ĐỀ CƯƠNG HỌC PHẦN GIS CHUẨN

Mục lục:•Trình bày khái niệm và thành phần của GIS•Trình bày cách phân loại đối tượng địa lý tự nhiên.•Nêu khái niệm và đặc điểm, ưu nhược điểm của cấu trúc dữ liệu vector•Nêu khái niệm và đặc điểm của mô hình số độ cao•Nêu khái niệm và đặc điểm, ưu nhược điểm của cấu trúc dữ liệu raster•Phân biệt đối tượng địa lý với hiện tượng địa lý. Nêu các thông tin của đối tượng địa lý, hiện tượng địa lý có thể thể hiện trong GIS? Cho ví dụ•Khái niệm cơ sở dữ liệu? Khái niệm Cơ sở dữ liệu không gian? Khái niệm Cơ sở dữ liệu phi không gian?•Trình bày đặc điểm của các cấu trúc Spagetty, Topology.• Khái niệm Mô hình số độ cao? Trình bày các ứng dụng của mô hình số độ cao.• Trình bày khái niệm phân tích dữ liệu. Trình bày phân loại các phép phân tích dữ liệu trong GIS• Các chức năng cơ bản của hệ thống thông tin địa lý.• Nêu khái niệm và những lợi ích của chuẩn hóa dữ liệu địa lý.• Phép đo đạc là gì?•Phép truy vấn lựa chọn là gì ?•Phép chồng xếp dữ liệu là gì ?•Phép phân tích lân cận là gì ?•Trình bày các loại sai số dữ liệu địa lý do thu thập dữ liệuCâu 1: trình bày khái niệm và thành ph

ĐỀ CƯƠNG GIS Mục lục:

• Trình bày khái niệm và thành phần của GIS

• Trình bày cách phân loại đối tượng địa lý tự nhiên

• Nêu khái niệm và đặc điểm, ưu nhược điểm của cấu trúc dữ liệu vector

• Nêu khái niệm và đặc điểm của mô hình số độ cao

• Nêu khái niệm và đặc điểm, ưu nhược điểm của cấu trúc dữ liệu raster

• Phân biệt đối tượng địa lý với hiện tượng địa lý Nêu các thông tin của đối tượng địa lý, hiện tượng địa lý có thể thể hiện trong GIS? Cho ví dụ

• Khái niệm cơ sở dữ liệu? Khái niệm Cơ sở dữ liệu không gian? Khái niệm Cơ sở dữ liệu phi không gian?

• Trình bày đặc điểm của các cấu trúc Spagetty,

Topology

• Khái niệm Mô hình số độ cao? Trình bày các ứng dụng của mô hình số độ cao

• Trình bày khái niệm phân tích dữ liệu Trình bày phân loại các phép phân tích dữ liệu trong GIS

• Các chức năng cơ bản của hệ thống thông tin địa lý

• Nêu khái niệm và những lợi ích của chuẩn hóa dữ liệu địa lý

• Phép đo đạc là gì?

• Phép truy vấn lựa chọn là gì ?

• Phép chồng xếp dữ liệu là gì ?

• Phép phân tích lân cận là gì ?

• Trình bày các loại sai số dữ liệu địa lý do thu thập

dữ liệu

Câu 1: trình bày khái niệm và thành phần của GIS

• Khái niệm

GIS là một hẹ thống thông tin có khả năng xây dựng, cập nhật, lưu trữ, truy vấn, xử lý phân tích, và suất ra csc dữ liệu có liên quan tới vị trí địa lý, nhắm hỗ trợ ra quyết định trong các công tác quy hhoạch và quản lý taì nguyên thiên nhiên và môi trường

• Thành phần: Công nghệ GIS bao gồm 5 hợp phần

cơ bản là:

• Phần cứng:

• Thiết bị bao gồm máy vi tính, máy vẽ, máy in, bản

số hóa, thiết bị quét ảnh, các phương tiện lưu trữ số liệu,…

• Bộ xử lí trung tâm hay còn gọi là CPU, là phần cứng quan trọng nhất của máy vi tính CPU không những thực hành tính toán trên dữ liệu mà còn điều khiển sắp đặt phần cứng khác mà nó thì cần thiết cho việc quản lí thông tin theo sau thông qua hệ thống

• Bộ nhớ trong(RAM): Tất cả máy vi tính có một bộ nhớ trong mà chức năng như là “không gian làm việc” cho chương trình và dữ liệu

• Bộ sắp xếp và lưu trữ ngoài

• Các bộ phận dùng để nhập dữ liệu

+ Bàn số hóa

+ Scanner

• Các bộ phận để in ấn

+ Máy in

+ Máy vẽ

• Phần mềm: Là tập hợp các câu lệnh, chỉ thị nhằm điều khiển phần cứng của máy tính thực hiện một nhiệm vụ xác định, phần mềm hệ thống thông tin địa lý có thể là một hoặc tổ hợp các phần mềm máy tính Phần mềm trong GIS phải bao gồm các tính năng sau:

• Nhập và kiểm tra dữ liệu

• Lưu trữ và quản lý cơ sở dữ liệu

• Xuất dữ liệu

• Tương tác với người dùng

• Chuyên viên: Đây là 1 trong những hợp phần quan trọng của công nghệ GIS, đòi hỏi những chuyên viên hướng dẫn sử dụng hệ thống để thực hiện các chức năng phân tích và xử lý các số liệu

• Số liệu, dữ liệu địa lý: Số liệu được sử dụng trong GIS không chỉ là số liệu địa lý riêng lẻ mà còn phải được thiết kế trong một cơ sở dữ liệu

• Chính sách và quản lý : Đây là hợp phần rất quan trọng để đảm bảo khả năng hoạt động của hệ thống,

là yếu tố quyết định sự thành công của việc phát triển công nghệ GIS

2.Trình bày cách phân loại đối tượng địa lý tự nhiên.

• Đối tượng địa lý là những thực thể hay vật thể tự nhiên như song, ngòi, thửa đất hay thực thể nhân tạo như công trình hạ tầng kinh tế - xã hội trên bề mặt Trái đất

• Có nhiều cách khác nhau để nhóm các đối tượng địa lý:

+ Theo đặc điểm hình học: các đối tượng địa lý chia thành đối tượng dạng điểm, đường và vùng

+ Theo quan điểm toán học: các đối tượng địa lý có thể chia thành các đối tượng rời rạc và nhóm đối tượng liên tục

• Mỗi khu vực địa lý khác nhau sẽ có các đối tượng địa lý khác nhau Ở các vùng lãnh thổ có sự phát triển KTXH ở mức độ cao, các kiến trúc và cảnh quan do con người tác động, số các đối tượng địa lý thường phức tạp và khó hiển thị hơn các đối tượng của các vùng chưa có tác động của con người

• Khu vực đô thị thường đặc trưng bởi mạng lưới giao thông, hệ thông nước thải sinh hoạt…, việc

mô tả chi tiết các đối tượng ở vùng đô thị đòi hỏi phải chính xác và chi tiết nhằm giúp cho việc quản

lý dễ dàng hơn

• Các vùng nông thôn, vùng núi, vùng sâu, vùng xa

và vùng hải đảo số lượng dịa lý thường phân bố tuân theo quy luật nhất định

3 Nêu khái niệm và đặc điểm, ưu nhược điểm của cấu trúc dữ liệu vector

• Khái niệm: các đối tượng không gian khi biểu diễn

ở cấu trúc dữ liệu vector được tổ chức dưới dạng điểm, đường, vùng và được biểu diễn trên 1 hệ

thống tọa độ nào đó

Vị trí không gian của đối tượng được xác định bởi tọa

độ (x;y) trọng không gian 2D hoặc (x;y;z) trong không gian 3D trong 1 hệ tọa độ thống nhất

+điểm: dùng để biểu diễn các đối tượng không gian, mà

với tỷ lệ hiện đang xây dựng chỉ có thể thể hiện chúng như 1 cặp tọa độ (x;y) hoặc (x;y;z) Chúng là những đối tượng phi tỷ lệ

+ đường: : dùng để biểu diễn các đối tượng có dạng

tuyến, được tạo nên từ 2 hay nhiều hơn các cặp tọa độ (x;y) hoặc (x;y;z) các đối tượng dạng đuogừ cũng là đối tượng phi tỷ lệ

+ vùng: là các đối tượng không gian dạng 2D, vùng

biểu diễn các đối tượng mà kích thước của chúng đủ lớn

để thể hiện trên bản đồ theo tỷ lệ bản đồ Chúng là

những đường đa tuyến khép kín

+ biểu diễn dữ liệu địa lý chính xác

+ dung lượng bộ nhớ nhỏ, tiết kiệm bộ nhớ

+ khôi phục dữ liệu nhanh chóng

+ tính toán và chuyển đổi dữ liệu nhanh

+ bản đồ vector đẹp và chất lượng cao

+ cấu trúc dữ liệu phức tạp

+khó khăn khi chống xếp dữ liệu

+ cập nhật dữ lieu khó khăn hơn dữ liệu raster

+ kỹ thuật đắt tiền

• Nêu khái niệm và đặc điểm của mô hình số độ cao

• Khái niệm: mô hình số độ cao( DEM) là sự biểu

diễn bằng số của bề mặt địa hình hoặc khoảng

chênh cao của mặt đất so với một bề mặt mốc trắc địa nào đó ( bề mặt Geoid)

• Đặc điểm:

+ DEM dạng raster: • Trong mô hình Raster DEM

(grid): ma trận các ô vuông gồm các hàng và cột

• Mỗi một ô (cell) chứa giá trị độ cao của điểm trung tâm của ô

+ DEM dạng vector : • Trong cấu trúc Vector, DEM có thể được coi như là một lưới tam giác không đều - TIN (Triangle Irregular Network.)

• TIN là tập các đỉnh nối với nhau thành các tam giác, mỗi một tam giác được giới hạn bởi 3 điểm xác định về giá trị x,y và z (độ cao)

Đặc điểm của TIN

• TIN biểu diễn bề mặt liên tục từ những tập hợp điểm rời rạc phân bố bất kỳ

• TIN: tập hợp các điểm nối với nhau thành các tam giác – tạo nên bề mặt 3 chiều • Một điểm bất kỳ thuộc vùng biểu diễn sẽ nằm trên đỉnh, cạnh hoặc trong một tam giác của lưới tam giác Nếu một điểm không phải là đỉnh thì giá trị hình chiếu của nó có được từ phép nội suy tuyến tính (của hai điểm khác nếu điểm này nằm trên cạnh hoặc của ba điểm nếu điểm này nằm trong tam giác)

• Mô hình TIN là mô hình tuyến tính trong không gian

3 chiều Mô hình TIN: hiệu quả trong xây dựng bề mặt Mật độ của điểm trên bề mặt tỷ lệ với độ biến đổi của địa hình Những bề mặt bằng phẳng tương ứng với mật

độ điểm thấp và những địa hình đồi núi có mật độ điểm cao

• Nêu khái niệm và đặc điểm, ưu nhược điểm của cấu trúc dữ liệu raster

toàn bộ vùng nghiên cứu dưới dạng một lưới các ôvuông hay điểm ảnh (pixcel)

+ không gian được chia thành các ô

+ vị trí của các đối tượng địa lý được xác định bởi vị trí dòng và cột của các ô mà chúng chiếm đóng

+ độ phân giải không gian được quyết định bởi kích thước ô

+ ô hay pixel là đơn vị cơ sở trong mô hình raster

• Ưu điểm:

+ cấu trúc dữ liệu đơn giản, đồng nhất

+ dễ dàng chồng xếp và mô hình hóa

+ thích hợp cho việc hiển thị ở dạng 3D

+ Tích hợp các dữ liệu ảnh dễ dàng

+ Dễ dàng thực hiện nhiều phép toán phân tích không

gian khác nhau, đặc biệt là không gian liên tục

+ có thể thu thập dữ liệu tự động

• Nhược điểm:

+ dung lượng bộ nhớ rất lớn nên cần nhiều bộ nhớ

+ có thể làm mất nhiều thong tin khi sửu dụng kích

thước pixel lớn Khi đó, độ chính xác của dữ liệu thấp, thông tin dễ bị sai lệch

+ Khó biểu diễn các mối quan hệ không gian

+ Khó khăn trong việc phân tích mạng

+ bản đồ raster thô và hiển thị không đẹp

+ Khối lượng tính toán và biến đổi tọa độ rất lớn,

chuyển đổi chậm

+ không thể xác định các đối tượng riêng lẻ một cách

độc lập

• Phân biệt đối tượng địa lý với hiện tượng địa lý Nêu các thông tin của đối tượng địa lý, hiện

tượng địa lý có thể thể hiện trong GIS? Cho ví dụ

Đặc điểm Hiện tượng địa

lý

Đối tượng địa lý

Phân biệt Là những khái

niệm trừu tượng và phân biệt với đối tượng địa lý vì chúng thường không tồn tại ở một hình thái hay hình dạng nhất định và thường biến đổi theo thời gian

Là những thực thể hay vật thể

tự nhiên như sông, ngòi, thửa đất hay thực thể nhân tạo như công trình hạ tầng kinh tế- xã hội trên bề mặt trái đất

Thông tin

• Khái niệm cơ sở dữ liệu? Khái niệm Cơ sở dữ liệu không gian? Khái niệm Cơ sở dữ liệu phi không gian?

• Cơ sở dữ liệu (database): là tập hợp các thông tin

được thu thập theo mục đích sử dụng nào đó, được lưu trữ trong máy theo những quy tắc nhất định

• Cơ sở dữ liệu không gian là dạng dư liệu đồ họa

dùng để biểu diễn các dữ liệu địa lý Cơ sở dữ liệu không gian bao gồm các file dữ liệu không gian

Cơ sở dữ liệu không gian chứa đựng những thông tin định vị của các đối tượng Chúng cho ta biết được vị trí, kích thước, hình dạng, sự phân bố của các đối tượng

• Cơ sở dữ liệu phi không gian bao gồm các file dữ

liệu mô tả các đối tượng địa lý Cũng như các dữ liệu không gian, các dữ liệu phi không gian hay còn gọi là các dữ liệu thuộc tính cũng phải được cấu trúc sao cho dễ quản lý và khai thác

• Trình bày đặc điểm của các cấu trúc Spagetty, Topology.

• Đặc điểm của các cấu trúc Spagetty: các đối

tượng điểm, đường, vùng, được ghi trong dữ liệu một cách độc lập

• Ranh giới 2 vùng kế cận nhau phải ghi 2 lần

• đặc điểm của các cấu trúc Topology: dữ liệu

topo còn được gọi là cấu trúc “ cung- nút” Cấu trúc này được xây dựng trên mô hình cung- nút, trong đó cung là phân tử cơ sở

• Khái niệm Mô hình số độ cao? Trình bày các ứng dụng của mô hình số độ cao.

• Khái niệm: : mô hình số độ cao( DEM) là sự biểu

diễn bằng số của bề mặt địa hình hoặc khoảng

chênh cao của mặt đất so với một bề mặt mốc trắc địa nào đó ( bề mặt Geoid)

• Các ứng dụng:

DEM có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác

nhau, như:

+ lưu trữ dữ liệu độ cao trong cơ sở dữ liệu không gian

quốc gia

+ nắn ảnh trực giao thông trong công nghệ xử lý ảnh số + nội suy các đường bình độ, hay các đường đẳng trị + tạo các bản đồ chuyên đề từ DEM, như: biểu đồ khối,

mặt cắt địa hình, bản đồ độ dốc, độ lồi, độ lõm…

+ mô phỏng địa hình, phục vụ cho các mục đích quân

sự ( hệ thống dẫn đường, tính toán tầm nhìn, tầm bắn, vùng quét của rada….) các mục đích dân sự( quy hoạch

và thiết kể cảnh quan, hệ thống thoát nược cho các đô thị…)

+ DEM đuọc sử dụng như 1 phương tiện phục vụ cho các công tác khảo sát, thiết kế, tính toán khối lượng đào đắp trong thiết kế các công trình…

+ Sử dụng DEM để mô hình hóa các đối tượng không gian trong các nghành khao học về trái đất, như: trong địa chất, địa chất thủy văn,…

+ DEM có thể được ứng dụng rộng rãi trong các ngành

du lịch, quy hoạch,kiến trúc, thủy lợi, thủy điện, nông nghiệp, công nghệ giải trí…

• Trình bày khái niệm phân tích dữ liệu Trình bày phân loại các phép phân tích dữ liệu trong GIS

• Khái niệm: phân tích dữ liệu GIS là chức năng cơ

bản nhất của hệ thống thông tin địa lý Phân tích dữ liệu trong GIS nhằm tạo ra thông tin hữu ích đáp ứng như cầu thông tin của người sử dụng

• Các phép phân tích dữ liệu trong GIS:

+ đo đạc, truy vấn, phân loại:

đo đạc: là chức năng đơn giản nhất trong phân tích dữ

liệu địa lý với cả dữ liệu vector và raster Nội dung chủ yếu của đo đạc là: xác định vị trí, chiều dài, diện tích Các phép đo được thực hiện khác nhau giữa hai loại dữ liệu raster và vector

lựa chọn, truy vấn: phép lựa chọn bao gồm việc nhận

biết các thực thể thỏa mãn 1 hay nhiểu diều kiện hay tiêu chí nào đó Hình thức đơn giản nhất của việc lựa chọn là phép truy vấn trựa quan trên màn hình Một lớp

dữ liệu sẽ được hiển thị và các thuộc tính đuọc lựa chọn thông qua một toán tử do người lập trình định nghĩa

phân loại: là một phép toán dữ liệu không gian dược sử

dụng kết hợp với phép toán lựa chọn Phép phân loại còn được biết đến như là việc phân loại lại hay ghi lại với mục đích phân chia các đối tượng địa lý dựa vào 1 hay nhiều điều kiện nào đó

phân lập: có mcụ đích chính là nhóm gộp các đối

tượng, đặc điểm nào đó trong phạm vi một lớp dữ liệu các đối tượng vùng liền kề nhau trong lớp dữ liệu được phân lập thường có các giá trị giống nhau của 1 thuộc tính nào đó

+ chuyển đổi dữ liệu: bao gồm nhiều kiểu khác nhau

Những dạng chuyển đổi phổ biến là chuyển đổi từ raster sang vector và ngược lại; chuyển từ dữ liệu thuộc tính sang bản đồ; các dạng chuyển đổi dư liệu sử dụng các

hàm số sơ cấp như hàm số sine, cosine, tagent, arcsin, arcos, arctan, các hàm số mũ, hàm logarit

+ chồng xếp dữ liệu:

chồng xếp hai dữ liệu vector: thực hiện trên cả lớp dữ

liệu điểm, đường, vùng Trong nhiều ứng dụng, chồng xếp dữ liệu dạng vùng hay được sử dụng hơn

chồng xếp dữ liệu raster: với dữ liệu raster, chồng xếp

2 lớp dữ liệu được thực hiện theo từng pixel Các tính toán cũng được thực hiện theo cấp độ pixel Chồng xếp được thực hiện đơn giản hơn dữ liệu vector

• Các chức năng cơ bản của hệ thống thông tin địa lý.

+ Nhập dữ liệu: là một chức năng của GIS qua đó dữ

liệu dưới dạng tươn tự hay dạng số được biến đổi sang dạng số có thể sử dụng được bằng GIS

+ Quản lý dữ liệu: chức năng này bao gồm việc tổ chức

lưu trữ và truy cập dữ liệu sao cho hiệu quả nhất Chức năng lưu trữ dữ liệu của hệ thống GIS hỗ trợ lưu dữ liệu

cả dạng cấu trúc dữ liệu vector và cấu trúc dữ liệu raster

+ Phân tích dữ liệu: là chức năng quan trọng nhất của

GIS GIS cung cấp các công cụ cần thiết để phân tích

dữ liệu không gian, dữ liệu thuộc tính và phân tích tổng hợp cả hai loại dữ liệu đó ở trong cơ sở dữ liệu đẻ tạo ra thông tin mới trợ giúp ác quyết định mang tính không gian

+ Xuất dữ liệu: hay còn gọi là chức năng báo cáo của

GIS cho phép hiển thị, trình bày ác kết quả phân tích và

mô hình hóa không gian bằng GIS dưới dạng bản đồ,

bảng thuộc tính hay văn bản trên màn hình hay trên các vật liệu truyền thống khác nhau ở các tỷ lệ và chất

lượng khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu của người dung

và khả năng của các thiết bịe cuất dữ liệu như màn hình, máy in và máy vẽ

12.Nêu khái niệm và những lợi ích của chuẩn hóa dữ liệu địa lý

• Khái niệm: Sự chuẩn hóa dữ liệu địa lý có thể hiểu

là sự áp dụng bộ tiêu chuẩn và thỏa thuận chung của các cá nhân, tỏ chức, hiệp hội hay thậm chí là các quốc gia tròn quá trình thu nhập và xây dựng

dữ liệu, phân tích dữ liệu và chia sẻ dữ liệu

• Lợi ích của chuẩn hóa dữ liệu địa lý:

+ Mang lại hiệu quả kinh tế rõ rệt như giảm chi phí thu thập và xử lí dữ liệu

+ Giảm thiểu được sự sai số và mất mát dữ liệu

+ Tạo điều kiện cho chia sẻ dữ liệu cho các nhóm người

sử dụng các phần mềm GIS khác nhau

+ Tạo thuận lợi cho công tác đào tạo và sử dụng các hệ GIS

+ Nâng cao chất lượng quản lý dữ liệu và giảm sai số

dữ liệu

13 Phép đo đạc là gì?

1 Phép truy vấn lựa chọn là gì ?

2 Phép chồng xếp dữ liệu là gì ?

3 Phép phân tích lân cận là gì ?

• Phép đo đạc: là chức năng đơn giản nhất trong

phân tích dữ liệu địa lý với tất cả dữ liệu Raster và Vector Nội dung đo đạc chủ yếu là xác định vị trí,