ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP MÔN VIỄN THÁM VÀ GIS

ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP MÔN VIỄN THÁM VÀ GIS
Câu 1: Trình bày các thành phần cơ bản của hệ thống viễn thám
-

-

-

-

-

Nguồn năng lượng (A): nguồn năng lượng chủ yếu là bức xạ mặt trời.
Những tia phát xạ và khí quyển (B): bức xạ điện từ từ nguồn phát tới đối tượng nghiên
cứu sẽ phải tương tác qua lại với khí quyển nơi nó đi qua.
Sự tương tác với đối tượng (C): sau khi truyền qua khí quyển đến đối tượng, năng
lượng sẽ tương tác với đối tượng tùy thuộc vào đặc điểm của đối tượng và sóng điện từ.
Sự tương tác này có thể là sự truyền qua, sự hấp thụ hay bị phản xạ trở lại khí quyển.
Thu nhận năng lượng bằng bộ cảm biến (D): sau khi năng lượng được phát ra hoặc bị
phản xạ từ đối tượng, cần có bộ cảm biến để tập hợp lại và thu nhận sóng điện từ. Năng
lượng điện từ được truyền về bộ cảm biến sẽ mang thông tin của đối tượng.
Sự truyền tải, thu nhận và xử lý (E): năng lượng được thu nhận bởi bộ cảm cần được
truyền tải (thường dưới dạng điện từ) đến một trạm thu nhận dữ liệu để xử lý sang dạng
ảnh. Ảnh này là dữ liệu thô.
Phân loại và phân tích ảnh (F): ảnh thô sẽ được xử lý để có thể xử dụng trong các mục
đích khác nhau. Để nhận biết được các đối tượng trên ảnh cần phải giải đoán chúng. Ảnh
được phân loại bằng việc kết hợp các phương pháp khác nhau (phân loại bằng mắt, phân
loại thực địa, phân loại tự động…)
Ứng dụng (G): được thực hiện khi ứng dụng thông tin thu nhận được trong quá trình xử
lý ảnh vào các lĩnh vực, bài toán cụ thể.

Câu 2: Trình bày phân loại viễn thám
-

-

Phân loại theo vật mang:
•

Vệ tinh địa tĩnh: độ cao bay: 36,000 km, quan sát từ một điểm cố định và có quỹ đạo
nằm trong mặt phẳng xích đạo. Ví dụ: GMS, GOES, INSAT, METEOSAT

•

Vệ tinh tài nguyên: độ cao bay: 500 – 1,000 km, quan sát đều theo chu kỳ, có quỹ đạo
ellip đồng bộ mặt trời. Ví dụ: LANDSAT, SPOT, MOS

•

Các vật mang quỹ đạo thấp: quan sát không đều, theo từng cuộc thí nghiệm. Quỹ đạo
đồng bộ mặt trời. Ví dụ: tàu vũ trụ con thoi (Độ cao: 240 – 350 km), khinh khí cầu
(Độ cao: 100 m – 100 km)

•

Các vật mang tầng máy bay: Độ cao bay: < 12 km, nghiên cứu nhiều đối tượng khác
nhau. Có quỹ đạo đồng bộ mặt trời. Ví dụ: phản lực tầng cao (10 – 12 km), máy bay
(0.5 – 8 km), trực thăng (0.1 – 2 km), máy bay không người lái (< 0.5 km)

•

Các vật mang tầng thấp: Độ cao bay: < 30 m, dùng để quan sát khu vực nhỏ hoặc chụp
ảnh mặt đất. Ví dụ: cần cẩu

Phân loại theo nguồn năng lượng sử dụng:
1


Viễn thám bị động : sử dụng năng lượng mặt trời hoặc năng lượng do vật thể bức xạ
(ở điều kiện nhiệt độ thường, các vật thể tự phát ra bức xạ hồng ngoại )
• Viễn thám chủ động : thiết bị thu nhận phát ra từ nguồn năng lượng tới vật thể rồi thu
nhận tín hiệu phản xạ lại.
Phân loại theo vùng bước sóng sử dụng:
• Viễn thám trong dải sóng nhìn thấy và hồng ngoại phản xạ: nguồn năng lượng sử
dụng là bức xạ mặt trời, ảnh viễn thám nhận được dựa vào sự đo lường năng lượng
vùng ánh sáng nhìn thấy và hồng ngoại được phản xạ từ vật thể và bề mặt trái đất.
Ảnh thu được bởi kỹ thuật viễn thám này được gọi là ảnh quang học.
• Viễn thám hồng ngoại nhiệt: nguồn năng lượng sử dụng là bức xạ nhiệt do chính vật
thể sản sinh ra. Ảnh thu được bởi kỹ thuật viễn thám này gọi là ảnh nhiệt.
• Viễn thám siêu cao tần: trong viễn thám siêu cao tần 2 kỹ thuật chủ động và bị động
đều được áp dụng. Viễn thám bị động thu lại sóng vô tuyến cao tần với bước sóng lớn
hơn 1mm mà được bức xạ tự nhiên hoặc phản xạ từ một số đối tượng. Vì có bước
sóng dài nên năng lượng thu nhận được của kỹ thuật viễn thám siêu cao tần bị động
thấp hơn viễn thám trong dải sóng nhìn thấy. Đối với viễn thám siêu cao tần chủ động
(Radar), vệ tinh cung cấp năng lượng riêng và phát trực tiếp đến các vật thể, rồi thu lại
năng lượng do sóng phản xạ lại từ các vật thể. Cường độ năng lượng phản xạ được đo
lường để phân biệt giữa các đối tượng với nhau. Ảnh thu được từ kỹ thuật viễn thám
này gọi là ảnh radar.
Phân loại 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 lặp lại là cố định đối
với một về tinh.
•

-

-

Câu 3: Trình bày các dạng tương tác năng lượng của bức xạ điện từ đối với đối tượng
tự nhiên.
- Sóng điện từ chiếu tới mặt đất, năng lượng của nó sẽ tác động lên bề mặt vật thể xảy ra
các hiện tượng: phản xạ năng lượng, hấp thụ năng lượng và thấu quang năng lượng. Năng
lượng bức xạ sẽ chuyển đổi thành 3 dạng năng lượng khác nhau. Quá trình trên được mô
tả theo công thức:
E = E ρ + Eα + E
0

Trong đó: E0 – năng lượng ban đầu của bức xạ khi chiếu xuống;
Eρ

- năng lượng phản xạ;
2


Eα

-

- năng lượng hấp thụ;
E - năng lượng truyền quang
Độ hấp thụ năng lượng điện từ được tính là tỉ số giữa năng lượng phát xạ bị hấp thụ và
năng lượng tới:
α =

-

Độ phản xạ năng lượng điện từ là tỉ số giữa năng lượng phản xạ và năng lượng tới:

ρ =
-

Eα
E0

Eρ
E0

Độ truyền năng lượng điện từ hay độ thấu quang: τ = năng lượng thấu quang/ năng
lượng tới.
Năng lượng bức xạ điện từ chiếu tới đối tượng được phản xạ không những phụ thuộc vào
bề mặt đối tượng mà còn phụ thuộc vào bước sóng. Tại các bước sóng khác nhau sẽ nhận
được khả năng phản xạ phổ khác nhau. Sự phụ thuộc của năng lượng phản xạ bức xạ điện
từ vào bước sóng của một số đối tượng tự nhiên.

Câu 4: Vẽ đồ thị và trình bày đặc trưng phản xạ phổ của nước

-

-

-

Khả năng phản xạ phổ của nước thay đổi theo bước sóng của bức xạ chiếu tới và thành
phần vật chất có trong nước. Ngoài ra, khả năng phản xạ phổ của nước còn phụ thuộc vào
bề mặt nước và trạng thái của nước.
Đối với đường bờ nước, ở đài sóng hồng ngoại và cận hồng ngoại có thể phân biệt một
cách rõ ràng. Nước có khả năng hấp thụ rất mạnh năng lượng ở bước sóng cận hồng
ngoại và hồng ngoại, do đó năng lượng phản xạ sẽ rất ít. Ở dải sóng dài, khả năng phản
xạ phổ của nước khá nhỏ nên có thể sử dụng các kênh ở dải sóng ngoài để xác định ranh
giới nước – đất liền.
Trong nước có chứa nhiều thành phần hữu cơ và vô cơ nên khả năng phản xạ phổ của
nước phụ thuộc vào thành phần và trạng thái của nước. Nước đục có khả năng phản xạ
phổ cao hơn nước trong, nhất là ở dải sóng dài.

3


-

Độ thấu quang của nước phụ thuộc vào độ đục/ trong. Nước biển, nước ngọt, nước cất
đều có chung đặc tính thấu quang, tuy nhiên với nước đục, độ thấu quang giảm rõ rệt, và
với bước sóng càng dài thì độ thấu quang càng lớn.

Câu 5: Vẽ sơ đồ và trình bày đặc trưng phản xạ phổ của thổ nhưỡng

-

-

Đặc tính phổ của một số loại đất
Đặc trưng phản xạ chung nhất của thổ nhưỡng là khả năng phản xạ phổ tăng theo độ dài
bước sóng, đặc biệt là bước sóng cận hồng ngoại và hồng ngoại nhiệt. Ở dải sóng điện từ
này, chỉ có năng lượng hấp thụ và năng lượng phản xạ mà không có năng lượng thấu
quang. Với các loại đất có thành phần cấu tạo các chất hữu cơ và vô cơ khác nhau, khả
năng phản xạ phổ sẽ khác nhau. Tùy thuộc vào thành phần hợp chất có trong đất mà biên
độ của đồ thị phản xạ phổ sẽ khác nhau.
Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng phản xạ phổ của thổ nhưỡng: cấu trúc bề mặt của
đất, độ ẩm của đất, hợp chất hữu cơ, vô cơ có trong đất.
Khả năng phản xạ phổ của thổ nhưỡng phụ thuộc vào độ ẩm của đất. Khi độ ẩm tăng, khả
năng phản xạ sẽ bị giảm.
Hợp chất hữu cơ trong đất cũng ảnh hưởng đến khả năng phản xạ phổ của thổ nhưỡng.
Nếu hàm lượng chất hữu cơ trong đất thấp hơn, khả năng phản xạ phổ sẽ cao hơn.
Khả năng phản xạ phổ còn phụ thuộc vào hàm lượng oxit sắt trong đất. Khả năng phản xạ
phổ tăng khi hàm lượng oxit sắt trong đất giảm (đặc biệt là vùng phổ nhìn thấy).

4


Câu 6: vẽ sơ đồ và trình bày đặc trưng phản xạ phổ của thực vật

-

-

-

Khả năng phản xạ phổ của thực vật phụ thuộc vào bước sóng điện từ. Trong dải sóng

điện từ nhìn thấy, các sắc tố của lá cây ảnh hưởng đến đặc tính phản xạ phổ của nó, đặc
biệt là hàm lượng chất diệp lục (clorophyl). Trong dải sóng này, thực vật ở trạng thái tươi
tốt với hàm lượng diệp lục cao trong lá cây sẽ có khả năng phản xạ phổ cao ở bước sóng
xanh lá cây (green), giảm xuống ở vùng sóng đỏ (red) và tăng rất mạnh ở vùng sóng cận
hồng ngoại (NIR).
Khả năng phản xạ phổ của lá cây ở vùng sóng ngắn và vùng ánh sang đỏ thấp. Hai vùng
suy giảm khả năng phản xạ phổ này tương ứng với hai dải sóng bị chất diệp lục
(clorophyl) hấp thụ. Ở vùng sóng này, chất diệp lục hấp thụ phần lớn năng lượng chiếu
tới, do vậy khả năng phản xạ phổ của lá cây không lớn. Ở bước sóng xanh lá cây (green),
khả năng phản xạ phổ của lá cây rất cao, do đó lá cây ở trạng thái tươi tốt được mắt người
cảm nhận ở màu lục (green). Khi lá úa hoặc có bệnh, hàm lượng clorophyl giảm đi, khả
năng phản xạ phổ cũng thay đổi, mắt người sẽ cảm nhận lá cây có màu vàng, đỏ. Ở vùng
sóng hồng ngoại, ảnh hưởng chủ yếu đến khả năng phản xạ phổ của lá cây là hàm lượng
nước chứa trong lá.
Thực vật có khả năng hấp thụ năng lượng mạnh nhất ở các bước sóng 1.4µm, 1.9µm,
2.7µm. Bước sóng 2.7µm hấp thụ năng lượng mạnh nhất gọi là dải sóng cộng hưởng hấp
thụ. Khi hàm lượng nước trong lá giảm đi, khả năng phản xạ phổ của lá cây cũng tăng lên
đáng kể.

5


Câu 7: Khái niệm vật mang bộ cảm, liệt kê các dạng quỹ đạo cơ bản của vệ tinh viễn
thám, cho ví dụ.
- Vật mang là phương tiện dùng để đưa các bộ cảm đến 1 độ cao và vị trí mong muốn sao
cho việc thu nhận thông tin tự mất dần đạt hiệu quả cao nhất, đáp ứng cho nhiều mục
đích ứng dụng khác nhau. VD: máy bạy, khinh khí cầu, tàu con thoi...
- Bộ cảm là thiết bị dùng để cảm nhận sóng điện từ phản xạ hay bức xạ từ vật thể.
- Các dạng quỹ đạo cơ bản của vệ tinh viễn thám :
+ Quỹ đạo đồng bộ trái đất: là quỹ đạo mà vệ tinh chuyển động cùng 1 vận tốc góc với

trái đất, nghĩa là vệ tinh quay 1 vòng trên quỹ đạo mất 24h. Vệ tinh chuyển động trên quỹ
đạo đồng bộ trái đất và nếu mặt phẳng quỹ đạo có góc nghiêng = 0 gọi là quỹ đạo địa
tĩnh. Các vệ tinh địa tĩnh có độ cao khoảng 36000km và luôn treo lơ lửng tại một điểm
trên không trung (đứng yên so với bề mặt trái đất).
+ Quỹ đạo đồng bộ mặt trời: là quỹ đạo cho phép vệ tinh chuyển động theo hướng Bắc –
Nam kết hợp với chuyển động quay của trái đất (T – Đ) sao cho vệ tinh luôn luôn nhìn bề
mặt trái đất tại thời điểm có sự chiếu sáng tốt nhất của mặt trời. Những vệ tinh chuyển
động theo quỹ đạo đồng bộ mặt trời sẽ thu thập thông tin trên vùng nào đó của trái đất
theo giờ địa phương nhất định và vị trí của vệ tinh sẽ thay đổi theo điều kiện chiếu sáng
của mặt trời trong một năm.
* Ví dụ:
- Vệ tinh Landsat: 1,2,3 : + Độ cao bay : 919km
+ Chu kì lặp : 18 ngày
+ Thời gian bay qua xích đạo : 103267’
+ Góc nghiêng của quỹ đạo : 990 125
- Vệ tinh 4,5,7 : + Độ cao bay 705km
+ Chu kì : 16 ngày
- Vệ tinh Sport : + Độ cao bay : 832km
+ Chu kì lặp : 23 ngày
+ Góc nghiêng của quỹ đạo : 9807
Câu 8: hãy phân tích sự khác nhau giữa vệ tinh địa tĩnh và vệ tinh quỹ đạo cực. Kể tên
một số vệ tinh vệ tĩnh và vệ tinh quỹ đạo cực.
- Sự khác nhau:
Vệ tinh quỹ đạo địa tĩnh

Vệ tinh quỹ đạo cực

- Giám sát 1 khu vực cố định trên mặt đất.
- Giám sát đều theo chu kỳ.
- Không cần đảm bảo điều kiện chiếu sáng - Đảm bảo điều kiện chiếu sáng ổn định.

ổn định.
- Thường dùng để quan sát khí tượng hoặc - Thường dùng để giám sát tài nguyên.
truyền tin.
-

Kể tên:
+ Vệ tinh địa tĩnh: GOES-9, GOES-East, Meteosat-6, Feng Yun...
6


+ Vệ tinh cực: SPOT, LANDSAT, MOS...

Câu 9: Trình bày các loại độ phân giải của ảnh vệ tinh
- Độ phân giải không gian:
+ Là kích thước nhỏ nhất của một đối tượng mà cảm biến có thể thu nhận được để phân
biệt với 1 đối tượng khác liền kề. Độ phân giải không gian cũng chính là độ lớn của
pixel. Ảnh có độ phân giải càng cao thì kích thước của pixel càng nhỏ và kích thước ảnh
càng lớn.
+ Ví dụ: ảnh vệ tinh LANDSAT 7 ở các kênh blue, green, red có độ phân giải 30 x 30 m,
điều đó có nghĩa là trên các kênh ảnh này có thể nhận biết được vật thể có kích thước 30
x 30 m trên mặt đất.
+ Dựa vào độ phân giải không gian có thể chia ảnh vệ tinh làm 4 loại:
• Ảnh vệ tinh đô phân giải siêu cao. (> 1m)
• Ảnh vệ tinh độ phân giải cao. (1 - 10m)
• Ảnh vệ tinh độ phân giải trung bình. (10 – 100m)
• Ảnh vệ tinh độ phân giải thấp. (> 100m)
- Độ phân giải thời gian:
+ Là thời gian chụp lặp lại tại cùng 1 vị trí của ảnh vệ tinh, cho biết số ngày (giờ) mà hệ
thống cảm biến của vệ tinh sẽ quay lại để chụp 1 vị trí nhất định. Do vậy, độ phân giải

thời gian chỉ liên quan tới quỹ đạo của vệ tinh.
+ Ưu điểm: cho phép cung cấp thông tin chính xác hơn và nhận biết sự biến động của khu
vực cần nghiên cứu.
+ Ví dụ: độ phân giải thời gian của ảnh vệ tinh LANDSAT 7 là 16 ngày, của ảnh vệ tinh
MODIS là 0,5 – 1 ngày phụ thuộc vào diện tích vùng chụp, của ảnh vệ tinh IKONOS là
3 ngày,...
- Độ phân giải phổ:
+ Là số lượng kênh ảnh của một ảnh số về một vùng, một khu vực nào đó. Số lượng kênh
ảnh phụ thuộc vào khả năng ghi phổ của bộ cảm. Độ phân giải phổ của ảnh càng nhỏ thì
bộ cảm thu ảnh càng có nhiều kênh, tức là khoảng bước sóng giữa các kênh phổ càng
nhỏ.
+ Ví dụ: ảnh LANDSAT 7 có vùng phổ từ 0.45μm đến 12.5μm , bao gồm 8 kênh phổ,
trong đó các kênh ở dải sóng nhìn thấy, cận hồng ngoại, giữa hồng ngoại có độ phân giải
không gian 30x30m; kênh hồng ngoại nhiệt có độ phân giải 60x60m; kênh toàn sắc có
độ phân giải 10x10m. Ảnh siêu phổ (HyMap, AVIRIS) có thể chứa hàng trăm kênh phổ.

7


-

-

-

-

Độ phân giải bức xạ:
Là sự thay đổi nhỏ nhất về độ xám có thể phát hiện được bởi bộ thu. Phần lớn dữ liệu ảnh
viễn thám hiện nay được lưu trữ ở dạng 8 bit, một số ảnh vệ tinh độ phân giải cao có thể

lưu trữ ở dạng 16 bit. Ảnh có độ phân giải bức xạ càng cao thì sử dụng càng nhiều bậc để
biểu diễn giá trị độ xám của pixel và cho phép phân biệt được những thay đổi nhỏ hơn về
độ xám của các đối tượng.

Câu 10: trình bày khuôn dạng dữ liệu ảnh vệ tinh
Khuôn dạng dữ liệu kiểu BSQ (band sequence): là khuôn dạng trong đó các kênh phổ được
lưu tuần tự từng kênh, ảnh số có bao nhiêu kênh sẽ có bấy nhiêu tệp dữ liệu. Ưu điểm là dễ
đọc, dễ chọn kênh; thuận tiện khi xuất ảnh; dễ tổ hợp màu cho ảnh.
Khuôn dạng dữ liệu kiểu BIL (band interleave by line): là khuôn dạng trong đó tư liệu
được ghi theo từng hàng. Mỗi hàng được ghi tuần tự theo kênh phổ và sau tổ hợp kênh phổ
của hàng này thì sẽ chuyển sang hàng khác. Tất cả các dữ liệu của các kênh ảnh được lưu trữ
vào 1 file chung.
Khuôn dạng dữ liệu kiểu BIP (band interleaved by pixel): là cấu trúc xen pixel trong băng
phổ, ghi nhận dữ liệu theo kiểu pixel 1, line 1, band 1; pixel 1, line 1, band 2.., Các kênh phổ
được ghi theo hàng và cột của từng pixel. Sau khi kết thúc tổ hợp phổ của pixel này lai
chuyển sang tổ hợp phổ của pixel khác. Ưu điểm: dễ phân loại tự động các đối tượng, dễ xử
lý ảnh đa biến.
Câu 11: Trình bày khái niệm, ưu và nhược điểm của phương pháp phân loại ảnh bằng
mắt. Liệt kê các dấu hiệu phân loại ảnh bằng mắt.
- Khái niệm: là quá trình sử dụng mắt người cùng với trí tuệ để tách chiết các thông tin từ
tư liệu viễn thám dạng hình ảnh. Có thể được trợ giúp bằng một số thiết bị quang học như
kính lúp, kính lập thể, kính phóng đại, kính tổ hợp mầu,.. nhằm nâng cao khả năng phân
tích của mắt người.
- Ưu điểm:
+ Đơn giản.
+ Nhanh chóng.
+ Phát huy được trí tụê người sử dụng.
- Nhược điểm:
+ Độ chính xác không cao, phụ thuộc khả năng của người phân lọai.
+ Không thể xử lý số lượng thông tin lớn.

+ Không phát hiện được các đối tượng ngụy trang.
 Phương pháp này thường sử dụng trong trường hợp phân loại các đối tượng đơn giản (cây
cối, nhà cửa, sông hồ) và hiệu quả với ảnh độ phân giải không gian cao.
-

Các dấu hiệu phân lọai ảnh bằng mắt:

8


+ Kích thước: kích thước của đối tượng tùy thuộc vào tỷ lệ ảnh, kích thước có thể được
+
+
+
+
+
+
+

+

xác định nếu lấy kích thước đo được trên ảnh nhân với nghịch đảo tỷ lệ của ảnh.
Hình dạng: hình dạng đặc trưng cho mỗi đối tượng khi nhìn từ trên cao xuống được coi
là dấu hiệu giải đoán ảnh quan trọng.
Bóng râm: khi nguồn phát năng lượng không nằm ngay trên đỉnh đầu hoặc trong trường
hợp chụp ảnh xiên sẽ xuất hiện bóng của đối tượng.
Độ đậm nhạt - độ sáng: là tổng hợp năng lượng phản xạ bởi bề mặt của đối tượng.
Màu sắc: là yếu tố rất thuận lợi trong việc xác định chi tiết các đối tượng.
Cấu trúc: là tần số lặp lại của sự thay đổi cấu rrúc tone ảnh cho một khu vực cụ thể trên
ảnh quang học.

Hình mẫu: liên quan đến việc sắp xếp các đối tượng về mặt không gian và mắt người
giải đoán có thể phân biệt được.
Mối liên quan: sự phối hợp tất cả các yếu tố giải đoán, môi trường xung quanh hoặc mối
liên quan của đối tượng nghiên cứu với các đối tượng khác sẽ cung cấp một thông tin
giải đoán quan trọng để xác định chính xác đối tượng.
Khóa giải đoán ảnh: là chuẩn giải đón cho đối tượng nhất định bao gồm tập hợp các yếu
tố và dấu hiệu do người giải đoán thíêt lập, nhằm trợ giúp cho công tác giải đoán nhanh
và đạt kết quả chính xác thóng nhất cho các đối tượng từ nhiều người khác nhau.

Câu 12: Khoá giải đoán là gì? Mục đích, yêu cầu khi thành lập khoá giải đoán phục vụ
cho công tác giải đoán ảnh vệ tinh.
- Khóa giải đoán là sự sắp xếp của các yếu tố ảnh, các đặc điểm chi tiết của đối tượng tạo
thành một tổng thể, từ đó người giải đoán có thể phân vùng, kiểm chứng và khẳng định
để nhận dạng các đối tượng hoặc nhóm đối tượng.
- Mục đích: nhằm trợ giúp công tác giải đoán nhanh và đạt kết quả chính xác thống nhất
cho các đối tượng từ nhiều người khác nhau.
- Yêu cầu: khóa giải đoán được thành lập dựa trên những vùng nghiên cứu thử nghiệm đã
được điều tra kĩ lưỡng.
Câu 13: trình bày khái niệm và thành phần cơ bản của hệ thống thông tin địa lý
• Khái niệm: GIS là một hệ thống nhằm thu thập, lưu trữ, truy vấn, tích hợp, thao tác, phân
tích và hiển thị dữ liệu không gian.
• Thành phần:
- Phần cứng:
+ Phần cứng của hệ thống GIS là hệ thống máy tính và các thiết bị ngoại vi cho cài đặt và
vận hành phần mềm GIS.
+ Phần cứng bao gồm: máy vi tính (computer), máy in (printer), bàn số hoá (digitizer),
thiết bị quét (scanner), các phương tiện lưu trữ số liệu (như CD, DVD, ổ di động USB).
- Phần mềm:
+ Phần mềm GIS cung cấp các chức năng và các công cụ cần thiết để lưu trữ, phân tích và
hiển thị thông tin địa lý. Thành phần phần mềm GIS bao gồm hệ điều hành và các phần

9


mềm ứng dụng. Hệ thống phần mềm thuộc nhóm hệ điều hành như Microsoft Windows,
Linux, Mac OS X. Các phần mềm ứng dụng là các phần mềm GIS và các phần mềm hệ
quản trị cơ sở dữ liệu.
+ Một số hệ thống GIS đang được sử dụng phổ biến trên thế giới:
• Phần mềm ArcGIS
• Phần mềm IDRISI
• Phần mềm Mapinfo
• Các phần mềm GIS miễn phí: ILWIS, Quantum GIS, GRASS.
- Dữ liệu:
+ Dữ liệu có thể coi là thành phần quan trọng nhất trong một hệ GIS. Dữ liệu được sử
dụng trong GIS không chỉ là số liệu địa lý riêng lẽ mà còn phải được thiết kế trong một
cơ sở dữ liệu.
+ Dữ liệu GIS có thể ở dạng dữ liệu Vector, Raster và bảng thuộc tính. Dữ liệu thuộc tính
được trình bày dưới dạng các ký tự, số, hoặc ký hiệu để mô tả các thuộc tính của các
thông tin thuộc tính về các đối tượng địa lý. Hệ GIS sẽ kết hợp dữ liệu không gian với
các nguồn dữ liệu khác, thậm chí có thể sử dụng hệ quản trị cơ sở dữ liệu để tổ chức lưu
giữ và quản lý dữ liệu.
- Chuyên gia (Người sử dụng):
+ Đây là một trong những hợp phần quan trọng của công nghệ GIS, đòi hỏi những chuyên
viên hướng dẫn sử dụng hệ thống để thực hiện các chức năng phân tích và xử lý các số
liệu.
+ Các chuyên viên phải thông thạo về việc lựa chọn các công cụ GIS để sử dụng, có kiến
thức về các số liệu đang được sử dụng và thông hiểu các tiến trình đang và sẽ thực hiện.
- Phương pháp:
+ Gồm toàn bộ các thủ tục và thuật toán liên quan đến nhập, biên tập, chuyển đổi dữ liệu,
truy vấn và phân tích dữ liệu.
+ Các chức năng phân tích có thể nhóm thành:

• Nhóm thuật toán phân tích không gian: gồm phân tích dữ liệu Vector và Raster.
• Nhóm các thuật toán và thủ tục phân tích dữ liệu thuộc tính.
• Nhóm các thuật toán và thủ tục phân tích kết hợp cả dữ liệu không gian và thuộc tính.
Câu 14: Trình bày khái niệm và chức năng cơ bản của hệ thống thông tin địa lý
- Khái niệm: GIS là một hệ thống nhằm thu thập, lưu trữ, truy vấn, tích hợp, thao tác, phân
tích và hiển thị dữ liệu không gian.
-

10


-

Chức năng:
+ Chức năng thu thập dữ liệu: là khả năng cho phép nhập dữ liệu từ nhiều nguồn khác
nhau như từ bản đồ giấy, số liệu bảng tọa độ, dữ liệu ảnh vệ tinh, GPS. Hơn nữa, các dữ
liệu được lưu trữ theo một định dạng dữ liệu từ một phần mềm có thể nhập vào các hệ
phần mềm khác. Ví dụ, phần mềm ArcGIS cho phép nhập dữ liệu từ các phần mềm
Mapinfo, MicroStation, IDRISI và nhiều phần mềm GIS mã nguồn mở.
+ Chức năng lưu trữ dữ liệu: hỗ trợ lưu dữ liệu cả dạng Vector lẫn Raster. Khả năng lưu
trữ dữ liệu của các hệ GIS cho phép xây dựng các ngân hàng dữ liệu không gian phục
vụ công tác quản lý tài nguyên và môi trường. VD: Cơ sở dữ liệu lớp phủ thực vật, cơ
sở dữ liệu bản đồ đất, cơ sở dữ liệu địa chính.
+ Chức năng truy vấn dữ liệu: là khai thác và xử lý số liệu trong cơ sở dữ liệu để đáp ứng
các yêu cầu về tra cứu. Xác định đối tượng dựa vào đặc tính cụ thể hoặc dựa vào các
điều kiện đặc biệt.
+ Chức năng hiển thị dữ liệu: là khả năng cho phép hiển thị dữ liệu dưới nhiều dạng khác
nhau như bản đồ, biểu đồ hoặc các báo cáo.
+ Chức năng xuất dữ liệu: là khả năng cho phép xuất dữ liệu được xuất dưới dạng bản đồ
giấy, ảnh, tài liệu bản đồ hoặc qua mạng Internet.

+ Chức năng phân tích dữ liệu: là cho phép phân tích, phân loại dữ liệu dựa vào các dữ
liệu thuộc tính và dữ liệu địa lý được nhập vào hệ thống. Các thuộc tính khác nhau có
thể được tổng hợp nắm bắt một cách riêng biệt và những sự khác biệt có thể được xác
đinh, được tính toán, được thay đổi…Ví dụ, hệ phần mềm IDRISI tích hợp các thuật
toán thống kê, các mô hình phân tích đa biến, các thuật toán cho đánh giá và quy hoạch
sử dụng đất, các thuật toán và mô hình giúp mô hình hóa chuyển đổi sử dụng đất và mô
hình hóa các xu hướng biến đổi khí hậu Trái đất.

Câu 15: Trình bày 1 số ứng dụng cơ bản của hệ thống thông tin địa lý
- Ứng dụng GIS trong quản lý đất đai là một trong những ứng dụng quan trọng.GIS hỗ trợ
quy hoạch sử dụng đất đai thông qua cơ sở dữ liệu thỗ nhưỡng phục vụ đánh giá đất và
phân bố sử dụng đất. Cụ thể, GIS trợ giúp thu thập dữ liệu, xử lý dữ liệu, tích hợp dữ liệu
để xây dựng các bản đồ đơn vị đất, mô phỏng kết quả đánh giá thông qua các bản đồ
thích nghi cho từng loại hình sử dụng đất. GIS giúp xây dựng cơ sở dữ liệu địa chính phụ
vụ đăng ký quyền sử dụng đất, thống kê đất đai.
- Ứng dụng GIS trong nông nghiệp đang được triển khai rộng rãi. Xu hướng ứng dụng hiện
nay là sử dụng GIS như một hệ thống hỗ trợ quyết định sản xuất. VN cũng đang triển
khai ứng dụng GIS rất mạnh trong lĩnh vực nông nghiệp. GIS đã và đang ứng dụng trong
các lĩnh vực xây dựng cơ sở dữ liệu không gian về cây trồng, đất đai, nước tưới, độ phì
đất, sâu bệnh; đánh giá đất và quy hoạch phục sản xuất nông nghiệp; dự báo năng xuất
cây trồng; dự báo phát sinh, phát triển và phân bố sâu bệnh hại cây trồng; xây dựng các
bản đồ khí hậu nông nghiệp; xây dựng các bản đồ nông thôn hóa, thổ nhưỡng, quản lý
biến động các loại rừng và đất nông nghiệp.

11


Ứng dụng GIS trong lâm nghiệp bao gồm quy hoạch lâm nghiệp, thống kê lâm nghiệp,
dự báo cháy rừng, theo dõi biến động rừng.
- Các ứng dụng GIS được liên tục phát triển trong lĩnh vực quản lý và bảo vệ môi trường.

Một số chủ đề về nghiên cứu về môi trường có sự hỗ trợ của GIS:
+ Quản lý và quy hoạch đồng bằng ngập lũ, lưu vực sông.
+ Phân tích các biến động khí hậu, thủy văn.
+ Phân tích các tác động môi trường.
+ Nghiên cứu tình trạng xói mòn đất.
+ Phân tích các tác động môi trường.
+ Quản lý chất lượng nước.
- GIS có khả năng ứng dụng đáng kể trong lĩnh vực vân tải, điện, nước, gas, điện thoại.
Một số chủ đề nghiên cứu:
+ Lập bản đồ phân bố dân số.
+ Quản lý mạng lưới giao thông (thủy – bộ).
+ Quản lý mạng lưới y tế - giáo dục.
+ Điều tra và quản lý hệ thống cơ sở hạ tầng.
-

Câu 16: Trình bày ưu, nhược điểm của dữ liệu Raster:
- Ưu điểm :
+ Cấu trúc dữ liệu đơn giản, thành phần cơ bản của bản đồ chỉ gồm pixel.
+ Vị trí của mỗi điểm được lưu đơn giản bằng tọa độ hàng và cột của ma trận số.
+ Phân tích không gian được thực hiện dễ dàng và thuận tiện.
+ Dữ liệu raster thích hợp cho mô hình hóa và tính toán định lượng.
+ Các dữ liệu rời rạc và dữ liệu liên tục như độ cao có thể kết hợp dễ dàng.
+ Dữ liệu raster thích hợp với các thiết bị đầu ra như máy in và hiển thị dữ liệu đồ họa.
+ Nhiều dữ liệu số như ảnh vệ tinh, ảnh máy bay sẵn có và đa dạng, có khả năng cập nhật
nhanh dữ liệu số này.
- Nhược điểm:
+ Độ phân giải của pixel hạn chế khả năng mô tả chi tiết của đối tượng.
+ Rất khó hiển thị các đối tượng hình tuyến tính chính xác như đường giao thông, thủy
văn.
+ Xử lý dữ liệu thuộc tính là khó khăn trong trường hợp cơ sở dữ liệu lớn.

+ Hầu hết các dữ liệu đều tồn tại ở dạng vector, để sử dụng dữ liệu raster, ta cần thực hiện
chuyển đổi dữ liệu sang dạng raster.
+ Các bản đồ raster thường có màu sắc kém hấp dẫn và đẹp hơn dữ liệu vector.
+ Chuyển đổi hệ tọa độ thực hiện khó khăn hơn dữ liệu vector.

12


Câu 17: Trình bày ưu, nhược điểm của dữ liệu Vector
- Ưu điểm:
+ Dữ liệu lưu tốn ít bộ nhớ hơn dữ liệu raster.
+ Dữ liệu có thể tạo từ độ phân giải gốc, không có sự khái quát hóa dữ liệu
+ Độ chính xác của dữ liệu gốc được duy trì.
+ Cho phép tạo topo cho các đối tượng , thực hiện các phân tích mạng rất tiện ích.
+ Chuyển đổi hệ tọa độ được thực hiện dễ dàng.
+ Truy vấn và cập nhật dữ liệu khá tiện ích và dễ dàng
- Nhược điểm:
+ Cấu trúc dữ liệu phức tạp.
+ Thực hiện các phép toán chồng ghép là rất khó khăn.
+ Vị trí của mỗi điểm phải lưu trữ một cách chính xác.
+ Cho phân tích không gian, dữ liệu vector phải được cuyển sang mô hình topology. Quá
trình sửa lỗi để tạo toppology khá tốn kém thời gian. Hơn nữa, dữ liệu toppology phải
thường xuyên tạo lại vì các dữ liệu điểm, đường, và đa giác thường xuyên thay đổi.
+ Các thuật toán áp dụng cho phân tích không gian rất phức tạp.
+ Các dữ liệu liên tục như dữ liệu độ cao, độ dốc không được hiển thị hiệu quả với mô
hình dữ liệu vector.
+ Phân tích không gian và làm trơn dữ liệu là không thể thực hiện trong ranh giới của
vùng.
Câu 18: Trình bày quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý:
- Nhập dữ liệu là khâu quan trọng của quá trình xây dựng dữ liệu trong GIS. Quá trình xây

dựng dữ liệu GIS bao gồm thu nhập dữ liệu, nhập dữ liệu, lưu trữ dữ liệu và hiển thị dữ
liệu. Thu thập dữ liệu bao gồm thu thập dữ liệu và sử dụng dữ liệu số hóa có sẵn. Dữ liệu
thu thập có thể là dữ liệu sơ cấp và thứ cấp. Dữ liệu sơ cấp là dữ liệu thu thập trực tiếp
bằng các thiết bị như vệ tinh và GPS hay thu thập bằng phương pháp phỏng vấn điều tra.
Dữ liệu thứ cấp là dữ liệu đã được thu thập và lưu trữ từ trước thời điểm tiến hành xây
dựng cơ sở dữ liệu. Các loại dữ liệu thứ cấp thường được lưu trữ tại các cơ quan quản lý
nhà nước chuyên ngành, Tổng cục thống kê, các viện nghiên cứu chuyên ngành.
- Quá trình xây dựng cơ sở dữ liệu trong GIS có sự khác nhau với các loại cấu trúc dữ liệu
Vector, Raster, dữ liệu thuộc tính bởi vì sự khác nhau về phương pháp nhập dữ liệu.
Thông thường, nhập dữ liệu được thực hiện theo những loại dữ liệu sau:
+ Nhập dữ liệu bản đồ.
+ Nhập dữ liệu thuộc tính.
+ Kết nối dữ liệu bản đồ và thuộc tính.
+ Biên tập và hiệu chỉnh dữ liệu.
Câu 19: Mô hình cấu trúc cơ sở dữ liệu của GIS
-

Mô hình cấu trúc cơ sở dữ liệu không gian:

13


+ Mô hình Vector: nhằm thể hiện chính xác các đối tượng địa lý trên bề mặt Trái đất lên

bản đồ số bằng giá trị liên tục của các cặp tọa độ và xác định chính xác mối quan hệ
không gian của các đối tượng. Do khoảng không gian được coi là liên tục chứ không lấy
giá trị trung bình nên tất cả các vị trí không gian, các khoảng cách và các kích thước
đều có thể được hiển thị chính xác tỷ lệ theo giá trị thực của chúng.
+ Mô hình Raster: cấu trúc Raster là một trong những cấu trúc dữ liệu đơn giản nhất trong
GIS. Với cấu trúc dữ liệu dạng Raster, giá trị của thông số nghiên cứu như độ cao địa

hình, loại đất... phải được xác định cho từng ô lưới và ta sẽ có một ma trận không gian.
Trong cấu trúc này, các vật thể trên bản đồ được mô tả bằng các yếu tố sau:
• Điểm: là một ô vuông.
• Đường: tập hợp các ô lưới vuông nối tiếp nhau và sắp xếp theo 1 hướng nhất định.
• Vùng: tập hợp khép kín các ô vuông lưới có vị trí liền kề nhau.
+ Mô hình Topology:
• Trong bản đồ số, mối quan hệ không gian giữa các đối tượng trên bản đồ gọi là
topology. Đối với một số bản đồ, topology cho biết sự liên tục giữa các đối tượng, chỉ
ra các polygon kề nhau và có thể xác định được một đối tượng như một vùng là một
tập hợp của một loạt đối tượng khác (đường).
• Topology có 3 tính chất quan trọng: tính liên tục (các cung, đường nối với nhau tại các
node); tính tạo vùng (các cung hoặc đường nối lần lượt với nhau thành vòng khép kín
bao quanh một vùng tạo thành một polygon); tính tiếp giáp (các cung đều có hướng và
được gán chỉ số biểu thị cho các polygon ở bên phải và bên trái nó).
- Mô hình cấu trúc cơ sở dữ liệu thuộc tính:
Dữ liệu thuộc tính là các thông tin đi kèm với các dữ liệu không gian để mô tả về các đối
tượng điểm, đường và vùng. Trong các hệ thống GIS, phần lớn các tệp tin dữ liệu thuộc
tính được lưu thành các tệp tin riêng biệt với tệp tin dữ liệu không gian. Nhiều phần mềm
cơ sở dữ liệu này đều được xây dựng dựa trên nguyên lý của mô hình cơ sở dữ liệu quan
hệ. Mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ có thể coi là mô hình chuẩn đầu tiên về cơ sở dữ liệu nói
chung cũng như cơ sở dữ liệu địa lý nói riêng. Hiện nay, mô hình dữ liệu quan hệ được sử
dụng rộng rãi nhất trên thế giới cho thiết kế các cơ sở dữ liệu trong máy tính nói chung và
cơ sở dữ liệu địa lý nói riêng. Theo mô hình quan hệ, dữ liệu được tổ chức thành các bảng
dữ liệu gồm hàng (bản ghi) và cột (trường). Hàng ghi tập thực thể dữ liệu và cột ghi lại các
thuộc tính hay tính chất của thực thể dữ liệu. Các bảng dữ liệu có thể liên kết với nhau
thành một cơ sở dữ liệu thống nhất. Như vậy, mô hình quan hệ rất linh hoạt và có thể đáp
ứng cho lưu, truy vấn và phân tích dữ liệu.

14