Đề cương GIS và viễn thám

Đề cương GIS và Viễn Thám
Câu 1: Khái niệm và nguyên lý hoạt động của hệ thống viễn thám
(sử dụng sơ đồ gồm 7 yếu tố).
Khái niệm: Viễn thám là một môn khoa học, sử dụng các bước
sóng điện từ để thăm dò từ xa một đối tượng hay hiện tượng mà
không tiếp xúc trực tiếp vào nó.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống viễn thám.

1.
2.

3.

4.

5.

a, Qúa trình 1: Truyền năng lượng và thu nhận sóng điện từ.
Nguồn phát năng lượng (A): nguồn năng lượng phát xạ để cung
cấp năng lượng điện từ tới đối tượng quan tâm
Sóng điện từ 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 của 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.
Việc ghi năng lượng của bộ cảm biến (D): Sau khi năng lượng bị
tán xạ hoặc phát xạ từ đối tượng, bộ cảm biến thu nhận và ghi lại
sóng điện từ.
Sự truyền tải, nhận và xử lý (E): năng lượng được ghi nhận bởi bộ

cảm biến phải được truyền tải đến một tram thu nhận và xử lý.
b, Qúa trình Giảỉ đoán, phân tích và sử dụng

1


6.

7.

-

-

-

Sự giải đoán và phân tích (F): ảnh được xử lý ở trạm thu nhận sẽ
được giải đoán trực quan hoặc được phân loại bằng máy tính để
tách thông tin về đối tượng.
Ứng dụng (G): đây là thành phần cuối cùng trong quá trình xử lý
của công nghệ viễn thám, được thực hiện khi ứng dụng thông tin
thu nhận được trong quá trình xử lý ảnh vào các lĩnh vực, bái
toán cụ thể.
Câu 2: Phân loại viễn thám.
Sự phân biệt các loại viễn thám căn cứ vào các yếu tố sau:
Hình dạng quỹ đạo của vệ tinh: Gồm viễn thám vệ tinh địa tĩnh và
viễn thám vệ tinh quỹ đạo cực.
+ 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 là vệ tinh 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 vệ tinh.
Loại nguồn phát và thu nhận tín hiệu.
+ Viễn thám chủ động: là loại sử dụng năng lượng tự phát ra từ
chính vật mang và tự thu lại năng lượng đó khi bị phản xạ.
(thường sử dụng cho radar)
+ Viễn thám bị động: loại thu nhận các nguồn năng lượng do các
vật khác phát xạ hoặc bức xạ
Theo dải phổ.
+ Viễn thám quang học: ghi nhận bức xạ phổ của các đối tượng
trong viễn thám bị động. Ảnh viễn thám nhận được dựa vào sự đo
lường năng lượng vùng ánh sáng nhìn thấy, gần hồng ngoại và
hông ngoại ngắn.
+ Viễn thám hồng ngoại nhiệt: nguồn năng lượng sử dụng là bức
xạ nhiệt do chính vật thể phát ra. Ảnh ghi bởi kỹ thuật viễn thám
này gọi là ảnh nhiệt.
+ Viễn thám siêu cao tần: ghi nhận bức xạ phổ của các đối tượng
trong viễn thám chủ động và viễn thám bị động với năng lượng là
sóng siêu cao tần. Ảnh thu nhận bởi kỹ thuật viễn thám này gọi là
ảnh radar.
2


-

-

-

Theo vật mang: Viễn thám vệ tinh nhân tạo bao gồm những vật
mang được phóng vào không gian và chuyển động theo những
quỹ đạo nhất định phục vụ công tác liên lạc viễn thông, định vị và
hàng hải, thám sát khí tượng và quan sát mặt đất… Và viễn thám
vệ tinh tự nhiên chủ yếu là thu nhận các nguồn năng lượng do các
vật phát xạ hoặc bức xạ
.
* Phương pháp quét (quét dọc, quét ngang)
Hệ thống quét dung để thu thập dữ liệu trên cơ sở sử dụng nhiều
bước song khác nhau được gọi là máy quét đa phổ MSS. Đây là hệ
thống quét sử dụng cả trên máy bay và vệ tinh. Có 2 pp quét
chính: quét vuông góc với tuyến chụp, quét dọc tuyến chụp
- Quét vuông góc với tuyến chụp:
Gương quay chuyển động trong mặt phẳng vuông góc với đường
bay được sử dụng để dịch chuyển trường nhìn không đổi IFOV
tạo thành dòng quét vuông góc với hướng di chuyển của vệ tinh.
Kết quả nhận được ảnh vệ tinh là tập hợp của các dòng ảnh liên
tiếp nhau
- Quét dọc tuyến chụp:
Sử dụng các hệ thống quét điện tử hoặc bộ tách song tuyến tính để
ghi nhận năng lượng bức xạ ứng với dòng quét cố định vuông góc
với phương chuyển động của vệ tinh
Câu 3: Ảnh hưởng của khí quyển đến sự truyền sáng (năng lượng
song điện từ), độ phản xạ phổ. Đặc trưng phản xạ phổ của thổ
nhưỡng, thực vật, nước.
1.Ảnh hưởng của khí quyển đến phản xạ phổ khí quyển có thể ảnh
hưởng tới số liệu vệ tinh viễn thám bằng 2 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 không

khí hoặc các ion tong hí quyển phản xạ tia chiếu tới ,hoặc do lớp
hí quyển dày đặc ,mật độ o hí ở các lớp o đồng nhất nên hi tia
chiếu truyền qua các lớp này sẽ gây ra hiện tượng húc 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 hí
quyển và làm nóng lớp khí quyển .
3


-

-

-

Tóm lại các nguyên chính gây ra hiện tượng tán xạ và hấp thụ
năng lượng ánh sang mặt trời là :
+ Do sự hấp thụ, húc xạ năng lượng mặt trời của các phần tử
trong hí quyển.
+ Do sự hấp thụ có chọn lọc bước song của hơi nước, ozon và các
hợp chất trong khí quyển.
+ Sự tán xạ năng lượng chiếu tới do sự không đồng nhất của hí
quyển.
Khái niệm “Trong dải phổ, dải sóng mà ở đó năng lượng được
truyền qua nhiều nhất thì gọi là các cửa sổ khí quyển”
Khái niệm “ Độ phản xạ phổ là tỉ lệ phần trăm giữa năng lượng
của chùm tia sáng tới vật thể và năng lượng của chùm sáng phản
xạ”
P (λ) = (Phần trăm)
Trong đó: P là độ phản xạ (%)

Er là năng lượng tia phản xạ (J)
Ei là năng lượng tia tới (J)
Đặc trưng phản xạ phổ của thổ nhưỡng: 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 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 (đất sét, đất cát…), độ ẩm, hợp chất hữu
cơ, vô cơ (oxit sắt,…) có trong đất.
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 ảnh hưởng đến đặc tính phản xạ phổ
của nó, đặc biệt là hàm lượng chất diệp lục. Khi lá xanh, hàm
lượng chất diêp lục cao thì lá cây có khả năng phản xạ phổ cao ở
bước sóng xanh lá cây (green), khi lá úa, hàm lượng chất diệp lục
thấp thì lá cây phản xạ phổ ở vùng sóng đỏ (red). Oử vùng sóng
hồng ngoại, ảnh hưởng chủ yếu đến khả năng phản xạ phổ của lá
4


-

-

-

cây là hàm lượng của nước chứa trong lá. Thực vật có khả năng
hấp thụ năng lượng mạnh nhất ở các bước sóng 1,4 µm, 1,9 µm và
khoảng 2,66 µm – 2.73 µm.
Ngoài ra, hình dạng, kích thước lá cũng ảnh hưởng đến khả năng
phản xạ phổ của lá.
Đặc trưng phản xạ phổ của nước: nước có khả năng phản xạ chủ
yếu nằm trong vùng nhìn thấy (0,4 µm – 0,7 µm) và phản xạ mạnh
ở dải sóng lam (0,4 µm – 0,5µm) và lục (0,5 µm – 0,6µm). Gía trị
phản xạ của nước chủ yếu phụ thuộc vào các thành phần hữu cơ
và vô cơ có trong nước, độ đục của nó, nước trong có giá trị phản
xạ phổ rất khác nước đục, nước càng đục có độ phản xạ càng cao.
Ngoài ra còn một số yếu tố khác cũng ảnh hưởng tới khả năng
phản xạ phổ của nước như: độ mặn của nước biển, hàm lượng khí
metan, oxi, nito,…trong nước.
Câu 4: Khái niệm ảnh số. Độ phân giải của ảnh vệ tinh
Khái niệm “ảnh số là một ma trận không gian của các đơn vị ảnh
(pixel ảnh) được sắp xếp theo dòng và cột, theo một trật tự nhất
định dưới dạng số.”
Độ phân giải của ảnh vệ tinh
Độ phân giải là thông số cơ bản nhất phản ánh chất lượng và tính
năng của ảnh vệ tinh, mà dựa vào đó ta có thể xác định khả năng
phân loại, nghiên cứu vật thể.
+ Độ phân giải không gian: là kích thước nhỏ nhất của một đối
tương hay khoảng cách tối thiểu giữa hai đối tượng liền kề có khả
năng phân biệt được trên ảnh. Ảnh có độ phân giải không gian
càng cao thì có kích thước pixel càng nhỏ và ngược lại. Độ phân
giải này phụ thuộc vào kích thước của pixel ảnh; độ tương phản
hình ảnh; điều kiện khí quyển và các thông số quỹ đạo của vệ
tinh.
+ Độ phân giải phổ: thể hiện bởi kích thơcs và số kênh phổ, bề

rộng phổ hoặc sự phân chia vùng phổ mà ảnh vệ tinh có thể phân
biệt một số lượng lớn các bước sóng có kích thước tương tự, cũng
như tách biệt được các bức xạ từ nhiều vùng phổ khác nhau.
+ Độ phân giải bức xạ: là khả năng nhạy cảm của các thiết bị thu
để phát hiện những sự khác nhau rất nhỏ trong năng lượng sóng
điện từ (số bit dùng để ghi nhận thông tin ảnh vệ tinh)
5


+ Độ phân giải thời gian là thời gian chụp cùng lại một vị trí của
ảnh vệ tinh (chu kỳ).
Câu 5. Khái niệm phân loại ảnh có kiểm định, không kiểm định?
Vẽ sơ đồ và trình bày quá trình phân loại ảnh có kiểm định,
không kiểm định.
Khái niệm phân loại ảnh có kiểm định? Vẽ sơ đồ và trình bày quá
trình phân loại ảnh có kiểm định.
● Khái niệm 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

● Quá trình phân loại có kiểm định :
- Xác định lớp đối tượng
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
6


- 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.
Khái niệm phân loại ảnh không kiểm định. Vẽ sơ đồ và trình bày
quá trình phân loại ảnh không kiểm định.
- Khái niệm 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.

- 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 .
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.
Câu 6: Khái niệm GIS và trình bày các chức năng của Gis, lấy ví
dụ minh họa.
7

•

Khái niệm GIS: Theo chức năng, 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. Thực chất, GIS chính là một chương trình máy
tính hỗ trợ việc thu thập, lưu trữ, phân tích và hiển thị dữ liệu bản
đồ.
Các chức năng của GIS: thu thập dữ liệu, lưu trữ dữ liệu, truy
vấn dữ liệu, phân tích, trình bày kết quả, chức năng xuất nhập dữ
liệu.
+ Chức năng thu thập dữ liệu là khả năng của hệ thống GIS 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, dữ liệu từ hệ thống định vị
toàn cầu (GPS). 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 của hệ thống GIS hỗ trợ lưu dữ liệu
cả dạng cấu trúc dữ liệu Vector và cấu trúc dữ liệu 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. Ví dụ, cơ sở dữ liệu lớp phủ thực vật, cơ sở dữ liệu
bản đồ đất, cơ sở dữ liệu địa chính là những ví dụ hữu ích về khả
năng của GIS trong lưu trữ dữ liệu phục vụ quản lý chuyên ngành
quản lý tài nguyên.
+ Chức năng truy vấn dữ liệu là chức năng cơ bản nhất của tất cả
các phần mềm GIS. Nhiều hệ thống GIS tích hợp cả hệ quản trị cơ
sở dữ liệu bên trong nó dựa trên mô hình dữ liệu quan hệ như
phần mềm ArcGIS, IDRISI để giúp tổ chức thông tin của một hệ

GIS. Dữ liệu được tổ chức theo mô hình dữ liệu quan hệ này cho
phép truy vấn thông tin của các đối tượng riêng biệt cũng như
theo các điều kiện nào đó theo giá trị thuộc tính hoặc không gian
địa lý. Ví dụ, diện tích khu vực trồng cây lương thực, loại đất..
+ Chức năng hiển thị dữ liệu của các hệ thống GIS 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 của hệ thống GIS cho phép
xuất dữ liệu được xuất dưới dạng bản đồ giấy, ảnh, tài liệu bản đồ
hoặc qua mạng Internet.
8


-

+ Chức năng phân tích dữ liệu là nhóm chức năng quan trọng của
các hệ phần mềm GIS, đặc biệt trong phân tích dữ liệu không
gian.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 7. Các thành phần cơ bản của hệ thống GIS
Các thành phần cơ bản của hệ thống GIS.
Hệ thống thông tin địa lý
(GIS)
Phần cứng

Phần mềm

Dữ liệu

Phương pháp

Máy tính,

ArcGIS

Bản đồ

Phân lớp

Máy in

Idrisi

Bảng thuộc tính

Chống xếp

Bán số hóa

Mapinfo

Phân tích lân cận

+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 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.

+Dữ liệu: Dữ liệu có thể coi là thành phần quan trọng nhất trong
một hệ GIS. Các dữ liệu địa lý và dữ liệu thuộc tính liên quan có
thể được người sử dụng tự tập hợp hoặc được mua từ nhà cung
cấp dữ liệu thương mại.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.
+Phương pháp : Phương pháp trong các hệ thống GIS bao 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.
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 giữ liệu
thuộc tính, dữ liệu DEM (khái niệm, mục đích, các bước xây dựng
DEM)
9


•
-

Dữ liệu không gian: là những mô tả số của hình ảnh bản đồ,
chúng bao gồm tạo độ, quy luật và các ký hiệu dùng để sác định
một hình ảnh cụ thể trên bản đồ.dạng thông tin có điểm, đường,
vùng, ghi chú. Lưu trữ dạng tọa độ, ký hiệu, chấm điểm, quy luật
hiển thị. Và Có 2 kiểu mô hình dữ liệu không gian cơ bản liên
quan đến việc lưu trữ số hóa những dữ liệu địa lý: vextor/ raster.
+ Dữ liệu vector được hiển thị dưới dạng những tọa độ định
nghĩa điểm, hay những điểm này được nối với nhau tạo thành
đường thẳng, đa giác. Dữ liệu này thường có bản thông tin kết
hợp.
+ Dữ liệu raster được biểu diễn dưới dạng ma trận hay lưới mà

có những hàng và cột. Mỗi giao điểm của hàng và cột tạo thành 1
pixel. Mỗi ô có 1 giá trị ví dụ như mức độ màu.
Dữ liệu thuộc tính là diễn tả đặc tính, số lượng, mối quan hệ của
các hình ảnh bản đồ với vị trí địa lý của chúng.dạng thông tin
Thuộc tính, tham khảo địa lý, chỉ số địa lý, các quan hệ không
gian. Lưu trữ dạng chữ số, ký tự…
Mô hình dữ liệu thuộc tính là những mô tả về đặc tính, đặc điểm
và các hiện tượng xảy ra tại các vị trí địa lý xác định.Các loại dữ
liệu thuộc tính :
+ Đặc tính của đối tượng: màu sắc, chất liệu
+ Số liệu tham khảo địa lý: sự kiện, hiện tượng
+ Chỉ số địa lý: tên, địa chỉ, phương hướng
+ Quan hệ giữa các đối tượng trong không gian
Liên kết dữ liệu k gian và dữ liệu thuộc tính:
Dữ Liệu Không Gian & Dữ Liệu Thuộc Tính
+ DLKG: Mô tả về mặt địa hình như hình dáng, vị trí của đặc
trưng bề mặt trái đất, ví dụ như vị trí của khu đất trên bản đồ,
hình dạng bề mặt khu vực v.v... DLTT: Mô tả về tính chất và giá
trị của đặc trưng đó, ví dụ như việc sử dụng đất, người sở hữu, giá
trị khu đất, giá trị cao độ v.v...
+ CTDLQHĐLý: được phát triển để điều khiển, xử lý dữ liệu địa
lý:
Nó cho phép liên kết, kết hợp giữa không gian (graphical) và dữ
liệu thuộc tính (non-spatial) (mô tả).
Nó là cấu trúc sử dụng các phần mềm vector HTTTĐLý.
10


•

•

Cả dữ liệu không gian và thuộc tính lưu trữ trong những bảng
quan hệ. ˚ Dữ liệu điểm, đường, vùng lưu trữ trong những bảng
thuộc tính riêng biệt.
Trong FAT, mỗi thực thể gán duy nhất
Thông tin hình lưu trữ dùng phương pháp tương tự cấu trúc dữ
liệu hình học mô tả bên trên.
Dữ liệu phi không gian lưu trữ trong những bảng quan hệ không
những thực thể không gian và những bảng quan hệ thuộc tính liên
kết bằng FID chung.
Dữ liệu không gian -> dữ liệu thuộc tính
Yếu tố địa lý -> Thuộc tính
+ Có thể khái quát đây là mối quan hệ giữa:
Vị trí biểu tượng -> Ý nghĩa chúng
Các dữ liệu không gian biểu diễn các đối tượng địa lý ứng với
những sự vật đã được định vị của thế giới thực.
Trong hệ thống raster, những ký hiệu là vị trí ô lưới trong ma
trận. Trong hệ thống vector, những ký hiệu định vị có thể là điểm,
đường (line), curve, boundary, or vector; hay vùng: area, region,
hay polygon.
Mối liên kết biểu tượng và ý nghĩa của chúng là việc gán cho bất
kỳ một yếu tố địa lý ít nhất một nghĩa xác định, tên hay chỉ số gọi
là ID của nó, dữ liệu phi không gian của yếu tố thường lưu trữ
trong một hay nhiều file riêng biệt theo số ID này.
Thông tin vị trí được liên kết tới những thông tin xác định trong
CSDL.
Dữ liệu DEM
K/N: Mô hình số hoá độ cao (DEM) là sự thể hiện bằng số độ cao
của bề mặt đất, độ cao của tầng đất, của mực nước ngầm: các

thông sô thay đổi liên tục.
DEM được lưu trữ khác nhau tuỳ thuộc vào kiểu số liệu là Raster
hay Vector.
Mục đích:
- DEM là DL đầu vào của các quá trình xử lý liên quan đến độ
cao. DEM phục vụ cho nhiều mục đích sau:
+ Lưu trũ dữ liệu bản đồ số địa hình trong các cơ sở dữ liệu
(CSDL) quốc gia.
11


+ Giải quyết tính toán đào đắp đất trong thiết kế đường và các dự
án kỹ thuật công trình khác.
+ Biểu thị ba chiều trực quan điều kiện địa hình có mục đích quân
sự( thiết kế hệ thống đạn đạo, huấn luyện phi công) và cho mục
đích thiết kế và quy hoạch cảnh quan (kiến trúc cảnh quan).
+ Thiết kế xác định vị trí cho đường giao thông và cho đập nước
xác định lưu vực và kiểu tưới nước của một khu vực
+ Tính toán và thành lập bản đồ độ dốc, bản đồ hướng dốc,phân
tích địa mạo khu vực bản đồ hình dạng mái dốc để từ đó thành
lập ảnh địa hình trực quan có hình bóng(ứng dụng trong nghiên
cứu tầng địa chất hay dự báo khả năng xói mòn đất và dòng chảy
mặt)…
•

•

-

-

CÁC BƯỚC XÂY DỰNG
1.Phương pháp chụp ảnh lập thể:
- Dùng các dụng cụ chuyên dụng chụp ảnh để thu thập dữ liệu của
một vùng với các giá trị x, y z của các điểm trên bề mặt quả ñất –
Phương pháp này đòi hỏi kỹ thuật cao trong việc chụp và xử lý
ảnh, đòi hỏi số điểm kiểm soát nhiều. – Ví dụ: ảnh hàng không
ảnh viễn thám
2.Phương pháp xây dựng từ đường đồng mức
- Dùng bản đồ đia hình đường đồng mức –mô hình tin – mô hình
DEM dạng grid- mô hình 3d từ DEM
Câu 9. Dữ liệu Vector, Rastor
Mô hình dữ liệu vector
Mọi đối tượng không gian đều được thể hiện thông qua các phần
tử cơ bản là điểm, đường và vùng.
Mô hình vector dạng Điểm: Điểm được xác định bởi các cặp tọa
độ (x,y). các đối tượng đơn, thông tin địa lý chỉ gồm cơ sở vị trí, sẽ
được phản ánh là đối tượng điểm. Mô hình vector dạng điểm
được xác đinh bởi tọa độ đơn (x,y) và không cần thể hiện chiều
dài và diện tích.
Mô hình vector dạng Đường: Đường được xác định như một tập
hợp dãy các điểm. Tất cả đối tượng địa lý có dạng tuyến tính được
phản ánh bằng đối tượng đường. VD: đường giao thông, hệ thống
12


-

•

-

-

sông suối,… Mô hình vector dạng đường là dãy các cặp tọa độ,
một đường được bắt đầu và kết thúc bởi một nút và các đường cắt
nhau tại nút..
Mô hình vector dạng vùng: vùng là đối tượng hình học 2 chiều
được xác định bởi ranh giới các đường thẳng. Các đối tượng địa
lý có diện tích và đóng kín bởi các đường, cung được gọi là đối
tượng vùng. VD: lô đất, khoảng rừng,… Mô hình vector dạng
vùng: Được mô tả bằng tập các đường và điểm nhãn, một hoặc
nhiều đường định nghĩa đường bao của vùng
Mô hình dữ liệu raster
Mô hình dữ liệu Raster phản ánh toàn bộ vùng nghiên cứu dưới
dạng một lưới các ô vuông hay điểm ảnh (pixel)
Đặc điêm:
+ Các pixel được xếp liên tục từ trái qua phải, từ trên xuống dưới.
+ Mỗi pixel chứa một giá trị thuộc tính
+ Tập giá trị các pixel và giá trị thuộc tính tương ứng tạo thành
một lớp.
+ Có thể có nhiều lớp trong CSDL
+ Độ phân giải của dữ liệu thuộc tính raster phụ thuộc vào kích
thước điểm ảnh. Kích thước càng nhỏ độ phân giải càng lớn.
Mô hình raster dạng điểm: điểm được xác đinh bởi số hiệu điểm,
tọa độ pixel (i,j) và giá trị thuộc tính (màu sắc)
Mô hình raster dạng đường: đường được xác định bởi số hiệu
đường, dãy tọa độ các điểm tạo nên đường và giá trị thuộc tính
(màu sắc)
Mô hình raster dạng vùng: vùng được xác định bởi số hiệu vùng,

nhóm các tọa độ tạo nên vùng và giá trị thuộc tính
Câu 9 Ưu và nhược điểm của dữ liệu vector và Raster
a. Mô hình dữ liệu Vector
Mô hình dữ liệu Vector có nhiều ưu điểm. Một trong những ưu
điểm nổi trội là lưu trữ chính xác vị trí các điểm và các đối tượng
trên bề mặt Trái đất theo một hệ quy chiếu nhất định. Một số ưu
điểm chính của dữ liệu Vector bao gồm:
- Dữ liệu lưu tốn ít bộ nhớ hơn dữ liệu Raster.
13


- Dữ liệu có thể tạo từ độ phân giải gốc, không có sự khái quát hóa
dữ liệu.
- Độ chính xác của dự liệu gốc được duy trì.
- Cho phép tạo topo cho các đối tượng, thực hiện các phân tích
mạng rất tiện ích.
- Chuyến đổi hệ tọa độ được thực hiện dễ dàng.
- Truy vấn và cập nhật dữ liệu khá tiện ích và dễ dàng.
Dữ liệu Vector bao gồm những mặt hạn chế sau:
- 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 chuyển sang
mô hình Topology. Quá trình sửa lỗi để tạo Toppology khá tốn
kém thời gian. Hơn nữa, dữ liệu Topology 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.
b. Mô hình dữ liệu Raster
So với mô hình dữ liệu Vector, mô hình Raster có một số ưu điểm.
Một trong những ưu điểm nổi trội là cấu trúc dữ liệu phù hợp cho
thực hiện các phép tính đại số bản đồ và nhiều thuật toán phức
tạp khác. Một số ưu điểm chính của dữ liệu Raster đã được khái
quát hóa bao gồm:
- 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.
14


- Dữ liệu Raster thích hợp với các thiết bị đầu ra như máy in và
hiển thị dữ liệu đồ.
- 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.
Một số mặt hạn chế đã được ghi nhận bao gồm:
- Độ phân giải của Pixel hạn chế khả năng mô tả chi tiết đối
tượng.
- Rất khó hiển thị các đối tượng hình tuyến 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. Mỗi bản đồ Raster chỉ tương ứng với một thuộc tính nhất

định.
- 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
Câu 10. Mô hình dữ liệu Topology: kn, t.chất, ưu nhược điểm của
Topology
+ Khái niệm: Topology là 1 mô hình phức tạp, các đối tượng đc
quản lý không chỉ bởi tọa độ mà còn bằng cả mối quan hệ k.gian
giữa các đối tượng.Đối tượng địa lý có thể nhóm thành đối tượng
cơ sở (điểm, đường) và nhóm đối tượng topo (topological features)
hay còn gọi là các đối tượng kết hợp (composite features). Nhóm
đối tượng topo như nút (nodes), đường (routes), vùng (regions)
được tạo ra từ đối tượng cở sở.
+ Tính chất: Tính liên tục, Tính tạo vùng, Tính cận kề
~Mô tả trọn vẹn thông tin của các đối tượng k gian bao gồm:
-thông tin về vị trí không gian(spatial data): thông tin đc thể hiện
theo mô hình vector, bằng các tọa độ mô tả vị trí, hình dạng,
đường biên của các đối tượng
*Dữ liệu k gian các đối tượng vùng là một tập hợp các đối tượng
đường định nghĩa đường bao vùng và 1 điểm nhãn
*Điểm nhãn nằm trong đối tượng vùng có ý nghĩa để xác định cho
vùng này
15


1

•

•
•
•
•

-Thông tin về quan hệ không gian(Relational spatial datatopology): mô hình dữ liệu topology thể hiện QHKG với 3 kiểu
quan hệ là:
*Liên thông vs 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
~Mô hình topology dùng các quan hệ k gian để định nghĩa các đặc
tính k gian của các đối tượng
~ Áp dụng mô hình topology khi xây dựng CSDL k gian
*Đường ranh giới tạo thành đường bao thửa đất luôn đảm báo
tính khép kín tuyệt đối về tọa độ
*Các đường ranh giới thửa k đc phép giao nhau, phải luôn cắt
nhau tại đầu hoặc cuối đường(tại điểm nút NODE)
Cơ sở dữ liệu chuẩn là cơ sở k còn lỗi như: bắt quá, bắt chưa tới,
vùng chưa khép
+Ưu nhược điểm:
Ưu điểm: -Mô tả tốt thực tế
-gắn kết nhiều cấu trúc dữ liệu
-topology có thể đc miêu tả trong mạng
-Đồ họa chính xác
Nhược điểm: - Cấu trúc dữ liệu phức tạp
-Mô phỏng khó khan
-Một vài phân tích k gian là khó khan hoặc k thể thi
hành
Câu 11: Khái quát các dạng phân tích dữ liệu không gian trong
hệ thống thông tin địa lý..

Phương pháp phân tích dữ liệu dựa trên số lớp dữ liệu:
Phân tích dữ liệu dựa trên 1lớp dữ liệu: nhằm phân tích mối liên
quan giữa các đối tượng trong 1 bản đồ gồm:
Đo lường: các phép tính khoảng cách giữa các đối tượng, tính chu
vi,diên tích dư, thể tích
Truy vấn: các phép tính tìm kiếm thông tin từ cơ sở dữ liệu
Phân lớp: sự ấn đinh tại giá trị cho các đối tượng cuả lớp dữ liệu
Phân tích lân cận: gồm phân tích vùng đệm và phân tích phân bố
Phân tích mạng: cho phép tìm hiểu các đối tượng liên kết với
nhau theo mạng lưới.
16



•
•


2

phân tích dữ liệu dựa trên 2 lớp dữ liệu:
Được thực hiện thông qua chồng xếp 2lớp trên bản đồ
2 lớp dữ liệu chồng xếp trên cơ sở các phép tính số học, đại số để
tạo ra lớp dữ liệu mới
phân tích dữ liệu dựa trên nhiều lớp dữ liệu là dạng phân tích
nâng cao phức tạp nhất dựa trên các mô hình tính toán phức tạp
như mô hình fuzzy logic,mô hình artificial newral works,các công
thức khác để kết hợp dữ liêu đầu vào và tạo ra lớp thông tin mới
Phương pháp xử lý dữ liêu chung
bao gồm chuyển đổi hệ quy chiếu và chuyển đổi dữ liệu như

chuyển đổi dữ liêu
từ dạng Vector sang Raster
Câu 12: Chồng xếp các lớp dữ liệu
Chồng xếp là quá trình tích hợp các lớp thông tin khác nhau. Các
thao tác phân tích đòi hỏi một hoặc nhiều lớp dữ liệu phải được
liên kết vật lý.
Có 2 loại chồng xếp: chồng xếp dữ liệu Raster và chồng xếp dữ
liệu Vector
- Chồng xếp dữ liệu Raster dễ dàng thực hiện hơn chồng xếp dữ
liệu Vector. Đặc biệt chồng xếp dữ liệu Raster có nhiều ứng dụng
hơn. Do dữ liệu Raster không yêu cầu các hoạt động phân tích
quan hệ topo mà chỉ là những hoạt động trực tiếp với các điểm
ảnh (pixel). Chồng xếp 2 lớp dữ liệu được thực hiện đơn giản theo
từng pixel, các tính toán cũng được thực hiện theo cấp độ pixel
+ Chồng xếp dữ liệu Raster dựa vào phép tính số học: Phép tính
số học và đại số là các phép tính cộng, trừ, nhân, chia, hàm số mũ,
logarit, các hàm số sơ cấp khác. Mỗi lớp dữ liệu có thể cộng trừ
nhân chia với một hằng số nhất định
+ Chồng xếp dữ liệu Raster dựa theo phép tính so sánh: để đánh
giá một điều kiện nhất định như lớn hơn hoặc bằng (>=), nhỏ hơn
hoặc bằng (<=) và trong khoảng (> và <)
+ Chồng xếp các lớp dữ liệu Raster dựa theo phép toán Boolean
Logic: Phép toán này thực chất là gán giá trị đúng hay sai. Có
nhiều ứng dụng trong xác định trong xác định vùng đất hay
khoanh đất thỏa mãn nhiều tiêu chí và tiêu chí hạn chế.
17


- Chồng xếp dữ liệu Vector phức tạp hơn Raster do phải cập nhật
topo mối quan hệ không gian giữa các điểm, đường , các vùng.

Trong nhiều ứng dụng, chồng xếp dữ liệu dạng vùng thường hay
sử dụng hơn.
Việc chồng xếp dữ liệu Vector sẽ tạo ra những đường và vùng mới
thể hiện ở các mối giao cắt hoặc nút mới
Có 3 kiểu chồng xếp: - Chồng xếp điểm trên vùng
- Chồng xếp đường trên vùng
- Chồng xếp vùng trên vùng
* Để thực hiện bài toán chồng xếp dữ liệu thì cần đáp ứng được
các điều kiên sau:
- Khu vực cần chồng xếp cần có từ 2 lớp dữ liệu trở lên mới có thể
tiến hành chồng xếp
- Các dữ liệu có cùng định dạng: khi chồng xếp dữ liệu thì cần sử
dụng các phần mềm chuyên dụng, vì thế cần có định dạng dữ liệu
phù hợp để phần mềm có thể đọc được.
- Các dữ liệu phải có cùng kiểu: cùng là dữ liệu vector hoặc raster.
Bởi vì 2 loại dữ liệu này có cách chồng xếp khác nhau. Dữ liệu
vector phải cập nhật topology mối quan hệ không gian. Còn dữ
liệu raster chỉ cần toán tử pixel.
- Các dữ liệu cần phải của cùng khu vực. Nếu là dữ liệu bản đồ thì
cần phải cùng cơ sở toán học và cùng tỉ lệ.

18