Khả năng phân tích của GIS

ng DH C n Th

Thái Minh Tín L p QLDD A2 ớ Tr ườ

ầ

ơ

GI

Ớ

Ệ

ứ ủ

I THI U Ệá  X lý thông tin không gian là m t trong nh ng ch c năng chính c a GIS. ộ c th c hi n b i các phép toán phân

ữ ệ ử ế ở ử ộ ớ

Ti n trình x lý d li u không gian đ tích trên m t l p và phân tích trên nhi u l p d li u. ng đ c th c hi n tr  Phân tích m t l p th c khi ti n hành phân tích ộ ớ ữ ệ ự ượ ề ớ ữ ệ ự ượ ườ ướ ệ ế nhi u l p. ề ớ

 Phép toán phân tích m t l p còn đ c g i là phép toán phân tích ngang. ộ ớ ọ

 L p d li u đ B i vì trong quá trình phân tích ch x lý trên 1 l p d li u đ u vào. ỉ ớ ữ ệ c x lý ch ch a m t ki u đ i t ể ầ ấ ng duy nh t ố ượ ử ộ ượ ỉ ử ứ ượ ng/vùng). ở ớ (đi m/đ ể ữ ệ ườ

ử ố ượ ọ ng, ch n ớ c chia thành 3 nhóm: X lý đ i t ng.

ượ ạ ố ượ NG

 Phép toán phân tích 1 l p đ ng và phân lo i đ i t Ố ƯỢ

đ i t ố ượ I. X LÝ Đ I T Ử 1. X lý vùng ranh ử Clip:

ẹ

ồ ố thu c tính t l b n đ g c n m trong ầ ủ ả ộ ế ố ừ ả ồ ố ằ  Phép k p: t o đ u ra ch a 1 ph n c a b n đ g c. ầ ứ ạ  Phép này gi i t ữ ạ ấ ả i c a vùng k p. ranh gi ớ ủ t c các y u t ẹ

Erase:

ẹ

 Phép xoá: ng  Phép xoá lo i b ph n n m trong vùng xoá và gi i v i phép k p. ằ ữ ầ nguyên nh ng ph n ữ c l ượ ạ ớ ầ ạ ỏ b n đ g c. còn l i t ồ ố ạ ừ ả

Update:

i m t s khu v c nh t đ nh ế ữ ệ ạ ấ ị ự ộ ố c đính chính. ậ ả

 Phép này t o đ u ra b ng vi c s d ng l nh c t-dán.  Phép c p nh t: thay th d li u không gian t trên b n đ b ng m t l p m i ho c đã đ ộ ớ ằ ớ ặ ệ ử ụ ậ ồ ằ ạ ượ ệ ắ ầ

Spit:

i chia b n đ ra làm nhi u khu v c. ự ề ạ ớ

 Phép phân chia: t o ranh gi ả  Phép này r t h u d ng khi ta c n chia m t c s d li u l n ra làm nhi u ề ồ ộ ơ ở ữ ệ ớ ầ ph n nh h n đ x lý. ỏ ơ ầ ấ ữ ụ ể ử

Append/Mapjoin:

ể ế ợ ề ể ạ ỏ ề ề ồ ộ ế ố dùng đ k t h p nhi u b n đ nh , li n k đ t o ra m t ả b n đ l n h n. ồ ớ ả

 Phép k t n i: ơ ượ ớ

c v i phép phân  Phép này ng chia.

c dùng đ xoá b các ranh gi i không c n thi t sau khi ượ ể ỏ ớ ầ ế đã k t n i các vùng li n k có cùng tính ch t. ề ấ

Dissolve:  Phép hoà tan: đ ế ố

 Phép này cũng có tác d ng xoá b đi m nút (node) gi a các đ ng có ỏ ể ữ ườ ề ụ cùng thu c tính. ộ

.

các đ i t ng đ

ạ ệ

2. T o vùng lân c n: T o vùng đ m, vùng Thiesen ượ ự

ạ ả

ố ượ

ệ ừ

ơ ở c ch n. ọ ạ Vùng đ m (Buffer zone): Bên trong đ ng biên thì g i là lõi còn bên ngoài

ậ Th c hi n trên c s giá tr kho ng cách tính t ị a. T o vùng đ m (buffer): ệ ệ

ườ ọ đ ườ ng và m t giá tr kho ng cách, phép toán buffer s ng biên thì g i là vùng đ m (buffer). ọ c m t đ i t ộ ướ ả ệ ộ ố ượ ệ Cho tr ộ ị ủ ể ng nh h n ho c b ng kho ng cách đ ra. t o ra m t vùng đ m là m t polygon bao ph xung quanh t ộ ạ kho ng cách t ố ượ chúng đ n đ i t ế ấ ả ả ặ ằ ỏ ơ ừ ả ẽ t c các đi m mà ề

Hình: T o vùng đ m cho đ i t ng ố ượ ệ ạ

c t o thành s xác l p các vùng bên trong ho c bên ngoài ệ ẽ ậ ặ ng. Vùng đ m đ vùng đ m c a m i đ i t ủ ệ ượ ạ ỗ ố ượ

ợ Vùng bao quanh đi mể

ể Vùng bao quanh đ ngườ

ờ Vùng bao quanh vùng

ể ễ ệ ặ m i đ i t ng Hình: Bi u di n các vùng bên trong ho c ngoài vùng đ m c a ủ ỗ ố ượ

Đây là m t phép ch n l c đ i t ng không gian đ ọ ọ ố ượ ộ ượ ử ụ ổ ế c s d ng ph bi n trong GIS. Các buffer bao quanh m t đi m có d ng vùng hình tròn, quanh m t đ ể ạ ộ có d ng vùng ngo n ngoèo và quanh m t vùng có d ng vùng r ng l n h n. ạ ạ ằ ộ ộ ớ ộ ườ ng ơ

Hình: Buffer đ Hình: Buffer vùng Hình: Buffer đi mể ngườ

d ng Raster.

ằ ạ ả các cell n m bên ngoài c a khu v c vùng đ m. T o vùng đ m có th ể ở ạ ệ K t qu là s phân l p các cell thành hai lo i là các cell n m bên trong và ớ ự ệ ạ ế ằ ủ ự

Hình:T o vùng đ m có th d ng Raster ể ở ạ ệ ạ

Hình: Đ r ng vùng đ m

Đ r ng vùng đ m có th đ ộ ộ ể ượ ệ ế . c xác đ nh nh là h ng s hay là bi n ằ ư ố ị

ộ ộ ệ

 ng d ng ụ : Ứ

Hình: Vùng đ m (Buffer zone) ệ

i quy đ nh. gi ộ ớ ằ ị ử ụ ộ ạ ệ ạ kho ng cách t ừ ả c g i là các vùng lân c n (proximity S d ng trong tìm các nhà n m trong ph m vi l ồ M t trong nh ng ho t đ ng t o vùng đ m h u ích là t o ra các vùng đ ng ạ ữ ạ ộ ữ các đ i t ng ch n l c. ọ ọ ố ượ Các vùng đ m t o ra nh v y đ ư ậ ạ ệ ượ ậ ọ

ầ ể ưở zones). b.Vùng Thiessen: Vùng nh h ả Ý t ộ ươ ộ c rút ra t ể ượ ượ ể ng (= vùng Thiessen) đ ưở ấ ủ ả ượ ỗ ng Thiessen (n i suy theo đi m g n nh t): ấ ng pháp n i suy đ n gi n này là thông tin t ơ ố ả đi m đ ầ ừ ể c gi ớ ạ ưở ả t nh t ấ c quan sát g n nh t. ấ ộ i h n xung quanh m i m t ị ớ ng có cùng giá tr v i ưở ể ỗ

t xung quanh ng riêng bi ưở ệ ả ng đ ng sau ph ằ v tính ch t c a m t đi m có th đ ề ộ H n n a vùng nh h ơ ữ đi m quan sát. M i đi m r i vào bên trong vùng nh h ơ ể vùng này (Burrough,1986). c đ nh nghĩa là vùng nh h ượ ể Vùng Thiessen đ ị m i đi m trong t p các đi m. ể ậ ỗ

i c a vùng cách ự ể ậ ớ ủ ậ Đ c xây d ng xung quanh t p các đi m sao cho ranh gi ể M i đi m r i vào bên trong vùng nh h ng có cùng giá tr v i vùng này. ượ đ u đi m lân c n. ề ơ ỗ ưở ể ả ị ớ

Hình: Xác đ nh đ a bàn ph c v Hình: Xác đ nh v trí đi m g c ố ể ị ị ụ ụ ị ị

ng pháp này th c s d ng trong phân tích khí h u nh d ượ ử ụ ng, d li u t ậ tr m khí t ng đ ườ ạ ươ c vi c này, vùng Thiessen đ ị ệ ượ ữ ệ ừ ạ ượ ư ữ ng ượ ự c xây d ng ng. Ph ươ li u đ m a. Khi thi u các tr m quan sát đ a ph ộ ư ế ệ c s d ng. Đ làm đ g n nh t đ ấ ượ ử ụ ầ xung quanh m i tr m khí t ỗ ạ ể ượ

ị ượ ể ạ

Vùng Thiessen

D li u ữ ệ đi mể

c ch đ nh cho m i vùng. Thí dụ: v trí các tr m đo m a đ đ ượ ạ c t o ra xung quanh m i đi m và giá tr m a đ ỗ c th hi n b ng các đi m. Vùng Thiessen ị ằ ể ệ ị ư ượ ư ể ỗ ỉ

B

A

C

E

F

D

H

G

H

Hình minh hoạ

ng m a trong vùng xung quanh tr m khí t L ượ ế ẽ ằ

ạ ư

c trên tr m đo. T ng l ng m a đo đ c t ư ượ ổ ượ ượ ạ ạ t s b ng chính ể ượ c i tr m đo nhân v i di n tích c a vùng ủ ng đã bi ạ ng m a trên nh ng vùng có th đ ữ ớ ệ

ư ượ ng m a đo đ l ượ ư ượ tính toán nh t ng l ư ổ (Aronoff, 1989). Ph ế

ữ ươ ộ ố ạ ự ữ ợ

ầ ư

ươ ể ấ ự ng pháp này có m t s h n ch .H n ch chính là vùng Thiessen coi ế ạ xa. N u m t t p h p các đi m ể ế ể ở c xác đ nh cách xa nhau thì ng bao c a vùng ủ ng t nh ng đi m t c các đi m quan sát đ ể ấ ả ự ự ộ ậ ị ớ ườ ượ ầ ớ ị

ể

ớ ữ ị ư ng pháp n i suy b t đ u t nguyên lý nh ng giá tr ch a bi nh ng đi m g n nhau t quan sát r t th a th t và t s t o d ng nên nh ng vùng l n. S th c, v trí g n v i đ ẽ ạ không có cùng giá tr nh chính đi m quan sát (Aronoff,1989). ữ ộ ắ ầ ừ ị ư ươ ế t

ụ

c i đi m không đ c tính b ng cách s ằ

ữ c quan sát s đ ậ

ng đ c v ề c xây d ng ph n nh s bi n đ i không gian c a hi n t ệ ượ ử ẽ ượ ướ nh ng v trí lân c n. Đ th c hi n đi u này, hàm toán ệ ể ự ẽ ượ ự ủ ượ ị ự ế ổ

ọ ượ ượ ử ữ

ể n t đi m quan sát đ n. Đa s ph ố thay đ i m t cách liên t c trong không gian. ổ ộ Giá tr t ể ị ạ t d ng các giá tr đã bi ế ở ị ụ h c đ ả ả ọ ượ b n đ càng chính xác càng t ồ ả Hàm toán h c đ ể ướ t. ố c rút ra t ấ ủ c đoán giá tr c a các đi m lân c n t ậ ừ ộ d ng đ ụ ị ủ b n ch t c a nh ng đi m quan sát.Đ c s ừ ả ể ể ơ

ng d ng Ứ ụ : Xác đ nh đ a bàn ho t đ ng c a các trung tâm th ạ ộ ủ ị ị ươ ng m i ạ

II. PHÂN L P Đ I T

NG

Ớ Ố ƯỢ

 Nh m s p x p d li u theo nhóm d a vào thu c tính xác đ nh ắ ế ữ ệ ự ằ ộ ị

 Có ích khi làm vi c v i s l ng l n các đ i t ớ ố ượ ệ ố ượ ớ ng có giá tr thu c tính ị ộ

bi n thiên ế

 Quá trình phân lo i th ng g m hai b c: ạ ườ ồ ướ

 Ch n s nhóm ọ ố

 Đ h a c đi n : th ồ ọ ổ ể

 D a trên kh năng nh n d ng d dàng s khác bi ậ

ng t ườ ừ 5 đ n 7 ế

ự ự ễ ạ ả ệ ề ệ t v ký hi u

(màu, c p đ xám, đ sáng, đ bão hòa) ấ ộ ộ ộ

ng pháp phân nhóm: kho ng cách b ng nhau, t n s b ng nhau,  Ch n ph ọ ươ ấ ố ằ ả ằ

đ l ch chu n, natural breaks. ộ ệ ẩ

- D a trên phân b c a đ i t ng ố ủ ố ượ ự

Uniform Normal Bimodal

Skewed(arithmatic) Skewed ( geometric) Clustered

ả

1.Phân lo i theo kho ng b ng nhau:

dùng phân lo i kho ng b ng ằ ạ

ạ

ả

ằ

nhau v i gi i h n c a nhóm đ c cho b i công th c sau: ớ ớ ạ ủ ượ ứ ở

- -

Z

max

min

max

min

+

[

Z

(

k

)1

;

Z

k

]

min

n

Zmax = giá tr thu c tính c c đ i ự ạ ộ

n ị

Zmin = giá tr thu c tính c c ti u ự ể ộ ị

n = s nhóm ố

u đi m Ư ể

+ D dàng tính toán ễ

+ Không có kho ng tr ng trong phân lo i ạ ả ố

Khuy t đi m ể ế

+ Có th có ít ph n t ầ ử ể trong m t nhóm , ộ

ả ạ Hình Phân lo i kho ng b ng nhau ằ (Tr n Tr ng Đ c) ọ ứ ầ

2.Phân lo i t n s b ng nhau ạ ầ ố ằ

 Chia t ng s đ i t ổ

ng theo giá tr tăng ho c gi m  S p x p đ i t ắ ế ố ượ ặ ả ị

ố ố ượ ng b i s l p c n phân lo i ạ ở ố ớ ầ

u đi m Ư ể

 D dàng tính toán ễ

 Ph ươ ng pháp duy nh t áp d ng cho d li u th b c ứ ậ ụ ữ ệ ấ

Khuy t đi m ế ể

i đoán sai v màu s c do các ph n t  Có th d n đ n gi ể ẫ ế ả ầ ử ề ắ ị ấ có giá tr r t

khác nhau thu c cùng 1 nhóm ộ

Hình Phân lo i t n s b ng nhau ạ ầ ố ằ (Tr n Tr ng Đ c) ọ ứ ầ

ạ ự ị

3.Phân b chu n:

ẩ phân lo i d a trên giá tr trung bình và đ l nh ộ ệ

ố

chu n: ẩ

+ s

 Biên gi i h n c a nhóm đ c s p x p nh sau: ớ ạ ủ ượ ắ ế ư

s ;2

;

;;

;

s 2

,....

- -

[

]

4.Phân b d ng d c tuy n tính

ổ ạ

ố

ế

S+

 Gi i h n c a m i nhóm đ c cho b i công th c sau: ớ ạ ủ ỗ ượ ứ ở

T k

[

]

1‡k

V i: ớ

Tk = b + ( k-1) d

a: Giá tr c c ti u ị ự ể

d: Giá tr khác bi t chung ị ệ

k: S l pố ớ

5.Phân b d ng d c phi tuy n tính ố

ố ạ

ế

 Gi i h n c a m i nhóm đ c cho b i công th c sau: ỗ ượ ứ ở ớ ạ ủ [ ark-1 ; ar k]

1‡k

ệ ố V iớ : r: h s nhân a: Giá tr c c ti u ị ự ể

k: S l pố ớ 6. Phân lo i nh phân: ạ

ị

c x lý nh t o thành b i 2 nhóm riêng bi t: ở ệ ị ố ư ạ ượ ử

ng pháp phân lo i k trên. ỗ ươ ạ ng h p, các đ i t ườ ợ ả Phân b nh phân: đ - Tách hai nhóm. - Phân lo i m i nhóm theo m t trong các ph Trong tr ồ (fragmentation) có th đ c s d ng đ đánh giá k t qu phân lo i: ố ượ ể ượ ử ụ ể ộ ng trên b n đ là các polygon, ch s phân m nh ả ả ạ ể ỉ ố ạ ế

m n

1 1

[

ạ

ồ ồ ướ

]1;0 ˛r m: s đ n v b n đ sau phân lo i. ố ơ ị ả n: s đ n v b n đ tr c phân lo i ạ ị ả ố ơ  Ví d :ụ

ướ ạ ơ ồ i 12; và i 9, 10 t ầ ố ằ i ra thành 3 l p theo các s đ ớ i 3, 4 t ớ ớ ớ 1. Phân lo i các vùng trong hình bên d ạ i 2, 3 t phân lo i sau: Kho ng b ng nhau, t n s b ng nhau, 1 t 1 t ả i 10, 11 t ằ i 12 ớ ớ ớ

2. Tính ch s phân m nh c a các ph ng pháp phân lo i này ỉ ố ủ ả ươ ạ

i 3, 4 t

i 9, 10 t

i 12

 Vd 1: a. 1 t ớ

ớ

b. 1 t

i 2, 3 t

i 10, 11 t

i 12.

ớ

ả

1 t 1 t ớ ớ

 Vd 2: Ch s phân m nh. ỉ ố i 3, 4 t i 9, 10 t i 12 = (8-1) / (25-1) = 0.29 ớ ớ i 12 = (6-1) / (25-1) = 0.21 i 10, 11 t i 2, 3 t ớ ớ gi

c xác i h n t i u c a nhóm đ ủ ượ ớ ạ ố ư

ạ ng phân chia t

ự ườ

ỉ ữ

ồ ấ nhiên gi a các nhóm: ạ t gi a các nhóm. ấ ệ ữ

ự nhiên trong d li u ữ ệ ẫ ự ế ể

ể c b ng cách nào i s d ng đ ể ể ượ ằ ể có th hi u đ ườ ử ụ ượ ng h p, các đ i t i c a nhóm đ ớ ủ ườ ỉ ố c s d ng đ đánh giá k t qu phân lo i: ả ể ượ ử ụ ồ ể ế ả ạ

7.Phân nhóm d ng đa đ nh: đ nh b ng d ằ ị ng pháp Jenk ’ Optimization : T o ra các nhóm sau cho đ ng nh t trong - Ph ươ nhóm nh ng r t khác bi ư u đi m Ư ể + D a trên s phân b c a d li u ố ủ ữ ệ ự + Tìm ki m ki u m u t Khuy t đi m ế + Khó khăn đ i v i ng ố ớ c xác đ nh. ranh gi ị Trong tr ả ng trên b n đ là các polygon, ch s phân m nh ố ượ ợ ( fragmentation index) có th đ

˛r

mr = n

1 1

]1,0 [ Trong đó:

m : s đ n v b n đ sau phân lo i ạ n : s đ n v b n đ tr ồ ồ ướ ố ơ ố ơ ị ả ị ả c phân lo i ạ

8. Phân lo i Natural Break.

nhiên v n có ự ố

ằ l pớ vỡ các giá trị t

ọ ị ự và t ươ ố

c nh y cượ d aự trên các nhóm t đ ể break b ng cách ch n các ọ ệ gi a các t i đa hóa s khác bi ữ ự t l p, n i c thi ậ ế ượ iớ đ l p.ớ Các tính năng đ ơ có b ả t ướ trong dữ tố cượ ngươ

ạ Các l p h c ớ li u.ệ ArcMap xác đ nh đi m ng t nh tấ nhóm t chia thành các l pớ có ranh gi đ iố l nớ trong các giá trị d li u.

ữ ệ

Các Jenks t

nhiên Breaks phân lo i (ho c t ượ

ươ ộ ậ ị ố ư ự ự ng pháp phân lo i d li u đ nhiên" l p h c. ớ ệ

ả ạ ặ ố ư t k đ giá tr t c thi ế ế ể ọ Đi u này đ ề ớ ừ

các ph ể ng ti n c a các nhóm khác. Ph ươ

ph ạ ữ ệ m t t p h p thành "t ự ợ cách gi m thi u đ l ch trung bình t ộ ệ t ươ ệ ừ trong các l p h c và t ớ ớ [1] ươ ọ

Đ án Jenks xác đ nh vi c b trí t ề ệ ớ ị

ố i so sánh s ti n chênh l ch bình ph ủ i đa hóa các ph ố ố ố ề ặ ạ

ệ ọ

c trong m i l p h c và có nghĩa là l p. ạ ỗ ớ ệ ố ị

ng. i u hóa) h th ng là m t ộ ệ ố ế ủ i u hóa s p x p c a ắ c th c hi n b ng vi c tìm ệ ằ ượ i đa đ l ch ộ ệ trung bình l p h c, trong khi t ố ọ ng pháp này làm gi m các bi n ế ả [2] ng sai gi a các l p. ữ t nh t c a các giá tr vào các l p h c ọ ấ ủ ị b ng cách l p đi l p l ng gi a các giá tr ị ặ ằ ệ ữ ươ t nh t xác quan sát đ ớ Vi c phân lo i t ấ ạ ố ượ đ nh các vi ph m trong vi c phân ph i ra l nh cho các giá tr là gi m thi u t ng ể ổ ả ị h p trong s khác bi ợ ệ t đ ng c p c a bình ph ấ ủ ệ ẳ ươ ự