ĐỀ CƯƠNG MÔN HỌC VIỄN THÁM –GIS

ĐỀ CƯƠNG VIỄN THÁM –GIS
1.Khái niệm vàng uyên lý hoạt động của hệ thống viễn thám
•

-

-

-

•
-

-

Khái niệm
Viễn thám là khoa học nghiên cứu các thực thể, hiện
tượng trên trái đất từ xa mà không cần tác động trực tiếp vào nó
Một số định nghĩa tiêu biểu về viễn thám của cấc nhà khoa học khác nhau như:
Viễn thám là một nghệ thuật,khoa học,nói ít nhiều về một sự vật không cần phải
chạm vào vật đó ( Ficher and others, 1976)
Viễn thám là quan sát về một đối tượng bằng một phương tiện cách xa vật trên một
khoảng cách nhất định ((Barrer and Curtis, 1976);
Viễn thám là một khoa học về lấy thông tin từ một đối tượng,được đo từ một khoảng
cách xa vật không cần tiếp xúc với nó.Năng lượng được đot rong các hệ viễn thám
hiện nay là năng lượng điện từ phát ra từ vật quan tâm(Landgrete, 1978);
Viễn thám là ứng dụng vào việc lấy thông tin về mặt đất và mặt nước của trái đất
bằng việc sử dụng cá cảnh thu được từ một đầu chụp ảnh,sử dụng bức xạ phổ điện
từ,đơn kênh hoặc đa phổ,bức xạ hoặc phản xạ từ bề mặt trái đất(JanesCapbell, 1996);
Viễn thám là khoa học vàng hệ thuật thu nhận thông tin về một vật thể,một vùng hoặc
một hiện tượng,quap hân tích dữ liệu thu được bởi những phương tiện không tiếp xúc

với vật,vùng hoặc hiện tượng khi khảo sát(Likkesand and Kiefer, 1986);
Nguyênlýhoạtđộngcủahệthốngviễnthám ( vẽhình)
Gồm 2 quá trình chính đó là thun hận dữ kiện và phân tích dữ kiện
Quá trình thứ nhất : Ta có nguồn năng lượng (A) và sự truyền năng lượn qua khí
quyển (B),năng lượng tác động qua lại với các yếu tố mặt đất (C),các sensors đặt trên
máy bay hoặcvệtinh,tàuvũtrụ (D).Cácsảnphẩmthunhậnđượctừcác sensors có thể ở dạng
hình ảnh hoặc dạng số (E).Tóm lại ở quá trình thứ nhất chúng ta dùng các sensors để
nhận các năng lượng điện từ phản xạ từ bề mặt trái đất
Quá trình thứ 2 – phân tích dữ kiện : Ta tiến hành giải đoán bằng mắt các thông tin
ảnh hoặc bằng máy tính để xử lý các thông tin thu được dưới dạng số (F).Tất cả các
thông tin xử lý được sau này sẽ được thể hiện dưới dạng bản đồ,biểu bảng hoặc các
báo cáo (G) và cuối cùng các sản phầm này được chuyển giao cho những người sử
dụng để phục vụ cho các yêu cầu hay nhiệm vụ cụ thể

1


Câu 2: phân loại viễn thám theo vật mang , nguồn tín hiệu , quỹ đạo , bước
song , phương pháp quét ( ngang – dọc )
-

-

-

-

-

Theo vật mang :

+Phương tiện mang các bộ cảm viễn thám được gọi là các vật mang (điển hình
là máy bay và vệ tinh )
+Các yếu tố chính của vật mang là : độ cao , hình dáng , quỹ đạo và quá trình
bay và trọng tải
Theo nguồn tín hiệu:
+Viễn thám chủ động: nguồn tia tới là tia sáng phát ra từ các thiết bị nhân tạo,
thường là các máy phát đặt trên các thiết bị bay.
+Viễn thám bị động: nguồn phát bức xạ là mặt trời hoặc từ các vật chất tự
nhiên.
Theo đặc điểm quỹ đạo :
+Vệ tinh địa tĩnh: là vệ tinh có tốc độ góc quay bằng tốc độ góc quay của trái
đất, nghĩa là vị trí tương đối của vệ tinh so với trái đất là đứng yên.
+Vệ tinh quỹ đạo cực (hay gần cực): là vệ tinh có mặt phẳng quỹ đạo vuông
góc hoặc gần vuông góc so với mặt phẳng xích đạo của trái đất. Tốc độ quay
của vệ tinh khác với tốc độ quay của trái đất và được thiết kế riêng sao cho thời
gian thu ảnh trên mỗi vùng lãnh thổ trên mặt đất là cùng giờ địa phương và
thời gian thu lặp lại là cố định đối với 1 vệ tinh (ví dụ LANDSAT 7 là 16 ngày,
SPOT là 26 ngày…).
Theo bước song:
+Viễn thám trong dải sóng nhìn thấy và hồng ngoại: mặt trời là nguồn năng
lượng chính. Ngoài ra, công nghệ LiDAR sử dụng tia lazer là trường hợp ngoại
lệ sử dụng năng lượng chủ động.
+Viễn thám hồng ngoại nhiệt: nguồn năng lượng sử dụng là bức xạ nhiệt do
chính vật thể phát ra.
+ Viễn thám siêu cao tần: sử dụng bức xạ siêu cao tần có bước sóng từ một đến
vài chục centimet. Kỹ thuật Radar thuộc viễn thám siêu cao tần chủ động.
Nguồn năng lượng bị động do chính vật thể phát ra
Theo phương pháp quét ( chưa hoàn thành )

Câu 3:Ảnh hưởng của khí quyển đến sự truyền sang , độ phản xạ phổ .Đặc

trưng phản xạ phổ của thổ nhưỡng , nước và thực vật
-

Ảnh hưởng của khí quyển: Khí quyển có thể ảnh hưởng tới số liệu vệ tinh bằng
hai con đường là tán xạ và hấp thụ năng lượng :
+ Hiện tượng tán xạ chỉ làm đổi hướng các tia chiếu mà không làm mất năng
lượng .Hiện tượng tán xạ là do các thành phần khí hoặc các ion khí quyển phản
xạ tia chiếu tới , hoặc do lớp khí quyển dày đặc , mật độ không khí ở các lớp
2


-

không đồng nhất nên khi tia chiếu truyền qua các lớp gây ra hiện tượng khúc
xạ.
+Hiện tượng hấp thụ diễn ra khi tia sang không được tán xạ mà năng lượng
được truyền qua các nguyên tử không khí trong khí quyển và làm mỏng lớp khí
quyển
+Do sự hấp thụ khúc xạ năng lượng mặt trời của các phần tử trong khí quyển
+Do sự hấp thụ có chọn lọc bước sóng của hơi nước , ozon và các hợp chất
không khí trong khí quyển
+Sự tán xạ năng lượng chiếu tới do không đồng nhất của khí quyển và các hạt
nhỏ trong khí quyển
Đặc trưng của phản xạ phổ của thổ nhưỡng , thực vật , nước
Thực vật: Thực vật khỏe mạnh chứa nhiều diệp lục tố ( Cholorophil ) , phản
xạ rất mạnh ánh sánh có bước song từ 0,45- 0, 67 μm (tương ứng với dải sóng
màu lục – green) vì vậy ta nhìn thấy chúng có màu xanh lục. Khi diệp lục giảm
đi , thuwch vật chuyển sang có khả năng phản xạ ánh sáng đỏ trội hơn. Kết quả
là lá cây có màu vàng ( do tổ hợp màu Green và red) hoặc đỏ hẳn ( rừng khí
hậu lạnh, hiện tượng này khá phổ biến khi mùa đông đến) ở vùng hồng ngoại

hản xạ ( từ 0.7- 1.3 μm ) thực vật có khả năng phản xạ rất mạnh, khi sang vùng
hồng ngoại nhiệt và vi sóng ( Microwwave) một số cự trị ở vúng sóng dài làm
tăng khả năng hấp thụ ánh sáng của hơi nước trong lá, khả năng phản xạ của
chúng giảm đi rõ rệt và ngược lại, khả năng hấp thụ ánh sáng tăng lên.
Nước: Nước trong chỉ phản xạ mạnh ở vùng sóng của tia xanh lơ ( blue) và
yếu dần khi sang vùng xanh lục ( green ), triệt tiêu ở cuối sóng đỏ( red) . Khi
nước bị đục, khả năng phản xạ tăng lên do ảnh hưởng sự tán xạ vật chất lơ
lửng. Sự thay đổi về tính chất của nước ( độ đục, độ mặn, độ sâu, hàm lượng
Clorophyl,,..... ) đều ảnh hưởng đến tính chất phổ của chúng. Nghĩa là khi tính
chất nước thay đổi , hình dạng đường cong và giá trị phổ phản xạ sẽ bị thay
đổi.
Thổ nhưỡng: Đường cong phổ phản xạ của đất khô tương đối đơn giản, ít có
nhuwngc cựa đại và cực tiểu một cách rõ ràng, lý do chính là các yếu tố ảnh
hưởng đến tính chất phổ của đất khá hức tạp và không rõ ràng như ở thực vật.
Các yếu tố ảnh hưởng đến đường cong phổ hản xạ của đất là: lượng ẩm , cấu
trúc của đất ( tỉ lệ cát , bột , sét ) , độ nhám bề mặt, sự có mặt của các oxy kim
loại , hàm lượng các chất hữu cơ.... các yếu tố đó làm cho đường cong phổ
phản xạ biến đôngh rất nhiều quanh đường cong có giá trị trung bình. Tuy
nhiên quy luật chung là giá trị phổ phản xạ của đất tăng dần về phía sóng có
bước sóng dài. Cực trị hập thụ phổ do hơi nước cũng diễn ra ở vùng 1,4; 1,9;
2,7 μm.

Câu 4 Khái niệm ảnh số ,Độ phân giải ảnh vệ tinh
3


-Ảnh số : Là tập hợp các hữu hạn điểm ảnh (pixel) mỗi Pixel được biểu diễn dưới
dạng một số hữu hạn là bit
+Có 3 loại ảnh :
-Ảnh đen trắng : biểu diễn dưới dạng 1 bit 0 hoặc 1

-Ảnh grayscale: Mỗi điểm ảnh biểu diễn bằng mức chói khác nhau, dùng 8 bit
-Ảnh màu : Mỗi điểm ảnh chia ra làm 1 tín hiệu chói và các tín hiệu màu ,dùng
lớn hơn 24 bit
- Độ phân giải ảnh vệ tinh:
a. Độ phân giải không gian . Là kích thước nhỏ nhất của một vật mà bộ cảm ghi phổ
có thể nhận biết được về mỗi đối tượng không gian phân ccahs được với đối tượng
không gian khác nằm kề đối tượng này. Độ lớn của pixel ảnh sẽ là đơn vị xác định độ
phân giải không gian của hệ thống.
b. Độ phân giải phổ. Là số lượng kênh ảnh của ảnh số về một khu vực nào đó. Số
lượng kênh ảnh phụ thuộc vào khả năng ghi phổ của thiết bị ghi hay bộ cảm. Độ phân
giải hổ cao nhất đạt đến hơn 200 kênh gọi là hệ siêu phổ.
c. Độ phân giải thời gian. Là khả năng chụp lặp lại của vệ tinh ở cùng 1 vị trí. Không
liên quan đếnbộ cảm mà liên quan đến chu kỳ của vệ tinh. d. Độ phân giải bức xạ. Là
khả năng phân biệt độ xám của các đối tượng trên ảnh.
Câu 5 Khái niệm phân loại có kiểm định , không kiểm định ? Vẽ sơ đồ và trình bày
quá trình phân loại ảnh có kiểm định – không kiểm định
** Phân loại ảnh có kiểm định: Phân chia một cách có kiểm định các giá trị DN• của
các pixel ảnh theo từng nhóm đơn vị lớp phủ mặt đất
Sơ đồ•
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.

ảnh số
xác định các lớp đối tượng
Lựa chọn vùng mẫu cho từng đối tượng

Tính toán các chỉ số thống kê
Chọn thuật toán phân loại
Kiểm định kết quả (yes)
Lập bản đồ phân loại ( no -> 3)

Quá trình phân loại có kiểm định
- Xác định lớp đối tượng

4


Phụ thuộc vào mục tiêu và đặc điểm của khu vực nghiên cứu Các lớp đối tượng
phải được xác định rõ
- Lựa chọn vùng mẫu: Sử dụng nguồn tư liệu bổ sung Vùng mẫu: chắc chắn chính
xác và đủ lớn Số lượng vùng mẫu: đủ lớn, phân bố đều, tránh chọn ở biên, khu
vực “mixed pixel”
- Tính toán các chỉ số thống kê
- Chọn thuật toán phân loại: thông qua các tham số thống kê các đặc trưng phổ của
ảnh để gán và phân loại pixel, có thể dùng MINDIS hoặc MLC
- Kiểm định kết quả: kiểm tra kết quá nếu đúng ta sẽ lập bản đồ phân loại, nếu sai,
lựa chọn lại vùng mẫu và tính toán lại.
**-Phân loại ảnh không kiểm định. Là việc phân loại thuần túy theo tính chất phổ
mà không biết rõ tên hay tính chất của lớp phổ đó và việc đặt tên chỉ là tương đối
Sơ đồ:
1.
2.
3.
4.
5.
6.

7.

ảnh số
xác định lớp đối tượng
tách biệt dữ liệu thành các nhóm
phân nhóm dữ liệu
gán nhãn cho từng cụm
kiểm định kết quả
lập bản đồ phân loại

- Trình bày quá trình phân loại ảnh không kiểm định
Bước 1: Chuẩn bị ảnh cần phân tích.
Bước 2: Phụ thuộc vào mục tiêu và đặc điểm của khu vực nghiên cứu phân lớp phổ
một cách tương đối với tài liệu mặt đất.
Bước 3: Dựa vào số khoảng phổ đồng nhất xác định một cách tương đối số lượng các
nhóm phổ.
Bước 4:
- Có 2 cách để phân nhóm dữ liệu: định ra số lượng phổ nhiều nhất trong phân loại.
-C1: sử dụng máy tự phân loại theo đối tượng.
C2: dựa trên mẫu nhóm phổ của biểu đồ phân bố phổ .
5


Bước 5: Gắn từng nhóm phổ với đối tượng không gian thực và đặt tên cho chúng qua
việc khảo sát thực địa hoặc đối sánh trên bản đồ.
Bước 6: Sử dụng thuật toán phân loại : ISO Data, Kmean.
- Thuật toán Kmean:
.•Lựa chọn ngẫu nhiên các lớp đối tượng. (tính toán trọng tâm các lớp)
• Hình thành lớp mới
.• Tính toán khoảng cách từ các pixel đến trọng tâm các lớp mới.

• Lặp lại cho đến khi khoảng cách giữa các nhóm đối tượng là không đổi.
• Các tham số phải được xác định trước.
N – số lần tối đa các đối tượng sẽ phân loại.
M – số lần lặp tối đa.
T – ngưỡng thay đổi (là ngưỡng mà sau mỗi lần lặp %pixel của các nhóm không vượt
quá T)
Lưu ý: Nếu quá trình kiểm định không đưa ra kết quả đúng ta quay lại bước 3 để tiến
hành lại
Câu 6 khái niệm GIS và trình bày các chức năng cơ bản của GIS
Khái niệm :
G: geographic
I: information
S:System
GIS: là Thông tin địa lý bao gồm dữ liệu về bề mặt trái đất và các diễn giải dữ
liệu để con người dễ hiểu. Nhìn chung thì thông tin địa lý được thu thập từ bản đồ
hay được thu thập thông qua đo đạc, viễn thám, điều tra, phân tích hay mô phỏng.
Thông tin địa lý bao hàm hai loại dữ liệu: không gian và phi không gian.
*Chức năng:
Chứcnăngđođạc: Các thông số đo là các giá trị số đơn giản mô tà những đặc điểm
không gian cơ bản của thông tin. Nó bao gồm các chức năng như :
Tính tổng số điểm trong một phạm vi nhấtđịnh
Xác định điểm trong vùng
Đo chiều dài (đường thẳng, đường cong
Xác định chu vi 1 vùng cho trước

1.
-

6

-

Tính toán diện tích mặt cắt, thể tích căn cứ trên mô hình địa hình

-

Chức năng hỏi đáp tìm kiếm và hiển thị thông tin tìm kiếm: tìm kiếm là quá trình lựa
chọn thông tin theo những điều kiện nhất định từ tập hợp dữ liệu sẵn có mà không
làm thay đổi dữ liệu ban đầu. Để làm việc này thì người ta cần đưa ra một lệnh tìm
kiếm áp dụng cho 1 hoặc nhiều dữ liệu chuyên đề
Tìm kiếm theo tên
Tìm kiếm theo vị trí tọa độ
Tìm kiếmtrong mộtphạm vi địa lí xác định
Tìm kiếm theo tập hợp đại số Boolean
Hiển thị đối tượng tìm kiếm trên bản đồ gắn với dữ liệu tương ứng

3.
-

Chức năng hiệu chỉnh, biến đổi bản đồ
Lược bỏ các đường thừa
Tinh giản đường
Làm trơn đường
Thay đổi tỉ lệ
Hiệu chỉnh biến dạng hình học
Thay đổi hệ chiếu
Thay đổi trục tọa độ/xoay tọa độ

4.

-

Chức năng tạo lập, khái quát bản đồ
Xác định tâm điểm vùng
Xây dựng đường đẳng trị
Tạo vùng giá trị tương đối căn cứ từ giá trị các điểm đo được
Phân vùng bản đồ chủ đề
Chuyển đổi vector sang raster

5.
-

Chức năng tạo vùng bao
Vùng bao quanh điểm
Vùng bao quanh đường
Vùng bao quanh vùng

6.
-

Một sốchức năng khác trong xử lí raster
Lựa chọn hành lang tối ưu
Tính toán khoảng cách tiếp cận
Tìm theo bán kính lũy tiến
Thống kê diện tích qua chồng xếp raster
Chồng xếp các bản đồ qua mô hình đại số Boolean

7.
-

Chức năng phân tích địa hình
Phân tích tầm nhìn
Phân tích cường độ chiếu sáng
Nội suy lưới địa hình từ các giá trị độ cao đo được

2.

7


-

Xác định thiết diện mặt cắt
Xác địnhvùng tụ thủy
Phân tích độ dốc/hướng dốc
Xây dựng đường đòng mức địa hình
Hiển thị 3 chiều

8.
-

Chức năng nội suy
Nội suy cục bộ: nội suy cục bộ chỉ tính tới những điểm được quan sát lân cận
Nội suy toàn cầu: sử dụng toàn bộ tập hợp điểm đã biết
Kriging tổ hợp hai phương pháp nội suy trên

Câu 7 : Các thành phần cơ bản của hệ thống GIS
Một hệ thống thông tin địa lý gồm sáu thành phần cơ bản là: tập hợp phần
cứng, tập hợp các modul phần mềm, cơ sở dữ liệu, con người, hệ thống mạng
kết nối và thủ tục quản lý.

1.

Tập hợp phần cứng
Máy tính có ổ cứng để lưu trữ dữ liệu và phần mềm ngoài ra còn có thể
lưu trữ thông qua mạng hoặc ổ đĩa CDROM hoặc các thiết bị ngoại vi khác.
Bằng số hóa hoặc máy quét được dung để chuyển đổi bản đồ giấy và tài liệu
sang dạng số để có thể sử dụng được bởi các chương trình phần mềm máy
tính. Máy in khổ lớn, máy in hoặc bất cứ phương tiện hiển thị nào khác
được sử dụng để hiện thị kết quả xử lý thông tin. Máy tính có thể nối với
nhau chia sẻ tài nguyên và lập thành mạng thông quan cáp hay đường điện
thoại với modem.

Tập hợp phần mềm
Phần mềm GIS có thể được chia ra thành 5 nhóm chức năng sau:
- Nhóm nhập dữ liệu
- Nhóm lưu trữ và quản trị dữ liệu địa lý
Nhóm hiển thị dữ liệu và ra báo cáo
Nhóm chuyển đổi dữ liệu
Nhóm giao diện với người sử dụng
Nhóm nhập dữ liệu bao gồm tất cả các khía cạnh liên quan đến thu thập dữ liệu từ
bản đồ có sẵn khảo sát thực địa và thông tin viễn thám và chuyển đổi chúng
sang dạng số tiêu chuẩn. Có nhiều công cụ để thực hiện việc này bao gồm: màn
hình giao diện trực tiếp và con chuột, bàn số hóa, chương trình word và excel,
máy quét…
Lưu trữ và quản trị dữ liệu liên quan đến cách thức quản lý dữ liệu về liên kết, dữ
liệu vị trí (điểm, đường, vùng biểu diễn đối tượng địa lý trên bề mặt trái đất)
2.

8

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu cửa GIS bao gồm các thành phần cơ bản là: Tra cứu, thu
nạp dữ liệu, thao tác biến đổi dữ liệu và hiện thị kết quả báo cáo.
Chương trình máy tính dùng để tổ chức dữ liệu được gọi là hệ quản trị cơ sở dữ liệu.
Các modul chương trình bao gồm:
Nhập, kiểm tra và sửa chữa dữ liệu
Lưu trữ dữ liệu và điều hành dữ liệu
Thành lập dữ liệu đầu ra và biểu diễn dữ liệu
Đối thoại với người dùng
Một số các phần mềm quản trị dữ liệu phi không gian hiện nay đang lưu hành
trên thị trường là: ORACLE. SYSBASE, SQL Sever và các phần mềm khác:
CAD, Microstation, AutoCAD, một số phần mềm quản trị cả hai kiểu dữ liệu:
Arc/info, Geo/SQL, Spars, Microstation,Geographic.
Nhóm đầu ra và hiển thị dữ liệu bao gồm hiển thị màn hình, máy in, máy vẽ,
thiết bị từ tính. Dữ liệu có thể biểu diễn dưới dạng bản đồ, bảng số và các hình
vẽ.
Biến đổi dữ liệu gồm có hai dạng:
a. Biến đổi nhằm mục đích loại từ các lỗi dữ liệu hoặc cập nhập chúng cho phù
hợp với các thông tin khác.
b. Một loại các phương pháp phân tích không gian áp dụng lên các dữ liệu để trả
lời các câu hỏi đặt ra trong GIS.
Biến đổi dữ liệu có thể áp dụng cho các khía cạnh không gian, quan hệ topo, và phi
không gian của dữ liệu một cách riêng biệt hoặc kết hợp. Nhiều phép biển đổi ví
dụ như biến đổi liên quan đến thay đổi tỷ lệ, thay đổi hiện chiếu, truy cập logic,
tính toán diện tích, chu vi là những biến đổi có tính chất phổ biến trong bất kỳ
hệ GIS nào. Các biến đổi khác có thể mang tính ứng dụng đặc thù mà việc đưa
vào hệ thống GIS tùy thuộc vào yêu cầu của người sử dụng
Hầu hết các hệ thống GIS đều có một loạt các giao diện với người sử dụng.giao diện
đơn giản nhất là các lệnh menu mà có thể chọn lệnh dễ dàng bằng cách chỏ và
nhập chuột. Cách thay thế là gõ lệnh đơn giản thông qua bộ chuyển đổi ngôn

ngữ lệnh CLI.
Cơ sở dữ liệu
Là một tập hợp liên hoàn các dữ liệu về một đối tượng nào đó. Cơ sở dữ liệu địa lý
chứa đựng dữ liệu mang tính chất không gian của một đối tượng trên một khu
vực nào đó, nó là một cấu phần rất quan trọng của hệ thông GIS. Nó quan trong
vì 2 lý do: Chi phí cho việc xây dựng, duy trì cập nhập cơ sở dữ liệu rất lớn và
nó có ảnh hưởng rất lớn đến tất cả các phép phân tích, mô hình hóa và việc ra
quyết định.
3.

4.

Con người
9


Một hệ thống GIS sẽ là vô dụng nếu không có người thiết kê, lập trình, duy trì, vào
số liệu cũng như đánh giá kết quả. Số lượng nhân viên và vai trò cụ thể của họ
phụ thuộc vào từng dự án GIS cụ thể. Mỗi một nhân viên đảm nhiệm 1 vài vai
trò khác nhau hoặc nhiều nhân viên thực hiện cùng 1 nhiệm vụ.
Nhóm sử dụng GIS bao gồm người sử dụng chuyên nghiệp, nhân viên văn
phòng, kỹ thuật viên.
Ban quản lý bao gồm các nhà tài trợ, đại diện người sử dụng, người quản lý GIS
Nhóm GIS bao gồm người quản lý GIS, người quản lý dự án, quản lý hệ thống, phát
triển ứng dụng.
Các nhà tư vấn bên ngoài bao gồm tư vấn chiến lược, quản lý dự án, tư vấn kỹ
thuật.
Các nhân viên khác bao gồm quản lý hệ thống, đào tạo viên, quản lý hành chính.
Hệ thống mạng
Một thành phần rất quan trọng của hệ thống GIS là hệ thống mạng. Nếu không có hệ

thống mạng thì sẽ không có sự kết nối nhanh chóng hay chia sẻ thông tin dạng
số, ngoại trừ giữa 1 nhóm người tập trung xung quanh màn hình của 1 máy tính
Ưu điểm của nổi bật của hệ thống mạng là: người sử dụng kết nối internet sẽ tác
động trực tiếp được vào các phần bản đồ chỉ bằng các thao tác đơn giản như
click chuột vào địa chỉ đường dẫn trang web chứa bản đồ đó mà không cần phải
cài đặt bất kỳ 1 phần mền khai thác dữ liệu nào và đặc biệt là chúng ta có thể
khai thác được số lượng lớn tài liệu trong thời gian nhanh chóng thông quan các
trang web chuyên ngành
5.

Thủ tục quản lý
Ngoài tất cả các thành phần nêu trên, một hệ thống GIS còn đòi hỏi có 1 sự quản lý
thích hợp và hiệu quả. Tổ chức, cơ quan làm việc trong lĩnh vực GIS cần phải
thiết lập 1 quy trình thủ tục quản lý điều hành, cơ chế báo cáo công việc, các đầu
mối quản lý và các cơ chế khác để đảm bảo rằng các hoạt động của dự án GIS là
nằm trong dự toán, duy trì được chất lượng cao của công việc và nhìn chung là
đáp ứng được những yêu cầu dự án GIS nói riêng và hoạt đông của cơ quan tổ
chức đó nói chung.
6.

Câu 9 Ưu nhượng điểm của Vector, Raster
Raster
Vector
Ưu Điểm
1. Cấu trúc dữ liệu đơn giản
1. Dứ liệu gọn chiếm ít bộ nhớ
2. Các thao tác chập bản đồ thực
hơn mô hình raster
hiện dễ dàng và hiệu quả hơn
2. Cho phép mã hóa topo hiệu quả

10


Mô hình này cần thiết cho việc
thao tác xử lí có hiệu quả các ảnh
số
4. Thích hợp với việc sử dụng dữ
liệu viễn thám
5. Bài toán mô phỏng có thể thực
hiện được do đơn vị không gian
giống nhau
6. Kỹ thuật ít tốn kém và có thể phát
triển mạnh
Nhược điểm
1. Dữ liệu cồng kềnh ( dung lượng
lớn chiếm nhiều bộ nhớ tuy vậy
kỹ thuật nén có thể giải quyết vấn
đề này)
2. Mối quan hệ topo có thể thể hiện
được với cấu trúc raster . Do vậy
các bài toán mạng rất khó thực
hiện
3. Bản đồ raster trình bày không đẹp
mắt như đối với bản đồ vector vì
đường ranh giới cùng hiện diện ở
dạng bẫy gấp chứ không trơn chu
như bản đồ vẽ tay. Điều này chỉ
được khắc phục một phần bằng
cách tăng mật độ ô tuy nhiên có
thể dẫn đến việc tăng dung lượng

lớn file
4. Độ chính xác có thể giảm nếu sử
dụng kích thước mắt lưới không
hợp lí
5. Khối lượng tính toán trong biến
đổi hệ tọa độ là rất lớn

hơn và vì vậy cho phép thực
hiện các phép liên quan đến
các thông tin topo ( như trong
bài toán phân tích mạng )
3. Mô hình này thích hợp cho các
thể hiện bản đồ giống với bản
đồ vẽ tay truyền thống
4. Thích hợp với dữ liệu tọa độ
trực tiếp.

3.

1.
2.

3.
4.
5.

Cấu trúc dữ liệu phức tạp hơn
raster
Các phép chập bản đồ khó thực
hiện được và nó đòi hỏi tốc độ xử

lí máy tính cao
Sự biến thiên không gian khó có
thể thể hiện một cách hiệu quả
Các thao tác xử lí ảnh số khó thực
hiện trên model vector
Chi phí in ấn cao kỹ thuật tốn
kém

Câu 10 : Mô hình dữ liệu topology: khái niệm , tính chất , ưu nhược điểm
Khái niệm : Là một mô hình phức tạp có các đối tượng quản lý không chỉ bởi tọa độ
mà còn cả bằng mối quan hệ không gian giữa các đối tượng.
Tính chất
- Mô tả các trọng vẹn thông tin của các đối tượng không gian bao gồm :
+ Thông tin về vị trí không gian (Spatial data): Thông tin được thể hiện theo
mô hình vector, bằng các tọa độ mô tả vị trí , hình dạng , đường biên của các
đối tượng.
11


+Thông tin về quan hệ không gian : Mô hình dữ liệu topology thể hiện quan hệ
không gian dưới 3 kiểu quan hệ là :
• Liên thông với nhau thể hiện dưới dạng file đường – điểm nối
• Kề nhau thể hiện dưới dạng file mô tả đường bao
• Nằm trong nhau , phủ nhau
- Thông tin về vị trí không gian
+Dữ liệu không gian các đối tượng vùng là một tập hợp các đối tượng đường ,
định nghĩa đường bao vùng và một điểm nhãn
+Điểm nhãn nằm trong đối tượng vùng có ý nghĩa để xác định cho vùng này
- Mô hình topology dùng các quan hệ không gian để định nghĩa các đặc tính
không gian của các đối tượng

- Áp dụng mô hình topology để xây dựng dữ liệu cơ sở không gian
+Đường ranh giới tạo thành đường bao thửa đất luôn đảm bảo tính khép kín
tuyệt đối về tọa độ
+Các đường ranh giới thửa không được phép giao nhau phải vuông góc nhau
tại đầu hoặc cuối đường( tại điểm nút NODE)
Cơ sở dữ liệu chuẩn là dữ liệu không còn lỗi như : bắt quá , bắt chưa tới , dùng chưa
khép
** Ưu nhược điểm
Ưu:
Miêu tả tốt thực tế
Gắn kết nhiều cấu trúc dữ kiệu liệu
Topology có thể mô tả trong mạng
Đồ hoạc chính xác
Nhược:
Cấu trúc dữ liệu phức tạp
Mô phỏng khó khăn
Một bài phân tích không gian là khó khăn hoặc không thể thi hành .
Câu 12 Chồng xếp các lớp dữ liệu
Chồng các lớp thông tin khác nhau để phân tích không gian là một phép toán
không gian quan trọng trong GIS. 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. Các chức năng chồng lớp số học và logic là một bộ
phận trong các phần mềm GIS.
Chồng lớp số học bao gồm những phép toán như cộng, trừ, nhân, chia từng giá
trị trong lớp dữ liệu với một giá trị tại vị trí tương ứng trong lớp dữ liệu thứ hai
Chức năng chồng các lớp bản đồ cho phép người sử dụng đặt các lớp dữ liệu lên
nhau trên cơ sở các quan hệ không gian. Ghép bản đồ tạo ra các loại dữ liệu tổng quát
hơn trong bản đồ
12

Phép chồng ghép và khả năng đánh giá các quan hệ không gian có thể là chức
năng được biết đến nhiều nhất của các hệ thống GIS. Quan hệ giữa các lớp dữ liệu có
thể được truy vấn thông qua các biểu thức toán học (logic) hoặc/ và bằng trực quan
họa hình.
Phép chồng ghép bản đồ sử dụng các biểu thức logic hoặc các hàm không gian
và tích trữ kết quả trong CSDL GIS như là các lớp dữ liệu mới (hình IV.9.2. a). Do
các lớp đã được biến đổi đồng nhất về tọa độ và hệ tham chiếu nên chúng có thể được
chồng khớp lên nhau về mặt kích thước không gian. Ví dụ các đường sông ngòi
(lines) và vị trí đã quan sát thấy động vật quý hiếm như hưu nai (points) có thể được
tích hợp với dữ liệu về diện tích rừng (polygons) để tạo nên một CSDL mới diễn tả
quan hệ giữa 3 yếu tố đó thành bản đồ khu vực sống của động vật.

a- Chồng ghép dữ liệu không gian

b-Chồng ghép bản đồ
Chức năng ghép bản đồ cho phép người sử dụng biến một lớp dữ liệu phức tạp
thành một lớp dữ liệu mới trong đó các đường phân cách hai vùng có cùng một giá trị
13


thông số bị loại trừ (dissolve) như diễn tả trong hình b) Kết quả là một lớp có giá trị
dữ liệu tổng quát hơn. Chức năng này thực chất là chức năng ngược của phép chồng
xếp bản đồ
Câu 11 Khái quát các dạng dữ liệu phân tích không gian trong hệ thống thông tin địa
lý .
Dữ liệu không gian có hai mô hình lưu trữ là Vector và Raster:
♦

Dữ liệu dạng Vector là các điểm tọa độ (X,Y) hoặc là các quy luật tính toán toạ

độ và nối chúng thành các đối tượng trong một hệ thống tọa độ nhất định.
Các kiểu đối tượng địa lý dạng vectơ :
•
•
•
•

♦

Kiểu điểm: 1 toạ độ (x,y) trong 2D hoặc 1 toạ độ (x,y,z) trong 3D, 0 chiều.
Kiểu đường: danh sách các tọa độ x1y1,x2y2, …, xnyn hoặc là một hàm toán
học, 1 chiều, tính được chiều dài.
Kiểu vùng: tập các đường khép kín, 2 chiều, tính được chu vi và diện tích
Kiểu bề mặt: chuỗi tọa độ xyz, hàm toán học, 3 chiều, tính được diện tích
bề mặt, thể tích.

Dữ liệu Raster (ảnh đối tượng) là dữ liệu được tạo thành bởi các ô lưới có độ
phân giải xác định. Loại dữ liệu này chỉ dùng cho mục đích diễn tả và minh hoạ chi
tiết bằng hình ảnh thêm cho các đối tượng quản lý của hệ thống.
Một diện tích địa lý được chia thành các hàng-cột, tạo nên các điểm ảnh
(pixel). Độ lớn nhỏ của các hàng/cột (hay điểm ảnh) tạo nên độ phân giải của dữ liệu.
Ví dụ : điểm ảnh có kích thước 10 x 10 m. Vị trí điểm ảnh được xác định bởi số
hàng/số cột.
Dữ liệu dạng raster có thể là dữ liệu thô (ảnh vệ tinh, file ảnh scan của bản đồ,
file chụp của máy ảnh số, …) hoặc là dữ liệu không gian của một số phần mềm GIS.
Lớp đối tượng (layer): Thành phần dữ liệu đồ thị của hệ thống thông tin địa lý
hay còn gọi là cơ sở dữ liệu bản đồ được quản lí ở dạng các lớp đối tượng. Mỗi một
lớp chứa các hình ảnh bản đồ liên quan đến một chức năng, một ứng dụng cụ thể.
Lớp đối tượng là tập hợp các hình ảnh thuần nhất dùng để phục vụ cho một ứng dụng
cụ thể và vị trí của nó so với các lớp khác trong một hệ thống cơ sở dữ liệu được xác

định thông qua một hệ toạ độ chung. Việc phân tách các lớp thông tin được dựa trên
cơ sở của mối liên quan logic và mô tả họa đồ của tập hợp các hình ảnh bản đồ phục
vụ cho mục đích quản lí cụ thể

14


Câu 8: Mô hình cấu trúc cơ sở dữ liệu của GIS : dữ liệu không gian , dữ liệu thuộc
tính,liên kết dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính ,dữ liệu DEM ( khái niệm
DEM,mục đích của DEM , các bước xây dựng DEM)
Cơ sở dữ liệu của GIS gồm hai phần cơ bản là dữ liệu bản đồ (hay gọi là dữliệu đồ
thị) và dữ liệu thuộc tính (hay gọi là dữ liệu phi đồ thị). Mỗi một loại dữ liệu có đặc
trưngriêng và chúng khác nhau về yêu cầu lưu trữ, xử lí và hiển thị.
Dữ liệu không gian:Là những mô tả số của hình ảnh bản đồ. Chúng bao gồm toạ độ,
quy luật và các ký hiệu dùng đểxác định hình ảnh cụ thể của bản đồ trong một khuôn
dạng hiểu được của máy tính. HTTÐL dùngcác dữ liệu đồ thị để tạo ra một bản đồ
hay hình ảnh bản đồ trên màn hình hoặc trên giấy thôngqua thiết bị ngoại vị. Có 6
loại thông tin bản đồ dùng để thể hiện hình ảnh bản đồ và ghi chú củanó trong hệ
thống thông tin địa lí như sau:
•Ðiểm (Point)
•Ðường (Line)
•Vùng (Polygon)
•Ô lưới (Grid cell)
•Ký hiệu (Sympol)
• Ðiểm ảnh (Pixel)Dữ liệu bản đồ có thể lưu trữ ở dạng Vector hoặc dạng Raster. Dữ
liệu dạng Vector là các điểmtọa độ (X,Y) hoặc là các quy luật tính toán toạ độ và nối
chúng thành các đối tượng trong một hệthống tọa độ nhất định. Dữ liệu Raster (ảnh
đối tượng) là dữ liệu được tạo thành bởi các ô lướicó độ phân giải xác định. Loại dữ
liệu này chỉ dùng cho mục đích diễn tả và minh hoạ chi tiếtbằng hình ảnh thêm cho
các đối tượng quản lý của hệ thống.Lớp đối tượng (layer): Thành phần dữ liệu đồ thị

của hệ thống thông tin địa lí hay còn gọi là cơsở dữ liệu bản đồ được quản lí ở dạng
các lớp đối tượng. Mỗi một lớp chứa các hình ảnh bản đồliên quan đến một chức
năng, một ứng dụng cụ thể. Lớp đối tượng là tập hợp các hình ảnhthuần nhất dùng để
phục vụ cho một ứng dụng cụ thể và vị trí của nó so với các lớp khác trong một hệ
thống cơ sở dữ liệu được xác định thông qua một hệ toạ độ chung. Việc phân tách
cáclớp thông tin được dựa trên cơ sở của mối liên quan logic và mô tả họa đồ của tập
hợp các hìnhảnh bản đồ phục vụ cho mục đích quản lí cụ thể.
Dữ liệu thuộc tính:Là những mô tả về đặc tính, đặc điểm và các hiện tượng xảy ra
tại vị trí địa lí xác định mà chúngkhó hoặc không thể biểu thị trên bản đồ được.
Cũng như các hệ HTTÐL khác, hệ thống này có 4loại dữ liệu thuộc tính:
• Ðặc tính của đối tượng:liên kết chặt chẽ với các thông tin đồ thị, các dữ liệu này
được xử lí theo ngôn ngữ hỏi đáp cấu trúc (SQL) và phân tích.Chúng được liên kết
15


với cáchình ảnh đồ thị thông qua các chỉ số xác định chung, thông thường gọi là mã
địa lí vàđược lưu trữ trong cả hai mảng đồ thị và phi đồ thị. Hệ HTTÐL còn có thể xử
lí các thôngtin thuộc tính riêng rẽ và tạo ra các bản đồ chuyên đề trên cơ sở các giá trị
thuộc tính.Các thông tin thuộc tính này cũng có thể được hiển thị như là các ghi chú
trên bản đồhoặc là các tham số điều khiển cho việc lựa chọn hiển thị các thuộc tính
đó như là các kýhiệu bản đồ.
•Dữ liệu tham khảo địa lí:Mô tả các sự kiện hoặc hiện tượng xảy ra tại một vị trí xác
định.Không giống các thông tin đặc tính, chúng không mô tả về bản thân các hình
ảnh bản đồ,thay vào đó chúng mô tả các danh mục hoặc các hoạt động như cho phép
xây dựng cáckhu công nghiệp mới, nghiên cứu y tế, báo cáo hiểm họa môi trường. . .
liên quan đếncác vị trí địa lí xác định. Các thông tin tham khảo địa lí đặc trưng được
lưu trữ và quản lítrong các file độc lập và hệ thống không thể trực tiếp tổng hợp với
các hình ảnh bản đồtrong cơ sở dữ liệu của hệ thống. Tuy nhiên các bản ghi này chứa
các yếu tố xác định vịtrí của sự kiện hay hiện tượng.
•Chỉ số địa lí:là các chỉ số về tên, địa chỉ, khối, phương hướng định vị,... liên quan

đếncác đối tượng địa lí, được lưu trữ trong Hệ thông tin địa lí để chọn, liên kết và tra
cứu dữ liệu trên cơ sở vị trí địa lí mà chúng đã được mô tả bằng các chỉ số địa lí xác
định.Mộtchỉ số địa lý có thể bao gồm nhiều bộ xác định cho các thực thể sử dụng từ
các cơ quankhác nhau như là lập danh sách các mã địa lý mà chúng xác định mối
quan hệ khônggian giữa các vị trí hoặc giữa các hình ảnh hay thực thể địa lý.
•Quan hệ không gian giữa các đối tượng: rất quan trọng cho các chức năng xử lý
củaHTTÐL. Các mối quan hệ này có thể đơn giản hay phức tạp như sự liên kết,
khoảngcách tương thích, mối quan hệ topo giữa các đối tượng.
** Mối quan hệ giữa dữ liệu bản đồ và dữ liệu thuộc tínhHTTÐL sử dụng
phương pháp chung để liên kết hai loại dữ liệu đó thông qua bộ xác định, lưu trữđồng
thời trong các thành phần đồ thị và phi đồ thị. Các bộ xác định có thể đơn giản là một
sốduy nhất liên tục, nhẫu nhiên hoặc là các chỉ báo địa lí hay dữ liệu vị trí lưu trữ. Bộ
xác định chomột thực thể có thể chứa tọa độ phân bố của nó, số hiệu mảnh bản đồ,
mô tả khu vực hoặc làmột con trỏ đến vị trí lưu trữ của dữ liệu liên quan.
*** DEM :
**Khái niệm : mô hình số hóa độ cao (DEM) là sự thể hiện bằng số độ cao của bề
mặt đất , độ cao của tầng đất , của mực nước ngàm so với độ cao của bề mặt đất.
**Mục đích của DEM:có nhiều ứng dụng trong thực tiễn:
Thể hiện được những ưu điểm vượt trội về sự mô phỏng , tổng quan chân thực nhất
về bề mặt Trái Đất , nó được ứng dụng cho nhiều mục đích nghiên cứu của các ngành
khoa học Trái Đất mkang lại hiểu quả cao.Đặc biệt trong phân tích dịa hình – địa mạo
phục vụ công tác nghiên cứu địa – động lực , địa – động lực hiện đại xác định làm
tiền đề nghiên cứu các dứt gãy kiến tạo
**Các bước xây dựng DEM:
16