Phát triển hệ thống cảnh báo dịch bệnh trên cơ sở công nghệ gis.pdf

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN








ĐỖ VĂN XUÂN






PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG CẢNH BÁO
DỊCH BỆNH TRÊN CƠ SỞ CÔNG NGHỆ GIS








LUẬN VĂN THẠC SĨ

Thái Nguyên - 2009
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN









ĐỖ VĂN XUÂN

PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG CẢNH BÁO
DỊCH BỆNH TRÊN CƠ SỞ CÔNG NGHỆ GIS

Chuyên ngành: Khoa học máy tính
Mã số: 60 48 35 01




LUẬN VĂN THẠC SĨ



Người hướng dẫn: PGS.TS. ĐẶNG VĂN ĐỨC








Thái Nguyên - 2009

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

1
LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian nghiên cứu, cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy
giáo PGS.TS. Đặng Văn Đức đến nay em đã hoàn thành luận văn về đề tài

“Giám sát tình hình và cảnh báo xu hƣớng lây lan của dịch bệnh cúm gia
cầm”.
Em xin trân trọng cảm ơn thầy giáo PGS.TS. Đặng Văn Đức ngƣời đã
trực tiếp hƣớng dẫn, giúp đỡ em trong quá trình làm luận văn.
Em xin cảm ơn quý thầy cô trong trong khoa Công Nghệ Thông Tin
trƣờng Đại học Thái Nguyên, đặc biệt là các quý thầy cô trong viện Công
nghệ thông tin Hà Nội đã chỉ dạy cho em những kiến thức hết sức quý báu
trong thời gian em học tập.
Xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Sở NN & PTNN Bắc Giang, Ban
lãnh đạo, các anh chị các phòng ban của Chi cục thú y tỉnh Bắc giang đã hết
sức nhiệt tình giúp đỡ, tạo điều kiện cho tôi trong quá trình nghiên cứu, làm
luận văn.
Xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo, tập thể cán bộ giáo viên trƣờng
Cao đẳng nghề Bắc Giang, mọi ngƣời trong gia đình, bạn bè đã tạo điều kiện,
giúp đỡ, khuyến khích và động viên tôi trong suốt quá trình học và làm luận
văn.
Vì lý do thời gian và vì lƣợng kiến thức thực tế còn hạn chế nên trong
luận văn của em chắc chắn không tránh khỏi những khiếm khuyết, mong thầy
cô giáo cùng các bạn đóng góp ý kiến để em có thể củng cố kiến thức và
chƣơng trình của mình đƣợc hoàn thiện hơn
Em xin chân thành cảm ơn!
Đỗ Văn Xuân


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

2
TÓM TẮT
GIS ra đời và đƣợc phát triển mạnh trong những năm gần đây.
Cùng với sự bùng nổ về công nghệ của Internet, GIS cũng đã phát triển công

nghệ cho phép chia sẻ thông tin thông qua mạng toàn cầu bằng cách kết hợp
GIS và Web hay còn gọi là WebGIS . Bên cạnh đó, xu hƣớng chia sẻ dƣ̃ liệ u ,
phát triển phần mềm trên công nghệ mã nguồn mở cũng đang đƣợc quan tâm
ở các nƣớc đang phát triển vì nhiều lợi ích mà nó mang lại . Vì thế , việc
nghiên cứu ứng dụng WebGIS trên cơ sở mã nguồn mở sẽ mang lại khả năng
chia sẻ thông tin địa lý rộng rãi cho các ngành .
Nội dung chính của đề tài là tìm hiểu về hệ thống thông tin địa lý GIS
và ứng dụng của chúng; nghiên cứu về WebGIS, khả năng xây dựng ứng
dụng WebGIS trên cơ sở mã nguồn mở, trên cơ sở đó ứng dụng xây dựng
WebGIS phục vụ công tác “Giám sát tình hình và cảnh báo xu hướng lây lan
của dịch bệnh cúm gia cầm”.
Kết quả của đề tài đã trình bày các nghiên cứu lý thuyết về WebGIS:
phân loại, tìm hiểu các chiến lƣợc phát triển WebGIS, tìm hiểu phần mềm xây
dựng WebGIS trên cơ sở mã nguồn mở là MapServer và đã xây dựng ứng
dụng WebGIS giám sát tình hình và cảnh báo xu hƣớng lây lan của dịch bệnh
cúm gia cầm trên địa bàn Bắc Giang.











Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

3

MỤC LỤC
MỤC LỤC .............................................................................................................. 3
MỘT SỐ THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIỆT TẮT ........................................................... 5
MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 7
CHƢƠNG 1. KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ GIS
1.1. ĐỊNH NGHĨA GIS ..................................................................................... 11
1.2. CÁC THÀNH PHẦN CỦA GIS [4] ...................................................... 12
1.3. CẤU TRÚC DỮ LỊÊU TRONG GIS .......................................................... 14
1.3.1. Dữ liệu không gian ............................................................................... 14
1.3.2. Dữ liệu phi không gian: ........................................................................ 20
1.4. Chức năng................................................................................................... 22
CHƢƠNG 2: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TÍCH HỢP WEB-GIS..........................24
2.1. Giới thiệu WEB: ........................................................................................ 24
2.2. Giới thiệu về WebGIS: .............................................................................. 25
2.3. Chức năng của WebGIS: ............................................................................ 27
2.4. Ứng dụng của WebGIS: .............................................................................. 28
2.5. Giải pháp tích hợp và mô hình kết nối WebGIS: ........................................ 28
2.5.1. Các giải pháp tích hợp WebGIS: ......................................................... 28
2.5.1.1. Nặng phía Server/ nhẹ phía Client: ............................................... 31
2.5.1.2. Nhẹ phía Server/ nặng phía Client. ................................................ 32
2.5.2. Sơ đồ hoạt động của WebGIS .............................................................. 33
2.5.3 . Phần mềm mã nguồn mở MAPSERVER ............................................ 34
CHƢƠNG 3: XÂY DỰNG WEBGIS CẢNH BÁO DỊCH BỆNH CÚM GIA CẦM
.............................................................................................................................. 37
3.1. PHÂN TÍCH ............................................................................................... 37
3.1.1. Hiện trạng nhu cầu thông tin: ............................................................... 37
3.1.2. Phân loại thông tin: .............................................................................. 37
3.1.3. Phân tích hệ thống và định hƣớng công nghệ: ...................................... 38
3.2. THIẾT KẾ: ................................................................................................. 39
3.2.1. Thiết kế kiế n trú c: ................................................................................ 39

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

4
3.2.2. Thiế t kế cơ sở dƣ̃ liệ u ........................................................................... 40
3.2.2.1. Phân tích: ...................................................................................... 40
3.2.2.2. Thiết kế: ........................................................................................ 42
3.3. THIẾT KẾ QUY TRÌNH ............................................................................ 47
3.3.1. Quy trình sao lƣu và phục hồi dữ liệu. .................................................. 47
3.3.2. Quy trình quản lý (hiệu chỉnh, cập nhật) thông tin bản đồ .................... 50
3.3.3. Quy trình cập nhật thông tin trạng thái hiện tại của bệnh dịch .............. 55
3.3.4. Quy trình cập nhật thông tin quản lý và giám sát phòng chống bệnh .... 58
3.3.5. Quy trình dự báo khả năng lây lan của dịch .......................................... 61
3.3.6. Quy trình hiển thị bản đồ dự báo khả năng lây lan dịch bệnh ............... 64
3.3.7. Quy trình hiển thị bản đồ hiện trạng và tình hình bệnh dịch ................. 66
3.3.8. Quy trình hiển thị bản đồ hiện trạng và tình hình bệnh dịch ................. 68
3.3.9. Quy trình hiển thị bản đồ hiện trạng chăn nuôi. .................................... 70
3.3.10. Quy trình tổng hợp, chiết xuất báo cáo ............................................... 72
3.4. THIẾT KẾ MÔ HÌNH HOẠT DỘNG: ....................................................... 76
3.4.1. Mô hình Public: ................................................................................... 76
3.4.2. Mô hình chức năng quản lý hệ thống:................................................... 77
3.4.2.1. Màn hình đăng nhập hệ thống ....................................................... 77
3.4.2.2. Màn hình chính: ............................................................................ 77
3.4.2.3. Màn hình các đơn vị hành chính huyện/ Thị xã: ............................ 79
3.4.2.4. Màn hình danh sách các loại gia cầm: .......................................... 80
3.4.2.5. Màn hình bản đồ hiện trạng dịch bệnh: ......................................... 81
3.4.2.6. Màn hình nhập thông tin chi tiết tình trạng chăn nuôi ................... 82
3.5. CÀI ĐT, THƢ̉ NGHIỆ M ......................................................................... 84
KẾT LUẬN ........................................................................................................... 85
1. Các kết quả đạt đƣợc: .................................................................................... 85

2. Hƣớng phát triển của đề tài. ........................................................................... 85
TÀI LIỆU THAM KHẢO: .................................................................................... 86



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

5
MỘT SỐ THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIỆT TẮT
GIS: Geographic Information System - Hệ thông tin địa lý.
ESRI : Environmental System Research Institute
DBMS: Data Base Manager System – Hệ quản trị cơ sở dữ liệu.
GUI: Graphical User Interface - Giao diện đồ hoạ ngƣời sử dụng.
CSDL: Cơ sở dữ liệu.
WWW: World Wide Web - mạng toàn cầu.
HTML: HyperText Markup Language - Ngôn ngữ siêu văn bản.
HTTP: HyperText Transfer Protocol - Giao thức truyền siêu văn bản.
CGC: Cúm gia cầm

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Hệ thống tin địa lý (ESRI) ..................................................................... 11
Hình 1.2: Các thành phần GIS ............................................................................... 13
Hình I.4: Biểu diễn bản đồ véctơ [2] ...................................................................... 16
Hình 1.5: Số liệu Véctơ đƣợc biểu thị dƣới dạng điểm (Point) [4] ......................... 16
Hình 1.6: Số liệu Véctơ đƣợc biểu thị dƣới dạng Arc ............................................ 17
Hình 1.7: Số liệu Véctơ đƣợc biểu thị dƣới dạng vùng (Polygon) [4]..................... 18
Hình 1.8: Mô hình dữ liệu Raster........................................................................... 19
Hình 1.9: Tổ chức cơ sở dữ liệu không gian Raster................................................ 20
Hình 1.10: Quan hệ giữa các nhóm chức năng trong GIS....................................... 23
Hình 2.1: Kiến trúc Web ........................................................................................ 24

Hình 2.2: Kiến trúc Web một máy chủ .................................................................. 25
Hình 2.3: Cấu trúc của WWW thiết kế theo mô hình Client/Server ....................... 26
Hình 2.4: Mô hình Client/Server nhiều lớp của tất cả các dịch vụ DGI .................. 27
Hình 2.5: Mô hình kết nối nặng phía Server/nhẹ phía Client .................................. 31
Hình 2.6. Mô hình kết nối nặng phía Client/ nhẹ phía Server ................................. 32
Hình 2.7: Sơ đồ hoạt động của WebGIS ................................................................ 33
Hình 2.8. Sơ đồ hoạt động của MapServer ............................................................. 35
Hình 3.1: Mô hình hệ thống ................................................................................... 39

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

6
DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Phân bổ công việc trên hệ thống khách/chủ (client/server)..................... 29
Bảng 3.1: Lớp dữ liệu không gian .......................................................................... 42
Bảng 3.2. Thông tin tỉnh ........................................................................................ 43
Bảng 3.3. Danh sách các huyện (quận). ................................................................. 43
Bảng 3.4. Danh sách các xã ................................................................................... 44
Bảng 3.5. Danh sách các thôn ................................................................................ 44
Bảng 3.6. Danh sách ngƣời sử dụng hệ thống ........................................................ 44
Bảng 3.7. Danh mục các loại gia cầm .................................................................... 45
Bảng 3.8. Tình trạng chăn nuôi gia cầm ................................................................. 45
Bảng 3.9. Tình trạng biến động đàn gia cầm .......................................................... 45
Bảng 3.10. Theo dõi dịch bệnh .............................................................................. 46
Bảng 3.11. Theo dõi chi tiết diễn biến dịch bệnh ................................................... 46

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

7
MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề:
Trận dịch cúm gia cầm xảy ra cuối năm 2003, đầu năm 2004 đã để lại tổn
thất nặng nề cho nền kinh tế không chỉ nƣớc ta mà còn các nƣớc trong khu vực.
Dịch cúm gây ra thiệt hại trực tiếp cho ngƣời chăn nuôi, làm mất cân đối về
cung và cầu thực phẩm trên thị trƣờng, ảnh hƣởng đến ngƣời tiêu dùng. Không
những thế, dịch cúm gia cầm còn gây ảnh hƣởng xấu đến sức khoẻ cộng đồng, đến
môi trƣờng sống và trong một số trƣờng hợp dẫn đến thiệt hại nhân mạng.
Từ đó đến nay, dịch cúm gia cầm đã tái xuất hiện nhiều lần, tiếp tục đe doạ
sự ổn định của kinh tế-xã hội của nhiều nƣớc trên thế giới và đang có nguy cơ trở
thành đại dịch cúm của con ngƣời trong phạm vi toàn cầu.
Hiện nay, khi xảy ra dịch cúm, các cấp quản lý ở địa phƣơng cũng nhƣ ở
trung ƣơng rất thiếu thốn thông tin cần thiết và tức thời cho việc đánh giá tình hình
hiện trạng, mức độ nguy hiểm đang tiềm ẩn để có biện pháp xử lý, phòng và chống

kịp thời. Ngoài việc chƣa có đƣợc một hệ thống tổ chức điều tra, thu thập thông tin
hoàn chỉnh, chúng ta còn thiếu cả phƣơng tiện lƣu trữ, xử lý thông tin.
Kết quả điều tra từ các địa phƣơng gửi lên các cơ quan quản lý cấp trên
thông qua FAX, bƣu kiện hoặc điện thoại đều đƣợc lƣu trữ dƣới dạng giấy phiếu
xếp thành chồng, làm cho việc phân tích, tổng hợp thông tin khó khăn, chậm chạp,
không đáp ứng đƣợc yêu cầu của công tác theo dõi, giám sát tình hình dịch cúm và
ra quyết định phòng chống. Nói cách khác, có thông tin, mất thời gian, sức ngƣời,
sức của để thu thập thông tin, nhƣng hiệu quả khai thác thông tin còn thấp. Đây là
hệ quả của việc thiếu một hệ thống thông tin hiện đại để lƣu trữ các loại thông tin
điều tra thu thập đƣợc, xử lý chúng một cách nhanh chóng, kịp thời và trong nhiều
trƣờng hợp có thể đƣa ra những ý kiến tƣ vấn cho các nhà quản lý.
Hệ thống thông tin địa lý GIS (Geographical Information System) đã đƣợc
khá nhiều ngƣời quan tâm muốn tìm hiểu và ngày càng nhiều các tổ chức kinh tế xã
hội ứng dụng trong công tác nghiên cứu khoa học và sản xuất. Công nghệ GIS đã và
đang thâm nhập nhƣ một nhu cầu tất yếu vào hầu hết các ngành cũng nhƣ các địa
phƣơng ở Việt Nam.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

8
Thông tin GIS cung cấp cho ngƣời sử dụng hƣớng thay đổi của dữ liệu trong
một lãnh thổ theo thời gian, đồng thời xác định những gì có thể xảy ra khi có sự
thay đổi dữ liệu đó.
Nói cách khác GIS cung cấp cho ngƣời sử dụng những mô hình khác nhau
của sự thay đổi. Dữ liệu bản đồ là thành phần chính trong cơ sở dữ liệu của GIS.
Các bản đồ gắn chặt với thế giới thực và luôn đƣợc bổ sung những thông tin mới.
Nền tảng của thông tin hình học trong GIS là bản đồ đã đƣợc số hoá ở dạng
nào đó để có thể thực hiện từ những phép tính đơn giản nhƣ: đo đạt diện tích, chu
vi, chiều dài, vị trí ... đến những phép tính phức tạp nhƣ: mở rộng diện tích, xác
định giao của nhiều vùng diện tích ... là những bài toán khá phổ biến trong quản lý

và nghiên cứu khoa học.
Không nhƣ các CSDL thông thƣờng, GIS rất trực quan, thuận tiện và cùng
một lúc cung cấp cho ngƣời sử dụng nhiều thông tin một cách tổng hợp.
Ví dụ một nhà đầu tƣ cần thông tin để lựa chọn điạ điểm xây dựng một khách sạn
hay một cửa hàng tại một huyện nào đó, trên màn hình là bản đồ của huyện với mật
độ dân cƣ từng khu vực đƣợc thể hiện bằng các màu khác nhau, nhà đầu tƣ chỉ việc
chọn một khu vực có mật độ dân cƣ cao và bấm “con chuột” vào điểm đó, trên màn
hình sẽ hiện lên các thông số về: số dân, thành phần dân, địa lý, địa chất, khí tƣợng
thuỷ văn, ... của khu vực cần tìm.
Các phần mềm GIS cố gắng áp dụng tối đa công nghệ GIS để có thể tạo ra hệ
tự động lập bản đồ và phƣơng tiện xử lý dữ liệu thông minh, nhƣ hệ chuyên gia,..

Trƣớc những diễn biến ngày càng phức tạp về tình hình dịch bệnh trên đàn
vật nuôi trong tỉnh; việc phải có một công cụ quản lý các hoạt động trong lĩnh vực
thú y trên địa bàn để có thể đáp ứng nhu cầu thông tin nhanh chóng, chính xác từ đó
có những tham mƣu kịp thời cho các cấp chính quyền địa phƣơng là việc làm rất
cần thiết. Việc quản lý các đối tƣợng này sẽ rất trực quan và hiệu quả nếu đƣợc xây
dựng trên nền công nghệ thông tin địa lý (GIS).

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

9
Nhận thấy những tiện ích của GIS, em lựa chọn và thực hiện đề tài “Phát
triển hệ thống cảnh báo dịch bệnh trên cơ sở công nghệ GIS ” Nhằm khắc phục
những hạn chế và đáp ứng các yêu cầu trên.
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:
- Nghiên cứu các kỹ thuật liên quan đến phát triển hệ thống GIS
(Geographical Information System) trên nền Web.
- Phát triển ứng dụng GIS với khả năng cảnh báo dịch bệnh tại địa phƣơng
cấp tỉnh/thành phố.

3. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Mô hình dữ liệu không gian: Dữ liệu véctơ và dữ liệu raster
- Mô hình hệ thống GIS véctơ: Kiến trúc kết nối GIS và Web
- Khảo sát thu thập dữ liệu bản đồ, dữ liệu một loại dịch bệnh tại cấp
tỉnh/thành phố.
- Xây dựng thử nghiệm chƣơng trình demo Hệ thống thông tin tích hợp Web-
GIS trên cơ sở mã nguồn mở, với khả năng cảnh báo dịch bệnh.
4. Phạm vi nghiên cứu
- Về giới hạn địa lý:
Nghiên cứu và xây dựng hệ thống thông tin quản lý và hỗ trợ dự báo dịch
bệnh dịch cúm gia cầm từ thôn, xóm lên xã, huyện và tỉnh dựa theo sơ đồ giám sát
dịch bệnh hiện tại trong lĩnh vực nông nghiệp và y tế.
- Về công nghệ:
Sử dụng công nghệ mã nguồn mở vì:
+ Tính an toàn cao.
+ Tính ổn định và đáng tin cậy.
+ Giảm phụ thuộc vào nhà cung cấp.
+ Không hạn chế quyền sử dụng.
+ Tiết kiệm chi phí trực tiếp.
+ Tận dụng đƣợc các ý tƣởng của cộng đồng.
+ Tuân thủ các chuẩn công nghệ chung của thế giới.
- Về phần mềm: Sử dụng phần mềm MapServer để xây dựng WebGIS:

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

10
+ Phần mềm cho phép tạo ra các bản đồ động và trình bày dữ liệu không gian
trên web
+ Đây là phần mềm đƣợc viết trên công nghệ mã nguồn mở.
5. Bố cục của luận văn:

Mở đầu:
Giới thiệu khái quát về hệ thống thông tin địa lý và nhu cầu cấp bách của
việc cảnh báo dịch bệnh dịch cúm gia cầm..
Mục tiêu, nhiệm vụ và phạm vi nghiên cứu của đề tài
Chƣơng I: Khái quát về hệ thống thông tin địa lý GIS
Tổng quan các kiến thức cơ bản của Hệ thống thông tin địa lý (Geographic
Information System (GIS), dữ liệu, cơ sở dữ liệu, cơ sở dữ liệu không gian. Tiếp
cận đến số hóa bản đồ trên cơ sở dữ liệu nền. Các mô hình cơ sở dữ liệu (mô hình
vector, mô hình raster), cơ sở dữ liệu địa lý. Các phép toán đại số quan hệ, các phép
toán không gian. Tổng quan các ứng dụng của GIS trong các ngành khoa học liên
quan.
Chƣơng II: Nghiên cứu giải pháp tích hợp Web-GIS
Tìm hiểu về WEB-GIS, chức năng, ứng dụng và các giải pháp tích hợp và
mô hình kết nối Web-GIS

Chƣơng III: Phát triển ứng dụng GIS trên nền Web
Trình bày tóm tắt nội dung bài toán cảnh báo dịch bệnh cúm gia cầm, sự cần
thiết phải xây dựng hệ thống cảnh báo dịch bệnh cúm gia cầm và dự báo xu hƣớng
lây lan của dịch khi dịch bùng phát.
Trình bày về hiện trạng hệ thống cảnh báo dịch bệnh cúm gia cầm ở Bắc
Giang.
Phân tích, thiết kế, xây dựng và cài đặt thử nghiệm hệ thống cảnh báo dịch
bệnh cúm gia cầm.
Kết quả đạt đƣợc và hƣớng phát triển của đề tài.



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

11

CHƢƠNG 1. KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ GIS
Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System- gọi tắt là GIS) là một
nhánh của Công nghệ thông tin, đƣợc hình thành vào những năm 60 của thế kỷ
trƣớc và phát triển rất rộng rãi trong 10 năm lại đây, GIS ngày nay là công cụ trợ
giúp quyết định trong nhiều hoạt động kinh tế - xã hội, quốc phòng của nhiều quốc
gia trên thế giới. GIS có khả năng trợ giúp các cơ quan chính phủ, các nhà quản lý,
các doanh nghiệp, các cá nhân... đánh giá đƣợc hiện trạng của các quá trình, các
thực thể tự nhiên, kinh tế - xã hội thông qua các chức năng thu thập, quản lý, truy
vấn, phân tích và tích hợp các thông tin đƣợc gắn với một nền hình học (bản đồ)
nhất quán trên cơ sở toạ độ của các dữ liệu đầu vào.
1.1. ĐỊNH NGHĨA GIS
Hệ thông tin địa lý (GIS – Geographical Information Systems), là một hệ
thông tin có khả năng thu thập, cập nhật, quản trị và phân tích, biểu diễn dữ liệu địa
lƣ phục vụ giải quyết các bài toán ứng dụng có liên quan tới vị trí địa lý trên bề mặt
trái đất hoặc đƣợc định nghĩa nhƣ làm một hệ thông tin với khả năng truy nhập, tìm
kiếm, xử lý, phân tích và truy xuất dữ liệu địa lý nhằm hỗ trợ cho công tác quản lý,
quy hoạch và quản lý tài nguyên thiên nhiên, môi trƣờng và ý tế.

Hình 1.1: Hệ thống tin địa lý (ESRI) [1]
Ngƣời sử dụng
Phần mềm
công cụ
Trừu tƣợng hóa
hay đơn
giản hóa

Kết quả
GIS

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

12
Trong đó con ngƣời mong mỏi lƣu trữ, quản lý đầy đủ các dữ liệu về thế giới
thực nhƣng sẽ dẫn đến phải có cơ sở dữ liệu lớn vô hạn để lƣu trữ mọi thông tin
chính xác về chúng. Do vậy, để lƣu trữ đƣợc dữ liệu không gian của thế giới thực
vào máy tính phải thực hiện nhƣ hình 1.1. Các đặc trƣng địa lý phải đƣợc biểu diễn
bởi các thành phần rời rạc hay đối tƣợng để lƣu vào cơ sở máy tính. Cở sở dữ liệu
và các thông tin đƣợc trích lọc từ thế giới thực vì vậy bản đồ là nguồn dữ liệu chủ
yếu cho hệ thống GIS.

Tại Việt Nam công nghệ GIS cũng đƣợc thí điểm khá sớm, và đến nay đã
đƣợc ứng dụng trong khá nhiều ngành nhƣ quy hoạch nông lâm nghiệp, quản lý
rừng, lƣu trữ tƣ liệu địa chất, đo đạc bản đồ, địa chính, quản lý đô thị... Tuy nhiên
các ứng dụng có hiệu quả nhất mới giới hạn ở các lĩnh vực lƣu trữ, in ấn các tƣ liệu
bản đồ bằng công nghệ GIS. Các ứng dụng GIS thuộc lĩnh vực quản lý, điều hành,
trợ giúp quyết định hầu nhƣ mới dừng ở mức thử nghiệm, còn cần thời gian và đầu
tƣ mới có thể đƣa vào ứng dụng chính thức.
Một hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một công cụ dựa trên máy tính dùng

cho việc thành lập bản đồ và phân tích các đối tƣợng tồn tại và các sự kiện xảy ra
trên trái đất. Công nghệ GIS tích hợp giữa các thao tác trên cơ sở dữ liệu nhƣ: đƣa
ra các câu hỏi truy vấn (query), phân tích thống kê (statistical analysis) với việc thể
hiện và các phép phân tích địa lý.
Những khả năng đó của hệ thống GIS đã phân biệt GIS với các hệ thống
thông tin khác và tạo cho nó một giá trị đến khu vực công cộng và cá nhân để giải
thích các sự kiện, dự báo các hậu quả, và lên kế hoạch chiến lƣợc.
1.2. CÁC THÀNH PHẦN CỦA GIS [3]
Công nghệ GIS bao gồm 5 thành phần cơ bản là:
 Phần cứng (hardware)
 Phần mềm (software)
 Dữ liệu (Geographic data)
 Con ngƣời (Expertise)
 Phƣơng pháp (Policy and management)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

13

Hình 1.2: Các thành phần GIS [3]
1.2.1. Phần cứng (Hardware)
Phần cứng bao gồm máy vi tính (computer), máy vẽ (plotters), máy in
(printer), bàn số hoá (digitizer), thiết bị quét ảnh (scanners), các phƣơng tiện lƣu
trữ số liệu (Floppy diskettes, optical cartridges, C.D ROM v.v...) GIS làm việc trên
đó.
1.2.2. Phần mềm (Software)
Phần mềm GIS cung cấp các chức năng và các công cụ cần thiết để lƣu giữ,
phân tích và hiển thị thông tin địa lý. Các thành phần chính trong phần mềm GIS là:
- Công cụ nhập và thao tác trên các thông tin địa lý
- Hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS)
- Công cụ hỗ trợ hỏi đáp, phân tích và hiển thị địa lý
- Giao diện đồ hoạ ngƣời- máy (GUI) để truy cập các công cụ dễ dàng
1.2.3. Con ngƣời (People)
Công nghệ GIS sẽ bị hạn chế nếu không có con ngƣời tham gia quản lý hệ
thống và phát triển những ứng dụng GIS trong thực tế. Ngƣời sử dụng GIS có thể là
những chuyên gia kỹ thuật, ngƣời thiết kế và duy trì hệ thống, hoặc những ngƣời
dùng GIS để giải quyết các vấn đề trong công việc.
1.2.4. Dữ liệu (Data)
Phần mềm GIS cung cấp các chức năng và các công cụ cần thiết để lƣu giữ,
phân tích và hiển thị thông tin địa lý. Các thành phần chính trong phần mềm GIS là:
Phần cứng Phần mềm
Dữ liệu
Con ngƣời
Phƣơng pháp

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

14

- Công cụ nhập và thao tác trên các thông tin địa lý
- Hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS)
- Công cụ hỗ trợ hỏi đáp, phân tích và hiển thị địa lý
- Giao diện đồ hoạ ngƣời- máy (GUI) để truy cập các công cụ dễ dàng
1.2.5. Phƣơng pháp (Methods)
Ðây là hợp phần rất quan trọng để đảm bảo khả năng hoạt động của hệ
thống, là yếu tố quyết định sự thành công của việc phát triển công nghệ GIS. Hệ
thống GIS cần đƣợc điều hành bởi một bộ phận quản lý, bộ phận này phải đƣợc bổ
nhiệm để tổ chức hoạt động hệ thống GIS một cách có hiệu quả để phục vụ ngƣời
sử dụng thông tin.
1.3. CẤU TRÚC DỮ LỊÊU TRONG GIS
1.3.1. Dữ liệu không gian
Dữ liệu không gian là dữ liệu về đối tƣợng mà vị trí của nó đƣợc xác định
trên bề mặt Trái Đất. Dữ liệu không gian sử dụng trong hệ thống địa lý luôn đƣợc
xây dựng trên một hệ thống tọa độ.
Mô hình dữ liệu địa lý là các qui tắc đƣợc sử dụng để biến đổi đặc trƣng địa
lý của thế giới thực thành các đối tƣợng rời rạc. Mô hình dữ liệu đƣợc sử dụng để
biểu diễn thực thể với mức độ phức tạp khác nhau. Thực thể là nhận thức vì thế giới
thực quá phức tạp, không thể chỉ ra mọi khía cạnh của chúng. Việc lựa chọn mô
hình dữ liệu phụ thuộc vào loại ứng dụng và kết quả mong đợi.
Hệ thống thông tin địa lý dùng các dữ 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. Có 6
loại thông tin bản đồ dùng để thể hiện hình ảnh bản đồ và ghi chú của nó trong hệ
thống thông tin địa lý nhƣ sau:
 Ðiểm (Point)
 Ðƣờng (Line)
 Vùng (Polygon)
 Ô lƣới (Grid cell)
 Ký hiệu (Sympol)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

15
 Ðiểm ảnh (Pixel)
Hệ thông tin địa lý sử dụng hai mô hình dữ liệu cơ bản để biểu diễn các đặc
trƣng không gian: mô hình dữ liệu raster và mô hình dữ liệu Véctơ.
Mô hình dữ liệu quyết định cách thức mà dữ liệu đƣợc cấu trúc, lƣu trữ, xử lý và
phân tích trong một hệ thông tin địa lý. Mô hình dữ liệu raster sử dụng lƣới để thể
hiện đặc trƣng không gian. Mô hình dữ liệu Véc tơ sử dụng các điểm và tọa độ của
chúng để xây dựng các đặc trƣng không gian nhƣ điểm, đƣờng và vùng. Các đặc
trƣng dựa trên mô hình dữ liệu Véctơ đƣợc coi nhƣ các đối tƣợng riêng biệt trong
không gian. Nhiều hệ thông tin địa lý sử dụng cả hai mô hình dữ liệu Véc tơ và
raster.










1.3.1.1. Mô hình dữ liệu Véctơ.
Mô hình dữ liệu véctơ xem các sự vật, hiện tƣợng là tập các thực thể không
gian cơ sở và tổ hợp của chúng. Trong mô hình 2D thì các thực thể cơ sở bao gồm:
điểm (point), đƣờng (line), vùng (polygon). Các thực thể sở đẳng đƣợc hình thành
trên cở sở các Véctơ hay toạ độ của các điểm trong một hệ trục toạ độ nào đó.
Loại thực thể cơ sở đƣợc sử dụng phụ thuộc vào tỷ lệ quan sát hay mức độ
khái quát. Với bản đồ có tỷ lệ nhỏ thì thành phố đƣợc biểu diễn bằng điểm (point),

đƣờng đi, sông ngòi đƣợc biểu diễn bằng đƣờng (line). Khi tỷ lệ thay đổi kéo theo
sự thay đổi về thực thể biểu diễn. Thành phố lúc này sẽ đƣợc biểu diễn bởi vùng có
đƣờng ranh giới. Khi tỷ lệ lớn hơn, thành phố có thể đƣợc biểu diễn bởi tập các thực
thể tạo nên các đối tƣợng nhà cửa, đƣờng sá, các trình tiện ích,…
Rasrer/Ảnh
Véc tơ
Thế giới thực
Hình 1.3: Mô hình lƣu trữ dữ liệu không gian [1]


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

16
Nói chung mô hình dữ liệu Véc tơ sử dụng các đoạn thẳng hay các điểm rời
rạc để nhận biết các vị trí của thế giới thực.

Hình I.4: Biểu diễn bản đồ véctơ [1]
I.3.1.1.1. Kiểu đối tƣợng điểm (Points)
Điểm đƣợc xác định bởi cặp giá trị đ. Các đối tƣợng đơn, thông tin về địa lý
chỉ gồm cơ sở vị trí sẽ đƣợc phản ánh là đối tƣợng điểm. Các đối tƣợng kiểu điểm
có đặc điểm:
 Là toạ độ đơn (x,y)
 Không cần thể hiện chiều dài và diện tích

Vị trí không gian Dữ liệu tọa độ
Hình 1.5: Số liệu Véctơ đƣợc biểu thị dƣới dạng điểm (Point) [3]
Bệnh viện
Tỉnh
A
Bệnh viện
Thế giới
thực
Tỉnh
A
Bản đồ
Véc tơ
Đƣờng biên
hành chính
Các công trình
công cộng
Các tầng
bản đồ
Trục x
10
5
5
10
+
+
+

+
Trục y
Trục x
Chỉ số XY




82





82 +
Fiel tọa độ điểm
Chỉ số điểm

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

17
Tỷ lệ trên bản đồ tỷ lệ lớn, đối tƣợng thể hiện dƣới dạng vùng. Tuy nhiên
trên bản đồ tỷ lệ nhỏ, đối tƣợng này có thể thể hiện dƣới dạng một điểm. Vì vậy,
các đối tƣợng điểm và vùng có thể đƣợc dùng phản ánh lẫn nhau.
1.3.1.1.2. Kiểu đối tƣợng đƣờng (Arcs)
Đƣờng đƣợc xác định nhƣ một tập hợp dãy của các điểm. Mô tả các đối
tƣợng địa lý dạng tuyến, có các đặc điểm sau:
 Là một dãy các cặp toạ độ
 Một arc bắt đầu và kết thúc bởi node
 Các arc nối với nhau và cắt nhau tại node

 Hình dạng của arc đƣợc định nghĩa bởi các điểm vertices
 Độ dài chính xác bằng các cặp toạ độ.









Vị trí không gian Dữ liệu tọa độ
Hình 1.6: Số liệu Véctơ đƣợc biểu thị dƣới dạng Arc [3]
1.3.1.1.3. Kiểu đối tƣợng vùng (Polygons)
Vùng đƣợc xác định bởi ranh giới các đƣờng thẳng. Các đối tƣợng địa lý có
diện tích và đóng kín bởi một đƣờng đƣợc gọi là đối tƣợng vùng polygons, có các
đặc điểm sau:
 Polygons đƣợc mô tả bằng tập các đƣờng, và điểm nhãn.
Một hoặc nhiều arc định nghĩa đƣờng bao của vùng . Một điểm nhãn label points
nằm trong vùng để mô tả, xác định cho mỗi một vùng.
10
5

Trục y
Trục x
Chỉ số XY

116





116
Fiel tọa độ điểm
Điểm (Vertex)



 
Điểm đầu
Điểm (Vertex)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

18

Hình 1.7: Số liệu Véctơ đƣợc biểu thị dƣới dạng vùng (Polygon) [3]
Có hai cách để lƣu trữ các vùng gồm lƣu trữ đa giác và lƣu trữ cung.
- Lƣu trữ đa giác: Các đa giác đƣợc lƣu trữ tuần tự theo các tọa độ. Các vùng
liền kề nhau có chung đƣờng biên thì tọa độ đƣợc nhập vào sẽ đƣợc mã hóa hai lần,
mỗi lần cho một đa giác. Hai tập tọa độ nhập vào chung cho hai đa giác kề nhau có
thể không trùng khớp. Cách lƣu trữ này đƣợc sử dụng trong một số hệ thống GIS
vector và trong nhiều hệ thống vẽ bản đồ tự động.
- Lƣu trữ cung: Các cung đƣợc lƣu trữ tuần tự theo các tọa độ. Các vùng
đƣợc hình thành bởi việc liên kết các cung. Cách lƣu trữ này đƣợc sử dụng trong
hầu hết các GIS vector hiện nay.

1.3.1.2. Mô hình dữ liệu Raster [1]
Mô hình dữ liệu dạng raster phản ánh toàn bộ vùng nghiên cứu dƣới dạng
một lƣới các ô vuông hay điểm ảnh (pixcel). Mô hình raster có các đặc điểm:
 Các điểm đƣợc xếp liên tiếp từ trái qua phải và từ trên xuống dƣới.
 Mỗi một điểm ảnh (pixcel) chứa một giá trị.
 Một tập các ma trận điểm và các giá trị tƣơng 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 đƣợc dùng tƣơng đối phổ biến
trong các bài toán về môi trƣờng, quản lý tài nguyên thiên nhiên.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

19
Mô hình dữ liệu raster chủ yếu dùng để phản ánh các đối tƣợng dạng vùng là ứng
dụng cho các bài toán tiến hành trên các loại đối tƣợng 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 Véc tơ sang
• Lƣu 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 đƣợc lƣu trữ trong các ô (thƣờng
hình vuông) đƣợc sắp xếp trong một mảng hoặc các dãy hàng và cột. Nếu có thể,
các hàng và cột nên đƣợc căn cứ vào hệ thống lƣới bản đổ thích hợp. Việc sử dụng
cấu trúc dữ liệu raster tất nhiên đƣa đến một số chi tiết bị mất. Với lý do này, hệ
thống raster-based không đƣợc sử dụng trong các trƣờng hợp nơi có các chi tiết có
chất lƣợng cao đƣợc đòi hỏi.

A A A A C C C C
A A A A C C C C
A A A B B C C C
A A B B B B B B
B B B B B B B B

Hình 1.8: Mô hình dữ liệu Raster
Xây dựng mô hình cơ sở dữ liệu Raster
- Mỗi pixel là một đối tƣợng, có vị trí theo hàng, cột tƣơng ứng trên ảnh, giá
trị của pixel cho biết pixel đó thuộc loại đối tƣợng nào, tính chất của đối tƣợng đó
đƣợc lƣu trữ ở một cơ sở dữ liệu thuộc tính tƣơng ứng.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

20
- Cơ sở dữ liệu không gian Raster có thể chứa hàng ngàn lớp dữ liệu không
gian.
- Kiểu giá trị của pixel trong mỗi layer tùy theo việc mã hóa của ngƣời sử
dụng, có thể là số nguyên, số thực hay ký tự alphabet. Thƣờng thì giá trị số nguyên
thƣờng đƣợc dùng làm mã số để liên hệ với bảng dữ liệu khác hay làm chú giải để
thể hiện bản đồ.
- Để thể hiện một bề mặt liên tục ngƣời ta sử dụng mô hình raster, các bề mặt
liên tục này thƣờng thể hiện bề mặt địa hình, mƣa, áp suất không khí, nhiệt độ, mật
độ, dân số.
Nhƣ vậy, với cơ sở dữ liệu không gian raster các thông tin đƣợc tổ chức nhƣ
hình dƣới đây:

Hình 1.9: Tổ chức cơ sở dữ liệu không gian Raster [3]

1.3.2. Dữ liệu phi không gian:
1.3.2.1. Khái niệm: Là những mô tả về đặc tính, đặc điểm và các hiện tƣợng xảy ra
tại vị trí địa lí xác định mà chúng khó hoặc không thể biểu thị trên bản đồ đƣợc.
Cũng nhƣ các hệ thống thông tin địa lý khác, hệ thống này có 4 loại dữ liệu thuộc
tính:
- Ðặc tính của đối tƣợng: Liên kết chặt chẽ với các thông tin đồ thị, các dữ
liệu này đƣợc xử lí theo ngôn ngữ hỏi đáp cấu trúc (SQL) và phân tích. Chúng đƣợc
liên kết với các hình ảnh đồ thị thông qua các chỉ số xác định chung, thông thƣờng
gọi là mã địa lý và đƣợc lƣu trữ trong cả hai mảng đồ thị và phi đồ thị. Hệ thống
thông tin địa lý còn có thể xử lí các thông tin thuộc tính riêng rẽ và tạo ra các bản đồ
Số liệu và vị trí
code của pixel
Tính chất 1
Tính chất 2

Tính chất 3


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

21
chuyên đề trên cơ sở các giá trị thuộc tính. Các thông tin thuộc tính này cũng có thể
đƣợc hiển thị nhƣ là các ghi chú trên bản đồ hoặc là các tham số điều khiển cho
việc lựa chọn hiển thị các thuộc tính đó nhƣ là các ký hiệu bản đồ.
- Dữ liệu tham khảo địa lý: Mô tả các sự kiện hoặc hiện tƣợng xảy ra tại

một vị trí xác định. Không giống các thông tin đặc tính, chúng không mô tả về bản
thân các hình ảnh bản đồ, thay vào đó chúng mô tả các danh mục hoặc các hoạt
động nhƣ cho phép xây dựng các khu công nghiệp mới, nghiên cứu y tế, báo cáo
hiểm họa môi trƣờng. . . liên quan đến các vị trí địa lí xác định. Các thông tin tham
khảo địa lí đặc trƣng đƣợc lƣu trữ và quản lí trong các file độc lập và hệ thống
không thể trực tiếp tổng hợp với các hình ảnh bản đồ trong cơ sở dữ liệu của hệ
thống.
- Chỉ số địa lý: Là các chỉ số về tên, địa chỉ, khối, phƣơng hƣớng định vị,...
liên quan đến các đối tƣợng địa lí, đƣợc lƣu trữ trong Hệ thông tin địa lí để chọn,
liên kết và tra cứu dữ liệu trên cơ sở vị trí địa lý mà chúng đã đƣợc mô tả bằng các
chỉ số địa lý xác định.
- Quan hệ không gian giữa các đối tƣợng: Rất quan trọng cho các chức
năng xử lý của hệ thống thông tin địa lý. Các mối quan hệ này có thể đơn giản hay
phức tạp nhƣ sự liên kết, khoảng cách tƣơng thích, mối quan hệ topo giữa các đối
tƣợng.
1.3.2.2. Cách thức lƣu trữ
Dữ liệu thuộc tính thƣờng đƣợc lƣu trữ trong các bảng quan hệ, trong đó một
trƣờng chứa ID của các đối tƣợng không gian.
Dữ liệu thuộc tính có thể đƣợc lƣu trong các hệ qủan trị cơ sở dữ liệu nhƣ
Postgesql, Oracle,….hoặc có thể đƣợc lƣu trữ trong các phần mềm GIS nhƣ
MapInfo, Arcview…
1.3.2.3. Mối quan hệ giữa dữ liệu bản đồ và dữ liệu thuộc tính
Hệ thống thông tin địa lý sử dụng phƣơng pháp chung để liên kết hai loại dữ
liệu đó thông qua bộ xác định, lƣu trữ đồng thời trong các thành phần đồ thị và phi
đồ thị. Các bộ xác định có thể đơn giản là một số duy nhất liên tục, ngẫu nhiên hoặc
là các chỉ báo địa lí hay dữ liệu vị trí lƣu trữ. Bộ xác định cho một thực thể có thể

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

22

chứa tọa độ phân bố của nó, số hiệu mảnh bản đồ, mô tả khu vực hoặc là một con
trỏ đến vị trí lƣu trữ của dữ liệu liên quan.
1.4. Chức năng
Sức mạnh của các chức năng của hệ thống GIS khác nhau là khác nhau. Kỹ
thuật xây dựng các chức năng cũng rất khác nhau. Chức năng của một hệ thống
thông tin địa lý đƣợc phân chia thành năm loại sau đây:
Nhập dữ liệu: Trƣớc khi dữ liệu địa lý có thể đƣợc dùng cho GIS, dữ liệu này
phải đƣợc chuyển sang dạng số thích hợp. Quá trình chuyển dữ liệu từ bản đồ giấy
sang các file dữ liệu dạng số đƣợc gọi là quá trình số hoá.
Thao tác dữ liệu: Có những trƣờng hợp các dạng dữ liệu luôn đòi hỏi đƣợc
chuyển dạng và thao tác theo một số cách để có thể tƣơng thích với một hệ thống
nhất định. Công nghệ GIS cung cấp nhiều công cụ cho các thao tác trên dữ liệu
không gian và cho loại bỏ dữ liệu không cần thiết.
Quản lý dữ liệu: Đối với những dự án GIS nhỏ, có thể lƣu các thông tin địa lý
dƣới dạng các file đơn giản. Tuy nhiên, khi kích cỡ dữ liệu trở nên lớn hơn và số
lƣợng ngƣời dùng cũng nhiều lên thì cách tốt nhất là sử dụng hệ quản trị cơ sở dữ
liệu (BDMS) để giúp cho việc lƣu giữ, tổ chức và quản lý thông tin. Một BDMS chỉ
đơn giản là một phần mềm quản lý cơ sở dữ liệu.
Hỏi đáp và phân tích: GIS cung cấp khả năng hỏi đáp đơn giản “chỉ và bấm”
và các công cụ phân tích hành vi để cung cấp kịp thời thông tin cho những ngƣời
quản lý và phân tích. Các hệ GIS hiện đại có nhiều công cụ phân tích hiệu quả.
Hiển thị: Với nhiều thao tác trên dữ liệu địa lý, kết quả cuối cùng cũng đƣợc
hiển thị tốt nhất dƣới dạng bản đồ hoặc biểu đồ. Bản đồ khá hiệu quả trong lƣu giữ
và trao đổi thông tin địa lý. GIS cung cấp nhiều công cụ mới và thú vị để mở rộng
tính nghệ thuật và khoa học của ngành bản đồ. Bản đồ hiển thị có thể đuợc kết hợp
với các bản báo cáo, hình ảnh ba chiều, ảnh chụp và những dữ liệu khác (đa phƣơng
tiện).
Quan hệ giữa các nhóm chức năng và cách biểu hiện thông tin khác nhau của
GIS đƣợc mô tả trong hình vẽ sau: