Bài giảng hệ thống thông tin đại lý GIS

8/28/2012

MÔ

HÌNH DỮ LIỆU KHÔNG GIAN
1

G IỚI

2

Loài cây



THIỆU

Một cơ sở dữ liệu GIS hoàn chỉnh bao gồm:

Tuổi thọ
Đường kính
Tình trạng
Độ cao



Cơ sở dữ liệu không gian



Cơ sở dữ liệu phi không gian – thuộc tính



Là hệ thống các file được lưu trữ trong máy tính,
chứa các thông tin địa lý và thông tin mô tả các
đối tượng trên bản đồ



“Độ mạnh” của GIS phụ thuộc vào khả năng liên
kết giữa hai kiểu dữ liệu này và mối quan hệ
không gian giữa các đối tượng bản đồ

1


8/28/2012

3

MÔ

HÌNH DỮ LIỆU KHÔNG GIAN

Mô phỏng thế giới thực bằng
hai mô hình dữ liệu vector và
raster

V ECTOR

4

tả thế giới thực bằng 3
loại thực thể cơ sở:

 Mô

 Điểm

(point)

 Đường (line)
 Vùng

(polygon)

thực thể này được mô
tả hình học bởi việc lưu trữ
các cặp tọa độ địa lý theo
một hệ quy chiếu nào đó

 Các

2


8/28/2012

V ECTOR –

5

Thế giới thực

ĐIỂM

40o41’21,23’’N
74o02’40,12”W

Bản đồ

P (X, Y)
Điểm được mô tả bằng một cặp
tọa độ duy nhất
X

Kinh độ

W (West)

Y

Vĩ độ

N (North)

6

Datum: WGS 84
Projection: Long/Lat

V ECTOR – ĐƯỜNG , VÙNG
(x3,y3)





Một đường được biểu
diễn bằng một danh
sách các cặp tọa độ
nối tiếp nhau
Một vùng được biểu
diễn bằng một danh
sách các cặp tọa độ
hay các đường nối
tiếp nhau và khép kín

(x4,y4)

(x1,y1)
(x2,y2)
(x7,y7)
(x6,y6)

L2
L3

L1
(x5,y5)

(x8,y8)
L4

L6
(x10,y10)

L5

(x9,y9)

3


8/28/2012

7










R ASTER

Mô tả thế giới thực bằng một

mạng lưới các ô đều hay
không đều. Mạng ô vuông
được dùng phổ biến nhất
Ô hay pixel là đơn vị cơ sở
trong mô hình raster
Mỗi ô mang một giá trị thuộc
tính độc lập
Vị trí của các đối tượng được
xác định bởi vị trí các ô chúng
chiếm giữ
Độ phân giải không gian
được quyết định bởi kích
thước ô

8

R ASTER

4


8/28/2012

R ASTER -

9

ẢNH VỆ TINH

MODIS

ASTER

QuickBird

pixel
250 m

pixel
15 m

pixel
0,67 m

Swath = 2.330 km

Swath = 60 km

Ngũ hồ (31/3/2011)

Berlin (22/8/2002)

10

R ASTER

Swath = 18,6 km

Tháp quang điện,
Seville, TBN (30/5/2009)

VÀ

V ECTOR

5


8/28/2012

R ASTER

11

VÀ

V ECTOR

Mạng lưới
pixel

File dữ liệu
raster

Cột

12

Hàng

Thuộc tính

B ÀI

TẬP

6


8/28/2012

SO

13

VECTOR
 Cấu trúc dữ liệu chặt, tiết
kiệm bộ nhớ
 Dễ mã hóa các quan hệ
không gian, thuận lợi cho
bài toán phân tích mạng
 Đồ họa đẹp, chính xác, dễ
chỉnh sửa
 Khó thực hiện chồng lớp
 Khó biểu diễn sự biến thiên
không gian
 Công nghệ đắt tiền

SÁNH

RASTER
 Tốn nhiều bộ nhớ -> nén
 Khó mã hóa các quan hệ
không gian, khó phân tích
mạng
 Đồ họa thô, không đẹp
 Dễ thực hiện chồng lớp

 Dễ phân tích không gian,
mô hình hóa
 Công nghệ rẻ
 Việc làm giảm độ phân giải
sẽ làm giảm độ chính xác
hoặc làm mất thông tin

C ẤU TRÚC DỮ LIỆU KHÔNG GIAN

14

7


8/28/2012

DỮ

15

LIỆU VECTOR

SPAGHETTI

TOPOLOGY

V ECTOR -

16

SPAGHETTI



Là cấu trúc sơ đẳng của dữ liệu vector



Các đối tượng được mô tả bằng các thực
thể hình học độc lập



Ranh giới chung của các đa giác bị sao lại
và các cung có thể đi qua nhau mà không
cắt nhau



Thuận lợi trong thiết kế đồ họa



Hạn chế trong nghiên cứu các quan hệ
không gian

8


8/28/2012

V ECTOR -

17

ID

Tọa độ

Điểm

1
2

(3,4)
(5,5)

ID

Tọa độ
(0,1),(3,2),(6,3)

ID

Tọa độ
(6,9),(8,10),(10,8),(6,9)

1
2
1
2

V ECTOR -

18

SPAGHETTI

Đường

Vùng

(1,8),(2,6),(5,7),(3,9),(1,8)

TOPOLOGY



Topology là một thủ tục toán học dùng để xác lập rõ ràng mối
quan hệ giữa các đối tượng, nhận biết các vùng kề cận
nhau, …



Có 3 kiểu topology:


Kiểu cung-nút

dùng để nhận biết mối liên kết giữa các đường



Kiểu vùng-cung dùng để nhận biết một vùng



Kiểu trái-phải

dùng để nhận biết các vùng kề cận nhau



Nút là nơi giao nhau của hai hay nhiều cung



Cung là đường nối hai nút đến và đi



Đa giác là một vùng khép kín bởi các cung

9


8/28/2012

19

20

T OPOLOGY:

CUNG

-

NÚT

T OPOLOGY: VÙNG - CUNG

Vùng

Tọa độ vùng

1
2

(6,0),(2,5),(5,8),(8,8),(8,0),
(6,0)

3
4
5
6

10


8/28/2012

21

T OPOLOGY:

TRÁI

–

PHẢI

Cung

Vùng trái

Vùng phải

1

-

1

2
3
4
5
6
Cung

Tọa độ cung

1
2

3
4
5
6

DỮ

22

LIỆU RASTER



Tập hợp các pixel rời rạc và độc lập, thông
tin liên tục được lặp lại nên dữ liệu có dung
lượng lớn



Để lưu trữ và xuất dữ liệu cần phải áp dụng
các kỹ thuật nén khác nhau:


Mã hóa theo dòng



Mã hóa theo cách chia bốn (tứ phân)



Mã hóa theo khối,…

11


8/28/2012

23

24

R ASTER – LƯU TRỮ
THÔNG THƯỜNG

R ASTER –

MÃ HÓA THEO DÒNG

12


8/28/2012

25

26

R ASTER – MÃ HÓA TỨ PHÂN

R ASTER –

MÃ HÓA THEO KHỐI

13


8/28/2012

M Ô HÌNH BỀ MẶT ĐỊA HÌNH

27

28

Đ ƯỜNG

BÌNH ĐỘ

14


8/28/2012

29

30

T IẾP

CẬN RASTER

T IẾP CẬN RASTER –
DTM / DEM

DTM/DEM là một lưới
giá trị độ cao.
Độ chính xác của mô
hình DTM/DEM phụ
thuộc vào kích thước
của các ô lưới.

15


8/28/2012

31

32

T IẾP CẬN RASTER –
DTM / DEM


DEM
(Digital
Elevation
Model) lưu trữ dữ liệu không
gian xyz của một bề mặt bất
kỳ



DTM (Digital Terrain Model)
lưu trữ dữ liệu không gian
xyz của bề mặt trái đất



Như vậy, DTM là một
trường hợp đặc biệt của
DEM.

T IẾP CẬN RASTER –
DSM / DEM

DSM – Digital Surface Model

16


8/28/2012

33

T IẾP

CẬN VECTOR








34

T IẾP

-

TIN

TIN - Triangulated Irregular

Network
TIN được sử dụng để xây
dựng DTM từ các dữ liệu độ
cao liên tục cũng như không
liên tục
TIN bao gồm các tam giác
không phủ nhau bao trùm
toàn bộ bề mặt địa hình
Mỗi tam giác xác định một
mặt phẳng
Đỉnh tam giác được xác định
bởi tọa độ địa lý và cao độ

CẬN VECTOR

-

TIN

17


8/28/2012

35

T IẾP

CẬN VECTOR

-

TIN

Ưu điểm: giảm tối đa việc lưu
trữ dữ liệu.
Nhược điểm: không thể hiện
được những địa hình có sườn
dốc hẹp như các Clif.

36

S O SÁNH HAI NHÓM MÔ HÌNH
RASTER

TIN

Độ chính
xác
Đặc
trưng

Hướng
phân tích

Một số
ứng
dụng

18

Cơ sở dữ liệu tài nguyên và
môi trường

Nguyễn Tiến Hoàng
Khoa Môi trường – Đại học Khoa học Huế


Khái niệm
 Là tập hợp các loại dữ liệu không gian và phi

không gian đã được kiểm tra, đánh giá, quản lý và
lưu trữ một cách hệ thống có tổ chức trong các
lĩnh vực tài nguyên và môi trường (Hoàng, 2010).
 Bao gồm số liệu, văn bản, tài liệu, bản đồ, dữ liệu

viễn thám, dữ liệu GIS,…
 Phân thành 7 lĩnh vực: đất đai, khoáng sản, tài

nguyên nước, môi trường, khí tượng thủy văn, đo
đạc bản đồ, biển và hải đảo.

28/08/2012

Ứng dụng GIS và RS trong quản lý môi trường

2

Hiện trạng dữ liệu tài nguyên môi trường
 Hình thành từ lâu,

gồm nhiều lĩnh
vực  dữ liệu rất
lớn và đa dạng
 Được

xây dựng,
quản lý và sử
dụng một cách
riêng lẻ, manh
mún, chồng chéo
 khó khăn trong
việc tiếp cận, khai
thác thông tin
Nguồn: MONRE

28/08/2012

Ứng dụng GIS và RS trong quản lý môi trường

3


Hiện trạng dữ liệu tài nguyên môi trường
 Cơ sở dữ liệu tích hợp tài nguyên và môi trường

(CSDL) mới chỉ dừng lại ở 02 nhóm:
 Hiện trạng các nguồn tài nguyên thiên nhiên và môi

trường (từ các hoạt động điều tra cơ bản, thống kê, kiểm
kê và nghiên cứu khoa học);
 Hệ thống các văn bản quy phạm pháp luật (hiện đang

được hệ thống hoá ở các cơ quan, đơn vị khác nhau
theo các tiêu chí, cách thức khác nhau).
 Bộ Tài nguyên và Môi trường đã giao Cục Công

nghệ thông tin xây dựng CSDL để thu thập, chuẩn
hóa và quản lý thống nhất (2010 – 2012)
28/08/2012

Ứng dụng GIS và RS trong quản lý môi trường

4


Lĩnh vực đất đai
 Cơ quan cấp trung ương quản lý dữ liệu cấp vĩ mô, địa phương

quản lý dữ liệu chi tiết đến từng thửa đất
 Các thông tin, dữ liệu về đất đai bao gồm:

Hồ sơ địa
chính
Hiện
trạng
sử dụng
đất

28/08/2012

Thổ
nhưỡng
Dữ liệu thống
kê, kiểm kê
đất đai
Bản đồ
địa chính

Kế
hoạch
sử dụng
đất
Quy
hoạch
sử dụng
đất

Ứng dụng GIS và RS trong quản lý môi trường

Tiềm
năng sử
dụng
đất

5

Lĩnh vực môi trường
 Các cơ sở dữ liệu chuyên môn bao gồm:
 Cơ sở dữ liệu an toàn hoá chất
 Cơ sở dữ liệu sách đỏ Việt Nam

 Cơ sở dữ liệu chỉ tiêu thống kê môi trường: gồm 316 chỉ tiêu thuộc 17 chuyên đề của Bộ chỉ tiêu

thống kê môi trường Việt Nam
 Thiết lập và ứng dụng chuẩn cơ sở dữ liệu GIS môi trường Việt Nam (1999), …

Các thông tin
thu thập

Trạm
quan
trắc

28/08/2012

Hiện
trạng
rừng

Các khu
bảo tồn
đất ngập
nước,
biển

Sự cố

môi
trường

Các khu
vực
nhạy
cảm môi
trường

Ứng dụng GIS và RS trong quản lý môi trường

Các cơ
sở gây ô
nhiễm

Tình
trạng ô
nhiễm
môi
trường

6


Tổ chức CSDL
Mô hình ngân hàng dữ liệu
Người dùng

Được cấp
tài khoản

và phân
quyền
truy cập

DB
28/08/2012

DB
con
Ứng dụng GIS và RS trong quản lý môi trường

7