Luận văn tốt nghiệp bước đầu nghiên cứu ứng dụng arcgis 9 3 trong xây dựng dữ liệu bản đồ số

DANH SÁCH HÌNH 1.3 Số liệu vector ñược biểu thị dưới dạng ñiểm Point 5 1.5 Số liệu vector ñược biểu thị dưới dạng vùng- polygon 6 1.6 Sự biểu thị kết quả bản ñồ dưới dạng Raster 7 1.7 Sự

TRƯỜNG ðẠI HỌC CẦN THƠ KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

BỘ MÔN TÀI NGUYÊN ðÂT ðAI

TRƯỜNG ðẠI HỌC CẦN THƠ KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

BỘ MÔN TÀI NGUYÊN ðÂT ðAI

-
  -

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

BƯỚC ðẦU NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG

ARCGIS 9.3 TRONG XÂY DỰNG

DỮ LIỆU BẢN ðỒ SỐ

Cán bộ hướng dẫn: Sinh viên thực hiện:

Ths TRẦN VĂN HÙNG LÂM THỊ KIM XUYẾN (4074942)

Lớp : QLðð – K33A1

Cần Thơ, 2010

TRƯỜNG ðẠI HỌC CẦN THƠ KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

BỘ MÔN TÀI NGUYÊN ðẤT ðAI

-
  -

XÁC NHẬN CỦA BỘ MÔN TÀI NGUYÊN ðẤT ðAI Chứng nhận báo cáo luận văn tốt nghiệp với ñề tài: “Bước ñầu nghiên cứu ứng dụng ArcGIS 9.3 trong xây dựng dữ liệu bản ñồ số” Do sinh viên: Lâm Thị Kim Xuyến - lớp Quản Lý ðất ðai K33A1 - Khoa Môi Trường và Tài Nguyên Thiên Nhiên - Trường ðại Học Cần Thơ thực hiện từ ngày 15/08/2010 ñến 15/11/2010, tại bộ môn Tài Nguyên ðất ðai - Khoa Môi Trường và Tài Nguyên Thiên Nhiên - Trường ðại Học Cần Thơ Nhận xét: -

-

-

-

-

-

-

-

- Cần Thơ, ngày ……tháng… năm 2010

TRƯỜNG ðẠI HỌC CẦN THƠ KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

BỘ MÔN TÀI NGUYÊN ðẤT ðAI

-
  -

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Chứng nhận chấp thuận báo cáo luận văn tốt nghiệp ngành Quản Lý ðất ðai ðề tài: “Bước ñầu nghiên cứu ứng dụng ArcGIS 9.3 trong xây dựng dữ liệu bản ñồ số” Do sinh viên Lâm Thị Kim Xuyến thực hiện, tại bộ môn Tài Nguyên ðất ðai, từ ngày 15/08/2010 ñến 15/11/2010 Nhận xét của cán bộ hướng dẫn: -

-

-

-

-

-

-

-

Kính trình Hội ñồng chấm luận văn tốt nghiệp thông qua

Cần Thơ, ngày ……tháng… năm 2010 Cán bộ hướng dẫn

Ths Trần Văn Hùng

TRƯỜNG ðẠI HỌC CẦN THƠ KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

BỘ MÔN TÀI NGUYÊN ðẤT ðAI

-
  -

NHẬN XÉT CỦA HỘI ðỒNG BÁO CÁO Hội ñồng chấm báo cáo luận văn tốt nghiệp ñã chấp thuận báo cáo với ñề tài: BƯỚC ðẦU NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ARCGIS 9.3 TRONG XÂY DỰNG DỮ LIỆU BẢN ðỒ SỐ Do sinh viên Lâm Thị Kim Xuyến thực hiện và bảo vệ trước hội ñồng Ngày tháng năm 2010 Báo cáo Luận văn tốt nghiệp ñược Hội ñồng ñánh giá ở mức: -

Ý kiến Hội ñồng: -

-

-

-

-

-

-

- Cần Thơ, ngày ……tháng… năm 2010

Chủ tịch Hội ñồng

LỊCH SỬ CÁ NHÂN

-
  -

Họ và tên: Lâm Thị Kim Xuyến

Ngày sinh : 02/10/1988

Nơi sinh : Long Mỹ - Hậu Giang

Nguyên quán: Long Mỹ - Hậu Giang

Họ tên cha: Lâm Văn Hồng

LỜI CẢM TẠ

-
  -

Sau thời gian học tập vất vả em ñã hết sức cố gắng và cuối cùng ñã ñến với cổng trường ñại học Với lòng yêu nghề và tận tụy của mình, quý thầy cô của trường ñã truyền ñạt cho em những kiến thức vô cùng quý báu ðặc biệt là quý thầy

cô Bộ môn Tài Nguyên ðất ðai thuộc khoa Môi trường và Tài Nguyên Thiên Nhiên

ñã tận tâm dìu dắt em trong quá trình học tập

Xin gửi lời biết ơn sâu sắc ñến Thầy Trần Văn Hùng ñã trực tiếp hướng dẫn

em hoàn thành ñề tài này

Xin cảm ơn Thầy Phạm Thanh Vũ ñã tận tình giúp ñỡ và tạo ñiều kiện thuận lợi ñể em hoàn thành ñề tài này

Xin cảm ơn cô Huỳnh Thị Thu Hương là cố vấn học tập, ñã ñộng viên và ñịnh hướng cho em ñể em làm tốt luận văn

Con xin cảm ơn ba mẹ và các anh chị ñã ñộng viên nhắc nhở con trong suốt quá trình học tập và tạo ñiều kiện tốt nhất ñể con có kết quả như ngày hôm nay Xin chân thành cảm ơn các bạn lớp Quản Lý ðất ðai K33A1&A2 ñã ñộng viên giúp ñỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận văn

Trân trọng kính chào!

Lâm Thị Kim Xuyến

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của bản thân Các số liệu, kết quả

trình bày trong luận văn là trung thực và chưa từng ñược ai công bố trong bất kỳ

luận văn nào trước ñây

Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2010

Tác giả luận văn

Lâm Thị Kim Xuyến

TÓM LƯỢC

Công nghệ thông tin là tập hợp các ngành khoa học kỹ thuật nhằm giải quyết vấn ñề thu nhận, quản lý, xử lý, truyền và cung cấp thông tin ðặc biệt hơn hết nó ñã là công cụ ñắc lực của mọi ngành nghề

Hệ thống thông tin ñịa lý (Geographic Imformation System - GIS) là một phần mềm mạnh và có nhiều ứng dụng trong nhiều ngành GIS là một nhánh của công nghệ thông tin ñược hình thành vào những năm 1960 và phát triển rất rộng rãi trong 10 năm lại ñây;là hệ thống quản lý, phân tích và hiển thị tri thức ñịa lý

Trong những năm gần ñây việc ứng dụng GIS xây dựng và quản lý bản ñồ trong nhiều ngành nghề rất hiệu quả, ñặc biệt trong ngành quản lý ñất ñai ArcGIS là một phần mềm GIS tích hợp nhiều công cụ với nhiều tính năng ưu việt, ñáp ứng ñược nhiều ứng dụng Ngoài bộ công cụ có trong ArcToolbox với ñầy ñủ các chức năng thì các công cụ trong ArcMap cũng là một thế mạnh của ArcGIS Tuy nhiên, cho ñến nay phần mềm ArcGIS vẫn chưa ñược ứng dụng rộng tại Việt Nam

Mặc dù GIS ñã ñược ứng dụng ñể xây dựng và quản lý bản ñồ tại Việt Nam khá lâu song vẫn chưa ñồng bộ giữa các ñịa phương ðể tạo ñiều kiện cho hệ thống quản lý ñất ñai trong cả nước có sự thống nhất ñồng thời tìm ra phương pháp và cách thiết lập ñơn giản nhất trong việc xây dựng bản ñồ số ñang là sự quan tâm của các chuyên gia trong lĩnh vực GIS Với nhiều tính năng và bộ công cụ mạnh, ArcGIS 9.3 xây dựng ñược bản ñồ số theo hai phương pháp: xây dựng bản ñồ số từ bản ñồ giấy và xây dựng bản ñồ số từ số liệu ño ñạc thực ñịa

1.1 Giới thiệu khái quát về hệ thống thông tin ñịa lý 2

1.1.1 Lịch sử phát triển hệ thống thông tin ñịa lý 2

3.1.3 Vector hóa ñối tượng 41

3.1.5 Cập nhật dữ liệu thuộc tính 54

3.2.1 Chuyển ñổi tọa ñộ về file chuẩn 65

DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT

BTNMT Bộ tài nguyên và môi trường

CMYK Cyan, Magenta, Yellow, Black

CNTT Công nghệ thông tin

Gray Gray, Shade, Ramp

HLS Hue, Lightness, Saturation

HTTTðL Hệ thống thông tin ñịa lý

KHCN Khoa học công nghệ

Name Tên màu do ArcInfo ñịnh nghĩa

ODYSSEY Tiền thân của phần mềm GIS

RBG Red, Blue, Green

TNHH Trách nhiệm hữu hạn

UBND Uỷ ban nhân dân

URISA Hiệp hội các hệ thống thông tin ñô thị và khu vực

DANH SÁCH HÌNH

1.3 Số liệu vector ñược biểu thị dưới dạng ñiểm Point 5

1.5 Số liệu vector ñược biểu thị dưới dạng vùng- polygon 6 1.6 Sự biểu thị kết quả bản ñồ dưới dạng Raster 7 1.7 Sự chuyển ñổi dữ liệu giữa raster và vector 7 1.8 Mô phỏng cách thể hiện các khoanh vị theo cấu trúc raster 9

1.10 Mối quan hệ giữa thông tin bản ñồ và thông tin thuộc tính 11

1.14 Dữ liệu thể hiện dưới dạng bảng thuộc tính trong chế ñộ Preview 16 1.15 Dữ liệu thể hiện dưới dạng Geographic trong chế ñộ Preview 16

2.2 ðường dẫn ñến hộp thoại License Maneger Tools 27

2.4 Hộp thoại LMTOOLS khi ở trang Config Services 28 2.5 Hộp thoại LMTOOLS khi ở trang Start/Stop/Reread 28 2.6 Hộp thoại LMTOOLS khi ở trang Server Diags 29

2.11 ðường dẫn chứa hộp thoại ArcGIS Desktop Administrator 31

2.16 Qui trình thành lập bản ñồ cơ bản nhất của ArcGIS 34

3.7 Hộp thoại Grids and Graticules 38

3.12 Giao diện bản ñồ sau khi nhập xong tọa ñộ 40

3.15 Giao diện thực hiện số hóa ñối tượng dạng ñường 42 3.16 Giao diện thực hiện số hóa ñối tượng dạng vùng 43 3.17 Giao diện thực hiện số hóa ñối tượng dạng ñiểm 43

3.39 Thao tác tìm giá trị cụ thể trong bảng ghi 55

3.54 Tạo ñối tượng song song 64

3.57 Giao diện file toadokmtdung.txt mở bằng Access 66

3.63 Hộp thoại xác nhận hoàn thành các thao tác 69 3.64 Giao diện Access khi hoàn thành chuyển file *.txt 69

MỞ ðẦU

Hệ thống thông tin ñịa lý ngày nay là công cụ trợ giúp quyết ñịnh trong nhiều hoạt ñộng kinh tế - xã hội, quốc phòng của nhiều quốc gia trên thế giới GIS có khả năng trợ giúp các cơ quan chính phủ, các nhà quản lý, các doanh nghiệp, các cá nhân ñánh giá ñược hiện trạng của các quá trình, các thực thể tự nhiên, kinh tế - xã hội thông qua các chức năng thu thập, quản lý, truy vấn, phân tích và tích hợp các thông tin ñược gắn với một nền hình học (bản ñồ) nhất quán trên cơ sở toạ ñộ của các dữ liệu ñầu vào

Có thể nói, làm thế nào ñể có một tờ bản ñồ quản lý hiệu quả các dữ liệu là một bài toán ñặt ra cho việc ứng dụng tính năng của GIS tại Việt Nam ArcGIS là một bộ phần mềm bao gồm một nhóm các công cụ hệ thống thông tin ñịa lý sản phẩm phần mềm ñược sản xuất bởi ESRI Với một hệ thống công cụ ña dạng ArcGIS có nhiều tính năng ưu việt Tuy nhiên ñể khai thác hết tiềm năng của ArcGIS thì vẫn chưa có một nghiên cứu nào mang tính thuyết phục

Với bộ công cụ ña chức năng như thế nếu không ñược khai thác và sử dụng kịp thời

thì ArcGIS sẽ không có ý nghĩa thiết thực Vì thế “Bước ñầu nghiên cứu ứng dụng

ArcGIS 9.3 trong xây dựng dữ liệu bản ñồ số” là ñiều cấp thiết phải thực hiện

CHƯƠNG 1: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

1.1 GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN đỊA LÝ

1.1.1 Lịch sử phát triển

a Trên thế giới

Năm 1963, sự ựóng góp rất lớn và rất tắch cực của giáo sư Roger Tomlinson khiến thế giới phải công nhận ông chắnh là cha ựẻ của GIS

Giáo sư Roger Tomlinson là người xây dựng hệ thống thông tin ựịa lý (HTTTđL) ựầu tiên trên thế giới đó là Hệ thống thông tin ựịa lý quốc gia Canada (Canada Geographic Information System) Ngoài ra, ông còn ựược biết ựến như là người ựầu tiên ựưa ra thuật ngữ GIS

Hình1.1: Ảnh giáo sư Roger Tomlinson (Nguồn: Mri.GIS, 2007)

- Năm 1940, ngành ựồ họa máy tắnh bắt ựầu hình thành và phát triển

- Năm 1950, các lực lượng quân sự bắt ựầu sử dụng viễn thám môi trường trong các công tác ựặc biệt

- Năm 1960, sự khó khăn trong việc sử dụng các thiết bị kinh ựiển ựể khảo sát những bài toán phức tạp hơn ựã dẫn ựến hình thành ngành bản ựồ máy tắnh

- Năm 1971, khi chắp bộ nhớ máy tắnh ựược phổ biến, các ngành liên quan ựến ựồ họa máy tắnh thật sự chuyển biến và phát triển mạnh

- Roger Tomlinson là một trong những người nhạy bén ựón nhận những tinh hoa từ những giai ựoạn trước và chuyển chúng thành GIS GIS ngày nay không chỉ dừng lại ở mức công nghệ mà nó ựã tiến lên nhiều nấc ựến khoa và dịch vụ (Mr.iGIS, 2007)

Theo Nguyễn Hồng Phương và đinh Văn Hữu (2006), lịch sử hình thành và phát triển của công nghệ GIS ựược ựánh dấu qua các mốc thời gian và sự kiện sau:

- Năm 1960, tổng cục ựiều tra dân số của Mỹ xây dựng quy trình vẽ bản ựồ ựịa chắnh theo ựịa chỉ

- Năm 1963, phòng ựồ họa vi tắnh của trường ựại học Harvard thành lập, URISA ra ựời

- Năm 1964, Symap ra ựời

- Năm 1967, GIS Canada ra ựời, cơ quan ựo vẽ bản ựồ thực nghiệm ựược thành lập

ở Anh

- Năm 1969, thành lập Intergraph và ESRI

- Năm 1973, các hội nghị về hệ thống thông tin ựô thị ựược tổ chức tại Oxtraylia , ODYSSEY ra ựời

- Năm 1974, các hội nghị về Autocarto ựược tổ chức

- Năm 1975, các hệ thống thông tin ựô thị Oxtraylia thành lập

- Năm 1978, hệ thống hiển thị thông tin nội ựịa Nhà Trắng Mỹ ra ựời

- Năm 1980, phần mềm ArcINFO ra ựời

- Năm 1987, phần mềm MapINFO, tạp chắ GIS quốc tế ra ựời

b Tại Việt Nam

Theo Mai Thị Ánh Tuyết (2008), tại Việt Nam công nghệ GIS ựược thắ ựiểm khá sớm và ựến nay ựược ứng dụng trong khá nhiều ngành như quy hoạch nông - lâm nghiệp, quản lý rừng, lưu giữ tư liệu ựịa chất, ựo ựạc bản ựồ, ựịa chắnh, quản lý ựô thịẦ ựã mang lại hiệu quả bước ựầu cho hoạt ựộng phát triển kinh tế - xã hội và an ninh quốc phòng của nước ta và ựang có nhiều triển vọng phát triển nhanh trong thời gian sắp tới

Theo Xuân Quỳnh (2008), mặc dù ựược biết ựến từ khá sớm ở nước ta, nhưng mãi phải ựến sau năm 2000, GIS mới thực sự ựược chú ý ựến và bước ựầu phát triển Hàng loạt chương trình GIS với sự tham gia của các trường ựại học, các viện nghiên cứu, các chuyên gia trong và ngoài nước ựã ựược triển khai Trong ựó tiêu biểu phải

kể ựến Dự án quản lý nước sạch ở Hà Nam, Dự án quản lý nước ở Hoà Bình, Dự án thử nghiệm trong quản lý khách du lịch ở động Phong Nha

Theo đỗ Nam (2008), nhận thấy công nghệ thông tin (CNTT) là công nghệ cao ựứng ựầu trong các công nghệ cao, nên liên tục từ giữa những năm 90 của thế kỷ trước ựến nay CNTT ựược ưu tiên phát triển, ứng dụng GIS ựã bùng phát từ nhu cầu thực tiễn ựó Tất cả các ngành như quy hoạch, quản lý tài nguyên và môi trường, quản lý ựô thị, giao thông, phòng chống và giảm nhẹ thiên tai, thông tin du lịch; tất cả các cấp từ quốc gia, tỉnh, huyện ựến xã, thôn ựều có nhu cầu ứng dụng GIS cho các hoạt ựộng ựiều hành, quản lý

Ngày 12/07/2000 Nhà nước ựã thực sự vào cuộc với công bố chuẩn quốc gia về lưới chiếu toạ ựộ VN2000 và phát hành chắnh thức bản ựồ 364 số hoá về ựịa giới hành chắnh; thành lập trạm thu ảnh vệ tinh và tháng 3 năm 2008 sẽ phóng vệ tinh,ban hành Nghị ựịnh 64/2007/Nđ-CP của Chắnh phủ về ứng dụng CNTT trong các cơ quan nhà nước và Bộ Tài nguyên và Môi trường ban hành Quyết ựịnh 06/2007/Qđ-BTNMT về Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia của thông tin ựịa lý cơ sở

Bối cảnh quốc tế và trong nước ựó là những tiền ựề thuận lợi trong phát triển và ứng dụng GIS ở Việt Nam và thực sự các ứng dụng GIS ựã Ộbùng nổỢ Một số dự án ứng dụng GIS ựã thành công như UBND quận Gò Vấp, Sở KHCN đồng Nai, UBND thành phố đà Lạt, Sở Y tế Quảng Trị Ầ

1.1.2 ðịnh nghĩa

Hệ thống thông tin ñịa lý (GIS - Geographic Information System) là một tổ chức tổng thể của 4 hợp phần: phần cứng, phần mềm, tư liệu ñịa lý và người ñiều hành ñược thiết kế hoạt ñộng một cách có hiệu quả nhằm tiếp nhận, lưu trữ, ñiều khiển, phân tích và hiển thị toàn bộ các dạng dữ liệu ñịa lý HTTTðL có mục tiêu ñầu tiên

là xử lý hệ thống dữ liệu trong môi trường không gian ñịa lý (Văn Công ðức, 2008)

Một ñịnh nghĩa khác có tính chất giải thích hỗ trợ cho ñịnh nghĩa trên là: “HTTTðL

là một hệ thống máy tính có chức năng lưu trữ và liên kết các dữ liệu ñịa lý với các ñặc tính của bản ñồ dạng ñồ họa, từ ñó cho một khả năng rộng lớn về việc xử lý thông tin và cho ra các sản phẩm bản ñồ, có kết quả xử lý cùng các mô hình” (Nguyễn Ngọc Thạch, 2010)

Hệ thống thông tin ñịa lý (GIS) là một kỹ thuật quản lý các thông tin dựa vào máy

vi tính ñược sử dụng bởi con người vào mục ñích lưu trữ, quản lý và xử lý các số liệu thuộc về ñịa lý hoặc không gian nhằm phục vụ cho các mục ñích khác nhau (Võ Quang Minh, 1999)

Hệ thống thông tin ñịa lý là một hệ thống tự ñộng thu thập, lưu trữ, phân tích và hiển thị dữ liệu về các ñối tượng, các hiện tượng, các sự kiện theo không gian và thời gian (Trần Vĩnh Phước, 2003)

GIS bao gồm 5 thành phần cơ bản và ñược tóm tắt trong hình sau

Hình 1.2: Các hợp phần thiết yếu cho công nghệ GIS (Nguồn: Võ Quang Minh và

ctv, 2005)

1.1.3 Nhiệm vụ

Hệ thống thông tin ñịa lý thực hiện các nhiệm vụ cơ bản sau: nhập dữ liệu, thao tác

dữ liệu, quản lý dữ liệu, hỏi ñáp và phân tích: phân tích liền kề và phân tích chồng xếp, hiển thị (http://www.dost-bentre.gov.vn )

1.1.4 Các dạng dữ liệu

Theo Võ Quang Minh và ctv (2005), cấu trúc cơ sở dữ liệu trong GIS bao gồm 2 loại: dữ liệu không gian và dữ liệu phi không gian

a Mô hình thông tin không gian (dữ liệu không gian)

Theo Võ Quang Minh và ctv (2005), trong hệ GIS dữ liệu không gian còn ñược gọi

là thông tin không gian và nó có khả năng mô tả vị trí của vật thể thông qua vị trí tham chiếu, ñơn vị ño và quan hệ không gian

Hình 1.4: Số liệu vector ñược biểu thị dưới dạng arc (Nguồn: Võ Quang Minh và ctv,

2005)

- Kiểu ñối tượng vùng ñược xác ñịnh bởi ranh giới các ñường thẳng Các ñối tượng ñịa lý có diện tích và ñóng kín bởi một ñường gọi là ñối tượng vùng (polygons), có các ñặc ñiểm:

 Polygons ñược mô tả bằng tập hợp các ñường (arcs) và ñiểm nhãn (label points)

 Một hoặc nhiều arc ñịnh nghĩa ñường bao của vùng

 Một ñiểm nhãn (label points) nằm trong vùng ñể mô tả xác ñịnh cho mỗi một vùng

Hình 1.5: Số liệu vector ñược biểu thị dưới dạng vùng - polygon (Nguồn: Võ Quang

Minh và ctv, 2005)

Hệ thống Raster:

Mô hình dữ liệu dạng raster phản ánh toàn bộ vùng nghiên cứu dưới dạng một lưới các ô vuông hay ñiểm ảnh (pixcel) và có các ñặc ñiểm:

- Các ñiểm ñược xếp liên tiếp từ trái qua phải, từ trên xuống dưới

- Mỗi một ñiểm ảnh (pixcel) chứa một giá trị

- Một tập hợp các ma trận ñiểm và các giá trị tương ứng tạo thành một lớp (layer)

- Trong cơ sở dữ liệu có thể có nhiều lớp

Mô hình dữ liệu raster chủ yếu dùng ñể phản ánh các ñối tượng dạng vùng là ứng dụng cho các bài toán tiến hành trên các loại ñối tượng dạng vùng: phân loại, chồng xếp

Các nguồn dữ liệu xây dựng dữ liệu raster: quét ảnh, ảnh máy bay, ảnh viễn thám, chuyển từ dữ liệu vector sang, lưu trữ dữ liệu dạng raster, nén theo hàng, nén theo chia nhỏ thành từng phần, nén theo ngữ cảnh

Trong một hệ thống dữ liệu raster ñược lưu trữ trong các ô ñược sắp xếp trong một mảng hoặc các dãy hàng và cột

Hình 1.6: Sự biểu thị kết quả bản ñồ dưới dạng Raster (Nguồn Võ Quang Minh và

ctv, 2005)

Chuyển ñổi cơ sở dữ liệu dạng vector và raster

Dữ liệu dạng vector hay raster là tùy thuộc vào mục ñích của người sử dụng Tuy nhiên sử dụng ảnh vệ tinh trong GIS thì nhất thiết phải sử dụng dưới dạng raster, một số công cụ phân tích của GIS phụ thuộc vào mô hình dữ liệu raster, do vậy cần phải raster hóa Raster hóa là tiến trình chia ñường hay vùng thành các ô vuông (pixcel) Ngược lại với raster hóa là tiến trình vector hóa Vector hóa là tập hợp các pixcel ñể tạo thành ñường hay vùng

Sự biến ñổi vector sang raster và ngược lại từ raster sang vector ñược thể hiện qua hình sau

Hình 1.7: Sự chuyển ñổi dữ liệu giữa raster và vector (Nguồn: Tor Bernhardsen,

1992)

Thuận lợi và bất lợi của hệ thống dữ liệu raster

Theo Võ Quang Minh và ctv (2005), hệ thống dữ liệu Raster có các thuận lợi và bất lợi sau

- Thuận lợi:

 Vị trí ñịa lý của mỗi ô ñược xác ñịnh bởi vị trí của nó trong ô biểu tượng, hình ảnh có thể ñược lưu trữ trong một mảng tương xứng trong máy tính Vì vậy, mỗi ô ñược ñịnh ñịa chỉ một cách dễ dàng và nhanh chóng

 Những vị trí kế cận ñược biểu hiện bởi các ô kế cận nên mối liện hệ giữa các ô dễ dàng phân tích

 Quá trình tính toán ñơn giản hơn hệ thống dữ liệu vector

 ðơn vị bản ñồ, ranh giới thửa ñược trình bày một cách tự nhiên bởi giá trị ô khác nhau, khi giá trị thay ñổi việc chỉ ñịnh ranh giới thay ñổi

- Bất lợi:

 Khả năng lưu trữ lớn hơn hệ thống cơ sở dữ liệu vector

 Kích thước ô ñịnh rõ sự quyết ñịnh ở phương pháp ñại diện, ñiều này ñặc biệt khó ñể cân xứng với sự hiện diện ñặc tính thuộc về ñường thẳng

Theo Nguyễn Ngọc Thạch (2010), hệ thống dữ liệu raster có những thuận lợi và bất lợi sau:

- Thuận lợi:

 ðơn giản và dễ tham khảo

 Việc chồng xếp các lớp bản ñồ ñược thực hiện một cách thuận tiện ñưa ñến kết quả

 ðối với mô hình không gian, các ñơn vị ñịa lý ñược xác ñịnh trong cấu trúc raster, bao gồm hình dạng và kích thước Như vậy, trong kết quả mối liên hệ giữa các pixcel là ổn ñịnh và dễ dàng vẽ ñược

 Dễ thiết lập một bề mặt liên tục bằng phương pháp nội suy

 ða số các tư liệu không gian thường ñược ghi ở dạng raster như ảnh vệ tinh, ảnh máy bay chụp quét Thông thường các tư liệu raster ñó dễ dàng nhập trực tiếp mà không cần có một sự thay ñổi nào

- Bất lợi:

 Tài liệu thường bị tình trạng quá tải

 Mối quan hệ về hình hoặc giữa các yếu tố không gian thì khó vẽ và khó thiết lập ñược

 Các bản ñồ raster thường thô và có vẻ ñẹp kém hơn so với bản ñồ vẽ bằng ñường nét thanh của cấu trúc vector

 Việc chuyển ñổi các thuộc tính không gian của cấu trúc raster thì dễ bị nhiễu ðối với phân tích không gian, cấu trúc raster có ñộ chính xác thấp so với mong muốn

Hình 1.8: Mô phỏng cách thể hiện các khoanh vị theo cấu trúc raster (Nguồn:

Nguyễn Ngọc Thạch, 2010)

Thuận lợi và bất lợi của hệ thống dữ liệu vector

Theo Võ Quang Minh và ctv (2005), hệ thống dữ liệu vector có những thuận lợi và bất lợi sau:

- Thuận lợi:

 Việc lưu trữ ñược ñòi hỏi ít hơn hệ thống dữ liệu raster

 Bản ñồ gốc có thể ñược hiện diện ở sự phân giải gốc của nó

 ðặc tính phương pháp như là các kiểu ñường sá, sông suối, ñất ñai có thể ñược khôi phục lại và tiến triển một cách ñặc biệt

 ðiều này dễ hơn ñể kết hợp trạng thái khác nhau của phương pháp mô tả dữ liệu với một ñặc tính phương pháp ñơn

 Hệ số hóa các bản ñồ không cần ñược khôi phục lại từ hình thức raster

 Dữ liệu lưu trữ có thể ñược tiến triển trong bản ñồ kiểu dạng ñường thẳng mà không là raster ñể khôi phục vector

- Bất lợi

 Vị trí của ñiểm ñỉnh cần ñược lưu trữ một cách rõ ràng

 Mối quan hệ của những ñiểm này phải ñược ñịnh dạng trong một cấu trúc thuộc

về ñịa hình học mà nó khó hiểu và khó ñiều khiển

 Thuật toán cho việc hoàn thành chức năng thì hoàn toàn tương ñương trong hệ thống cơ sở dữ liệu raster là quá phức tạp và việc hoàn thành có lẽ là không xác thực

 Sự thay ñổi một cách liên tiếp dữ liệu thuộc về không gian không thể ñược hiện diện như raster, một sự khôi phục ñể raster ñược yêu cầu tiến hành dữ liệu kiểu này

Theo Nguyễn Ngọc Thạch (2010), thì hệ thống dữ liệu vector có những ưu, khuyết ñiểm sau:

- Ưu ñiểm:

 Tổ chức dữ liệu vector thường ở dạng nén nên ít bị ñầy bộ nhớ trong máy vi tính

 Các ñối tượng riêng biệt ñược thể hiện một cách rõ ràng và liên tục bằng những ñường nét cụ thể

 Các yếu tố không gian về mặt hình học thì dễ dàng ñược xác ñịnh

 Có ñộ chính xác cao trong việc tính toán và xử lý các yếu tố không gian

- Khuyết ñiểm:

 Việc xử lý chồng xếp các lớp bản ñồ rất khó thực hiện ñược, ngay cả những việc chồng xếp rất ñơn giản của dữ liệu raster Ví dụ ñể xác minh một ñiểm nằm trong một polygon không thì ở cấu trúc raster rất ñơn giản khi biết vị trí của ñiểm theo hàng và cột Trong khi ñó ở cấu trúc vector thì phải có một sự tính toán rất phức tạp, hình bên trái dễ dàng xác ñịnh vị trí pixcel B ở hàng 7 cột 8, hình bên phải có polygon A, B, C, D ñược xác ñịnh bởi một loạt các tọa ñộ XY, rất phức tạp ñể xác ñịnh một ñiểm có tọa ñộ 8,4 (theo tọa ñộ phẳng) tương ứng với ñiểm B ở hình bên trái có tọa ñộ hàng 7 cột 8 thì việc tính toán là rất phức tạp ñể xác ñịnh ñiểm ñó nằm

ở polygon nào

Hình 1.9: So sánh giữa cấu trúc raster và vector (Nguồn: Nguyễn Ngọc Thạch, 2010)

b Mô hình thông tin thuộc tính (Dữ liệu phi không gian)

Theo Võ Quang Minh và ctv (2005), dữ liệu phi không gian còn gọi là dữ liệu thuộc tính là những mô tả về ñặc tính, ñặc ñiểm và các hiện tượng xảy ra tại các vị trí ñịa

lý xác ñịnh

Thông thường hệ thống thông tin ñịa lý có 4 loại số liệu thuộc tính:

ðặc tính của ñối tượng liên kết chặt chẽ với các thông tin không gian có thể thực hiện SQL và phân tích

Số liệu hiện tượng, tham khảo ñịa lý miêu tả những thông tin, các hoạt ñộng thuộc vị trí xác ñịnh

Chỉ số ñịa lý: tên, ñịa chỉ, phương hướng ñịnh vị, liên quan ñến các ñối tượng ñịa

và không thể trực tiếp tổng hợp chúng với các hình ảnh bản ñồ trong cơ sở dữ liệu của hệ thống

Chỉ số ñịa lý: ñược lưu trong hệ thống thông tin ñịa lý ñể chọn, liên kết và tra cứu số liệu trên cơ sở vị trí ñịa lý mà chúng mô tả bằng các chỉ số ñịa lý xác ñịnh, một chỉ số có thể bao gồm nhiều bộ xác ñịnh cho các thực thể ñịa lý

Mối quan hệ không gian: các mối quan hệ không gian có thể là mối quan hệ ñơn giản hay logic, quan hệ Topology cũng là quan hệ không gian Các quan hệ không gian có thể ñược mã hóa như các thông tin thuộc tính hoặc ứng dụng thông qua giá trị tọa ñộ của các thực thể

Mối quan hệ giữa dữ liệu không gian và phi không gian: thể hiện phương pháp chung ñể liên kết hai loại dữ liệu ñó thông qua bộ xác ñịnh, lưu trữ ñồng thời trong các thành phần không gian và phi không gian

Sự liên kết giữa hai loại thông tin cơ bản trong cơ sở dữ liệu GIS thể hiện theo sơ

ñồ sau

Hình 1.10: Mối quan hệ giữa thông tin bản ñồ và thông tin thuộc tính (Nguồn:

Nguyễn Thế Thận, Trần Công Yên, 2000)

1.1.5 Một số ứng dụng

Theo Võ Quang Minh và ctv (2005), GIS hiện nay ñược ứng dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực Một số lĩnh vực ñược ứng dụng nhiều nơi trên thế giới như:

a Nghiên cứu quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường

b Nghiên cứu hỗ trợ các chương trình quy hoạch, phát triển

c Các lĩnh vực ứng dụng của GIS trong sản xuất nông nghiệp và phát triển nông thôn

ID (mã)

Tính chất 1

Tính chất 2

Tính chất 3

- Thổ nhưỡng: xây dựng các bản ựồ ựất, ựặc trưng hóa các lớp phủ thổ nhưỡng

- Trồng trọt: khả năng thắch nghi các loại cây trồng, sự thay ựổi của việc sử dụng ựất, xây dựng các ựề xuất về sử dụng ựất, khả năng bền vững của sản xuất nông Ờ lâm kết hợp, theo dõi mạng lưới khuyến nông, khảo sát nghiên cứu dịch Ờ bệnh cây trồng, suy ựoán và nội suy các ứng dụng kỹ thuật

- Quy hoạch thủy văn và tưới tiêu: xác ựịnh hệ thống tưới tiêu, lập thời biểu tưới nước, tắnh toán sự xói mòn/bồi lắng trong hồ chứa nước, nghiên cứu ựánh giá ngập

lũ

- Kinh tế nông nghiệp: ựiều tra dân số, nông hộ, thống kê, khảo sát kỹ thuật canh tác, xu thế thị trường của cây trồng, nguồn nông sản hàng hóa

- Phân tắch khắ hậu: hạn hán, các yếu tố thời tiết, thống kê

- Mô hình hóa nông nghiệp: ước lượng/tuyên ựoán năng suất cây trồng

- Chăn nuôi gia súc/gia cầm: thống kê, phân bố, khảo sát và theo dõi diễn biến, dự

báo dịch bệnh

Một số ứng dụng tại Việt Nam

a Trong nông nghiệp

Cuối năm 2007, ựược sự chấp thuận của Sở Nông nghiệp & PTNT tỉnh, Chi cục BVTV đồng Tháp ựã triển khai ứng dụng GIS vào công tác ựiều tra sâu bệnh ựể dự tắnh, dự báo dịch hại trên cây lúa Mục tiêu là quản lý các dữ liệu về tình hình nhiễm sinh vật hại lúa của các ựịa phương trong tỉnh, phục vụ cho công tác lưu trữ, cập nhật, truy xuất các thông tin tư liệu

Với ứng dụng GIS, Chi cục ựã quản lý các dữ liệu sâu bệnh trên ựịa bàn đồng thời, ựánh giá hiện trạng gây hại của các ựối tượng dịch hại phổ biến; quản lý các dữ liệu sâu bệnh hại lúa ở các ựịa phương trong tỉnh theo một hệ thống.Từ ựó, xây dựng ựược bản ựồ dự báo tình hình dịch hại phổ biến trên lúa ựể phát ựịnh kỳ hàng tuần trên đài Truyền hình tỉnh Với bản tin này, nông dân có thể dễ dàng biết tình hình sâu bệnh hại lúa ở các ựịa phương trong tỉnh, do mức ựộ nhiễm từng ựối tượng dịch hại ựược cụ thể hóa bằng màu sắc, từng xã, phường, thị trấn qua bản ựồ và tiếp nhận các khuyến cáo phòng trừ kịp thời, hiệu quả (http://baodongthap.com.vn )

Theo các nhà khoa học dịch rầy nâu bùng phát chủ yếu do nông dân liên tục sử dụng các giống lúa nhiễm rầy trên diện tắch lớn Do vậy, nếu giám sát ựược diện tắch canh tác và giống lúa, các giai ựoạn phát triển của cây lúa sẽ là tiền ựề ựể triển khai có hiệu quả các biện pháp phòng trừ dịch hại rầy nâu Các nhà khoa học thuộc Trường đại học Bách khoa, đại học Cần Thơ, Cục Trồng trọt (Bộ NN&PTNT) vừa thành công trong nghiên cứu ứng dụng GIS (hệ thống thông tin ựịa lý) vào quản lý sản xuất lúa và cảnh báo sớm tình hình nhiễm rầy nâu trên lúa (http://vndgkhktnn.vietnamgateway.org)

ựể nâng cao hiệu quả của ựề tài

Theo Nguyễn Văn Vũ (2006), trong những năm qua Sở KH&CN Bến Tre ựã phối hợp với các ngành liên quan thực hiện ựề tài ỘNghiên cứu ứng dụng Công nghệ Thông tin địa lý ựể quản lý tư liệu ựiều tra cơ bản tỉnh Bến TreỢ, kết quả là ựã xây dựng ựược cơ sở dữ liệu GIS tỉnh Bến Tre trên nền bản ựồ tỉ lệ 1/25.000 với 16 lớp thông tin, 19 bản ựồ Allats ựiện tử và xây dựng chương trình khai thác dữ liệu GIS

và AllatsẦ đây là cơ sở dữ liệu nền ban ựầu ựể các ngành ứng dụng công nghệ GIS vào lĩnh vực hoạt ựộng của ngành đã xây dựng bản ựồ thổ nhưỡng tỉnh Bến Tre tỉ

lệ 1/50.000, cơ sở dữ liệu về số lượng và chất lượng ựất của tỉnh, kết quả ựã ựược chuyển giao cho các ngành và huyện thị ựể ứng dụng trong nghiên cứu, quy hoạch ngành nông lâm ngư, giúp cho việc truy tìm, thống kê phân loại ựất trong vùng ựược nhanh chóng hơn Ứng dụng công nghệ GIS trong quản lý và xác nhận quy hoạch sử dụng ựất, phục vụ cho công tác quản lý, quy hoạch và thống kê

1.2 GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ ARCGIS

1.2.1 Các phần mềm cơ bản

ArcGIS là một họ các sản phẩm phần mềm của ESRI bao gồm các gói sản phẩm ựộc lập ựó là ArcView, ArcEditor và ArcInfo

a Phần mềm ArcView

Theo Phạm Văn Tùng (2006), phần mềm ArcView bao gồm 3 ứng dụng chắnh sau:

Hình 1.11: Giao diện chắnh của ArcView (Nguồn: Phạm Văn Tùng, 2006)

ArcMap ñể xây dựng, hiển thị, xử lý và phân tích các bản ñồ

ArcCatalog ñể quản lý, theo dõi các dữ liệu ñã có hoặc tạo mới và mô tả các dữ liệu mới

ArcToolbox cung cấp các công cụ ñể xử lý, xuất – nhập dữ liệu từ ArcView sang các ñịnh dạng khác như Mapinfo, Microstation, AutoCAD,…

Giới thiệu ArcMap

Theo công ty TNHH hệ thống thông tin FPT (2006), ArcMap là một phần mềm quan trọng trong bộ ArcGIS ArcMap cho phép người sử dụng thực hiện các chức năng sau: Hiển thị trực quan, tạo lập bản ñồ, trợ giúp ra quyết ñịnh, trình bày, khả năng tùy biến của chương trình

Mỗi một bản ñồ trong ArcMap ñược gọi là Map document, một bản ñồ có thể có một hay nhiều Data frames Data frame là một nhóm các lớp (Data layer) cùng ñược hiển thị trong một hệ quy chiếu Mỗi data frame có thể có một hệ quy chiếu riêng Các data frame ñược hiển thị riêng biệt trong chế ñộ data view và có thể hiển thị trong cùng một layout view, thông thường một bản ñồ ñơn giản chỉ có một data

frame Bản ñồ ñược ghi trong file có ñuôi là mxd

Hình 1.12: Giao diện của ArcMap

Layer là tổ hợp cao cấp của dữ liệu Một layer file chứa các nội dung:

- ðường dẫn tới dữ liệu ( Shapefile, geodatabase…)

- Các tham số ñể hiển thị như màu sắc, lực nét kí hiệu

Các layer có thể ñược tạo ra từ nhiều nguồn dữ liệu như Shape files, personal geodatabase, ArcInfo cover datasets, CAD drawings, SDE databases, photo, image

ArcMap cung cấp 2 chế ñộ hiển thị: Data View và Layout View

- Data View hiển thị các nội dung chính của bản ñồ - các ñối tượng không gian

- Layout View hiển thị bản ñồ trong chế ñộ như in ra giấy, ngoài các ñối tượng bản

ñồ còn hiển thị các yếu tố trang trí bản ñồ như khung, lưới tọa ñộ, chú giải

Giới thiệu ArcCatalog

Theo Phạm Văn Tùng (2006), ArcCatalog cung cấp các phương tiện ñể xem, quản

lý các dữ liệu ñịa lý và các bảng dữ liệu thuộc tính

Có 3 chế ñộ khác nhau ñể xem dữ liệu: Contents, Preview và Metadataview

- Trong chế ñộ Content view tất cả các dữ liệu mà ArcView có thể nhận dạng ñược

sẽ ñược hiển thị dưới dạng cây thư mục (Catalogue tree) hay các biểu tượng(icons) giống như chương trình Windows Explorer

Hình 1 13: Chế ñộ Content view trong ArcCatalog

- Có thể xem sơ bộ (Preview) các dữ liệu ñịa lý dưới dạng bản ñồ (Geographic view) hay dưới dạng bảng (Table view) Lưu ý rằng một cơ sở dữ liệu ñịa lý bao gồm các ñối tượng ñược xác ñịnh bởi vị trí ñịa lý và thông tin thuộc tính trong bảng

Launching other applications

Polygon dataset Line dataset

Viewing contents data types

Hình 1.14: Dữ liệu thể hiện dưới dạng bảng thuộc tính trong chế ñộ Preview

Hình 1 15: Dữ liệu thể hiện dưới dạng Geographic trong chế ñộ Preview

- Trong chế ñộ Metadata View có thể xem các dữ liệu dưới dạng Metadata, tức là các thông tin mô tả khác nhau về dữ liệu như hệ quy chiếu, thời gian và phương pháp thu thập…

Hình 1.16: Chế ñộ MetadataView trong ArcCatalog

Dữ liệu Metadata ñược lưu trữ trong file có tên cùng tên với file dữ liệu chính nhưng có ñuôi là *.xml

Giới thiệu ArcToolbox

ArcToolbox là một ứng dụng tích hợp

ñược phát triển bởi Viện nghiên cứu hệ

thống môi trường (ESRI) Nó cung cấp

một tham chiếu ñến các công cụ tích ñể

tạo thuận lợi cho giao diện người dùng

trong ArcGIS ñể truy cập và tổ chức một

tập hợp các công cụ xử lý dữ liệu, mô hình

và kịch bản

ArcToolbox là một container, trong ñó có

tất cả các công cụ cần thiết ñể tạo ñiều

kiện nâng cao xử lý dữ liệu các nhiệm vụ

ñược tổ chức theo một cách logic

Hình 1.17: Giao diện các công cụ trong ArcToolbox

Công cụ trong ArcToolbox ñược nhóm lại một cách logic như sau:

- Toolbox Container cho bộ công cụ

- Bộ công cụ logic container của các công cụ và bộ công cụ khác (nghĩa là thư mục)

- Công cụ Single xử lý dữ liệu hoạt ñộng

Công cụ tích thường gặp trong ArcToolbox là:

- Công cụ phân tích: nó cung cấp một bộ công cụ mạnh mẽ ñể thực hiện nhiều tác

vụ xử lý dữ liệu như lớp, tạo ra vùng ñệm, tính toán thống kê, và thực hiện các phân tích gần gũi của tất cả các loại dữ liệu vector

- Hộp công cụ bản ñồ: các công cụ trong hộp công cụ bản ñồ ñược thiết kế ñể sản xuất dữ liệu và bản ñồ sản xuất hỗ trợ cho các bản ñồ cụ thể một cách ñáp ứng một tiêu chuẩn cụ thể bản ñồ

- Hộp công cụ chuyển ñổi: nó chứa các công cụ chuyển ñổi dữ liệu giữa các ñịnh dạng khác nhau

- Hộp công cụ bảo hiểm: nó chứa một bộ công cụ mạnh mẽ ñể thực hiện nhiều tác

xử lý dữ liệu mà chỉ sử dụng bảo hiểm như ñầu vào và ñầu ra dữ liệu sẽ chỉ như là phạm vi bảo hiểm

- Hộp công cụ quản lý dữ liệu: một bộ sưu tập phong phú và ña dạng của công cụ ñược dùng ñể phát triển, quản lý và duy trì các lớp dữ liệu, lớp và cấu trúc dữ liệu raster ñược nhóm lại trong hộp công cụ này

- Hộp công cụ mã hóa ñịa lý: nó chứa các công cụ ñể trợ giúp trong việc hoàn thành nhiệm vụ phổ biến như mã hóa ñịa lý, tạo, bảo trì và xóa Locators ñịa chỉ, cũng như

mã hóa ñịa lý thực tế của ñịa chỉ

- Tuyến tính tham khảo Toolbox: nó bao gồm một loạt các công cụ ñể tạo, hiệu chuẩn và hiển thị các dữ liệu ñược sử dụng cho tham chiếu tuyến tính

- Hộp công cụ phân tích không gian: với những công cụ có sẵn trong hộp công cụ này có thể tạo , truy vấn bản ñồ, phân tích dữ liệu Raster dựa trên tế bào, thực hiện tích hợp Raster/Vector, lấy ñược thông tin mới từ dữ liệu hiện có, thông tin truy vấn trên dữ liệu nhiều lớp và tích hợp ñầy ñủ tế bào Raster dựa trên dữ liệu với truyền thống các nguồn dữ liệu Vector (http://webhelp.esri.com)

b Phần mềm ArcEditor

Theo VidaGIS (2008), ArcEditor là phần mềm GIS chạy trên Desktop dùng ñể chỉnh sửa và quản lý dữ liệu ñịa lý ArcEditor là một phần mềm trong bộ những sản phẩm GIS, nó bao gồm các tính năng của ArcView và thêm vào ñó là một số các công cụ chỉnh sửa, biên tập

ArcEditor hỗ trợ cho người biên tập cá nhân hoặc cho nhiều người cùng hợp tác biên tập Bộ công cụ mở rộng của ArcEditor không những cho phép nhập hoặc xóa những dữ liệu ñơn giản mà còn cả những thiết kế và phiên bản phức tạp

Ứng dụng:

- Dùng các công cụ CAD ñể tạo và chỉnh sửa các ñặc tính GIS

- Tạo ra các CSDL ñịa lý thông minh

- Mô hình hóa dòng chảy công việc của nhóm và nhiều người biên tập

- Xây dựng và giữ ñược tính toàn vẹn của không gian bao gồm các quan hệ hình học topo giữa các ñặc tính ñịa lý

- Quản lý và mở rộng mạng lưới hình học

- Làm tăng năng suất biên tập

- Quản lý môi trường thiết kế ña người dùng với versioning

- Duy trì tính toàn vẹn giữa các lớp chủ ñề và thúc ñẩy tư duy logic của người dùng

- Ngừng kết nối CSDL và công tác chỉnh sửa

c Phần mềm ArcInfo

Theo VidaGIS (2008), ArcInfo là phần mềm GIS ñầy ñủ nhất ArcInfo bao gồm tất

cả các chức năng của ArcView lẫn ArcEditor, các tính năng cao cấp trong xử lý dữ liệu không gian và khả năng chuyển ñổi dữ liệu ArcInfo ñược sử dụng ñể thực hiện toàn bộ các mảng công việc như xây dựng dữ liệu, mô hình hóa, phân tích, hiển thị bản ñồ trên màn hình máy tính và xuất bản bản ñồ ra các phương tiện khác nhau

ArcInfo còn cung cấp tất cả các chức năng tạo và quản lý một hệ GIS thông minh Với chức năng này, người dùng có thể truy nhập dễ dàng thông qua giao diện ñơn giản ñã ñược mô hình một cách tùy biến và mở rộng hoặc thông qua các script và các ứng dụng khác

Ứng dụng:

- Xây dựng một mô hình xử lý không gian rất hữu dụng cho việc tìm ra các mối quan hệ, phân tích dữ liệu và tích hợp dữ liệu

- Thực hiện chồng lớp các vector, tính xấp xỉ và phân tích thống kê

- Tạo ra các ñặc tính cho sự kiện và chồng xếp các ñặc tính của các sự kiện ñó

- Chuyển ñổi dữ liệu và các ñịnh dạng của dữ liệu theo rất nhiều loại ñịnh dạng

- Xây dựng những dữ liệu phức tạp, các mô hình phân tích và các ñoạn mã ñể tự ñộng hóa các quá trình GIS

1.2.2 Các mô hình dữ liệu ñịa lý

Theo Trần Quốc Bình (2004), ArcGIS lưu trữ và quản lý dữ liệu ñịa lý ở nhiều khuôn dạng Ba mô hình dữ liệu cơ bản mà ArcGIS sử dụng là vector, raster và TIN Ngoài ra, người dùng có thể nhập dữ liệu bảng vào GIS

a Vector model: Một cách ñể biểu diễn các hiện tượng ñịa lý là dùng points, lines

và polygons Cách biểu diễn này ñược gọi là mô hình dữ liệu vector Mô hình vector chủ yếu ñược dùng ñể mô tả và lưu trữ những ñối tượng rời rạc

- Points là cặp tọa ñộ x, y

- Lines là tập hợp của các tọa ñộ ñịnh nghĩa một hình dạng

- Polygons là tập hợp các tọa ñộ khai báo cho ñường bao của một vùng

ArcGIS lưu dữ liệu vector trong các lớp ñối tượng (feature classes) và trong tập hợp của các lớp ñối tượng quan hệ tôpô Các thuộc tính ñối tượng ñược lưu trong bảng

b Raster model: Trong raster model, thế giới ñược biểu diễn như một bề mặt ñược

chia thành những ô lưới bằng nhau Raster model ñược dùng ñể lưu trữ và phân tích

dữ liệu liên tục trên một vùng Mỗi ô ảnh chứa một giá trị có thể biểu diễn cho một giá trị ño ñược Dữ liệu Raster gồm các loại ảnh và Grid

c TIN model: Trong một mô hình mạng các tam giác bất thường, thế giới ñược

biển diễn dưới dạng một mạng các tam giác kết nối với nhau qua các ñiểm với giá trị x, y và z TINs là cách lưu trữ và phân tích bề mặt rất hiệu quả Cũng như ảnh Raster có thể bổ sung các tập dữ liệu TIN vào bảng ñồ trong ArcMap và quản lý chúng bằng ArcCatalog

d Dữ liệu dạng bảng: Có thể xem GIS như là một cơ sở dữ liệu hình học ArcGIS

cho phép kết nối các bảng dữ liệu với nhau

Dữ liệu lưu trữ trong ArcGIS ñược lưu trữ dưới 3 dạng: shapefile, coverages và geodatabase

e Shape files: Lưu trữ cả dữ liệu không gian lẫn dữ liệu thuộc tính Tùy thuộc vào

các laọi ñối tượng không gian mà nó lưu trữ, Shape files sẽ ñược hiển thị trong ArcCatalog bằng 1 trong 3 biểu tượng sau:

Hình 1.18: Các biểu tượng hiển thị của shape files (Nguồn: Phạm Văn Tùng, 2006)

Về thực chất Shape files không phải là một file mà là 5- 6 file có tên giống nhau nhưng ñuôi khác nhau 3 file quan trong nhất của Shape file là các file có ñuôi:

*.shp – chứa các ñối tượng không gian

*.dbf – bảng thuộc tính

*.shx – chỉ số ñể liên kết ñối tượng với bảng thuộc tính

*.prj – xác ñịnh hệ quy chiếu của Shape file

f Coverage: lưu trữ các dữ liệu không gian, thuộc tính và topology Các dữ liệu

không gian ñược hiển thị ở dạng ñiểm, ñường, vùng và ghi chú

Các ñối tượng chính trong coverage:

- ðiểm nhãn (Label points) có thể biểu diễn cho các ñối tượng ñiểm riêng biệt Label points cũng liên kết thuộc tính với polygons Mỗi polygon có một label point nằm ở tâm của polygon

- Cung (Arcs) là tập hợp các ñiểm nối với nhau qua các ñiểm nút Nhiều cung có thể lập thành mạng Cung cũng tạo thành polygon biển diễn cho các vùng

- ðiểm nút (Nudes) là những ñiểm cuối của các cung nối nhau ðiểm nút có thể có thuộc tính, do vậy chúng có thể biểu diễn cho ñối tượng ñiểm trong một mạng như

là những cái van trong mạng ống nước

ðối tượng khuất trong Coverage:

- Routes và sections là các ñối tượng tuyến tính hình thành từ arcs và những phần của arcs

- Routes ñịnh nghĩa một tuyến ñường dọc theo một mạng tuyến tính

- Regions là ñối tượng vùng hình thành từ các polygons Không giống polygons, regions có thể nằm rời rạc, nằm chồng lên nhau

ðối tượng phụ trong coverages

- Annotation là các chuỗi văn bản mô tả cho một ñặc trưng khi bản ñồ ñược in hay ñược hiển thị Annotation có thể ñịnh vị tại một ñiểm, nằm giữa hai ñiểm, hay nằm dọc theo một loạt ñiểm và ñược lưu trong tọa ñộ ñịa lý với tỉ lệ tương quan với các ñối tượng khác của coverage mỗi khi ñược hiển thị

- Tics là các ñiểm khống chế Tics biểu diễn cho vị trí ñã biết trên mặt ñất và dùng

ñể ñăng ký và chuyển ñổi tọa ñộ của một coverage

- Links là các vector dịch chuyển dùng ñể hiệu chỉnh hình dạng của coverage

Coverage topology: Topology là quá trình dùng ñể khai báo và sử dụng tính thừa

kế quan hệ không gian trong hình học của ñối tượng Ba quan hệ tôpô của coverages là kết nối, ñịnh nghĩa vùng và liền kề Coverages giữ thông tin topology

và ghi lại các quan hệ không gian này trong những file ñặc biệt

Cất giữ coverages : coverages ñược lưu giữ trong workspaces Wordspace là một folder Trong wordspace folder có một folder tên là info và những folders ñược ñặt theo tên của từng coverage có trong wordspace

g Geodatabases: Theo Phạm Văn Tùng (2006), geodatabase là một cơ sở dữ liệu

chứa trong một file có ñuôi là *.mdb Khác với shapefile, geodatabase cho phép lưu giữ topology của các ñối tượng Cấu trúc của goedatabase như sau

Hình 1.19: Sơ ñồ cấu trúc của Geodatabase (Nguồn: Phạm Văn Tùng, 2006)

Trong Geodatabase có một hay nhiều Feature Dataset Feature Dataset là một nhóm các loại ñối tượng có chung một hệ quy chiếu và hệ tọa ñộ Một Feature Dataset có thể chứa một hay nhiều Feature class Feature class chính là ñơn vị chứa các ñối tượng không gian của bản ñồ và tương ñương với một layer trong ArcMap Mỗi

Geodatabase

Feature Dataset

Feature Class Feature Class Feature Class

Attribute Table Attribute Table Attribute Table

Feature Dataset Feature Dataset

Feature class chỉ chứa một ñối tượng (Polygon, line, point) Một Feature class sẽ ñược gắn với một bảng thuộc tính Khi tạo Feature class thì bảng thuộc tính cũng ñược tự ñộng tạo

1.3 CÁC CÔNG NGHỆ LIÊN QUAN

GIS liên quan ñến một số hệ thống thông tin khác nhưng khả năng thao tác và phân tích các dữ liệu ñịa lý chỉ có công nghệ GIS là thực hiện ñược Mặc dù không có quy tắc chúng ñể phân loại các hệ thống thông tin nhưng qua giới thiệu sau sẽ giúp phân biệt GIS với các công nghệ khác

Desktop Mapping (thành lập bản ñồ): sử dụng bản ñồ ñể tổ chức dữ liệu và tương tác người dùng Trọng tâm của hệ thống này là thành lập bản ñồ Phần lớn các hệ thống Desktop Mapping ñều hạn chế hơn so với GIS về khả năng quản lý dữ liệu, phân tích không gian và khả năng tùy biến Hệ thống này hoạt ñộng nhiều trên các máy tính ñể bàn như: PC, Macintosh và các máy trạm UNIX nhỏ

CAD: hệ thống CAD giúp cho việc tạo ra các bảng thiết kế xây dựng nhà và cơ sở

hạ tầng Tính năng này ñòi hỏi các thành phần cố ñịnh ñược tập hợp ñể tạo nên toàn

bộ cấu trúc CAD yêu cầu một số quy tắc về việc tập hợp các thành phần và khả năng phân tích nhưng rất giới hạn Hệ thống CAD có thể ñược mở rộng ñể hỗ trợ bản ñồ nhưng thông thường bị giới hạn trong quản lý và phân tích các cơ sở dữ liệu ñịa lý lớn

Viễn thám và GPS: viễn thám là ngành khoa học nghiên cứu về bề mặt Trái ðất, sử dụng kỹ thuật cảm biến nhờ quay camera từ máy bay, các trạm thu GPS hoặc các thiết bị khác Các thiết bị cảm biến này thu thập dữ liệu dạng ảnh và cung cấp các khả năng thao tác, phân tích và mô phỏng những ảnh này Nhưng các tính năng phân tích và quản lý dữ liệu ñịa lý lại thiếu hơn nhiều so với GIS

DBMS: hệ quản trị cơ sở dữ liệu chuyên về lưu trữ và quản lý tất cả các dạng dữ liệu bao gồm cả dữ liệu ñịa lý Nhiều hệ thống GIS sử dụng DBMS với mục ñích lưu trữ dữ liệu DBMS không có các công cụ phân tích và mô phỏng như GIS (http://www.dost-bentre.gov.vn)

1.4 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONG ARCGIS

Theo công ty TNHH hệ thống thông tin FPT (2006), bản ñồ là thành phần cơ bản trong ArcMap Người sử dụng có thể hiển thị thông tin ñịa lý trên bản ñồ theo nhiều layer

Layer là lớp dữ liệu, layer không lưu trữ dữ liệu thông tin ñịa lý thực Nó chỉ tham chiếu trên những dữ liệu lưu trữ trong coverage, shapefile, geodatabase, image, grid…và ñịnh cách hiển thị thông tin trên bản ñồ Việc tham chiếu những dữ liệu bằng cách này cho phép layer phản ánh lại hầu hết những thông tin mới nhất trong

dữ liệu GIS

Table of Contents (TOC) là một danh sách chứa tất cả các layer trên bản ñồ và hiển thị các ñối tượng trong các layer ñó Hộp thoại nhỏ bên cạnh các layer biểu thị tình trạng hiện hành layer ñó tắt hay mở, tức là layer ñó ñược hiển thị trên bản ñồ hay không Thứ tự các layer trong TOC cũng rất quan trọng Layer ñặt ở trên sẽ nằm ñè lên những layer dưới trong bản ñồ

Các layer trong bản ñồ ñược tổ chức trong một Data Frame Một Data Frame là một nhóm các layer hiển thị trong cùng một không gian tham chiếu Khi tạo bản ñồ mới luôn có sẵn một Data Frame Nó ở vị trí trên cùng của những layer mà nó chứa Khi một bản ñồ bao gồm nhiều Data Frame thì có một Data Frame Active Nếu có một Data Frame thì nó là Data Frame Active Data Frame Active nhận trực tiếp các thao tác trong ArcMap và ñược hiển thị trong data view

Bản ñồ truyền tải những thông tin về vị trí không gian của ñối tượng Mỗi vị trí cần thêm một chuỗi, ñối tượng ñồ họa ñể mô tả thêm thông tin, nhấn mạnh thông tin Có thể sử dụng Text hoặc Graphic ñể tăng thêm tính trình bày của bản ñồ Graphic không ñược lưu trữ như các ñối tượng không gian khác trong các layer

Dòng chuỗi liên quan ñến một ñối tượng trong bản ñồ ñược gọi là nhãn (Label) Nhãn có thể nhập bằng tay nếu biết ñối tượng ñó Nhưng ArcMap cung cấp cách hiển thị nhãn một cách tự ñộng

- Với Geodatabase có thể tạo một liên kết ñộng giữa nhãn và ñối tượng

- Có thể dùng Maptips và Hyperlink ñể hiển thị nhãn

MapTip là một khung text nhỏ sẽ ñược hiển thị khi ñưa chuột trên ñối tượng Thông tin hiển thị ñược ñịnh là một trường nào ñó trong bảng thuộc tính Hyperlink cho phép hiển thị thông tin chứa trong những tài liệu hay dạng một trang Web Có thể xem tài liệu này giống như xem bản ñồ hoặc có thể lựa chọn cách lưu liên kết này SQL là một ngôn ngữ chuẩn trên máy tính dành cho việc truy cập và quản lý cơ sở

dữ liệu Trong ArcMap nó ñược dùng ñể lưu trữ dữ liệu thuộc tính của ñối tượng thông qua hộp thoại Query Builder SQL trong ArcMap chỉ cho phép chọn ñối tượng chứ không thực hiện các biểu thức chèn, cập nhật, xóa Trong hộp thoại Query Builder chỉ xây dựng biểu thức where trong câu lệnh SQL

- Nếu truy vấn dữ liệu trên dữ liệu Shapefile, Coverage, bảng Info, bảng dBase tên field phải ñược nhập trong biểu thức SQL bằng một cặp dấu nháy ñôi

- Nếu sử dụng câu SQL trên Personal Geodatabase data tên field phải ñược nhập trong dấu ngoặc vuông

- Nếu sử dụng câu SQL trên ArcSDE Geodatabase data tên field phải ñược nhập bằng chữ in hoa (Phạm Văn Tùng, 2006)

Theo công ty TNHH hệ thống thông tin FPT (2006), các ñối tượng trên bản ñồ tham chiếu tới một vị trí thật trong thế giới thực Các vị trí của ñối tượng trên bề mặt Trái

ðất ñược biểu diễn bằng tọa ñộ ñịa lý Trong khi kinh ñộ và vĩ ñộ tham chiếu biểu thị vị trí chính xác của ñối tượng trên bản ñồ nhưng ñó không phải là ñơn vị ño Khoảng cách tương ứng một ñơn vị của kinh ñộ trên trục xích ñạo sẽ khác với khoảng cách tương ứng một ñơn vị ñó tại vị trí khác Vì vậy, cần chuyển hệ trục 3 chiều về thành tọa ñộ phẳng 2 chiều gọi là lưới chiếu Thông thường tất cả các lớp hiển thị trên bản ñồ ñều phải chung một lưới chiếu

ðể vẽ ñược lưới trong Data Frame chọn một trong 3 loại lưới:

- Graticules: nếu như dữ liệu bao phủ một vùng rộng lớn của bề mặt Trái ðất, hiển thị lưới dưới dạng những ñường tượng trưng cho kinh vĩ ñộ

- Measured Grids: nếu như dữ liệu chỉ một vùng, một quốc gia có thể hiển thị lưới tượng trưng cho hệ thống tọa ñộ lưới chiếu

- Reference Grids: nếu như dữ liệu chỉ là một khu vực nhỏ mang tính cục bộ, có thể hiển thị lưới chiếu chia Data Frame thành những ô vuông bởi những hàng và cột Một thành phần quan trọng không thể thiếu trong bản ñồ là tiêu ñề Tiêu ñề sẽ mô tả mục ñích chung của bản ñồ ñược xây dựng

Hướng Bắc cho biết hướng của bản ñồ

Loại là một tập hợp các ñối tượng có cùng giá trị thuộc tính

Ký hiệu bản ñồ

- Ký hiệu ñiểm: dùng ñể vẽ những ñối tượng dạng ñiểm, label, hay những ñối tượng ghi chú khác ñể trang trí cho line symbol, tạo fill polygon và nền cho ký hiệu dạng chữ

- Ký hiệu ñường: dùng ñể thể hiện nhãn ñối tượng dạng tuyến ðường cũng ño ñạc dùng ñể tạo ñường biên ngoài cho những ký hiệu khác như polygon, point, label

- Ký hiệu vùng: dùng ñể vẽ những ñối tượng dạng ña giác như ñường biên giới quốc gia, tỉnh, thành phố ðiền ký hiệu vào vùng có nhiều dạng như lấp ñầy, ảnh mở hoặc trong suốt, ñiền ký hiệu ngẫu nhiên hoặc có thứ tự

- Ký hiệu Text dùng ñể vẽ nhãn và ghi chú Text cũng có thể là tiêu ñề, mô tả, ghi chú, lời thoại, thanh tỷ lệ, bảng Có thể tạo một ký hiệu text ñơn giản hoặc thêm thuộc tính ñể tạo những ký hiệu text thích hợp hơn

Theo công ty TNHH hệ thống thông tin FPT (2006), màu sắc là một trong những ñặc tính cơ bản của tất cả các ký hiệu và những thành phần của bản ñồ Màu có thể ñịnh nghĩa bằng 5 cách: RBG, CMYK, HLS, Gray, Name

Thông thường dữ liệu không gian của một ñối tượng bao giờ cũng ñi kèm với dữ liệu thuộc tính Các dữ liệu thuộc tính này là thành phần mô tả của các ñối tượng

Dữ liệu thuộc tính và dữ liệu không gian có mối quan hệ mật thiết với nhau Dữ liệu thuộc tính ñược lưu trữ dới dạng bảng

Bảng là một thành phần cơ sở dữ liệu chứa tập hợp các hàng và cột Mỗi hàng hay một record sẽ ñại diện cho một ñối tượng không gian Mỗi trường (field) hay cột sẽ ñại diện cho một thành phần thuộc tính của ñối tượng ñó

Biểu ñồ dùng ñể hiển thị thông tin về các ñối tượng bản ñồ và quan hệ giữa chúng một cách thu hút dễ hiểu hơn Nó có thể hiển thị thêm thông tin về ñối tượng trên bản ñồ hoặc hiển thị với cùng một thông tin nhưng với những cách khác nhau Các bảng riêng biệt nhau khi cần chỉ cần Join lại với nhau ñể chọn thông tin Join ñược xây dựng trên nguyên tắc giá trị giống nhau có ñược trên cả 2 bảng Khi Join thì giá trị trong những cột Join không ñược thay ñổi, chỉ cần thay ñổi giá trị trong bảng nguồn và nó tự ñộng cập nhật trong bảng Join Khi Join ñối tượng sẽ thiết lập các quan hệ giữa các giá trị trong bảng, quan hệ 1-1 hay 1-nhiều Có 2 loại Join: Vị trí và thuộc tính Có thể Join theo nhiều cách: tìm ñối tượng gần nhất của ñối tượng này, tìm ñối tượng nằm trong ñối tượng này, tìm ñối tượng giao với ñối tượng này Bên cạnh Join còn một dạng quan hệ khác là Relate Relate tạo mối quan hệ giữa 2 bảng bằng cách chọn ñối tượng có giá trị giống nhau trong 2 bảng Relate có thể tạo quan hệ giữa các bảng theo quan hệ 1-1 hoặc nhiều – nhiều

ðể tạo ñối tượng mới trong ArcMap cần phải tạo một Sketch chỉnh sửa Một Sketch

là bao gồm các Vertex và các ñoạn thẳng nối lại với nhau Sketch hoạt ñộng như một bảng vẽ phát thảo (Phạm Văn Tùng, 2006)