bài giảng hệ thống thông tin địa lý

Trường Đại học Giao thông vận tải
Bộ môn Tự động hoá thiết kế cầu đường
*****************







BÀI GIẢNG

HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ

LỜI NÓI ĐẦU
Công nghệ thông tin đang được ứng dụng ngày càng rộng rãi trong mọi ngành
kinh tế, xã hội. Trong phạm vi thiết kế công trình xây dựng, việc ứng dụng các tiến bộ
của công nghệ thông tin đã làm thay đổi hẳn quy trình làm việc của các kỹ sư thiết kế.
Máy tính và các hệ thống phần mềm từ chỗ là công cụ hỗ trợ vẽ kỹ thuật (Computer
Aided Drawing) đã được phát triển thành các hệ thống hỗ trợ thiết kế đúng nghĩa
(Computer Aided Design). Trong quá trình thiết kế, người kỹ sư phải xử lý một khối
lượng lớn các thông tin từ nhiều lĩnh vực rất khác nhau để có thể đưa ra được các quyết
định kỹ thuật đúng đắn. Chất lượng thông tin, được thể hiện bằng độ chính xác, độ thời
sự, luôn đóng vai trò quan trọng trong quá trình ra quyết định này. Các hệ thống phần
mềm máy tính hỗ trợ thiết kế, bên cạnh khả năng tính toán kết cấu, hỗ trợ xây dựng bản
vẽ, tính dự toán công trình, còn có khả năng tích hợp thông tin từ nhiều nguồn khác nhau
cho một mục đích sử dụng nhất định và, qua đó, làm dễ dàng cho người kỹ sư trong công
việc của mình.
Cũng như các công trình kỹ thuật khác, các công trình xây dựng được thiết kế và
xây dựng cho các mục đích và điều kiện sử dụng nhất định. Một số lượng rất lớn trong số
các thông tin được xử lý trong các qúa trình thiết kế và xây dựng này có liên quan trực

tiếp hoặc gián tiếp đến vị trí trong không gian của các đối tượng, như sự phân bố dân cư,
địa hình, địa mạo, địa chất, thuỷ văn, v.v. của khu vực mà công trình sẽ được xây dựng.
Các đối tượng loại này có hai thuộc tính cơ bản: thuộc tính không gian, mô tả vị trí, hình
dạng của đối tượng, và thuộc tính chuyên đề, mô tả các tính chất của đối tượng theo một
chuyên đề nhất định, như cường độ chịu lực của đất, chiều cao mực nước ngầm. Để phân
tích và xử lý thông tin của các đối tượng loại này, một chuyên ngành mới đã được phát
triển: ứng dụng công nghệ thông tin để xử lý các đối tượng địa lý hoặc có liên quan đến
địa lý. Sản phẩm của chuyên ngành này là các hệ thống thông tin địa lý.
Hệ thống thông tin địa lý là các hệ thống thông tin hỗ trợ việc tiếp nhận, xử lý,
phân tích và lưu trữ các thông tin của các đối tượng có liên quan đến địa lý. Sau khi ra
đời và khoảng đầu những năm 1960, các hệ thống thông tin địa lý đã được ứng dụng rất
rộng rãi trong hầu hết tất cả các ngành kinh tế, kỹ thuật. Việc nghiên cứu và tiếp tục phát
triển các hệ thống này cho các chuyên ngành, tuy vậy, vẫn đang được thực hiện một cách
mạnh mẽ.
Trong ngành giao thông vận tải, các hệ thống thông tin địa lý đã sớm được ứng
dụng để hỗ trợ cho việc quy hoạch và điều khiển giao thông, hướng dẫn phương tiện
tham gia giao thông trong việc tìm đường, cứu hộ, v.v. Hiện nay, khó có thể hình dung
các phương tiện giao thông đường biển và đường không mà lại không có các hệ thống
dẫn đường dựa trên các hệ thống thông tin địa lý.
Trong ngành xây dựng, hệ thống thông tin địa lý đang được nghiên cứu phát triển
thành một hệ thống thông tin chuyên dụng đóng vai trò như một cơ sở hạ tầng thông tin
cho việc thiết kế, thi công và quản lý các công trình xây dựng.
Trong các trường đại học, môn học “Hệ thống thông tin địa lý” đã được đưa
vào giảng dạy cho sinh viên các ngành khác nhau. Đối với sinh viên ngành xây dựng,
môn học này có mục đích cung cấp các kiến thức cơ bản về các hệ thống thông tin địa lý
cũng như khả năng ứng dụng của chúng vào các ngành kinh tế kỹ thuật, đặc biệt là vào
các công tác thiết kế, thi công các công trình xây dựng.
Tài liệu này được biên soạn như các bài giảng nhằm mục đích hỗ trợ sinh viên
ngành xây dựng cầu đường trong quá trình học tập và nghiên cứu môn học “Hệ thống
thông tin địa lý” ở trường đại học và được chia thành 4 chương.

Chương 1 giới thiệu các nội dung tổng quan, cấu trúc cũng như các khả năng ứng
dụng của các hệ thống thông tin địa lý trong các ngành kinh tế, kỹ thuật.
Chương 2 trình bày cấu trúc và các thành phần cơ bản của các hệ thống thông tin
địa lý
Trong chương 3, các vấn đề liên quan đến dữ liệu của hệ thống thông tin địa lý
như cấu trúc, mô hình hoá, phân tích và thu thập dữ liệu địa lý sẽ được trình bày.
Chương 4 giới thiệu một số hệ thống thông tin địa lý phổ biến cho các ứng dụng
phổ thông.
Chương 5 sẽ được dành để trình bày các nội dung chính khi xây dựng một hệ
thống thông tin địa lý hỗ trợ thiết kế công trình.
MỤC LỤC
Chương 1 TỔNG QUAN 6
1.1 KHÁI NIỆM VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ 6
1.1.1 Khái niệm về “Hệ thống thông tin” 6
1.1.2 Khái niệm về “Hệ thống thông tin địa lý” 6
1.2 CÁC CHỨC NĂNG CƠ BẢN CỦA MỘT HTTTĐL 7
1.2.1 Tiếp nhận, tổ chức và mô hình hoá dữ liệu không gian 7
1.2.2 Tìm kiếm, xử lý và phân tích dữ liệu 7
1.2.3 Trình bày dữ liệu 7
1.2.4 Trao đổi thông tin với các hệ thống khác 7
1.3 CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN ĐỐI VỚI HTTTĐL 8
1.4 CÁC ỨNG DỤNG TIÊU BIỂU CỦA CÁC HTTTĐL TRONG KINH
TẾ VÀ KỸ THUẬT 8
1.4.1 HTTTĐL hỗ trợ quản lý tài nguyên 8
1.4.2 HTTTĐL hỗ trợ quy hoạch 9
1.4.3 HTTTĐL hỗ trợ quản lý cơ sở hạ tầng 9
1.4.4 HTTTĐL trong ngành xây dựng 9
1.4.4.1 Hỗ trợ lập quy hoạch xây dựng 9
1.4.4.2 Hỗ trợ thiết kế và xây dựng công trình 9
1.4.4.3 Hỗ trợ phân tích trạng thái công trình 10

1.4.5 HTTTĐL trong ngành giao thông 10
Chương 2 DỮ LIỆU ĐỊA LÝ 11
2.1 TỔ CHỨC DỮ LIỆU 11
2.2 MÔ HÌNH HOÁ DỮ LIỆU 12
2.2.1 Mô hình hoá hình học 13
2.2.1.1 Mô hình hoá hình học theo phương pháp vector 14
2.2.1.2 Mô hình hoá hình học theo phương pháp raster 16
2.2.2 Mô hình hoá chuyên đề 17
2.3 KHẢO SÁT VÀ THU THẬP THÔNG TIN ĐỊA LÝ 18
2.3.1 Các phương pháp khảo sát trực tiếp 18
2.3.1.1 Đo đạc 18
2.3.1.2 Đo đạc dựa trên hệ thống định vị toàn cầu (GPS) 18
2.3.1.3 Chụp ảnh 22
2.3.2 Các phương pháp khảo sát gián tiếp 23
2.3.3 Cơ sở dữ liệu 24
2.4 PHÂN TÍCH VÀ XỬ LÝ DỮ LIỆU 25
2.4.1 Các phương pháp phân tích hình học cơ bản 25
2.4.2 Các phương pháp phân tích nâng cao 29
2.4.2.1 Phương pháp chồng đa giác (polygon overlay) 29
2.4.2.2 Tìm tuyến tốt nhất 30
2.4.2.3 Mô hình địa hình số 32
Chương 3 CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA MỘT HTTTĐL 35
3.1 PHẦN MỀM 35
3.1.1 Khối chương trình tiếp nhận, xử lý đầu vào và mô hình hoá dữ liệu35
3.1.2 Khối chương trình quản lý và lưu trữ dữ liệu 38
3.1.3 Khối chương trình xử lý và phân tích dữ liệu 39
3.1.4 Khối chương trình xuất dữ liệu 39
3.2 PHẦN CỨNG 39
Chương 4 CÁC HỆ THỐNG PHẦN MỀM THÔNG DỤNG HỖ TRỢ XÂY
DỰNG HTTTĐL 41

4.1 TỔNG QUAN 41
4.2 CHƯƠNG TRÌNH AUTODESK MAP 42
4.2.1 Giới thiệu chung 42
4.2.2 Sử dụng Autodesk Map 42
4.2.2.1 Tạo dự án (Project) 42
4.2.2.2 Tạo tệp dữ liệu nguồn 43
4.2.2.3 Tìm kiếm dữ liệu 48
Chương 5 XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ HỖ TRỢ THIẾT
KẾ CẦU ĐƯỜNG 50
5.1 VAI TRÒ CỦA THÔNG TIN ĐỊA LÝ TRONG THIẾT KẾ CÔNG
TRÌNH GIAO THỐNG 50
5.2 CẤU TRÚC HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ HỖ TRỢ THIẾT KẾ
CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG 51
5.2.1 Thông tin địa hình, địa mạo 51
5.2.2 Thông tin thuỷ văn 52
5.2.3 Thông tin địa chất công trình 53
5.3 CÁC CHỨC NĂNG CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG 54
5.3.1 Xây dựng bề mặt địa hình số 54
5.3.2 Xây dựng mặt cắt địa chất 54
Chương 6 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
1.1 KHÁI NIỆM VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ
Hệ thống thông tin địa lý (HTTTĐL), tên tiếng Anh “Geographic Information
System” – GIS, đã được sử dụng lần đầu tiên bởi R. F. Tomlinson năm 1963 khi xây
dựng một hệ thống thông tin về các dữ liệu không gian của Canada. Với khái niệm này,
một công nghệ mới đã xuất hiện: ứng dụng kỹ thuật thông tin vào xử lý các dữ liệu có
liên quan đến vị trí không gian (địa lý). Do lịch sử tên gọi nên các hệ thống thông tin này
vẫn mang tên là “Hệ thống thông tin địa lý” mặc dù, về mặt bản chất, các thông tin mà
chúng xử lý là các thông tin không gian. Một cách chính xác hơn, các hệ thống thông tin

này có thể được gọi là “Hệ thống thông tin không gian” – tên tiếng Anh “spatial
information system”.
Hiện nay các HTTTĐL đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực kinh tế,
kỹ thuật khác nhau nhằm hỗ trợ việc lập quy hoạch phát triển kinh tế của một vùng hoặc
toàn quốc, quy hoạch xây dưng, thiết kế, v.v.
1.1.1 Khái niệm về “Hệ thống thông tin”
Một hệ thống với các chức năng cơ bản gồm truy nhập, lưu trữ, xử lý và truy xuất
thông tin được gọi là hệ thống thông tin. Hệ thống này bao gồm cả thông tin (dữ liệu) và
các chương trình xử lý chúng.
Đặc điểm cơ bản của hệ thống thông tin là khả năng tích hợp thông tin, tức là khả
năng mà, qua đó, các thông tin mới được tạo thành trên cơ sở các thông tin đã có thông
qua các quy tắc phân tích và xử lý nhất định.
1.1.2 Khái niệm về “Hệ thống thông tin địa lý”
Hệ thống thông tin địa lý là một hệ thống thông tin mà đối tượng của nó là các
thông tin (hoặc dữ liệu) liên quan đến vị trí địa lý (không gian). Với hệ thống này, các
thông tin không gian được số hoá, xử lý, tổ chức, phân tích cũng như thể hiện dưới các
dạng thích hợp như văn bản, đồ hoạ, bảng biểu, v.v. Các công cụ quan trọng được dùng
trong các HTTTĐL là các khối chương trình để tiếp nhận, mô hình hoá dữ liệu, phân tích
và hỗ trợ tìm quyết định.
Các thông tin địa lý hoặc thông tin không gian ở đây là các thông tin về các đối
tượng trên mặt đẩt, như một miền đất, một hệ thống cơ sở hạ tầng, một tuyến đường, v.v.
Trong các thông tin này, các dữ liệu giúp xác định một cách trực tiếp hoặc gián tiếp vị trí
của đối tượng trên mặt đất đóng một trò quyết định. Rất nhiều thông tin của các đối tượng
trong thế giới thật có chứa các dữ liệu về vị trí của đối tượng trong không gian. Ví dụ, khi
thông tin về sự phân bố dân cư đã được thu thập, một điều quan trọng khác được đặt ra là,
sự phân bố dân cư này được thu thập ở đâu. Điều này được giải quyết thông qua việc sử
dụng một hệ toạ độ, có thể là hệ thống kinh độ, vĩ độ kết hợp với cao độ trên mặt đất. Sức
mạnh của các HTTTĐL là khả năng kết nối, tích hợp các nguồn thông tin khác nhau
trong các mối liên hệ không gian và khả năng đánh giá chúng dựa trên các quan hệ này.
Theo ví dụ trên, sự phân bố dân cư ở các khu vực có thể được đưa ra xem xét, đối chiếu

với sự phân bố hệ thống giao thông ở các khu vực đó nhằm đưa ra kết luận: khu vực nào
cần thiết phải xây dựng các công trình mới để thỏa mãn nhu cầu đi lại của dân cư và phát
triển kinh tế.
Ở mức độ đơn giản nhất, các HTTTĐL có thể so sánh với các bản đồ. Trong thực
tế, các bản đồ thường được xây dựng theo các nội dung chuyên môn và yêu cầu sử dụng
khác nhau, như bản đồ hành chính, dân cư, địa hình, v.v. Nếu đặt các bản đồ này chồng
lên nhau, người dùng có thể nhận được các hình ảnh về sự phân bố dân cư theo các đơn
vị hành chính cũng như sự phân bố dân cư theo điều kiện địa hình.
1.2 CÁC CHỨC NĂNG CƠ BẢN CỦA MỘT HTTTĐL
Các chức năng cơ bản của hệ thống thông tin địa lý bao gồm:
1.2.1 Tiếp nhận, tổ chức và mô hình hoá dữ liệu không gian
Nhờ các chức năng này, các thông tin không gian ở các dạng tương tự (analog)
như bản đồ, ảnh, v.v. đuợc số hoá, tổ chức thành các đối tượng, sắp xếp theo các mô hình
thích hợp và lưu trữ trong các cơ sở dữ liệu
1.2.2 Tìm kiếm, xử lý và phân tích dữ liệu
Đây là chức năng cơ bản nhất của một HTTTĐL. Chức năng này có nhiệm vụ tìm
kiếm, tính toán, dẫn xuất và đánh giá các dữ liệu của hệ thống. Kết quả của việc xử lý và
phân tích dữ liệu sẽ là cơ sở cho các quyết định của người sử dụng hệ thống.
1.2.3 Trình bày dữ liệu
Một HTTTĐL luôn bao gồm một hoặc nhiều khối chương trình làm nhiệm vụ
trình bày dữ liệu của hệ thống dưới các dạng phù hợp như đồ hoạ, văn bản, bảng biểu…
giúp cho người dùng dễ dàng sử dụng chúng vào các mục đích nhất định.
1.2.4 Trao đổi thông tin với các hệ thống khác
Đây là một chức năng không thể thiếu đối với các hệ thống thông tin hiện đại.
Thông qua các giao diện và chuẩn thông tin thích hợp, thông tin của các hệ thống có thể
trao đổi với nhau một cách tự động. Với sự phát triển của Internet và các ứng dụng kèm
theo, thông tin giữa các hệ thống có thể được trao đổi không phụ thuộc vào khoảng cách
không gian và thời gian.
1.3 CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN ĐỐI VỚI HTTTĐL
Các HTTTĐL cần thoả mãn các yêu cầu cơ bản sau:

1 Khả năng quản lý được các lượng lớn thông tin không gian.
2 Khả năng truy cập các thông tin có liên quan đến sự tồn tại, vị trí cũng như
tính chất của một khối lớn các đối tượng không gian.
3 Tính thích ứng với các đòi hỏi rất khác nhau của các đối tượng sử dụng khác
nhau.
1.4 CÁC ỨNG DỤNG TIÊU BIỂU CỦA CÁC HTTTĐL TRONG KINH TẾ VÀ
KỸ THUẬT
Thông tin địa lý được sử dụng ngày càng rộng rãi trong rất nhiều ngành kinh tế kỹ
thuật khác nhau. Việc phân tích, xử lý các thông tin này một cách chính xác, đầy đủ và
nhanh chóng nhằm, trên cơ sở đó, đưa ra các quyết định đúng đắn về một vấn đề đang là
một đòi hỏi của nhiều lĩnh vực khác nhau. Các hệ thống HTTTĐL với các sức mạnh của
mình tỏ ra là các công cụ thích hợp đáp ứng được các đòi hỏi đó. Các HTTTĐL đang
được sử dụng rộng rãi ở các ngành rất khác nhau. Các ứng dụng tiêu biểu trong số đó là:
1.4.1 HTTTĐL hỗ trợ quản lý tài nguyên
Trong hệ thống này, các thông tin về vị trí, tính chất và tình hình sử dụng của các
nguồn tài nguyên như đất đai, nguồn nước, v.v. được lưu trữ và xử lý. Trên cơ sở kết hợp
với thông tin của các hệ thống khác như thông tin môi trường, khí hậu, v.v. các thông tin
của hệ thống này là cơ sở cho các quy hoạch về phân bố dân cư, phát triển các vùng nông
nghiệp, công nghiệp cũng như các hệ thống khác như giao thông, thuỷ lợi, v.v. Ở nước ta,
hầu hết các tỉnh thành đều đã có các hệ thống HTTTĐL phục vụ cho mục đích này.
Một số đặc điểm của hệ thống thông tin này là:
1 Các thông tin được quản lý bao gồm sự phân bố trên mặt bằng cũng như cao
độ của các đối tượng nhà cửa, ruộng vườn, hệ thống giao thông, thuỷ lợi, v.v.
2 Các thông tin được quản lý đòi hỏi độ chính xác cao vì liên quan đến các yếu
tố pháp lý như quyền sử dụng đất.
3 Các chức năng chính của hệ thống bao gồm: lưu trữ, quản lý, truy nhập và
truy xuất. Chức năng xử lý thông tin không đóng vai trò nổi bật do thông tin
dẫn xuất trong hệ thống không nhiều và đóng vai trò thứ yếu.
1.4.2 HTTTĐL hỗ trợ quy hoạch
Hệ thống này quản lý các thông tin quy hoạch cho một khu vực nhất định. Các đối

tượng trong hệ thống này là các đối tượng “quy hoạch”, nghĩa là chưa có trong thực tế.
Kết hợp với các hệ thống khác, hệ thống này sẽ giúp trả lời các câu hỏi: “ở đâu, khi nào
sẽ diễn ra các hoạt động đang được quy hoạch”, “ai sẽ bị ảnh hưởng bởi quy hoach”…
1.4.3 HTTTĐL hỗ trợ quản lý cơ sở hạ tầng
Hệ thống cơ sở hạ tầng của các khu vực, nhất là các thành phố, đòi hỏi phải được
quản lý một cách có hệ thống nhằm tạo cơ sở cho việc sử dụng chúng một cách có hiệu
qủa cũng như hỗ trợ cho việc quy hoạch phát triển của khu vực. HTTTĐL quản lý cơ sở
hạ tầng có thể được xây dựng theo mục đích sử dụng như quản lý hệ thống cấp nước, hệ
thống thoát nước, hệ thống các đường cung cấp các dịch vụ khác như điện thoại, truyền
hình. v.v. Nhờ hệ thống này, các nhà lập quy hoạch xây dựng có thể nhìn thấy trước các
vấn đề sẽ phải xử lý khi xây dựng công trình.
1.4.4 HTTTĐL trong ngành xây dựng
HTTTĐL đã và đang được sử dụng rộng rãi trong ngành xây dựng. Các ứng dụng
chính của nó có thể được nêu ra ở đây là:
1.4.4.1 Hỗ trợ lập quy hoạch xây dựng
Trên cơ sở các thông tin đã được quản lý về phân bố đất đai, dân cư cũng như
quy hoạch chung toàn khu vực, các nhà lập quy hoạch có thể xây dựng được quy hoạch
xây dựng riêng cho các khu vực.
1.4.4.2 Hỗ trợ thiết kế và xây dựng công trình
Khi thiết kế và xây dựng công trình, các hệ thống HTTTĐL có thể cung cấp cho
các kỹ sư các thông tin kỹ thuật cần thiết như: điều kiện địa hình, địa chất, thuỷ văn, v.v.
của khu vực xây dựng, tình hình phân bố vật liệu xây dựng cũng như các cơ sở xây dựng
trong khu vực. Dựa vào các thông tin này, các kỹ sư có thể đưa ra các quyết định về loại
công trình hoặc cấu kiện cũng như các biên pháp thi công thích hợp. Trong các công trình
xây xen, bên cạnh sự phù hợp về kiến trúc thì sự phù hợp về kỹ thuật giữa các công trình
đang tồn tại và công trình mới, ví dụ như sự phù hợp về kết cấu móng, luôn luôn cần phải
được tuân thủ chặt chẽ. HTTTĐL, với ý nghĩa là hệ thống thông tin tích hợp, có thể cung
cấp thông tin chi tiết cần thiết về các công trình đang tồn tại xung quanh công trình mới
sẽ được xây dựng.
1.4.4.3 Hỗ trợ phân tích trạng thái công trình

Các thông tin về môi trường như độ ẩm, độ mặn của không khí, nước cùng các
thông tin về địa chất, thuỷ văn, v.v. được lưu trữ trong các HTTTĐL có thể được dùng để
phân tích và đánh giá sơ bộ các nguyên nhân hư hỏng công trình.
1.4.5 HTTTĐL trong ngành giao thông
Trong ngành giao thông vận tải, các HTTTĐL đã được sử dụng hết sức rộng rãi
để hỗ trợ điều khiển các phương tiện giao thông, tìm kiếm, cứu hộ. Thông qua các hệ
thống định vị và các HTTTĐL chuyên ngành, các hệ thống thông tin có thể xác định
chính xác vị trí của các đối tượng tham gia giao thông từ đó xác định được đường ngắn
nhất hoặc hợp lý nhất đên một đích xác định. HTTTĐL cũng có thể xác định được các cơ
sở cứu hộ gần nhất đến đối tượng tham gia giao thông đang cần hỗ trợ.

CHƯƠNG 2 DỮ LIỆU ĐỊA LÝ
2.1 TỔ CHỨC DỮ LIỆU
Cũng như các bản đồ, các HTTTĐL được xây dựng với các mục đích sử dụng
nhất định, như hệ thống thông tin môi trường, hệ thống thông tin mạng lưới giao thông,
v.v. Các mục đích sử dụng này được mô hình hoá thành các phạm vi chuyên môn hay
phạm vi vấn đề (problem domain) của hệ thống. Một HTTTĐL có thể hỗ trợ một hay
nhiều phạm vi chuyên môn có nội dung gần nhau.
Các đối tượng trong một phạm vi chuyên môn lại có thể được tổ chức theo các
chuyên đề khác nhau. Ví dụ, các đối tượng trong mạng lưới giao thông có thể tổ chức
thành chuyên đề đường, chuyên đề cầu. Các chuyên đề này, đến lượt mình, lại có thể
được chia thành các chuyên đề nhỏ hơn, ví dụ, chuyên đề đường có thể bao gồm đường
quốc lộ, đường tỉnh lộ, v.v (hình vẽ 1). Việc phân chia chuyên để, chuyên đề phụ thuộc
vào yêu cầu sử dụng của hệ thống và thường được chia theo ý nghĩa chuyên môn của đối
tượng.

Hình vẽ 1 Ví dụ cấu trúc dữ liệu
Để mô hình hoá một cách tách biệt các chủ đề, các HTTTĐL thường sử dụng
phương pháp lớp (layer). Một chủ đề được mô tả trong 1 hoặc nhiều lớp. Một chuyên đề
lớn có thể được xây dựng từ các chuyên đề nhỏ hơn bằng cách ghép chồng các lớp của

các chủ đề này lại với nhau (hình vẽ 2).

Hình vẽ 2 Các lớp chuyên đề trong một HTTTĐL
Các HTTTĐL hiện đại có thể hỗ trợ phương pháp hướng đối tượng, theo đó, các
chủ đề cũng được mô hình hoá thành các đối tượng. Quan hệ giữa chủ đề và các đối
tượng địa lý của được xây dựng dựa trên ý nghĩa chuyên môn. Một đối tượng địa lý có
thể phục vụ cho nhiều chủ đề khác nhau.
2.2 MÔ HÌNH HOÁ DỮ LIỆU
Các đối tượng trong các HTTTĐL được mô tả bởi các dữ liệu cơ bản là dữ liệu
hình học và dữ liệu chuyên đề (hình vẽ 3).
Dữ liệu hình học là các dữ liệu “địa lý”, mô tả hình dạng và vị trí hình học của
đối tượng trong một hệ toạ độ nhất định, ví dụ một đối tượng được mô tả trong mặt phẳng
bởi một đường tròn có bán kính R và tâm ở toạ độ X, Y. Các HTTTĐL dùng điểm, đường
và miền làm các đại lượng hình học cơ sở. Các hệ thống hiện đại có thể hỗ trợ các dữ liệu
hình học 3 chiều thông qua việc sử dụng các khối (solid element). Hình vẽ 4 mô tả các
đại lượng hình học cơ sở này. Các đối tượng trong hệ thống được mô tả bởi môt hay
nhiều các đối tượng hình học cơ bản kể trên. Các điểm đo địa hình thường được thể hiện
ở dạng điểm, các hố khoan địa chất có thể ở dạng điểm hay một miền, tùy theo tỷ lệ của
hệ thống.
MÆt
Khèi
§uêng
§iÓm

Dữ liệu chuyên đề là loại dữ liệu phi địa lý, mô tả các thuộc tính theo một chuyên
đề nhất định của đối tượng trong hệ thống, như số làn xe của các tuyến đường, công suất
của các trạm trộn bê tông nhựa, v.v. Các dữ liệu này cũng được hệ thống xử lý tương tự
như các dữ liệu hình học hoặc topo, ví dụ, hệ thống có thể thực hiện các tìm các tìm kiếm
có dạng “tìm kiếm các cầu cần sửa chữa trên quốc lộ 1A”. Về mặt bản chất, dữ liệu hình
học, topo và dữ liệu chuyên đề đều là các thuộc tính của các đối tượng trong hệ thống.

Các dữ liệu chuyên đề có thể có dạng bất kỳ như số, văn bản, v.v. Các HTTTĐL hiện đại
(multimedia GIS: HTTTĐL đa phương tiện) có thể hỗ trợ các dữ liệu đa truyền thông,
như ảnh, phim, các siêu văn bản.
2.2.1 Mô hình hoá hình học
Mô hình hoá hình học là quá trình mô tả, lưu trữ và xử lý các thông tin hình học
của các đối tượng trong hệ thống thông qua các phương pháp phân tích và gần đúng hoá.
Các HTTTĐL thường dùng 2 phương pháp chính để mô hình hoá hình học là phương
pháp vector và phương pháp raster.

2.2.1.1 Mô hình hoá hình học theo phương pháp vector
Theo phương pháp vector, các thực thể hình học được mô hình hoá dựa trên sự
kết hợp topo các đại lượng hình học cơ bản như điểm, đường, mặt (miền) và khối, trong
đó điểm là các đại lượng thông tin cơ sở. Về mặt cấu trúc dữ liệu, đường được xây dựng
từ các điểm, miền được tạo bởi các đường và khối được tạo thành từ các mặt.
Điểm được coi là đại lượng cơ sở (không cần biểu diễn thông qua các đại lượng
khác) trong biểu diễn vector. Điểm được xác định thông qua các toạ độ X, Y, Z trong hệ
toạ độ 3 chiều, hoặc kinh độ, vĩ độ, độ cao trong hệ toạ độ kinh, vĩ tuyến, v.v.
Đường là thực thể hình học được biểu diễn thông qua các quan hệ giữa các tọa
độ. Thông thường, đường được xác định thông qua các điểm, ví dụ, đường thẳng được
mô tả bởi 2 điểm, đường cong được biểu diễn bởi 3 hay nhiều hơn các điểm.
Mặt (miền) là một phần mặt phẳng được tạo ra bởi các cạnh (đường).
2.2.1.1.1 Topo
Topo mô tả quan hệ về vị trí trong không gian của các đối tượng, ví dụ, đoạn L
được xây dựng từ 2 điểm (theo thứ tự) P1 và P2, hoặc miền A được tạo bởi các đoạn
(theo thứ tự) L1, L2, L3, L4. Các thông số hình học của các đối tượng này, như toạ độ
các điểm Pi, chiều dài các đoạn Li, không đóng vai trò gì trong các quan hệ này (hình vẽ
5). Các hệ thống CAD (Computer Aided Design) cũng như các HTTTĐL dùng khái niệm
topo để xây dựng các đối tượng hình học phức tạp trên cơ sở các đối tượng hình học cơ
sở.
Sự khác nhau của dữ liệu hình học so với dữ liệu topo là ở chỗ, khi thay đổi hệ toạ

độ, dữ liệu topo được giữ nguyên, trong khi đó, dữ liệu hình học lại thay đổi. Ví dụ để so
sánh hai khái niệm này là một quả bóng cao su. Các dữ liệu hình học mô tả hình dạng của
quả bóng và các dữ liệu topo mô tả quan hệ vị trí giữa các điểm trên bề mặt của nó. Khi
quả bóng bị biến dạng, hình dạng hình học bị thay đổi nhưng quan hệ vị trí giữa các điểm
(topo) trên bề mặt vẫn cố định

Hình vẽ 5 Quan hệ topo của các đối tượng hình học
Ví dụ về việc sử dụng hai loại dữ liệu này là cách thể hiện mạng lưới giao thông
của một khu vực. Sơ đồ mạng lưới xe buýt trong thành phố được thể hiện dưới dạng topo.
Trong sơ đồ này, các thông tin về các tuyến xe và các trạm đỗ được trình bày. Khoảng
cách cũng như hình dáng hình học của các đoạn đường không đóng vai trò quan trọng và,
vì vậy, chỉ được thể hiện ước lệ. Trong khi đó, bản đồ giao thông của khu vực, được thể
hiện dưới dạng các thông tin hình học, lại thể hiện đầy đủ các chi tiết của hệ thống giao
thông như vị trí và hình dạng chính xác của từng tuyến đường, cầu cống, v.v.
Quan hệ topo giữa các bộ phận trong một đối tượng hình học thường được mô tả
thông qua các biểu đồ (graph). Biểu đồ này thường có dạng cây để mô tả các đối tượng
có dạng mạng lưới gồm các điểm và các đoạn giữa nối điểm, ví dụ sơ đồ mạng lưới xe
buýt hoặc sơ đồ mạng lưới hệ thống cấp, thoát nước. Biểu đồ có dạng lưới phẳng khi mô
tả các đối tượng phức tạp hơn như các mặt hoặc khối. Thông qua biểu đồ này, các quan
hệ topo như láng giềng, nằm trong, v.v của các thực thể hình học được xác định (hình vẽ
6).

Hình vẽ 6 Các quan hệ topo đơn giản

Các dữ liệu hình học, topo và các đại lượng dẫn xuất từ chúng như diện tích,
chiều dài, v.v. cho phép hệ thống thực hiện các tìm kiếm hình học hoặc tìm kiếm topo
dưới dạng:
“Tìm các khu vực đất xây dựng có diện tích lớn hơn 1000 m
2
”,

“Tìm các nhà nằm cạnh khu vực đang xây dựng”, v.v.
Dữ liệu vector thích hợp với các hệ thống có tỷ lệ lớn 1:100 đến 1:10000. Các đặc
trưng cơ bản của dữ liệu vector là:
• Có thể mô tả chính xác các đối tượng hình học.
• Dễ tạo được liên hệ giữa dữ liệu hình học với các dữ liệu chuyên đề.
• Dữ liệu được khảo sát thông qua các điểm nên thời gian tiếp nhận dữ liệu lớn.
• Dữ liệu cần không gian lưu trữ nhỏ, thời gian xử lý ngắn.
2.2.1.2 Mô hình hoá hình học theo phương pháp raster

Hình vẽ 7 Dữ liệu Raster mô tả các đối tượng hình học
a) Điểm, đường, miền phẳng
b) Khối
c) Mặt không gian

Ở dạng raster, đối tượng hình học cơ bản là các chấm (pixel – picture elements),
về thực chất, đây là một miền hình học. Ở đây, một đại lượng hình học được mô tả thông
qua một bảng 2 chiều (trong các HTTTĐL 2 chiều) hoặc bảng 3 chiều (trong các
HTTTĐL 3 chiều) và tập hợp các thông tin của các ô trong bảng đó. Thông tin của các ô
trong bảng bao gồm vị trí (thông qua dòng và cột) và thông tin được chứa đựng trong
chính các ô đó như màu của ô. Ví dụ, khi xử lý ảnh hàng không, cao độ các điểm được
xác định nhờ màu của từng ô trong ảnh đó.
Các thực thể dạng điểm được mô tả bởi 1 chấm (pixel), các thực thể dạng đường
được mô tả bởi một dãy các chấm và thực thể dạng mặt được mô tả bởi hàng loạt các
chấm (hình vẽ 7). Các dữ liệu biến thiên liên tục như chiều cao địa hình, sự phân bố nước
ngầm, v.v. có thể được mô tả gần đúng thông qua một ma trận các chấm.
Trong dạng dữ liệu này, các thực thể hình học (pixel) không có mối quan hệ logic
với nhau. Dữ liệu raster thông thường được dùng để mô tả và xử lý các dữ liệu có từ việc
số hoá các nguồn dữ liệu tương tự (analog) như ảnh hàng không, ảnh vũ trụ hoặc bản
đồ…
Dữ liệu raster thích hợp với các hệ thống có tỷ lệ nhỏ, miền hợp lý của chúng là

1:10.000 đến 1:1.000.000. Các đặc trưng cơ bản của loại dữ liệu này là:
• Có cùng cấu trúc cho các thực thể hình học khác nhau (điểm, đường, mặt,
v.v). Việc xử lý các thực thể hình học này, do đó, được thực hiện giống nhau.
• Hạn chế trong việc liên kết dữ liệu hình học với các dữ liệu chuyên đề.
1. Khảo sát và thu thập dữ liệu đơn giản, tốn ít thời gian.
1. Dữ liệu cần không gian lưu trữ và thời gian xử lý lớn.
2.2.2 Mô hình hoá chuyên đề
Mô hình hoá chuyên đề là quá trình mô tả, xử lý và lưu trữ các dữ liệu chuyên đề
của các đối tượng địa lý. Tương tự dữ liệu hình học, các dữ liệu chuyên đề có thể được
mô tả như là các thuộc tính của đối tượng. Một đối tượng có thể thuộc các chuyên đề
khác nhau và, ứng với mỗi chuyên đề, đối tượng đó có các thuộc tính tương ứng.
Trong hầu hết các HTTTĐL phổ biến hiện nay, dữ liệu chuyên đề được mô hình
hoá và lưu trữ trong các bảng của các cơ sở dữ liệu quan hệ. Phù hợp với cách mô hình
hoá này, dữ liệu chuyên đề phải được mô tả bởi các kiểu dữ liệu mà hệ thống hỗ trợ như
kiểu số nguyên, kiểu ký tự, v.v. Bảng 1 mô tả một ví dụ về mô hình hoá dữ liệu chuyên
để thông qua các bảng của cơ sở dữ liệu.

Đường
Tên thuộc tính Kiểu dữ liệu Giá trị ví dụ
Tên Ký tự A1
Số làn xe số nguyên 6
Cấu trúc mặt đường Ký tự Bê tông nhựa

Bảng 1 Ví dụ dữ liệu chuyên đề
Một số HTTTĐL như AutodeskMap hỗ trợ 2 dạng cơ sở dữ liệu: cơ sở dữ liệu
trong và cơ sở dữ liệu ngoài. Cơ sở dữ liệu trong là loại hệ thống tự quản lý mà không
đòi hỏi có các phần mềm khác. Cơ sở dữ liệu ngoài là cơ sở dữ liệu được xây dựng và
quản lý bởi các hệ thống phần mềm khác. Trước khi hệ thống làm việc được với các cơ
sở dữ liệu này, chúng phải được kết nối với hệ thống thông qua các giao diện thích hợp
do hệ thống cung cấp.

2.3 KHẢO SÁT VÀ THU THẬP THÔNG TIN ĐỊA LÝ
Dữ liệu địa lý là một phần cơ bản của HTTTĐL. Tính chính xác và đầy đủ trong
việc khảo sát, tiếp nhận và chuyển đổi dữ liệu (từ các dạng tương tự sang dạng số) luôn
đóng vai trò quyết định đến chất lượng thông tin của hệ thống. Việc khảo sát dữ liệu địa
lý có thể được thực hiện theo 2 phương pháp cơ bản: phương pháp khảo sát trực tiếp và
phương pháp khảo sát gián tiếp.
2.3.1 Các phương pháp khảo sát trực tiếp
Khảo sát trực tiếp là các phương pháp đo đạc và thu thập dữ liệu trực tiếp trên đối
tượng. Tùy thuộc vào chuyên đề mà có các phương pháp khảo sát và thu thập dữ liệu
khác nhau. Đối với dữ liệu địa hình, các phương pháp khảo sát chính bao gồm: đo đạc,
chụp ảnh, v.v. Một số phương pháp điều tra khác khác như interview có thể được áp dụng
khi khảo sát các dữ liệu chuyên đề như thủy văn hay các chuyên đề có tính xã hội.
2.3.1.1 Đo đạc
Đo đạc bao gồm các biện pháp nhằm xác định các thuộc tính hình học, topo cơ
bản của các đối tượng trên bề mặt đất. Việc đo đạc trên mặt đất được thực hiện thông
thường theo nguyên tắc từ lớn đến nhỏ: đo đạc toàn cầu, đo đạc quốc gia, đo đạc khu vực
và đo đạc địa phương. Đo đạc toàn cầu nhằm xác định các thông tin cơ bản về hình dạng
quả đất cũng như các hệ toạ độ toàn cầu. Đo đạc ở quy mô quốc gia nhằm xây dựng lưới
đo đạc cơ bản toàn quốc. Dữ liệu của lưới đo đạc quốc gia được tính toán dựa trên dữ liệu
đo đạc toàn cầu thông qua các hệ toạ độ như Gauss-Krueger, UMT (Univesal Transverse
Mecartor), v.v. Thời gian gần đây, hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning
System) đã và đang được áp dụng rộng rãi trong đo đạc quốc gia. Đo đạc địa phương
hoặc đo đạc chi tiết được dựa trên mạng lưới đo đạc quốc gia. Công tác đo đạc này cung
cấp các thông tin chi tiết về một địa phương hoặc một vùng và, trong các đo đạc có tỷ lệ
lớn, các đối tượng quan trọng trong vùng đó. Trong đo đạc khu vực, toàn đạc là phương
pháp được sử dụng phổ biến nhất hiện nay để xác định vị trí, hình dạng và chiều cao của
của các đối tượng địa lý.
2.3.1.2 Đo đạc dựa trên hệ thống định vị toàn cầu (GPS)
1. Giới thiệu chung
Hệ thống định vị toàn cầu (Global Positioning System – GPS) là hệ thống hoạt

động toàn cầu dựa trên sóng radio. Hệ thống này bao gồm 24 vệ tinh địa tĩnh và các trạm
điều khiển trên mặt đất. Hiện tại có một trạm điều khiển chính và 4 trạm điều khiển phụ,
tất cả đều nằm trên lãnh thổ của Mỹ.
Để xác định vị trí của một điểm trên bề mặt đất, người ta sử dụng các thiết bị thu
sóng radio phát ra từ các vệ tinh – các thiết bị này được gọi là các thiết bị thu GPS (GPS-
Receiver). Các thiết bị thu này có cấu tạo rất đơn giản và điều này làm cho hệ thống GPS
trở nên kinh tế và do đó được sử dụng rất phổ biến.
GPS được coi như là một hệ thống “sao nhân tạo” – các điểm tham chiếu – để
xác định vị trí các điểm trên bề mặt đất với độ chính xác ở mức độ mét. Trong thực tế,
với việc sử dụng thêm một số kỹ thuật hỗ trợ như DGPS, độ chính xác có thể lên đến
mức cm, hoàn toàn thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật thông thường. Với GPS có thể “điạ chỉ
hóa” một cách chính xác từng mét vuông trên bề mặt đất.
GPS hoạt động theo nguyên tắc thụ động nghĩa là các sóng được phát ra từ các vệ
tinh mà không phải từ các thiết bị thu.
1. Nguyên tắc hoạt động của hệ thống GPS
o Vị trí được xác định theo nguyên tắc tam giác.
o Tam giác được xác định dựa trên khoảng cách từ máy thu GPS đến vệ tinh.
Khoảng cách được xác định dựa trên thời gian đi của sóng radio.
o Sử dụng các đồng hồ có độ chính xác cực cao để đo thời gian đi của sóng.
o Xác định chính xác vị trí của vệ tinh trên quỹ đạo
o Xử lý được các lỗi có thể có trong quá trình thu và xử lý sóng radio
1. Nguyên tắc tam giác
Vị trí của một điểm trong không gian có thể được xác định thông qua khoảng
cách từ điểm đó đến các điểm đã biết khác.
Nếu chỉ dựa vào một điểm cho trước, vị trí của điểm cần xác định sẽ nằm trên một
mặt cầu có tâm là điểm cho trước và bán kính là khoảng cách từ điểm cần xác định đến
điểm cho trước đó. Với 2 điểm cho trước, vị trí cần xác định nằm trên đường tròn giao
của 2 mặt cầu. Nếu có thêm điểm thứ 3, vị trí cần xác định là một trong 2 điểm giao của
một đường tròn với một mặt cầu. Đối với các ứng dụng trên mặt đất, người ta dễ dàng
chọn một trong 2 điểm đó làm điểm thích hợp vì chỉ một trong 2 điểm đó nằm trên mặt

đất và điểm còn lại nằm ở đâu đó trong không gian.

Hình vẽ 8 Mô hình hoạt động của GPS
Nguyên tắc xác định vị trí của một điểm dựa trên 3 điểm cho trước gọi là nguyên
tắc tam giác.
Trong thực tế, các hệ thống GPS cần ít nhất 4 vệ tinh để xác định chính xác vị trí
trên mặt đất. Vai trò của vệ tinh thứ tư sẽ được trình bày ở phần sau.
Nguyên tắc đo khoảng cách
Khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu được xác định thông qua thời gian đi của
sóng radio từ vệ tinh đến máy thu đó.
Thời gian đi của sóng radio được xác định thông qua các mã đã được thống nhất
giữa vệ tinh và máy thu (pseudo-random codes – pCode). Pseudo-random codes là một
mã digital rất phức tạp bao gồm một tập hợp các giá trị “on”, “off”. Trong mã đó có rất
nhiều thông tin như tên vệ tinh, thời gian phát sóng dựa trên đồng hồ của vệ tinh, cao độ
của quỹ đạo và nhiều thông tin khác nữa. Các ứng dụng dân sự thông thường chỉ được
phép mã hóa một phần các thông tin kể trên. Mỗi vệ tinh có một mã riêng của mình. Nhờ
tính phức tạp của mã nên tất cả các các vệ tinh có thể dùng chung một tần số phát sóng
mà mã phát ra không sợ bị lẫn với các vệ tinh khác. Mã này cũng có thể dễ dàng được
khuếch đại nhờ các các biện pháp xử lý thông tin. Điều này làm cho các máy thu có cấu
tạo đơn giản và là nguyên nhân giúp cho GPS được sử dụng phổ biến như hiện nay.
Dựa trên sự so sánh về chênh lệch thời gian giữa lúc phát (ở vệ tinh) và lúc thu (ở
máy thu), máy thu dễ dàng tính được khoảng cách từ nó đến vệ tinh.
D =
Δ
t * v
Δt là chênh lệch thời gian đã nêu trên.
v là tốc độ của sóng radio = 300.000 km/s
Điều quan trọng ở đây là xác định được chính xác sự chênh lệch thời gian giữa
lúc phát và lúc thu sóng do đại lượng này được xác định từ hai thiết bị có hai đồng hồ
khác nhau.

Nguyên tắc đo thời gian
Như trên đã nói, một trong những vấn đề quan trọng nhất khi định vị bằng GPS là
xác định được chính xác sự chênh lệch thời gian giữa lúc phát và lúc thu sóng. Có thể
chấp nhận là thời gian phát sóng ở vệ tinh được xác định chính xác, do vệ tinh có 4 đồng
hồ nguyên tử với độ chính xác đến 3 nano giây (0.000000003 giây). Tuy nhiên, đồng hồ
ở máy thu không có được độ chính xác cao như vậy (các đồng hồ nguyên tử có giá rất
cao, hàng trăm ngàn USD).
Để đảm bảo độ chính xác cần thiết về thời gian, các máy thu GPS sử dụng thêm
một vệ tinh thứ tư, ngoài 3 vệ tinh cần thiết để xác định khoảng cách đã nêu trên.
Nếu đồng hồ của máy thu hoạt động chính xác, vị trí của máy thu được xác định
qua vệ tinh thứ tư phải trùng với vị trí đã được xác định bởi 3 vệ tinh trước đó (giao điểm
của 4 mặt cầu). Nếu đồng hồ hoạt động không đúng, sẽ có sự chênh lệch về vị trí được
xác định qua các vệ tinh này. Máy thu sẽ tiến hành điều chỉnh đồng hồ của mình để có
được sự trùng hợp về vị trí và qua đó có được sự chính xác cao về thời gian. Như vậy,
nhờ vệ tinh thứ tư, các đồng hồ thông thường ở các máy thu GPS có được độ chính xác
của đồng hồ nguyên tử.
Điều khiển quỹ đạo của vệ tinh
Các vệ tinh đóng vai trò tham chiếu khi xác định vị trí nên vị trí của chúng có ý
nghĩa quyết định. Người dùng thông thường không thực hiện được các điều khiển về vị
trí của vệ tinh. Các điều khiển này chỉ được thực hiện bởi bộ Quốc phòng Mỹ. Thông qua
các trạm điều khiển phụ, người ta có thể xác định được vị trí của từng vệ tinh và thực
hiện các điều chỉnh quỹ đạo cần thiết.

Các lỗi phổ biến
Các phép đo dựa trên GPS cũng có các lỗi nhất định. Vận tốc sóng radio được giả
thiết là hằng số, tuy nhiên điều này chỉ đúng khi sóng đó chi chuyển trong không gian,
khi đi vào khí quyển trái đất giá trị này bị thay đổi do tầng điện ly và hơi nước có trong
tầng đối lưu. Ngoài ra sóng radio cũng có các nhiễu nhất định trước khi đi đến máy thu.
Đồng hồ của vệ tinh có độ chính xác cao nhưng không có nghĩa là chính xác tuyệt đối.
Với tốc độ cao của sóng radio, một sai số nhỏ về thời gian cũng dẫn đến sai số lớn về

khoảng cách. Thông thường, vị trí được xác định bằng GPS có sai số khoảng 10m như
được liệt kê sau đây.
Các lỗi chủ yếu và giá trị về khoảng cách là:
Lỗi Gía trị
Do tầng điện ly 4.0 m
Do đồng hồ của vệ tinh 2.1 m
Do lịch thiên văn 2.1 m
Do tầng đối lưu 0.7 m
Do máy thu 0.5 m
Do nhiễu sóng 1.0 m
Tổng cộng 10.4 m

DGPS
Để khắc phục các lỗi kể trên, người ta sử dụng phương pháp GPS chênh lệch
DGPS (Diffential GPS). Ở đây, khi xác định ví trí còn tham chiếu đến một vị trí đã được
xác định chính xác từ trước. Căn cứ vào sự chênh lệch vị trí khi đo hiện thời của điểm
tham chiếu, người ta dễ dàng điều chỉnh được các chênh lệch so sai số kể trên sinh ra.
Độ chính xác của DGPS có thể ở mức cm.

Hình vẽ 9 Nguyên tắc hoạt động của DGPS
2.3.1.3 Chụp ảnh
Một phương pháp quan trọng để khảo sát thông tin cho các HTTTĐL là phương
pháp chụp ảnh. Ảnh có thể được chụp qua các máy ảnh chuyên dụng trên máy bay hoặc
vệ tinh và phụ thuộc vào khả năng của máy chụp mà có thể ở dạng thông thường (đen-
trắng hoặc màu), dạng hồng ngoại, viba, laser, v.v. Các ảnh đã được chụp sẽ được số hoá
và phân tích nhờ các chương trình chuyên dụng của các HTTTĐL. Hiện nay, phương
pháp ảnh hàng không là phương pháp cơ bản đế xây dựng các mô hình địa hình số (một
dạng mô tả địa hình phổ biến của các HTTTĐL).

Hình vẽ 10 Nhận dạng đối tượng và xây dựng bề mặt số từ ảnh hàng không
2.3.2 Các phương pháp khảo sát gián tiếp
Khảo sát gián tiếp là các phương pháp khai thác và truy nhập dữ liệu cho một mục
đích nhất định trên cơ sở các dữ liệu đã được khảo sát nhưng nhằm mục đích khác. Các
dữ liệu có được qua khảo sát gián tiếp thông thường có độ chính xác thấp hơn các dữ liệu
nguồn. Khảo sát gián tiếp thường là việc số hoá các dữ liệu analog sẵn có. Trước khi xuất
hiện các HTTTĐL, hàng loạt dữ liệu và bản đồ đã được khảo sát và xây dựng. Đây chính
là một nguồn dữ liệu quan trọng cho các HTTTĐL hiện nay. Ngoài ra, các ảnh hàng
không, các cơ sở dữ liệu của các ứng dụng khác cũng là các nguồn dữ liệu quan trọng.
Việc số hoá có thể tiến hành thủ công, bán tự động và tự động thông qua các máy chụp
(scanner). Hình vẽ 9 mô tả việc số hoá các bản đồ sẵn có để nhập số liệu cho hệ thống.


Hình vẽ 9 Số hoá dữ liệu từ các bản đồ có sẵn
2.3.3 Cơ sở dữ liệu
Trong các HTTTĐL các cơ sở dữ liệu luôn đóng một vai trò trung tâm. Các cơ sở
dữ liệu có nhiệm vụ lưu trữ và quản lý dữ liệu của hệ thống. Khác với cách lưu trữ dữ
liệu thông qua các tệp dữ liệu (file) đơn giản, việc sử dụng các cơ sở dữ liệu mang lại các
lợi ích cơ bản như:
Tổ chức và quản lý dữ liệu: các cơ sở dữ liệu có khả năng tổ chức và quản lý
dữ liệu một cách tối ưu. Việc truy xuất và truy nhập dữ liệu, do đó, được thực
hiện nhanh chóng, đặc biệt là trong môi trường có nhiều người sử dụng.
An toàn dữ liệu: các cơ sở dữ liệu có khả năng đảm bảo an toàn dữ liệu thông
qua các cơ chế bảo mật cao.
Phục hồi dữ liệu: là khả năng của các cơ sở dữ liệu có thể phục hồi được các
dữ liệu bị mất do hư hỏng hệ thống.
2.4 PHÂN TÍCH VÀ XỬ LÝ DỮ LIỆU
Các HTTTĐL cần cung cấp các khả năng phân tích và xử lý dữ liệu của hệ thống,
bao gồm các dữ liệu địa lý và phi địa lý (dữ liệu chuyên đề).
2.4.1 Các phương pháp phân tích hình học cơ bản

Cogo (COmputational GeOmetry) là tập hợp các phép tính cơ bản về các đại
lượng hình học như tính chiều dài, khoảng cách, hướng, góc (hình vẽ 10)