Bài giảng môn hệ thống thông tin địa lý

Hệ thống thông
tin địa lý


Chương 1 BẢN ĐỒ & HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ

Chương 1

BẢN ĐỒ &
HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ

GIS ngày nay đã trở thành một trong những ứng dụng quan trọng, cùng
với sự phát triển của công nghệ tin học, các thiết bị phần cứng, phần
mềm đã đưa GIS thành một công cụ mạnh trong nghiên cứu môi trường,
lập dự án và trợ giúp ra quyết định vv…
Trong chương này giới thiệu về quá trình hình thành ngành khoa học
này và những ứng dụng của nó.

1


Chương 1 BẢN ĐỒ & HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ

Giới thiệu bản đồ
Thông tin địa lý thể hiện trước hết ở dạng bản đồ. Các bản đồ đầu tiên được
phác thảo để mô tả vị trí, bản đồ địa hình thể hiện các nét chính về cảnh quan
như sông ngòi, đường, làng bản, rừng cây... Chúng thường bao gồm địa hình
với các ký hiệu điểm riêng biệt và đường contour. Các bản đồ này thích hợp
cho mục đích chung hoặc cho quân đội. Các kiểu bản đồ cung cấp thông tin về
từng vấn đề như địa chất, phân vùng lãnh thổ, tỉ lệ thất nghiệp được gọi là các
bản đồ chuyên đề.

Những bất tiện của bản đồ in trên giấy
Ê Bản đồ xây dựng với giá đắt và chi phí nhiều thời gian.
Ê Lượng thông tin hạn chế, nếu bản đồ chứa nhiều thông tin thì rất khó

đọc.
Ê Không thể cập nhật thông tin theo thời gian.
Ê Bản đồ chỉ cho các tài liệu định tính, không thể phân tích định lượng

các dữ liệu trên bản đồ.
Ê Không thể phân tích nhiều tập hợp dữ liệu không gian từ các bản đồ

khác nhau (như đất, sườn dốc và lớp phủ thực vật để đánh giá mức độ
xâm thực).
Hiện nay, nhu cầu các tài liệu sử dụng nhanh, có thể cung cấp thông tin cập
nhật và chính xác cho các mục đích đặc biệt. Do vậy, bản đồ truyền thống
không còn thuận tiện nữa.

2


Chương 1 BẢN ĐỒ & HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ

Ra đời HTTTĐL
Khoảng những năm 1960, một số người đã có ý tưởng mô hình hóa không gian
lưu trữ vào máy tính, đó là một bản đồ đơn giản có thể mã hóa, lưu trữ trong
máy tính, sửa chữa khi cần thiết, có thể hiển thị trên màn hình và in ra giấy.
Thời gian đầu, bản đồ điện toán (computer cartography) thể hiện những điểm,
các đường thẳng (vector) và chữ (text). Các đồ thị phức tạp có thể được xây
dựng từ những yếu tố này. Ví dụ; những đường không theo qui luật như sông,

bờ biển sẽ được tạo ra liên tiếp từ các yếu tố vector nhỏ.
Các nhà nghiên cứu đã nhận thấy rằng nhiều vấn đề địa lý đòi hỏi thu thập và
phân tích một khối lượng lớn thông tin không phải bản đồ. Ví dụ:
Ê Điều tra dân số yêu cầu dữ liệu về người, hộ gia đình.
Ê Ứng dụng địa chính yêu cầu thông tin về quyền sở hữu đất…

Vào lúc này thuật ngữ Bản đồ máy tính được thay thế bởi thuật ngữ HTTTĐL.
HTTTĐL đầu tiên xuất hiện vào năm 1964 thuộc dự án “Rehabilitation and
Development Agency Program” của chính phủ Canada. Cơ quan “Hệ thống
thông tin địa lý Canada-CGIS” đã thiết kế để phân tích, kiểm kê đất nhằm trợ
giúp cho chính phủ trong việc sử dụng đất nông nghiệp. Dự án CGIS hoàn
thiện vào năm 1971 và phần mềm vẫn sử dụng tới ngày nay. Dự án CGIS gồm
nhiều ý tưởng sáng tạo mà đã được phát triển trong những phần mềm sau này.
Giữa những năm 60 và 70, HTTTĐL phát triển chủ yếu trong Chính phủ và các
phòng thí nghiệm.
Năm 1964, Ông Howard Fisher thành lập “Phòng thí nghiệm đồ họa máy
tính Harvard” phòng dẫn đầu về các công nghệ mới. Phòng thí nghiệm
Harvard đã tạo ra một loạt các ứng dụng chính HTTTĐL bao gồm: SYMAP
(Synagraphic Mapping System), CALFORM, SYMVU, GRID, POLYVRT,
và ODYSSEY. ODYSSEY là mô hình đầu tiên vector HTTTĐL và nó trở
3


Chương 1 BẢN ĐỒ & HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ

thành chuẩn cho các phần mềm thương phẩm.
Hệ thống bản đồ tự động đã được phát triển bởi (CIA) trong cuối những năm
1960s. Dự án này tạo ra “Ngân hàng dữ liệu Thế giới của CIA”, thu thập
thông tin đường bờ biển, con sông, ranh giới hành chính và phần mềm trọn gói
CAM tạo ra những bản đồ những tỉ lệ khác nhau từ dữ liệu này. Đây là một hệ

thống CSDL bản đồ đầu tiên trên Thế giới.
Hai công trình có giá trị khác là Hệ thông tin sử dụng đất New york (1967) và
hệ thống tin quản lý đất Minnesota (1969).
Năm 1969, Jack Dangermond, một người trong nhóm nghiên cứu tại phòng thí
nghiệm Harvard trong bộ phận đồ họa máy tính, đồng sáng lập (ESRI) cùng
với vợ là Laura. ESRI trong ít năm vượt trội trong thị trường HTTTĐL và tạo
ra các sản phẩm phần mềm ArcInfo và ArcView.
Hội nghị HTTTĐL đầu tiên vào 1970 tổ chức bởi Roger Tomlinson (CGIS) và
Duane Marble (giáo sư tại Northwestern University).
Trong những năm 1980s và 1990s, nhiều ứng dụng được phát triển là những
gói phần mềm phát triển bởi các công ty tư nhân như: ArcInfo, ArcView,
MapInfo, SPANS GIS, PAMAP GIS, INTERGRAPH, và SMALLWORLD.
Và rất nhiều ứng dụng đã chuyển từ hệ máy lớn vào sử dụng trong máy tính cá
nhân (PC).
Ngày nay, HTTTĐL với phần cứng và phần mềm đồ họa hiện đại có sức mạnh
trong hiển thị thế giới thực, các kỹ thuật 3D thể hiện cảnh quan, hình ảnh động
thể hiện sử thay đổi theo thời gian.

Những ứng dụng của HTTTĐL
Môi trường
Trong lĩnh vực môi trường sử dụng HTTTĐL cho nhiều ứng dụng khác nhau
từ kiểm kê đơn giản, chất vấn tới phân tích chồng lớp bản đồ, đưa ra quyết
4


Chương 1 BẢN ĐỒ & HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ

định. Các ứng dụng chính bao gồm:
Ê Mô hình hóa rừng
Ê Mô hình hóa khí/nước

Ê Quan trắc môi trường
Ê Thành lập bản đồ phân vùng nhạy cảm môi trường
Ê Phân tích về mối tương tác giữa sự thay đổi kinh tế, khí hậu, thủy văn

địa chất.
Ê Phân tích tác động môi trường
Ê Chọn vị trí chôn lấp chất thải
Ê Giám sát sự thay đổi môi trường theo thời gian

Dữ liệu điển hình cho đầu vào những ứng dụng này bao gồm: độ cao địa hình,
lớp phủ rừng, chất lượng lớp phủ đất, lớp phủ địa chất-thủy văn. Một số trường
hợp ứng dụng HTTTĐL trong nghiên cứu môi trường là sự xem xét cân đối
giữa phát triển kinh tế và những những điều kiện về môi trường.
Cơ sở hạ tầng và những tiện ích
Những kỹ thuật HTTTĐL cũng được áp dụng rộng rãi trong việc thành lập các
dự án và quản lý các tiện ích công cộng. Các cơ quan quản lý cơ sở hạ tầng và
tiện ích công cộng tìm thấy ở HTTTĐL những công cụ mạnh mẽ để lập dự án,
ra quyết định, phục vụ khách hàng, những yêu cầu cần điều chỉnh, và hiển thị
máy tính. Những ứng dụng điển hình bao gồm những dịch vụ:
Ê Điện lực
Ê Khí đốt

5


Chương 1 BẢN ĐỒ & HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ

Ê Nước
Ê Thoát nước
Ê Truyền thông

Ê Đường xá
Ê Hiệu quả truyền sóng TV/FM
Ê Những phân tích mối nguy hiểm, rủi ro
Ê Tình huống nguy kịch và dịch vụ khẩn cấp.

Những dữ liệu đầu vào cho những ứng dụng này bao gồm:
Ê Mạng đường phố,
Ê Dữ liệu địa hình,
Ê Dữ liệu về nhân khẩu,
Ê Ranh giới hành chính các cấp.

Kinh doanh và bán hàng
HTTTĐL sử dụng trong kinh doanh và bán hàng hiệu quả nhất trong một số
lĩnh vực bao gồm:
Ê Vị trí có khả năng cạnh tranh.
Ê Cung cấp phân loại những mối nguy.
Ê Trợ giúp quản lý rủi ro trong công ty bảo hiểm.
Ê Tối ưu tuyến vận chuyển và phân phối.

6


Chương 1 BẢN ĐỒ & HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ

Ê Gán địa chỉ và tìm kiếm vị trí.

Những dữ liệu đầu vào trong những ứng dụng này bao gồm:
Ê Mạng đường phố.
Ê Địa chỉ đường phố.
Ê Hồ sơ khách hàng.

Ê Những tài liệu kinh tế-xã hội.

Bản đồ máy tính
Sự phát triển máy tính trợ giúp bản đồ đã phát triển mạnh độc lập với phát triển
vector-dựa trên HTTTĐL. Với trợ giúp HTTTĐL, quản lý những mảnh bản đồ
theo tờ rất thuận lợi, những kỹ thuật chồng lớp các chuyên đề thông tin bản đồ,
những phép chiếu bản đồ vv… giúp cập nhật CSDL địa lý dễ dàng để tạo
những bản đồ mới.
Thông tin đất
HTTTĐL trợ giúp cho quản lý thông tin sử dụng đất vì nó cho phép tạo và duy
trì dữ liệu những thửa đất, những dự án đất, tình hình sử dụng. Nhiều nơi
những chính quyền địa phương bắt đầu sử dụng HTTTĐL giúp quản lý thông
tin đất của họ.
HTTTĐL cho phép dễ dàng nhập, thêm, phục hồi dữ liệu như thuế đất, dự án
sử dụng đất, mã đất dễ dàng hơn rất nhiều so với thời đại bản đồ giấy.
Những ứng dụng tiêu biểu là quản lý thông tin đất là:
Ê Quản lý đăng ký đất sở hữa đất
Ê Chuẩn bị cho những dự án sử dụng đất và bản đồ phân vùng

7


Chương 1 BẢN ĐỒ & HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ

Ê Bản đồ địa chính.

Nguồn vào dữ liệu bao gồm:
Ê Bản đồ quản lý ranh giới hành chính.
Ê Giao thông.
Ê Lớp phủ đất.

Các ngành liên quan
HTTTĐL là kết quả hội tụ kỹ thuật hiện đại của nhiều ngành:
Địa lý
Quan tâm đến hiểu biết thế giới và nơi loài người sinh sống. Các nhà địa lý có
truyền thống làm việc lâu dài với các dữ liệu không gian và nhiều kỹ thuật
được chuyển sang HTTTĐL.
Giao thông
Ê Quản lý mạng giao thông.
Ê Duy trì tín hiệu đèn giao thông.
Ê Phân tích điểm tai nạn, tìm các điểm nguy hiểm.
Ê Tuyến giao thông du lịch.
Ê Quản lý hệ thống ô tô, tìm vị trí, tuyến.

8


Chương 1 BẢN ĐỒ & HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ

Lâm nghiệp
Ê Theo dõi thông tin những cây gỗ phát triển.
Ê Có thể lập dự án khai thác rừng.
Ê Làm sao cung cấp những dinh dưỡng cần thiết cho cây, duy trì bảo vệ

tài nguyên rừng trong tương lai.
Ê Lập kế hoạch thiết lập đường vận chuyển, phương pháp khai thác, di

chuyển gỗ theo luật môi trường.
Ê Quản lý rừng theo nhiều mục đích, bao gồm cả việc tái tạo lại.

Nông nghiệp – Trang trại
Ê Tăng cường sử dụng các bản đồ chi tiết và những ảnh theo dõi mùa

màng.
Ê Phân tích sản lượng.
Ê Có kế hoạch áp dụng hóa chất bảo vệ thực vật, hợp chất hóa học.
Ê Những kỹ thuật dự báo nông nghiệp.

Những tiện ích
Ê Bao gồm khí, điện thoại, điện tử, nước, truyền hình cáp.

Bản đồ học
Hiển thị các thông tin không gian dưới dạng các loại bản đồ. Bản đồ đang tồn
tại là nguồn dữ liệu quan trọng cho hệ thống bản đồ điện toán.

9


Chương 1 BẢN ĐỒ & HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ

Viễn thám
Có nghĩa là thu nhận thông tin từ tàu vũ trụ và vệ tinh. Theo truyền thống, các
thông tin này gồm ảnh hàng không, hiện nay đó là các thông tin ảnh số thu
nhận từ vệ tinh.
Trắc lượng ảnh
Ê Sử dụng ảnh hàng không và kỹ thuật chiết xuất thông tin từ các ảnh

này. Trước đây, trắc lượng ảnh sử dụng các nguồn dữ liệu địa hình (độ
cao, đặc điểm nhìn thấy được như đường xá và mạng sông suối, sử
dụng đất và lớp phủ đất…).

Ê Khảo sát, cung cấp dữ liệu chính xác cao về vị trí ranh giới đất, công

trình xây dựng, đặc điểm tự nhiên…
Ê Số liệu quan sát tạo ra tại một điểm có rất nhiều nguồn dữ liệu cho

HTTTĐL: bản đồ, biểu đồ khảo sát, ảnh hàng không, ảnh vệ tinh, bản
câu hỏi, dữ liệu định vị toàn cầu.
Thống kê
Cung cấp nhiều phương pháp để xây dựng mô hình điện toán hoặc để phân tích
dữ liệu. Kỹ thuật tối ưu hóa (như tìm đường ngắn nhất) là trọng tâm trong ứng
dụng HTTTĐL.
Toán học
Ê Cung cấp rất nhiều phương pháp, nhất là trắc địa và lý thuyết đồ họa.

Khoa học máy tính
Cung cấp nhiều phương pháp và công cụ phần mềm mà các nhà phân tích
HTTTĐL có thể lựa chọn để giải quyết các vấn đề riêng biệt. Một số nhánh
khoa học máy tính có thể khai thác gồm:
10


Chương 1 BẢN ĐỒ & HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ

Ê Trợ giúp thiết kế: cung cấp phần mềm dùng trong HTTTĐL các kỹ

thuật nhập dữ liệu, trình bày, hiển thị.
Ê Đồ họa máy tính: cung cấp phần cứng và phần mềm để thể hiện các đối

tượng đồ thị.
Ê Hệ thống quản trị CSDL (DBMS), hệ thống phần mềm để quản trị các

bộ cơ sở dữ liệu lớn trong HTTTĐL như các ứng dụng về địa chính và
điều tra dân số.
Ê Trí tuệ nhân tạo: cung cấp nhiều kỹ thuật để trợ giúp ra quyết định.

Hành chính
Ê Cơ sở dữ liệu về dân số và các bản đồ kết hợp.
Ê Cơ sở dữ liệu địa chính và các bản đồ kết hợp.
Ê Địa lý nhân khẩu học.

11


Chương 2: KHOA HỌC THÔNG TIN ĐỊA LÝ

Chương 2

KHOA HỌC THÔNG TIN ĐỊA LÝ

Thông tin địa lý liên quan rất nhiều đến các hoạt động của con người, đó là
các thông tin liên quan với các khu vực trên Trái đất, bao gồm sự phân bố các
nguồn tự nhiên (đất, nước, thực vật), các cơ sở hạ tầng (đường, các công
trình), các vị trí kinh tế, chính trị, các đường biên giới, kể cả các dữ liệu thống
kê về dân số, tội phạm...
Trong chương này giới thiệu về thông tin địa lý và những khái niệm liên quan
tới Hệ thống thông tin địa lý (HTTTĐL)

12

Chương 2: KHOA HỌC THÔNG TIN ĐỊA LÝ

Những định nghĩa mở đầu
Thông tin địa lý - Geographic information
Là thông tin về những vị trí trên bề mặt Trái đất.
Các thông tin này có thể rất chi tiết, ví dụ:
Ê Thông tin về những vị trí tất cả - ngôi nhà trong thành phố.
Ê Thông tin về những cây riêng biệt trong khu rừng.

Có thể mang tính tổng quát (rộng), ví dụ:
Ê Khí hậu trong vùng rộng lớn.
Ê Mật độ dân số trên toàn bộ đất nước.

Trong những ví dụ trên thể hiện phân giải địa lý của chúng khác nhau
Những đặc điểm khác của thông tin địa lý là thường ít thay đổi (tĩnh)
Ê Những yếu tố tự nhiên và những yếu tố con người tạo ra (đập thủy điện,

hồ chứa vv…), không thay đổi quá nhanh.
Ê Chỉ thông tin tĩnh có thể miêu tả trong bản đồ giấy.

Có thể rất đồ sộ
12

Ê Cỡ terabyte (10

bytes) dữ liệu gửi về từ những vệ tinh trong một

ngày.
9

Ê Cỡ gigabytes (gigabyte = 10 bytes) dữ liệu cần thiết mô tả mạng lưới

đường xá Việt Nam.

13


Chương 2: KHOA HỌC THÔNG TIN ĐỊA LÝ

Dữ liệu địa lý

Hình 2.1 Ba hợp phần của thông tin trong HTTTĐL (theo J.Dangermon, 1983)

Dữ liệu địa lý mô tả những thực thể có vị trí. Dữ liệu địa lý gồm thông tin vị trí
và những thông tin cần quan tâm, được xem như là các thuộc tính của thực thể.

Dữ liệu không gian và phi không gian.
Ê Dữ liệu không gian (trả lời cho câu hỏi về vị trí - ở đâu ?) được thể hiện

trên bản đồ và HTTTĐL dưới dạng điểm (point), đường (line) hoặc
vùng (polygon). Dữ liệu không gian là dữ liệu về đối tượng mà vị trí
của nó được xác định trên bề mặt Trái đất. Dữ liệu không gian sử dụng
trong HTTTĐL luôn được xây dựng trên một hệ thống tọa độ. Tọa độ
lưới chiếu hay hệ thống tọa độ phẳng là vị trí trên mặt cong của trái đất
được chiếu lên mặt phẳng, nếu như diện tích quan tâm nhỏ thì độ biến
dạng gây nên bởi lưới chiếu không đáng kể. Tọa độ địa lý là vị trí được
biểu diễn bằng vĩ độ và kinh độ.

14

Chương 2: KHOA HỌC THÔNG TIN ĐỊA LÝ

Ê Dữ liệu phi không gian (Non-Spatial data hay attribute) (nó là cá gì?)

thể hiện tính chất của đối tượng như chiều dài, rộng của con đường, độ
cao của cây rừng, dân cư của thành phố…dữ liệu phi không gian mô tả
thông tin về đặc điểm của đối tượng.
Ê Dữ liệu thời gian (Temporal data) (nó tồn tại khi nào?), thời điểm tồn

tại hay xuất hiện của đối tượng. Các thông tin không gian (thông tin có
tọa độ) và thông tin thuộc tính có thể biến đổi không phụ thuộc vào
nhau tương đối theo thời gian. Thuộc tính có thể thay đổi theo thời gian
mà vẫn giữ nguyên tọa độ của mình và ngược lại, tọa độ có thể thay đổi
mà vẫn giữ nguyên thuộc tính của chúng. Việc hiểu rõ tính chất này của
mối quan hệ các thông tin cho phép dễ dàng phân tích các hiện tượng,
quá trình động lực trong không gian địa lý.
Ví dụ: sự di chuyển của các cồn cát làm thay đổi vị trí không gian của chúng
nhưng lại giữ nguyên các thuộc tính “cồn cát”. Hoặc ví dụ ngược lại; quá trình
xói mòn làm thay đổi thuộc tính “độ cao” của quả đồi nhưng lại giữa nguyên vị
trí tọa độ của nó.

Thuật ngữ trong cơ sở dữ liệu
Trong CSDL HTTTĐL, cần định nghĩa ngắn gọn và súc tích, mô hình dữ liệu
mô tả mối quan hệ giữa những thực thể.
Xác định một số thuật ngữ:
Entity (Thực thể)
Là “một hiện tượng trong thực tế mà không được phân chia nhỏ ra thành
những hiện tượng cùng loại. Có sự tồn tại độc lập rõ ràng trong thực tế”.
Ví dụ:

Ê Một thành phố là một thực thể (nó tồn tại độc lập có thể chia nhỏ ra

thành các phần nhỏ hơn nhưng các phần này không được gọi là thành
phố, chúng được gọi là Quận).
15


Chương 2: KHOA HỌC THÔNG TIN ĐỊA LÝ

Ê Một khu rừng gồm các mảnh rừng nhỏ là một thực thể.
Ê Các thực thể thực tế như nhà cửa, đường xá, cầu cống....

Đối tượng ( Object)
Là sự trình bày dạng số của tất cả hoặc một phần của thực thể. Là cái có thể
nhìn hay sờ được; hay dạng vật chất chiếm giữ không gian.
Ví dụ:
Ê Một cây là một đối tượng khi ta quan tâm nghiên cứu.
Ê Một ngôi nhà.
Ê Một hồ nước.

Yếu tố (Feature)
Cấu tạo, hình thù, dạng hay diện mạo một người hay vật thể
Thuật ngữ “yếu tố” có từ bản đồ học và sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng
bản đồ đó là kí hiệu (symbol) dùng để mô tả đối tượng/thực thể trên một bản
đồ.
Ví dụ:
Ê Các yếu tố (features) nhân tạo như đường contour, ranh giới hành

chính....
Ê Các yếu tố dạng số được cấu trúc từ các yếu tố đồ họa cơ bản như :

điểm, đường và vùng.
Phương pháp trình bày các yếu tố phụ thuộc vào tỷ lệ.
Ví dụ:
Ê Về phương diện địa lý một thành phố có thể được trình bày như một

điểm (point) nếu như diện tích nghiên cứu ở qui mô lục địa.

16


Chương 2: KHOA HỌC THÔNG TIN ĐỊA LÝ

Ê Thành phố đó có thể được trình bày như một vùng nếu như diện tích

nghiên cứu trong một bang hoặc một quốc gia.

Các kiểu thực thể (Entity types)
Các hiện tượng (phenomena) lưu trữ trong một cơ sở dữ liệu được xác định
như các kiểu thực thể.
Một kiểu thực thể là nhóm hiện tượng tương tự được thể hiện và lưu trữ cùng
kiểu. Ví dụ: đường xá, sông suối, độ cao, thực vật.
Trong HTTTĐL xác định từng kiểu thực thể nhằm:
Giúp cho việc chồng xếp các nhóm thông tin.
Trợ giúp cho việc kiểm chứng nội dung của cơ sở dữ liệu.

Lớp dữ liệu (Layers)
Mỗi lớp có thể trình bày một kiểu thực thể đơn lẻ hoặc một nhóm kiểu thực thể
quan hệ. Ví dụ: một lớp có thể chỉ có các đoạn sông hoặc có thể có sông, hồ,
bờ biển.

Một lớp đối tượng là một tập hợp các đối tượng biểu diễn một tập hợp thực thể.
Ví dụ; tập hợp các điểm thể hiện tập hợp các lỗ khoan.

17


Chương 2: KHOA HỌC THÔNG TIN ĐỊA LÝ

Hình 2.2 Tổ chức các lớp dữ liệu

Thuộc tính (Attribute)
18


Chương 2: KHOA HỌC THÔNG TIN ĐỊA LÝ

Là những mục dữ liệu mô tả thực thể thường là dữ liệu phi không gian.

Giá trị thuộc tính
Giá trị thực sự của thuộc tính có thể đo lường được và lưu trữ trong cơ sở dữ
liệu.
Mỗi kiểu thực thể luôn được gán nhãn (label) và được biết bởi các thuộc tính.
Ví dụ: con đường có tên và được xác định theo lớp của nó như: hẻm hay đường
ô tô.
Các giá trị thuộc tính thường được tổ chức trong các bảng liệt kê các thực thể
theo hàng, cột.
Mỗi kiểu thực thể chúng ta phải mô tả một số thuộc tính.
Ví dụ: thuộc tính cho thực thể “NGƯỜI” và “CHỖ Ở” và thực thể không gian
KHU VỰC là:
Kiểu thực thể

Những thuộc tính

Giá trị thuộc tính

Tên

"John Smith"

Địa chỉ

"14 High Street, Toytown"

Ngày sinh

"July 4 1937"

Kiểu

Separate house

Địa chỉ

"14 High Street, Toytown"

Số lượng phòng

6

Dân số

5, 134

Tuổi: 0-9

520

Tuổi: 10-19

724

Thực thể phi không gian
NGƯỜI

CHỖ Ở

Thực thể không gian
KHU VỰC

19


Chương 2: KHOA HỌC THÔNG TIN ĐỊA LÝ

Những kỹ thuật thông tin địa lý
Là những kỹ thuật-công nghệ để thu thập và phân phối thông tin địa lý. Có ba
kiểu chính:
Hệ thống định vị toàn cầu - (GPS)
Là hệ thống vệ tinh quĩ đạo Trái Đất truyền tải những tín hiệu nhằm định vị trí
trên bề mặt Trái đất. Đặc điểm hệ thống này là:

Ê Những tín hiệu nhận được bởi các thiết bị điện tử đặc biệt. Các thiết bị

này càng ngày càng nhỏ gọn hơn.
Ê Cung cấp trực tiếp phép đo vị trí trên bề mặt Trái Đất.
Ê Định vị trong dạng (kinh, vĩ độ) hay trong một hệ thống chuẩn khác.

Viễn thám
Sử dụng những vệ tinh quĩ đạo Trái Đất thu nhận những thông tin bề mặt Trái
Đất và khí quyển. Thông tin thu nhận được rất khác nhau tùy thuộc vào độ
phân giải không gian, phân giải phổ thu nhận được. Những tín hiệu được
truyền về Trái Đất và thu nhận bởi các trạm thu và những tín hiệu này được
chuyển ra dạng phổ biến là những ảnh số.
Hệ thống thông tin địa lý
HTTTĐL là sự phối hợp phần mềm, phần cứng, dữ liệu, người sử dụng vv.., để
giải quyết vấn đề, cho phép ra quyết định, giúp cho phát triển dự án.

Khái niệm Hệ thống thông tin địa lý - HTTTĐL
Định nghĩa Hệ thống thống tin địa lý
Ủy ban tọa độ quốc gia liên ngành về bản đồ số của Mỹ, 1988 định nghĩa:
Hệ thống thông tin địa lý là tập hợp phần cứng, phần mềm và các thủ tục để
lưu trữ, quản lý, điều khiển, phân tích, mô hình hóa và hiển thị dữ liệu địa lý
20


Chương 2: KHOA HỌC THÔNG TIN ĐỊA LÝ

nhằm giải quyết các vấn đề quản lý và qui hoạch phức tạp.
(Fischer and Nijkamp, 1992):
Là hệ thống thông tin máy tính dùng tiếp nhận, lưu trữ, thao tác, phân tích và
hiển thị dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính liên quan, nhằm giải quyết

những nghiên cứu phức tạp, những vấn đề qui hoạch và quản lý.
HTTTĐL đem lại sự thuận tiện nhờ sự phát triển nhanh của kỹ thuật vi xử lý,
sức chứa dữ liệu cũng như khả năng phân tích dữ liệu.
Dữ liệu ở đây là dữ liệu không gian liên quan với thế giới thực. Trong đó thế
giới thực bao gồm nhiều yếu tố địa lý được thể hiện như những lớp dữ liệu
quan hệ.

21


Chương 2: KHOA HỌC THÔNG TIN ĐỊA LÝ

Hình 2.3 Thế giới thực gồm nhiều lớp dữ liệu quan hệ

Hệ thông tin địa lý một công cụ quản lý, phân tích dữ liệu.
Song song với sự phát triển về kỹ thuật HTTTĐL đó là sự phát triển về các khả
năng ứng dụng của nó. Những yêu cầu mới về kỹ thuật bản đồ, quản lý nguồn
tài nguyên thiên nhiên, giám sát sự biến đổi môi trường sinh thái, quản lý rừng,
quản lý nhân khẩu và nhiều lĩnh vực khác đã biến HTTTĐL trở thành một
trong những ứng dụng máy tính lớn nhất hiện nay.
Tại sao lại phát triển kỹ thuật này (?) bởi vì kỹ thuật HTTTĐL giúp chúng ta tổ
chức dữ liệu về những vấn đề trên, cho phép tích hợp các thông tin, tìm hiểu
được mối liên hệ giữa các yếu tố.
Rất nhiều các chương trình máy tính được sử dụng rộng rãi như Lotus 1-2-3,
Excel, Winword có thể hiểu như là dữ liệu (data) và Auto CAD hiểu là dữ liệu
đồ họa, nhưng nó không phải là HTTTĐL, sự khác nhau là HTTTĐL cho phép
thực hiện mô phỏng, vấn đáp, phân tích dữ liệu, tạo ra những sản phẩm dẫn
xuất.
HTTTĐL không phải đơn giản chỉ là hệ thống máy tính tạo ra bản đồ với tỉ lệ
khác nhau, trong phép chiếu khác nhau hay với màu khác nhau, mà HTTTĐL

là công cụ phân tích. Sức mạnh của HTTTĐL cho phép mô hình hóa, phân
tích, hợp nhất và miêu tả nhiều loại dữ liệu, lưu trữ tạo ra các sản phẩm.
HTTTĐL không chỉ lưu bản đồ để xem diện tích, chiều dài vv... kỹ thuật
HTTTĐL lưu dữ liệu ở dạng mà các nhà chuyên môn tạo ra cách nhìn riêng
của mình.
HTTTĐL mô phỏng, liên kết thông tin địa lý bằng các đối tượng trên bản đồ,
thông tin được lưu như là thuộc tính hay thông số hình học mô tả cho các đối
tượng. Ví dụ một con đường được thể hiện bằng đường trung tâm, điểm
khoáng sản thể hiện bằng các biểu tượng đặc trưng và các thông tin về nó.
HTTTĐL ngày càng trở nên phổ biến với tính năng đồ họa nổi bật cộng với mô
hình 3 chiều sẽ làm cho bản đồ hấp dẫn và quan trọng hơn. Chức năng nối kết
và nhúng đối tượng (Object Lingking and Embedding - OLE) sẽ cho phép nhập
bản đồ vào bất cứ tài liệu nào. Những cơ sở dữ liệu đồ sộ có thể tạo ra những
22


Chương 2: KHOA HỌC THÔNG TIN ĐỊA LÝ

đối tượng bản đồ lớn.
Ví dụ; trên bản đồ nước Việt nam, bạn có thể nhấn vào một Tỉnh, một thành
phố, một con đường là có đủ thông tin cần thiết.
HTTTĐL có những thuận lợi từ sự tiến bộ trong hai lĩnh vực lớn về máy tính:
Ê Phác thảo và vẽ trợ giúp bằng máy tính (CAD) là các thiết bị phục vụ

cho đồ họa
Ê Hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu (DBMS) quản lý thuộc tính và các cột

dữ liệu.
Cả đồ thị và thuộc tính đều được thao tác bởi HTTTĐL. HTTTĐL mạnh hơn
CAD vì dữ liệu đồ thị nối kết với với dữ liệu thuộc tính được điều khiển bởi hệ

quản trị dữ liệu (DBMS). Mỗi hệ HTTTĐL bao gồm DBMS hoặc giao tiếp
được với DBMS. Sự phân biệt rõ ràng giữa hệ HTTTĐL và CAD là khả năng
thực hiện các phân tích không gian.
Tổng hợp các nhận thức trên cho thấy HTTTĐL không chỉ là dụng cụ phác thảo
mà còn là dụng cụ quản lý và phân tích, trợ giúp cho việc ra quyết định với hệ
thống cơ sở dữ liệu có các chức năng mạnh.

23


Chương 3 CÁC THÀNH PHẦN GIS

Chương 3

CÁC THÀNH PHẦN & HỆ
THỐNG CỦA HỆ THỐNG
THÔNG TIN ĐỊA LÝ
Trong chương này sẽ giới thiệu các thành phần của HTTTĐL bao gồm
phần cứng, phần mềm, con người, dữ liệu và các phương pháp. Các hợp
phần này tạo nên 3 hệ thống con của HTTTĐL đó là:

Ê Hệ thống nhập dữ liệu.
Ê Hệ thống quản trị dữ liệu.
Ê Hệ thống xuất dữ liệu.

23