Giáo trình Hệ thống thông tin địa lý (Phần 1) - Lê Bảo Tuấn

Nội dung text: Giáo trình Hệ thống thông tin địa lý (Phần 1) - Lê Bảo Tuấn

1. ðI HC HU TRƯNG ðI HC KHOA HC KHOA MƠI TRƯNG
   BÀI GING H THNG THƠNG TIN ðA LÝ (S dng cho sinh viên Khoa Mơi trưng) GEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEMS (GIS) LÊ BO TUN lebaotuan@gmail.com Khoa Mơi trưng Trưng ði hc Khoa hc Hu
2. MC LC CHƯƠNG 1: Gii thiu v GIS 1.1. Gii thiu 1.1.1. GIS là gì? 1.1.2. Ngun gc và s phát trin ca GIS 1.1.3. GIS: Mt cơng c ph bin 1.1.4. Ti sao chúng ta cn GIS? 1.1.5. GIS trong hot đng thc t 1.1.6. Khoa hc thơng tin đa lý 1.2. Thành phn và chc năng ca GIS 1.4.1. Thành phn ca GIS 1.4.2. Chc năng ca GIS 1.3. Mt s ng dng GIS 1.4. Chi phí cho GIS CHƯƠNG 2: Các mơ hình d liu 2.1. Gii thiu chung v d liu 2.2. Gii thiu chung v bn đ 2.2.1. Khái nim bn đ 2.2.2. Các đi tưng bn đ 2.2.3. Các h quy chiu và h ta đ s dng Vit Nam 2.3. Cu trúc d liu 2.3.1. Cu trúc d liu vector 2.3.2. Cu trúc d liu raster 2.3.3. Cu trúc d liu TIN 2.4. Cu trúc cơ s d liu 2.4.1. Cơ s d liu khơng gian 2.4.2. Cơ s d liu phi khơng gian 2.4.3. Kt ni các đi tưng và thuc tính CHƯƠNG 3: Nhp d liu 3.1. Khái quát 3.2. Các cơng ngh thu thp d liu 3.2.1. S hĩa 3.2.2. Quét bn đ 3.2.3. Vin thám 3.2.4. ðo đc 3.2.5. H đnh v tồn cu (GPS) 3.2.6. Chuyn đi d liu 3.3. So sánh và la chn phương pháp nhp d liu
3. CHƯƠNG 4: Qun lý d liu 4.1. Nguyên tc qun lý d liu 4.2. Qun lý d liu khơng gian 4.3. Qun lý d liu thuc tính CHƯƠNG 5: Phân tích d liu 5.1. Gii thiu chung 5.2. Các phép phân tích d liu cơ bn 5.2.1. La chn và phân loi 5.2.2. Phân lp 5.2.3. To vùng đm (buffer) 5.2.4. Chng ghép 5.2.5. Phân tích mng 5.3. Quy trình phân tích đa lý CHƯƠNG 6: Hin th và xut d liu 6.1. M đu 6.1.1. Màn hình 6.1.2. Máy in 6.1.3. Máy v 6.2. Hin th d liu 6.2.1. Hin th bn đ và bng 6.2.2. Hin th bn đ vector và raster 6.3. Xut d liu dưi dng bn đ 6.4. Chun d liu và cht lưng d liu 6.4.1. Vn đ chun d liu 6.4.2. Các yu t cht lưng d liu 6.2.3. Các ngun sai sĩt 6.2.4. Kim tra và s dng d liu CHƯƠNG 7: Các phát trin mi trong GIS 7.1. GPS Bn đ di đng 7.2. Ci thin cơng ngh vin thám 7.3. Bn đ Internet 7.4. Th gii o 7.5. GIS m Tài liu tham kho
4. CHƯƠNG 1 Gii thiu v GIS 1.1. Gii thiu ða lý luơn cĩ vai trị quan trng đi vi con ngưi. Trong thi kỳ đ đá, nhng ngưi đi săn đã đốn trưc v trí ca nhng con mi, nhng ngưi thám him đu tiên trên th gii cũng đã sng và cht bng chính kin thc v đa lý ca h và xã hi ngày nay đang sng và làm vic da vào s hiu bit v vn đ ai thuc v trí nào. Trong các mu bn đ và thơng tin khơng gian, đa lý ng dng đã và đang phc v cho s khám phá, quy hoch, hp tác cũng như xung đt trong sut 3000 năm qua và bn đ là mt trong s các tài liu đp nht trong nn văn minh ca chúng ta. Hình 1.1: Mt bn đ Châu M năm 1640 ca tác gi Hondius
5. ða s các kin thc v đa lý ca chúng ta đưc áp dng và các cơng vic hàng ngày; ví d như khi chúng ta đ nhau v các tuyn đưng ca mt khu vc đưc coi là mê cung đưng ph mt nơi nào đĩ hay khi chúng ta tìm kim mt trm xăng gn nht nào đĩ. Thơng tin khơng gian cĩ mt s tác đng mnh m hơn đi vi cuc sng ca chúng ta, thưng trong mt phm vi nào đĩ mà ta khơng nhn thy đ giúp chúng ta sn xut ra lương thc, năng lưng, trang phc mà chúng ta s dng hàng ngày và k c nhng trị gii trí mà chúng ta tn hưng. Bi l thơng tin khơng gian là rt quan trng nên chúng ta đã và đang phát trin các cơng c đưc gi là h thng thơng tin đa lý (GIS Geographic Information Systems) đ tr giúp ta cùng vi các kin thc đa lý mà ta cĩ đưc. Mt h thng thơng tin đa lý (GIS) giúp chúng ta tp hp và s dng các d liu khơng gian ( đây, cm t vit tt GIS đưc dùng đ ch mt hay nhiu h thng thơng tin đa lý). Mt s thành phn GIS hồn tồn thuc v mt k thut; chúng bao gm các thit b thu thp d liu rt hin đi, các mng lưi giao tip tin b và tin hc phc tp. Các phương pháp ca GIS khác thì li rt đơn gin, chng hn như khi mt cây bút chì và mt mu giy đưc s dng đ xác nhn ngồi thc đa mt bn đ. Như nhiu khía cnh ca cuc sng trong 5 thp k tr li đây, cách thc chúng ta tp hp và s dng các d liu khơng gian đã và đang đưc thay đi mt cách sâu sc bi các cơng ngh đin t hin đi và các phn cng, phn mm GIS là kt qu tt yu quan trng ca s phát trin cơng ngh đĩ. Vic thu và x lý các d liu khơng gian đưc đy mnh trong vịng 3 thp k gn đây và vn đang tip tc tin trin. Chìa khĩa ca tt c các đnh nghĩa ca GIS là “cái gì” và “ đâu”. GIS và phân tích khơng gian cĩ liên quan đn v trí chính xác và tương đi ca các đc trưng cũng như các đc đim, thuc tính ca các đc trưng đĩ. V trí ca các đi tưng khơng gian quan trng như các dịng sơng, sui cĩ th đưc ghi li, k c các thơng tin cĩ liên quan như kích thưc, tc đ dịng chy, cht lưng nưc hay các lồi các đưc tìm thy trong sơng, sui đĩ. Qu tht, các thơng tin thuc tính đĩ thưng ph thuc vào s sp xp mc đ quan trng ca các đi tưng khác nhau. GIS cĩ kh năng h tr cho vic phân tích và hin th các mi quan h khơng gian đĩ. 1.1.1. GIS là gì? Mt h thng thơng tin đa lý là mt cơng c cho vic to ra và s dng thơng tin khơng gian. Tuy nhiên, hin nay cĩ nhiu đnh nghĩa, quan nim hay cách nhìn nhn và cách hiu khác nhau v GIS do GIS là mt cơng ngh mi phát trin nhanh, cĩ ng dng trong nhiu lĩnh vc hot đng ca con ngưi; vi mc đích thc hành, GIS cĩ th đưc đnh nghĩa như sau: mt h thng da vào máy tính đ tr giúp cho cơng tác thu thp, bo v, lưu tr, phân tích, xut và phân phi d liu và thơng tin khơng gian.
6. Khi đưc s dng mt cách sáng sut thì GIS cĩ th giúp cho ta sng khe mnh hơn, giàu cĩ hơn và an tồn hơn. Mi ngưi s dng GIS cĩ th quyt đnh đc tính nào là quan trng và cái gì là quan trng đi vi chúng. Ví d như, rng là quan trng đi vi nhiu ngưi. Chúng bo v ngun nưc ca chúng ta, sn lưng g, là nơi n náu ca th gii hoang dã và cung cp khơng gian đ tái to. Tt c chúng ta đu cĩ liên quan đn mc đ ca vic thu hoch v mùa, vic s dng đt xung quanh ta, vic x thi gây ơ nhim ca các khu cơng nghip lân cn hay vic cháy rng xy ra đâu và khi nào. S qun lý rng cĩ hiu bit địi hi kin thc ti thiu v tt c các nhân t cĩ liên quan và cĩ th là c s phân b v mt khơng gian ca các nhân t đĩ. Các vùng đm gn các con sơng cĩ th bo v ngun nưc, các khong rng trng cĩ th ngăn nga s lan rng ca la khi cĩ cháy rng và các tác nhân ơ nhim phát tán ngưc chiu giĩ cĩ th khơng gây thit hi cho các khu rng như khi chúng phát tán theo hưng giĩ. Mt h thng thơng tin đa lý h tr ti đa trong vic phân tích các mi quan h khơng gian này và s tác đng qua li gia chúng. Mt h thng thơng tin đa lý cũng đc bit cĩ ích cho vic hin th d liu khơng gian và báo cáo kt qu ca vic phân tích khơng gian. Trong nhiu trưng hp, GIS là cách duy nht đ gii quyt các vn đ liên quan đn khơng gian. 1.1.2. Ngun gc và s phát trin ca GIS GIS đưc khai phá vào nhng năm 1960 t mt sáng kin bn đ hĩa cơng tác qun lý rng ca ngưi Canada. GIS tip tc đưc phát trin thơng qua vic tìm kim ca các nhà nghiên cu các trưng đi hc và chính ph Canada, M và các quc gia khác nhm mc đích gii thiu các yu t đa lý ca Trái đt bng cách s dng mt h cơ s d liu máy tính, hin th nĩ trên thit b đu cui ca máy tính và v bn đ ra giy. H cũng đã phát trin các chương trình máy tính đ tìm kim và phân tích các d liu này mt cách nhanh chĩng. ðn nhng năm 1970, mt s hp tác đã đưc thit lp đ phát trin và bán các h thng máy tính s dng cho vic v bn đ và phân tích. Ngày nay, hai hãng phát trin phn mm GIS hàng đu đã tìm thy ngun gc ca h trong nhng ngày đu mi phát trin, tuy nhiên vào thi kỳ đĩ, h đã chú trng và đi sâu vào hai hưng cơng ngh khác bit nhau. Tp đồn Intergraph ca Huntsville, Alabama đã tp trung vào d liu đu vào và kh năng lưu tr cĩ hiu qu ca d liu GIS cũng như s chun b các bn đ đưc xut ra t máy tính đ cnh tranh vi các bn đ truyn thng v cht lưng v bn đ. Vin nghiên cu h thng mơi trưng, ESRI (the Environmental Systems Research Institute) ca Redlands, California tp trung vào vic cung cp b cơng c lnh máy tính đ phân tích các d liu GIS. Qua nhiu năm, c hai cơng ty trên đã khơng ngng phát trin kh năng riêng ca các h thng ca h. Ban đu, ch các cơ quan chính ph, các ngành phc v cng đng và các tp đồn ln mi cĩ th cĩ kh năng s dng GIS bi vì chi phí cao. Trên nn tng các máy ch và máy tính con, mt trm nghiên cu GIS đin hình địi hi mt chi phí
7. hơn 100 ngàn đơla, bao gm tt c các phn cng, phn mm và cơng tác đào to. Tuy nhiên, th trưng GIS đưc m rng mt cách mnh m vào đu nhng năm 1980 nh vào các tp chí thương mi, các hi ngh và các s hp tác chuyên nghip truyn bá cho tồn th gii v các li ích ca GIS. GIS phát trin nhanh như nm cùng vi s xut hin ca máy tính cá nhân và các phn mm GIS đã nhanh chĩng thích nghi vi bưc ngoc mi và ít đt đ hơn này. Và chi phí ca các phn mm đã gim trong khi s lưng ngưi s dng ngày càng gia tăng. Mc dù vy, thi gian đu, GIS đưc ít ngưi s dng bi nĩ địi hi phi cĩ phn mm GIS đưc cài đt trong máy tính và đưc đào to đ s dng nĩ. Tuy nhiên, hàng chc triu đơla đã đưc đu tư vào xây dng h cơ s d liu GIS t các bn đ giy, nh khơng gian và nh v tinh. Các d liu này vn chưa đt đưc trên quy mơ rng ln cho đn khi các chuyên gia GIS quyt đnh v chúng ra trên giy đ tin hành phân loi chúng. ðn nhng năm 1990, Internet đã m cánh ca cho vic đưa các d liu GIS cĩ giá tr này đn vi ngưi s dng trên tồn th gii. Ngày nay, cĩ hàng trăm website đăng ti d liu GIS trc tuyn trên mng tồn cu Internet. Bt kỳ mt ai cĩ th s dng các trình duyt web đu cĩ th truy câp và xem các d liu GIS. Và như là mt kt qu, th trưng các sn phm và dch v GIS vi li nhun 7 t đơla năm 1999 đang ngày càng gia tăng vi tc đ gn 13% mi năm. H GIS đin hình đưc thit lp trên mt s khái nim cơ bn sau:  Các đc đim ca th gii thc trên b mt Trái đt đưc mơ t li trên mt h quy chiu bn đ và đưc lưu li trong máy tính. ðng thi, máy tính cũng lưu li lưi chiu và các thuc tính ca các đc đim bn đ đĩ đ cĩ th tr li các câu hi như “chúng đâu?” và “chúng là cái gì?”.  Các đc đim bn đ cĩ th đưc hin th hoc v ra khi ta kt hp bt kỳ hai hay nhiu đi tưng và hu như trên bt kỳ mt t l bn đ. Tin hc hĩa các d liu bn đ phi đưc s dng mt cách linh hot hơn so vi các bn đ giy truyn thng.  GIS cĩ kh năng phân tích các mi quan h trong khơng gian gia các đc đim bn đ. 1.1.3. GIS: Mt cơng c ph bin Vic s dng GIS đã tr nên ph bin và lan rng trong vịng 2 thp k qua. GIS đưc s dng trong nhiu lĩnh vc khác nhau, t kho c hc cho đn đng vt hc và nhiu ng dng mi ca GIS tip tc xut hin. GIS là nhng cơng c cn thit trong kinh doanh, hot đng ca chính ph, giáo dc và các t chc phi li nhun; và vic s dng GIS đang tr nên cĩ tính bt buc trong nhiu trưng hp. GIS đưc s dng chng li ti ác, bo v các lồi b nguy him, gim thiu s ơ nhim, đi phĩ vi các tai bin thiên nhiên, phân tích s lan truyn bnh dch
8. AIDS và đ ci thin sc khe cng đng; tĩm li, GIS là phương tin đ gii quyt mt s vn đ xã hi cp bách ca chúng ta. Trong thc t, các cơng c GIS giúp tit kim đưc tng s hàng t đơla hàng năm trong vic phân phát các dch v và hàng hĩa thương mi và ca chính ph. Hin nay, GIS giúp cho cơng tác qun lý hàng ngày các ngun tài nguyên thiên nhiên và nhân to, bao gm c h thng cng rãnh, nưc, năng lưng và mng lưi giao thơng. GIS đang v trí trái tim ca mt trong s các quy trình quan trng nht ca nn dân ch M, đĩ là quy trình xem xét li đnh hưng phát trin đưc y nhim theo quy đnh ca hin pháp ca Quc hi M và t đĩ liên quan đn vic phân phi nhng đng đơla tin thu và các ngun lc khác ca chính ph. Hình 1.2: nh v tinh cung cp thơng tin v vùng phân b rng và ngun nưc 1.1.4. Ti sao chúng ta cn GIS? GIS là cn thit phn nào đĩ bi vì dân s trên th gii đang tăng nhanh và cơng ngh đang trình đ cao trong khi các tài nguyên, đc bit là khơng khí và đt đang trong tình trng gii hn do hot đng ca con ngưi. Dân s th gii đã tăng gp đơi trong 50 năm qua và đt mc 6 t ngưi và dưng như chúng ta s cĩ thêm 5 t ngưi na trong vịng 50 năm ti. 100.000 năm đu tiên ca s tn ti ca con ngưi đã gây ra rt ít các tác đng lên các tài nguyên ca Th gii trong khi ch 300 năm va qua, con ngưi đã làm bin đi thưng xuyên đa phn b mt ca Trái đt. Khí quyn và các đi dương đã cho thy s suy gim kh năng hp thu tt các khí CO 2 và nitơ, hai sn phm x thi chính ca con ngưi. Bùn đã “bĩp nght” nhiu con sơng và cĩ vơ s các ví d khoanh vùng nơi mà ơzơn, hay các cht thi đc hi khác làm tn hi sc khe cng đng. ðn cui th k 20, đa s các vùng đt thích hp đu cĩ ngưi và ch mt vài phn trăm nh din tích đt b mt chưa b trng, chăn th, ct xén, xây dng lên trên, hút nưc, ngp lt hay b bin đi theo cách khác bi con ngưi. GIS giúp chúng ta xác đnh các vn đ mơi trưng bng cách cung cp các thơng tin ch yu v nơi mà các vn đ đĩ xy ra và ai b tác đng bi chúng. GIS
9. giúp ta xác đnh ngun, v trí và quy mơ ca các tác đng mơi trưng cĩ hi, và cĩ th giúp ta đưa ra k hoch hành đng đ quan trc, qun lý và gim thiu các thit hi mơi trưng. Hình 1.3: nh v tinh chp cng đng ven bin vùng Banda Aceh, Indonesia ngày 23/06/2004 (trái) và ngày 28/12/2004 (phi) b thit hi nng n sau khi xy ra sĩng thn Các tác đng ca con ngưi lên mơi trưng đã to nên áp lc v mt xã hi và điu đĩ cĩ vai trị thúc đy mnh đi vi vic thơng qua GIS như là mt gii pháp. Các xung đt trong vn đ s dng tài nguyên, liên quan đn s ơ nhim và cơng tác đ phịng đ bo v sc khe cng đng đã dn đn yêu cu gii quyt mang tính pháp lý và hồn tồn phi cĩ s xem xét v mt đa lý. ðo lut các lồi b nguy him ca M (ESA Endangered Species Act) năm 1973 là mt ví d v tm quan trng ca đa lý trong vn đ qun lý tài nguyên. ESA yêu cu s bo v tha đáng đi vi các sinh vt quý him và đang b đe da. S bo v hiu qu địi hi phi bn đ hĩa các nơi cĩ th cĩ và phân tích các lồi sinh vt và các kiu di trú. V trí ca các cá th sng sĩt cĩ liên quan đn vn đ s dng đt hin nay và trong tương lai ca con ngưi phi đưc phân tích và phi cĩ các hot đng đưc thc hin đ chc chn rng các lồi vn cịn sng sĩt. GIS đã chng t là nhng cơng c rt hu ích trong vic thc hin tt c các nhim v trên. Pháp lut cũng thúc đy vic s dng GIS trong các n lc nhiu lĩnh vc khác như các dch v khn cp, phịng chng lũ lt, theo dõi, qun lý thiên tai, quy hoch và phát trin cơ s h tng. Nhiu doanh nghip cn GIS vì h c gng gia tăng hiu qu trong vic phân phi sn phm và dch v ca mình. Các doanh nghip bán l tin hành đt các ca
10. hàng ca mình da vào mt s yu t khơng gian cĩ liên quan như: các khách hàng tim năng phân b đâu? Khu vc phân phi ca các doanh nghip đi th là đâu? ðâu là các v trí tim năng cho mt ca tim mi? Lung giao thơng nào gn vi các ca tim hin nay và vic đ xe và mua sm các ca hàng đĩ cĩ d dàng hay khơng? Vic phân tích khơng gian đưc s dng hàng ngày đ tr li các câu hi đĩ. GIS cũng cịn đưc s dng trong hàng trăm ng dng khác trong kinh doanh như đ vch các tuyn đi ca phương tin phân phi sn phm, hưng dn cho vic qung cáo, thit k các tịa nhà, lp k hoch xây dng hay mua bán đt. Các t chc cng đng cũng đưc s h tr ca GIS bi l GIS h tr các chc năng ca chính ph. S phát trin đơ th gây ra s thay đi v cnh quan và GIS là mt cơng c quan trng cho vic quy hoch hp lý. Các phương tin ca dch v khn cp đưc thưng xuyên điu đng và vic vch tuyn đưng đi cĩ s tr giúp ca GIS. GIS dùng cho vic đáp li các tình hung khn cp đưc phát trin và cài đt rng rãi đ phn ng nhanh các yêu cu khn. Ngưi gi đin đn s máy khn cp đưc xác nhn t đng thơng qua s đin thoi gi đn. Và s đin thoi giúp cho vic xác nhn đa ch ca tịa nhà đang cĩ s c cũng như xác đnh cá trm cu ha, cnh sát hay cp cu gn nht. Mt bn đ đưng đi ngay lp tc đưc thit lp đ cung cp đưng đi ti ưu đn nơi cn s h tr và đưc Hình 1.4: Máy tính b túi gi v các trm ng cu phù hp cùng vi h là mt ví d ca thit b ng thng báo đng t đng. dng cơng ngh GIS Trên đây là mt s trưng hp mà s h tr ca GIS là rt cn thit đi vi xã hi lồi ngưi hin nay. Tuy nhiên, s phát trin ca cơng ngh li to nên đng lc thúc đy s phát trin và ng dng ca GIS. Vic phân tích khơng gian tr nên cĩ ích hơn nhiu vi máy tính tc đ cao hơn và đĩa cng lưu tr ln hơn. ðng thi vic giá c thit b ngày càng gim do cnh tranh đã giúp cho GIS ngày càng ph bin và phát huy tt hơn sc mnh ca nĩ. 1.1.5. GIS trong hot đng thc t Vic t chc, phân tích và phân phi, chia s d liu khơng gian đưc ng dng rng rãi nhm mc đích ci thin cuc sng. Sau đây là mt ví d minh ha cho vic GIS đã đưc s dng như th nào. Ơng Marvin Matsumota sng sĩt nh vào GIS. Ơng là mt vn đng viên đi b 60 tui, bi lc trong vưn quc gia Joshua, M rng 300.000 ha sa mc. Trưc đĩ vài năm, khong 68 ngưi đi b cũng đã lc trong vưn và mt tích. Vì s nguy him, Cc vưn quc gia M t chc tìm kim và gii cu ơng Marvin bng
11. cách tun tra bng đưng b, s dng nga và các phương tin đi li, và tìm kim bng trc thăng. Cuc tìm kim đưc t chc và hưng dn bng vic s dng GIS. Trung tâm GIS đã ti d liu bn đ nn và các thuc tính đa lý ca khu vc vào các thit b. ði tìm kim mang theo các thit b đnh v khi đi sâu vào khu vc và ghi li v trí và tin trình tìm kim. D liu đưc ti v tr li trung tâm GIS đ cp nht liên tc d liu. Ngưi qun lý tin hành đánh giá và phân vùng đã tìm kim và đưa ra các k hoch hành đng phù hp mt cách kp thi. D liu bn đ ch rõ vùng đã đưc tìm kim và cách thc tìm kim đưc thc hin Marvin đưc tìm thy vào ngày th 5, b mt nưc nhiu và chn thương đu. ði tìm kim đã đin v trí chính xác cho trc thăng cu h đ đưa Marvin đn bnh vin. Các bác sĩ cho bit nu chm thêm 1 ngày na thì Marvin s cht 1 ngày đưc tit kim nh s dng hiu qu GIS. Sau mt tun bnh vin và vài tháng nghĩ dưng ti nhà, ơng Marvin đã hồn tồn hi phc tr li. 1.1.6. Khoa hc thơng tin đa lý Trong khi chúng ta đnh nghĩa GIS là h thng thơng tin đa lý (Geographic Information Systems) thì cịn cĩ mt GIS khác đĩ là khoa hc thơng tin đa lý (Geographic Information Science). Thơng thưng thì cm t GIS đưc s dng cho h thng thơng tin đa lý, tuy nhiên, đơi lúc GIS cũng đưc dùng đ ch khoa hc thơng tin đa lý (GIScience). S khác bit là rt quan trng vì tương lai phát trin ca GIS ph thuc vào quá trình trong khoa hc thơng tin đa lý (GIScience). GIScience rng ln hơn nhiu so vi GIS vì GIScience đưc hình thành trên cơ s
12. lý thuyt mà GIS da vào. GIScience bao gm các vn đ liên quan ca GIS nhưng đng thi cũng c đnh nghĩa li các khái nim trong đa lý và thơng tin đa lý trong hồn cnh ca thi đi s. GIScience cĩ liên quan đn các vn đ như chúng ta khái nim hĩa đa lý như th nào và chúng ta thu thp, th hin li, lưu tr, hình dung, phân tích, s dng và gii thiu các khái nim đa lý như th nào. GIScience nghiên cu k khơng ch các câu hi k thut cho các nhà đa lý ng dng, nhà kinh doanh, nhà quy hoch, nhân viên an tồn cng đng và các đi tưng khác mà GIScience cũng cĩ hưng đi vào các vn đ cơ bn hơn như chúng ta hiu v khơng gian như th nào? Bng cách nào chúng ta cĩ th gii thiu v các khái nim khơng gian mt cách tt nht? Tâm lý con ngưi giúp đ hay cn tr vic tranh lun v khơng gian cĩ hiu qu như th nào? Khoa hc đưc mơ t như mt s tr giúp ca k thut trong th gii ng dng. Mt s suy lun hay hơn, tt hơn, ti ưu hơn cĩ th là cha đ ca mt k thut. ðnh nghĩa mt cách t m thì GIS cĩ tính k thut cao hơn so vi khoa hc. T khi GIS tr thành cơng c chúng ta s dng đ gii quyt vn đ, chúng ta s sai lm nu nghĩ rng nĩ là đim khi đu và đim kt thúc trong lp lun v mt đa lý. Và s hiu bit v GIScience mang tính quyt đnh đi vi s phát trin xa hơn ca GIS và trong mt s trưng hp s mang tính quyt đnh đi vi vic ng dng hiu qu GIS. 1.2. Thành phn và chc năng ca GIS 1.2.1. Thành phn ca GIS Mt h thng thơng tin đa lý bao gm phn cng, phn mm, d liu, con ngưi và b quy đnh cp đ t chc. Các hp phn này phi đưc hp nht tt đ phc v cho vic s dng GIS hiu qu; và s phát trin và tương thích ca các hp phn là mt quá trình lp đi lp li theo chiu hưng phát trin liên tc. Vic la chn và trang b phn cng và phn mm thưng là nhng bưc d dàng nht và nhanh nht trong quá trình phát trin mt h GIS. Vic thu thp và t chc d liu, phát trin nhân s và thit lp các quy đnh cho vn đ s dng GIS thưng khĩ khăn hơn và tn nhiu thi gian hơn.
13. ng D liu c n Ph Hình 1.6: Các thành phn ca GIS * Phn cng Phn cng ca GIS đưc xem là phn c đnh mà bng mt thưng ta cĩ th d dàng thy đưc. Nĩ bao gm máy tính và các thit b ngoi vi. Máy tính cĩ th là máy cĩ bt kỳ kích thưc nào và cĩ th do nhiu hãng sn xut vi cu hình khác nhau. Tuy nhiên, máy tính cĩ cu hình mnh là điu mong mun đ s dng trong GIS. Các thit b ngoi vi bao gm bàn s hĩa, máy quét, máy in và máy v. Các thit b này cũng ht sc đa dng v kích c, kiu dáng, tc đ x lý và đ phân gii do các hãng khác nhau sn xut. Chúng đưc kt ni vi máy tính đ thc hin vic nhp và xut d liu.
14. Hình 1.7: Sơ đ t chc mt h “phn cng GIS” * Phn mm Phn mm GIS rt đa dng và do nhiu hãng khác nhau sn xut. Các phn mm GIS cĩ th ging nhau chc năng, song khác nhau v tên gi, h điu hành hay mơi trưng hot đng, giao din, khuơn dng d liu khơng gian và h qun tr cơ s d liu. Theo thi gian, phn mm GIS phát trin ngày càng thân thin vi ngưi dùng, tồn din v chc năng và cĩ kh năng qun lý d liu hiu qu hơn. Tuy nhiên, s gia tăng mnh m v s lưng ngưi bán phn mm cũng như năng lc qun lý ca GIS đã Hình 1.8: Phn mm ca GIS khin cho s la chn phn mm GIS tr thành mt quyt đnh khơng đơn gin. S la chn đĩ cn phi căn c vào mc đích s dng, năng lc tài chính và trình đ cán b. V quy mơ hay mc đích s dng, GIS cĩ th đưc dùng cp đa phương, cp quc gia, khu vc hay tồn
15. cu, cho giáo dc, nghiên cu khoa hc, quy hoch và qun lý. Do vy, cĩ th chn phn mm tng quát hay chuyên dng. ð to thun li cho vic kt ni, chia s d liu, nên chn dùng các h đã đưc tin dùng nhiu nơi, các h m d thích ng vi nhng thay đi và d xut nhp, trao đi d liu vi các h khác. * Phn d liu Phn d liu GIS bao gm d liu khơng gian và phi khơng gian. D liu khơng gian là d liu v v trí ca các đi tưng trên mt đt theo mt h quy chiu nào đĩ. Nĩ cĩ th đưc biu din dưi dng các ơ lưi hay các cp ta đ hay c hai, tùy thuc vào kh năng ca tng phn mm c th. D liu phi khơng gian là d liu thuc tính hay d liu mơ t các đi tưng đa lý. D liu thuc tính thưng đưc trình bày dưi dng bng. S kt ni gia d liu khơng gian và phi khơng gian trong GIS là cơ s đ xác đnh chính xác các đi tưng đa lý và thc hin phân tích tng hp GIS. Vic xây dng mt cơ s d liu GIS là mt đu tư ln v thi gian, cơng sc và tin bc do vy, phn d liu GIS phi đưc qun lý khai thác mt cách an tồn, tin li và hiu qu. Vi bt kỳ mt h thơng tin nào cũng phi hiu rõ các loi d liu khác nhau lưu tr trong chúng. D liu thng kê gn theo các hin tưng t nhiên vi mc đ chính xác khác nhau. H thng thưc đo ca chúng bao gm các bin tên, s th t, khong và t l. Bng sau đây là ví d v các loi bin đưc s dng trong GIS. Bin tên Th t Khong T l (Loi mùa màng) (Loi cát) (Nhit đ) (Dân s) Lúa Tinh 20 oC 20.000 Ngơ Trung bình 25 oC 40.000 Khoai tây Thơ 35 oC 15.000 Bng 1.1: Ví d các kiu thuc tính khác nhau trong GIS Bin tên: là nhng bin ch cĩ tên, khơng theo trt t đc bit nào. Ví d như các loi đt s dng hay các loi cây trng. Bin th t là danh sách các lp ri rc nhưng cĩ trt t. Ví d như trình đ hc vn tiu hc, trung hc, đi hc, sau đi hc hay thưc đo Richter ca đng đt, thưc đo Beaufort ca sc giĩ. Bin khong cũng cĩ trình t t nhiên nhưng cĩ thêm đc tính là khong cách gia các bin cịn cĩ ý nghĩa. Ví d như các khong nhit đ đo. Bin t l, chúng cĩ cùng đc tính như bin khong nhưng chúng cĩ giá tr 0 hay đim bt đu t nhiên. Ví d như lưng mưa trong mi tháng, thu nhp bình quân trong mt năm.
16. Ngồi bn loi bin d liu mơ t trên, các h GIS cịn phân chia d liu thành hai lp khác nhau là d liu thuc tính (hay d liu phi khơng gian) và d liu khơng gian. Hai lp d liu này đưc kt ni logic vi nhau trong GIS. Mi h GIS đu cĩ các cơng c lưu tr d liu thuc tính cùng vi d liu khơng gian. Vic kt ni logic ca hai loi thơng tin này là rt quan trng. Mi h GIS cn phi hiu đưc d liu trong các khuơn mu khác nhau, khơng ch hiu khuơn mu riêng ca h thng. Ví d như đưng biên bn đ cĩ th trong khuơn mu tp DXF ca AutoCAD hay BNA ca AtlasGIS. Thơng thưng, GIS hiu ngay khuơn mu DXF mà khơng cn đn sa đi nào. Tương t, GIS phi hiu ngay khuơn mu DBF ca các thuc tính đưc lưu tr kèm theo. Lý tưng thì phn mm GIS phi cĩ kh năng đc các khuơn mu d liu raster như DEN, GIFF, TIFF, JPEG, EPS và khuơn mu vector như TIGER, HPGL, DXF, Postscript, DLG. Tuy nhiên, mt s phn mm GIS ch cĩ chc năng nhp d liu đơn gin. Vi d liu ba chiu, phn ln các phn mm GIS tr giúp lưi tam giác khơng đu (TIN). Mt s khác tr giúp cu trúc raster trên cơ s lưi bao gm cây t phân và kh năng chuyn đi tồn b hay mt phn d liu vào cu trúc này. Mt vài phn mm GIS ch tr giúp khuơn mu riêng, chúng ph thuc vào nhà sn xut phn mm. Nhng năm gn đây, các thao tác b tr ca GIS đưc xây dng đ h thng hiu đưc d liu trong khuơn mu chun. Mt s chun chuyn đi đưc xây dng theo mc quc gia hay quc t như SDTS (Spatial Data Transfer Standard) hay DIGEST. * Phn chuyên gia Trong GIS, phn con ngưi cịn đưc bit đn dưi các tên gi khác như phn não hay phn sng ca h thng. Con ngưi tham gia vào vic thit lp, khai thác và bo trì h thng mt cách gián tip hay trc tip. Cĩ hai nhĩm ngưi quan trng trc tip quyt đnh s tn ti và phát trin ca GIS là ngưi s dng và ngưi qun lý s dng GIS. ði ngũ nhng ngưi s dng GIS bao gm các thao tác viên, k thut viên h tr k thut và các chuyên gia v các lĩnh vc khác nhau cĩ s dng thơng tin đa lý. Ngưi s dng tr thành mt thành phn ca GIS khi tin hành nhng phép phân tích phc tp, các thao tác phân tích khơng gian và mơ hình hĩa. Cơng vic này yêu cu các k năng đ chn la và s dng các cơng c t hp cơng c ca GIS và cĩ kin thc v các d liu đang đưc s dng. Hin ti và trong nhng năm trưc mt, GIS vn s ph thuc vào ngưi s dng cĩ nm vng kin thc v nhng gì h đang làm ch khơng đơn gin ch n mt nút là đ.  Ngưi s dng h thng: là nhng ngưi s dng GIS đ gii quyt các vn đ khơng gian. H thưng là nhng ngưi đưc đào to tt v lĩnh vc GIS hay GIS chuyên dng. Nhim v ch yu ca h là s hĩa bn đ, kim tra li, son tho, phân tích d liu thơ và đưa ra các gii pháp cui cùng đ truy vn d liu đa lý. Dù đưc đào to chính qui hay ti chc thì ngưi s dng h thng vn
17. phi đưc thưng xuyên đào to li vì phm mm GIS thay đi liên tc và do yêu cu mi ca k thut phân tích.  Thao tác viên h thng: cĩ trách nhim vn hành h thng hàng ngày đ ngưi s dng h thng làm vic hiu qu. Cơng vic ca h là sa cha khi chương trình b tt nghn hay là cơng vic tr giúp nhân viên thc hin các phân tích cĩ đ phc tp cao. ðơi khi hc cịn cĩ trách nhim hun luyn ngưi dùng, h cũng là ngưi cĩ kinh nghim như ngưi s dng h thng. H hiu bit v cu hình phn mm và phn cng đ cĩ th yêu cu nâng cp. H cịn làm vic như ngưi qun tr h thng, qun tr cơ s d liu, an tồn, tồn vn cơ s d liu đ tránh hư hng, mt mát d liu.  Nhà cung cp GIS: cĩ trách nhim cung cp phn mm, cp nht phn mm, phương pháp nâng cp cho h thng. ðơi khi tham gia hun luyn ngưi dùng GIS thơng qua các hp đng vi qun tr h thng.  Nhà cung cp d liu: cĩ th là t chc Nhà nưc hay tư nhân. Thơng thưng, các cơng ty tư nhân cung cp d liu sa đi t d liu các cơ quan Nhà nưc đ cho phù hp vi ng dng c th. Thưng thì các cơ quan Nhà nưc cung cp d liu đưc xây dng cho chính nhu cu ca h, nhưng d liu này cĩ th đưc s dng trong các t chc, cơ quan khác. Mt s d liu này đưc bán vi giá r hay cho khơng đi vi các d án GIS phi li nhun.  Ngưi phát trin ng dng: là nhng ngưi lp trình viên đưc đào to. H xây dng các giao din ngưi dùng, làm gim khĩ khăn khi thc hin các thao tác c th trên các h thng GIS chuyên nghip. Phn ln, lp trình GIS bng ngơn ng macro do nhà cung cp GIS xây dng đ ngưi phát trin ng dng cĩ kh năng ghép ni vi các ngơn ng máy tính truyn thng.  Chuyên viên phân tích h thng GIS: là nhĩm ngưi chuyên nghiên cu thit k h thng. Phn ln h là đi ngũ chuyên nghip, cĩ trách nhim xác đnh mc tiêu ca h GIS trong cơ quan, hiu chnh h thng, đ xut ký thut, phân tích đúng đn, đm bo tích hp tt h thng trong cơ quan. Thơng thưng, chuyên gia phân tích h thng là nhân viên ca các hãng ln chuyên v cài đt GIS. Tĩm li, mt d án GIS ch thành cơng khi nĩ đưc qun lý tt và con ngưi ti mi cơng đon phi cĩ k năng tt. Dưi đây là mt ví d v cu trúc qun lý d án GIS đc lp. Tuy nhiên, trong nhiu trưng hp cĩ th kt hp qun lý d án GIS vi cu trúc qun lý cĩ sn trong cơ quan.
18. Hình 1.9: Sơ đ qun lý d án GIS 1.2.2. Chc năng ca GIS Vi thành phn như trên, GIS cĩ th và phi đm đương các chc năng ch yu sau:  Nhp d liu Nhp d liu là mt chc năng ca GIS qua đĩ d liu dưi dng tương t hay dng s đưc bin đi sang dng s cĩ th s dng đưc bng GIS. Vic nhp d liu đưc thc hin nh vào các thit b như bàn s hĩa, máy quét, bàn phím và các chương trình hay mơđun nhp và chuyn đi d liu ca GIS.  Qun lý d liu Vic xây dng mt cơ s d liu GIS ln bng các phương pháp nhp d liu khác nhau thưng rt tn kém v thi gian, cơng sc và tin bc. S chi phí bng tin cho vic xây dng cơ s d liu cĩ th ln hơn hn chi phí phn cng và phn mm GIS. ðiu đĩ phn nào nĩi lên ý nghĩa ca vic qun lý d liu, mt chc năng quan trng ca tt c các h thng thơng tin đa lý. Chc năng này bao gm vic t chc lưu tr và truy cp d liu sao cho hiu qu nht.  Phân tích d liu Phân tích d liu là chc năng quan trng nht ca GIS. GIS cung cp các cơng c cn thit đ phân tích d liu khơng gian, d liu thuc tính và phân tích tng hp c hai loi d liu đĩ trong cơ s d liu đ to ra thơng tin mi tr giúp các quyt đnh mang tính khơng gian.  Xut d liu Chc năng xut d liu hay cịn gi là chc năng báo cáo ca GIS cho phép hin th, trình bày các kt qu phân tích và mơ hình hĩa khơng gian bng GIS dưi
19. dng bn đ, bng thuc tính hay văn bn trên nàm hình hay trên các vt liu truyn thng khác các t l và cht lưng khác nhau tùy thuc vào yêu cu ca ngưi dùng và kh năng ca các thit b xut d liu như màn hình, máy in và máy v. Sc mnh ca các chc năng ca h thng GIS khác nhau là khác nhau. K thut xây dng các chc năng cũng rt khác nhau. Sơ đ sau đây mơ t quan h gia các nhĩm chc năng và cách biu din thơng tin khác nhau ca GIS. Hình 1.10: Các nhĩm chc năng trong GIS Chc năng thu thp d liu to ra d liu t các quan sát hin tưng th gii thc và t các tài liu, bn đ giy, đơi khi chúng cĩ sn dưi dng s. Kt qu ta cĩ tp d liu thơ, cĩ nghĩa là d liu này khơng đưc phép áp dng trc tip cho chc năng truy nhp và phân tích ca h thng. Chc năng x lý sơ b d liu s bin đi d liu thơ thành d liu cĩ cu trúc đ s dng trc tip các chc năng tìm kim và phân tích khơng gian. Kt qu tìm kim và phân tích đưc xem như din gii d liu, đĩ là t hp hay bin đi đc bit ca d liu cĩ cu trúc. H thng thơng tin đa lý phi cĩ phn mm cơng c đ t chc và lưu tr các loi d liu khác nhau, t d liu thơ đn d liu din gii. Phn mm cơng c này phi cĩ các thao tác lưu tr, truy nhp; đng thi cĩ kh năng hin th, tương tác đ ha vi tt c các loi d liu.
20. 1.3. Mt s ng dng GIS K t khi ra đi cho đn nay, GIS đã đưc ng dng nhiu nơi trên th gii, trong nhiu lĩnh vc và các quy mơ khác nhau. Các ng dng đu tiên ca GIS các nưc trên th gii khơng ging nhau. Châu Âu, xu hưng ch yu là ng dng GIS vào vic xây dng các h thng qun lý đt đai và cơ s d liu cho mơi trưng. Canada, nơi chng kin s ra đi ca GIS cp quc gia đu tiên trên th gii, mt ng dng trong lâm nghip quan trng ca GIS là xây dng k hoch khai thác g, xác đnh các con đưng đ đi khai thác g và báo cáo kt qu cho chính ph đa phương. M, GIS đưc ng dng trong rt nhiu lĩnh vc. Mt d án đang đưc đ cp đn v vic s dng cơng ngh GIS là TIGER (Topographically Integrated Geographical Referencing) do cơ quan điu tra dân s và s đa cht M trin khai. D án này đưc thit k đ to thun li cho cuc điu tra dân s năm 1990 và đã đưc phát trin đ xây dng đưc mơ hình máy tính hĩa cho mng lưi giao thơng M vi tr giá khong 170 triu đơla. Trung Quc và Nht Bn, GIS đưc ng dng ch yu vào vic xây dng mơ hình và qun lý các thay đi ca mơi trưng do mc đ nghiêm trng ca thiên tai. các nưc đĩ, các lĩnh vc ng dng ca GIS ht sc đa dng và ngày càng gia tăng cùng vi s phát trin ca cơng ngh và s xut hin các vn đ mi các quy mơ khác nhau. GIS đã đưc áp dng vào lp bn đ các vùng sinh thái nơng nghip, lp bn đ thích hp đt đai, d báo sn lưng, quy hoch và qun lý s dng đt. Trong lâm nghip, GIS đã đưc s dng đ nhp, lưu tr, qun lý và phân tích các bn đ rng đ phc v vic khai thác, bo v và phát trin rng. Trong lĩnh vc kho c hc, các k thut GIS đưc s dng đ phân tích các đa đim đã bit và d báo v trí các đim kho c chưa đưc phát hin. Vi kh năng liên kt các lp d liu khác nhau, GIS đưc s dng cĩ hiu qu trong vic tìm kim khống sn trên cơ s tng hp các d liu vin thám, đa vt lý, đa hĩa và đa cht. các đơ th, GIS đã đưc s dng đ tr giúp các quyt đnh pháp lý, hành chính, kinh t cũng như các hot đng quy hoch khác. Bên cnh các ng dng quy mơ đa phương, quc gia, GIS cũng đã đưc ng dng quy mơ liên quc gia và tồn cu. Mt ví d đin hình là h ARC/INFO ca ESRI đã đưc chn dùng trong chương trình CORINE (Coordinated Information on the European Environment) do Cng đng Châu Âu
21. khi xưng năm 1985. H thng đã hot đng thành cơng cho phép ngưi s dng các quc gia khác nhau tip cn h thng và trao đi d liu. Các b d liu đt, khí hu, đa hình và sinh thái đã đưc phát trin và các d án đưc xúc tin đ phân tích các vn đ mơi trưng c th liên quan đn khí thi, ơ nhim nưc và xĩi mịn đt. Mt ví d khác là vào năm 1983, chương trình mơi trưng liên hp quc (UNEP) đã chon ESRI đ xây dng mt h thng da vào GIS đ phân tích và lp bn đ các vùng sa mc trên quy mơ tồn cu. Tip đĩ, năm 1985, UNEP đã xúc tin vic xây dng cơ s d liu tài nguyên tồn cu (GRID) vi s h tr ca GIS. Trên đây là mt s ví d đin hình v ng dng GIS, chc chn vi thi gian và s phát trin ca cơng ngh, các ng dng ca GIS s ngày càng phong phú hơn, bao gm tt c các ng dng truyn thng cũng như các ng dng mi vì s phát trin chung ca nhân loi. 1.4. Chi phí cho GIS GIS cn phn cng, phn mm, d liu và qun tr đ dn đn thành cơng ca mi ng dng. Tuy nhiên, mi loi đu địi hi ngun kinh phí nht đnh. Hiên nay, rt nhiu phn mm GIS đưc thương mi hĩa cho nên giá thành ca chúng h nhanh chĩng nhưng chc năng ca chúng li ngày càng đưc tăng cưng. Ch cĩ chi phí cho d liu khơng gian hu như vn gi nguyên mc cao. Thơng thưng, khong 70% tng chi phí ca d án GIS là dành cho vic thu thp d liu. Hình 1.11: Chi phí cho GIS
22. CHƯƠNG 2 Các mơ hình d liu 2.1. Gii thiu chung v d liu Trong phn này, chúng ta s cùng h thng hĩa li mt s khái nim v d liu đ cĩ cơ s tìm hiu tip các vn đ v t chc d liu và cơ s d liu GIS. Vy d liu là gì? D liu là mt khái nim rt quan trng trong các vn đ lưu tr và x lý thơng tin. Trong mt nghĩa gii hn thì d liu là s th hin ca thơng tin, th hin này phi dng thích hp cho vic thao tác, truyn phát bi các phương tin t đng, thưng là các h máy tính. Trong các h máy tính thì d liu đưc lưu tr dng nh phân. Trong vic x lý thơng tin trên máy tính, thut ng “data” thưng đ ch các thơng tin đưc x lý ch khơng ch các phn mm, các chương trình x lý nhng d liu này. Tuy nhiên, nhiu khi thut ng “data” cũng đưc dùng vi nghĩa rng hơn đ ch mi dng thơng tin bao gm c các chương trình. Theo Homby (1988), d liu là:  Các s tht, các th bit chc chn và t đĩ cĩ th rút ra các kt lun.  Thơng tin đưc chun b và đưc thao tác trên chương trình máy tính. Ngân hàng d liu là trung tâm cĩ h sơ tồn din v các d liu máy tính. Cơ s d liu là kho d liu đã đưc máy tính hĩa. X lý d liu là thc hin các thao tác trên d liu đ thu đưc thơng tin, li gii cho các vn đ Trong GIS, mt h thng da vào máy tính, ta cĩ th hiu d liu là s phn ánh th gii thc theo mt ngơn ng hay mt quy ưc nào đĩ thơng qua nhng quan sát, đo đc và tính tốn đưc ghi li trong thi gian nghiên cu. D liu trong GIS là d liu đa lý và thưng đưc đ cp đn dưi dng các cp d liu sau:  D liu tương t và d liu s  D liu khơng gian và d liu phi khơng gian  D liu t nhiên và d liu kinh t xã hi D liu tương t là các d liu đưc th hin hay lưu tr trên các vt liu truyn thng như giy nh, bn đ, báo cáo mà bng mt thưng hay các loi kính phĩng đi ta cĩ th thy đưc. D liu s là d liu đưc mã hĩa bng s theo h nh phân và đưc lưu tr trong máy tính, máy nh s, trong băng t, đĩa cng, đĩa mm, đĩa quang
23. D liu khơng gian là d liu v v trí ca ngưi, vt, hin tưng hay quá trình theo mt h ta đ hay h quy chiu nào đĩ. D liu này cho ta bit các đi tưng nghiên cu đâu. D liu phi khơng gian là d liu thuc tính hay mơ t gn vi các v trí ca các đi tưng đa lý khác nhau. D liu này cĩ th là đnh tính hay đnh lưng và nĩ cho ta bit các đi tưng nghiên cu là cái gì. D liu t nhiên là d liu v các đi tưng t nhiên như đt, đá, sơng ngịi, khí hu cịn d liu kinh t xã hi là d liu v s tn ti và phát trin ca con ngưi như dân s, vic làm, y t, trưng hc, giao thơng 2.2. Gii thiu chung v bn đ 2.2.1. Khái nim bn đ ðã t tâu con ngưi đã bit lp ra và s dng bn đ phc v cho các hot đng dân s và quân s ca mình. Bn đ đưc xem như là mt cơng c truyn thng đ biu din hay mơ hình hĩa các s vt, hin tưng hay quá trình trên b mt Trái đt các t l và h quy chiu khác nhau. Bn đ là mt ví d đin hình ca loi d liu tương t. Bn đ thưng cha hai dng thơng tin cơ bn sau: Thơng tin khơng gian mơ t v trí và hình dng ca các đi tưng đa lý và mi liên h khơng gian gia chúng. Thơng tin mơ t v các đi tưng Bn đ là ngun d liu, thơng tin đa lý quan trng, là đu vào và đu ra, là nguyên vt liu và là sn phm ca GIS. Vi GIS, chúng ta cĩ mt cơng c mi đ nhp, lưu tr, cp nht, khai thác, s dng và lp bn đ tin li, hiu qu hơn. Khi xây dng GIS, vic đu tiên là phi to ra mt cơ s d liu bn đ s. ð t đng hĩa các bn đ, chúng ta phi nghĩ đn vic lưu tr các thơng tin mt cách rõ ràng và rành mch, cu trúc d liu ra sao và s dng cơ s d liu bn đ như th nào. GIS cĩ mt mơ hình d liu rõ ràng cho vic biu din các bn đ trong máy tính. Mt khi chúng ta đã hiu đưc các bn đ đưc to và lưu tr như th nào, chúng ta cĩ th bt tay vào vic xây dng cơ s d liu cn thit cho vic tin hành thc hin mt h GIS.
24. Hình 2.1: Sơ đ chuyn hĩa d liu thành thơng tin 2.2.2. Các đi tưng bn đ Mt bn đ s hin th thơng tin bng cách biu din đ ha các thành phn ca nĩ. Các thơng tin v trí s đưc biu din bng các đim cho các đi tưng như trm đin thoi, đài truyn hình; các đưng cho các đi tưng như đưng ph, sơng ngịi và các vùng cho các đi tưng như h, các khu bo tn.  ði tưng đim ði tưng đim là biu din đơn gin nht v mt đi tưng, đưc dùng đ biu din cho mt v trí riêng bit xác đnh mt đi tưng bn đ mà hình dng ca nĩ quá nh đ cĩ th biu din như mt đi tưng đưng hay vùng hoc nĩ cĩ th biu din mt đa đim khơng cĩ din tích. Mt ký hiu đc bit hay mt nhãn thưng mơ t mt đim  ; 5 Α   Σ ϖ  ði tưng đưng Mt đi tưng đưng là mt tp hp cĩ th t các ta đ mà khi đưc liên kt vi nhau s biu din mt hình tuyn tính ca mt đi tưng bn đ quá hp đ cĩ th hin th như mt vùng hoc cĩ th coi nĩ như mt đi tưng khơng cĩ đ rng.  ði tưng vùng Mt đi tưng vùng là mt hình khép kín mà biên ca nĩ bao quanh mt vùng đng nht như mt quc gia, mt tnh
25.  Các quan h khơng gian Các mi quan h khơng gian gia các đi tưng đưc th hin trên bn đ ph thuc vào kh năng ca ngưi xem bn đ. Ví d bn cĩ th nhìn vào mt bn đ và bit đưc cĩ mt thành ph cnh mt h nào đĩ hay khơng, bit đưc khong cách tương đi gia các thành ph theo các con đưng cũng như xác đnh đưc đưng đi ngn nht gia hai thành ph, nhn bit đưc mt bnh vin gn nht và con đưng đi ti đĩ Loi thơng tin này khơng đưc th hin chính xác trên bn đ.  Các ký hiu và các nhãn th hin thơng tin mơ t Cũng như các hình nh đ ha, bn đ th hin v trí ca các đi tưng cùng vi các đc tính đ d hiu hơn. Các đc tính ca đi tưng bn đ đưc th hin bng các ký hiu. Ví d các con đưng khác nhau đưc v bng các màu sc, đ rng, mu khác nhau, các con sui đưc v bng đưng màu xanh và đưc gn thêm tên ca chúng, và các trưng hc đưc th hin bng ký hiu, các h đưc tơ bng màu xanh Bng cách này, các đi tưng đưc th hin tương t như thơng tin mơ t ca chúng. 2.2.3. Các h quy chiu và h ta đ s dng Vit Nam Trưc năm 2000, theo quy đnh ca Tng Cc ða chính, bn đ Vit Nam s dng h quy chiu và h ta đ Hà Ni72 vi lưi chiu Gauss là mt lưi chiu hình tr ngang gi gĩc. Theo phép chiu Gauss thì b mt ellipsoid đưc chia thành 60 múi, mi múi 6 đ. Sau khi căng ra mt phng thì mi múi này t mt nh giác cu tr thành mt nh giác phng gii hn bi hai cung kinh tuyn biên. ðn năm 2000, Th tưng Chính ph đã ra quyt đnh s 83/2000QðTTg ngày 12/7/2000 v vic s dng h quy chiu và h ta đ quc gia mi thng nht trên phm vi tồn quc cho tt c các loi tư liu đo đc bn đ, thay th cho h quy chiu và h ta đ quc gia Hà Ni72 đưc s dng trưc đây. Trong quyt đnh cĩ nêu rõ các ni dung chính liên quan đn h quy chiu và h ta đ quc gia mi như sau:  Tên h quy chiu và h ta đ quc gia mi là VN2000.  La chn h quy chiu quc t WGS84 tồn cu làm ellipsoid quy chiu quc gia.  La chn đim gc ta đ quc gia là đim N00 đt ti khuơn viên Vin nghiên cu ða chính (Vin Khoa hc Cơng ngh ða chính trưc đây), đưng Hồng Quc Vit, Hà Ni.
26.  La chn lưi chiu ta đ phng UTM (Universal Transverse Meleator) quc t là lưi chiu ta đ phng quc gia. UTM cũng là lưi chiu hình tr ngang gi gĩc vi các múi 6 đ như lưi chiu Gauss. Tuy nhiên, đim khác nhau gia hai lưi chiu này là trong phép chiu hình ca Gauss, mt tr tip xúc vi b mt ca ellipsoid theo đưng kinh tuyn gia ca mi múi, cịn lưi chiu UTM, mt tr ct b mt ca ellipsoid theo hai vịng đng cách kinh tuyn gia 2 đ.  Vic chia múi và phân mnh h thng bn đ cơ bn đưc thc hin theo h thng lưi chiu hình tr ngang đng gĩc UTM quc t. 2.3. Cu trúc d liu Cu trúc d liu đ cp đn cách thc t chc d liu thành các file d liu. Cho đn nay, trong GIS, ngưi ta thưng nĩi đn hai loi cu trúc d liu khơng gian là vector và raster. ðiu đĩ cĩ nghĩa là các d liu khơng gian cĩ th đưc mã hĩa, đưc lưu tr trong máy tính theo hai cu trúc k trên. 2.3.1. Cu trúc d liu vector Như ta bit, vector là mt đi lưng bin thiên cĩ đ ln, cĩ hưng và cĩ th phân tích thành các hp phn. GIS vector là h thng s dng biu din vector trong lưu tr và phân tích d liu. Vi mơ hình vector, tồn b th gii thc hay các đi tưng đa lý đu cĩ th đưc biu din đưc bng ba loi thc th khơng gian cơ s sau:  ðim  ðưng  Vùng hay đa giác Các thc th đĩ đưc mơ t hình hc bng cách ghi li các cp ta đ x,y và cĩ th c z (đi vi GIS 3 chiu) theo mt h quy chiu nht đnh (h ta đ phng hay h ta đ đa lý). Mt đim đưc biu din bng mt cp ta đ duy nht; P = (x.y). Mt đưng đưc biu din bng mt danh sách các cp ta đ ni tip nhau; L = (x 1,y 1), (x 2,y 2), (x n,y n) = P 1, P 2, P n. Mt đa giác đưc biu din bng mt danh sách các cp ta đ ni tip nhau và khép kín hay danh sách các đưng ni tip nhau và khép kín; P = L 1, L 2, L n.
27. Các đi tưng trên b mt Trái đt đưc th hin trên bn đ theo mt mt phng, bn đ hai chiu như đim, đưng, vùng. H ta đ x,y (Cartesian) dùng đ qui chiu các vùng bn đ tương ng vi các vùng trên mt đt. 14 12 15, 12 10 9, 10 8 5, 7 6 2, 6 9, 6 4 5, 4 2, 35, 3 2 9, 2 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Hình 2.2: H ta đ phng Theo h ta đ này, mi đim đưc lưu tr bng mt cp ta đ (x,y). Các đưng đưc lưu tr bng mt dãy các cp ta đ (x,y). Các vùng đưc ghi thành mt dãy các cp ta đ (x.y) xác đnh các đon thng bao quanh vùng đĩ. Vi các cp ta đ (x,y), ta cĩ th biu din các đim, đưng, vùng như là mt dãy các ta đ thay cho các hình nh hoc đ th. Trong hình v trên, cp ta đ (2,3) biu din v trí mt đim; các cp ta đ (2,6) (5,7) (9,10) (15,12) biu din mt cung; các cp ta đ (5,3) (5,4) (9,6) (9,2) (5,3) biu din cho mt vùng. Chú ý là cp ta đ đu tiên và cui cùng phi trùng nhau vì mt vùng luơn cĩ hình khép kín. Các ta đ biu din cho các đi tưng bn đ s đưc lưu tr như mt tp các s x,y trong máy tính và chính vì vy mà xut hin thut ng s hĩa bn đ. Các ta đ cĩ th đưc biu din bng các đơn v như inch, cm, m đ đo các khong cách trên bn đ. Nhưng các bn đ li hay s dng các h ta đ th gii thc đưc qui chiu trên mt mt phng. Các ta đ này biu din mt v trí thc s trên b mt Trái đt trong mt vài h ta đ. Trong ví d trên, các ta đ thc đưc qui chiu vào trong mt h ta đ gi là UTM (Universal Transverse Meleator) trong đĩ đơn v ta đ là mét. Vic lưu tr các ta đ ca mt đi tưng cĩ th đưc thc hin như trên. Tuy nhiên, khi ta cĩ nhiu đi tưng, ta cĩ th gán cho mi đi tưng mt s nguyên liên tip nhau hoc mt đnh danh riêng bit (ID). Khi đĩ các ta đ s đưc lưu tr mt cách tương ng vi đnh danh đĩ. Ví d:
28. ðim s Ta đ x,y 1 3,8 2 2,7 3 6,7 4 4,5 ðưng s Ta đ x,y 1 1,5 3,6 6,5 6,7 2 1,1 3,3 5,2 8,2 Vùng s Ta đ x,y 1 3,6 5,7 7,6 4,4 3,6 2 7,3 8,5 9,3 1,8 7, 3 Như vy, các thc th khơng gian trong mơ hình vector ít nhiu sát vi các thc th khơng gian trên Trái đt * Ưu đim ca cu trúc d liu vector:  Tit kim b nh.  D biu din các quan h khơng gian.  Thích hp vi phân tích mng.  D to đ ha đp, chính xác. * Nhưc đim ca cu trúc d liu vector:  Cu trúc phc tp.  Khĩ chng ghép.  Khĩ biu din khơng gian liên tc. 2.3.2. Cu trúc d liu raster T “raster” bt ngun t ting ðc và thưng đưc dùng như mt thut ng đ mơ t mt h thng biu din nh trong đĩ nh bao gm các ơ nh, đng nht bên trong đưc sp xp thành mt lưi. Ta cĩ th to ra mt mơ hình d liu raster bng cách chng mt lp đu hay khơng đu lên trên các đi tưng đa lý hay nĩi cách khác ta cĩ th biu din th gii thc bng các lưi cĩ đ phân gii khác nhau.
29. Cĩ nhiu lưi đu như lưi lc giác, tam giác và ơ vuơng trong đĩ lưi ơ vuơng đưc dùng ph bin nht. Trong GIS, mơ hình raster thưng đưc dùng đ ch mt lưi các ơ vuơng đu cĩ các giá tr thuc tính đc lp. Khác vi mơ hình vector, mơ hình d liu raster cĩ các đc đim sau:  Khơng gian đưc chia thành các ơ.  V trí ca các đi tưng đa lý đưc xác đnh bi v trí dịng và ct ca các ơ mà chúng chim đĩng.  ð phân gii khơng gian đưc quyt đnh bi kích thưc ơ.  Ơ hay pixel là đơn v cơ s trong mơ hình raster. Mơ hình d liu raster ging mt bc nh hơn là mt bn đ. Nu nhìn vào mt bc nh qua kính phĩng đi, ta s thy nĩ đưc to bi mt lot các chm đim cĩ màu hay xám đ khác nhau. Mơ hình d liu raster cũng như vy; nĩ là mt lưi đu đn các chm đim (gi là các ơ hay pixel) đưc đin bng các giá tr. Dùng mơ hình d liu raster, Trái đt đưc xem như mt b mt liên tc. Pixel Giá tr ca Pixel 12 14 17 24 32 34 10 18 21 35 38 46 25 15 17 27 40 43 18 16 18 24 29 39 14 16 20 20 27 36 Cĩ ba cách đ gii đốn mt chm đim trong nh. Cách th nht là phân loi mi chm đim như là thuc cái gì đĩ; mt nhĩm các pixel đưc phân loi tương t tr thành mt đi tưng. Cách th hai là ch vic đo giá tr màu hay xám đ ca nĩ. Cách th ba là xác đnh pixel tương đi so vi mt đim quy chiu, như mc nưc bin trung bình đi vi đ cao. Trong mơ hình d liu raster, mi v trí đưc biu din như mt ơ. Ma trn các ơ đưc t chc thành dịng và ct, đưc gi là lưi (Grid). Các giá tr ơ là các s biu din d liu danh đnh như các lp s dng đt, các s đo cưng đ ánh sáng hay các s đo tương đi.
30. Hình 2.3: Minh ha cho d liu raster cĩ đ phân gii khác nhau ð phân gii là kh năng hin th đi tưng dưi dng d liu raster. ð phân gii ph thuc vào kích thưc ca pixel. Kích thưc ca pixel càng nh thì đ phân gii càng cao, đi tưng đưc hin th càng trung thc. Trong các hình trên, đ phân gii thay đi theo kích thưc ca pixel cũng như s lưng pixel trong nh.  Lưu tr pixel Ging như mơ hình d liu vector, mơ hình d liu raster cĩ th biu din đưc các đi tưng đim, đưng, vùng. Mt đim đưc biu din như mt giá tr trong ơ đc nht, mt đưng như mt lot các ơ kt ni mơ t chiu dài, mt vùng như mt nhĩm các ơ kt ni mơ t hình dng. ð chính xác ca bn đ ph thuc vào t l bn đ. Trong mơ hình d liu raster, đ phân gii và đ chính xác ph thuc vào cùng th gii thc đưc biu din bi mi ơ lưi. Vùng biu din càng rng, đ phân gii ca d liu càng thp. Vùng đưc ph càng nh, đ phân gii càng ln và các đi tưng càng đưc biu din chính xác. Do mơ hình d liu raster là mt lưi đu nên các quan h khơng gian khơng đưc th hin rõ. Do vy, khơng yêu cu phi lưu tr mt cách rõ ràng các quan h khơng gian như đi vi mơ hình d liu vector. ð ý rng trong mt lưi, mi ơ cĩ 8 ơ láng ging, 4 ngồi gĩc và 4 các bên (tr các ơ các mép ngồi). Các ơ đưc nhn bit bi v trí ca chúng trong lưi.
31. Pixel 1 Pixel 2 Pixel 6 S th t Pixel Giá tr Pixel 1 12 2 14 3 17 Pixel 7 15 17 29 27 30 36 Pixel 30 * Ưu đim ca cu trúc d liu raster:  Cu trúc đơn gin, đng nht.  D chng ghép bn đ vi các d liu vin thám.  D phân tích khơng gian, đc bit là khơng gian liên tc.  D mơ hình hĩa. * Nhưc đim ca cu trúc d liu raster:  Cn nhiu b nh.  Khi gim đ phân gii đ gim khi lưng d liu s làm gim đ chính xác hay làm mt thơng tin.  Khĩ biu din các mi quan h khơng gian.  Khơng thích hp vi phân tích mng.  ð ha khơng đp. 2.3.3. Cu trúc d liu TIN Lưi tam giác khơng đu (TIN Triangulated Irregular Network) là mt mơ hình d liu thưng đưc s dng đ mơ t đ cao đa hình. Các ta đ x, y và z ca các đim đưc đo đc và nhp vào mơ hình d liu TIN mt cách đc trưng. Các đim này đưc phân b trong khơng gian và cĩ th đưc kt ni vi nhau theo kiu hình thành các tam giác kích thưc nh nht ca bt kỳ ba đim nào đĩ. Mơ hình TIN đưc hình thành trên cơ s mng lưi các tam giác đưc kt ni vi nhau. Các tam giác đưc to thành sao cho cnh ca tam giác này khơng ct bt kỳ cnh nào ca các tam giác khác. Các đưng ct nhau đưc tránh bng cách nhn dng các đưng trịn ngoi tip ca b ba đim. ðưng trịn ngoi tip đưc đnh nghĩa là đưng trịn đi qua c ba đim là đnh ca mt tam giác. Mt tam giác ch đưc hình thành khi đưng trịn ngoi tip ca nĩ khơng cha bt kỳ mt đim nào bên trong. Và mi tam giác s xác đnh mt mt phng đ cao ca c mơ hình.
32. Vịng trịn ngoi tip đưc chp nhn Vịng trịn ngoi tip khơng đưc chp nhn do cha mt đim mu Mơ hình TIN thưng s dng cách lp các quan h và kt ni các đim lân cn vi nhau. Mi cnh ca tam giác kt ni hai đim và và các đim này ln lưt kt ni vi các cnh khác. Các kt ni này tip tc lan rng cho đn khi mng lưi đưc m rng ti đa. Như vy, TIN là mt mơ hình phc tp hơn so vi các lưi raster đơn gin khi đi tưng là s mơ t đa hình. Tuy nhiên, nĩ t ra thích hp hơn và hiu qu hơn khi tin hành mơ t d liu đa hình ca mt vùng cĩ yu t đ cao bin đi. Xét mt cách tương đi, ch cn d liu ca mt s đim là đ cho vic mơ t các vùng rng ln hay các vùng liên tc, phng hay trơn tru. Nhưng khi mơ t các đa hình khơng liên tc và bin đi mnh thì địi hi phi cĩ d liu v nhiu đim hơn. Ngưi lp bn đ thưng phi thu thp nhiu đim mu hơn trên mt đơn v din tích đi vi nhng vùng cĩ đa hình bin đi mnh. * ng dng TIN: Trong bn đ hc thì phương pháp truyn thng đ biu din b mt đa hình là đưng bình đ. Tuy nhiên, đưng bình đ khơng thun tin cho mc đích phân tích. Nu cĩ d liu đưng bình đ thì thơng thưng đưc chuyn sang mt trong hai dng biu din đa hình chung nht ca GIS là lưi đu hay TIN. Khong cách khơng đu ca các đim đ cao dn ti ta cĩ tp các tam giác cĩ kích thưc và hình dáng khác nhau. Nơi các đim d liu gn nhau thì vùng nghiên cu s thay đi nhanh đ cao. Nơi đim d liu xa nhau như trên mt phng thì kích thưc tam giác tăng nhanh. GIS cha d liu đ cao trong khuơn mu TIN cho phép tính tốn đ dc rt hiu qu. Chúng cho phép phát sinh đưng bình đ hay phác ha nh vùng nghiên cu.
33. Hình 2.4: So sánh đưng bình đ vi mơ hình TIN đim, đưng và mơ hình TIN b mt 2.4. Cu trúc cơ s d liu Cu trúc cơ s d liu đ cp đn cách thc t chc các file d liu trong mt cơ s d liu. Khái nim cơ s d liu là trng tâm ca GIS và là s khác nhau ch yu gia GIS và các h thng to bn đ trên máy tính khác. Tt c các h GIS hin nay đu kt hp cht ch vi h qun tr cơ s d liu. Mt cơ s d liu GIS hồn chnh bao gm:  Cơ s d liu khơng gian  Cơ s d liu phi khơng gian Các cơ s d liu trên bao gm các file máy tính cha các d liu v v trí và d liu mơ t v các đi tưng trên bn đ. Mt mnh ca mt h GIS ph thuc vào kh năng liên kt hai kiu d liu này và duy trì đưc mi quan h khơng gian gia các đi tưng bn đ. Kh năng tích hp d liu cho phép tìm kim và phân tích d liu mt cách hiu qu. Ngưi dùng cĩ th truy cp d liu bng thơng qua bn đ hoc cĩ th to ra đưc bn đ thơng qua các cơ s d liu bng. ð truy cp và hin th d liu này, máy tính phi lưu tr c d liu dng bng và d liu đ ha theo khuơn dng cĩ t chc và cĩ th tìm kim đưc. 2.4.1. Cơ s d liu khơng gian
34. Cơ s d liu khơng gian bao gm các file d liu khơng gian. Như đã trình bày phn trưc, trong GIS cĩ hai mơ hình d liu khơng gian là vector và raster. T chính hai mơ hình đĩ li cĩ các cu trúc khác nhau. ðiu này cĩ nghĩa là sau khi nhp, ta đưc các d liu thơ (các cp ta đ hay các pixel). Các d liu thơ đĩ cn đưc cu trúc li đ to thành các file d liu trong cơ s d liu khơng gian trưc khi s dng.  Mơ hình d liu vector Sau khi nhp d liu khơng gian bng các k thut khác nhau, ta đưc các file ta đ vi mt t chc khơng gì khác ngồi t chc tun t tc là theo trình t các file to ra. Các d liu khơng gian đĩ phi đưc cu trúc li đ biu din và qun lý các đi tưng đa lý. ði vi d liu vector, cĩ ba loi cu trúc đưc s dng ph bin:  Cu trúc tồn vùng  Cu trúc spaghetti  Cu trúc topology  Cu trúc tồn vùng ðây là dng cu trúc trong đĩ mi lp ca cơ s d liu đưc chia thành mt nhĩm vùng. Mi vùng đưc mã hĩa thành trt t các v trí hình thành đưng biên ca vùng khép kín theo mt h trc ta đ nào đĩ.  Mi đon thng xác đnh vùng đu đưc ghi li hai ln.  Mt s đim to nên cnh ca vùng đưc ghi li nhiu ln Ưu đim ca cu trúc này là rõ ràng, d qun lý. Tuy nhiên, nĩ cĩ nhưc đim là cng knh, khĩ cp nht và chnh sa d liu. Trong cu trúc tồn đa giác thì các đon xác đnh đa giác đưc lưu li hai n trong cơ s d liu; các đim to nên đa giác s đưc lưu nhiu ln do đĩ vic cp nht, sa đi d liu trong t chc d liu khơng gian loi này là rt khĩ khăn.
35. 6 Vùng I Vùng II Vùng III 1,4 2,2 6,4 4 4,3 4,2 7,2 4,2 4,0 6,1 I 2 2,2 1,0 4,0 III 4,3 II 0 2 4 6  Cu trúc d liu Spaghetti ðây là dng cu trúc sơ đng ca d liu vector trong đĩ mi đi tưng đa lý đưc mơ t bng các thc th hình hc đc lp đưc biu din bng ta đ hoc bng các phương trình tham s (đưng thng, đưng cong, đưng trịn ). Cu trúc này rt hu hiu đi vi cơng vic thit k và trình bày đ ha song li rt hn ch đi vi vic nghiên cu các quan h gia các đi tưng đa lý vì mi đi tưng đc lp vi các đi tưng láng ging. D liu spaghetti thưng đưc to ra t vic s hĩa th cơng các bn đ trong đĩ ranh gii chung ca các đa giác b lp li do phi s hĩa hai ln, dn đn dư tha d liu, tn b nh và các cung cĩ th vt qua nhưng khơng h ct nhau. Như vy, d liu spaghetti là mt tp hp các đim và đưng khơng cĩ kt ni. Vic lưu tr và tìm kim d liu này là tun t và rt mt thi gian. A (x A,y A) ðc trưng V trí ðim A (x A,y A) B (x ,y ) B B Cung AB (x A,y A), (x 1,y 1), (x B,y B) Vùng 1 (x 1A ,y 1A ), (x 11 ,y 11 ), (x 1i ,y 1i ) (x 1B ,y 1B ), (x 1i ,y 1i ), (x 1A ,y 1A ) Vùng 2 (x 2A ,y 2A ), (x 21 ,y 21 ), (x 2i ,y 2i ) (x 2B ,y 2B ), (x 2i ,y 2i ), (x 2A ,y 2A ) Hình 2.3: Cu trúc Spaghetti  Cu trúc d liu Topology Trong GIS, topology đưc dùng đ ghi li và x lý các mi quan h khơng gian gia các đi tưng đa lý.
36. Mt s thut ng liên quan đn topology là nút, cung và vùng; trong đĩ nút là đim đu và đim cui ca mt cung và là đim giao nhau ca hai hay nhiu cung; cung là tp hp các đim kt ni vi nhau và mi cung cĩ mt đim đu và đim kt thúc; vùng là mt đa giác khép kín đưc to thành bi các cung. Các mi quan h khơng gian gia các đi tưng đa lý đưc đ cp đn trong GIS là các mi quan h lin k, tip ni và cha đng. Trong các bn đ s, các mi quan h khơng gian gia các đi tưng đưc mơ t bng cách s dng topology. Topology giúp xác lp rõ ràng các mi quan h khơng gian gia các đi tưng đc lp vi ta đ ca chúng. Vic to ra và lưu tr các quan h khơng gian gia các đi tưng đa lý cĩ mt s ưu đim như d liu s đưc lưu tr đy đ hơn khi s dng topology. D liu dư tha đưc loi b vì mt cung cĩ th là mt đi tưng tuyn hay mt phn ranh gii ca mt đi tưng vùng hay c hai. Vì vy, ta cĩ th x lý các d liu nhanh chĩng hơn và trên các tp d liu ln hơn. Khi tn ti các quan h hình hc, chúng ta cịn cĩ th thc hin các thao tác phân tích như t hp các vùng k cn cĩ các đc tính tương t, chng ghép các đi tưng đa lý. Cu trúc topology Cu trúc topology bin dng nút nút Các đưng nút vt ngang Các đưng vt ngang nút nút nút nút Cu trúc topology đưng khơng cĩ Cu trúc topology đưng cĩ mt mt phng phng
37. nút 1 nút 2 3 Cu trúc topology vùng khơng cĩ mt Cu trúc topology vùng cĩ mt phng phng Hình 2.5: Cu trúc d liu topology Cĩ ba kiu topology ch yu là topology cung nút, vung cung và trái phi. C th là:  Các cung kt ni vi nhau ti các nút (cung nút) dùng đ nhn bit mi liên kt gia các đưng.  Các cung kt ni xung quanh đ đnh nghĩa mt vùng (vùng cung) dùng đ xác đnh mt vùng.  Các cung cĩ hưng và k cn trái, phi (trái phi) dùng đ nhn bit các vùng k cn nhau.  Topology cung nút: Các đim cĩ ta đ (x,y) nm dc theo các cung s xác đnh hình dng ca cung đĩ. Các đim cui ca cung đưc gi là các nút. Mi cung cĩ hai nút: nút đi và nút đn. Các cung ch cĩ th ni vi nhau ti các nút. Bng cách đĩ, tt c các cung gp nhau ti mt nút ta cĩ th bit đưc nhng cung nào đưc ni vi nhau.
38. Ví d: Cung # Nút đi Nút đn 1 2 5 5 2 1 2 3 2 3 3 4 3 6 1 2 Cung # Các ta đ x,y 6 1 3,6 3,11 2 1,6 3,6 3 3,6 7,6 4 7,6 7,11  Topology vùng cung Các vùng đưc biu din bng mt dãy ta đ (x,y) liên kt bao quanh mt min đng nht; mt s h GIS lưu tr theo khuơn dng này. Tuy nhiên, lưu tr ta đ các cung xác đnh mt vùng cĩ th s cĩ ích hơn là lưu tr mt tp các ta đ (x,y). Danh sách các cung bao quanh mt vùng cung đưc lưu tr và s dng đ cu trúc thành các vùng khi cn thit. Ví d: Vùng # Cung # (1) 1 1, 5, 6 (1) 2 5, 3, 4 3 4, 2, 6 (2) (3) Cung # Ta đ x,y (2) 1 1,5 1,10 6,10 2 1,5 1,1 6,1 3 6,1 8,1 8,10 6,10 4 6,1 4,6 5 4,6 5,7 6 1,5 2,5
39.  Topology trái phi Bi vì tt c mi cung đu cĩ hưng (mt nút đi và mt nút đn) nên trong GIS s lưu li danh sách các vùng k trái hoc k phi ca mt cung. Vì vy, các vùng cĩ chung mt cung s nm k nhau. Ví d: Cung # Vùng trái Vùng phi (4) 1 4 1 (1) 2 3 4 (1) 3 2 4 (4) (2) 4 3 2 (4) (3) (2) Cung # Ta đ x,y (4) 1 1,5 1,10 6,10 2 1,5 1,1 6,1 3 6,1 8,1 8,10 6,10 4 6,1 4,6 5 4,6 5,7 Bên cnh các ưu đim đã nêu trên, mơ hình d liu topology cịn cĩ mt s nhưc đim như thi gian tính tốn đ nhn bit tt c các nút lâu, d phát sinh li liên quan đn vic khép kín các đa giác và to nút trong các mng phc tp và mi khi đưa d liu mi vào, cp nht d liu. Các nút mi phi đưc tính tốn và cp nht các bng topology mc dù là trong các vector GIS thưng cĩ sn các chương trình đ xây dng và cp nht topology.  Mơ hình d liu raster Vi mơ hình này, các file d liu đưc to ra thưng ln do cĩ s lp li ca các thơng tin ging ht nhau. ð khc phc nhưc đim đĩ cn phi dùng các k thut nén d liu qua đĩ gim lưng d liu và cĩ nghĩa là gim yêu cu v khơng gian đĩa đ lưu tr d liu. K thut nén file d liu raster:  Mã hĩa theo dịng  Mã hĩa theo kiu chia bn  Mã hĩa theo dịng
40. ðây là k thut nén d liu theo mt chiu đi vi file d liu raster trong đĩ các ơ lin nhau cĩ cùng giá tr trên mt dịng đưc nhĩm li. K thut này cĩ hiu qu nht khi gp các din đng nht ln và ít loi. Ví d: gi s mt nh cĩ cha mt dịng vi các giá tr ơ như sau: 44444555556666662222233333 Kt qu mã hĩa theo dịng đi vi dịng này s là: 54 55 66 52 53. Như vy, cĩ 5 bn, 5 năm, 6 sáu, 5 hai và 5 ba. Mã này rt hu hiu khi thuc tính ca lp d liu nh ít thay đi. Ngưc li, nu giá tr thuc tính thay đi nhiu, s hu hiu ca mã khơng cao mà đơi khi cịn làm tăng dung lưng d liu. Mã hĩa theo dịng tuy cĩ thut tốn nén và gii mã đơn gin nhưng t s nén khơng cao, thao tác tìm kim thưng chm vì lưu tr theo hàng, khơng lưu ý đn tính lân cn. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Hưng đc các pixel theo mã hĩa theo 0 A A A A A A A A A A dịng: 1 A A A A A A A A A A 2 A A A A B B B B B B 3 A A A B B B B B B B 4 D D D D B B B B B B 5 D D D D D B B B B B Biu din mã hĩa theo dịng ca lp d liu 6 D D D D D C C C C C nh raster hình bên: 7 D D D D D C C C C C 8 D D D D D C C C C C 24A 6B 3A 7B 4D 6B 5D 5B 5D 5C 5D 5C 9 D D D D D C C C C C 5D 5C 5D 5C Mã hĩa theo dịng cịn đưc ci biên theo cách đc d liu khác: Kt qu mã hĩa như sau: 24A 13B 3A 13B 4D 11B 10D 10C 10D 10C 5D  Mã hĩa theo kiu chia bn Theo k thut này, khơng gian đưc chia nh thành bn phn bng nhau t khi bt gp vùng khơng đng nht. Vic chia nh đưc tip tc cho đn các đim nút cui cùng tc là khi ch cịn các ơ vuơng nguyên sinh cĩ giá tr chuyên đ đng nht. Vi k thut này, cĩ th tit kim đưc b nh bng cách dùng các ơ ln hơn (cĩ đ phân gii thp hơn) đ biu din các vùng đng nht và các ơ nh hơn (cĩ đ phân gii cao) cho nhng vùng cn chi tit hĩa.
41. 0 1 Bn đ 0 1 2 3 210 211 20 21 212 213 20 21 22 23 2 3 22 23 210 213 211 212 Mc ca cây Thuc tính 1 2 3 0 Cơng nghip 1 20 Nhà 210 Dch v 21 211 Thương mi 2 212 Khu cơng cng 213 Khu gii trí 22 Bit th 23 3 Nơng thơn 2.4.2. Cơ s d liu phi khơng gian Cơ s d liu phi khơng gian bao gm các file d liu mơ t các đi tưng đa lý. Cũng như các d liu khơng gian, các d liu phi khơng gian hay cịn gi là các d liu thuc tính cũng phi đưc cu trúc sao cho d qun lý và khai thác. Các thuc tính mơ t đưc lưu tr trong máy tính hồn tồn tương t như lưu tr các giá tr ta đ. Các thuc tính đưc lưu tr như mt tp hp các s và ký t. Ví d như các thuc tính ca các đưng ph bao gm loi đưng (cao tc, quc l, mt chiu ), cht liu (bê tơng, nha đưng, si ), chiu rng, s làn xe, tên Các thơng tin mơ t cho mi đon đưng đưc lưu tr trong máy tính thành mt chui giá tr trong khuơn dng đã xác đnh trưc, như th t sau: 3 bê tơng 40 4 ðào Tn
42. Giá tr này s tương đương cho mt đưng quc l cĩ mã hiu là 3, đưc lát bng bê tơng, rng 40m, cĩ 4 làn và tên là ðào Tn. Trong GIS, cơ s d liu thuc tính thưng bao gm mt s ln các file. Các file d liu thưng đưc t chc theo ba kiu cu trúc sau:  Phân cp  Mng  Quan h Trong đĩ, kiu quan h đưc dùng ph bin nht và đưc coi là hiu qu nht. Tuy nhiên, mt xu th mi hơn dùng các h qun lý cơ s d liu hưng đi tưng đã bt đu trong các h thơng tin nĩi chung và GIS nĩi riêng đ khc phc các nhưc đim ca ba kiu cu trúc trên.  H qun lý cơ s d liu phân cp Trong h này, d liu đưc phân loi theo mt đng cp đưc thit lp rõ ràng. Cu trúc này rt đơn gin, phù hp cho mt s kiu qun lý, đc bit nu bit trưc các câu hi đt ra. Song, nĩ b hn ch khi các d liu khơng đng nht. Hin mơ hình này vn cịn đưc s dng trên máy tính ln và máy mini. Trong mơ hình phân cp, d liu đưc t chc theo cu trúc cây. T chc phân cp xác đnh quan h gia các thc th và mã hĩa chúng trong các bn ghi d liu. ðnh ca cây phân cp gi là gc ca cây đoc biu din bi mt bn ghi d liu cĩ mt hoc nhiu trưng. Tr phn t gc và các phn t ngn, mi phn t trong cây đu cĩ quan h vi phn t mc trên nĩ gi là phn t cha và mt hoc nhiu phn t mc dưi nĩ gi là phn t con. Mi phn t ch cĩ mt cha và cĩ th cĩ nhiu con. Do đĩ, trong mơ hình phân cp, các quan h đưc thit lp cĩ th là quan h mt mt hay quan h nhiu mt. Ví d:
43. Trưng ði hc Khoa S GV S NV S SV Mã s GV H và tên Thâm niên Mã s SV Tên Lp Ngành hc Mã s MH Tên MH S tit/tun Trong mơ hình phân cp, vic truy cp đưc thc hin qua cu trúc cây, rt thun li cho các bài tốn tìm kim thơng qua đưng liên kt trc tip gia hai thc th. Trong ví d trên, ta cĩ th d dàng bit tồn b sinh viên và giáo viên trong mt khoa vì cĩ liên kt trc tip gia thc th sinh viên vi thc th khoa và thc th giáo viên vi thc th khoa. Tuy nhiên, nu mun bit v s mơn hc trong khoa thì vic tìm kim s khĩ khăn hơn vì khơng cĩ liên kt trc tip gia thc th mơn hc và thc th khoa mà phi thơng qua thc th giáo viên. ðây là mt hn ch ca mơ hình d liu phân cp. Hn ch th hai ca mơ hình này là khơng th tìm d liu theo trưng thuc tính. Trong ví d trên, ta khơng th tìm kim tt c sinh viên thuc mt lp nào đĩ hay hc cùng mt ngành nào đĩ do trưng d liu v lp hc hay ngành hc khơng phi là trưng khĩa. Tuy nhiên, cu trúc d liu phân cp cĩ ưu đim cơ bn là d hiu và d cp nht.  H qun lý cơ s d liu mng Mơ hình mng cung cp các liên kt gia các mc vi nhau trong cơ s d liu. Cu trúc này rt hiu qu trong qun lý thơng tin đa lý tuyn tính đc bit cho thit lp topo mng. Tuy nhiên, nĩ làm tăng tính phc tp qua s con tr đưa vào gia các cây. Cũng như mơ hình phân cp, hin mơ hình mng vn cịn đưc s dng trên các máy tính ln và máy mini. Mơ hình mng khc phc s thiu mm do ca mơ hình phân cp trong tin trình truy vn. Trong mơ hình mng, mi thc th cĩ th cĩ nhiu cha hoc nhiu con và khơng nht thit phi cĩ thc th gc. Do đĩ, kh năng tìm kim tt hơn nh cách truy vn trc tip các bn ghi, khơng qua các thc th trung gian. Ví d:
44. Trưng ði hc Khoa S GV S NV S SV Mã s GV H và tên Thâm niên Mã s SV Tên Lp Ngành hc Mã s MH Tên MH S tit/tun Mã s MH Mã s SV Cũng như mơ hình phân cp, mơ hình mng khơng chp nhn quan h nhiu nhiu. Do đĩ, mt quan h trung gian như là mt bng giao cĩ th đưc thit lp đ mơ t quan h đĩ. Trong ví d trên, quan h sinh viên mơn hc là mt quan h nhiu nhiu do mi sinh viên cĩ th đăng ký nhiu mơn hc và mi mơn hc cĩ cĩ th đưc đăng ký bi nhiu sinh viên nên thit lp bng đăng ký là bng giao đ đm bo mi t hp sinh viên mơn hc là duy nht. Mi thc th mơn hc cĩ nhiu bng đăng ký và mi thc th sinh viên cũng cĩ nhiu bng đăng ký. Như vây, ta cĩ hai quan h mt nhiu. So vi mơ hình phân cp, các thơng tin v quan h trong mơ hình mng phc tp hơn. Nhng thay đi hoc b sung quan h gia các thc th trong mơ hình mng khĩ thc hin hơn so vi trong mơ hình phân cp.  H qun lý cơ s d liu quan h ða s các h qun tr cơ s d liu hin nay đưc thit k da trên mơ hình quan h. Trong h này, d liu đưc sp xp theo các bng hai chiu cha các bn ghi và các mi liên h ca chúng. Ưu đim ca h này là rt linh hot và cĩ th tr li mi loi câu hi đt ra bng các tốn t logic hay các phép tốn + * /. Trong mơ hình quan h, khơng cĩ s phân cp các trưng d liu trong bn ghi. Mi trưng d liu cĩ th dùng như mt khĩa d liu đưc lưu tr như nhng bn ghi đơn gin gi là b. Mi b biu din mt s kin, nhiu b đưc nhĩm li thành bng hai chiu. Mi bng đưc lưu tr như mt file riêng. Bng d liu biu din tồn b các quan h gia tt c nhng thuc tính trong nĩ. Bng d liu cịn gi là bng quan h.
45. Trong mơ hình quan h, s tìm kim cĩ th thc hin trên mt bng nào đĩ theo trưng thuc tính. Tìm kim các thuc tính quan h lưu tr trong nhiu bng khác nhau đưc thc hin bng cách kt ni hai hay nhiu bng quan h bng tốn t “join”. Ví d: Mã vùng Din tích (ha) Chu vi (m) Mã v trí 11 13 450 P15 11 12 12 17 350 P45 13 22 400 P30 14 25 500 P55 13 14 Mã v trí Ch nhân Tui P15 Nguyn Văn Thái 50 P45 Lê Th Lan 45 P30 Hà Thái Tâm 25 P55 Phan Th Thy 30 * Ưu đim ca mơ hình quan h so vi mơ hình phân cp và mơ hình mng:  Mơ hình quan h mm do hơn các mơ hình khác, cách biu din d liu trong bng quan h to điu kin x lý d dàng.  Mơ hình quan h cĩ cơ s tốn hc cht ch cho phép áp dng rng rãi các cơng c đi s và logic.  T chc ca mơ hình quan h d hiu.  Mt cách tng quát, vi cùng mt cơ s d liu, biu din theo mơ hình quan h ít b dư tha như các mơ hình khác.  Mơ hình quan h d đm bo tính an tồn d liu vì cĩ th đt mt khu truy nhp nhiu mc: mc quan h, mc thuc tính, mc b, mc thuc tinh b. * Nhưc đim ca mơ hình quan h:  Mơ hình quan h khĩ cài đt hơn so vi các mơ hình khác.  H thng cơ s d liu quan h cĩ khuynh hưng thao tác chm hơn các h thng phân cp hay h thng mng.
46. 2.4.3. Kt ni các đi tưng và thuc tính Th mnh ca GIS là kh năng liên kt gia các d liu khơng gian và d liu mơ t. Cĩ ba đc đim đáng ghi nh ca phép kt ni là: Mi quan h mt mt gia các đi tưng trên bn đ và các bn ghi trong bng thuc tính đi tưng. Mi liên kt gia đi tưng và bn ghi đưc duy trì thơng qua khĩa chung đưc gán cho mi đi tưng. ði vi các vùng khĩa thì đưc gán bi đim nhãn ca vùng đĩ. Khĩa đưc lưu tr vt lý vào hai nơi: trong các file cha cp ta đ x,y và các bn ghi tương ng trong bng d liu thuc tính đi tưng. Chú ý rng c hai bn ghi ta đ và thuc tính đu cĩ phn t chung là s hiu đi tưng. S hiu này dùng đ kt ni các thuc tính vi các ta đ ca đi tưng, duy trì liên kt mt mt gia các bn ghi ta đ và bn ghi thuc tính. Khi phép kt ni đưc thit lp, ta cĩ th truy vn bn đ đ hin th thơng tin thuc tính, hoc to ra bn đ da trên thơng tin thuc tính đưc lưu tr trong bng thuc tính đi tưng.
47. CHƯƠNG 3 Nhp d liu 3.1. Khái quát Trong GIS, nhp d liu là quá trình đưa các d liu, cĩ th là d liu khơng gian hay d liu thuc tính vào trong máy tính đ to ra mt cơ s d liu s mi hay b sung, cp nht mt cơ s d liu s đã cĩ sn. Cĩ th nhp d liu khơng gian vào trong máy tính theo mt trong các cách sau đây:  S hĩa bn đ bng bàn s  Quét bn đ bng máy quét  Dùng bàn phím đ đưa ta đ vào  Np d liu s t trên băng, trên đĩa vào máy tính  Nhp d liu t các máy tính khác thơng qua mng Tương t, ta cũng cĩ th nhp d liu thuc tính vào trong máy tính bng các cách khác nhau:  ðưa d liu thuc tính vào trong máy tính t bàn phím  Np các file d liu thuc tính sn cĩ trên băng hay đĩa  Nhp các file sn cĩ trên các máy tính khác thơng qua mng 3.2. Các cơng ngh thu thp d liu 3.2.1. S hĩa S hĩa là quá trình chuyn các d liu tương t sang dng s bng th cơng, t đng hay bán t đng. Song trong thc t, ngưi ta hay gi s hĩa thay cho s hĩa th cơng và phân bit nĩ vi vic quét d liu. S hĩa là mt cơng ngh đưc s dng rng rãi đ sn xut d liu s t d liu tương t. Các đi tưng đim, đưng, vùng hình thành nên bn đ đưc chuyn thành các ta đ x,y. Mt đim đưc th hin bng mt cp ta đ, mt đưng đưc th hin bng mt chui các cp ta đ và khi đưc kt ni, mt hoc
48. nhiu đưng vi đim nhãn bên trong đưng biên s xác đnh đưc mt vùng. Do vy, s hĩa đưc xem như là mt quá trình nhp các đim, đưng và vùng. Các đim đưc s dng vi hai mc đích: th hin các đi tưng đim hoc xác đnh mt vùng; vì vy đ tránh nhm ln, ngưi ta khơng s hĩa c hai loi đim này trên cùng mt lp bn đ. Thit b s hĩa ph bin nht đưc s dng đ s hĩa bn đ bao gm mt bàn và mt con tr. Bàn s hĩa đưc phân bit bi hãng sn xut, kích thưc và đ phân gii. Mi bàn s bao gm các si dây đin nh chy ngang và dc bên trong to thành mt lưi. Con tr bàn s cĩ mt b phn nhìn quang hc cĩ các si ch thp cho phép ngưi s dng đnh kim bng mt trên bn đ. Con tr cĩ th là loi khơng dây hoc cĩ dây. Hình 3.1: Bàn s hĩa Các nút trên con tr đưc lp trình đ tin hành mt s chc năng, chng hn như ghi li mt đim hoc bt đu và kt thúc mt đưng. Khi con tr đưc n, máy tính s ghi li các ta đ x,y ca v trí hin thi. ðây chính là các ta đ ca các đi tưng đim hay mt trong nhng đim hp thành đưng hay vùng. ð s hĩa, bn đ phi đưc gn trên bàn s hĩa, các đim và các đưng đưc vch bng con tr ca bàn s. Vùng cm ng đin t ca bàn s khơng m rng đn các mép ca nĩ vì vy, đ xác đnh các giá tr ta đ, ta phi đm bo bn đ đưc đt trong vùng hot đng. Hai hay nhiu đưng giao nhau ti mt đim thì đưc gi là giao đim hay đim nút. Khi s hĩa, ta cĩ th chn các giao đim như là các nút hoc cĩ th l đi các giao đim. C hai phương pháp đu cĩ th chp nhn đưc. S hĩa spaghetti đưc đt tên như vy bi các giao đim là khơng đưc xác đnh khi các cung đưc s hĩa. Phương pháp này thưng đưc s dng đ xác đnh các đưng spaghetti như các đưng biên. ði vi các đi tưng chính xác hoc các đi tưng cong và xon li vi nhau, ta nên s hĩa riêng l. Xác đnh các giao đim s nâng cao đ chính xác ca ta đ. Các giao đim chưa đưc xác đnh trong quá trình s hĩa thì s đưc xác đnh sau đĩ trong quá trình t đng hĩa.
49. S hĩa th cơng cĩ th đưc thc hin theo hai thc: s hĩa đim và s hĩa dịng. Trong s hĩa đim, ngưi thao tác đt con tr bàn s đn đim cn s hĩa và n nút đ đưa ta đ ca đim đĩ vào trong máy tính. Trong thc s hĩa dịng, ngưi thao tác khơng cn phi n nút đ s hĩa tng đim mt mà di chuyn con tr bàn s theo đi tưng cn s hĩa và các đim cn s hĩa s đưc đưa vào hành lot. S hĩa đim cĩ ưu đim là chính xác, tit kim đưc b nh và phù hp vi các đi tưng đim, đon thng; tuy nhiên nĩ cĩ nhưc đim là chm. S hĩa dịng cĩ ưu đim là nhanh, phù hp vi các đi tưng đưng cong, đưng ngon nghèo, các đưng đng mc; nhưng nhưc đim ca nĩ là kém chính xác và tn b nh đ lưu tr. Thơng thưng, đ đm bo s hĩa mt cách cĩ hiu qu và chính xác, quy trình s hĩa phi đm bo đưc thc hin theo các bưc sau:  Chn dùng bn đ gc tt.  Xác đnh các th tc cn thit như qui ưc đt tên chun, các k hoch, các thay đi hay các th tc chun khác.  Chun b bn đ.  Tin hành s hĩa bn đ.  Tìm kim và hiu chnh li. 3.2.2. Quét bn đ Quét là mt phương pháp s hĩa t đng dưng như khơng cn đn s can thip ca các thao tác viên, qua đĩ d liu tương t đưc chuyn sang d liu s bng thit b quét. ðĩ là phương pháp nhanh nht đ thu thp d liu v hàng lot các đi tưng như khi s hĩa các nh hay các bn đ sch (bn đ khơng cĩ văn bn và các đưng tha). Cơng ngh quét dùng các thit b lazer hay tương t đ chuyn d liu tương t sang dng s. Các máy quét khác nhau hãng sn xut, kích c, kiu dáng, đ phân gii, màu hay đen trng.
50. Hình 3.2: Máy quét bn đ Kt qu quét là các file d liu raster trong đĩ mi pixel mang mt giá tr khác nhau. Cht lưng quét ph thuc vào đ chính xác ca máy quét, t l vi s đim trên mt inch. D liu raster cĩ th đưc phân tích và chuyn sang d liu vector bng hai cách: vector hĩa t đng và vector hĩa th cơng (hay cịn gi là s hĩa trên màn hình). Quá trình quét bao gm các bưc như chun b, quét và biên tp d liu. Cơng tác chun b kéo theo vic chun b phn cng như máy tính, máy quét, phn mm và d liu cn quét. Như vy, ta cĩ hai cách đ chuyn d liu khơng gian dng tương t sang dng s trong GIS là: s hĩa th cơng và quét. Các ưu và nhưc đim ca hai phương pháp này cĩ th đưc so sánh như sau: s hĩa th cơng cĩ ưu đim là k thut tương đi đơn gin, tn dng lao đng và tit kim b nh nhưng phương pháp này chm, ch quan và d b li. Phương pháp quét cĩ ưu đim là nhanh, khách quan nhưng tn b nh và địi hi phi lu chn k d liu tương t. S khác bit này là cơ s cho vic la chn s dng phương pháp nào trong tng trưng hp c th. 3.2.3. Vim thám Vin thám là mt cơng ngh hin đi đưc s dng đ thu thp d liu t xa v các đi tưng, hin tưng hay quá trình xy ra trên b mt Trái đt mà khơng h cĩ s tip xúc trc tip vi các đi tưng, hin tưng hay quá trình đĩ. Cơ s vt lý ca phương pháp vin thám là năng lưng đin t truyn t mt ngun nào đĩ ti các vt th nm trên b mt Trái đt đưc phn x, khúc x, phát x và hp th bi các vt đĩ. Căn c vào ngun bc x đin t s dng trong vin thám, ngưi ta phân bit vin thám b đng và vin thám ch đng. Vin thám b đng s dng ánh sáng mt tri làm ngun bc x đin t do đĩ nĩ ph thuc vào điu kin thi tit và thi đim trong ngày. Vin thám ch đng hot đng trong mi điu kin thi tit k c ngày ln đêm do ch đng đưc ngun năng lưng đin t bng vic s dng các b cm bin ch đng như radar và lazer.
51. Ngồi ra, vim thám cịn đưc chia thành nhiu loi khác trên các cơ s khác nhau như viênc thám hàng khơng và vin thám v tinh, vin thám chp nh và vin thám khơng chp nh, vin thám nhìn thy, vin thám cn hng ngoi, vin thám hng ngoi nhit, vin thám vi sĩng và vin thám dùng sĩng radio. Hình 3.3: Thit b vin thám SMART1 đang quét b mt Mt trăng D liu vin thám rt đa dng, là sn phm ca nhiu loi vin thám khác nhau và là ngun d liu ln, quý báu đ xây dng cơ s d liu GIS. Tuy nhiên, căn c vào khuơn dng d liu, ta cĩ th phân chia tt c các d liu vin thám thành hai loi:  D liu tương t: là d liu dưi dng bn cng, gm các bn in trên giy, phim, các âm bn đen trng hay màu t l khác nhau. D liu tương t cĩ th đc và gii đốn bng mt thưng.  D liu s: là d liu dưi dng bn mm đưc lưu tr trong các mơi trưng tương thích như băng, đĩa t, đĩa quang. D liu dng này khơng th đc và gii đốn bng mt thưng mà cn đn phn cng, phn mm chuyên dng hp thành mt h thng x lý nh s. Khơng ging như các d liu đa lý dng vector, các d liu vin thám dng raster trong đĩ tng din tích nh ca b mt Trái đt đưc th hin thơng qua mt s đc tính. Nhng d liu đĩ đưc x lý, phân tích bng cách s dng h thng x lý nh s đưc cu thành t các phn cng, phn mm đc bit. Các d liu vin thám đưc đưa vào GIS bng cách s hĩa th cơng hay quét các nh
52. tương t và bng cách nhp các file nh s. Các loi d liu vin thám v tính đưc dùng đ xây dng cơ s d liu GIS cĩ s khác nhau ngun cung cp, đ phân gii, đ lp li và din ph. Hin nay, trên th gii cũng như Vit Nam, cĩ nhiu phn mm x lý nh s do các hãng khác nhau sn xut và tip th như DIDACTIM, ERDAS, EASI/PACE, IDRISI, ILWIS Mi phn mm đu cĩ nhng đim mnh và đim yu riêng ca nĩ do vy vic la chn và s dng tng hp các phn mm sn cĩ là mt vn đ cn đưc xem xét k trong cơng tác x lý nh s. 3.2.4. ðo đc Cơng tác đo đc đưc tin hành trên mt đt nhm xác đnh trc tip ta đ ca các đim trên b mt Trái đt bng cách đo khong cách và gĩc, hưng ca chúng so vi các đim đã bit (các đim mc) bng các dng c như thưc, đa bàn và máy kinh vĩ. H quy chiu cĩ th là h quy chiu đa phương, khu vc, quc gia hay quc t. Thit b đo đc bao gm các thit b quang cơ, đin t và quang đin t. Thit b đo đc t đng như máy kinh vĩ tồn trm cho phép x lý t đng các d liu đo đc. D liu đo đc cĩ th đưa vào GIS thơng qua vic nhp t bàn phím hay trc tip t file máy tính. Hình 3.4: ðo đc thc đa 3.2.5. H thng đnh v tồn cu H thng đnh v tồn cu (GPS Global Positioning System) là mt cơng ngh da trên nn các v tinh cung cp thơng tin v v trí chính xác trong mi điu kin thi tit, mi thi đim trong ngày và mi điu kin đa hình. Cơng ngh GPS tr giúp xác đnh v trí và đưng đi ca các thuyn, máy bay, các phương tin đưng b ln và nh và các thit b GPS nh và nh ngày đưc phát trin đ cĩ th d dàng mang theo và s dng. Cho đn năm 2004, đã cĩ hai h thng GPS v tinh và mt h thng th ba đang đưc nghiên cu đ xây dng. B quc phịng M đang s dng h thng
53. NAVSTAR cho c mc đích quân s và dân s. Mt h thng ca Nga cĩ tên gi là GLONASS cũng đang tn ti nhưng ít đưc s dng, ch yu là s dng vào thi Liên Xơ cũ. H thng th ba cĩ tên là GALILEO đang đưc nghiên cu cho mc đích phi quân s và đưc thit k và xây dng bi các chính ph thuc liên minh Châu Âu và các tp đồn cơng nghip. GPS cĩ ba thành phn chính. Th nht là v tinh. Thành phn này bao gm mt chùm v tinh cĩ qu đo bay xung quanh Trái đt đ cao so vi mt nưc bin khong 20.000 Km. H thng đưc thit k đ hot đng vi 21 v tinh GPS và 3 v tinh d phịng. Các v tinh này đưc phân b trên 6 mt phng qu đo khác nhau. Tt c các v tinh đu quay quanh Trái đt 2 vịng mi ngày và mi v tinh tn ti trên đưng chân tri trong vịng 8 ting hay nhiu hơn trong mi ngày. B các v tinh hot đng và d phịng đã đưc lp k trình trưc và c hai loi đu tn ti lâu hơn so vi thi gian tn ti Hình 3.5: Phân b các v đưc thit k do đĩ thc t tn ti hơn 24 v tinh tinh trên mt phng qu đo trên qu đo trong cùng mt thi đim. Khong xung quanh Trái đt t 4 đn 8 v tinh hot đng cĩ th nhìn thy đưc t bt kỳ mt v trí nhìn trên Trái đt nào mà khơng b chưng ngi. Thành phn th hai ca GPS là b phn điu khin. B phn điu khin cĩ nhim v theo dõi đưng bay, giao tip, thu d liu, phân tích và điu khin. B phn này đưc s dng đ quan sát, duy trì và qun lý các v tinh GPS cũng như c h thng. Cĩ 5 trm theo dõi đưng bay phân b trên Trái đt trong đĩ trm điu khin ch đưc đt ti bang Colorado, M. D liu đưc thu thp thơng qua mt s ngun bi trm điu khin ch. Các d liu này bao gm c thơng tin v tình trng sc khe ca mi v tinh và thơng tin v đưng bay ca các v tinh. Trm điu khin ch tin hành tng hp các thơng tin đĩ và đưa ra các phn hi liên quan đn s di chuyn, s tính tốn v mt thi gian và các d liu khác đn mi v tinh. Trm điu khin ch cũng phát tín hiu đn các v tinh v các chnh sa trong tin trình, các thay đi trong hot đng hay các thay đi khác. Thành phn th ba ca GPS đĩ là b phn ngưi s dng. B phn này bao gm các cá nhân riêng l hay nhĩm ngưi cùng vi mt hay nhiu thit b thu GPS. Thit b thu GPS là mt thit b cĩ kh năng ghi li d liu đưc truyn v t v tinh. Cĩ nhiu hãng khác Hình 3.6: Mt thit b thu GPS nhau sn xut thit b này như Garmin, ca hãng Garmin Trimble, Leica Thit b thu GPS cĩ th đeo ngưi, cm tay, gn trên các phương tin
54. giao thơng. D liu đnh v GPS thu đưc là các d liu s do đĩ cĩ th nhp trc tip vào GIS. 3.2.6. Chuyn đi d liu S đa dng v phn mm máy tính nĩi chung và phn mm GIS nĩi riêng đã dn đn s đa dng v khuơn dng d liu đưc dùng đ xây dng cơ s d liu đa lý. ðiu đĩ cũng làm ny sinh nhu cu phát trin các chương trình chuyn đi d liu hay các chương trình nhp và xut d liu trong các h GIS. Mt h GIS mnh cho phép nhp d liu t nhiu ngun và các khuơn dng khác nhau. Mi h GIS cĩ mt t chc d liu đc trưng và vic truyn d liu t h GIS này sang h GIS khác cn đn mt giao din thích hp. Nu d liu ta đang cn đã cĩ khuơn dng s đâu đĩ thì cĩ th khơng cn s hĩa t bn đ phác tho mà cĩ th ly t các cơ quan ca chính ph hay các cơng ty thương mi. Vic chuyn đi khuơn dng d liu đưc áp dng đi vi c d liu khơng gian và phi khơng gian. Thi gian đ chuyn đi khuơn dng đi vi nhng d liu sn cĩ đ to ra các lp bn đ cĩ th kéo dài t vài phút đn vài gi, thm chí lâu hơn. Quá trình x lý và thi lưng cn thit ph thuc vào s lưng và cht lưng ca d liu đưc chuyn đi và kh năng tương thích vi các khuơn dng khác như th nào. 3.3. So sánh và la chn phương pháp nhp d liu Nhp d liu là mt bưc quan trng trong vic to mi, b sung và cp nht cơ s d liu GIS. Do đĩ, trưc khi tin hành cơng tác nhp d liu, cn tin hành so sánh các phương pháp hin cĩ đ tìm ra phương pháp thích hp nht vi mc đích nhp và s dng d liu GIS sau này. Cĩ th so sánh, đánh giá các phương pháp nhp d liu khác nhau trên cơ s phân tích các yu t sau:  Thi lưng cn đ chun b d liu.  Thi lưng cn đ vào d liu.  ð chính xác ca d liu và nh hưng ca nĩ đn các quá trình biên tp và x lý d liu như th nào. Khi la chn phương pháp nhp d liu, cn xem xét các đim sau:  Phn cng và phn mm cĩ sn.  Kính nghim ca các thao tác viên.  Loi tài liu gc.  Cht lưng d liu cn nhp.
55.  S lưng d liu cn nhp.  Mt đ d liu.  Yêu cu v đ chính xác.  Mc đích s dng d liu.  Thi gian cho phép đi vi vic nhp d liu.  Kinh phí cho phép đi vi vic nhp d liu.