intTypePromotion=3

Bài 1: Giới thiệu Hệ Thông tin Địa lý ­ GIS

Chia sẻ: Luu Quang | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:29

0
158
lượt xem
70
download

Bài 1: Giới thiệu Hệ Thông tin Địa lý ­ GIS

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Kỷ nguyên thông tin có thể xem như được bắt đầu với sự sử dụng của thẻ đục lỗ để lập trình văn hoa dệt tại Pháp cuối những năm 1800. Cuộc tổng điều tra dân số Mỹ năm 1890 đã sử dụng công nghệ thẻ đục lỗ và máy đọc thẻ cơ học để thống kê kết quả điều tra. Năm 1936 tại hội nghị của hiệp hội các nhà địa lý Mỹ đã nêu ra sự cần thiết phải phát triển các tiếp cận về lượng trong giải quyết các vần đề dựa trên bản đồ...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài 1: Giới thiệu Hệ Thông tin Địa lý ­ GIS

  1. HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA  LÝ Bài 1: Giới thiệu Hệ Thông tin Địa lý ­ GIS 1
  2. 1. Tóm tắt quá trình phát triển của kỷ nguyên    thông tin & Hệ Thông tin Địa lý – GIS  �  Kỷ nguyên thông tin có thể xem như được bắt đầu với  sự sử dụng của thẻ đục lỗ để lập trình văn hoa dệt tại  Pháp cuối những năm 1800.  P  Cuộc tổng điều tra dân số Mỹ năm 1890 đã sử dụng  công nghệ thẻ đục lỗ và máy đọc thẻ cơ học để thống  kê kết quả điều tra.  k  Năm 1936 tại hội nghị của hiệp hội các nhà địa lý Mỹ  đã nêu ra sự cần thiết phải phát triển các tiếp cận về  lượng trong giải quyết các vần đề dựa trên bản đồ 2/25
  3. 1. Tóm tắt quá trình phát triển của kỷ nguyên    thông tin & Hệ Thông tin Địa lý – GIS     Ba yếu tố quan trọng dẫn tới sự hình thành công nghệ bản đồ kỹ  thuật số và bản đồ học vi tính trong những năm 1960 là:     1. Sự hoàn thiện các kỹ thuật ngành bản đồ     2. Sự phát triển nhanh chóng trong công nghệ vi tính kỹ thuật số     3. Sự phát triển nhanh kỹ thuật xử lý không gian  3  Vào những năm 1960, Bộ Y tế và Bộ Lâm nghiệp Hoa Kỳ đã phát  triển các kỹ thuật máy tính để nghiên cứu chất lượng nước và các  vấn đề thuỷ văn.  v  Cục Thống kê Mỹ cũng đã đi tiên phong trong lĩnh vực sử dụng  máy tính trong phân tích số liệu. Năm 1969, Ian McHarg đã viết  cuốn Thiết kế với Tự nhiên (Design with Nature) nêu ra phương pháp  chập các lớp bản đồ khi giải quyết bài toán lựa chọn địa điểm (site  selection) và phân tích phù hợp (suitability analysis). Nhiềuphần  mềm máy tính ứng dụng trong quy hoạch đô thị đã ra đờirên khắp  thế giới vào cuối những năm 1960 3/25
  4. 1. Tóm tắt quá trình phát triển của kỷ nguyên    thông tin & Hệ Thông tin Địa lý – GIS     GIS đầu tiên được coi là GIS Canada (Canada Geographical  Information System – CGIS) hình thành vào năm 1960 trong các  chương trình phục hồi đất nông nghiệp. Hệ thống này phân tích dữ  liệu đất đai Canada để xác định khu vực đất thứ yếu gây ra các vấn  đề môi trường. CGIS này dẫn đến sự phát triển máy scanner điện tử  đầu tiên trên thế giới dùng để chuyển đổi bản đồ giấy thành dạng dữ  liệu số. Vì vậy, GIS đầu tiên trên thế giới được gắn liền với các  nghiên cứu về môi trường.  n  Các hệ thống GIS đầu tiên khác là Hệ thống thông tin tài nguyên  và sử dụng đất New York, hệ thống thông tin quản lý đất đai  Minnesota.  M  Đến cuối những năm 1970 Viện nghiên cứu các hệ thống môi  trường (ESRI) ra đời ở Canifornia và đã phát hành sản phẩm Arc/Info  – đây có thể coi là sản phẩm thương mại trọn gói của GIS đầu tiên  trên thế giới 4/25
  5. 2. Nhược điểm liên quan đến sử dụng bản đồ giấy truyền thống  �  Việc sử dụng bản đồ giấy thông thường có một loạt các nhược điểm cho  người sử dụng trong việc thể hiện, thao tác, xử lý các dữ liệu thông tin, cụ  thể như:      1. Không có khả năng thay đổi tỷ lệ bản đồ (vì tỷ lệ này là cố định khi bản  đồ được in ra),      2. Không có khả năng hiển thị lớp thông tin chuyên đề (layer) riêng mà  người sử dụng quan tâm,      3. Khó khăn trong việc chuyển đổi từ hệ toạ độ này sang hệ toạ độ khác,      4. Việc cập nhật thông tin vào trong bản đồ rất khó khăn và mất nhiều thời  gian,      5. Khó khăn trong việc thực hiện các phân tích về số, về lượng,      6. Khu vực quan tâm luôn luôn nằm tại vị trí giao nhau của 4 tấm bản đồ  (vấn đề này được biết đến như là ‘luật Murphy’),      7. Không có khả năng thay đổi cách hiển thị các đối tượng, các đặc điểm đã  được vẽ,      8. Sản xuất bản đồ theo nhu cầu riêng vô cùng tốn kém. 8  Các nhà nghiên cứu và quản lý tài nguyên dần dần đã nhận ra rằng cần  thiết phải cải thiện phương pháp xử lý các thông tin địa lý, điều này đã dẫn  tới sự ra đời của GIS. 5/25
  6.  3 Các khái niệm cơ sở  Một vài định nghĩa cơ sở  Địa lý (geo – Trái đất, graphy – mô tả): tiến trình mô tả Trái đất  Thông tin địa lý:  Là thông tin về các vị trí trên bề mặt Trái đất  Tri thức về cái gì đó ở đâu (where something is)  Tri thức về cái gì (what) ở tại vị trí biết trước  Chúng có thể rất chi tiết: thông tin về từng ngôi nhà trong thành phố,  từng cây trong rừng cây.  Chúng có thể rất thô: thời tiết của vùng rộng lớn, mật độ dân số của  quốc gia.  Các đặc trưng khác của thông tin địa lý bao gồm:   Thông thường là tương đối tĩnh (các đặc trưng tự nhiên, đặc trưng do  loài người tạo không thay đổi nhanh); chỉ có thông tin tĩnh mới có thể  thể hiện trên tờ bản đồ giấy  Thông tin có khối lượng rất lớn (một vệ tinh gửi thông tin tới terabyte –  1012  byte/ngày, dung lượng thông tin về mạng lưới đường phố của US  chiếm tới gigabyte – 109 byte). 6/25
  7. 3 Các khái niệm cơ sở  Công nghệ thông tin địa lý (Geographic Information Technologies)  Là công nghệ về thu thập, xử lý và chia sẻ thông tin địa lý  Có 3 loại chính: GPS, Viễn thám và GIS  GPS – Global Positioning System (tương tự GLONASS của Nga)  Là hệ thống vệ tinh bay quanh Trái đất gửi về các tín hiệu chính xác  Các thiết bị điện tử đặc biệt trên mặt đất thu nhận tín hiệu này, cho lại vị trí trên  bề mặt trái đất (trong hệ thống kinh/vĩ độ hay hệ thống tọa độ chuẩn khác)  Viễn thám (Remote sensing)  Sử dụng vệ tinh Trái đất để thu thập thông tin về bề mặt và khí quyển  Các tín hiệu vệ tinh được các trạm vệ tinh thu trên mặt đất và chuyển sang ảnh  số  GIS ­ Geographic Information System  HÖ th«ng tin ®Þa lý (HTT§L)­  Geographical  information system ( GIS) lµ mét tæ chøc tæng  thÓ cña bèn hîp phÇn: phÇn cøng m¸y tÝnh, phÇn  mÒm, t­ liÖu ®Þa lý vµ ng­êi ®iÒu hµnh ®­îc thiÕt  kÕ ho¹t ®éng mét c¸ch cã hiÖu qu¶ nh»m tiÕp  nhËn, l­u tr÷, ®iÒu khiÓn, ph©n tÝch vµ hiÓn thÞ  toµn bé c¸c d¹ng d÷ liÖu ®Þa lý. HTT§L cã môc  tiªu ®Çu tiªn lµ xö lý hÖ thèng d÷ liÖu trong  m«i tr­êng kh«ng gian ®Þa lý. (ViÖn nghiªn cøu  m«i tr­êng Mü ­ 1994)  7/25
  8. 3 Các khái niệm cơ sở  GIS là gì?  GIS là viết tắt từ “Geographic Information System”  Hệ thống là nhóm các thực thể liên kết và các hoạt động để giải quyết  vấn đề  xe ôtô là hệ thống trong đó các phụ kiện cùng hoạt động để vận tải  Hệ thống thông tin là tập các tiến trình hoạt động trên dữ liệu thô để  sản sinh thông tin hỗ trợ lập quyết định  hệ thống thông tin có nhiều hoạt động từ quan sát, đo đạc, mô tả, diễn giải,  dự báo và lập quyết định.  có nhóm các chức năng: chế tác, truy vấn, sửa đổi, hiển thị.  Hệ thống thông tin địa lý (GIS) sử dụng các dữ liệu tham chiếu địa lý,   dữ liệu phi không gian và các thao tác hỗ trợ phân tích không gian  mục tiêu chung của GIS: lập quyết định, quản lý đất đai, tài nguyên, giao  thông, thương mại, đại dương hay bất kỳ thực thể phân bổ không gian nào  kết nối giữa các phần tử trong hệ thống là địa lý, thí dụ, vị trí, xấp xỉ, phân  bố không gian 8/25
  9. 4. Cấu trúc một hệ thống thông tin địa lý  HTT§L bao gåm c¸c hîp phÇn c¬ b¶n nh­ sau: tµi  liÖu kh«ng gian, ng­êi ®iÒu hµnh, phÇn cøng, phÇn  mÒm  PhÇn  mÒm  GIS Trừu  tượng  c«n CSDL hóa hay  g  đơn giản  hóa cô  KÕt qu¶ (Esri) 9/25
  10. 4. Cấu trúc một hệ thống thông tin địa lý   D÷ liÖu kh«ng gian:      ­ D÷ liÖu kh«ng gian cã thÓ ®Õn tõ nhiÒu nguån,  cã c¸c nguån t­ liÖu sau: sè liÖu tÝnh to¸n thèng  kª, b¸o c¸o, c¸c quan tr¾c thùc ®Þa, ¶nh vÖ tinh,  ¶nh m¸y bay, b¶n ®å giÊy (d¹ng analog). Kü thuËt  hiÖn ®¹i vÒ viÔn th¸m vµ HTT§L cã kh¶ n¨ng cung  cÊp th«ng tin kh«ng gian bao gåm c¸c thuéc tÝnh  ®Þa lý, khu«n d¹ng d÷ liÖu, tû lÖ b¶n ®å vµ c¸c sè  liÖu ®o ®¹c. ViÖc tÝch hîp c¸c t­ liÖu ®Þa lý tõ  nhiÒu nguån kh¸c nhau lµ ®Æc ®iÓm c¬ b¶n cña mét  phÇn mÒm HTT§L.     ­ Th«ng th­êng, t­ liÖu kh«ng gian ®­îc tr×nh bµy  d­íi d¹ng c¸c b¶n ®å giÊy víi c¸c th«ng tin chi  tiÕt ®­îc tæ chøc ë mét file riªng. C¸c t­ liÖu ®ã  kh«ng ®¸p øng ®­îc c¸c nhu cÇu hiÖn nay vÒ t­ liÖu  kh«ng gian lµ v× nh÷ng lý do sau: + §ßi hái kh«ng gian l­u tr÷ rÊt lín, tra cøu  khã kh¨n  + C¸c khu«n d¹ng l­u tr÷ truyÒn thèng th­êng  10/25 kh«ng t­¬ng thÝch víi c¸c tiªu chuÈn d÷ liÖu hiÖn 
  11. 4. Cấu trúc một hệ thống thông tin địa lý    ¶nh Spot 5 khu vùc C¸t H¶i­C¸t Bµ  10/2001 ¶nh vÖ tinh LANDSAT khu vùc Quy Nh¬n 11/25
  12. 4. Cấu trúc một hệ thống thông tin địa lý   Ng­êi ®iÒu hµnh V× HTT§L lµ mét hÖ thèng tæng hîp cña nhiÒu c«ng  viÖc kü thuËt, do ®ã ®ßi hái ng­êi ®iÒu hµnh ph¶i  ®­îc ®µo t¹o vµ cã kinh nghiÖm trong nhiÒu lÜnh  vùc. Ng­êi ®iÒu hµnh lµ mét phÇn kh«ng thÓ thiÕu ®­ îc cña HTT§L   Nh÷ng yªu cÇu c¬ b¶n vÒ ng­êi ®iÒu hµnh bao gåm c¸c vÊn  ®Ò sau:       ­ B¶n ®å häc cung cÊp c¸c hiÓu biÕt vÒ thiÕt kÕ b¶n  ®å, lËp b¶n ®å (vÝ dô: L­íi chiÕu b¶n ®å, hÖ thèng täa  ®é, c¸c mÉu ký tù trªn b¶n ®å vµ c¸c kü thuËt in Ên).      ­ Khoa häc vÒ m¸y tÝnh vµ th«ng tin cung cÊp c¸c kiÕn  thøc c¬ b¶n vÒ phÇn cøng m¸y tÝnh vµ vËn hµnh th«ng th¹o  c¸c ch­¬ng tr×nh liªn kÕt phÇn cøng.      ­ Cã kinh nghiÖm trong viÖc sö dông c¸c phÇn mÒm  HTT§L:      ­ Cã hiÓu biÕt nhuÇn nhuyÔn vÒ d÷ liÖu: hiÓu vÒ nguån  d÷ liÖu, néi dung vµ ®é chÝnh x¸c cña d÷ liÖu,       ­ Cã kh¶ n¨ng ph©n tÝch kh«ng gian. Yªu cÇu ®­îc ®µo  t¹o vÒ c¸c ph­¬ng ph¸p xö lý thèng kª vµ xö lý ®Þnh tÝnh  trong ®Þa lý, viÖc ®µo t¹o cho ng­êi xö lý cã thÓ lùa  12/25 chän ph­¬ng ph¸p tèt nhÊt ®Ó ph©n tÝch vµ ¸p dông nh»m ®­
  13. 4. Cấu trúc một hệ thống thông tin địa lý   PhÇn cøng (m¸y tÝnh vµ thiÕt bÞ  ngo¹i vi)  PhÇn cøng cña mét HTT§L bao gåm c¸c hîp  phÇn sau: Bé xö lý trung t©m (CPU), thiÕt  bÞ nhËp d÷ liÖu, l­u d÷ liÖu vµ thiÕt bÞ  xuÊt d÷ liÖu.  Bé xö lý trung t©m (central processing  unit ­ CPU): hÖ thèng ®iÒu khiÓn, bé nhí,  tèc ®é xö lý lµ nh÷ng yÕu tè quan träng  nhÊt cña CPU.   NhËp, l­u d÷ vµ xuÊt d÷ liÖu: c¸c thiÕt bÞ  ngo¹i vi phôc vô cho viÖc nhËp d÷ liÖu  lµ: Bµn sè ho¸, m¸y quÐt ®Ó chuyÓn ®æi d÷  liÖu analoge thµnh d¹ng sè. HoÆc ®äc b¨ng  13/25
  14. 4. Cấu trúc một hệ thống thông tin địa lý   PhÇn cøng (m¸y tÝnh vµ thiÕt bÞ  ngo¹i vi) VAX Máy tính  lớn IBM PC Trạm  Máy vẽ làm việc Bàn số  hóa Máy in Trạm làm  việc Máy quét Modem 14/25
  15. 4. Cấu trúc một hệ thống thông tin địa lý   PhÇn mÒm   Mét hÖ thèng phÇn mÒm xö lý HTT§L yªu cÇu ph¶i cã  hai chøc n¨ng sau: tù ®éng ho¸ b¶n ®å vµ qu¶n lý  c¬ së d÷ liÖu. Sù ph¸t triÓn kü thuËt HTT§L hiÖn  ®¹i liªn quan ®Õn sù ph¸t triÓn cña hai hîp phÇn  nµy.    ­ Tù ®éng ho¸ b¶n ®å: b¶n ®å häc lµ m«n khoa häc,  nghÖ thuËt vµ kü thuËt thµnh lËp b¶n ®å. Do ®ã, tù  ®éng ho¸ b¶n ®å lµ thµnh lËp b¶n ®å víi sù trî  gióp cña m¸y tÝnh. Mét b¶n ®å lµ sù thÓ hiÖn b»ng  ®å häa cña mèi quan hÖ kh«ng gian vµ c¸c h×nh d¹ng  (Pobinson vµ NNK, 1984) vµ mçi mét b¶n ®å lµ sù m«  h×nh ho¸ thùc tÕ theo nh÷ng tû lÖ nhÊt ®Þnh.     ­ Qu¶n lý d÷ liÖu: chøc n¨ng thø hai cña phÇn mÒm  HTT§L lµ hÖ thèng qu¶n lý d÷ liÖu (data base  management system DBMS). HÖ thèng TT§L ph¶i cã kh¶  n¨ng ®iÒu khiÓn c¸c d¹ng kh¸c nhau cña d÷ liÖu ®Þa  15/25 lý ®ång thêi cã thÓ qu¶n lý hiÖu qu¶ mét khèi l­
  16.    Mở rộng 16/25
  17. Nhận biết GIS như thế nào?  Cần phân biệt 2 ý nghĩa của câu hỏi “đó có phải là GIS?”  GIS là ứng dụng, bao gồm phần cứng, phần mềm, dữ liệu, phương pháp và con  người để giải quyết vấn đề  Ứng dụng GIS  GIS là loại phần mềm do các nhà tin học phát triển, tương tự Word, Excel.  GIS là ứng dụng  Phần cứng GIS tương tự bất kỳ máy tính nào và bổ sung một các thiết bị khác  như máy in, máy vẽ khổ rộng, thiết bị nhập liệu như bàn số hóa, máy quét...  Loại thông tin nào là quan trọng sẽ được GIS lưu trữ  thông tin về what is where: nội dung bản đồ và ảnh chụp  dữ liệu được GIS lưu trữ trong máy tính bao gồm cả bản đồ và ảnh.  GIS bao gồm các công cụ thao tác trên dữ liệu địa lý  Các chức năng hiển thị, sửa đổi, đo khoảng cách, diện tích...  Các chức năng phức tạp hơn: thống kê không gian, quản lý các công trình công cộng,  hỗ trợ lập quyết định, lập kế hoạch, dự báo tương lai.  GIS là phần mềm  Thực hiện các chức năng trên bằng thành phần của phần mềm máy tính ­> GIS  là phần mềm máy tính  Chúng được các hãng phần mềm cung cấp với giá từ 50 – 50000 USD.  Các hãng chuyên về GIS, các hãng phần mềm khác có cung cấp phần mềm GIS 17/25
  18. Sử dụng GIS để làm gì?  Các công ty công trình công cộng  các công ty điện thoại, điện lực, nước, truyền hình cáp...  mỗi công ty có hàng trăm ngàn khách hàng: mỗi khách hàng nối vào  mạng, có hàng trăm km đường dây dẫn hay đường ống dưới mặt đất  mỗi công ty nhận hàng trăm cuộc gọi bảo trì mỗi ngày, do vậy họ cần  theo dõi mọi hoạt động, quản lý các thông tin về what is where, cập nhật dữ  liệu, giao nhiệm vụ cho nhân viên, cung cấp thông tin cho các công ty khác.  Giao thông vận tải  các cơ quan quản lý giao thông vận tại cần:  quản lý hệ thống tín hiệu giao thông; trạng thái mặt đường cao tốc; phân  tích dữ liệu về các tai nạn đường bộ, đường sắt  lái xe của trường học cần kế hoạch đưa đón học sinh  người bán hàng cần hệ thống tìm đường, định vị trong xe ôtô  hãng chuyển phát nhanh (FedEx) cần theo dõi hành trình hàng hóa  các nghiên cứu tập trung vào: quản lý đường đi và lập lịch bằng GIS 18/25
  19. Sử dụng GIS để làm gì?  Nông nghiệp  sử dụng bản đồ chi tiết và ảnh vệ tinh để lập kế hoạch mùa màng  lập kế hoạch sử dụng hiệu quả thuốc trừ sâu, phân bón...  phân tích sản lượng thu hoạch.  các kỹ thuật này được gọi là “nông nghiệp chính xác”  Lâm nghiệp  theo dõi sự phát triển các loài cây rừng ở đâu  lập kế hoạch khai thác rừng  khai thác loại gỗ mong muốn nhưng vẫn phải giữ được tài nguyên rừng cho  tương lai  lập kế hoạch vị trí đường đi, phương pháp khai thác và vận chuyển gỗ  để tuân thủ các qui định về môi trường  quản lý các khía cạnh khác: trồng rừng... 19/25
  20. Các câu hỏi mà GIS có thể trả lời  GIS đầy đủ có thể trả lời 5 câu hỏi sau cho các ứng dụng khác nhau.  location  What is at...?  Tìm ra cái gì tồn tại ở vị trí cụ thể. Vị trí được thể hiện bằng tên,  mã bưu điện hay tọa độ địa lý (kinh/vĩ độ)  condition  Where is it?  Tìm ra vị trí thỏa mãn một số điều kiện (vùng không có rừng diện  tích 2000m2 và xa đường quốc lộ 100m và loại đất phù hợp cho xây dựng nhà)  trends  What has changed since...? Tìm ra sự khác biệt theo thời gian trong vùng  patterns  What spatial patterns exist? Tìm ra nơi nào không phù hợp mẫu (cancer là  nguyên nhân chính của cái chết của người dân gần nhà máy nguyên tử?)  modeling  What if...? Câu hỏi này xác định cái gì xảy ra nếu có đường mới mở hay nếu  chất  độc thải vào nguồn nước... Để trả lời câu hỏi này đòi hỏi các thông tin địa  lý và các thông tin khác.  20/25

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản