Bài giảng Hệ thống thông tin địa lý (GIS)

15/10/2014
Center for I.T. and GIS 1
15/10/2014 8:27 AM 1
ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

10/2014
HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS)
(Geographic Information System)
GV: Nguyễn Thủy Đoan Trang
Email:
15/10/2014 8:27 AM 2
Keá hoaïch giaûng daïy
 Thời gian: 3 tín chỉ
– Lý thuyết: 45 tiết.
– Tự học: 90 giờ
 Tỷ lệ điểm:
– Đồ án: 5/10
• Chuyên cần & bài tập (1/10)
• Báo cáo Đồ án giữa kỳ (1/10)
• Báo cáo Đồ án cuối kỳ (3/10)
– Thi cuối kỳ: 5/10
– Seminar ++ cuối kỳ (tối đa 2 điểm)
15/10/2014
Center for I.T. and GIS 2
15/10/2014 8:32 AM 3
Tài liệu tham khảo
1. Trần Vĩnh Phước, GIS đại cương - phần lý thuyết, NXB Đại học Quốc gia Tp.
HCM, 2003
2. Trần Vĩnh Phước, GIS đại cương - phần thực hành, NXB Đại học Quốc gia
Tp. HCM, 2003

3. Bài giảng Hệ thống Thông tin Địa lý, Nguyễn Văn Xanh, Đại học Công nghệ
Thông tin.
4. Bài giảng Hệ thống Thông tin Địa lý, Lưu Đình Hiệp, Đại học Bách Khoa
TP.HCM.
5. www.GISDevelopment.net
6. ESRI : , ()
7. Resources.arcgis.com: phát triển phần mềm.
8. Cổng thông tin điện tử tp Hồ Chí Minh:
9. />15/10/2014 8:27 AM 4
NOÄI DUNG
 Chương 1. Giới thiệu về GIS
 Chương 2. Cấu trúc dữ liệu không gian
 Chương 3. Truy vấn dữ liệu GIS
 Chương 4. Thống kê và phân tích trong GIS
 Chương 5. Hiển thị dữ liệu GIS
 Chương 6. Một vài ứng dụng của GIS
15/10/2014
Center for I.T. and GIS 3
15/10/2014 8:27 AM 5
GI (Geographic Information)
15/10/2014 8:27 AM 6
GISystem
15/10/2014
Center for I.T. and GIS 4
15/10/2014 8:27 AM 7
GIScience
Toán học
đòa ly học
Khoa học máy
tính

GIScience
15/10/2014 8:27 AM 8
 Sự ra đời của GIScience (1992)
 Những câu hỏi lớn đặt ra cho GIScience
 Vấn đề phát triển hệ thống thông tin đòa lý
 Vấn đề mô tả đối tượng không gian
 Vấn đề truy xuất các dữ liệu đã mô tả
 Vấn đề quan hệ giữa việc mô tả đối tượng và người dùng
 Vấn đề mô hình và cấu trúc dữ liệu
 Vấn đề hiển thò dữ liệu
 Vấn đề về các công cụ phân tích GIS
GIScience
15/10/2014
Center for I.T. and GIS 5
15/10/2014 8:27 AM 9
• Sử dụng các hệ thống thông tin đòa lý như những công cụ để
hiểu biết về thế giới thực bằng cách mô tả và giải thích mối
quan hệ của con người với thế giới thực.
• Sử dụng và nghiên cứu các phương pháp, các công cụ để thu
thập, lưu trữ, phân phối, phân tích, hiển thò và khám phá
thông tin không gian.
• Khoa học thông tin đòa lý hướng tới những bài toán phân
tích, mô hình hóa và dự báo không gian.
• Khoa học thông tin đòa lý là một khoa học liên ngành của
khoa học máy tính, toán học và khoa học đòa lý.
GIScience
15/10/2014 8:27 AM 10
GIService
15/10/2014
Center for I.T. and GIS 6

15/10/2014 8:27 AM 11
GISociety
Định v
ị
Viễn th
ơng
Dl k gian
GISociety
15/10/2014 8:27 AM 12
Một vài ứng dụng
Ứng dụng GIS trong quản lý đô thò:
/>E1zuA
Đồ án tốt nghiệp tại đại học Nha Trang:
- Quản lý nhân khẩu bằng công nghệ GIS
- Quản lý ATM bằng công nghệ GIS
- Quản lý xe buýt thành phố Nha Trang bằng
công nghệ GIS
…
Hội thảo ứng dụng GIS tồn quốc 2010: Kỷ yếu
Hội thảo ứng dụng GIS tồn quốc 2011: Kỷ yếu
Hội thảo ứng dụng GIS tồn quốc 2012, 2013
15/10/2014
Center for I.T. and GIS 7
 Hệ thống thông tin địa lý trong các lĩnh vực của xã hội
THÔNG TIN ĐỊA LÝ DÙNG CHUNG
Liên quan đến con người
Liên quan đến tự nhiên
Tài
nguyên
thiên

nhiên
Hạ
tầng
kỹ
thuật
Môi
trường
và
điều
kiện tự
nhiên
Địa
chính
nhà
đất
Quản
lý kinh
tế xã
hội
ÖÙng duïng GIS
 Hệ thống thông tin địa lý trong chính phủ điện tử
(E_Gov)
CƠ QUAN
HÀNH CHÍNH
DOANH NGHIỆP
NGƯỜI DÂN
CƠ QUAN
15/10/2014
Center for I.T. and GIS 8
 GIS trong lĩnh vực quản lý tài nguyên khoáng sản: dầu

mỏ, khí đốt, khoáng sản,thủy hải sản, rừng, đất trồng
 GIS trong lĩnh vực quản lý môi trường và kiểm soát
điều kiện tự nhiên: quản lý ô nhiểm, quản lý nguồn
nước, động thực vật, khí tượng thủy văn
P
S
T
N
Observation
Station
Center for
storing and
processing data
P
O
R
T
Data analysis
Making decision
User
15/10/2014
Center for I.T. and GIS 9
 GIS trong lĩnh vực quản lý hạ tầng kỹ thuật: Xây dựng,
quy hoạch, giao thông, điện lực, viễn thông, cấp nước,
thoát nước
 GIS trong lĩnh vực quản lý đất đai: quản lý sở hữu, sử
dụng đất, quản lý tình hình thuế đất
15/10/2014
Center for I.T. and GIS 10
 GIS trong lĩnh vực quản lý kinh tế xã hội

Ứng dụng GIS vào các chuyên đề
Tài nguyên – môi trường
Quản lý đô thị
Bưu điện
Hàng không
Du lịch
Cấp thoát nước
Cung cấp điện
Công nghiệp
Dân cư
Giao thông
Nhà đất
Quy hoạch
Môi trường
Thương mại - dịch vụ
Xây dựng
Y tế
Giáo dục
Nông nghiệp
Lâm nghiệp
Giám sát và xây dựng
mô hình biến động môi
trường
Mỹ, Nhật Bản, Canada, Hà Lan: ứng dụng GIS mạnh nhất để phục vụ kinh tế
đất nước
15/10/2014
Center for I.T. and GIS 11
15/10/2014 8:27 AM 21
1. Giới thiệu
I. Khái quát về hệ thống thông tin địa lý (GIS)

 Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là gì? (ESRI)
 Tiến trình phát triển của GIS
 Các thành phần của GIS
 Tổ chức dữ liệu không gian trong GIS
 Chức năng của GIS
 Một vài ứng dụng GIS
II. Một số bài toán phân tích không gian đơn giản
trong ArcView
15/10/2014 8:27 AM 22
Hệ thống thông tin địa lý là gì?
Hệ thống thông tin địa lý (GIS: Geographics
Information System) là một hệ thống tự động thu
thập, lưu trữ, truy vấn, phân tích và hiển thị
dữ liệu không gian (Clarke, 1995).
GI – System
– Science
– Service
– Society
15/10/2014
Center for I.T. and GIS 12
15/10/2014 8:27 AM 23
Vài nét cơ bản về GIS
1. GIS là một công cụ dựa trên máy tính dùng
cho việc thành lập bản đồ và phân tích các
đối tượng tồn tại và các sự kiện xảy ra trên
trái đất (đối tượng không gian)
2. Công nghệ GIS tích hợp giữa các thao tác
trên cơ sở dữ liệu như: đưa ra các câu hỏi
truy vấn (query), phân tích thống kê
(statistical analysis) với việc thể hiện và các

phép phân tích địa lý.
15/10/2014 8:27 AM 24
GIS có thể làm điều gì?
1. Thực hiện các phép hỏi đáp và phân tích
không gian: Phép đo lường (đo lường
khoảng cách, chu vi, diện tích ), hỏi đáp
không gian…
2. Thành lập bản đồ:
Linh hoạt hơn so với quá trình làm bản đồ
bằng tay theo công nghệ truyền thống: Bản
đồ có thể được tạo ra tại bất cứ vị trí nào và
bất cứ tỷ lệ nào một cách nhanh chóng.
15/10/2014
Center for I.T. and GIS 13
 Thông tin gì?
 Cái gì?
 Ở đâu?
 Như thế nào?
15/10/2014 8:27 AM 26
Images
Homes with public access must
be better protected from
emergency fire incidents and
other potential events.
It is very important to conduct
inspections and other programs
to maintain current safety data.
Keeping our communities s afe
is of vital importance. Kee p the
safety programs as a high

priority.
Report
Documents
Data Tables
1 cardboard
1 table
1 vehicle
1 1
1 1 2a
41
41
41
2a
2a
1 1
1 1
61
61
1201 Club Street
CAD drawings
GIS provides the capability to “layer” graphical information . . .
 Máy tính với dữ liệu không gian
15/10/2014
Center for I.T. and GIS 14
15/10/2014 8:27 AM 27
 Tạo bản đồ trên nền bản đồ cũ nhanh và rẻ hơn.
 Cho phép biểu diễn bằng nhiều dạng khác nhau của
cùng một dữ liệu.
Thuận tiện trong việc tạo và cập nhật bản đồ khi dữ
liệu đã ở dạng số.

 Đối với nơi không có nhân viên vẽ chuyên nghiệp thì
tạo bản đồ vẫn có thể làm được với sự trợ giúp của
máy tính.
 Có thể tạo ra bản đồ phức tạp khó vẽ bằng tay.
 Tối thiểu hóa việc sử dụng bản đồ như là nơi lưu trữ
dữ liệu.
Ưu điểm của việc sử dụng máy tính để tạo và quản lý bản đồ
15/10/2014 8:27 AM 28
G I S
Geographic
Information System
HỆ THỐNG THƠNG TIN ĐỊA LÝ
( Địa Lý ) ( Thơng tin )
( Hệ thống )
Hệ thống thơng tin địa lý là gì?
15/10/2014
Center for I.T. and GIS 15
15/10/2014 8:27 AM 29
Hệ thống thơng tin địa lý là gì?
Thông tin đòa lý
· Thông tin đòa lý là những thông tin về các
thực thể tồn tại ở một vò trí xác đònh trên bề
mặt Trái Đất vào một thời điểm cụ thể.
· Dữ liệu GIS gồm hai thành phần
·Dữ liệu không gian
·Dữ liệu thuộc tính
15/10/2014 8:27 AM 30
 Xuất phát từ ứng dụng
- GIS là một hộp công cụ mạnh được dùng để lưu trữ
và truy vấn tùy ý, biến đổi và hiển thò dữ liệu không

gian từ thế giới thực cho những mục tiêu đặc biệt
(Burrough, 1986).
- GIS là một hộp công cụ mạnh được dùng để lưu trữ
và truy vấn tùy ý, biến đổi và hiển thò dữ liệu không
gian từ thế giới thực cho những mục tiêu đặc biệt
(Burrough, 1986).
- Hệ thống thông tin đòa lý là một hệ thống sử dụng cơ
sở dữ liệu để trả lời các câu hỏi về bản chất đòa lý
của các thực thể đòa lý (Goodchild, 1985; Peuquet,
1985).
 Định nghĩa hệ thống thơng tin địa lý
15/10/2014
Center for I.T. and GIS 16
15/10/2014 8:27 AM 31
 Xuất phát từ các chức năng
- Hệ thống thông tin đòa lý là một hệ thống chứa hàng loạt
chức năng phức tạp dựa vào khả năng của máy tính và
các toán tử xử lý thông tin không gian (Tomlinson and Boy,
1981; Dangemond, 1983).
- Hệ thống thông tin đòa lý là một hệ thống tự động thu thập,
lưu trữ, truy vấn, phân tích và hiển thò dữ liệu không gian
(Clarke, 1995).
- Hệ thống thông tin đòa lý là một hệ thống quản trò cơ sở dữ
liệu bằng máy tính để thu thập, lưu trữ, phân tích, và hiển thò
dữ liệu không gian. (NCGIA = National Center for
Geographic Information and Analysis, 1988).
- Hệ thống thông tin đòa lý là một hệ thống bao gồm bốn khả
năng xử lý dữ liệu đòa lý sau: (1) nhập dữ liệu, (2) quản lý dữ
liệu ( bao gồm lưu trữ và truy xuất), (3) gia công và phân
tích dữ liệu, (4) xuất dữ liệu. (Stan Aronoff, 1993).

 Định nghĩa hệ thống thơng tin địa lý
15/10/2014 8:27 AM 32
 Xuất phát từ quan điểm hệ thống thông tin
- GIS là một hệ thống thông tin được thiết kế để làm việc với
dữ liệu có tham chiếu tọa độ đòa lý. Nói cách khác, GIS là
hệ thống gồm hệ cơ sở dữ liệu với những dữ liệu có tham
chiếu không gian và một tập những thuật toán để làm việc
trên dữ liệu đó. (Star and Estes, 1990).
- Hệ thống thông tin đòa lý là một hệ thống thông tin bao
gồm một số phụ hệ (subsystems) có khả năng biến đổi
các dữ liệu đòa lý thành những thông tin có ích (Calkins và
Tomlinson, 1977; Marble, 1984).
- GIS là một hệ thống thông tin đặc biệt với cơ sở dữ liệu
gồm những đối tượng, những hoạt động hay những sự kiện
phân bố trong không gian được biểu diễn như những điểm,
đường, vùng trong hệ thống máy tính. Hệ thống thông tin
đòa lý xử lý, truy vấn dữ liệu theo điểm, đường, vùng phục
vụ cho những hỏi đáp và phân tích đặc biệt. (Dueker,
1979).
 Định nghĩa hệ thống thơng tin địa lý
15/10/2014
Center for I.T. and GIS 17
15/10/2014 8:27 AM 33
Tiến trình phát triển của HTTTĐL
 GIS ra đời vào thập niên 60 ở Canada
 Thập niên 80 với sự phát triển của phần cứng máy tính, khả
năng của GIS được quan tâm nhiều hơn.
 1987: RRL (Regional Research aboratory) được thành lập ở
Anh.
 1988: NCGIA (National Central for Geographic Information

and Analysis) được thành lập do Hoa Kỳ cấp kinh phí.
 1989: NEXPRI được thành lập do Ủy ban khoa học quốc gia
Hà Lan cấp kinh phí hoạt động.
15/10/2014 8:27 AM 34
Tiến trình phát triển của HTTTĐL
Ở nước ta:
 GIS thâm nhập phát triển ở nước ta vào giữa thập niên 90.
 1994: Trung tâm công nghệ thông tin địa lý (Ditagis) được thành lập.
 1998: HTTTĐL phục vụ quản lí môi trường Tỉnh Đồng Nai_DONAGIS được
xây dựng.
 1999: HTTTĐL phục vụ phát triển KTXH Tỉnh Bình Dương_BIDUGIS dược
triển được triển khai.
 2000: HTTTĐL phục vụ quản lý hành chính nhà nước TP. Đà Nẵng được
xây dựng.
 2001: CSDL môi trường lưu vực Sông Sài Gòn-Đồng Nai được xây dựng
thông qua đề tài NCKH cấp nhà nước.
 2001: Nghiên cứu hệ thống GPS để giám sát các đối tượng di động trên
địa bàn TP.HCM
 2002: Xây dựng CSDL nền TP.HCM
 …
15/10/2014
Center for I.T. and GIS 18
15/10/2014 8:27 AM 35
Một số cơ quan đã đầu tư, thiết kế và xây dựng các
phần mềm trong nước có chức năng của GIS
như:
Viện Công nghệ Thông tin thuộc Trung tâm Khoa
học Tự nhiên và Công nghệ Quốc gia (POPMAP)
 Công ty AIC (CAMAP)
 Công ty DOLSOFT (WINGIS)

 VidaGIS ()

15/10/2014 8:27 AM 36
 Năm 1998: Hệ
thống thông tin địa
lý phục vụ quản lý
môi trường tỉnh
Đồng Nai –
DONAGIS được xây
dựng.
15/10/2014
Center for I.T. and GIS 19
15/10/2014 8:27 AM 37
 Năm 1999: Hệ
thống thông tin
địa lý phục vụ
phát triển kinh tế
xã hội tỉnh Bình
Dương –
BIDOGIS được
triển khai.
 Năm 1999: Hệ
Cao học chuyên
ngành GIS được
tổ chức đào tạo
tại trường Đại học
Bách Khoa
Tp.HCM.
15/10/2014 8:27 AM 38
 Năm 2000:

Cấu trúc
CSDL GIS
quốc gia về
môi trường
 Năm 2000:
Hệ thống
thông tin địa
lý phục vụ
quản lý hành
chính nhà
nước thành
phố Đà Nẵng
dược xây
dựng
15/10/2014
Center for I.T. and GIS 20
15/10/2014 8:27 AM 39
 Năm 2001:
Cơ sở dữ liệu
môi trường
lưu vực sông
Sài Gòn -
Đồng Nai
được xây
dựng thông
qua đề tài
nghiên cứu
khoa học cấp
nhà nước.
15/10/2014 8:27 AM 40

 Năm 2002:
Xây dựng
CSDL nền
TP.HCM.
 Lập dự án
khả thi hệ
thống thông
tin địa lý
TP.HCM –
SAGOGIS
15/10/2014
Center for I.T. and GIS 21
 Mô hình Hệ thống thông tin địa lý Tp HCM (HCM-GIS)
CÔNG VIỆC
KHUNG
HCM-GIS
SỞ XÂY DỰNG
VĂN PHÒNG
UBND TP
SỞ KH&CN
SỞ TN&MT
SỞ KH&ĐT
SỞ GTCC
SỞ/NGÀNH CẤP TỈNH
KHÁC…
CẤP THOÁT NƯỚC
ĐIỆN LỰC
BƯU ĐIỆN
CÁC UBND
QUẬN/HUYỆN

15/10/2014 8:27 AM 42
Monitoring mobile objects
 Năm 2001:
Nghiên cứu
hệ thống
GPS để giám
sát các đối
tượng động
trên địa bàn
Tp.HCM
15/10/2014
Center for I.T. and GIS 22
15/10/2014 8:27 AM 43
 Năm 2000: Đề tài
nghiên cứu khoa
học cấp nhà
nước “Hệ thống
thông tin địa lý
phục vụ phát triển
kinh tế xã hội
ĐBSCL –
MEKOGIS” được
triển khai
15/10/2014 8:27 AM 44
 2002: Hệ thống tự động thu thập dữ liệu mực nước
và chất lượng nước vùng ĐBSCL (MEKOGIS.1)
P
S
T
N

Observatio
n Station
Center for storing
and processing data
PORT
Data analysisMaking decision
User
15/10/2014
Center for I.T. and GIS 23
15/10/2014 8:27 AM 45
 2003: CSDL mạng lưới cấp nước TPHCM; SAWAGIS
 Triển khai SAGOGIS (HCM-GIS)
 2005: Trung tâm GIS của TPHCM
 CSDL của thành phố HCM
 Tình hình triển khai GIS tại các Sở/ngành,
Quận/Huyện của TPHCM
15/10/2014 8:27 AM 46
Các thành phần của GIS
15/10/2014
Center for I.T. and GIS 24
15/10/2014 8:27 AM 47
 Dữ liệu.
- Cơ sở dữ liệu GIS, bao gồm:
- dữ liệu không gian
- dữ liệu phi không gian
- Dữ liệu GIS được thu thập, lưu trữ theo một
cấu trúc chuẩn, có thể liên thông trên mạng
và được bảo quản theo một chế độ nhất
đònh.
- Dữ liệu GIS cần được cập nhật thường

xuyên.
15/10/2014 8:27 AM 48
Sự tuần hồn của dữ liệu địa lý
Thế giới thực
Ra quyết định
Lưu trữ dữ liệu
Thu thập dữ liệu
khơng gian
Phân tích và hiển thị
dữ liệu khơng gian
15/10/2014
Center for I.T. and GIS 25
15/10/2014 8:27 AM 49
 Dữ liệu.
- Cơ sở dữ liệu của hệ thống thông tin đòa lý
bao gồm hai phần chính là cơ sở dữ liệu
nền và cơ sở dữ liệu chuyên ngành.
- Cơ sở dữ liệu nền gồm những lớp dữ liệu
cần thiết cho hầu hết các hệ thống thông
tin đòa lý như:
- dữ liệu về lưới tọa độ,
- dữ liệu về giao thông,
- dữ liệu về thủy văn,
- dữ liệu về độ cao,
- dữ liệu về hành chánh, v.v
15/10/2014 8:27 AM 50
- Cơ sở dữ liệu chuyên ngành gồm dữ liệu của
các thực thể chuyên ngành như:
- tài nguyên thiên nhiên,
- môi trường,

- sử dụng đất,
- cơ sở hạ tầng kỹ thuật,
- các chuyên ngành kinh tế xã hội.
- Dữ liệu GIS được tổ chức theo từng lớp và theo
từng chủ đề riêng biệt. Các phần mềm GIS
cho phép lưu trữ dữ liệu theo từng lớp và theo
loại đối tượng: điểm, đường, vùng và có tên
gọi khác nhau tùy phần mềm.
-Arcview: Theme
-Arc/Info: Coverage
-MapInfo: Table