intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Đề tài: Nghiên cứu phương pháp thành lập một số ứng dụng của mô hình cao DEM

Chia sẻ: Nguyễn Văn | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:27

Thêm vào BST
Báo xấu
147
lượt xem 35
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài: Nghiên cứu phương pháp thành lập một số ứng dụng của mô hình cao DEM được thực hiện nhằm mục đích áp dụng công nghệ GIS để thành lập bản đồ mô hình số độ cao và nghiên cứu một số ứng dụng của mô hình số độ cao. Mời các bạn tham khảo để nắm nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề tài: Nghiên cứu phương pháp thành lập một số ứng dụng của mô hình cao DEM

  1. Nghiên cứu khoa học                             Trung tâm Địa_Tin học “NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP THÀNH LẬP VÀ MỘT SỐ ỨNG DỤNG  CỦA MÔ HÌNH SỐ ĐỘ CAO DEM” Sinh viên thực hiện    :         ­ Nguyễn Văn Đồng             Lớp: 54­TĐBĐ                                              ­ Phùng Quang Nam  Giáo viên hướng dẫn  :        Lại Tuấn Anh  DANH MỤC Danh mục và bảng biểu Số   Ký hiệu Tên bảng trang  Hình   DEM – dạng Raster 5 1.1 Hình 1.2   Mô hình DEM dạng Raster 6 Hình 1.3 DEM dạng Vecter 5 Hình 3.1 Thành phần của ArcGIS 14 Hình 3.2 Giao diện phần mềm ArcGIS Desktop 17 Hình4.1 Sơ đồ Voronoi 19 Hình 4.2 Một số dạng mô hình số độ cao 22 Ứng dụng TIN để biểu thị sự biến động độ cao   Hình 4.3 22 địa hình Biểu đồ khối biểu thị sự biến động của độ cao   Hình4.4 26 địa hình Kĩ thuật Trắc địa_Bản đồ  1
  2. Nghiên cứu khoa học                             Trung tâm Địa_Tin học Thuật ngữ và các từ ngữ viết tắt GIS Geographic Information System Hệ thống thông tin địa lý GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu RS Remote Sensing Viễn thám CSDL Cơ sở dữ liệu DEM Digital Elevation Model Mô hình độ cao số DTM Digital Terrain Model Mô hình địa hình số DSM Digital Surface Model Mô hình bề mặt số Kĩ thuật Trắc địa_Bản đồ  2
  3. Nghiên cứu khoa học                             Trung tâm Địa_Tin học A.PHẦN MỞ ĐẦU 1.Đặt vấn đề (sự cần thiết của đề tài)        Gần đây, quá trình phát triển kinh tế  ­ xã hội; sự  nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại   hoá; tốc độ gia tăng dân số và tác động của thiên nhiên đã làm cho đất đai biến đổi cả về  số lượng và chất lượng. Việc thiếu đất sản xuất, đất ở, an toàn lương thực không được   đảm bảo đã trở thành một vấn đề  lớn của toàn nhân loại nói chung và của Việt Nam nói  riêng.                Nước ta, với đặc điểm địa hình, địa mạo phức tạp rất đa dạng về  loại hình thổ  nhưỡng và có khả năng sử dụng phong phú nên đất vùng đồi núi có vai trò rất quan trọng.  Tuy nhiên, việc khai thác và sử dụng đất vùng đồi núi cũng gặp phải rất nhiều những khó   khăn và trở  ngại do địa hình bị  chia cắt, quá trình rửa trôi dẫn đến hiện tượng thoái hoá,   suy kiệt và hậu quả còn gây ảnh hưởng lớn đến vấn đề môi trường và sự tồn tại của các   thế hệ tương lai. Do đó, ý thức được tầm quan trọng của các nguồn tài nguyên đối với sự  phát triển và sự thịnh vượng của đất nước, Đảng và Nhà nước ta đã quan tâm đến công tác   quản lý và bảo vệ tài nguyên, đặc biệt là đất đai.  [1] Những quy định việc điều tra, đánh  giá đất đai [2]; về xây dựng, quản lý, khai thác hệ thống thông tin đất đai. [3].        Trước những vấn đề  đó, việc xây dựng DEM là rất cần thiết vì DEM có nhiều ứng  dụng trong thực tiễn, DEM thể hiện được những ưu điểm vượt trội về sự mô phỏng tổng  quan chân thực nhất về  bề  mặt Trái Đất, nó được  ứng dụng cho nhiều mục đích nghiên  cứu của các ngành khoa học Trái đất mang lại hiệu quả cao. Đặc biệt trong phân tích địa  hình ­ địa mạo phục vụ  cho công tác nghiên cứu địa động lực, địa động lực hiện đại xác   định làm tiền đề  nghiên cứu các đứt gãy kiến tạo. Chính vì thế  mà chúng tôi quyết định   chọn đề  tài: “Nghiên cứu phương pháp thành lập và một số   ứng dụng của mô hình   số độ cao DEM”. Nhằm đưa ra những giải pháp thích hợp để quản lý bảo vệ đất, bảo vệ  tài nguyên thiên nhiên một cách tôt nhất. 2.Mục đích , yêu cầu của đề tài  ­ Áp dụng công nghệ GIS để thành lập bản đồ mô hình số độ cao. ­ Nghiên cứu một số ứng dụng của mô hình số độ cao. 3.Phạm vi nghiên cứu       Khu vực tỉnh Thái Nguyên. 4.Phương pháp nghiên cứu     Sử dụng phần mềm ArcGIS và các số liệu thu thập được để tạo mô hình số độ cao. Kĩ thuật Trắc địa_Bản đồ  3
  4. Nghiên cứu khoa học                             Trung tâm Địa_Tin học B. PHẦN NỘI DUNG Chương I:  KHÁI QUÁT MÔ HÌNH SỐ ĐỘ CAO 1.1 Khái niệm về mô hình số độ cao 1.1.1 Khái niệm  Mô hình số hoá độ cao (DEM) là sự thể hiện bằng số độ cao của bề mặt đất, độ cao  của tầng đất, của mực nước ngầm so với độ cao của bề mặt đất. 1.1.2 Các kiểu thể hiện mô hình số độ cao ­DEM được lưu trữ khác nhau tuỳ thuộc vào kiểu số liệu là Raster hayVector. a. DEM dạng Raster:          • Trong mô hình Raster DEM : ma trận các ô vuông gồm các hàng và cột.           • Mỗi một ô (cell) chứa giá trị độ cao của điểm trung tâm của ô.                                     Hình  1.1 DEM – dạng Raster Kĩ thuật Trắc địa_Bản đồ  4
  5. Nghiên cứu khoa học                             Trung tâm Địa_Tin học                                 Hình 1.2  Mô hình DEM dạng Raster b. DEM dạng Vector :           • Trong cấu trúc Vector, DEM có thể được coi như là một lưới tam giác không đều –  TIN.           • TIN là tập các đỉnh nối với nhau thành các tam giác, mỗi một tam giác được giới  hạn bởi 3 điểm xác định về giá trị x,y và z (độ cao). Hình 1.3 DEM dạng Vecter Kĩ thuật Trắc địa_Bản đồ  5
  6. Nghiên cứu khoa học                             Trung tâm Địa_Tin học   1.2  Phương pháp thành lập và ứng dụng của DEM 1.2.1  Các phương pháp thành lập DEM Hiện nay có rất nhiều các phương pháp thành lập mô hình số độ cao DEM, trong đó  có một số phương pháp được sử dụng chủ yếu như: thành lập DEM từ chụp ảnh lập thể,   xây dựng DEM từ đường đồng mức, và phương pháp tiên tiến phức tạp hơn là xây dựng  DEM từ công nghệ giao thoa Radar (IN­SAR). 1.2.1.1 Phương pháp chụp ảnh lập thể  ­ Dùng các dụng cụ chuyên dụng chụp ảnh để thu thập dữ liệu của một vùng với các   giá trị x, y z của các điểm trên bề mặt quả đất . ­ Phương pháp này đòi hỏi kỹ  thuật cao trong việc chụp và xử  lý  ảnh, đòi hỏi số  điểm kiểm soát nhiều và đòi hỏi kĩ thuật cao trong chụp và xử lý ảnh. ­ Các dạng DEM phổ biến : + DEM xây dựng từ vệ tinh ASTER;                                               + DEM xây dựng từ vệ tinh SPOT.        ­ Ví dụ: ảnh hàng không ảnh viễn thám 1.2.1.2 Phương pháp đường đồng mức Bản đồ địa hình (gồm các đường đồng mức) thường được xây dựng từ  các phương   pháp quan trắc địa được số  hóa dưới dạng đường đồng mức.Mỗi đường đồng mức thể  hiện một giá trị  độ  cao trên bản đồ.Và với việc sử dụng GIS ta có thể  xây dựng mô hình   số  độ  cao DEM từ  các bản đồ  địa hình dạng đường đồng mức này bằng các phần mềm   GIS như Mapinfor hay Arcgis. Kĩ thuật Trắc địa_Bản đồ  6
  7. Nghiên cứu khoa học                             Trung tâm Địa_Tin học Bản đồ địa hình ( các đường đồng mức) => Mô hình TIN => Mô hình Grid. ­ Mô hình TIN là một dạng dữ  liệu Raster được thể  hiện dưới dạng lưới tam giác   không đều. ­ Grid: là một dạng dữ liệu Raster mô tả một bề mặt mang giá trị liên tục. Giá trị mỗi   ô lưới (cell) là giá trị của bề mặt tại đó. 1.2.1.3 Phương pháp giao thoa Radar       Là trong khu vực hai  ảnh SAR giống như việc xử lý, đình công hai ảnh SAR dữ liệu   cơ  bản thông qua các giai đoạn khác nhau, có được hình ảnh giao thoa, và sau đó sau khi  giai đoạn unwrapping, để có được từ  rìa của không gian địa hình dữ liệu độ cao cho công   nghệ quan sát trái đất. 1.2.2 Một số ứng dụng DEM        DEM là dữ  liệu đầu vào của các quá trình liên quan đến độ  cao. DEM sử  dụng cho   nhiều mục đích ứng dụng như sau: ­ Tính toán độ dốc ­ Tính hướng dốc ­ Tính toán khối lượng đào đắp ­ Vẽ mặt cắt địa hình ­ Tính độ dài sườn dốc ­ Phân tích địa mạo của khu vực ­ Xác định lưu vực Kĩ thuật Trắc địa_Bản đồ  7
  8. Nghiên cứu khoa học                             Trung tâm Địa_Tin học CHƯƠNG 2 KHÁI QUÁT VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 2.1 Vị trí địa lý       Tỉnh Thái Nguyên có tọa độ : 21°33′51″B 105°52′46″Đ  hay 21,564225°B   105,879364°Đ.       Phía Bắc tiếp giáp với Tỉnh Bắc Kạn, phía tây giáp với Tỉnh Vĩnh Phúc và Tỉnh Tuyên  Quang, phía đông giáp với các Tỉnh Lạng Sơn và Bắc Giang và phía nam tiếp giáp với Thủ  đô Hà Nội. Với vị  trí địa lý là một trong những trung tâm chính trị, kinh tế  của khu Việt  Bắc nói riêng, của vùng trung du miền núi đông bắc nói chung, Thái Nguyên là cửa ngõ  giao lưu kinh tế xã hội giữa vùng trung du miền núi với vùng đồng bằng Bắc bộ.  Cùng với  vị trí trung tâm của Việt Bắc, Thái Nguyên còn là nơi hội tụ nền văn hóa của các dân tộc   miền núi phía Bắc, là đầu mối các hoạt động văn hóa, giáo dục của cả vùng núi phía Bắc   rộng lớn. 2.2 Đặc điểm địa hình       Thái Nguyên có nhiều dãy núi cao chạy theo hướng Bắc Nam và thấp dần xuống phía  Nam. Cấu trúc vùng núi phía Bắc chủ  yếu là đa phong hóa mạnh, tạo thành nhiều hang  động và thung lũng nhỏ. Phía Tây Nam có dãy Tam Đảo với đỉnh cao nhất 1.590m, các vách núi dựng đứng và kéo  dài theo hướng Tây Bắc ­ Đông Nam. Ngoài dãy núi trên còn có dãy Ngân sơn bắt đầu từ  Bắc Kạn chạy theo hướng Đông Bắc, Tây Nam đến Võ Nhai và dãy núi Bắc Sơn chạy   theo hướng Tây Bắc, Đông Nam. Cả  ba dãy núi Tam Đảo, Ngân Sơn, Bắc Sơn đều là   những dãy núi cao che chắn gió mùa đông bắc.        Thái Nguyên là một tỉnh trung du miền núi nhưng địa hình lại không phức tạp lắm so   với các tỉnh trung du, miền núi khác, đây là một thuận lợi của Thái Nguyên cho canh tác  nông lâm nghiệp và phát triển kinh tế  xã hội nói chung so với các tỉnh trung du miền núi  khác 2.3 Đặc điểm khí hậu       Khí hậu Thái Nguyên vào mùa đông được chia thành 3 vùng rõ rệt:       ­ Vùng lạnh nhiều nằm ở phía bắc huyện Võ Nhai.       ­ Vùng lạnh vừa gồm các huyện Định Hóa, Phú Lương và phía Nam Võ Nhai.       ­ Vùng ấm gồm các huyện: Đại Từ, Thành phố Thái Nguyên, Đồng Hỷ, Phú Bình, Phổ  Yên và Thị xã Sông Công. Kĩ thuật Trắc địa_Bản đồ  8
  9. Nghiên cứu khoa học                             Trung tâm Địa_Tin học       Nhiệt độ chênh lệch giữa tháng nóng nhất (tháng 6: 28,90) với tháng lạnh nhất (tháng   1: 15,20) là 13,70. Tổng số giờ nắng trong năm dao động từ  1.300 đến 1.750 giờ  và phân  phối tương đối đều cho các tháng trong năm. Khí hậu Thái Nguyên chia làm 2 mùa rõ rệt,   mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10 và mùa khô từ tháng 10 đến tháng 5. Lượng mưa trung  bình hàng năm khoảng 2.000 đến 2.500mm; cao nhất vào tháng 8 và thấp nhất vào tháng 1.  Nhìn chung khí hậu tỉnh Thái Nguyên thuận lợi cho phát triển ngành nông, lâm nghiệp. 2.4 Tình hình kinh tế ­ xã hội        Tình hình kinh tế ­ xã hội của tỉnh trong những năm gần đây có nhiều thuận lợi trong   hoạt động sản xuất kinh doanh, một số ngành nghề trọng điểm đều có sự tăng về năng lực  sản xuất; các thành phần kinh tế đều có sự tăng trưởng, nhất là kinh tế ngoài quốc doanh đã   khẳng định vị trí của mình trong nền kinh tế nhiều thành phần... song cũng phải đối mặt với   nhiều khó khăn, thách thức như: thiên tai, dịch bệnh gia súc; giá cả đầu vào ở  hầu hết các  ngành sản xuất đều tăng làm cho chi phí sản xuất tăng cao đã đẩy giá thành sản phẩm tăng   lên,  ảnh hưởng không nhỏ  tới sức cạnh tranh; kết cấu cơ sở hạ tầng, nhất là kết cấu hạ  tầng khu vực nông thôn miền núi tuy đã cải thiện nhưng vẫn thiếu và xuống cấp; lĩnh vực  xã hội còn nhiều bức xúc,  tai nạn giao thông tuy có nhiều biện pháp nhằm kiềm chế nhưng   vẫn chưa có xu hướng giảm... Song với sự chỉ đạo quyết tâm và nỗ  lực cố  gắng các cấp,   các ngành và nhân dân toàn tỉnh nên tình hình kinh tế xã hội đã thu được kết quả đáng kể,  kinh tế tiếp tục phát triển theo chiều hướng tích cực. Đánh giá chung, tình hình kinh tế ­ xã   hội trên địa bàn tỉnh những năm gần đây, mặc dù còn gặp nhiều khó khăn song kinh tế ­ xã   hội của tỉnh vẫn  tiếp tục phát triển theo hướng tích cực, các chỉ  tiêu kinh tế  ­ xã hội chủ  yếu của tỉnh đều hoàn thành so với kế hoạch và tăng khá so với cùng kỳ. Một số lĩnh vực xã  hội cũng có sự cải thiện đáng kể. Kĩ thuật Trắc địa_Bản đồ  9
  10. Nghiên cứu khoa học                             Trung tâm Địa_Tin học Kĩ thuật Trắc địa_Bản đồ  10
  11. Nghiên cứu khoa học                             Trung tâm Địa_Tin học CHƯƠNG 3 THU THẬP DỮ LIỆU 3.1 Dữ liệu DEM  ­ Hiện nay nguồn dữ liệu mô hình số độ cao được đăng tải và phổ biến rộng rãi từ  rất  nhiều nguồn cung cấp khác nhau trên internet, các nguồn DEM miễn phí dùng cho các mục   đích nghiên cứu về  địa chất, khí tượng thủy văn…thường có độ  phân giải từ  30m đến   1km. Nguồn dữ  liệu DEM toàn cầu phổ  biến nhất đó là nguồn dữ  liệu do vệ tinh có bộ  cảm ASTER GDEM cung cấp phạm vi toàn cầu. Các dữ liệu DEM cung cấp đã được loại  bỏ các sai số và nội suy những vùng thiếu số liệu và nó đã cung cấp rộng rãi trên khắp thế  giới cho các nhà nghiên cứu về Trái Đất trên thế giới sử dụng. Nguồn dữ liệu mô hình số  độ cao ASTER GDEM có độ phân giải 30m được tải về trên hai trang web chính thức đó là   trang web của trung tâm phân tích dữ  liệu từ  xa Trái Đất (ERSDAS)  Nhật Bản có đường  link:    http://gdem.ersdas.jspacesystems.or.jp/search.jsp   Và trang web của Cục khảo sát địa chất Hoa Kỳ (USGS):     http://gdex.cr.usgs.gov/gdex/  Mục ASTER Global DEM hoặc mục ASTER Global DEM V2 phần map layer. ­ Số hóa đường đồng đồng mức từ bản đồ địa hình rồi thực hiện các thao tác xử  lý và   chuyển sang dạng raster (DEM). 3.2 Khái niệm về hệ thống thông tin địa lý (GIS) và phần mềm ArcGIS [4] Hiện nay có rất nhiều công cụ  GIS có thể   ứng dụng để  xử  lý dữ  liệu DEM như  ArcGIS,   Global   Mapper….   Tuy   nhiên   trong   đề   tài   này   chúng   tôi   sử   dụng   phần   mềm  ArcGIS 10.1. 3.2.1 Khái niệm về hệ thống thông tin địa lý(GIS) 3.2.1.1. Định nghĩa       GIS là một hệ thống thông tin địa lý bao gồm các phần mềm, phần cứng máy tính và   một cơ sở dữ liệu đủ lớn, có các chức năng thu thập, cập nhật, quản trị và phân tích, biểu   diễn dữ liệu địa lý phục vụ giải quyết rộng lớn các bài toán ứng dụng có liên quan tới vị  trí địa lý trên bề mặt Trái Đất. 3.2.1.2. Chức năng của GIS a. Nhập và biến đổi dữ liệu địa lý Kĩ thuật Trắc địa_Bản đồ  11
  12. Nghiên cứu khoa học                             Trung tâm Địa_Tin học Đây là quá trình chuyển đổi dạng dữ liệu từ bản đồ giấy, các tài liệu văn bản khác   nhau hoặc các dữ liệu dạng số sang dữ liệu số  ở một định dạng phù hợp, có thể sử dụng  được trong cơ sở dữ liệu GIS (CSDL GIS) đã được thiết kế. Sau khi nhập số liệu và bản đồ vào máy tính, bước tiền xử lý cho phép hoàn thiện dữ liệu   bản đồ trên máy tính với các nội dung: ­ Chuyển đổi khuôn dạng, cấu trúc dữ liệu bản đồ… ­ Biên tập, làm sạch dữ liệu và xây dựng cấu trúc topo (quan hệ không gian) ­ Gắn các thuộc tính cho các đối tượng bản đồ, liên kết các dữ liệu không gian và dữ  liệu thuộc tính ­ Hoàn thiện các lớp thông tin, tích hợp dữ liệu và trình bày bản đồ ­ Chuyển đổi hệ quy chiếu (hệ tọa độ) nếu cần.       Ngoài ra, người dùng có thể truy nhập vào CSDL GIS hiện có để cập nhật, bố sung dữ  liệu mới theo các quy trình như đã trình bày ở trên. b. Quản lý dữ liệu Trong CSDL GIS, dữ liệu được sắp xếp theo các lớp (layers), theo nhóm chủ đề, theo   không gian (vị trí), theo thời gian và được lưu trữ ở các thư mục một cách hệ thống.        Chức năng quản lý dữ liệu của GIS được thể hiện qua các nội dung sau: ­ Lưu trữ dữ liệu trong CSDL GIS và trong các thiết bị lưu trữ ­ Khôi phục dữ liệu từ CSDL ­ Tổ chức dữ liệu theo nhưng cây dữ liệu, dạng cấu trúc dữ liệu thích hợp và thường  xuyên bảo trì dữ liệu. c. Hiển thị dữ liệu Với dữ liệu được quản lý trong CSDL GIS, người dùng có thể hiển thị từng lớp và   nhóm dữ  liệu, thậm chí một phần dữ  liệu dưới các dạng bản đồ, biểu đồ  và bảng dữ  liệu. d. Truy vấn tìm kiếm Theo cấu trúc CSDL, người dùng có thể tìm kiếm đối tượng không gian hoặc thuộc  tính thỏa mãn những điều kiện cho trước một cách dễ dàng và chính xác trong CSDL GIS.   Các truy vấn bao gồm truy vấn tương tác, truy vấn thuộc tính và truy vấn không gian. e. Xử lý và phân tích dữ liệu Phần mềm GIS cho phép xử lý trên máy tính nhiều phép phân tích bản đồ và số liệu  một cách nhanh chóng, chính xác, phục vụ  cho các yêu cầu trong công tác xây dựng bản   đồ, phân tích quy hoạch lãnh thổ, quản lý đô thị  và quản lý tài nguyên môt trường. Đồng   Kĩ thuật Trắc địa_Bản đồ  12
  13. Nghiên cứu khoa học                             Trung tâm Địa_Tin học thời phần mềm GIS còn có thể  thực hiện các phép biến đổi bản đồ  cơ  bản, chồng xếp   bản đồ, xử lý dữ liệu không gian theo các mô hình. Các kỹ thuật phân tích và xử lý chính bao gồm: ­ Các phép đo, tính diện tích, chiều dài, thống kê diện tích tự động theo các loại biểu  thiết kế. ­ Các phép phân tích theo vùng lựa chọn, thống kê vùng biên, phân loại, phân lớp mới   cho bản đồ. ­ Các phép nội suy đường đẳng trị (đường đồng mức), phân tích địa hình bề mặt (độ  dốc, hướng dốc, bóng địa hình, phân tích thủy hệ), mô phỏng không gian, mô tả  hướng  nhìn. ­ Chồng xếp bản đồ theo các tiêu chuẩn hoặc mô hình tính toán để tạo ra các bản đồ  chuyên đề mới. Đưa ra các mô hình dữ liệu hỗ trợ cho việc ra quyết định các bài toán quy   hoạch, phân vùng, dự báo khuynh hướng phát triển. g. Xuất dữ liệu và trình bày kết quả      Kết quả phân tích từ các số liệu có thể được trình bày dưới dạng bảng biểu, biểu đồ,   bản đồ hoặc xuất ra theo các dạng khác nhau như in giấy, lưu trên đĩa CD, hoặc các thiết   bị lưu trữ khác với chất lượng, độ chính xác và khả năng tiện dụng cao. 3.2.2 Giới thiệu về phần mềm ArcGIS Phần mềm ArcGIS là phần mềm  ứng dụng công nghệ  hệ  thông tin địa lý của Viện  nghiên cứu hệ thống môi trường (ESRI) của Mỹ. Bộ phần mềm ArcGIS của ESRI có khả  năng khai thác hết các chức năng GIS trên các ứng dụng khác nhau như: Desktop, máy chủ,  hoặc hệ thống thiết bị di động. Phần mềm ArcGIS cung cấp những công cụ  rất mạnh để  quản lý và cập nhật, phân tích  thông tin tạo nên một hệ thống thông tin địa lý hoàn chỉnh. 3.2.2.1  ArcGIS cho phép ­ Tạo và chỉnh sửa dữ liệu tích hợp (dữ liệu không gian với dữ liệu thuộc tính) ­ Truy vấn dữ  liệu không gian và dữ  liệu thuộc tính từ  nhiều nguồn và bằng nhiều  cách khác nhau ­ Hiển thị, truy vấn và phân tích dữ liệu không gian kết hợp với dữ liệu thuộc tính ­ Thành lập bản đồ chuyên đề và các bản in có chất lượng trình bày chuyên nghiệp. Kĩ thuật Trắc địa_Bản đồ  13
  14. Nghiên cứu khoa học                             Trung tâm Địa_Tin học 3.2.2.2  Thành phần của ArcGIS Hình 3.1. Thành phần của ArcGIS 3.2.2.3  ArcGIS có thể làm được gì? ­ Đọc   và   tạo   dữ   liệu   trong   ArcGIS   từ   các   phần   mềm   khác   như:   MapInfo,   MicroStation, AutoCAD, MS Access, dBASE file, MS Excel… ­ Nội suy, phân tích không gian. Có thể phối hợp các kỹ thuật phân tích phức tạp với  nhau để tạo ra các mô hình chi tiết. ­ Tạo ra những bản đồ  với chất lượng cao và có khả  năng kết nối nhanh với nhiều   loại dữ liệu khác nhau như: biểu đồ, bảng thuộc tính, ảnh và các dạng file khác. ­ Chồng xếp các lớp lớp dữ  liệu để  tạo ra lớp dữ  liệu mới. Có nhiều phương pháp  hồng xếp dữ  liệu (intersect, merge, union, dissolve, clip…) nhưng nhìn chung là kết hợp   hai lớp dữ liệu có sẵn thành một lớp dữ liệu mới. 3.2.2.4 Cấu trúc tổ chức dữ liệu trong ArcGIS ArcGIS tổ chức và lưu trữ thông tin dưới dạng các lớp dữ liệu không gian. Mỗi một   lớp dữ liệu bao gồm các trường thuộc tính giống nhau. Dữ liệu trong ArcGIS được chia thành các dạng: a. Mô hình dữ liệu Vector Kĩ thuật Trắc địa_Bản đồ  14
  15. Nghiên cứu khoa học                             Trung tâm Địa_Tin học Mô tả đối tượng không gian dưới dạng các lớp dữ liệu: điểm (point), đường (polyline)  và vùng (polygon). ­ Điểm: được xác định bởi một cặp tọa độ  (x,y) hay (x,y,z) với z là giá trị  độ  cao.  Điểm là đối tượng vô hướng, không có kích thước (độ dài hay diện tích) ­ Đường: được xác định bởi một tập hợp các cặp tọa độ  (các điểm). Đường là đối  tượng có hướng và có kích thước (độ dài).      Các đối tượng đường trong ArcGIS còn có quan hệ topo (quan hệ hình học). Trong đó   hai điểm đầu và cuối đường được gọi là node, các điểm nằm giữa hai node xác định hình  dạng của đường và được gọi là vertex. ­     Vùng:  được xác định bởi một tập hợp các tọa độ  khai báo cho đường bao của một   vùng. Vùng có thể đo được diện tích. Một đối tượng không gian có thể được thể hiện dưới dạng một điểm hoặc một vùng tùy  thuộc vào tỷ lệ bản đồ.            ArcGIS sử  dụng 3 mô hình vector để  biểu diễn dữ  liệu là: coverage, shapefile và  geodatabase, đồng thời lưu dữ  liệu trong các lớp đối tượng (feature classes) dưới dạng   không gian và thuộc tính (bảng dữ liệu). b.Mô hình dữ liệu Raster Mô hình dữ liệu raster biểu diễn đối tượng không gian bởi một tập hợp các ô lưới  hình vuông và có kích thước nhất định gọi là cell hay pixel (picture element). Vị trí của đối  tượng được xác định bởi vị  trí của các ô vuông theo thứ  tự  hàng và cột. Mỗi ô ảnh chứa  thông tin giá trị  của một thuộc tính nào đó của đối tượng, như  độ  cao, nhiệt độ, giá trị  phổ… Mô hình dữ  liệu raster thường được dùng để  mô tả  một bề  mặt liên tục trong   không gian. Dữ  liệu raster bao gồm các loại  ảnh – image (ảnh hàng không,  ảnh vệ  tinh,  ảnh  quét dùng để số hóa) và grid (dùng để phân tích và lập mô hình). c.Mô hình dữ liệu TIN (Triangular Irregular Networks) Mô hình dữ liệu TIN mô tả đối tượng bề  mặt dưới dạng một mạng lưới tam giác  không đều. Mạng lưới tam giác không đều này được xây dựng từ  một tập hợp các điểm  (vertices/points) được nối với nhau bởi các cạnh (edges). Mô hình TIN thích hợp để mô tả  các bề mặt có diện tích nhỏ và yêu cầu độ chính xác cao như trong các lĩnh vực kỹ thuật. d. Dữ liệu dạng bảng ArcGIS cho phép kết nối trực tiếp với các dữ  liệu dạng bảng và kết nối dữ  liệu   không gian với dữ liệu bảng biểu (thuộc tính). Kĩ thuật Trắc địa_Bản đồ  15
  16. Nghiên cứu khoa học                             Trung tâm Địa_Tin học 3.2.2.5. Giao diện ArcGIS a. Phần mềm ArcGIS Desktop Phần mềm ArcGIS Desktop bao gồm 3 cấp bậc với mức độ  chuyên sau khác nhau là:  ArcView, ArcEditor, và ArcInfo. ­ Arcview  Cung cấp đầy đủ chức năng cho phép hiển thị, quản lý, xây dựng và phân tích dữ liệu   địa lý, các công cụ phân tích không gian cùng với việc biên tập và phân tích thông tin từ các  lớp bản đồ khác nhau, đồng thời thể hiện các mối quan hệ và nhận dạng các mô hình. ­ ArcEditor Cung cấp chức năng dùng để chỉnh sửa và quản lý dữ  liệu địa lý. ArcEditor bao gồm   các tính năng của Arcview và thêm vào đó là một số các công cụ chỉnh sửa, biên tập. ­ Arcinfo Là bộ sản phẩm phần mềm GIS đầy đủ  nhất. Arcinfo bao gồm tất cả các chức năng  của Arcview lẫn ArcEditor. Cung cấp các chức năng tạo và quản lý một hệ GIS, xử lý dữ  liệu không gian và khả  năng chuyển đổi dữ  liệu, xây dựng dữ  liệu, mô hình hóa, phân tích, hiển thị  bản đồ  trên   màn hình máy tính và xuất bản bản đồ ra các phương tiện khác nhau. b. Giao diện phần mềm ArcGIS Desktop Phần mềm ArcGIS Desktop cho phép người dùng truy cập đồng thời hoặc lần lượt   vào ba ứng dụng ArcMap, ArcCatalog, ArcToolbox. Kĩ thuật Trắc địa_Bản đồ  16
  17. Nghiên cứu khoa học                             Trung tâm Địa_Tin học                    Hình 3.2. Giao diện phần mềm ArcGIS Desktop ArcMap Dùng để xây dựng, hiển thị, xử lý và phân tích các bản đồ như: ­ Tạo các bản đồ từ nhiều loại dữ liệu khác nhau ­ Truy vấn dữ  liệu không gian để  tìm kiếm và hiểu mối liên hệ  giữa các đối tượng không  gian ­ Tạo các biểu đồ ­ Hiển thị trang in ấn ArcCatalog Dùng để lưu trữ, quản lý hoặc tạo mới các dữ liệu địa lý như: ­ Tạo mới một cơ sở dữ liệu ­ Khai thác và tìm kiếm dữ liệu ­ Xác định hệ thống tọa độ cho cơ sở dữ liệu ArcToolbox Kĩ thuật Trắc địa_Bản đồ  17
  18. Nghiên cứu khoa học                             Trung tâm Địa_Tin học Cung cấp các công cụ xử lý không gian, phân tích GIS, xuất – nhập các dữ liệu từ các định   dạng khác như MapInfor, MicroStation, AutoCAD… CHƯƠNG 4 PHÂN TÍCH DỮ LIỆU 4.1 Phương pháp thành lập DEM  4.1.1 Từ đường đồng mức Đây là phương pháp tiêu chuẩn để xây dựng DEM trong môi trường GIS. Đối với một  khu vực, một số thông tin về địa hình có sẵn, việc xây dựng một DEM từ các đường đồng  mức phải qua một số bước sau: Bước 1: Số  hóa các đường đồng mức, có thể  thực hiện qua một trong 2 cách   sau: Số  hóa tự  động quét  ảnh (scanning): chuyển các thông tin từ   ảnh chụp hay bản đồ  sang dạng tệp in raster. Để  có kết quả  tốt, bản đồ  đường đồng mức không nên kèm các  thông tin khác. Sau đó bản đồ được chuyển sang dạng vector bằng các phần mềm chuyên   dụng nhưng mỗi đường đồng mức phải được gán mã bằng tay. Nếu ảnh nguồn không rõ  ràng thì phương pháp này tốn công hơn việc số hóa bằng bàn số hóa (digitizing). Số hóa bằng thủ công: Dùng bàn số hoá để số hóa các đường đồng mức vẫn được coi  là phương pháp tiêu chuẩn để  xây dựng một DEM. Mỗi đường đồng mức được số  hóa   riêng lẻ và được gán mã thể hiện độ cao tương ứng. Bước 2: Raster hóa các đường đồng mức: được thực hiện bởi các chức năng  rasterizing của các phần mềm chuyên dụng. Vấn đề  quan trọng  ở  đây là việc chọn kích  thước của các pixel mà các đường đồng mức chạy qua được tự  động gán giá trị  bằng độ  cao của chính đường đồng mức đó. Bước 3: Nội suy các đường đồng mức đã được raster hóa: Từ các đường bình  độ chuẩn được raster hóa có thể  nội suy ra các đường đồng mức khác, do vậy mỗi pixel   trong bản đồ sẽ nhận giá trị cho điểm trung tâm của pixel. Bước 4: Xây dựng mô hình TIN (hình 4.1), thường được thực hiện với sơ đồ Voronoi. Sơ đồ Voronoi: Giả  sử  trong một mạng điện thoại của thành phố, mỗi máy điện thoại sẽ  được nối   với một cột điện thoại gần nhất do vậy ta phải chia thành phố  thành nhiều vùng, mỗi   Kĩ thuật Trắc địa_Bản đồ  18
  19. Nghiên cứu khoa học                             Trung tâm Địa_Tin học vùng có duy nhất một cột và khoảng cách từ mỗi vị trí trong vùng đến cột trong vùng đó là  ngắn nhất. Kết quả của phân hoạch này là sơ đồ Voronoi. Sơ  đồ  Voronoi có thể  được tóm tắt như  sau. Gọi P = {p 1, p2...,pn} là tập hợp n điểm  nằm trong mặt phẳng hai chiều. Ta chia (phân hoạch), mặt phẳng thành n đa giác sao cho  bất kỳ điểm vị  trí nào nằm trong một đa giác i đều có khoảng cách đến điểm i ngắn hơn  khoảng cách từ  nó đến các điểm vị  trí pk khác. Sơ  đồ đa giác này gọi là sơ đồ  Voronoi V   (pi) và được biểu diễn bằng ngôn ngữ toán học như sau: Hình4.1: Sơ đồ Voronoi Sơ  đồ  Voronoi có rất nhiều  ứng dụng trong hình học giải tích, hình học đồ  họa và  GIS: Xác định vùng lân cận gần nhất (Nearest neighbor search) – Khi phải xác định  vùng lân cận gần nhất của một điểm (vị  trí) cho trước trong tổng số N điểm thì vùng đó  chính là đa giác bao quanh điểm đó trong sơ đồ Voronoi. Xác định vị trí phục vụ hợp lý (facility location) – Ví dụ mạng lưới cửa hàng siêu   thị muốn lập một cửa hàng mới và điều đầu tiên là xác định vị trí mới thích hợp. Vị trí mới   này phải thỏa mãn yêu cầu ít ảnh hưởng nhất đến lượng khách hàng của các siêu thị đang   vận hành hay nói cách khác là càng xa các siêu thị  hiện có càng tốt. Người ta có thể  sử  dụng sơ đồ Voronoi bằng cách so sánh và phân tích tất cả các cạnh thẳng trong sơ đồ của   vị trí các siêu thị hiện có.  Hình tròn rỗng lớn nhất (largest empty circle) – Ví dụ ta cần tìm một vùng đất lớn   chưa phát triển (dân cư  và dịch vụ  công cộng) để  xây một nhà máy mới. Điều kiện là   mảnh đất đó phải càng cách ly được tối đa các điểm dân cư hay công cộng. Đây là bài toán  tương tự như trường hợp xác định vị trí hợp lý. Quy hoạch đường (path lanning) – Khi các điểm vị  trí trong sơ đồ  là các trở  ngại  bất thuận lợi cho giao thông mà đường đi cần tránh xa thì các cạnh của đa giác trong sơ đồ  Voronoi chính là các đoạn đường bảo đảm tránh được xa nhất các trở ngại. Kĩ thuật Trắc địa_Bản đồ  19
  20. Nghiên cứu khoa học                             Trung tâm Địa_Tin học Trong GIS, sơ  đồ  Voronoi được áp dụng để  hình thành các chức năng biến đổi đối   tượng raster sang vector nhờ kỹ thuật xây dựng mô hình TIN. 4.1.2 Tải DEM từ nguồn dữ liệu mở         Hướng dẫn tải mô hình số  độ  cao (Digital Elevation Model­ DEM) miễn phí  ở  độ  phân giải không gian 30m, 90m tại trang web:  http://gdex.cr.usgs.gov/gdex/ https://lpdaac.usgs.gov/. 4.1.3 Hiển thị DEM Sự  biến đổi giá trị  độ  cao địa hình trên một vùng đất có thể  được mô hình hóa theo  nhiều cách. DEM có thể  được biểu thị  và lưu trữ  dưới dạng hàm số  toán học ba chiều   (phương trình mặt phẳng) hay dưới dạng các điểm hoặc các đường hình ảnh như liệt kê ở  bảng dưới: Bảng 1.1 Phương pháp biểu thị mặt cong địa hình 1. Phương pháp toán học Toàn vùng Dãy Fourier Đa thức bậc bốn bội Chi tiết Chia vùng đồng đều Chia vùng không đồng đều 2.   Phương   pháp   vật   thể   bản  Đường   đồng   mức   (đường   bình   độ  đồ ngang) Đường mặt cắt dọc Điểm (ma trân độ  cao) hay mạng lưới  đều (Regular rectangular grid, GRID) Vector:   Mạng   không   đều   tam   giác  (Triangualr irregualar network, TIN) 4.1.3.1 Phương pháp toán học: Phương pháp toán học để  biểu thị  mặt cong địa hình chủ  yếu dựa vào các hàm số  toán ba chiều và có khả  năng mô phỏng với độ  nhẵn rất cao các mặt địa hình phức tạp.   Phương pháp cục bộ  chia vùng mô phỏng ra thành các miếng bé hình vuông hoặc hình   dạng tùy ý có diện tích tương tự nhau và độ cao của từng miếng sẽ được ước lượng dựa   trên độ cao các điểm đã quang trắc trong miếng đó. Với mục đích bảo đảm sự liên tục của   Kĩ thuật Trắc địa_Bản đồ  20
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.01: Bộ Luận Văn Thạc Sĩ Quản Trị Kinh Doanh MBA
165 tài liệu
2070 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2