HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS)
(Ch4 – Xử lý dữ liệu trong GIS)
Phan Trọng Tiến Department of Software Engineering Hanoi University of Agriculture Office location: 3rd floor, Administrative building Office phone: (04)38276346, Ext: 132 Website: http://fita.hua.edu.vn/pttien
Email:ptgtien@hua.edu.vn or phantien84@gmail.com
Ch4 Xử lý dữ liệu GIS
NỘI DUNG CHÍNH
I.
II.
III.
Chồng xếp bản đồ (Map Overlaying) Tìm kiếm không gian (Searching) Tạo vùng đệm (Buffer Zone) IV. Nội suy không gian (Spatial
Interpolation)
V. Đo đạc tính toán (Area Calculation)
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
I. CHỒNG XẾP BẢN ĐỒ
Khi muốn trả lời các câu hỏi như:
Loại sử dụng đất nào nằm bên trong khu vực bị ngập lụt? Vùng nào sẽ bị ô nhiễm và phải di rời? Loại đất nào phù hợp với việc trồng cà phê? → Lúc đó chúng ta phải chồng ghép bản đồ Đây là chức năng dùng để so sánh hai hay nhiều lớp dữ liệu để tìm ra mối quan hệ của một đối tượng nào đó trong các lớp khác nhau.
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
CHỒNG XẾP BẢN ĐỒ
Phân tích chồng ghép đơn giản là tạo ra một bảng dữ liệu hay một biểu đồ thể hiện sự chồng ghép của hai đối tượng, hai hình hay hai lớp khác nhau
Ví dụ: Sự chồng ghép của hai lớp này để tìm ra những loại đất nào nằm trong khu vực bị ngập lụt.
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
CHỒNG XẾP BẢN ĐỒ
Ch4 - X lý d li u GIS Sự chồng ghép lớp dữ liệu là để so sánh mối quan hệ giữa hai hay nhiều lớp dữ liệu. Chức năng phân tích không gian của ArcView có thể so sánh để xác định đối tượng cụ thể được chồng ghép ở đâu. Ví dụ: Kết quả của việc chồng ghép là tìm thấy được đất nông nghiệp nằm trong khu vực ngập lụt ữ ệ ử
( [ Landuse] = "Agr" ) and ( [Flood Zone] = 1 )
CHỒNG GHÉP SỐ HỌC
Chồng ghép bằng phương pháp số học dùng các phép toán học trong khi chồng ghép như : + (cộng), (trừ), * (nhân), / (chia), mod, div, sqrt....
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
CHỒNG GHÉP SỐ HỌC
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
CHỒNG GHÉP SỐ HỌC
Phương pháp chồng ghép số học được thể hiện ở chức năng Map Calculator
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
VÍ DỤ
0
1
0
1
1
1
0
0
0
0
1
1
0
0
1
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
1
1
1
0
1
0
1
H·y x©y dùng b¶n ®å C biÕt C = A+B
A B
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
CHỒNG GHÉP BẢN ĐỒ DÙNG BIỂU THỨC LOGIC
B A
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
CÁC PHÉP LOGIC
A
B
A and B
A or B
A xor B
Not A
0
0
0
0
0
1
0
1
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
1
1
1
1
0
0
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
BÀI TẬP 1
B A B A
(A and B) or C
A and (B or C)
C C
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
BÀI TẬP 2
B B
A A C C
(A or C) and (B or D)
(A or B) and (C or D)
D D
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
BÀI TẬP 3
0
1
0
1
1
1
0
0
0
0
1
1
0
0
1
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
1
1
1
0
1
0
1
X©y dùng b¶n ®å C biÕt C = A and B
X©y dùng b¶n ®å C biÕt C = A or B
A B
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
CHỒNG GHÉP LOGIC
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
Cho 3 bản đồ A, B và C
1 0 3 0
0 0 3 1
0 4 0 0
0 1 1 2
0 0 1 1
1 5 1 1
0 0 0 0
2 1 4 0
1 2 2 1
0 0 4 2
1 3 1 0
0 2 1 0
Hãy viết kết quả bản đồ D với câu lệnh sau:
D = (A=B) and (A<> C) E = (A=B) or (A<> C) H = (A=B) xor (A<> C)
B A C D
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
CHỒNG GHÉP BẢN ĐỒ DÙNG BIỂU THỨC CÓ ĐIỀU KIỆN
Phương pháp chồng ghép dùng biểu thức có
điều kiện là quá trình máy tính kiểm tra các số liệu trên bản đồ có thoả mãn một điều kiện nào đó cho trước hay không?
Câu lệnh có dạng là:
BDSP = If (<Điều kiện>, Câu lệnh 1, Câu lệnh 2)
Câu lệnh kiểm tra <điều kiện> nếu đúng thực
hiện , ngược lại thực hiện
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
Ví dụ: Cho hai bản đồ A và B như sau
5
6
5
7
25, 6
22, 2
26, 7
28, 0
4
5
4
7
22, 3
20, 7
21, 4
22, 5
4
3
6
2
16, 3
19, 9
21, 5
21, 8
5
2
2
18, 3
20, 1
19, 2
23, 7
2 Hãy xây dựng bản đồ C theo câu lệnh sau
C = if (A>20, B+3, B+2)
A B
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
BÀI TẬP
Hãy viết câu lệnh để xây dựng bản đồ C thoả
mãn các điều kiện sau: Nếu bản đồ A lớn hơn 4 lần giá trị của bản đồ B và nếu giá trị của bản đồ A <= 21 thì bản đồ C bằng bản đồ A, ngược lại bằng 0.
Nếu bản đồ A lớn hơn 4 lần giá trị của bản đồ B và nếu giá trị của bản đồ A > 21 thì bản đồ C bằng 10, ngược lại bằng 0.
Nếu bản đồ A <= 4 lần giá trị của bản đồ B thì
bản đồ C bằng 0, ngược lại bằng A.
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
PHÂN TÍCH DỮ LIỆU DẠNG VECTOR
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
PHÂN TÍCH DỮ LIỆU DẠNG VECTOR
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
CHỒNG GHÉP BẢN ĐỒ DẠNG VECTOR
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
CHỒNG GHÉP BẢN ĐỒ DẠNG VECTOR
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
CHỒNG GHÉP BẢN ĐỒ DẠNG VECTOR
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
CHỒNG GHÉP BẢN ĐỒ DẠNG VECTOR
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
PHƯƠNG PHÁP PHÂN LỚP
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
II. TÌM KIẾM KHÔNG GIAN
Tìm ki m là m t ch c năng c b n c a ho t ứ
ơ ả ủ
ế
ạ
ộ
đ ng phân tích không gian c a GIS. ộ
ủ
Tìm ki m không gian d a vào quan h không
ự
ệ
gian c a các đ i t
ả
ng trên b n đ . ồ ố ượ Tìm ki m không gian dùng các toán t
ử
ử
ứ
so sánh ệ
ề ử ấ
ể ệ
ng
ằ
ả
đ ừ ườ
ế ủ ế và toán t ụ ệ
logic trong bi u th c đi u ki n. ể Ví d : “Hãy th hi n nh ng th a đ t nông ữ nghi p n m trong kho ng cách 500m t chính”.
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
NG TRÊN B N Đ T B NG
TÌM KI M Đ I T Ế
Ố ƯỢ
Ả Ồ Ừ Ả
C S D LI U Ơ Ở Ữ Ệ
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
CH C NĂNG QUERY
Ứ
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
CHỨC NĂNG QUERY
T×m kiÕm mét líp
T×m kiÕm hai líp
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
TẠO SƠ ĐỒ HÌNH CỘT
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
TẠO MỘT BỀ MẶT GRID TỪ CÁC ĐIỂM MẪU
o
Ông Thanh là một nông dân, ông ấy muốn giảm lượng phân bón trên cánh đồng. Đầu tiên là việc lấy mẫu đất, phân tích lấy dữ liệu, từ lớp dữ liệu điểm mẫu đó, chức năng phân tích không gian có thể tạo ra lớp bản đồ bề mặt mức độ dinh dưỡng của cả cánh đồng. Từ đó tạo ra bản đồ về nhu cầu dinh dưỡng của các khu vực khác nhau trên cánh đồng. Bên cạnh đó ông ta còn nhờ chức năng phân tích không gian để tạo ra một vùng đệm 300m xung quanh sông nhằm tránh sự ô nhiễm nước. Và ông Thanh đã tiết kiệm được tiền và thu được năng suất cao trên cánh đồng đó bởi việc áp dụng chức năng phân tích không gian
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
XÁC ĐỊNH KHU VỰC GẦN NHẤT CỦA CÁC ĐIỂM
o Sử dụng lớp điểm (Theaters) để tạo ra một lớp
Raster chỉ ra vùng phục vụ của từng nhà hát. Mỗi pixel trong lớp này được nhận một giá trị theo nhà hát mà gần nó nhất. Các pixel có giá trị như nhau (màu như nhau) ở gần cùng một nhà hát.
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
PHÂN BỔ CÁC GIÁ TRỊ XUNG QUANH MỘT ĐIỂM
o Từ một lớp điểm thành phố, phân bổ giá trị dân số theo một công thức tính. Kết quả là một lớp grid thể hiện mật độ dân số.
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
TẠO RA CÁC LOẠI BẢN ĐỒ
Gary creates an elevation grid of Mt. St. Helens from an imported elevation file
T¹o ra b¶n ®å ®Þa m¹o
Sử dụng lớp độ cao để tạo ra bản đồ đường đồng mức. Khoảng cao đều của các đường đồng mức là 100m
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
TẠO RA BẢN ĐỒ HƯỚNG DỐC VÀ BẢN ĐỒ ĐỘ DỐC
Bản đồ hướng dốc
Bản đồ độ dốc
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
TẠO BẢN ĐỒ THỦY LỰC
Bản đồ dòng chảy
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
III. TẠO VÙNG ĐỆM
c th c hi n xung quanh các đ i
ự
ệ
ố
ượ ng, vùng.
S tìm ki m đ a lý đ ế ự ng đi m, đ t ể ượ
ị ườ
ả
ế
ị ạ
ng đ a lý + Kho ng cách tìm ki m theo yêu c u. ng m i t ự
ầ ớ ừ
ố ượ
ế
ệ
ề
ự
ị
ế ả
ự
ệ
ạ
ằ
Đ i t ố ượ Ch c năng t o vùng đ m xây d ng các đ i t ệ ứ đi u ki n tìm ki m. Xác đ nh các vùng n m trong khu v c tìm ki m ằ d ng Raster. K t qu là s phân T o vùng đ m có th ế ể ở ạ l p các cell thành hai lo i là các cell n m bên trong và các ạ ớ cell n m bên ngoài c a khu v c vùng đ m. ệ ự ủ
ằ
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
TẠO LỚP KHOẢNG CÁCH TỪ MỘT ĐỐI TƯỢNG
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
TẠO VÙNG ĐỆM BẰNG MAP QUERY
Vùng đệm cách 500, 1000, 1500 m từ hệ thống đường giao thông.
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
IV. NỘI SUY KHÔNG GIAN Nội suy không gian là một chức năng trong GIS mà người sử dụng muốn tính toán một số liệu chính xác cho những vị trí mà không được đo hoặc lấy mẫu dựa vào những vị trí đã được đo hoặc lấy mẫu.
Có hai phương pháp nội suy
Inverse Distance Weighting
Kriging
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
D÷ liÖu ®iÓm D÷ liÖu thùc trªn bÒ mÆt
Ph ng pháp n i suy ươ ộ
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
1. Inverse Distance Weighting (IDW)
Đây là phương pháp nội suy đơn giản
nhất
Là phương pháp được sử dụng phổ
biến nhất trong các chức năng phân tích của GIS.
Tính các số đo chưa biết như là một giá trị trung bình có trọng số thông qua các số đo đã biết của các điểm lân cận, các điểm càng gần thì trọng số càng lớn. Ch4 - X lý d li u GIS
ữ ệ ử
NỘI SUY KHOẢNG CÁCH CÓ TRỌNG SỐ
X
X
X
X
X
X
X
X
Điểm i Giá trị đã biết zi Vị trí xi Trọng số wi Khoảng cách di
X
Điểm chưa có giá trị cần được nội suy
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
NỘI SUY KHOẢNG CÁCH CÓ TRỌNG SỐ
Tr ng s c a m i đi m đ
c tính theo công th c sau:
ố ủ
ể
ọ
ỗ
ượ
ứ
n
x i
= 1
i
1 p d i
=
ˆ x W
n
(cid:229)
= 1
i
1 p d i
W: Là trọng số của điểm cần được tính. d1,...,dn là khoảng cách từ 1.. n điểm mẫu đến vị trí điểm cần được tính x1,...,xn là giá trị của các điểm mẫu đó.
(cid:229)
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
NỘI SUY TUYẾN TÍNH TỪ 2 ĐIỂM
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
2. Kriging
Tìm ra một số đặc tính chung của toàn bộ bề mặt được thể hiện bởi các giá trị số đo, và sau đó áp dụng các đặc tính đó để tính cho các phần khác của bề mặt.
Kriging bị ảnh hưởng bởi cả quan hệ của các điểm
mẫu và hướng của chúng.
Kriging cần nhiều các lựa chọn và yêu cầu đầu vào
từ người sử dụng
Đây là một phương pháp nội suy có độ chính xác
cao hơn.
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
Các ứng dụng
Tính toán lượng mưa, nhiệt độ và các thuộc tính
khác tại các vị trí mà không có các trạm khí tượng thủy văn hoặc không có số liệu đo lường các đặc tính đó.
Tính toán độ cao của bề mặt Trái đất tại những vị
trí độ cao chưa biết dựa vào các điểm đã có độ cao của mô hình DEM.
Tính toán để vẽ các đường đồng mức dựa vào các
điểm mẫu độ cao đã được lấy.
Tính toán các loại đất cho các vùng trong bản đồ đất dựa vào vị trí và các số liệu của các mẫu đất đã được phân tích.
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
Nội suy giá trị pH đất tại các điểm khảo sát
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
V. ĐO ĐẠC TÍNH TOÁN
Dữ liệu địa lý được mô tả bằng các giá
trị số.
Sự tính toán với sự trợ giúp của máy tính được thực hiện một cách nhanh chóng, chính xác.
Sự đo đạc về chiều dài, diện tích, chu vi của các đối tượng địa lý được các phần mềm của GIS tính toán tự động.
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
Tính diện tích
Dữ liệu Vector: chia nhỏ bản đồ dưới dạng
đa giác
Dữ liệu Raster: tính diện tích của 1 ô, sau đó nhân diện tích này với số lượng ô của bản đồ
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
Với các chức năng trên, GIS có khả năng giải đáp :
Vị trí của đối tượng nghiên cứu: quản lý và cung cấp vị trí của các đối tượng theo yêu cầu bằng các cách khác nhau như tên địa danh, mã, vị trí, toạ độ.
Ðiều kiện về thuộc tính của đối tượng: thông qua phân tích
các dữ liệu không gian cung cấp các sự kiện tồn tại hoặc xảy ra tại một đỉem nhất định hoặc xác định các đối tượng thoả mãn các điều kiện đặt ra.
Xu hướng thay đổi của đối tượng: cung cấp hướng thay đổi của đối tượng thông qua phân tích các lãnh thổ trong vùng nghiên cứu theo thời gian.
Cấu trúc và thành phần có liên quan của đối tượng: cung cấp mức độ sai lệch của các đối tượng so với kiểu mẫu và nơi sắp đặt chúng đã có từ các nguồn khác.
Các giải pháp tốt nhất để đáp ứng mục tiêu nghiên cứu Các mô hình nhằm giả định các phương án khác nhau
Ch4 - X lý d li u GIS ữ ệ ử
