tích không gian

– Hiển thị và tương tác

Phân tích không gian trong GIS véctơ

• Ví dụ: Giả sử chúng ta đã có một hệ GIS lưu giữ các

thông tin địa lý về đất đai, chúng ta có thể tìm ra những câu trả lời cho các câu hỏi:

• Ai là chủ mảnh đất ở đầu phố?

• Hai vị trí cách nhau bao xa?

• Tổng diện tích đất nông nghiệp của Tỉnh là?

• Vùng đất dành cho hoạt động công nghiệp ở đâu?

• Tất cả các vị trí thích hợp cho xây dựng các toà nhà

mới nằm ở đâu?

• Kiểu đất ưu thế cho rừng thông là gì?

• Nếu xây dựng một đường quốc lộ mới ở đây, giao

thông sẽ chịu ảnh hưởng như thế nào?

Phân tích không gian trong GIS

véctơ

• Ví dụ 2: Khi đã có dữ liệu GIS về môi trường, chúng ta có thể biết được:

• Những địa điểm nào trong khu vực có mức độ ô nhiễm

không khí, ô nhiễm nguồn nước cao? Các nguồn gây ô

nhiễm là?

• Phạm vi ảnh hưởng của nguồn gây nhiễm chất thải công nghiệp? Phạm vi ảnh hưởng của ô nhiễm nguồn nước do hoạt động khai thác vàng trái phép gây ra?

• Khả năng phải gánh chịu các thảm họa môi trường do hoạt động khai thác rừng đầu nguồn trái phép (lũ lụt, hạn hán,

…)?

• Năm nay có khả năng sảy ra hạn hán Những khu vực có khả năng thiếu nước sinh hoạt do nguồn nước bị nhiễm mặn? Khả năng cung cấp nước cho sản xuất nông nghiệp?

Các chức năng phân tích không

gian

• Phần lớn các hệ thống phần mềm GIS đều có

đủ các chức năng để phân tích không gian,

chúng được khái quát bằng một số chức năng sau đây:

• Phân tích chồng xếp, chồng chập (Overlay)

• Phân tích liền kề - vùng đệm (Buffer zone)

• Nội suy không gian (Spatial Interpolation)

• Thực hiện các phép toán với dữ liệu raster

Tìm kiếm và truy vấn dữ liệu không gian

• Tìm kiếm(Searching)

Trong searching thì phép phân tích

thường dùng nhất là tìm đường đi

tối ưu sử dụng các luật quyết định

Luật quyết định thì giống như là

dựa trên thời gian ngắn nhất hoặc

15 15

25 1520

9

9 15 18 12

10 10

4 4

6 54

2

2 5 8 3

2 2

6

Tìm kiếm và truy vấn dữ liệu không gian

• Truy vấn dữ liệu

– Nhiều hệ thống sử dụng ngôn ngữ (Structure Query

Language) SQL để hình thành truy vấn

– Ví dụ:

SELECT:attribute name(s) (tên thuộc tính)

FROM: table (từ bảng dữ liệu)

WHERE: condition statement (or expression) (điều

kiện)

– sử dụng các toán tử điều kiện để tổ hợp các điều kiện

• Các toán tử quan hệ: >, <, =, ≤, ≥

• Các phép toán số học: +, -,× , :

• Các phép toán logic: AND, OR, NOT, XOR

– mở rộng SQL để truy vấn không gian

• một số hệ thống mở rộng toán tử không gian để

truy vấn, thí dụ WITHIN

• thí dụ, SELECT <Object> WITHIN <Specific

Area>

– tiêu chí tìm kiếm không gian bao gồm tìm kiếm trong

bán kính của điểm, trong chữ nhật bao hay trong đa

giác không đều

Các toán tử logic

A NOT B (A-B)

A AND B (AxB)

A OR B (A+B)

A XOR B (A OR B but not both) (A+B)-(AxB)

Chồng chập các dữ liệu, tạo vùng

đệm và nội suy

• với dữ liệu vector

• với dữ liệu raster

Chồng chập dữ liệu vector

 Chồng ch p dữ liệu vector là một kĩ thuật khá phức ập dữ liệu vector là một kĩ thuật khá phức

tạp bởi vì nó cần cập nhật topology mối quan hệ không gian giữa các điểm, các đ ờng, các vùng.

 Kết quả là tạo ra các đối t ợng đ ờng, vùng mới thêm

các điểm cắt ngang hoặc nút, ở đó cần chồng ch p ập dữ liệu vector là một kĩ thuật khá phức topology.

 Có 3 kiểu chồng ch p dữ liệu vector: ập dữ liệu vector là một kĩ thuật khá phức

 Chồng ch p điểm trong vùng ập dữ liệu vector là một kĩ thuật khá phức

 Chồng ch p đ ờng trên vùng ập dữ liệu vector là một kĩ thuật khá phức

 Chồng ch p vùng với vùng ập dữ liệu vector là một kĩ thuật khá phức

– tính toán giao điểm mỗi khi có hai đường thẳng giao nhau

– nếu đường thẳng cắt vùng sẽ tạo ra hai vùng mới

• Sau Topological overlay: Các quan hệ trong bản đồ mới tạo ra phải được cập nhật

• Kết quả của chồng chập cũng có thể là thông tin về quan hệ (thuộc tính) cho bản đồ cũ thay cho tạo lập ra đối tượng mới

– thí dụ: chồng chập bản đồ khu vực trường học trên miền điều tra – kết quả là bản đồ chỉ ra tổ hợp khu vực trường học/miền điều tra – với mỗi tổ hợp này, CSDL chứa đối tượng vùng

Chồng chập:

điểm trong đa

giác

• chồng chập các đối tượng điểm

trong vùng đòi hỏi tính tóan quan

hệ “is contained in”

• Kết quả là thuộc tính mới cho mỗi

điểm

– thí dụ, tổ hợp các giếng

khoan với các địa hạt, hãy tìm địa hạt có giếng

Chồng chập:

đường trên đa

giác

• chồng chập các đối tượng đường

trên các đối tượng vùng là tính

toán quan hệ “is contained in”

• Chia nhỏ đoạn thẳng tại mỗi biên

đối tượng vùng

– tổng số đọan thẳng ra lớn hơn tổng số đọan thẳng ở đầu vào

• vùng chứa là thuộc tính mới của

mỗi đoạn thẳng ở đầu ra

• Thí dụ, tổ hợp các dòng suối và

các địa hạt, hãy tìm các hạt có các đọan suối

• Thí dụ khác về đường cao tốc

chồng chập: đa giác

trên đa giác

• chồng chập hai layer của đối

• Thí dụ, đầu vào là biên của lưu

vực sông, biên của các địa hạt

hãy hình thành bản đồ ra là tổ

hợp của lưu vực sông/địa hạt

• Sau khi chồng chập có thể tái tạo

các lớp vào bằng cách làm tan

và trộn trên cơ sở các thuộc tính

do layer vào cung cấp

– vùng bảo vệ xung quanh hồ, suối

– vùng ô nhiễm ồn xung quanh đường cao tốc

– vùng dịch vụ xung quanh đường xe bus

– vùng ô nhiễm nước ngầm xung quanh địa điểm

– thí dụ, vùng đệm của khu dân cư cách xa mạng

lưới đường phố phụ thuộc vào loại đường phố

5 6Soil

0 1

Merge

Overlay Build Topology

Thí dụ về phân tích không gian

ID Buffer Species Soil

Gần hồ, cấm khai thác: 1

2

Thí dụ tái phân lớp – làm tan –

trộn

• Các bước

– Tái phân lớp các vùng đất trồng chỉ theo loại đất – Làm tan đường biên giữa các vùng có cùng loại đất – Trộn các đa giác vào đối tượng lớn hơn

Soil Types A, B and C Soil Types A, B and C

• Làm tan ranh giới nếu có cùng thuộc tính qui hoạch

• Kết quả là chỉ ra các vùng lớn của các lớp qui hoạch

tương tự

Phân tích không gian bằng dữ liệu

raster

Chång chÂp d÷ liÖu raster

 Chång ch p d÷ liÖu raster dÔ h¬n chång ch p ập d÷ liÖu vector lµ mét kÜ thuËt kh¸ phøc ập d÷ liÖu vector lµ mét kÜ thuËt kh¸ phøc

d÷ liÖu vector, bëi v× nã kh«ng cÇn bÊt cø to¸n

tö topology nµo, chØ gåm to¸n tö pixel víi pixel

Phép toán logíc trên Raster

• Những tế bào nào có giá trị A hoặc 7?

Các phép toán với dữ liệu raster

• Các toán tử dùng để xử lý raster bao gồm các

phép toán số học (+,-,×,/), các phép toán quan hệ (>,<,=, <=, >=), các phép toán logic (and, or, not,

A1=If(A<100, A, A+50)A

A1

Diễn giải: Nếu A mà nhỏ hơn 100 thì các giá trị ở A1 được giữ nguyên nếu không các giá trị sẽ được cộng thêm 50 (phần mềm mã mở GRASS GIS)

Các phép toán với dữ liệu raster (tt)

Phân tích không gian bằng raster

• cách xa hồ hay sông hơn

500 m để tránh xói mòn

• Các bước thực hiện

Layer 1:

Hồ Layer 2:Rừng Tưới tiêuLayer 3:

Mở rộng Mã hóa lại Mã hóa lạiLayer 6:

Gần hồ

Layer 4:

Cây có thể đốn

Layer 5:

Đất được tưới tiêu

Xếp chồng

Mã hóa lạiLayer 7:

Vùng xa hồ

Layer 8:

Cây đốn được

và đất trồng

Xếp chồngLayer 5:

Rừng có thể khai thác

Thí dụ phân tích không gian

Layer2: cây rừng Layer4: cây có thể đốn

Layer3: thủy lợi Layer5: đất được tưới tiêu

Thí dụ phân tích không gian (tt)

Thí dụ phân tích không gian (tt)

• Kết của của phân tích trong thí

nhau trong các GIS khác nhau

• Các thao tác trên là cơ bản có

trong mọi GIS

Tạo vùng đệm trên dữ liệu raster

• Tạo vùng đệm đối với dữ liệu raster cũng tương tự như đối với dữ liệu vector Cũng sử dụng các điểm, đường và vùng

• vùng đệm tạo ra vùng mới, bao quanh đối tượng đệm, vùng mới này sẽ phụ thuộc vào kích thước pixel

• Ví dụ: kích thước pixel là 500m thì vùng đệm phải có kích thước từ 500m trở lên

– Hình dưới đây là vùng đệm xung quanh đường cao tốc, khu vực có tiếng ồn cao

Hiển thị và tương tác

Lớp sông, hồ và lớp vị trí điểm giếng khoan khai thác nước ngầm của Hà nội

Hiển thị 3D