Đồ án nghiên cứu ứng dụng GIS và viễn thám trong việc hỗ trợ mở đường

1
MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
MỞ ĐẦU 4
1.Tính cấp thiết của đồ án 4
2.Mục tiêu nghiên cứu 4
3.Nội dung nghiên cứu 5
4.Phương pháp nghiên cứu 5
5.Kết quả đạt được và ý nghĩa của đồ án 6
Chương I : TỔNG QUAN VỀ GIS (MCA) VÀ VIỄN THÁM 7
I.1.GIS 7
I.1.1 Khái niệm về GIS 7
I.1.2. Dữ liệu GIS 7
I.1.2.1 Đặc điểm 7
I.1.2.2. Cấu trúc dữ liệu 8
a)Cấu trúc dữ liệu vectơ 8
b)Cấu trúc dữ liệu raster 11
I.1.3 Các chức năng của GIS 13
I.1.3.1 Các chức năng phân tích không gian của GIS 13
I.1.3.2 Thao tác chồng ghép 16
I.1.3.3 Chức năng lân cận 19
I.1.3.4 Chức năng địa hình 21
I.1.3.5 Chức năng nội suy 26
I.2. MCA 27
I.2.1 Định chỉ tiêu 27
I.2.2 Làm cho các chỉ tiêu có thể so sánh được với nhau 28
I.2.3 Phân loại bản đồ kết quả 33
I.3 Các Tool Arcgis sử dụng để mở tuyến 33
2
I.3.1 Cost Distance 33
I.3.2 Cost Path 35

I.4. TỔNG QUAN VỀ VIỄN THÁM VÀ ĐẶC TRƯNG ẢNH LANSAT 36
I.4.1 Viễn thám 36
I.4.2 Đặc trưng ảnh viễn thám 38
I.4.3 phương pháp phân loại có kiểm định 41
Chương II : TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ LỰA CHỌN
CÁC CHỈ TIÊU 42
II.1 Tổng quan về khu vực nghiên cứu 42
II.1.1 Vị trí địa lý : 42
II.1.2 Địa hình, địa chất : 42
II.1.3 Khí hậu thủy văn : 43
II.1.4 Sông ngòi : 43
II.2 Lựa chọn các chỉ tiêu 43
II.2.1 Độ dốc địa hình 43
II.2.2 Địa chất 45
II.2.3 Hiện trạng sử dụng đất 46
II.2.4 Bề rộng của sông 47
II.2.5 Độ cao tuyệt đối 47
Chương III : THỰC NGHIỆM 47
III.1 Quy trình mở tuyến hành quân 47
III.2 Chuẩn bị dữ liệu 49
III.3 Mở tuyến 50
III.3.1 Bản đồ thành phần 50
a)Độ dốc địa hình 50
b)Địa chất 53
c)Hiện trạng sử dụng đất 54
d)Bề rộng của sông 57
3
e)Độ cao tuyệt đối 59
III.3.2 Tính toán trọng số bằng AHP 61
III.4 Bản đồ đánh giá khả năng mở tuyến 63

III.5 Xác định tuyến theo cặp tọa độ 64
Lấy tọa độ điểm dẫn đường bằng GPS 69
KẾT LUẬN 71
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 72
4
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đồ án
Trong công tác tham mưu địa hình phục vụ các hoạt động quân sự thì việc xác
định tuyến hành quân là một trong những nhiệm vụ thường xuyên. Tùy thuộc
nhiệm vụ, đối tượng tham mưu, đặc điểm địa hình địa vật, các yêu cầu và các chỉ
tiêu để đưa ra quyết định chọn tuyến. Khi nhiều tiêu chí được sử dụng cho một mục
đích sẽ làm phức tạp và có thể gây nhầm lẫn cho quá trình ra quyết định. Trong
công tác chọn tuyến truyền thống vẫn sử dụng cơ sở dữ liệu bản đồ địa hình dạng
giấy. Dạng dữ liệu này thường không được cập nhật thường xuyên những thay đổi
của địa hình địa vật ngoài thực địa. Mặt khác, việc chọn tuyến còn dựa trên kinh
nghiệm của người sĩ quan tham mưu địa hình và mất rất nhiều thời gian công sức.
Vì vậy tuyến vạch ra không thể đảm bảo được tính chính xác và kịp thời hỗ trợ ra
quyết định cho người chỉ huy.
Để việc hỗ trợ ra quyết định chọn tuyến hành quân nhanh, chính xác, kịp thời và
đạt hiệu quả cao, học viên lựa chọn đồ án : “Nghiên cứu ứng dụng GIS và viễn
thám trong việc hỗ trợ mở tuyến hành quân cho bộ đội ”
2. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu của đồ án là:
- Nghiên cứu ứng dụng viễn thám và phương pháp phân tích đa chỉ tiêu
(MCA) xây dựng bản đồ đánh giá khả năng mở tuyến hành quân.
- Nghiên cứu chức năng lan truyền, tìm hướng của GIS để vạch tuyến đường
xác định dựa trên cặp tọa độ cho trước.
5
3. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu các đặc điểm tự nhiên, địa hình, địa chất, thực vật, thủy hệ huyện

Dakrong ảnh hưởng đến vạch tuyến hành quân.
- Ứng dụng các chức năng của GIS để xây dựng các bản đồ chỉ tiêu độ dốc, địa
chất, độ cao tuyệt đối, thủy hệ phù hợp với bài toán vạch tuyến hành quân
cho bộ đội.
- Nghiên cứu viễn thám để thành lập bản đồ bản đồ hiện trạng sử dụng đất.
- Nghiên cứu phương pháp phân tích đa chỉ tiêu của GIS.
- Tìm hiểu để xây dựng bộ trọng số phù hợp cho mục đích mở tuyến hành
quân phục vụ diễn tập thời bình (tuyến đường mở phù hợp với điều kiện tự
nhiên, thuận tiện cho việc di chuyển).
- Thực nghiệm xây dựng bản đồ tổng hợp các chỉ tiêu cho huyện Dakrong và
Xác định tuyến đường tối ưu giữu 2 cặp tọa độ địa lý.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp phân tích tổng hợp tài liệu : các nguồn tài liệu như giáo trình,
mạng internet, các bài viết trong và ngoài nước … để phục vụ cho nghiên
cứu, phân tích và tổng hợp các vấn đề liên quan đến đề tài.
- Phương pháp phân tích không gian bằng GIS
- Phương pháp viễn thám để xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất.
- Phương pháp phân tích đa chỉ tiêu để xác định tầm quan trọng và tác động
của các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hành quân .
- Phương pháp xin ý kiến chuyên gia để đánh giá vai trò của các yếu tố ảnh
hưởng.
6
5. Kết quả đạt được và ý nghĩa của đồ án
+ Kết quả đạt được:
- Tìm hiểu và xây dựng quy trình xử lý ảnh viễn thám để thành lập bản đồ hiện
trạng sử dụng đất.
- Nghiên cứu và đề xuất quy trình ứng dụng GIS (MCA) trong vạch tuyến
hành quân cho bộ đội.
- Tham khảo ý kiến chuyên gia, đề xuất bộ trọng số trong xây dựng bản đồ
đánh giá khả năng mở tuyến cho bộ đội (phục vụ diễn tập thời bình).

+ Ý nghĩa của đề tài
- Xây dựng giải pháp vạch tuyến nhanh, chính xác bằng việc ứng dụng công
nghệ GIS và kỹ thuật viễn thám, thay thế các giải pháp truyền thống, kém
chính xác trước đây.
- Nghiên cứu sâu về phương pháp phân tích đa chỉ tiêu làm tiền đề để giải
quyết nhiều bài toán phức tạp phục vụ an ninh quốc phòng.
Do thời gian hạn chế và kiến thức bản thân có hạn nên đồ án không thể tránh
khỏi sai sót, kính mong sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn !
7
Chương I : TỔNG QUAN VỀ GIS (MCA) VÀ VIỄN THÁM
I.1.GIS
I.1.1 Khái niệm về GIS
GIS là hệ thống xử lý dữ liệu không gian và thuộc tính một cách nhanh nhất
bằng máy tính để có thể truy cập, đánh giá, tích hợp, phân tích, hiển thị, cập
nhật thông tin tại một vị trí nào đó .
Thành phần của GIS bao gồm: phần cứng, phần mềm, phần dữ liệu và phần con
người .
Hình 1.1 Các hợp phần của GIS
I.1.2. Dữ liệu GIS
I.1.2.1 Đặc điểm
Dữ liệu trong GIS là dữ liệu địa lý và thường được đề cập đến dưới dạng cặp dữ
liệu :
8
-Dữ liệu không gian - Dữ liệu thuộc tính
Dữ liệu không gian là dữ liệu thể hiện vị trí của các đối tượng địa lý trên bề mặt
Trái đất theo hệ tọa độ tham chiếu thống nhất.
Dữ liệu không gian có hai cấu trúc: cấu trúc dữ liệu vector, cấu trúc dữ liệu
raster.
Dữ liệu thuộc tính : thể hiện tính chất của đối tượng địa lý trên bề mặt Trái đất

như chiều cao của cây, dân số thành phố, độ rộng của sông,
Một đối tượng địa lý trong GIS có thể có nhiều thuộc tính phụ thuộc vào mức độ
quan trọng của đối tượng đó. Dữ liệu thuộc tính của đối tượng nhằm mô tả, thể hiện
số lượng và chất lượng của đối tượng đó trong không gian đã được xác định và
điều này có ý nghĩa quan trọng trong phân tích chuyên môn.
I.1.2.2. Cấu trúc dữ liệu
Cấu trúc dữ liệu đề cập đến cách thức tổ chức dữ liệu thành các file dữ liệu. Cho
đến nay trong GIS người ta thường nói đến hai loại cấu trúc dữ liệu không gian
chính là vectơ và rastơ. Điều đó có nghĩa là các dữ liệu không gian có thể được mã
hóa, được trữ trong máy tính theo hai cấu trúc kể trên.
a) Cấu trúc dữ liệu vectơ
Trong cấu trúc vector, thực thể không gian được biểu diễn thông qua các phần tử
cơ bản là điểm, đường, vùng và các quan hệ topo (khoảng cách, tính liên thông,
tính kề nhau. . .) giữa các đối tượng với nhau.
Vị trí không gian của thực thể không gian được xác định bởi toạ độ trong một hệ
thống toạ độ thống nhất toàn cầu.
Điểm dùng cho tất cả các đối tượng không gian mà được biểu diễn như một cặp
toạ độ (X,Y). Ngoài giá trị toạ độ (X,Y), điểm còn thể hiện kiểu điểm, màu, hình
9
dạng và dữ liệu thuộc tính đi kèm. Do đó trên bản đồ điểm có thể được biểu hiện
bằng ký hiệu hoặc text.
Hình 1.2 Lưu trữ tọa độ bằng cách gán 1 định danh riêng biệt
- Topology
Topology là một phương pháp toán học dùng để xác định các quan hệ không
gian. Cấu trúc topology còn được gọi là cấu trúc cung-nút (arc-node). Trong cấu
trúc này, phần tử cơ bản là cung. Mỗi cung được mô tả như là một chuỗi những
đoạn thẳng nối liền nhau, điểm đầu và cuối cung gọi là nút (node), những điểm
giữa cung gọi là đỉnh (vertex).
Nút là điểm giao nhau của hai hay nhiều cung, đối với những cung độc lập, nút
là điểm cuối cùng của cung, không nối liền với bất kỳ cung nào khác. Vùng là một

chuỗi những cung nối liền nhau và khép kín, những cung này chính là những biên
10
của vùng. Mỗi vùng có thể giới hạn bởi hai đường cong khép kín lồng vào nhau và
không cắt nhau.
Trong GIS, topology được dùng để ghi lại và xử lý các mối quan hệ không gian
giữa các đối tượng địa lý.
Các mối quan hệ không gian giữa các đối tượng địa lý được đề cập đến trong
GIS là các mối quan hệ: nằm trên, nằm trong, liền kề…
- Chồng lớp vector
Chức năng chồng ghép là thao tác không gian trong đó những lớp chuyên đề
được chồng lên nhau để tạo ra một lớp chuyên đề mới chứa đựng những thông tin
mới. Để rút ra những thông tin này, thao tác số học hoặc thao tác logic được vận
dụng trên những lớp dữ liệu khác nhau nhập vào. Chồng ghép những lớp dữ liệu
khác nhau là một quá trình bậc thang. Hai lớp dữ liệu nhập vào đợc tổ hợp vào một
lớp trung gian, nó lại được tổ hợp với lớp thứ ba để tạo ra lớp trung gian khác. Điều
này được thực hiện tới khi tất cả các lớp dữ liệu nhập vào đều được chồng ghép.
Hình 1.3 Thao tác số học trên lớp dữ liệu vector
11
b) Cấu trúc dữ liệu raster
Trong cấu trúc này, thực thể không gian được biểu diễn thông qua các ô (cell)
hoặc ô ảnh (pixel) của một lưới các ô.
Độ lớn của cạnh của ô vuông này còn được gọi là độ phân giải của dữ liệu.Trong
cấu trúc raster này, phương pháp chồng xếp bản đồ nhờ vào phương pháp đại số
bản đồ. Hãy xét một lớp thông tin có cấu trúc raster:
Hình 1.4 Bản đồ hiện trạng sử dụng đất
Nếu gán nước giá trị 1, rừng = 2, đất nông nghiệp = 3 ta sẽ có một mảng số liệu từ
các giá trị 1,2,3 (hình 1.5) :
Hình 1.5 Biểu diễn raster dữ liệu theo lưới điểm
12
Một phương pháp khác để biểu diễn dữ liệu địa lý dưới dạng raster là phương

pháp biểu diễn ô chữ nhật phân cấp. Trong cách biểu diễn này người ta chia diện
tích vùng dữ liệu ra thành các ô chữ nhật không đều nhau mà theo cách lần lượt
chia đôi các cell bắt đầu từ hình chữ nhật lớn nhất, bao phủ diện tích dữ liệu. Quá
trình chia cứ tiếp tục khi nào các cell đủ nhỏ để đạt được độ chính xác cần thiết.
Hình 1.6 Biểu diễn raster dữ liệu theo cấu trúc ô chữ nhật phân cấp
Trong cấu trúc raster này, phương pháp chồng xếp bản đồ nhờ vào phương pháp
đại số bản đồ.
13
Hình 1.7 Chồng xếp các lớp thông tin của dữ liệu raster
I.1.3 Các chức năng của GIS
I.1.3.1 Các chức năng phân tích không gian của GIS
Mục đích của chức năng phân tích không gian là tìm lời giải cho các câu hỏi
không gian và các vấn đề không gian. Để làm việc này, một tập hợp của các chức
năng không gian được xây dựng. Điển hình, sự tổ hợp của những chức năng này
thật sự cần thiết để giải quyết các vấn đề của thế giới thực. Trong phần này sẽ đưa
ra tổng quan về các chức năng không gian và các khái niệm của chúng. Phần lớn
các chức năng không gian sẽ được sử dụng trong hệ thống vector cũng như trong hệ
thống raster. Mặc dù vậy một vài chức năng riêng biệt chỉ có thể có hoặc ở hệ
thống vector hay raster do cấu trúc dữ liệu đòi hỏi. Gặp trường hợp này mô hình dữ
liệu có thể được chuyển đổi từ dạng vector sang raster (hoặc ngược lại )
a) Chức năng hỏi đáp tìm kiếm
Ra câu hỏi là quá trình lựa chọn thông tin từ tập hợp dữ liệu dựa trên những điều
kiện Được định rõ trước mà không làm thay đổi tập hợp dữ liệu gốc. Một sự hỏi
đáp trên dữ liệu chuyên đề có thể được thực hiện trên một hoặc nhiều tính chất của
các đối tượng.
Trong trường hợp lựa chọn một tính chất ( điều kiện đơn) phép tính đại số được
sử dụng để cấu thành sự lựa chọn. Tập hợp đại số sử dụng, các thao tác bằng , lớn
14
hơn, nhỏ hơn và tổ hợp của 3 cái đó ( =, >, <, < >, >=, <=) Khi điều kiện đơn được
tổ hợp để tạo thành những điều kiện phức tạp ( lựa chọn nhiều hơn 1 tính chất của

đối tượng) thao tác logic được sử dụng toán từ Boolean dùng thao tác logic AND,
OR, XOR, NOT để thiết lập sự lựa chọn phức tạp.
Hình 1.8 Sơ đồ Venn
Hỏi đáp về dữ liệu hình học là chức năng riêng của GIS. Một hệ GIS lưu trữ vị
trí và ranh giới của mỗi đối tượng. Điều này tạo cho nó khả năng truy nhập thông
tin dựa trên thông tin vị trí và hoàn cảnh (ví dụ độ dài, chu vi và diện tích, và thậm
chí dựa trên cả hình dạng của đối tượng. Trong trường hợp này, điều kiện để chọn
dữ liệu là tính chất hình học. Các phép tính số học ( +, - , x, / , x
n
, sin, cos, tg v.v )
và các phép tính thống kê (trung bình, cực tiểu, cực đại, độ lệch chuẩn v.v ) được
sử dụng trong chức năng hỏi đáp để tính toán các tính chất cho các đối tượng được
lựa chọn.
b) Chức năng thuộc tính và chức năng đo đạc
Chức năng thuộc tính
Chức năng thuộc tính chế biến thao tác, tạo, hoặc thay đổi dữ liệu thuộc tính mà
không làm thay đổi vị trí không gian của chúng hoặc làm tạo ra phần tử không gian
mới.
15
Trong hệ thống vector, những chức năng này hoạt động trên các giá trị của bảng
thuộc tính. Kết quả làm biến đổi giá trị, làm thay đổi cột hoặc hình thành cột mới
trong bảng thuộc tính. Để lựa chọn các đối tượng mà các đặc tính của chúng cần
được biến đổi, toán tử hỏi đáp được vận dụng.
Trong hệ thống raster, những thao tác này được thực hiện thông qua thao tác
chồng ghép sẽ được bàn tới sau.
Phân loại và tổng quát hoá
Thủ tục gán các đối tượng vào một nhóm nào đó được gọi là sự phân loại.
Thường thì quá trình này được áp dụng để làm đơn giản một tập hợp dữ liệu chi tiết
để có thể trình bày chúng trên bản đồ, để truy cứu cấu trúc không gian hoặc để tách
các đối tượng với các tính chất nào đó. áp dụng của sự tách biệt sẽ thích hợp cho

những nhiệm vụ phân tích về sau Mục tiêu quan trọng của phân loại không gian là
nhận biết được loại hình không gian. Điều này sẽ được trang bị bởi sự phân loại.
Khi loại hình không gian không rõ ràng lắm sau khi phân loại dữ liệu thì phân loại
có thể thực hiện theo cách tổng quát hơn để tạo cho loại hình thêm rõ ràng. Quá
trình này được gọi là tổng quát hoá .
Chức năng đo đạc
Để tính toán những tính chất của dữ liệu hình học, chức năng đo đạc thực sự cần
thiết. Những chức năng này cho phép tính những tính chất đơn giản như chiều dài
đường, chu vi, diện tích và điểm trung tâm của một vùng. Các phép đo tiên tiến hơn
là xác định hình dạng của vùng, khoảng cách rộng nhất và hẹp nhất xuyên qua
vùng, chiều dài và độ cong của đường cũng được tổ hợp trong GIS.
Có khả năng tính toán khoảng cách giữa những đối tượng khác nhau với chức
năng đo đạc. Tuy chỉ có khả năng tính toán khoảng cách giữa hai điểm nhưng
khoảng cách giữa các tuyến và giữa các vùng có thể được xác định theo nhiều cách
16
khác nhau (khoảng cách ngắn nhất, khoảng cách giữa hai điểm trung tâm vùng,
khoảng cách cực đại, v.v ) (xem hình 1.9)
Hình 1.9 Các khoảng cách giữa hai vùng
Xác định kích thước theo không gian ba chiều thường được áp dụng trong
công trình. Trong hệ thống raster, đa số những phép đo này sử dụng chức năng của
thao tác lân cận và thao tác nối tiếp để tạo dựng chúng.
I.1.3.2 Thao tác chồng ghép
Chức năng chồng ghép là thao tác không gian trong đó những lớp chuyên đề
được chồng lên nhau để tạo ra một lớp chuyên đề mới chứa đựng những thông tin
mới. Để rút ra những thông tin này, thao tác số học hoặc thao tác logic được vận
dụng trên những lớp dữ liệu khác nhau được nhập vào. Chồng ghép những lớp dữ
liệu khác nhau là một quá trình bậc thang. Hai lớp dữ liệu nhập vào được tổ hợp
vào một lớp trung gian, nó lại được tổ hợp với lớp thứ ba để tạo ra lớp trung gian
khác. Điều này được thực hiện tới khi tất cả các lớp dữ liệu nhập vào đều được
chồng lên nhau.

Chồng ghép số học bao gồm các thao tác như cộng, trừ, chia và nhân. Thao tác
số học được thiết lập trên mỗi giá trị của lớp dữ liệu và giá trị trên vị trí tương ứng
của lớp dữ liệu thứ hai.
17
Nhận dạng một vùng nơi mà tập hợp các điều kiện riêng xuất hiện được gọi là
chồng ghép logic (Chồng ghép Boolean)
Hình 1.10 Thao tác số học trên 2 lớp dữ liệu dạng raster
Việc thi hành các thao tác chồng ghép chủ yếu tuỳ thuộc vào dạng của mô hình
dữ liệu đang được sử dụng. Như đã được trình bày trong phần trước, hầu hết tất cả
các chức năng không gian có thể thiết lập trên cả hai mô hình dữ liệu, nếu không,
luôn có khả năng chuyển đổi từ mô hình dữ liệu vector sang raster và ngược lại.
Trong hệ thống raster diện tích không gian được chia nhỏ thành những ô đều
nhau. Mỗi một thuộc tính ứng với một lớp. Tất cả các lớp cùng có một cách chia
không gian tạo cho nó sự dễ dàng so sánh giữa chúng. Điều này có ý nghĩa rằng
một lớp tương ứng với tệp dữ liệu chứa đựng bản liệt kê có trật tự của các giá trị
(giá trị thuộc tính) được lưu trữ như một ma trận. Mỗi một vị trí trên ma trận này
biểu diễn một vùng xác định của khu vực nghiên cứu. Vì về mặt bản chất, tất cả
mọi lớp có cùng một cách chia không gian nên thao tác chồng ghép càng đơn giản.
Giá trị tại mỗi vị trí trên một ma trận được tổ hợp với giá trị của vị trí tương ứng
18
trên ma trận khác để rút ra giá trị mới. Kết quả được lưu lại tại cùng một vị trí của
ma trận trên lớp mới.
Thao tác chồng ghép trên hệ thống vector phức tạp hơn. Trên hệ thống vector,
những khu vực được biểu diễn bởi các vùng và thuộc tính gắn với nó được lưu trữ
trong một bảng thuộc tính. Toàn bộ các vùng có mã nhận dạng riêng biệt (=ID) nó
được dùng để liên kết một bảng tính chất với các vùng đó. Dữ liệu dùng trong thao
tác chồng ghép được lưu trữ trong bảng thuộc tính này. Các lớp với những vùng
khác nhau không có cùng bảng thuộc tính , điều này có nghĩa là khó có khả năng
vận dụng những bảng thuộc tính của các lớp khác nhau một cách trực tiếp.
Bước đầu tiên của thao tác chồng ghép trong hệ thống vector là sự tạo ra những

vùng trên lớp mới bằng việc dùng thuật toán giao cắt vùng. Khi các vùng của một
lớp được đặt trên một lớp thứ hai thì sự ghép liên tiếp các vùng được tạo ra bởi sự
chia nhỏ của những vùng trước bằng chính những đường bao của chúng. Quá trình
này có thể đem so với sự đặt hai bản đồ xếp chồng lên nhau trên một bàn sáng và
tìm tất cả các vùng nơi mà các khoanh vi khác nhau che lấp nhau để xác định chúng
như là các vùng mới. Một khi các vùng mới được tạo ra, một bảng thuộc tính mới
sẽ được liên kết với lớp này. Việc tổ hợp các giá trị thuộc tính của các vùng che lấp
trên bản đồ gốc làm sinh ra bảng thuộc tính mới. Quá trình này được gọi là
'clipping'. Chức năng chồng ghép trong hệ thống vector được biểu diễn trên hình
1.11. Trong ví dụ này, thuộc tính mới tương ứng với tổng các giá trị thuộc tính của
hai vùng gốc che lấp nhau. Trong hệ thống vector thao tác chồng ghép yêu cầu một
cách tương đối thao tác hình học tổ hợp để rút ra những vùng giao cắt. Điều này đòi
hỏi một thời gian xử lý. Trong hệ thống raster thời gian tốn phí cho quy trình hình
học là không tồn tại ngược lại chức năng chồng ghép được thực hiện nhiều lần
tương đương với tổng số của các ô. Khi chức năng này được thiết lập từ một số
19
lượng thưa thớt các đối tượng thì hệ thống vector sẽ trở nên hiệu quả hơn. Nhưng
trong đa số các trường hợp chồng ghép sẽ nhanh và dễ hơn trên hệ thống raster
Hình 1.11 Thao tác số học trên 2 lớp dữ liệu dạng vector
I.1.3.3 Chức năng lân cận
Chức năng lân cận tập hợp đặc tính hình học và chuyên đề trên khu vực địa lý
xung quanh vị trí cụ thể. Thông thường dữ liệu tập hợp được sử dụng cho xử lý về
sau. Chức năng lân cận yêu cầu ít nhất ba thông số cơ bản : Một hoặc nhiều vị trí
bắt đầu (những điểm hoặc những khu vực mục tiêu). Một định nghĩa về tính lân cận
quanh một vị trí. Một quá trình sẽ được xây dựng trên những phần tử trong vùng
lân cận này.
Chức năng lân cận có thể được xếp vào 3 nhóm chính: Chức năng tìm kiếm,
chức năng địa hình và những kỹ thuật nội suy.
Đa số các hệ GIS đều có chức năng lân cận nhưng tính mềm dẻo và tinh tế thì
biến đổi tuỳ theo mỗi hệ.

20
+ Tìm kiếm và chức năng tìm kiếm ở gần
Đầu tiên chức năng tìm kiếm lựa chọn toàn bộ các thực thể nội tại trong vùng
được chọn bao quanh đối tượng mục tiêu. Sau đó nó sử dụng tính chất của thực thể
được lựa chọn để tính toán một giá trị đồng nhất. Cuối cùng giá trị này được gán
cho đối tượng mục tiêu.
Chức năng đồng hoá
Chức năng tìm kiếm có thể chấm dứt ngay lập tức dữ liệu được thu thập để đánh
giá lựa chọn mà không cần phải xử lý thêm. Thông thường những đối tượng lựa
chọn này được vận dụng để tính toán một tính chất nào đó.
Định nghĩa lân cận
Tìm kiếm khu vực thông thường hoặc có hình dạng nhất định (như hình vuông,
tam giác, hoặc hình tròn) với kích thước được xác định bởi toán tử. Đôi khi thật sự
có ích khi xác định khu vực lân cận có hình dạng bất kỳ và có thể không giống
nhau đối với từng mục tiêu.
Trường hợp đặc biệt của thao tác nối tiếp là thao tác tạo vùng 'buffer'. Trong
chức năng này máy tính định nghĩa tính lân cận xung quanh một đối tượng bằng
cách tạo ra các đường cong tại một khoảng cách cụ thể (hình…). Vùng đệm có thể
cũng được xây dựng xung quanh một vùng. Thực hiện điều này cho một vùng có
hình dạng tam giác sẽ tạo ra vùng đệm kích thước nhỏ hơn chút ít khớp hoàn toàn
với vùng ban đầu. Thao tác này được biết tới như một sự xây dựng 'setback' .
Cửa sổ động
Đôi khi chức năng tìm kiếm được vận dụng cho từng vị trí trên bản đồ. Điều này
được thực hiện một cách điển hình trong GIS raster nơi mà mỗi ô được coi là một
mục tiêu. Quá trình này có thể đem so sánh với sự di chuyển cửa sổ nơi mà độ lớn
của sự lân cận được định nghĩa bởi kích cỡ của cửa sổ. Tại mỗi bước, chức năng
21
lân cận được xử lý và kết quả được gán cho vị trí tương ứng trên lớp dữ liệu đầu
ra .
Hình 1.12 Buffer và setbacks

I.1.3.4 Chức năng địa hình
Mô hình số địa hình (DTM)
Địa hình mô tả tính chất bề mặt (uốn lượn) của một vùng. Bề mặt biến đổi một
cách liên tục quả là khó thực hiện mô hình bằng bản đồ. Tuy nhiên bản đồ đường
đẳng trị (hiển thị những đường cong ví dụ những đường nối tất cả các điểm có cùng
một giá trị độ cao) kế tiếp nhau hoàn toàn biểu thị tốt một bề mặt liên tục. Các đ-
ường đồng mức này có thể được lưu lại dưới dạng những vùng trong một GIS như-
ng chúng không thích hợp cho phân tích số hoặc mô hình hoá. Để tiến hành phân
tích trên dữ liệu địa hình, mô hình số độ cao cần phải được thiết lập. Bất kỳ biểu
diễn số của một sự biến đổi liên tục sự uốn lượn trong không gian dới dạng số được
biết tới như là mô hình số độ cao (DEM)
Bất kỳ một thuộc tính nào khác mang tính chất là biến liên tục trên bề mặt không
gian hai chiều sẽ được mô hình hoá bởi DEM. Tuy nhiên, khi biến không phải là độ
cao được mô hình hoá, mô hình được gọi dưới một tên khác là mô hình số địa hình
(DTM).
22
Ma trận độ cao là dạng phổ biến nhất của DEM. Vì DEM biểu diễn sự biến đổi
liên tục của bề mặt nên mỗi ô của mạng lưới đều chứa đựng một giá trị độ cao.
Một ma trận độ cao cần nhiều không gian bộ nhớ bởi vì sự lưu trữ giá trị độ cao
tới từng ô một. Mô hình số độ cao vượt qua được vấn đề bộ nhớ là mạng lưới tam
giác không đều đặn (TIN). Trong trường hợp này chỉ những điểm độ cao điển hình
mới được lưu trữ và được sử dụng làm mô hình cho bề mặt. Tại những nơi mà bề
mặt không đều đặn, nhiều điểm sẽ được dùng để tính toán. Mỗi tam giác có độ
nghiêng nhất định được tính gần đúng với độ nghiêng thực của địa hình. Bề mặt
được biểu diễn bởi nhiều tam giác trên các khu vực mà địa hình có nhiều biến đổi.
Trên những khu vực địa hình ít biến đổi thì các tam giác thường lớn (xem hình 11)
Hình 1.13 Lưới tam giác không đều
Cho dù DEM được thực hiện như là một ma trận độ cao, mạng TIN hoặc mô
hình khác, đa số các chức năng địa hình sau đây có thể áp dụng được.
Chức năng địa hình: Miêu tả địa hình tại một vị trí cho trước (ví dụ độ cao tại

một vị trí) hoặc trên vùng lân cận (ví dụ góc dốc của vùng gần kề khu vực), những
chức năng điạ hình sẽ được sử dụng. Để tính toán tính chất địa hình, các giá trị của
các vị trí lân cận được sử dụng. Hai tham số thường hay được sử dụng là góc dốc
23
và phương vị hướng dốc. Chức năng địa hình khác bao gồm xây dựng lát cắt địa
hình và các phân tích về tầm nhìn.
Góc dốc
Góc dốc là tham số đưa ra độ dốc của sự nghiêng bằng cách tính toán mức độ
thay đổi của độ cao. Tham số được xác định theo đơn vị độ hoặc phần trăm. Để
tính toán góc dốc, một mặt phẳng được xây dựng xuyên qua các điểm lân cận và sự
thay đổi độ cao trên một đơn vị khoảng cách được xác định cho mặt phẳng đó. Khi
trong hệ thống raster mặt phẳng được khớp với điểm lân cận, góc dốc sẽ được tính
toán theo tám hướng, hướng theo trục X, hướng theo trục Y và hướng theo đường
chéo (xem hình 1.14). Kết quả có thể là góc dốc cực đại nhưng cũng có thể là góc
dốc trung bình được tính toán với mối quan tâm tới các điểm lân cận.
Hình 1.14 Tính toán góc dốc trong hệ thống raster
Hướng dốc
Bề mặt thường được định theo một hướng cụ thể. Hướng này được gọi là hướng
của góc dốc. Hai góc, một là góc đo hướng và một góc chỉ độ nghiêng của sườn
dốc xác định hướng dốc. Phương pháp toán học để xác định các định hướng là tính
toán góc của gradient với so với hướng Bắc. Phương vị (góc tạo bởi sự dịch chuyển
theo chiều kim đồng hồ từ hướng Bắc tới hướng của góc dốc cực đại ) nằm trong
khoảng từ 0° tới 360° , nó tương ứng với những hướng sau, Bắc, Đông, Nam, Tây
hoặc ở vị trí nào đó giữa 4 hướng chính trên (xem hình 1.15). Hiệu giữa 90
0
và góc
24
gradient bày tỏ một cái gì đó về độ nghiêng của góc dốc dọc theo một hướng xác
định. Góc lệch này càng nhỏ thì độ dốc càng lớn.
Ví dụ số giờ mà mặt trời tới được vị trí nào đó sẽ được tính toán từ phương vị h-

ướng dốc của vị trí đó. Một vị trí may mắn có được ánh sáng mặt trời suốt cả ngày
(ít nhất là 7 giờ) có thể được xem như là vị trí tốt cho việc xây dựng khách sạn du
lịch.
Hình 1.15 Tính hướng dốc trong hệ thống raster
Góc dốc và phương vị hướng dốc sẽ được vận dụng một cách hữu ích trong
DTM nơi mà tính chất khác không phải độ cao được biểu diễn. DTM có thể được
xây dựng cho biến chi phí đất đai. Góc dốc xác định những nơi mà tại đó chi phí
đất đai thay đổi đột ngột.
Lát cắt địa hình
Thao tác này xác định tính chất bề mặt dọc theo một hướng nhất định. Có nhiều
cách xây dựng lát cắt nói chung chúng đều được dựa trên sự ước tính giá trị độ cao
dọc theo tuyến với kỹ thuật nội suy sử dụng những điểm độ cao láng giềng. Chức
năng này cho ra đồ thị chỉ rõ lát cắt địa hình dọc theo hướng chỉ đạo (xem hình
1.16 )
25
Hình 1.16 Lát cắt địa hình
Chức năng quan sát
Khả năng xác định điểm có thể nhìn thấy, những đối tượng hoặc những vùng
trên một khu vực cảnh quan có thể có ích cho nhiều mục đích khác nhau. Quy
hoạch cảnh quan, quy hoạch quân sự, quy hoạch không gian và quy hoạch mạng
lưới truyền thông là những lĩnh vực mà phân tích khả năng nhìn thấy sẽ có ích cho
chúng.
Sử dụng mô hình số độ cao, chức năng quan sát có thể tạo ra bản đồ quan sát
tương hỗ chỉ định khu vực nào đó có thể quan sát được từ một điểm cụ thể (điểm
nhìn) trên địa hình. Để tìm vùng có khả năng nhìn thấy từ một điểm nào đó, các tia
sáng được xây dựng giữa điểm nhìn và tất cả các vị trí khác trên địa hình. Nếu tia
sáng xuyên qua một phần của bề mặt địa hình có nghĩa là vị trí không nhìn thấy từ
điểm quan sát. Khi địa hình không làm xáo trộn đường đi của ánh sáng thì điểm
xung quanh là nhìn thấy. Khái niệm về phân tích quan sát tương hỗ được minh hoạ
trên hình 1.17.