n n
- -
M C L C Ụ Ụ
CH NG 1:ƯƠ Gi i thi u v GIS ớ ệ ề
1.1. Gi i thi u ớ ệ
1.1.1. GIS là gì?
1.1.2. Ngu n g c và s phát tri n c a GIS ồ ố ự ể ủ
1.1.3. GIS: M t công c ph bi n ộ ụ ổ ế
1.1.4. T i sao chúng ta c n GIS? ạ ầ
1.1.5. GIS trong ho t đ ng th c t ạ ộ ự ế
1.1.6. Khoa h c thông tin đ a lý ọ ị
1.2. Thành ph n và ch c năng c a GIS ầ ứ ủ
1.4.1. Thành ph n c a GIS ầ ủ
1.4.2. Ch c năng c a GIS ứ ủ
1.3. M t s ng d ng GIS ộ ố ứ ụ
1.4. Chi phí cho GIS
CH NG 2: Các mô hình d li u ƯƠ ữ ệ
2.1. Gi i thi u chung v d li u ớ ệ ề ữ ệ
2.2. Gi i thi u chung v b n đ ớ ệ ề ả ồ
2.2.1. Khái ni m b n đ ệ ả ồ
2.2.2. Các đ i t ng b n đ ố ượ ả ồ
2.2.3. Các h quy chi u và h t a đ s d ng Vi t Nam ệ ế ệ ọ ộ ử ụ ở ệ
2.3. C u trúc d li u ấ ữ ệ
2.3.1. C u trúc d li u vector ấ ữ ệ
2.3.2. C u trúc d li u raster ấ ữ ệ
2.3.3. C u trúc d li u TIN ấ ữ ệ
2.4. C u trúc c s d li u ấ ơ ở ữ ệ
2.4.1. C s d li u không gian ơ ở ữ ệ
2.4.2. C s d li u phi không gian ơ ở ữ ệ
2.4.3. K t n i các đ i t ng và thu c tính ế ố ố ượ ộ
CH NG 3: Nh p d li u ƯƠ ậ ữ ệ
3.1. Khái quát
3.2. Các công ngh thu th p d li u ệ ậ ữ ệ
3.2.1. S hóa ố
3.2.2. Quét b n đ ả ồ
3.2.3. Vi n thám ễ
3.2.4. đo đ c ạ
3.2.5. H đ nh v toàn c u (GPS) ệ ị ị ầ
3.2.6. Chuy n đ i d li u ể ổ ữ ệ
3.3. So sánh và l a ch n ph ng pháp nh p d li u ự ọ ươ ậ ữ ệ
n n
- -
CH NG 4:ƯƠ Qu n lý d li u ả ữ ệ
4.1. Nguyên t c qu n lý d li u ắ ả ữ ệ
4.2. Qu n lý d li u không gian ả ữ ệ
4.3. Qu n lý d li u thu c tính ả ữ ệ ộ
CH NG 5: Phân tích d li u ƯƠ ữ ệ
5.1. Gi i thi u chung ớ ệ
5.2. Các phép phân tích d li u c b n ữ ệ ơ ả
5.2.1. L a ch n và phân lo i ự ọ ạ
5.2.2. Phân l p ậ
5.2.3. T o vùng đ m (buffer) ạ ệ
5.2.4. Ch ng ghép ồ
5.2.5. Phân tích m ng ạ
5.3. Quy trình phân tích đ a lý ị
CH NG 6:ƯƠ Hi n th và xu t d li u ể ị ấ ữ ệ
6.1. M đ u ở ầ
6.1.1. Màn hình
6.1.2. Máy in
6.1.3. Máy v ẽ
6.2. Hi n th d li u ể ị ữ ệ
6.2.1. Hi n th b n đ và b ng ể ị ả ồ ả
6.2.2. Hi n th b n đ vector và raster ể ị ả ồ
6.3. Xu t d li u d i d ng b n đ ấ ữ ệ ướ ạ ả ồ
6.4. Chu n d li u và ch t l ng d li u ẩ ữ ệ ấ ượ ữ ệ
6.4.1. V n đ chu n d li u ấ ề ẩ ữ ệ
6.4.2. Các y u t ch t l ng d li u ế ố ấ ượ ữ ệ
6.2.3. Các ngu n sai sót ồ
6.2.4. Ki m tra và s d ng d li u ể ử ụ ữ ệ
CH NG 7:ƯƠ Các phát tri n m i trong GIS ể ớ
7.1. GPS - B n đ di đ ng ả ồ ộ
7.2. C i thi n công ngh vi n thám ả ệ ệ ễ
7.3. B n đ Internet ả ồ
7.4. Th gi i o ế ớ ả
7.5. GIS m ở
Tài li u tham kh o ệ ả
n n
- -
CH NG ƯƠ
1
Gi i thi u v GIS ớ ệ ề
1.1. Gi i thi u ớ ệ
đ a lý luôn có vai trò quan tr ng đ i v i con ng i. Trong th i kỳ đ đá, ị ọ ố ớ ườ ờ ồ
nh ng ng i đi săn đã đoán tr c v trí c a nh ng con m i, nh ng ng i thám ữ ườ ướ ị ủ ữ ồ ữ ườ
hi m đ u tiên trên th gi i cũng đã s ng và ch t b ng chính ki n th c v đ a lý c a ể ầ ế ớ ố ế ằ ế ứ ề ị ủ
h và xã h i ngày nay đang s ng và làm vi c d a vào s hi u bi t v v n đ ai ọ ộ ố ệ ự ự ể ế ề ấ ề
thu c v trí nào. Trong các m u b n đ và thông tin không gian, đ a lý ng d ng đã ộ ị ẫ ả ồ ị ứ ụ
và đang ph c v cho s khám phá, quy ho ch, h p tác cũng nh xung đ t trong ụ ụ ự ạ ợ ư ộ
su t 3000 năm qua và b n đ là m t trong s các tài li u đ p nh t trong n n văn ố ả ồ ộ ố ệ ẹ ấ ề
minh c a chúng ta. ủ
Hình 1.1: M t b n đ Châu M năm 1640 c a tác gi Hondius ộ ả ồ ỹ ủ ả
n n
- -
đa s các ki n th c v đ a lý c a chúng ta đ c áp d ng và các công vi c ố ế ứ ề ị ủ ượ ụ ệ
hàng ngày; ví d nh khi chúng ta đ nhau v các tuy n đ ng c a m t khu v c ụ ư ố ề ế ườ ủ ộ ự
đ c coi là mê cung đ ng ph m t n i nào đó hay khi chúng ta tìm ki m m t ượ ườ ố ở ộ ơ ế ộ
tr m xăng g n nh t nào đó. Thông tin không gian có m t s tác đ ng m nh m h n ạ ầ ấ ộ ự ộ ạ ẽ ơ
đ i v i cu c s ng c a chúng ta, th ng trong m t ph m vi nào đó mà ta không ố ớ ộ ố ủ ườ ộ ạ
nh n th y đ giúp chúng ta s n xu t ra l ng th c, năng l ng, trang ph c mà ậ ấ ể ả ấ ươ ự ượ ụ
chúng ta s d ng hàng ngày và k c nh ng trò gi i trí mà chúng ta t n h ng. ử ụ ể ả ữ ả ậ ưở
B i l thông tin không gian là r t quan tr ng nên chúng ta đã và đang phát ở ẽ ấ ọ
tri n các công c đ c g i là h th ng thông tin đ a lý (GIS - Geographic ể ụ ượ ọ ệ ố ị
Information Systems) đ tr giúp ta cùng v i các ki n th c đ a lý mà ta có đ c. ể ợ ớ ế ứ ị ượ
M t h th ng thông tin đ a lý (GIS) giúp chúng ta t p h p và s d ng các d li u ộ ệ ố ị ậ ợ ử ụ ữ ệ
không gian ( đây, c m t vi t t t GIS đ c dùng đ ch m t hay nhi u h th ng ở ụ ừ ế ắ ượ ể ỉ ộ ề ệ ố
thông tin đ a lý). M t s thành ph n GIS hoàn toàn thu c v m t k thu t; chúng ị ộ ố ầ ộ ề ặ ỹ ậ
bao g m các thi t b thu th p d li u r t hi n đ i, các m ng l i giao ti p ti n b ồ ế ị ậ ữ ệ ấ ệ ạ ạ ướ ế ế ộ
và tin h c ph c t p. Các ph ng pháp c a GIS khác thì l i r t đ n gi n, ch ng h n ọ ứ ạ ươ ủ ạ ấ ơ ả ẳ ạ
nh khi m t cây bút chì và m t m u gi y đ c s d ng đ xác nh n ngoài th c đ a ư ộ ộ ẫ ấ ượ ử ụ ể ậ ự ị
m t b n đ . ộ ả ồ
Nh nhi u khía c nh c a cu c s ng trong 5 th p k tr l i đây, cách th c ư ề ạ ủ ộ ố ậ ỷ ở ạ ứ
chúng ta t p h p và s d ng các d li u không gian đã và đang đ c thay đ i m t ậ ợ ử ụ ữ ệ ượ ổ ộ
cách sâu s c b i các công ngh đi n t hi n đ i và các ph n c ng, ph n m m GIS ắ ở ệ ệ ử ệ ạ ầ ứ ầ ề
là k t qu t t y u quan tr ng c a s phát tri n công ngh đó. Vi c thu và x lý các ế ả ấ ế ọ ủ ự ể ệ ệ ử
d li u không gian đ c đ y m nh trong vòng 3 th p k g n đây và v n đang ti p ữ ệ ượ ẩ ạ ậ ỷ ầ ẫ ế
t c ti n tri n. ụ ế ể
Chìa khóa c a t t c các đ nh nghĩa c a GIS là “cái gì” và “ đâu”. GIS và ủ ấ ả ị ủ ở
phân tích không gian có liên quan đ n v trí chính xác và t ng đ i c a các đ c ế ị ươ ố ủ ặ
tr ng cũng nh các đ c đi m, thu c tính c a các đ c tr ng đó. V trí c a các đ i ư ư ặ ể ộ ủ ặ ư ị ủ ố
t ng không gian quan tr ng nh các dòng sông, su i có th đ c ghi l i, k c ượ ọ ư ố ể ượ ạ ể ả
các thông tin có liên quan nh kích th c, t c đ dòng ch y, ch t l ng n c hay ư ướ ố ộ ả ấ ượ ướ
các loài các đ c tìm th y trong sông, su i đó. Qu th t, các thông tin thu c tính ượ ấ ố ả ậ ộ
đó th ng ph thu c vào s s p x p m c đ quan tr ng c a các đ i t ng khác ườ ụ ộ ự ắ ế ứ ộ ọ ủ ố ượ
nhau. GIS có kh năng h tr cho vi c phân tích và hi n th các m i quan h không ả ỗ ợ ệ ể ị ố ệ
gian đó.
1.1.1. GIS là gì?
M t h th ng thông tin đ a lý là m t công c cho vi c t o ra và s d ngộ ệ ố ị ộ ụ ệ ạ ử ụ
thông tin không gian. Tuy nhiên, hi n nay có nhi u đ nh nghĩa, quan ni m hay ệ ề ị ệ
cách
nhìn nh n và cách hi u khác nhau v GIS do GIS là m t công ngh m i phát ậ ể ề ộ ệ ớ tri nể
nhanh, có ng d ng trong nhi u lĩnh v c ho t đ ng c a con ng i; v i m c ứ ụ ề ự ạ ộ ủ ườ ớ ụ đích th cự
hành, GIS có th đ c đ nh nghĩa nh sau: ể ượ ị ư
m t h th ng d a vào máy tính đ tr giúp cho công tác thu th p, b o v , l u tr , ộ ệ ố ự ể ợ ậ ả ệ ư ữ phân
tích, xu t và phân ph i d li u và thông tin không gian. ấ ố ữ ệ
n n
- -
Khi đ c s d ng m t cách sáng su t thì GIS có th giúp cho ta s ng kh eượ ử ụ ộ ố ể ố ỏ
m nh h n, giàu có h n và an toàn h n. ạ ơ ơ ơ
M i ng i s d ng GIS có th quy t đ nh đ c tính nào là quan tr ng và cái gì ỗ ườ ử ụ ể ế ị ặ ọ
là quan tr ng đ i v i chúng. Ví d nh , r ng là quan tr ng đ i v i nhi u ng i. ọ ố ớ ụ ư ừ ọ ố ớ ề ườ
Chúng b o v ngu n n c c a chúng ta, s n l ng g , là n i n náu c a th gi i ả ệ ồ ướ ủ ả ượ ỗ ơ ẩ ủ ế ớ
hoang dã và cung c p không gian đ tái t o. T t c chúng ta đ u có liên quan đ n ấ ể ạ ấ ả ề ế
m c đ c a vi c thu ho ch v mùa, vi c s d ng đ t xung quanh ta, vi c x th i ứ ộ ủ ệ ạ ụ ệ ử ụ ấ ệ ả ả
gây ô nhi m c a các khu công nghi p lân c n hay vi c cháy r ng x y ra đâu và ễ ủ ệ ậ ệ ừ ả ở
khi nào. S qu n lý r ng có hi u bi t đòi h i ki n th c t i thi u v t t c các nhân ự ả ừ ể ế ỏ ế ứ ố ể ề ấ ả
t có liên quan và có th là c s phân b v m t không gian c a các nhân t đó. ố ể ả ự ố ề ặ ủ ố
Các vùng đ m g n các con sông có th b o v ngu n n c, các kho ng r ng tr ng ệ ầ ể ả ệ ồ ướ ả ừ ố
có th ngăn ng a s lan r ng c a l a khi có cháy r ng và các tác nhân ô nhi m ể ừ ự ộ ủ ử ừ ễ
phát tán ng c chi u gió có th không gây thi t h i cho các khu r ng nh khi ượ ề ể ệ ạ ừ ư
chúng phát tán theo h ng gió. M t h th ng thông tin đ a lý h tr t i đa trong ướ ộ ệ ố ị ỗ ợ ố
vi c phân tích các m i quan h không gian này và s tác đ ng qua l i gi a chúng. ệ ố ệ ự ộ ạ ữ
M t h th ng thông tin đ a lý cũng đ c bi t có ích cho vi c hi n th d li u không ộ ệ ố ị ặ ệ ệ ể ị ữ ệ
gian và báo cáo k t qu c a vi c phân tích không gian. Trong nhi u tr ng h p, ế ả ủ ệ ề ườ ợ
GIS là cách duy nh t đ gi i quy t các v n đ liên quan đ n không gian. ấ ể ả ế ấ ề ế
1.1.2. Ngu n g c và s phát tri n c a GIS ồ ố ự ể ủ
GIS đ c khai phá vào nh ng năm 1960 t m t sáng ki n b n đ hóa công ượ ữ ừ ộ ế ả ồ
tác qu n lý r ng c a ng i Canada. GIS ti p t c đ c phát tri n thông qua vi c ả ừ ủ ườ ế ụ ượ ể ệ
tìm ki m c a các nhà nghiên c u các tr ng đ i h c và chính ph Canada, M ế ủ ứ ở ườ ạ ọ ủ ỹ
và các qu c gia khác nh m m c đích gi i thi u các y u t đ a lý c a Trái đ t b ng ố ằ ụ ớ ệ ế ố ị ủ ấ ằ
cách s d ng m t h c s d li u máy tính, hi n th nó trên thi t b đ u cu i c a ử ụ ộ ệ ơ ở ữ ệ ể ị ế ị ầ ố ủ
máy tính và v b n đ ra gi y. H cũng đã phát tri n các ch ng trình máy tính đ ẽ ả ồ ấ ọ ể ươ ể
tìm ki m và phân tích các d li u này m t cách nhanh chóng. đ n nh ng năm ế ữ ệ ộ ế ữ
1970, m t s h p tác đã đ c thi t l p đ phát tri n và bán các h th ng máy tính ộ ố ợ ượ ế ậ ể ể ệ ố
s d ng cho vi c v b n đ và phân tích. Ngày nay, hai hãng phát tri n ph n m m ử ụ ệ ẽ ả ồ ể ầ ề
GIS hàng đ u đã tìm th y ngu n g c c a h trong nh ng ngày đ u m i phát tri n, ầ ấ ồ ố ủ ọ ữ ầ ớ ể
tuy nhiên vào th i kỳ đó, h đã chú tr ng và đi sâu vào hai h ng công ngh khác ờ ọ ọ ướ ệ
bi t nhau. ệ
T p đoàn Intergraph c a Huntsville, Alabama đã t p trung vào d li u đ u ậ ủ ậ ữ ệ ầ
vào và kh năng l u tr có hi u qu c a d li u GIS cũng nh s chu n b các b n ả ư ữ ệ ả ủ ữ ệ ư ự ẩ ị ả
đ đ c xu t ra t máy tính đ c nh tranh v i các b n đ truy n th ng v ch t ồ ượ ấ ừ ể ạ ớ ả ồ ề ố ề ấ
l ng v b n đ . Vi n nghiên c u h th ng môi tr ng, ESRI (the Environmental ượ ẽ ả ồ ệ ứ ệ ố ườ
Systems Research Institute) c a Redlands, California t p trung vào vi c cung c p ủ ậ ệ ấ
b công c l nh máy tính đ phân tích các d li u GIS. Qua nhi u năm, c hai ộ ụ ệ ể ữ ệ ề ả
công ty trên đã không ng ng phát tri n kh năng riêng c a các h th ng c a h . ừ ể ả ủ ệ ố ủ ọ
Ban đ u, ch các c quan chính ph , các ngành ph c v c ng đ ng và các t p ầ ỉ ơ ủ ụ ụ ộ ồ ậ
đoàn l n m i có th có kh năng s d ng GIS b i vì chi phí cao. Trên n n t ng các ớ ớ ể ả ử ụ ở ề ả
máy ch và máy tính con, m t tr m nghiên c u GIS đi n hình đòi h i m t chi phí ủ ộ ạ ứ ể ỏ ộ