Nội dung bài giảng: Chương I. Giới thiệu về hệ thống thông tin địa lý (GIS); Chương II. Hệ thống tham chiếu không gian; Chương III. Mô hình và cấu truc dữ liệu không gian; Chương IV. Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS.Chương III. Mô hình và cấu truc dữ liệu không gian; Chương IV. Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS.
TỔNG QUAN VỂ HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ
Chức năng của hệ thống thông tin địa lý
Chương II Hệ thống tham chiếu không gian 9 6 3
1 Hệ toạ độ địa lý
2 Hệ toạ độ quy chiếu
3 Các phép chiếu cơ bản
Chương III Mô hình và cấu truc dữ liệu không gian 14 8 6
1 Các khái niệm cơ sở
2 Mô hình thông tin không gian
3 Mô hình dữ liệu raster
4 Mô hình dữ liệu vectơ
5 Mô hình dữ liệu lưới tam giác không đều
6 Biến đổi từ vectơ sang raster và ngƣợc lại
Chương IV Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS 16 10 6
1 Thu thập thông tin địa lý và các phương pháp nhập dữ liệu địa lý
2 Cơ sở dữ liệu thông tin địa lý
Nhiệm vụ của sinh viên:
Tham gia đầy đủ các buổi học lý thuyết và thực hành, hoàn thành các bài tập được giao, cũng như thực hiện các bài thi giữa học phần và thi kết thúc học phần theo đúng quy định.
1 Đặng Văn Đức, Hệ thống tin địa lý GIS, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật 2001
2 Rolf A.de By, Principles of Geographic Information Systems, 2 nd edition, ITC, Enschede, The Netherlands, 2001
Hình thức và tiêu chuẩn đánh giá sinh viên:
- Hình thức thi: tự luận
Tiêu chuẩn đánh giá sinh viên được xác định dựa trên sự tham gia của sinh viên trong các buổi học lý thuyết và thực hành, kết quả thực hiện các bài tập được giao, cũng như kết quả của các bài thi giữa học phần và bài thi kết thúc học phần.
Thang điểm: Thang điểm chữ A, B, C, D, F Điểm đánh giá học phần: Z = 0,3X + 0,7Y
Bài giảng này là tài liệu chính thức của Bộ môn Hệ thống Thông tin thuộc Khoa Công nghệ Thông tin, được sử dụng để giảng dạy cho sinh viên.
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ
1 Tổng quan về hệ thông tin địa lý Địa lý (geography) đƣợc hình thành từ hai khái niệm: trái đất (geo-earth) và tiến trình mô tả (graphy) Nhƣ vậy, địa lý đƣợc xem nhƣ tiến trình mô tả trái đất Khi mô tả trái đất, các nhà địa lý luôn đề cập đến quan hệ không gian Chìa khóa của nghiên cứu các quan hệ không gian là bản đồ Theo Hiệp hội Bản đồ Quốc tế thì bản đồ là biểu diễn bằng đồ họa tập các đặc trƣng trừu tƣợng và các quan hệ không gian trên bề mặt trái đất Nói một cách khác bản đồ là quá trình chuyển đổi từ thông tin bề mặt trái đất sang bản đồ giấy
Hệ thống thông tin là quá trình tiền xử lý dữ liệu thô để tạo ra thông tin hữu ích cho quyết định Nó bao gồm các bước từ lập kế hoạch, thu thập, lưu trữ, phân tích dữ liệu đến sử dụng thông tin để ra quyết định Bản đồ cũng được xem là một loại hệ thống thông tin, với dữ liệu và thông tin suy diễn phục vụ cho việc ra quyết định Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một hệ thống chuyên biệt để làm việc với dữ liệu không gian và tọa độ địa lý, bao gồm ba khái niệm chính: địa lý, thông tin và hệ thống.
Geographical Information System (Anh, Úc, Canada)
Geographic Information Science (nghiên cứu lý thuyết và quan niệm của hệ thông tin địa lý vá các công nghệ thông tin địa lý)
Geographic Information Studies (nghiên cứu về ngữ cảnh xã hội của thông tin)
Khái niệm “địa lý” trong GIS liên quan đến các đặc trưng không gian, được ánh xạ đến các đối tượng trong môi trường tự nhiên Những đặc trưng này có thể là vật lý, văn hóa hoặc kinh tế Trên bản đồ, các đặc trưng không gian được biểu diễn qua hình ảnh của các đối tượng thực tế, với biểu tượng, màu sắc và kiểu đường khác nhau để thể hiện rõ ràng các yếu tố trên bản đồ 2D.
Khái niệm "thông tin" trong GIS liên quan đến khối dữ liệu lớn, bao gồm các thuộc tính và đặc tính của các đối tượng thế giới thực Những dữ liệu này, còn gọi là dữ liệu phi hình học hay dữ liệu thống kê, kết hợp với thông tin vị trí, đóng vai trò quan trọng trong việc lưu trữ và quản lý các đặc trưng không gian.
Khái niệm "hệ thống" trong GIS nhấn mạnh cách tiếp cận hệ thống, trong đó các trường của GIS được chia nhỏ thành các mô-đun dễ quản lý và hiểu Tuy nhiên, các mô-đun này vẫn được tích hợp thành một hệ thống thống nhất và toàn vẹn Công nghệ thông tin đóng vai trò quan trọng và thiết yếu trong việc xây dựng các hệ thống thông tin, hầu hết đều dựa trên nền tảng máy tính.
Công nghệ thông tin địa lý (geographic information technology) là công nghệ chuyên thu thập và xử lý thông tin địa lý, bao gồm ba loại cơ bản.
Hệ thống định vị toàn cầu (global postioning system-GPS): đo đạc vị trí trên mặt đất dựa trên cơ sở hệ thống các vệ tinh
Viễn thám (remote sensing): sử dụng vệ tinh để thu thập thông tin về trái đất
Hệ thông tin địa lý (GIS)
Thông tin địa lý bao gồm dữ liệu về bề mặt trái đất cùng với các diễn giải giúp con người dễ hiểu Thông tin này được thu thập từ bản đồ, đo đạc, viễn thám, điều tra, phân tích hoặc mô phỏng Nó bao hàm hai loại dữ liệu chính: dữ liệu không gian và dữ liệu phi không gian.
Hiện nay, GIS được định nghĩa theo nhiều cách, nhưng đều nhấn mạnh đến dữ liệu không gian và sự khác biệt giữa hệ thống thông tin quản lý và GIS Khác với bản đồ, GIS cho phép lưu trữ và biểu diễn dữ liệu một cách tách biệt, giúp người dùng quan sát từ nhiều góc độ khác nhau trên cùng một tập dữ liệu Dưới đây là một số định nghĩa phổ biến về GIS.
Định nghĩa của dự án The Geographer’s Craft, khoa địa lý, trường đại học Texas
GIS là hệ thống cơ sở dữ liệu số chuyên dụng, sử dụng hệ trục tọa độ không gian làm phương tiện tham chiếu chính Nó bao gồm các công cụ phục vụ cho nhiều công việc khác nhau trong quản lý và phân tích dữ liệu không gian.
Nhập dữ liệu từ bản đồ giấy, ảnh vệ tinh, ảnh máy bay, số liệu điều tra và các nguồn khác
Lưu trữ dữ liệu, khai thác, truy vấn CSDL
Biến đổi dữ liệu, phân tích, mô hình hóa, bao gồm các dữ liệu thống kê và dữ liệu không gian
Lập báo cáo, bao gồm các bản đồ chuyên đề, các bảng biểu, biểu đồ và kế hoạch
GIS liên quan chặt chẽ đến cơ sở dữ liệu (CSDL), với thông tin trong GIS được liên kết với tham chiếu không gian, sử dụng tham chiếu này làm phương tiện chính để lưu trữ và truy cập thông tin Ngoài ra, GIS là công nghệ tích hợp với khả năng phân tích đa dạng, bao gồm phân tích ảnh máy bay, ảnh vệ tinh, tạo lập mô hình thống kê và vẽ bản đồ Cuối cùng, GIS không chỉ đơn thuần là phần cứng và phần mềm riêng lẻ mà còn là công cụ hỗ trợ quyết định hiệu quả.
Định nghĩa của David Cowen, Mỹ
Hệ thống GIS bao gồm phần cứng, phần mềm và quy trình nhằm thu thập, quản lý, xử lý, phân tích, mô hình hóa và hiển thị dữ liệu không gian Nó giúp giải quyết các vấn đề quản lý và lập kế hoạch phức tạp Mặc dù thế giới thực rất phức tạp, con người vẫn cần lưu trữ và quản lý dữ liệu chính xác về nó, do đó, cần có cơ sở dữ liệu lớn để đáp ứng yêu cầu này.
Để lưu trữ dữ liệu không gian của thế giới thực và máy tính, cần giảm số lượng dữ liệu đến mức có thể quản lý được thông qua quá trình đơn giản hóa hay trừu tượng hóa Trừu tượng hóa giúp tổng quát hóa và ý tưởng hóa vấn đề, loại bỏ các chi tiết thừa để tập trung vào những điểm chính, cơ bản Các đặc trưng đại lý cần được biểu diễn bởi các thành phần rời rạc hoặc đối tượng để lưu trữ trong cơ sở dữ liệu máy tính.
Người sử dụng Thế giới thực
HỆ THỐNG THAM CHIẾU KHÔNG GIAN
Các phép chiếu cơ bản
Chương III Mô hình và cấu truc dữ liệu không gian 14 8 6
1 Các khái niệm cơ sở
2 Mô hình thông tin không gian
3 Mô hình dữ liệu raster
4 Mô hình dữ liệu vectơ
5 Mô hình dữ liệu lưới tam giác không đều
6 Biến đổi từ vectơ sang raster và ngƣợc lại
Chương IV Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS 16 10 6
1 Thu thập thông tin địa lý và các phương pháp nhập dữ liệu địa lý
2 Cơ sở dữ liệu thông tin địa lý
Nhiệm vụ của sinh viên:
Tham gia đầy đủ các buổi học lý thuyết và thực hành, hoàn thành các bài tập được giao, cũng như thực hiện các bài thi giữa kỳ và thi cuối kỳ theo đúng quy định là những yêu cầu quan trọng trong quá trình học tập.
1 Đặng Văn Đức, Hệ thống tin địa lý GIS, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật 2001
2 Rolf A.de By, Principles of Geographic Information Systems, 2 nd edition, ITC, Enschede, The Netherlands, 2001
Hình thức và tiêu chuẩn đánh giá sinh viên:
- Hình thức thi: tự luận
Tiêu chuẩn đánh giá sinh viên dựa vào mức độ tham gia học tập trong các buổi lý thuyết và thực hành, kết quả thực hiện các bài tập được giao, cũng như điểm số từ các bài thi giữa học phần và bài thi cuối học phần.
Thang điểm: Thang điểm chữ A, B, C, D, F Điểm đánh giá học phần: Z = 0,3X + 0,7Y
Bài giảng này là tài liệu chính thức của Bộ môn Hệ thống Thông tin thuộc Khoa Công nghệ Thông tin, được sử dụng để giảng dạy cho sinh viên.
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ
1 Tổng quan về hệ thông tin địa lý Địa lý (geography) đƣợc hình thành từ hai khái niệm: trái đất (geo-earth) và tiến trình mô tả (graphy) Nhƣ vậy, địa lý đƣợc xem nhƣ tiến trình mô tả trái đất Khi mô tả trái đất, các nhà địa lý luôn đề cập đến quan hệ không gian Chìa khóa của nghiên cứu các quan hệ không gian là bản đồ Theo Hiệp hội Bản đồ Quốc tế thì bản đồ là biểu diễn bằng đồ họa tập các đặc trƣng trừu tƣợng và các quan hệ không gian trên bề mặt trái đất Nói một cách khác bản đồ là quá trình chuyển đổi từ thông tin bề mặt trái đất sang bản đồ giấy
Hệ thống thông tin là quá trình xử lý dữ liệu thô để tạo ra thông tin hữu ích cho quyết định Quy trình này bao gồm lập kế hoạch, thu thập, lưu trữ, phân tích dữ liệu và sử dụng thông tin để ra quyết định Bản đồ được coi là một loại hệ thống thông tin, vì nó tập hợp dữ liệu và thông tin suy diễn phục vụ cho việc ra quyết định Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một dạng hệ thống thông tin chuyên biệt, được thiết kế để xử lý dữ liệu không gian và tọa độ địa lý Khái niệm GIS bao gồm ba yếu tố chính: địa lý, thông tin và hệ thống.
Geographical Information System (Anh, Úc, Canada)
Geographic Information Science (nghiên cứu lý thuyết và quan niệm của hệ thông tin địa lý vá các công nghệ thông tin địa lý)
Geographic Information Studies (nghiên cứu về ngữ cảnh xã hội của thông tin)
Khái niệm "địa lý" trong GIS liên quan đến các đặc trưng địa lý và không gian, được ánh xạ đến các đối tượng không gian Các đối tượng này có thể là vật lý, văn hóa hoặc kinh tế trong tự nhiên Trên bản đồ, các đặc trưng này được thể hiện qua biểu tượng, màu sắc và kiểu đường, tạo nên hình ảnh của các đối tượng không gian trong thế giới thực.
Khái niệm “thông tin” trong GIS liên quan đến khối lượng dữ liệu khổng lồ, bao gồm các thuộc tính và đặc tính của các đối tượng thế giới thực Những dữ liệu này, được gọi là dữ liệu phi hình học hay dữ liệu thống kê, cùng với thông tin vị trí, là cần thiết cho việc lưu trữ và quản lý các đặc trưng không gian.
Khái niệm "hệ thống" trong GIS nhấn mạnh cách tiếp cận hệ thống, trong đó các trường hệ thống được phân chia thành các mô-đun để dễ hiểu và quản lý, nhưng vẫn được tích hợp thành một hệ thống thống nhất và toàn vẹn Công nghệ thông tin đóng vai trò quan trọng và cần thiết cho cách tiếp cận này, với hầu hết các hệ thống thông tin được xây dựng dựa trên nền tảng máy tính.
Công nghệ thông tin địa lý (geographic information technology) là công nghệ chuyên dụng để thu thập và xử lý thông tin địa lý, bao gồm ba loại cơ bản.
Hệ thống định vị toàn cầu (global postioning system-GPS): đo đạc vị trí trên mặt đất dựa trên cơ sở hệ thống các vệ tinh
Viễn thám (remote sensing): sử dụng vệ tinh để thu thập thông tin về trái đất
Hệ thông tin địa lý (GIS)
Thông tin địa lý cung cấp dữ liệu về bề mặt trái đất và diễn giải để dễ hiểu hơn Nó được thu thập từ bản đồ, đo đạc, viễn thám, điều tra, phân tích và mô phỏng Thông tin địa lý bao gồm hai loại dữ liệu chính: dữ liệu không gian và dữ liệu phi không gian.
GIS, hay Hệ thống Thông tin Địa lý, được định nghĩa qua nhiều cách nhưng đều nhấn mạnh vào khái niệm dữ liệu không gian và sự phân biệt giữa hệ thống thông tin quản lý và GIS Khác với bản đồ, GIS có ưu điểm trong việc lưu trữ và biểu diễn dữ liệu một cách tách biệt, cho phép người dùng quan sát cùng một tập dữ liệu từ nhiều góc độ khác nhau Dưới đây là một số định nghĩa phổ biến về GIS.
Định nghĩa của dự án The Geographer’s Craft, khoa địa lý, trường đại học Texas
GIS là một hệ thống cơ sở dữ liệu số chuyên dụng, sử dụng hệ trục tọa độ không gian làm phương tiện tham chiếu chính Nó bao gồm các công cụ phục vụ cho nhiều công việc khác nhau trong quản lý và phân tích dữ liệu không gian.
Nhập dữ liệu từ bản đồ giấy, ảnh vệ tinh, ảnh máy bay, số liệu điều tra và các nguồn khác
Lưu trữ dữ liệu, khai thác, truy vấn CSDL
Biến đổi dữ liệu, phân tích, mô hình hóa, bao gồm các dữ liệu thống kê và dữ liệu không gian
Lập báo cáo, bao gồm các bản đồ chuyên đề, các bảng biểu, biểu đồ và kế hoạch
GIS liên quan chặt chẽ đến cơ sở dữ liệu (CSDL), nơi mà tất cả thông tin đều được liên kết với tham chiếu không gian, giúp lưu trữ và truy cập dữ liệu hiệu quả Đây là công nghệ tích hợp, cho phép thực hiện các phân tích như phân tích ảnh máy bay, ảnh vệ tinh, xây dựng mô hình thống kê và tạo bản đồ Hơn nữa, GIS không chỉ là phần cứng và phần mềm riêng lẻ mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ quyết định.
Định nghĩa của David Cowen, Mỹ
Hệ thống GIS bao gồm phần cứng, phần mềm và quy trình nhằm thu thập, quản lý, xử lý, phân tích, mô hình hóa và hiển thị dữ liệu không gian, giúp giải quyết các vấn đề phức tạp trong quản lý và lập kế hoạch Trong bối cảnh thế giới thực có độ phức tạp vô hạn, nhu cầu lưu trữ và quản lý dữ liệu chính xác ngày càng tăng, đòi hỏi một cơ sở dữ liệu lớn để đáp ứng yêu cầu này.
Để lưu trữ dữ liệu không gian của thế giới thực và máy tính, cần giảm số lượng dữ liệu xuống mức có thể quản lý được thông qua quá trình đơn giản hóa hay trừu tượng hóa Trừu tượng hóa giúp tổng quát hóa và hình dung vấn đề, loại bỏ các chi tiết thừa để tập trung vào những điểm chính và cơ bản Các đặc trưng của đại lý cần được biểu diễn bằng các thành phần rời rạc hoặc đối tượng để lưu trữ trong cơ sở dữ liệu máy tính.
Người sử dụng Thế giới thực
