Ứng dụng công nghệ GIS và viễn thám trong việc xây dựng bản đồ trạng thái rừng tại vườn quốc gia ba bể

ÐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRUỜNG ÐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

HỨA THỊ TOÀN

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS VÀ VIỄN THÁM
TRONG VIỆC XÂY DỰNG BẢN ĐỒ TRẠNG THÁI
RỪNG TẠI VƯỜN QUỐC GIA BA BỂ

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hà Nội - 2011


ÐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRUỜNG ÐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

HỨA THỊ TOÀN

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS VÀ VIỄN THÁM
TRONG VIỆC XÂY DỰNG BẢN ĐỒ TRẠNG THÁI
RỪNG TẠI VƯỜN QUỐC GIA BA BỂ

Ngành: Công nghệ thông tin
Chuyên ngành: Hệ thống thông tin
Mã số: 60 48 05

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN HẢI CHÂU

Hà Nội – 2011


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 7
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BẢN ĐỒ, CÔNG NGHỆ GIS VÀ VIỄN THÁM 9
1.1. Giới thiệu về bản đồ .......................................................................................... 9
1.2. Các phương pháp biểu diễn bản đồ ................................................................... 9
1.2.1. Phân loại bản đồ ......................................................................................... 9
1.2.2. Các thành phần của bản đồ ....................................................................... 10
1.2.3. Độ chính xác của bản đồ........................................................................... 10
1.2.4. Các chú giải trên bản đồ ........................................................................... 11
1.2.5. Phương pháp thể hiện thông tin trên bản đồ .............................................. 12
1.2.6. Sự khái quát hóa và sự phóng đại ............................................................. 12
1.3. Dữ liệu về GIS................................................................................................. 13
1.3.1. Các khái niệm cơ bản ............................................................................... 13
1.3.2. Các dạng dữ liệu của GIS ......................................................................... 16
1.3.3. Mô hình thông tin không gian................................................................... 16
1.3.3.1. Hệ thống Vector .................................................................................... 17
1.3.3.2. Hệ thống Raster ................................................................................. 19
1.3.3.4. Chuyển đổi cơ sở dữ liệu dạng vector và raster .................................. 21
1.3.4. Mô hình thông tin phi không gian. ............................................................ 24
1.4. Tổng quan về viễn thám .................................................................................. 26
1.4.1. Viễn thám là gì? ....................................................................................... 26
1.4.2. Các thành phần của viễn thám .................................................................. 26
1.4.3. Ưu điểm của công nghệ viễn thám ............................................................ 27
1.4.4. Các vệ tinh quan sát Trái đất .................................................................... 27
CHƢƠNG 2: KHẢO SÁT BÀI TOÁN XÂY DỰNG BẢN ĐỒ TRẠNG THÁI
RỪNG....................................................................................................................... 30
2.1. Phát biểu bài toán ........................................................................................... 30

2.2. Phân loại rừng theo trạng thái ........................................................................ 30
2.2.1. Khái niệm về rừng .................................................................................... 30
2.2.2. Phân loại rừng theo mục đích sử dụng ...................................................... 30
2.2.3. Phân loại rừng theo nguồn gốc hình thành ................................................ 30
2.2.4. Phân loại rừng theo điều kiện lập địa ........................................................ 31
2.2.5. Phân loại rừng theo loài cây ..................................................................... 31
2.2.6.. Phân loại rừng theo trữ lượng .................................................................. 32
2.2.7. Đất chưa có rừng ...................................................................................... 34
2.3.8. Phân loại rừng theo Loeschau ................................................................... 34
2.3. Khảo sát bài toán ............................................................................................ 35
2.4. Các công cụ để giải quyết bài toán.................................................................. 36
2.4.1. Ảnh Spot 5 ............................................................................................... 36
2.4.2. Phần mềm giải đoán ảnh ENVI 4.5 .......................................................... 37


2.4.3. Phần mềm ArcGIS 9.2 .............................................................................. 37
2.4.4. Ngôn ngữ lập trình Javascript ................................................................... 38
CHƢƠNG 3: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS VÀ VIỄN THÁM ĐỂ THÀNH
LẬP BẢN ĐỒ TRẠNG THÁI RỪNG .................................................................... 39
3.1. Phương pháp xây dựng bản đồ trạng thái rừng ............................................... 39
3.1.1. Phương pháp nội nghiệp ........................................................................... 39
3.1.2. Phương pháp ngoại nghiệp ....................................................................... 40
3.1.3. Thiết bị, công nghệ và tư liệu sử dụng trong nghiên cứu ........................... 40
3.2. Thử nghiệm và kết quả .................................................................................... 41
3.2.1. Xử lí ảnh viễn thám .................................................................................. 41
3.2.1.1. Thu thập ảnh viễn thám ..................................................................... 41
3.2.1.2. Kết quả đăng ký ảnh và nắn chỉnh không gian ................................... 43
3.2.1.3. Kết quả việc tăng cường khả năng hiển thị của ảnh ............................ 48
3.2.1.4. Kết quả dã ngoại sơ bộ và phân lớp ................................................... 51
3.2.1.5. Kết quả phân lớp ảnh ......................................................................... 52

3.2.1.6. Phân lớp đối tượng trên toàn ảnh ....................................................... 54
3.2.1.7. So sánh hiện trạng sử dụng đất với kết quả sau giải đoán ................... 57
3.2.1.8. Kết quả việc véc tơ hoá đối tượng...................................................... 60
3.2.2. Biên tập bản đồ trạng thái rừng ................................................................. 62
3.2.2.1. Kết quả thống kê các lớp trạng thái .................................................... 62
3.2.2.2. Thống kê diện tích các xã liên quan trong khu vực nghiên cứu ......... 64
3.2.2.3. Kết quả tách bản đồ vùng lõi Vườn Quốc Gia Ba Bể ......................... 66
3.2.3. Xây dựng website bản đồ trạng thái rừng ................................................. 69
3.2.3.1. Chức năng chính ................................................................................ 69
3.2.3.2. Giao diện ........................................................................................... 70
PHỤ LỤC ................................................................................................................. 71
KẾT LUẬN .............................................................................................................. 78
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 80


DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 1.1: Bản đồ dạng đường nét................................................................................. 9
Hình 1.2: Bản đồ dạng ảnh......................................................................................... 10
Hình 1.3: Số liệu vector được biểu thị dưới dạng điểm (Point). .................................. 17
Hình 1.4: Số liệu vector được biểu thị dưới dạng đường ............................................ 18
Hình 1.5: Số liệu vector được biểu thị dưới dạng vùng (Polygon) .............................. 18
Hình 1.6: Một số khái niệm trong cấu trúc cơ sở dữ liệu bản đồ. ................................ 19
Hình 1.7: Sự biểu thị kết quả bản đồ dưới dạng Raster ............................................... 20
Hình 1.8: Sự chuyển đổi dữ liệu giữa raster và vector ................................................ 21
Hình 1.9: Thuật toán làm mảnh .................................................................................. 22
Hình 1.10: Khả năng bản đồ của ảnh vệ tinh .............................................................. 29
Hình 3.1.Quy trình nghiên cứu................................................................................... 39
Hình 3.2: Sơ đồ vị trí ảnh Spot ................................................................................... 42
Hình 3.3: Một số thông tin của ảnh ............................................................................ 43
Hình 3.4: Lựa chọn phương pháp nắn ảnh theo bản đồ............................................... 44

Hình 3.5: Chọn các tham số địa lý và hình học phù hợp ........................................... 44
Hình 3.6: Chọn điểm khống chế trên ảnh. .................................................................. 45
Hình 3.7: Nhập toạ độ các điểm khống chế cho ảnh ................................................... 47
Hình 3.8: Kết quả ảnh sau nắn chỉnh không gian ....................................................... 47
Hình 3.9: Ảnh vệ tinh sau hiệu chỉnh ......................................................................... 48
Hình 3.10: So sánh độ tương phản của ảnh trước và sau xử lý ................................... 49
Hình 3.11: Hình ảnh hiển thị chỉ số thực vật trên một band ảnh ................................ 50
Hình 3.12: Bảng ROI tool xây dựng khóa phân lớp cho toàn ảnh .............................. 52
Hình 3.13: Vị trí các điểm mẫu trên ảnh .................................................................... 54
Hình 3.14: Phân lớp đối tượng theo kiểm định ........................................................... 55
Hình 3.15: Định dạng ban đầu cho ảnh phân lớp đầu ra và chạy classifer................... 56
Hình 3.16 : Ảnh trước và sau phân lớp ....................................................................... 57
Hình 317 : Chuyển đổi dữ liệu từ raster sang vector ................................................... 60
Hình 3.18: Kết quả của việc vector hoá đối tượng ...................................................... 61
Hình 3.19: Chuyển dữ liệu sang dạng Shapefile ......................................................... 61
Hình 3.20: Kết quả biên tập theo trạng thái rừng ........................................................ 62
Hình 3.21: Kết quả bản đồ trạng thái rừng khu vực VQG Ba Bể năm 2009 ................ 64
Hình 3.22: Bảng thuộc tính các xã và diện tích khu vực nghiên cứu (đơn vị ha)......... 66
Hình 3.23: Thống kê nhanh các giá trị diện tích trong bảng thuộc tính ....................... 66
Hình 3.24: Bản đồ trạng thái rừng VQG Ba Bể năm 2009.......................................... 68
Hình 3.25: Sơ đồ các chức năng chính ....................................................................... 69
Hình 3.26: Giao diện website bản đồ trạng thái rừng.................................................. 70
Hình 3.27. Giới thiệu về VQG Ba Bể......................................................................... 71
Hình 3.28: Ảnh viễn thám sau khi phân lớp ............................................................... 72
Hình 3.29: Bản đồ đất rừng ....................................................................................... 73
Hình 3.30. Bản đồ giao thông và thủy văn ................................................................. 74
Hình 3.31. Bản đồ về mô hình số và độ cao ............................................................... 75
Hình 3.32. Bản đồ về thổ cư và nông nghiệp .............................................................. 76
Hình 3.33. Thống kê kết quả biên tập bản đồ trạng thái rừng ..................................... 77

DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Các phương pháp thể hiện bản đồ .............................................................. 12
Bảng 3.1. Thống kê các điểm khống chế ảnh ............................................................. 46
Bảng 3.2: Bảng mô tả giá trị chỉ số thực phủ của ảnh ................................................. 51
Bảng 3.3: Mô tả các loại đối tượng có trên ảnh .......................................................... 53
Bảng 3.4: Ma trận đánh giá độ chính xác của phân loại ảnh ....................................... 58
Bảng 3.5: Giải thích các ký hiệu ................................................................................ 59
Bảng 3.6: Thống kê kết quả biên tập bản đồ trạng thái rừng ....................................... 63
Bảng 3.7: Thống kê các xã liên quan trong phạm vi nghiên cứu ................................. 65
Bảng 3.8: Diện tích hiện trạng rừng của vườn Quốc Gia Ba Bể ................................. 67

CÁC TỪ VIẾT TẮT
Viết tắt

Tên đầy đủ - Mô tả

GIS

Geographic information system - Hệ thống thông tin địa lý

RS

Remote sensing – Viễn thám

NDVI

Normalized difference vegetation index - Chỉ số thực vật

SQL

Structure Query Language – Ngôn ngữ truy vấn

ENVI

Environment for Visualizing Images – Phần mềm xử lí ảnh
viễn thám

IDL

Interactive Data Language – Ngôn ngữ lập trình dữ liệu có
cấu trúc

GPS

Global Positioning System – Hệ thống định vị toàn cầu


7

MỞ ĐẦU
Công nghệ GIS và viễn thám đã và đang phát triển như vũ bão với các ứng dụng
khoa học vào rất nhiều ngành thuộc các lĩnh vực khác nhau, đặc biệt là khoa học vũ trụ.
Nếu thế kỷ XX được gọi là thế kỷ bùng nổ thông tin thì có thể nói thế kỷ XXI được
nhận định là thế kỷ của công nghệ vũ trụ, công nghệ khai thác thông tin vệ tinh đang
thực sự phục vụ con người, mang lại hiệu quả cao trong nhiều lĩnh vực khoa học-công
nghệ, phục vụ đời sống, sản xuất và kiểm soát tài nguyên - môi trường.
Công nghệ GIS và viễn thám là những công nghệ tích hợp các phần mềm tin rất
mạnh, nó có khả năng ứng dụng đa ngành cao và phục vụ đắc lực cho công tác quản lý
xây dựng và sử dụng các nguồn tài nguyên quốc gia và trên thế giới một cách bền vững.

Trong công tác xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ thì đây là những công cụ ưu việt để xây
dựng được các bản đồ, đặc biệt là những vùng mà con người không do vẽ được bằng
phương pháp thông thường.
Vườn Quốc Gia Ba Bể thuộc huyện Ba Bể tỉnh Bắc Kạn là nơi dự trữ sinh
quyển lớn của quốc gia, nơi đây có khoảng 1.281 loài thực vật thuộc 162 họ, 672 chi,
trong đó có nhiều loài thực vật quí hiếm có giá trị được ghi vào Sách Đỏ của Việt Nam
và Thế giới, vườn Quốc Gia Ba Bể đang được sự quan tâm của hàng triệu du khách
trong và ngoài nước tới thăm quan. Do vậy việc quản lý và bảo vệ khu bảo tồn này là
vô cùng quan trọng, để làm tốt việc đó thì công cụ quan trọng nhất là cơ sở dữ liệu bản
đồ. Chính vì vậy, tôi đã chọn đề tài nghiên cứu về “ Ứng dụng GIS và viễn thám trong
việc xây dựng bản đồ trạng thái rừng tại Vườn Quốc gia Ba Bể” với mục đích nghiên
cứu ứng dụng của GIS và viễn thám trong công tác quản lý và xây dựng cơ sở dữ liệu
bản đồ nhằm phục vụ công tác quản lý, bảo tồn và sử dụng hợp lý tài nguyên rừng cho
Ban quản lý vườn quốc gia Ba Bể và chính quyền địa phương.
Mục tiêu của luận văn:
Sử dụng các phần mềm GIS như ARCGIS và phần mềm giải đoán ảnh vệ tinh
ENVI, nguồn dữ liệu là ảnh vệ tinh và các loại bản đồ khu vực vườn Quốc Gia Ba Bể
để xây dựng được cơ sở dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính về trạng thái rừng
cho vườn Quốc gia Ba Bể một cách chính xác và dễ quản lí.
tạo dựng được hệ CSDL phục vụ công tác bảo tồn và phát triển tài nguyên bền
vững, cụ thể bản đồ kết quả sẽ là cơ sở để tìm ra các vùng ưu thế phục vụ phát triển
sản xuất nông lâm ngư nghiệp và xây dựng các phương án quy hoạch chiến lược từ
tổng thể tới chi tiết, tìm ra được các điểm mạnh và hạn chế của việc tích hợp GIS và


8

viễn thám trong thành lập bản đồ trạng thái rừng, tiết kiệm thời gian và sức người
trong việc khai thác và bảo vệ tài nguyên thiên nhiên.
Luận văn được tổ chức thành 3 chương chính như sau:

Chƣơng 1: Tổng quan về bản đồ, công nghệ GIS và viễn thám. Chương này
cung cấp cách nhìn tổng quát nhất về bản đồ, viễn thám, các dạng dữ liệu GIS trong
biểu diễn bản đồ, đồng thời giới thiệu về ưu điểm của công nghệ ảnh viễn thám và các
vệ tinh quan sát trái đất
Chƣơng 2: Khảo sát bài toán xây dựng bản đồ trạng thái rừng. Chương này
trình bày về bài toán xây dựng cơ sở dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính về trạng
thái rừng cho vườn Quốc gia Ba Bể, khảo sát bài toán và đưa ra các phương pháp giải
quyết
Chƣơng 3: Ứng dụng công nghệ GIS và viễn thám để thành lập bản đồ trạng
thái rừng. Chương này trình bày về công nghệ giải đoán ảnh viễn thám, cụ thể là giải
đoán ảnh viễn thám của khu vực Vườn Quốc gia Ba Bể bằng phần mềm ENVI 4.5, sau
đó sử dụng phần mềm ArcGIS 9.2 và Map Info để thống kê và biên tập bản đồ. Cuối
cùng là xây dựng website bản đồ các trạng thái rừng của khu vực Vườn Quốc gia Ba
Bể thuộc tỉnh Bắc Kạn.
Kết luận: Đánh giá kết quả đạt được


9

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BẢN ĐỒ, CÔNG NGHỆ
GIS VÀ VIỄN THÁM
1.1. Giới thiệu về bản đồ
Bản đồ là một mô hình các thực thể và hiện tượng trên trái đất, trong đó thực thể
được thu nhỏ, các hiện tượng được khái quát hóa để thể hiện được trên mặt phẳng vẽ.
Bản đồ chứa các thông tin về vị trí và các tính chất của vật thể, hiện tượng mà nó trình
bày.
Thế giới thực rất rộng lớn và phức tạp để chúng ta có thể bao quát được. Nếu một
phần không gian được chọn với một tỉ lệ nhỏ hơn thực tế thì chúng ta có thể thấy được
cấu trúc và dạng của phần không gian đó dễ hơn nhiều và từ đó có thể thấy thấu đáo
được khu vực nghiên cứu và đưa ra quyết định đúng đắn.

Thông thường bản đồ là một mô hình theo tỉ lệ, nghĩa là tỉ lệ của khoảng cách
trên tỉ lệ với khoảng cách trên thực tế sẽ bằng nhau với mọi vị trí trên bản đồ, trong
một khu vực rộng lớn được chiếu trên bản đồ với một tỉ lệ nhỏ thì tỉ lệ này cũng có
một sai số nhỏ.
Về thực chất bản đồ là một hệ thống về không gian. Chúng ta có thể xem bản
đồ và tìm thấy các thông tin trên bản đồ.

1.2. Các phƣơng pháp biểu diễn bản đồ
1.2.1. Phân loại bản đồ
Bản đồ có 2 dạng chính
Dạng đường nét

Hình 1.1: Bản đồ dạng đường nét


10

Dạng ảnh

Hình 1.2: Bản đồ dạng ảnh
Bản đồ đường nét dùng các kí hiệu, nét vẽ để thể hiện thông tin một cách tóm
lược về khu vực thể hiện, chủ yếu được vẽ bằng thủ công với sự trợ giúp của máy tính.
Bản đồ ảnh thường là những hình chụp ngoài thực địa từ trên cao, người ta
thường vẽ thêm đường nét để nhấn mạnh các thực thể vào trong bản đồ ảnh. Bản đồ
dạng này có ưu điểm là vẽ nhanh, miêu tả được những địa hình mà dùng nét vẽ thì khó
thể hiện được (Ví dụ ao hồ, sa mạc ). Tuy nhiên bản đồ này thường gặp khó khăn trong
việc giải đoán các thực thể trên bản đồ.

1.2.2. Các thành phần của bản đồ
Thành phần của bản đồ liên quan đến mục đích sử dụng của nó. Các thành phần

của bản đồ là:
– Thành phần chính: Là phần chủ đề của bản đồ, ví dụ như địa lý, địa chất, dân số.
Đối với bản đồ địa hình, thành phần chính là tất cả thông tin được vẽ bao gồm cả
tên của các vùng.
– Thành phần thứ hai (Bản đồ nền): Đối với bản đồ chủ đề, thành phần này này là
phần địa hình, bao gồm lưới tọa độ.
– Thành phần phụ trợ (Thông tin chú thích, tỉ lệ): Là các thông tin như chú thích, tỉ
lệ, tiêu đề.

1.2.3. Độ chính xác của bản đồ
Ba vấn đề của độ chính xác được đặt ra là:
– Chính xác về vị trí: Độ chính xác về vị trí trong bản đồ liên quan đến vị trí thực
tế của nó trên thực tế. Độ chính xác này được xác định bởi:


11

 Phép chiếu
 Độ chính xác của việc thu thập dữ liệu và việc vẽ bản đồ.
 Tỉ lệ của bản đồ.
 Công cụ và độ ổn định của vật liệu được sử dụng trong việc vẽ bản đồ.
– Chính xác về chủ đề: Độ chính xác về chủ đề liên quan đến thông tin chủ đề
được thể hiện, độ chính xác này ảnh hưởng bởi:
 Thu thập thông tin thuộc tính: chất lượng của dữ liệu thống kê và phương
pháp thống kê.
 Việc chuyển đổi dữ liệu: Một phần của vùng đôi khi được thể hiện cho toàn
vùng
– Chính xác về cách thể hiện: Sự xuất hiện của các biểu tượng trên bản đồ rất quan
trọng, nếu dùng sai biểu tượng thì có thể đánh lạc hướng của người sử dụng hay
làm mờ ranh giới giữa các vùng.

1.2.4. Các chú giải trên bản đồ
Ngôn ngữ bản đồ cũng là một loại ngôn ngữ, nó có các chức năng chính sau:
– Dạng có cấu trúc gợi nhớ đối tượng.
– Kí hiệu chứa một nội dung về số lượng, chất lượng, cấu trúc của đối tượng cần
thể hiện trên bản đồ.
– Kí hiệu trên bản đồ phản ánh vai trò của đối tượng trong không gian và vị trí
tương quan của nó với yếu tố khác.
Hệ thống kí hiệu quy ước bản đồ:
Trên bản đồ ta sử dụng các dạng đồ họa, mầu sắc, các loại chữ và con số. Các kí
hiệu trên bản đồ thường được thể hiện dưới dạng:
 Kí hiệu điểm (Point).
 Kí hiệu tuyến (Polyline).
 Kí hiệu diện tích(Polygon).
 Kí hiệu tượng hình.
 Kí hiệu hình học.
 Kí hiệu chữ.


12

1.2.5. Phƣơng pháp thể hiện thông tin trên bản đồ
Bảng 1.1: Các phương pháp thể hiện bản đồ
Thông tin

Đối tƣợng
dùng

Cách thể hiện

Dạng vùng

Đặt biểu đồ thể hiện mối
liên quan của các đặc
trưng của hiện tượng vào Số lượng, cấu trúc
trong biên của hiện tượng
đó.

Dạng vùng

Thể hiện các hiện
Dùng mầu sắc, mẫu tô tượng phân bố liên tục
hay đánh số.
trên mặt đất, hay các
hiện tượng.

Dạng điểm

Nối các điểm có cùng chỉ Các đối tượng có cùng
số về số lượng của hiện số lượng của hiện
tượng trên bản đồ.
tượng.

Dạng tuyến
Kí hiệu đường chuyển
hoặc dạng
động
vector

Thể hiện sự di chuyển

Vẽ các mũi tên để thể
của các đối. tượng
hiện sự di chuyển.
trên bản đồ

Chấm điểm

Dạng vùng

Thể hiện sự phân tán
Chấm điểm cho vùng
của hiện tượng trên
hiện tượng
một vùng

Dạng điểm

Tạo biểu đồ tương quan
Các hiện tượng phân
(dạng tròn, dạng cột)
bố liên tục
giữa các đặc trưng đo đạc

Dạng điểm

Dùng các kí hiệu (hình Đặc điểm phân bố, số
vẽ, chữ số) đặt vào vị trí lượng, chất lượng, cấu
đối tượng
trúc

Phƣơng pháp

Cartogram

Nền chất lượng

Đường đẳng trị

Biểu đồ định vị

Kí hiệu

thể hiện

1.2.6. Sự khái quát hóa và sự phóng đại
Vì bản đồ là sự thu nhỏ của thế giới thực, nên ta không thể trình bày một cách
chính xác, do đó người ta thường dùng những kỹ thuật sau đây để thể hiện bản đồ:
– Khái quát hóa là sự lựa chọn và đơn giản hóa sự thể hiện của thực thể trên bản đồ
theo một tỉ lệ và mục đích thích hợp nhằm giúp cho bản đồ dễ đọc.


13

– Sự phóng đại là kỹ thuật nhằm phóng kích thước vật cần thể hiện to hơn tỉ lệ thực
của nó nhằm giúp cho bản đồ dễ đọc hay nhằm nhấn mạnh vật thể đó.
Sự khái quát hóa yêu cầu những chú ý đến các yếu tố sau:
— Sự lựa chọn: Mục tiêu của bản đồ là yếu tố chính để lựa chọn thực thể nên vẽ
trên bản đồ, sự lựa chọn thường liên quan đến tỉ lệ bản đồ.
— Sự đơn giản hóa: Các thực thể phải được thể hiện trên bản đồ nhưng quá nhỏ hay
quá phức tạp mà không trình bày được chi tiết nếu không bỏ bớt hay đơn giản

hóa. Tỉ lệ là yếu tố tham gia chính.
— Lược bỏ: Để duy trì tính dễ đọc và sạch sẽ của bản đồ, một vài thực thể sẽ không
được thể hiện, ngay cả nó rõ ràng. Tỉ lệ vẫn là yếu tố ảnh hưởng chính nhưng yếu
tố địa hình và tự nhiên cũng quan trọng.
Mối quan hệ giữa sự khái quát hóa và sự phóng đại rất gần, thực ra chính sự
phóng đại hóa là sự khái quát hóa. Ví dụ trong trường hợp bản đồ đường sá tỉ lệ
1/50000, nếu ta vẽ đúng tỉ lệ con đường rộng 10m thì nét vẽ đường này chỉ rộng
0.2mm cho tất cả các đoạn rẽ hay xoắn, nhưng trong bản đồ chúng ta phải thể hiện nét
vẽ 1mm, tuy nhiên với nét vẽ này chúng ta vẫn không thể hiện chính xác được các
đoạn rẽ và xoắn.

1.3. Dữ liệu về GIS
1.3.1. Các khái niệm cơ bản
 Map scale (Tỉ lệ bản đồ)
– Tỉ lệ hay quan hệ giữa khoảng cách hoặc vùng trên bản đồ tương ứng với khoảng
cách hay vùng ở trên mặt đất, thông thường tuân theo một tỷ lệ. Tỷ lệ bản đồ
1/100.000 hoặc 1:100.000 nghĩa là một lượng đơn vị đo lường trên bản đồ tương
ứng với 100.000 đơn vị đo lường ở trên trái đất.
– Khi sử dụng hế số dấu phẩy động để tính độ chính xác thì tính bằng số chữ số ở
bên phải dấu chấm thập phân trong số đó. Ví dụ, số 56.78 có tỉ lệ là 2.
 Map Unit (Đơn vị bản đồ)
Đơn vị đo lường chuẩn trên mặt đất vi dụ như: feet, miles, meters, kilometers
trong tọa độ của không gian mà dữ liệu đã lưu trữ.
 Projection(Hệ quy chiếu hay phép chiếu)
Là phương pháp mô tả lại bề mặt cong của trái đất trên bề mặt phẳng. Thông
thường nó đòi hỏi phải có hệ thống toán học để chuyển đổi các lưới kinh độ và vĩ độ
của trái đất trên mặt phẳng. Có thể hình dung giống như chuyển đổi quả cầu trong suốt
với một bóng đèn ở tâm sẽ in ra các đường kinh độ và vĩ độ trên trang giấy. Thông

14

thường trang giấy bao giờ cũng phẳng và nơi tiếp xúc với quả cầu hoặc khuôn dạng
trong hình nón hay hình trụ và toàn bộ quả cầu. Mọi hệ quy chiếu bản đồ đều làm biến
dạng khoảng cách, hình hài, phương hướng và sự kết hợp của những yếu tố đó.
 Coordinate system (Hệ tọa độ)
Điểm reference framework được đặt lên trên bề mặt của khu vực để thiết kế vị trí
của điểm bên trong nó. Hệ thống bao gồm sự thiết lập các điểm, đường thẳng và bề
mặt; thiết lập các luật, sử dụng định nghĩa vị trí của điểm trong không gian hai hoặc ba
chiều. Hệ thống tọa độ Đề Các và hệ tọa độ địa lý sử dụng trên bề mặt trái đất là
những ví dụ phổ biến về hệ tọa độ.
 X, Y Coordinate (Tọa độ X, Y)
Cặp giá trị biểu diễn khoảng cách từ gốc tọa độ (0,0) kéo dài ra hai hướng, theo
chiều ngang trục (x) biểu diễn Đông-Tây, theo chiều thẳng đứng trục (y) biểu diễn
Bắc-Nam. Trên bản đồ, tọa độ x, y dùng để biểu diễn vị trí của chúng được tìm thấy
trên bề mặt cầu trái đất.
 Spatial Reference (Quy chiếu không gian)
Hệ thống tọa độ sử dụng để lưu trữ tập dữ liệu không gian (Dataset). Với mỗi
Feature Class và feature dataset nằm trong cơ sở dữ liệu geodatabase. Spatial
Reference cũng bao gồm cả giới hạn không gian.
 Feature Class (Lớp đặc trưng)
Là tập hợp các đặc trưng địa lý có cùng kiểu hình học (như điểm, đường thẳng,
đa giác), các thuôc tính giống nhau, và cùng hệ quy chiếu không gian (Spatial
Reference). Feature Class có thể đứng một mình độc lập trong cơ sở dữ liệu
geodatabase hoặc cũng có thể nằm trong shapefiles hoặc feature dataset khác. Feature
Class cho phép các tính năng đồng nhất được nhóm lại trong một đơn vị riêng với mục
đích lưu trữ. Ví dụ: đường cao tốc, đường chính, đường phụ có thể nhóm lại thành
Feature Class kiểu “Đường-Line” với tên “roads”. Trong geodatabase, Feature Class
lưu trữ các nhãn chú thích (Diễn giải) và các chiều (Dimensions).
 Layer(Lớp)

Là một thể hiện trực quan của dữ liệu địa lý trong bấy kỳ môi trường bản đồ số
nào. Nó là một phần hoặc là địa tầng của địa lý trong khu vực riêng. Nó được biểu
diễn dưới dạng các biểu tượng trên bản đồ giấy. Trên bản đồ, đường, công viên quốc
gia, đường biên giới và sông là các ví dụ điển hình khác nhau về Layer.
 Feature(Đặc tính)
– Một thể hiện biểu diễn đối tượng thế giới thực trên một bản đồ. Feature có thể
được thể hiện trong GIS như dữ liệu vector (điểm, đường, hoặc đa giác) hoặc như


15

các phần tử trong định dạng dữ liệu raster. Để được hiểu thị trong GIS, Feature
đòi hỏi phải có thông tin về hình học (Geometry) và vị trí (Location).
– Là nhóm các yếu tố không gian cùng thể hiện các thực thể thế giới thực. Một
Feature phức tạp được tạo thành từ một hay nhiều nhóm các đối tượng không
gian. Ví dụ: một tập các đối tượng đường thẳng với các yếu tố chung về đường sẽ
biểu diễn mạng lưới một đường.
 Field (Trường)
– Là một cột trong bảng, lưu trữ các giá trị cho thuộc tính đơn.
– Là nới trong một bản ghi cơ sở dữ liệu hoặc giao diện đồ họa người dùng, nơi mà
dữ liệu có thể được nhập vào.
 Table (Bảng)
Dữ liệu được sắp xếp dưới dạng hàng hay cột. Mỗi hàng biểu diễn một thực thể
đơn, một bản ghi (Record), một thuộc tính (Feature). Mỗi cột biểu diễn một trường
hoặc giá trị thuộc tính đơn. Bảng phải chỉ ra rõ số cột nhưng có thể có nhiều hàng.
 Query (Truy vấn)
Là tính năng lựa chọn bản ghi từ cơ sở dữ liệu. Query thường được viết bởi
những câu điều kiện logic.
 Identify (Thông tin)
Khi áp dụng tính năng này lên một feature (bởi sự kiện Click vào nó) một cửa sổ

sẽ hiện ra với các thuộc tính của feature.
 Label (Nhãn)
Trong bản đồ, là dòng văn bản đặt bên trong hoặc ở gần một đối tượng bản đồ
(map feature) nhằm mô tả hoặc xác định nó.
 Symbol (Ký hiệu)
Một thể hiện bằng đồ họa của các đối tượng trên bản đồ giúp xác định và phân
biệt nó với những đối tượng khác trên bản đồ. Ví dụ: biểu tượng đường thẳng, điểm,
hình biểu tượng, đa giác, dòng văn bản, dòng chú thích. Một vài đặc tả để định nghĩa
biểu tượng gồm: màu sắc, kích cỡ, góc, khuôn hình.
 Geometry (Hình học)
Các kí tự xuất hiện hoặc nhìn thấy của đối tượng địa lý được biểu diễn trên bản
đồ. GIS sử dụng sự thay đổi của ba hình cơ bản để biểu diễn đối tượng vật lý: điểm,
đường thẳng và đa giác.


16

 Spatial data (Dữ liệu không gian)
Thông tin về vị trí và hình dáng của các đối tượng địa lý và mối quan hệ giữa
chúng, luôn được lưu trữ như tọa độ và đặc tính hình học (topology) của chúng
 Attribute data (Dữ liệu thuộc tính)
– Thông tin về các đối tượng địa lý trong GIS luôn luôn được lưu trữ trong một
bảng và được liên kết với đối tượng bằng một đặc tính duy nhất. Ví dụ: thuộc
tính của dòng sông có thể bao gồm tên, chiều dài và độ sâu trung bình.
– Trong các tập dữ liệu raster, thông tin được kết hợp với mỗi giá trị duy nhất của
các phần tử raster.
– Thông tin bản đồ chỉ ra rằng đối tượng được hiển thị như thế nào trên bản đồ, và
nhãn của nó như thế nào. Thuộc tính bản đồ của dòng sông có thể bao gồm độ
dày của đường thẳng, chiều dài của đường thẳng, màu và font.
 Database

Shapefile : Dữ liệu vector lưu trữ các định dạng về vị trí, hình thể, thuộc tính của
đối tượng địa lý. Một shapefile được lưu trữ trong một tập các file có quan hệ với nhau
và chứa một feature class

1.3.2. Các dạng dữ liệu của GIS
Một cơ sở dữ liệu của hệ thống thông tin địa lý có thể chia ra làm 2 loại số liệu
cơ bản: số liệu không gian và phi không gian. Mỗi loại có những đặc điểm riêng và
chúng khác nhau về yêu cầu lưu giữ số liệu, hiệu quả, xử lý và hiển thị. Số 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 để xác định một hình ảnh bản đồ cụ thể trên từng bản đồ. Hệ thống thông tin
địa lý dùng các số liệu không gian để tạo ra một bản đồ hay hình ảnh bản đồ trên màn
hình hoặc trên giấy thông qua thiết bị ngoại vi … Số liệu phi không gian là những diễn
tả đặc tính, số lượng, mối quan hệ của các hình ảnh bản đồ với vị trí địa lý của chúng.
Các số liệu phi không gian được gọi là dữ liệu thuộc tính, chúng liên quan đến vị trí
địa lý hoặc các đối tượng không gian và liên kết chặt chẽ với chúng trong hệ thống
thông tin địa lý thông qua một cơ chế thống nhất chung.

1.3.3. Mô hình thông tin không gian
Dữ liệu là trung tâm của hệ thống GIS, hệ thống GIS chứa càng nhiều thì chúng
càng có ý nghĩa. Dữ liệu của hệ GIS được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu và chúng được
thu thập thông qua các mô hình thế giới thực. Dữ liệu trong hệ GIS còn được gọi là
thông tin không gian. Đặc trưng thông tin không gian là có khả năng mô tả “vật thể ở
đâu” nhờ vị trí tham chiếu, đơn vị đo và quan hệ không gian. Chúng còn khả năng mô
tả “hình dạng hiện tượng” thông qua mô tả chất lượng, số lượng của hình dạng và cấu


17

trúc. Cuối cùng, đặc trưng thông tin không gian mô tả “quan hệ và tương tác” giữa các
hiện tượng tự nhiên. Mô hình không gian đặc biệt quan trọng vì cách thức thông tin sẽ

ảnh hưởng đến khả năng thực hiện phân tích dữ liệu và khả năng hiển thị đồ hoạ của
hệ thống.

1.3.3.1. Hệ thống Vector
Kiểu đối tượng điểm: Điểm được xác định bởi cặp giá trị x, y. Các đối tượng
đơn, thông tin về địa lý chỉ gồm cơ sở vị trí sẽ được phản ánh là đối tượng điểm. Các
đối tượng kiểu điểm có đặc điểm:
– Là toạ độ đơn (x,y)
– Không cần thể hiện chiều dài và diện tích

Hình 1.3: Số liệu vector được biểu thị dưới dạng điểm (Point).
Tỷ lệ trên bản đồ tỷ lệ lớn, đối tượng thể hiện dưới dạng vùng. Tuy nhiên trên
bản đồ tỷ lệ nhỏ, đối tượng này có thể thể hiện dưới dạng một điểm. Vì vậy, các đối
tượng điểm và vùng có thể được dùng phản ánh lẫn nhau.
Kiểu đối tượng đường: Đường được xác định như một tập hợp dãy của các điểm.
Mô tả các đối tượng địa lý dạng tuyến, có các đặc điểm sau:
– Là một dãy các cặp toạ độ.
– Một đường bắt đầu và kết thúc bởi node.
– Các đường nối với nhau và cắt nhau tại node.
– Hình dạng của đường được định nghĩa bởi các điểm vertices.
– Độ dài chính xác bằng các cặp toạ độ.


18

Hình 1.4: Số liệu vector được biểu thị dưới dạng đường
Kiểu đối tượng vùng: Vùng được xác định bởi ranh giới các đường thẳng. Các
đối tượng địa lý có diện tích và đóng kín bởi một đường được gọi là đối tượng
vùng(polygons), có các đặc điểm sau:
– Polygons được mô tả bằng tập các đường và điểm nhãn.

– Một hoặc nhiều đường định nghĩa đường bao của vùng.
– Một điểm nhãn nằm trong vùng để mô tả, xác định cho mỗi một vùng.

Hình 1.5: Số liệu vector được biểu thị dưới dạng vùng (Polygon)
Những dạng hình cơ bản


19

Hình 1.6: Một số khái niệm trong cấu trúc cơ sở dữ liệu bản đồ.

1.3.3.2. Hệ thống Raster
Mô hình dữ liệu dạng raster phản ánh toàn bộ vùng nghiên cứu dưới dạng một
lưới các ô vuông hay điểm ảnh (pixcel). Mô hình raster có các đặc điểm:


20

– Các điểm được xếp liên tiếp từ trái qua phải và từ trên xuống dưới.
– Mỗi một điểm ảnh (pixcel) chứa một giá trị.
– Một tập các ma trận điểm và các giá trị tương ứng tạo thành một lớp (layer).
– Trong cơ sở dữ liệu có thể có nhiều lớp.
Mô hình dữ liệu raster là mô hình dữ liệu GIS được dùng tương đối phổ biến
trong các bài toán về môi trường, quản lý tài nguyên thiên nhiên.
Mô hình dữ liệu raster chủ yếu dùng để phản ánh các đối tượng dạng vùng là ứng
dụng cho các bài toán tiến hành trên các loại đối tượng dạng vùng: phân loại; chồng xếp.
Các nguồn dữ liệu xây dựng nên dữ liệu raster có thể bao gồm:
— Quét ảnh.
— Ảnh máy bay, ảnh viễn thám.
— Chuyển từ dữ liệu vector sang.

— Lưu trữ dữ liệu dạng raster.
— Nén theo hàng (Run lengh coding).
— Nén theo chia nhỏ thành từng phần (Quadtree).
— Nén theo ngữ cảnh (Fractal).
Trong một hệ thống dữ liệu cơ bản raster được lưu trữ trong các ô (thường hình
vuông) được sắp xếp trong một mảng hoặc các dãy hàng và cột. Nếu có thể, các hàng
và cột nên được căn cứ vào hệ thống lưới bản đồ thích hợp.
Việc sử dụng cấu trúc dữ liệu raster tất nhiên đưa đến một số chi tiết bị mất. Với
lý do này, hệ thống raster-based không được sử dụng trong các trường hợp nơi có các
chi tiết có chất lượng cao được đòi hỏi.

Hình 1.7: Sự biểu thị kết quả bản đồ dưới dạng Raster


21

1.3.3.4. Chuyển đổi cơ sở dữ liệu dạng vector và raster
Việc chọn của cấu trúc dữ liệu dưới dạng vector hoặc raster tuỳ thuộc vào yêu
cầu của người sử dụng, đối với hệ thống vector, thì dữ liệu được lưu trữ sẽ chiếm diện
tích nhỏ hơn rất nhiều so với hệ thống raster, đồng thời các đường contour sẽ chính
xác hơn hệ thống raster. Ngoài ra cũng tuỳ vào phần mềm máy tính đang sử dụng mà
nó cho phép nên lưu trữ dữ liệu dưới dạng vector hay raster. Tuy nhiên đối với việc sử
dụng ảnh vệ tinh trong GIS thì nhất thiết phải sử dụng dưới dạng raster.
Một số công cụ phân tích của GIS phụ thuộc chặt chẽ vào mô hình dữ liệu raster,
do vậy nó đòi hỏi quá trình biến đổi mô hình dữ liệu vector sang dữ liệu raster, hay
còn gọi là raster hoá. Biến đổi từ raster sang mô hình vector, hay còn gọi là vector hoá,
đặc biệt cần thiết khi tự động quét ảnh. Raster hoá là tiến trình chia đường hay vùng
thành các ô vuông (pixcel). Ngược lại, vector hoá là tập hợp các pixcel để tạo thành
đường hay vùng. Nét dữ liệu raster không có cấu trúc tốt, ví dụ ảnh vệ tinh thì việc
nhận dạng đối tượng sẽ rất phức tạp.

Nhiệm vụ biến đổi vector sang raster là tìm tập hợp các pixel trong không gian
raster trùng khớp với vị trí của điểm, đường, đường cong hay đa giác trong biểu diễn
vector. Tổng quát, tiến trình biến đổi là tiến trình xấp xỉ vì với vùng không gian cho
trước thì mô hình raster sẽ chỉ có khả năng địa chỉ hoá các vị trí toạ độ nguyên. Trong
mô hình vector, độ chính xác của điểm cuối vector được giới hạn bởi mật độ hệ thống
toạ độ bản đồ còn vị trí khác của đoạn thẳng được xác định bởi hàm toán học.

Hình 1.8: Sự chuyển đổi dữ liệu giữa raster và vector


22

 Biến đổi raster sang vectơ
 Các bước thực hiện:
— Chọn ngưỡng: chuyển đổi cường độ ảnh về ảnh hai mầu.
— Làm trơn: loại bỏ các biến dạng do nhiễu, các điểm đốm.
— Làm mảnh: làm mảnh đường thẳng sao cho độ rộng của chúng bằng 1 pixel.
— Mã xâu: chuyển ảnh vectơ thành tập các xâu pixel, mỗi xâu biểu diễn một
đường.
— Giảm thiểu vectơ: mỗi xâu pixel được chuyển vào dãy vectơ.
— Làm mảnh
Ở đây ta cần chú ý đến thuật toán làm mảnh. Giá sử ta cần làm mảnh màu đen
trong một ảnh nhị phân. Xét với 1 pixel P có tám pixel kề.

Hình 1.9: Thuật toán làm mảnh
Ta gọi N(p) là tổng giá trị của các pixel kề, pn, pe, ps, pw là giá các pixel trên,
dưới, trái, phải. Tp là số lần biến đổi của pixel từ 0 -> 1 theo chiều kim đồng hồ. Trong
ví dụ N(p) = 5; pn = 1; pe = 0; ps = 0; pw = 1; Tp = 2
 Thuật toán được thực hiện như sau:
– Bước 1: Với mỗi điểm ảnh P ta thực hiện: Nếu 2=< P(n) <= 6 và T(p) = 1 và

pn.pe.ps= 0 và pe.ps.pw = 0 thì đánh dấu P
– Bước 2: Gán giá trị 0 cho các điểm đánh dấu, nếu không có điểm đánh dấu thì
dừng lại.
–

Bước 3: Quay lại bước 1.

+ Mã xâu hay tạo lập xâu. Xâu được hình thành từ các pixel mảnh, cần xác định
xem mỗi pixel là nằm ở giữa, đầu hay cuối đoạn thẳng.
Thuật toán tạo xâu sẽ tìm pixel tạo ra điểm cuối “sợi”, sau đó duyệt theo các
pixel trên đường và dừng lại ở điểm cuối hay giao điểm. Như vậy trật tư các pixel đã
được tạo ra hay xâu pixel được tạo.
 Biến đổi vectơ sang raster
Tìm tập pixel trong không gian raster trùng khớp với vị trí của điểm, đường
hay đa giác trong biểu diễn vectơ. Tổng quát là tiến trình xấp xỉ vì với vùng không


23

gian cho trước thí mô hình raster chỉ có khả năng địa chỉ hóa các vị trí nhờ tọa độ
nguyên.


Raster hóa đường thẳng

Thuật toán raster hóa đoạn thẳng được thực hiện theo cách tăng dần, bắt đầu
từ điểm cuối của đường.
Thuật toán cơ bản
– Tổng số pixel tối thiểu tạo nên đoạn thẳng được xác định bởi vị trí pixel giữa
hai đầu đọan thẳng theo chiều x, y. Nếu Ab là đoạn thẳng cần raster hóa, A(x1,

y1); B(x2, y2) trong hệ tọa độ raster thì khoảng cách x, y sẽ là:
Dx= abs(x1-x2)
Dy= abs(y1-y2)
– Tổng số pixel cần vẽ là:
Dmax = max (Dx, Dy)
n= Dmax + 1
Giá trị dịch chuyển của x, y được xác định theo biểu thức sau:
Incx = Dx/ Dmax
Incy = Dy/ Dmax
– Để tìm vị trí pixel tiếp theo ta phải làm tròn tạo độ thành số nguyên gần nhất sau
khi tăng chiều x, y như sau:
For i = 1 to n-2 {
x = x + incx
y = y + incy
ix = round(x)
iy = round(y)
setpixel(ix, iy);
Thuật toán Bresenham dành cho đường thẳng có hệ số góc lớn hơn 0.
Dựa trên tương quan của Dx và Dy mà ta quyết định điểm nào sẽ được vẽ tiếp
theo hay biến thiên theo chiều nào.
+ Dx > Dy ta cho y biến thiên theo x
+ Dy >= Dx ta cho x biến thiên theo y
Để tăng tốc độ thực hiện ta thay số thực bằng số nguyên và tránh phép toán nhân,
chia. Giả sử Dx:Dy= 8:12 thì y sẽ biến thiên theo x với tỉ lệ này, tức x tăng thêm 12
điểm thì y mới tăng 8 điểm hay khi x tăng 1 thì y tăng 8/12, ta không thực hiện chia
ngay mà lưu lại trong biến d, đến khi nào d > Dx thi cho y tăng 1 và giảm d đi Dx.


24

Tương tự với hệ số góc nhỏ hơn 0 thi ta cho một chiều tăng, chiều kia giảm.
 Raster hóa đa giác
Tiến trình raster hóa đa giác đòi hỏi phải tìm các pixel nằm trong nó.
Quá trình Raster sử dụng thuật toán biến đổi đường quét đa giác, thuật toán này
xác định khá tốt các điểm nằm trong đa giác nhưng raster hóa đường biên sẽ phát sinh
lỗi do kích thước điểm ảnh. Ở đây ta sử dụng hai phương pháp để xác định pixel có
nằm trên biên hay không.
– Phương pháp “Tâm điểm”: nếu tâm của pixel nằm trong đa giác thì nó thuộc đa
giác.
– Phương pháp “Đơn vị trội”: Nếu diện tích phần pixel thuộc đa giác lớn hơn phần
còn lại thì nó thuộc đa giác.
Hai phương pháp này thường dẫn đến các kết quả khác nhau khi raster hóa.
Thuật toán biến đổi đường quét của đa giác thực hiện như sau:
– Khảo sát từng đường quét đi qua đa giác để tìm tọa độ giao điểm giữa chúng và
cạnh đa giác. Các cạnh song song với đường qút sẽ được bỏ qua.
– Sắp xếp tọa độ giao điểm theo thứ tự tăng dần và làm đầy đường quét giữa các
cặp điểm. Để tăng tốc độ thực hiện ta cần tăng tốc độ tìm giao điểm, điều này
được giải quyết dễ dàng khi đã xác định được độ dốc của đa giác.

1.3.4. Mô hình thông tin phi không gian.
Số liệu phi không gian hay còn gọi là 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. Một trong các chức năng
đặc biệt của công nghệ GIS là khả năng của nó trong việc liên kết và xử lý đồng thời
giữa dữ liệu bản đồ và dữ liệu thuộc tính. Thông thường hệ thống thông tin địa lý có 4
loại số liệu thuộc tính:
– Đặc tính của đối tượng: liên kết chặt chẽ với các thông tin không gian có thể thực
hiện SQL (Structure Query Language) và phân tích
– Số liệu hiện tượng, tham khảo địa lý: miêu tả những thông tin, các hoạt động
thuộc vị trí xác định.
– Chỉ số địa lý: tên, địa chỉ, khối, phương hướng định vị, …liên quan đến các đối

tượng địa lý.
– Quan hệ giữa các đối tượng trong không gian, có thể đơn giản hoặc phức tạp (sự
liên kết, khoảng tương thích, mối quan hệ đồ hình giữa các đối tượng).


25

Để mô tả một cách đầy đủ các đối tượng địa lý, trong bản đồ số chỉ dùng thêm
các loại đối tượng khác: điểm điều khiển, toạ độ giới hạn và các thông tin mang tính
chất mô tả.
Các thông tin mô tả có các đặc điểm:
— Có thể nằm tại một vị trí xác định trên bản đồ
— Có thể có các kích thước, màu sắc, các kiểu chữ khác nhau
— Nhiều mức của thông tin mô tả có thể được tạo ra với ứng dụng khác nhau.
— Có thể tạo thông tin cơ sở dữ liệu lưu trữ thuộc tính
— Có thể tạo độc lập với các đối tượng địa lý có trong bản đồ
— Không có liên kết với các đối tượng điểm, đường, vùng và dữ liệu thuộc
tính của chúng
Bản chất một số thông tin dữ liệu thuộc tính như sau:
– Số liệu tham khảo địa lý: mô tả các sự kiện hoặc hiện tượng xảy ra tại một vị trí
xác định. Không giống các thông tin thuộc tính khác, 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, báo cáo tai nạn, nghiên cứu y tế, … liên quan đến
các vị trí địa lý xác định. Các thông tin tham khảo địa lý đặc trưng được lưu trữ và
quản lý trong các file độc lập và hệ thống không thể trực tiếp tổng hợp chúng với
các hình ảnh bản đồ trong cơ sở dữ liệu của hệ thống. Tuy nhiên các bản ghi này
chứa các yếu tố xác định vị trí của sự kiện hay hiện tượng.
– Chỉ số địa lý: được lưu trong hệ thống thông tin địa lý để chọn, liên kết và tra cứu
số liệu trên cơ sở vị trí địa lý mà chúng đã được mô tả bằng các chỉ số địa lý xác
định. Một chỉ số có thể bao gồm nhiều bộ xác định cho các thực thể địa lý sử dụng

từ các cơ quan khác nhau như là lập danh sách các mã địa lý mà chúng xác định
mối quan hệ không gian giữa các vị trí hoặc giữa các hình ảnh hay thực thể địa lý.
Ví dụ: chỉ số địa lý về đường phố và địa chỉ địa lý liên quan đến phố đó.
– Mối quan hệ không gian: của các thực thể tại vị trí địa lý cụ thể rất quan trọng cho
các chức năng xử lý của hệ thống thông tin địa lý. Các mối quan hệ không gian có
thể là mối quan hệ đơn giản hay lôgic, ví dụ tiếp theo số nhà 101 phải là số nhà 103
nếu là số nhà bên lẻ hoặc nếu là bên chẵn thì cả hai đều phải là các số chẵn kề
nhau. Quan hệ Topology cũng là một quan hệ không gian. Các quan hệ không gian
có thể được mã hoá như các thông tin thuộc tính hoặc ứng dụng thông qua giá trị
toạ độ của các thực thể.
– Mối quan hệ giữa dữ liệu không gian và phi không gian: thể hiện phương pháp
chung để liên kết hai loại dữ liệu đó thông qua bộ xác định, lưu trữ đồng thời trong