GIỚI THIỆU VỀ GIS 1.1. GIS là gì? GIS là hệ thống thông tin địa lý, là công cụ máy tính bao gồm tập hợp phần cứng, phần mềm máy tính và dữ liệu địa lý nhằm chụp hình, quản lý, phân tích và hiển thị tất cả các dạng của thông tin liên quan đến địa lý. G, I, và S • G: geographic – thuộc địa lý: – Dữ liệu không gian – Các thành phần liên quan đến địa lý. • I: information – thông tin: – Cơ sở dữ liệu – Hiển thị thông tin • S: systems – Các hệ thống – Người sử dụng – Phần cứng – Phần mềm 1.2. Các thành phần cấu thành của GIS  Phần cứng – Hardware  Phần mềm – Software  Dữ liệu - Data  Con người - People  Các phương thức - Methods Hình 1.1 Các thành phần của GIS 1.3. Nền tảng GIS Các yêu cầu GIS tác dụng như thế nào để phần mềm GIS được xây dựng và sử dụng. GIS, giống như các công nghệ thông tin khác, phải được thực thi trong một phương thức đơn giản cho phép các ứng dụng hỗ trợ các luồng công việc của mỗi tổ chức và các yêu cầu thương mại. Điều này đã được hoàn thành bằng việc cung cấp một nền tảng phần mềm chung để cung cấp các hỗ trợ đầy đủ cho các loại đầy đủ các yếu tố tri thức địa lý như là các công cụ đầy đủ cho việc quản lý dữ liệu, chỉnh sửa, phân tích, và hiển thị. Trong bối cảnh như vậy, phần mềm GIS có thể ngày càng tăng lên đối với cơ sở hạ tầng công nghệ thông tin thu thập rộng rãi, và các hệ thống nhiều người sử dụng phức tạp. Hình 1.2 Nền tảng GIS Một nền tảng GIS phải được cung cấp tất cả các khả năng cần thiết để hỗ trợ các tầm nhìn mở rộng.  CSDL địa lý lưu trữ và quản lý tất cả các đối tượng địa lý  Một mạng dựa trên Web phân phối việc quản lý và chia sẻ thông tin địa lý  Các ứng dụng máy bàn và máy chủ cho: o Biên dịch dữ liệu o Truy vấn thông tin o Phân tích và xử lý địa lý không gian o Sản phẩm thuộc bản đồ học o Hiển thị hình ảnh trực quan và khai thác các hình ảnh o Quản lý dữ liệu GIS  Mô đun hoá các thành phần phần mềm (các động cơ) để nhúng vào GIS một cách logic trong các ứng dụng khác và xây dựng các ứng dụng khách hàng  Các dịch vụ thông tin địa lý cho nhiều lớp và tập trung nhiều hệ thống GIS  Một nền tảng GIS tổng cho thấy tất cả các yêu cầu địa lý 1.3. GIS quản lý các tập hợp thông tin địa lý GIS quản lý, phân tích và hiển thị về lĩnh vực địa lý mà được biểu diễn sử dụng một chuỗi các tập hợp thông tin. Các tập hợp thông tin đó bao gồm: 1.3.1. Tạo bản đồ và mô hình cầu trái đất Các hiển thị tương tác của dữ liệu địa lý để trả lời nhiều câu hỏi, các kết quả hiện hữu, và sử dụng nhưn là một bảng hiển thị cho công việc thực tế. Tạo bản đồ mà mô hình cầu trái đất cung cấp các ứng dụng nâng cao của GIS cho việc tương tác với các dữ liệu địa lý. 1.3.2. Các tập hợp dữ liệu Các tệp cơ sở và các cơ sở dữ liệu của thông tin địa lý như là các tính năng, các mạng, các mô hình, các địa vật, các bề mặt và các tính chất. 1.3.3. Xử lý và làm mẫu luồng công việc Tập hợp các thủ tục xử lý địa lý cho việc tự động và lặp lại một số công việc cho việc phân tích. 1.3.4. Làm mẫu dữ liệu Các tập hợp dữ liệu GIS nhiều hơn là các bảng hệ quản lý CSDL. Chúng kết hợp các hành vi tiên tiến và sự toàn vẹn như các hệ thống thông tin khác. Lược đồ làm mẫu dữ liệu, hành vi, tính toàn vẹn của các tập hợp dữ liệu địa lý. 1.3.5. Siêu dữ liệu Các tài liệu miêu tả các yếu tố khác. Một lô các tài liệu cho phép mọi người sử dụng tổ chức, khám phá tăng cường truy nhập để nhận thức về không gian địa lý được chia sẻ. 1.4. Hệ thống thông tin địa lý thông minh Về mặt lịch sử, con người đã học được các kiến thức, các quy tắc và chia sẻ nó qua nhiều dạng trừu tượng. Chúng ta đã tiếp tục diễn tả các kinh nghiệm của con người và tập hợp các hiểu biết để sử dụng những sự trừu tượng này để tổng hợp vào cho kho tàng kiến thức lớn hơn. Những sự trừu tượng, như là chữ, chữ tượng hình, ngôn ngữ, toán học, âm nhạc và nghệ thuật, vẽ, tạo hình và tạo bản đồ…được sử dụng để ghi lại và truyền thông với nền văn minh và văn hoá của chúng ta từ đời này sang đời khác. Hình 1.3 Trừu tượng thế giới Là con người, chúng ta sử dụng nhiều sự trừu tượng để biểu diễn và truyền thông những hiểu biết của chúng ta về trái đất và các hệ thống của nó. Địa lý học cung cấp một khung công việc chung cho sự trừu tượng và truyền thông về địa điểm. Trong thời đại tính toán số, chúng ta đã năm bắt được mọi thứ chúng ta biết và chia sẻ chúng qua mạng (Worl Wide Web). Các tập hợp kiến thức này nhanh chóng được kỹ thuật số hóa. Đồng thời, GIS cũng được cải tiến để giúp chúng ta hiểu hơn, biểu diễn, quản lý và liên kết nhiều diện mạo của trái đất như một hệ thống. Hình 1.4 Công nghệ số ngày càng được sử dụng và được nắm bắt mọi thức mà chúng ta biết Địa lý học theo truyền thông cung cấp một khung công việc và ngôn ngữ quan trọng cho việc tổ chức và liên kết các khái niệm chủ chốt về thế giới của chúng ta. GIS cung cấp một kỹ thuật tương đối mới cho việc nắm bắt cá kiến thức về đồ hoạ địa lý trong năm yếu tố cơ bản: Lập bản đồ và mô hình cầu trái đất, các tập hợp dữ liệu đồ hoạ địa lý, làm mẫu khung công việc, làm mẫu dữ liệu, siêu dữ liệu. Năm yếu tố này cùng với toàn bộ lập luận phần mềm GIS, định dạng các khối toà nhà để lắp ráp lại các hệ thốn thông tin địa lý thông minh. GIS thông minh có thể thực hiện được tóm lược số hoá các kiến thức về địa lý. Những yếu tố này cung cấp một nền tảng cho việc địa chỉ hoá nhiều thách thức sử dụng GIS (ví dụ như cải tiến hiệu quả, sự thông minh và tạo quyết đoán, lập kế hoạch có khoa học, tính toán tài nguyên, ước lượng, truyền thông). Hình 1.5 Phần mềm GIS GIS trừu tượng hoá địa lý trong năm yếu tố cơ bản được sử dụng cho việc hiển thị kiến thức về địa lý. Các yếu tố này cùng với các phần mềm nâng cao cung cấp các khối nhà cho GIS thông minh. GIS thông minh cho phép nắm bắt và chia sẻ các hiểu biết về địa lý trong nhiều khuôn dạng – các tập hợp dữ liệu GIS tiên tiến, bản đồ hoá, làm mẫu dữ liệu, ý kiến của các nhà chuyên môn người phát triển các chuẩn hoá luồng công việc và quản lý mô hình của quy trình sử lý địa lý tiên tiến. GIS thông minh cũng cho phép xây dựng và quản lý các kiến thức và có thể phổ biết đối với mọi người sử dụng nó. 1.5. Ba cách hiển thị của GIS Một hệ thống thông tin địa lý hỗ trợ vài cách biểu diễn thông tin địa lý, có ba cách chủ yếu sau:  Hiển thị dữ liệu địa lý: Một hệ thống GIS là một CSDL không gian bao gồm các tập hợp dữ liệu mà có thể biểu diễn thông tin địa lý trong các điều kiện của các dạng dữ liệu GIS tự nhiên.(các tính năng, Rasters, các hình học địa lý, mạng…).  Hiển thị trực quan địa lý ảo: Một hệ thống GIS là một tập hợp các bản đồ thông minh và các hiển thị khác được đưa ra các tính năng và các mối quan hệ giữa các tính năng trên bề mặt trái đất. Có rất nhiều hiển thị bản đồ dưới thông tin địa lý có thể được xây dựng và sử dụng như “các cửa sổ nhập liệu” để hỗ trợ các truy vấn, phân tích và chỉnh sửa thông tin.  Hiển thị xử lý thông tin địa lý: Một hệ thống GIS là các công cụ biến đổi thông tin nhận được từ tập hợp dữ liệu địa lý mo ư í từ các tập hợp dữ liệu hiện có. Các chức năng xử lý thông tin địa lý từ các tập hợp dữ liệu hiện có, áp dụng các chức năng phân tích, và ghi lại kết quả vào các tập hợp dữ liệu mới thu thập được. Hình 1.6 Ba cách biểu diễn thông tin của GIS - sử dụng làm việc với các yếu tố của tri thức địa lý Một hệ thống GIS thường được kết hợp với một bản đồ. Tuy nhiên, một bản đồ chỉ là một cách bạn có thể làm việc với dữ liệu địa lý trong một hệ thống GIS, và chỉ một kiểu của sản phẩm tạo bở GIS. Điều này rất quan trọng vì nó có nghĩa là một hệ thống GIS có thể cung cấp sự phân phối lớn với nhiều khả năng giải quyết vấn đề hơn là sử dụng chương trình ánh xạ đơn giản hoặc thêm dữ liệu vào một công cụ ánh xạ trực tuyến. 1.5.1. Cách hiển thị CSDL: Một GIS là một loại CSDL riêng biệt của thế giới – một CSDL địa lý (geodatabase). Nó là một hệ thống thông tin về địa lý. Về cơ bản, một GIS được dựa trên một CSDL có cấu trúc diễn tả thế giới trong về phương diện địa lý. 1) Dữ liệu GIS: Một GIS là một CSDL không gian Sự biểu diễn lại địa hình: Như là một phần của việc thiết kế CSDL địa lý. Người sử dụng chỉ định cách mà cách tính năng chắc chắn sẽ được hiển thị lại. Ví dụ, các khoảng đất sẽ được diễn tả bởi các hình đa giác, các đường phố sẽ được ánh xạ như là các đường ở giữa các hình đa giác đó, và các sự vật như là các điểm…Tính năng này được tập hợp vào trong các lớp tính năng mà trong mỗi tập hợp có một sự biểu diễn địa lý chung Mỗi tập hợp dữ liệu GIS cung cấp một sự biểu diễn của diện mạo thế giới bao gồm:  Tập hợp sắp xếp của các tính năng dựa trên véc tơ (các tập hợp các điểm, các đường, và các hình đa giác). Hình 1.7 Tập hợp dữ liệu Vector  Các tập hợp dữ liệu lưới như là các dạng hình chiếu kỹ thuật số và hình tượng. Hình 1.8 Tập hợp dữ liệu Raster  Các mạng Hình 1.9 Các mạng thông tin về địa lý  Địa hình và các bề mặt khác Hình 1.20 Mô hình ba chiều địa lý  Các tập hợp dữ liệu bề mặt Hình 1.21 Tập hợp dữ liệu địa lý bề mặt  Thông tin địa lý khác như là các địa chỉ, tên địa điểm, các dạng xử lý thông tin địa lý và các thông tin bản đồ Hình 1.22 Các thông tin địa lý khác Các tính chất miêu tả: Ngoài những sự trình bày địa lý, các tập hợp dữ liệu GIS bao gồm các các tính chất được xếp thành các bảng truyền thống để miêu tả các đối tượng địa lý. Nhiều bảng có thể được liên kết với các đối tượng địa lý bởi một chuỗi các trường chung(thường được gọi là các khoá). Các tập hợp thông tin và các mối quan hệ này đóng vai trò như chủ chốt trong mô hình dữ liệu GIS, đúng như chúng làm trong các ứng dụng CSDL truyền thống. Hình 1.23 Miêu tả các đặc tính địa lý Các mối quan hệ không gian: hình học GIS và các mạng: các mối quan hệ, như là các tô pô và các mạng, cũng là các phần quyết định chủ chốt của một CSDL GIS. Tô pô được tận dụng để quản lý danh giới chung giữa các tính năng định nghĩa và làm cho có hiệu lực các quy tắc toàn vẹn dữ liệu, và hỗ trọ các truy vấn và định hướng tô pô (ví dụ, phát hiện các tính năng liền kề và liên hợp). Hình học cũng được sử dụng để hỗ trợ việc [...]... và các biểu đồ vẽ được sử dụng như những sự hiển thị của CSDL GIS Nó thông qua một bản đồ tương tác mà những người sử dụng GIS thực hiện các công việc chung về GIS từ đơn giản đến phức tạp  Hiển thị về thời gian được sử dụng để kiểm soát các thảm hoạ Hình 1.28 Hiển thị theo thời gian thông tin địa lý Đây là dạng thương mại chính trong GIS cho phép truy cập thông tin địa lý cho một tổ chức Những nhà... lý dữ liệu địa lý GIS bao gồm tập hợp các công cụ và các loại dữ liệu có thể thu thập được cho xử lý trong một xử lý địa lý thống nhất Nhiều hoạt động xử lý địa lý nhiều bước có thể được tạo ra, thực thi, va chia sẻ trong các ứng dụng GIS như là ArcGIS can be authored, executed, and shared in ArcGIS Cùng với nhau, ba cách hiển thị này của GIS là các phần không thể thiếu được trong GIS thông minh và... mức độ trong tất cả các ứng dụng GIS 1.6 Xây dựng các yếu tố hình học GIS 1.6.1 Giới thiệu các yếu tố hình học GIS Các mô hình dữ liệu được cấu trúc theo hình học thường hình thành nên lòng cốt của các CSDL không gian của nhiều người sử dụng Cấu trúc hình học là cái chính được sử dụng để đảm bảo toàn vẹn dữ liệu, nó diễn tả các đối tượng không gian chia sẻ như thế nào về mặt hình học Hỗ trợ lý thuyết... hình hoá hình học GIS sử dụng các khái niệm liên quan và các động cơ CSDL Việc thiết kế này được cơ bản cho sự thực thi hình học của chúng ta trong hệ thống ArcGIS Trong phần đầu, chúng ta giới thiệu về lý thuyết mô hình hoá các vấn đề hình học GIS Sau đó chúng ta xem xét một CSDL vật lý thực thi sử dụng các khái niệm tiêu chuẩn cho việc ánh xạ các thực thể và các mối quan hệ đến các bảng và tiêu chuẩn... trong GIS có các mối liên hệ địa lý với nhau, chúng có các định vị và và các lớp chồng nhau của thế giới thực Trong một GIS, các homogenous tập hợp các đối tượng của địa lý và tổ chức thành các lớp như là các lô đất, các sự vật, các toà nhà, và các hình ảnh khác, và các mô hình độ cao kỹ thuật số dựa trên lưới Raster Định nghĩa chính xác các tập hợp dữ liệu địa lý là quyết định cho sự hữu dụng của các GIS, ... Internet để tập trung được sự hữu dụng của GIS  Nhúng các bản đồ trong các ứng dụng tuỳ chọn Hình 1.29 Nhúng bản đồ trong ứng dụng GIS  Bản vẽ sơ đồ được sử dụng để hiển thị các đường dẫn khí Hình 1.30 Hiển thị các đường dẫn khí trên ứng dụng GIS  Phân tích đồ hoạ 3 chiều Hình 1.31 Đồ hoạ 3 chiều mô tả các tuyến đường chèo núi Everest 1.5.3 Hiển thị mô hình Một GIS là một tập hợp các công cụ vận chuyển... một cấu trúc khác để thực hiệ nhiều công việc chung của GIS – ví dụ, để nhập dữ liệu vào từ một số dạng tích hợp vào GIS, và thực hiện một số chuẩn hoá kiểm tra hiệu quả chất lượng dữ liệu đã được nhập Khả năng tự động lặp lại các luồng công việc là khả năng hữu dụng trong GIS Nó được áp dụng rộng rãi trong một số các ứng dụng và các kịch bản của GIS Một kỹ thuật được sử dụng để xây dựng các luồng công... dữ liệu GIS GIS tích hợp nhiều loại dữ liệu không gian Hình 1.26 Các lớp dữ liệu GIS Các tập hợp dữ liệu có thể được biểu diễn:  Các số đo thuần túy (như là hình ảnh từ vệ tinh)  Thông tin biên dịch và thông dịch  Dữ liệu nhận được từ các hoạt động xử lý địa để phân tích và làm mô hình hoá Nhiều mối quan hệ không gian giữa các lớp có thể đơn giản nhận được qua vị trí địa lý chung của chúng GIS quản... Bất cứ CSDL GIS nào hoặc cơ sở tệp nào cũng đều tuân theo những nguyên lý chung nay Mỗi GIS đòi hỏi có một cơ chế biểu diễn các dữ liệu địa lý trong các điều kiện này, cùng với toàn bộ tập hợp các công cù để sử dụng và quản lý các thông tin này 1.5.2 Hiển thị trực quan địa lý ảo Một GIS là một tập hợp các bản đồ thông minh và các hiển thị khác để hiển thị các tính năng và các mối quan hệ về tính năng... đường xá, mạng lưới các con sông … )? Sự tiến triển CSDL GIS cho ra một cách đơn giản hơn các cấu trúc dữ liệu GIS cổ điển tới một lược đồ quan hệ thông thường CSDL GIS phải được đánh địa chỉ các mặt chức năng của CSDL như: mô hình thực thể, mô hình chuyển giao, và các vấn đề phát sinh thực hiện/khả năng đo đếm được Mặt khác của thực thi CSDL GIS chạy các rủi ro của các kho chứa dữ liệu tách rời mạng . GIỚI THIỆU VỀ GIS 1.1. GIS là gì? GIS là hệ thống thông tin địa lý, là công cụ máy tính bao gồm. thống GIS  Một nền tảng GIS tổng cho thấy tất cả các yêu cầu địa lý 1.3. GIS quản lý các tập hợp thông tin địa lý GIS quản lý, phân tích và hiển thị về lĩnh