Câu 1: Hệ thống thông tin địa lý là gì? Để một hệ thống thông tin địa lý hoạt động cần có các thành tố cấu thành nào? Trình bày nội dung từng thành tố đó? Trả lời: Khái niệm: Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là 1 hệ thống thông tin có khả năng xây dựng, cập nhật , lưu trữ, truy vấn, xử lý, phân tích , hiển thị và xuất ra các dữ liệu mà liên quan tới vị trí địa lý nhằm hỗ trợ ra quyết định trong trong các công tác quy hoạch và quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường. Theo ESRI : GIS là một tổ chức tổng thể bao gồm các thành phần: phần cứng , phần mền, dữ liệu , phương pháp, con người, được thiết kế nhằm mục đích tiếp nhận, lưu trữ, cập nhập, điều khiển, truy vấn, phân tíchvà hiển thị các dạng thông tin liên quan đến vị trí địa lý. Để 1 hệ thống thông tin địa lý hoạt động cần có các thành tố cấu thành là: Phần cứng: là hệ thống máy tính và thiết bị ngoại vi cho cài đặt và vận hành phần mềm GIS. bao gồm : + Máy tính: Máy tính được sử dụng cho các hệ thống GIS nên cân nhắc 1 số tiêu chí về độ xử lý, khả năng lưu trữ dữ liệu và chất lượng hệ thống. + Bàn số hóa: Gồm bảng hặc bàn viết mà bản đồ được trải rộng ra và chuột số hóa. +bộ xử lý trung tâm + Thiết bị quét ảnh: Chuyển các thông tin trên bản đồ giấy tự động sang máy tính dưới dạng cấu trúc Raster. + các phương tiện lưu trữ dữ liệu: USB, DVD, CD ROM… + thiết bị đầu ra: Máy vẽ, máy in, máy photo… Phần mềm: Là tập hợp các câu lệnh,bchỉ thị nhằm điều khiển phần cứng của máy tính thực hiện 1 nhiệm vụ xác định. Phần mềm GIS cung cấp các chức năng và công cụ cần thiết để lưu trữ, phân tích và hiển thị thông tin địa lý. Phần mền GIS có chức năng : +Nhập và kiểm tra dữ liệu. + Lưu trữ và quản lý cơ sở dữ liệu. + Xuất dữ liệu. + Biến đổi dữ liệu. + Tương tác với người dùng. Thành phần phần mềm GIS bao gồm: Hệ điều hành Microsoft windows, Linux… Các phần mềm ứng dụng: Arcgis, mapinfor, VLIS… Số liệu: Số liệu được sử dụng trong GIS k chỉ là số liệu địa lý riêng lẻ mà còn phải được thiết kế trong 1 CSDL. +Cơ sở dữ liệu bản đồ : những mô tả hình ảnh bản đồ được số hóa theo 1 khuôn dạng nhất định mà máy tính hiểu được . +Số liệu thuộc tính : được trình bày dưới dạng các ký hiệu hoặc số hoặc kí hiệu để mô tả các thuộc tính của các thông tin thuộc về địa lý. Chuyên viên: Đây là một trong những hợp phần quan trọng của 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. Đòi hỏi phải thông thạo về việc lựa chọn các công cụ GIS để sử dụng, có các kiến thức về các số liệu đang được sử dụng và thông hiểu các tiến trình đang và sẽ thực hiện. Chính sách và quản lý: 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.Hệ thống GIS cần được điều hành bởi 1 bộ phận quản lý, bộ phận này phải được bổ nhiệm để tổ chức hoạt động hệ thống GIS 1 cách có hiệu quả để phục vụ người sử dụng thông tin. => Trong 5 hợp phần của GIS, hợp phần chính sách và quản lý đóng vai trò rất quan trọng để đảm bảo khả năng hoạt động của hệ thống. Đây là yếu tố quyết đínhự thành công của việc phát triển công nghệ GIS.
Trang 1Câu 1: Hệ thống thông tin địa lý là gì? Để một hệ thống thông tin địa lý hoạt động cần có các thành tố cấu thành nào? Trình bày nội dung từng thành tố đó?
Trả lời:
*Khái niệm:
-Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là 1 hệ thống thông tin có khả năng xây dựng, cập nhật , lưu trữ, truy vấn, xử lý, phân tích , hiển thị và xuất ra các dữ liệu mà liên quan tới vị trí địa
lý nhằm hỗ trợ ra quyết định trong trong các công tác quy hoạch và quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường
-Theo ESRI : GIS là một tổ chức tổng thể bao gồm các thành phần: phần cứng , phần mền, dữ liệu , phương pháp, con người, được thiết kế nhằm mục đích tiếp nhận, lưu trữ, cập nhập, điều khiển, truy vấn, phân tíchvà hiển thị các dạng thông tin liên quan đến vị trí địa lý
*Để 1 hệ thống thông tin địa lý hoạt động cần có các thành
tố cấu thành là:
-Phần cứng: là hệ thống máy tính và thiết bị ngoại vi cho cài đặt và vận hành phần mềm GIS
bao gồm :
+ Máy tính: Máy tính được sử dụng cho các hệ thống GIS nên cân nhắc 1 số tiêu chí về độ xử lý, khả năng lưu trữ dữ liệu và chất lượng hệ thống
+ Bàn số hóa: Gồm bảng hặc bàn viết mà bản đồ được trải rộng ra và chuột số hóa
Trang 2+bộ xử lý trung tâm
+ Thiết bị quét ảnh: Chuyển các thông tin trên bản đồ giấy
tự động sang máy tính dưới dạng cấu trúc Raster
+ các phương tiện lưu trữ dữ liệu: USB, DVD, CD ROM… + thiết bị đầu ra: Máy vẽ, máy in, máy photo…
-Phần mềm: Là tập hợp các câu lệnh,bchỉ thị nhằm điều khiển phần cứng của máy tính thực hiện 1 nhiệm vụ xác định Phần mềm GIS cung cấp các chức năng và công cụ cần thiết
để lưu trữ, phân tích và hiển thị thông tin địa lý
Phần mền GIS có chức năng :
+Nhập và kiểm tra dữ liệu
+ Lưu trữ và quản lý cơ sở dữ liệu
+ Xuất dữ liệu
+ Biến đổi dữ liệu
+ Tương tác với người dùng
Thành phần phần mềm GIS bao gồm: Hệ điều hành Microsoft windows, Linux…
Các phần mềm ứng dụng: Arcgis, mapinfor, VLIS…
-Số liệu: Số liệu được sử dụng trong GIS k chỉ là số liệu địa
lý riêng lẻ mà còn phải được thiết kế trong 1 CSDL
+Cơ sở dữ liệu bản đồ : những mô tả hình ảnh bản đồ được
số hóa theo 1 khuôn dạng nhất định mà máy tính hiểu được +Số liệu thuộc tính : được trình bày dưới dạng các ký hiệu hoặc số hoặc kí hiệu để mô tả các thuộc tính của các thông tin thuộc về địa lý
-Chuyên viên: Đây là một trong những hợp phần quan trọng của 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 Đòi hỏi phải thông thạo về việc lựa chọn các công cụ
Trang 3GIS để sử dụng, có các kiến thức về các số liệu đang được sử dụng và thông hiểu các tiến trình đang và sẽ thực hiện
-Chính sách và quản lý: 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.Hệ thống GIS cần được điều hành bởi 1 bộ phận quản lý, bộ phận này phải được bổ nhiệm để tổ chức hoạt động hệ thống GIS 1 cách có hiệu quả để phục vụ người sử dụng thông tin
=> Trong 5 hợp phần của GIS, hợp phần chính sách và quản
lý đóng vai trò rất quan trọng để đảm bảo khả năng hoạt động của hệ thống Đây là yếu tố quyết đínhự thành công của việc phát triển công nghệ GIS
Câu 2: Sử dụng GIS đem lại những lợi ích gì?
- Dữ liệu địa không gian được lưu trữ tốt hơn trong 1 dạng thức chuẩn
- Xem xét và cập nhập dữ liệu dễ dàng hơn nhiều so với dữ liêu truyền thống
- Tìm kiếm , phân tích và trình bày dữ liệu dễ dàng và thuận tiện
- Các sản phẩm với giá trị được tăng cao sẽ được tạo ra
- Dữ liệu có thể được chia sẻ và trao đổi giữa những người sử dụng hệ GIS
- Hiệu quả sử dụng và khai thác hệ GIS sẽ được nâng cao nhiều lần
- Tiết kiệm thời gian cũng như tiền bạc cho người sử dụng
- Hỗ trợ ra các quyết địnhquản lý ở các cấp khác nhau (cơ sở sản xuất, các địa phương, các ngành, các cơ quan quản lý nhà nước)
- Phục vụ cho công tác nghiên cứu khoa học trong nhiều lĩnh vực khoa học về nghiên cứu và ứng dụng hệ thông thôngtin địa lý
Trang 4Câu 3: Tại sao nói bản đồ như là mô hình toán học, mô hình thực tiễn, mô hình quy ước? Giải thích?
-Bản đồ địa lý là sự biểu thị thu nhỏ qui ước của bề mặt trái đất lên mặt phẳng , xây dựng trên cơ sở toán học với sự trợ giúp và sử dụng các ký hiệu qui ước để phản ánh sự phân bố, trạng thái và mối quan hệ tương quan của các hiên tượng thiên nhiên và xã hội được lựa chọn và khái quát hóa để phù hợp với mục đích sử dụng của bản đồ và đặc trưng cho khu vực nghiên cứu
-Bản đồ như mô hình toán học:
Việc chuyển từ mặt E lên mặt phẳng được thực hiện nhờ phép chiếu bản đồ các phếp chiếu biểu hiện quan hệ tọa độ các điểm trên mặt đất và tọa độ các điểm đó trên mặt phẳng bằng các phương pháp toán học , trong trương hợp này , các phần
tử nội dung bản đồ giữ đũng vị trí địa lý , nhưng sẽ có sai số
về hình dạng hoặc diên tích nếu dùng các phép chiếu khác nhau và tuân theo các điều kiện toán học nhất định đặt ra cho
sự biểu thị đó
-Mô hình thực tiễn: Các yếu tố nội dung của bản đồ : thủy hệ, địa hình bề mặt, dân cư, đường giao thông , ranh giới hành chính-chính trị, lớp phủ thổ nhưỡng- thực vật, các đối tượng kinh tế xã hội các yếu tố này được thể hiện ở bản đồ địa lý chung và một số bản đồ chuyên đề
Trên các bản đồ chuyên đề các yếu tố địa lý chung được thể hiện với các mức độ khác nhau phụ thuộc vào giá trị của chúng trong việc nêu bật các yếu tố chính của bản đồ chuyên đề
-Mô hình qui ước: Các ký hiệu thể hiện vị trí , hình dạng kích thước của đối tượng trong thực tế
Trang 53 loại ký hiệu: ký hiệu theo tỷ lệ -vùng
Ký hiêu theo tỷ lệ -đường
Ký hiệu phi tỷ lệ điểm
Việc sử dụng hệ thống ký hiệu quy ước cho phép chung ta: +biểu thị toàn bộ bề mặt trái đất hoặc những khu vực lớn trong 1 bản đồ giúp chúng ta nắm bắt những điểm quan trọng không thể hiện với tỷ lệ nhỏ
+thể hiện bề mặt lồi lõm của trái đất lên mặt phẳng
+phản ánh các tính chất bên trong của sự vật hiên tượng
+thể hiện sự phân bố , các quan hệ của sự vật hiên tượng một cách trực quan
+nêu bật các tính chất căn bản , các tính chất chung
Câu 4: Cơ sở dữ liệu là gì? Cơ sở dữ liệu không gian? Cơ
sở dữ liệu phi không gian?
-Cơ sở dữ liệu là tập hợp các thông tin được thu thập theo mục đích sử dụng nào đó được lưu trữ trong máy tính theo quy tắc nhất định Đó là tập hợp dữ liệu mà có thể điều khiển
và lưu trữ một số lượng lớn dữ liệu và dữ liệu có thể chia sẻ giữa các úng dụng khác nhau
-Cơ sở dữ liệu không gian: Là tập hợp dữ liệu thể hiện chính xác vị trí không gian thực của đối tượng và quan hệ giữa các đối tượng qua mô tả hình học , mô tả bản đồ , mô tả topology Các dữ liệu không gian thể hiện các đối tượng bản
đồ qua 3 yếu tố hình học cơ bản là điểm , đường, vùng
-Cơ sở dữ liệu phi không gian:là tập hợp những mô tả đặc tính , số lượng , mối quan hệ của các hình ảnh bản đồ với vị trí địa lý của chúng Các số liệu phi không gian liên quan đến
vị trí địa lý hoặc các đối tượng không gian và liên kết chặt chẽ với chúng thông qua một cơ chế thống nhất chung
Trang 6Câu 5: Trình bày đặc điểm của các đối tượng địa lý tự nhiên được thể hiện trong GIS?
-Nhóm đối tượng dạng điểm: Là tập hợp các đối tượng địa
lý có kích thước nhỏ, khó mô tả thành các đối tượng dạng đường hay vùng.Mỗi đối tượng điểm thường được lưu bởi 1 cặp tọa độ x,y để xác định vị trí của đối tượng Mô tả 1 cách chính xác hơn, đối tượng điểm là đối tượng địa lý không có chiều dài và diện tích ở 1 tỷ lệ bản đồ nhất định.Tuy nhiên ta cần lưu ý rằng 1 đối tượng gọi là đối tượng điểm của bản đồ
tỷ lệ nhỏ có thể lại là đối tượng vùng của bản đồ tỷ lệ lớn
-Nhóm đối tượng dạng đường: Là tập các đối tượng địa lý
có kích thước hẹp và dạng tuyến, khó thể hiện ở dạng vùng để tính diện tích Mỗi đối tượng dạng đường được lưu tối thiểu hai cặp tọa độ x,y hay chuỗi các cặp tọa độ x,y.Các đoạn đường thường được mô tả rõ ràng thông qua tập các thuộc tính của chúng Các đoạn đường có đặc điểm hình học khác nhau như đoạn thẳng hay cung
-Nhóm đối tượng dạng vùng: Gồm tập các đối tượng địa lý đặc trưng cho 1 vùng nhất định như thửa đất, kiểu sử dụng đất, đơn vị mô tả tính chấtlý hóa, sinh học đất, đơn vị hành chính Mỗi đố tượng vùng bao quanh bởi 1 đường biên ở 1 tỷ
lệ bản đồ nhất định Cụ thể, mỗi vùng được định nghĩa bởi 1 đường biên khép kín, gồm tập các tọa độ x,y theo 1 tuần tự nhất định, điểm đầu và điểm cuối là trùng nhau
Ngoài 3 nhóm đối tượng thực thể địa lý tự nhiên cơ bản nói trên, một số nhóm đối tượng trừu tượng có thể được bổ sung thêm vào trong quá trình xây dựng mô hình dữ liệu địa lý Các thực thể trừu tượng thường là các thuộc tính của các đối tượng địa lý cơ bản VD: thực thể độ phì đất hay giá đất là 2 thuộc tính của đối tượng thửa đất, đối tượng dạng vùng Hai thuộc tính này ta có thể lưu và thể hiện dưới dạng bản đồ
Trang 7Câu 6: Trình bày khái niệm, đặc điểm, ưu nhược điểm của
mô hình dữ liệu Vector?
-Khái niệm: Cấu trúc dữ liệu vecto là sự thể hiện chính xác các đối tượng trong thế giới thực lên bản đồ số bằng giá trị liên tục của các cặp tọa độ
-Xác định chính xác mối quan hệ không gian
-Được thể hiện chính xác tỷ lệ theo giá trị thực
-Các thực thể của vector:
+điểm:được biểu diễn bằng 1 cặp tọa độ duy nhất P=(x,y)
+ đường: được biểu diễn bằng danh sách các cặp tọa độ nối tiếp nhau , L=(x1,y1)(x2,y2)……
+vùng hay đa giác : được biểu diễn bằng danh sách các cặp tọa độ nối tiếp nhau và khép kín P=L1,L2,L3…
=>Sử dụng các điểm rời rạc , các đường các vùng tương ứng với các đối tượng địa lý thông qua tên hoặc mã số quy định *Ưu điểm:
+Tiết kiệm bộ nhớ
+Dễ biểu diễn quan hệ không gian
+Thích hợp với phân tích mạng
+Dễ tạo đồ họa đẹp và chính xác
+Độ chính xác cao
*Nhược điểm:
+Cấu trúc phức tạp
+Khó chồng ghép
+Khó biểu diễn không gian liên tục
Trang 8Câu 7: Trình bày khái niệm, đặc điểm, ưu nhược điểm của
mô hình dữ liệu Raster?
*Khái niệm:
Là hệ thống biểu diễn ảnh gồm các ô nhỏ , đồng nhất bên trong sắp xếp thành lưới
*Đặc điểm:
+Không gian được chia thành các ô
+Các đối tượng được xác định bằng vị trí dòng và cột
+ô hay pixel là đơn vị cơ sở trong mô hình dữ liệu raster
+độ phân giải không gian được quyết định bởi kích thước ô -Thực thể
+vị trí của mỗi pixel được xác định bằng số dòng và cột
+ giá trị được gán vào pixel tượng trưng cho một thuộc tính vùng và mã
+cấu trúc dữ liệu Raster là hệ thống biểu diễn ảnh gồm các ô nhỏ , đồng nhất bên trong sắp xếp thành lưới
*Ưu điểm:
+Cấu trúc đơn giản đồng nhất
+Dễ chồng ghép bản đồ với dữ liệu viễn thám
+Dễ phân tích không gian, đặc biệt là không gian liên tục
+Dễ mô hình hóa
*Nhược điểm:
+Cần nhiều bộ nhớ
+Khi giảm độ phân giải để giảm khối lượng dữ liệu sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác
+Khó biểu diễn mối quan hệ không gian
+Không thích hợp với phân tích mạng
+Đồ họa không đẹp
Trang 9CÂU 8: Mô hình cơ sở dữ liệu dạng cây là gì? Mô hình cơ
sở dữ liệu dạng quan hệ là gì?
-Mô hình cơ sở dữ liệu dạng cây: Là mô hình dữ liệu được biểu diễn dưới dạng cây và các đỉnh của cây là các bản ghi +Trong mỗi một cây chỉ chứa một và chỉ một xuất hiện của bản ghi gốc, gọi là bản ghi đỉnh, và dưới nó là tập các xuất hiện của các bản ghi phụ thuộc
+Các bản ghi liên kết với nhau theo mối quan hệ cha-con
-Mô hình dữ liệu quan hệ: Là mô hình bao gồm 1 hệ thống các kí hiệu để mô tả dữ liệu dưới dạng bảng (các hàng, các cột ) như quan hệ bộ , thuộc tính, khóa chính, khóa ngoại… trong mô hình bao gồm một tập hợp các phép toán tập hợp , các phép toán quan hệ , các ràng buộc toàn vẹn quan hệ
Câu 9: Các công nghệ thu thập trực tiếp dữ liệu không gian cho GIS? Trình bày đặc điểm từng công nghệ?
*Các công nghệ thu thập trực tiếp dữ liệu không gian cho GIS:
+Viễn thám
+Định vị vệ tinh GPS
+Đo đạc
+Chuyển đổi dữ liệu
Công nghệ viễn thám: Viễn thám là một công nghệ hiện đại được sử dụng để thu thập dữ liệu từ xa về các đối tượng, hiện tượng hay quá trình xảy ra trên bề mặt trái đất mà không hề có
sự tiếp xúc trực tiếp với các đối tượng, hiện tượng hay quá trình đó
Trang 10Bao gồm: +Viễn thám bị động: Sử dụng ánh sáng mặt trời làm nguồn bức xạ điện từ do đó nó phụ thuộc vào điều kiện thời tiết và thời điểm trong ngày
+Viễn thám chủ động: Hoạt động trong mọi điều kiện thời tiết kể cả ngày lẫn đêm do chủ động được nguồn năng lượng điện từ bằng việc sử dụng các bộ cảm biến chủ động như radar, lazer
-Dữ liệu viễn thám rất đa dạng, là sản phẩm của nhiều loại viễn thám khác nhau và là nguồn dữ liệu lớn, quý báu để xây dựng CSDL GIS Tuy nhiên, căn cứ vào khuôn dạng dữ liệu,
ta có thể phân tất cả các dữ liệu viễn thám thành 2 loại:
+Dữ liệu tương tự: Là dữ liệu dưới dạng bản cứng,gồm các bản in trên giấy, phim, các âm bản đen trắng hay màu ở tỷ lệ khác nhau Dữ liệu tương tự có thể đọc và giải đoán bằng mắt thường
+Dữ liệu số: Là dữ liệu dưới dạng bản mềm được lưu trữ trong các môi trường tương thích như băng, đĩa từ, đĩa quang
Dữ liệu dạng này không thể đọc và giải đoán bằng mắt thường
mà cần đến phần cứng, phần mềm chuyên dụng hợp thành một hệ thống xử lý ảnh số
Công nghệ đo đạc: Công tác đo đạc được tiến hành trên mặt đất nhằm xác định trực tiếp tọa độ của các điểm trên bề mặt trái đất bằng cách đo khoảng cách và góc,hướng của chúng so với các điểm đã biết (các điểm mốc) bằng các dụng cụ như thước, địa bàn và máy kinh vĩ Hệ quy chiếu có thể là hệ quy chiếu địa phương, khu vực, quốc gia hay quốc tế
Thiết bị đo đạc bao gồm các thiết bị quang cơ, điện tử và quang điện tử Thiết bị đo đạc tự động như máy kinh vĩ toàn trạm cho phép xử lystuwj động các dữ liệu đo đạc Dữ liệu đo
Trang 11đạc có thể đưa vào GIS thông qua việc nhập từ bàn phím hay trực tiếp từ file máy tính
Hệ thống định vị toàn cầu: là 1 công nghệ dựa trên nền các vệ tinh cung cấp thông tin về vị trí chính xác trong mọi điều kiện thời tiết, mọi thời điểm trong ngày và mọi điều kiện địa hình Công nghệ GPS trợ giúp xác định vị trí và đường đi của các thuyền, máy bay, các phương tiện đường bộ lớn và nhỏ Và các thiết bị GPS nhỏ và nhẹ ngày được phát triển để có thể dễ dàng mang theo và sử dụng
-GPS có 3 thành phần chính :
+Đoạn không gian: Bao gồm 24 vệ tinh được phân bố trên
6 mặt phẳng quỹ đạo khác nhau bay xung quanh trái đất ở độ cao so với mặt nước biển khoảng 20000km
+Đoạn điều khiển: Có nhiệm vụ theo dõi đường bay, giao tiếp, thu dữ liệu, phân tích và điều khiển Bộ phận này được
sử dụng để quan sát, duy trì và quản lý các vệ tinh GPS cũng như cả hệ thống
+ Đoạn sử dụng: Bộ phận này bao gồm các cá nhân riêng
lẻ hay nhóm người cùng với 1 haynhiều thiết bị thu GPS Thiết bị thu GPS là 1 thiết bị có khả năng ghi lại dữ liệu được truyền về từ vệ tinh
Chuyển đổi dữ liệu: Một GIS mạnh cho phép nhập dữ lieeujtuwf nhiều nguồn và ở các khuôn dạng khác nhau Mỗi GIS có 1 tổ chức dữ liệu đặc trưng và việc truyền dữ liệu từ GIS này sang GIS khác cần đến 1 giao diện thích hợp Nếu dữ liệu của ta đã có khuôn dạng số, ta có thể không cần số hóa từ bản đồ phác thảo, dữ liệu có thể lấy từ các cơ quan của chính phủ hoặc của các công ty thương mại Việc chuyển đổi khuôn