1. Khái niệm
Hệ thông tin địa lý (HTTĐL)- Geographical information system ( GIS) là một tổ chức tổng thể của bốn hợp phần: phần cứng máy tính, phần mềm, dữ liệu địa lý và con người điều hành được thiết kế hoạt động một cách có hiệu quả nhằm tiếp nhận, lưu trữ, điều khiển, phân tích và hiển thị toàn bộ các dạng dữ liệu địa lý. HTTĐL có mục tiêu đầu tiên là xử lý hệ thống dữ liệu trong môi trường không gian địa lý. (Viện nghiên cứu môi trường Mỹ - 1994).
Một định nghĩa khác có tính chất giải thích, hỗ trợ là: “HTTĐL là một hệ thống máy tính có chức năng lưu trữ và liên kết các dữ liệu địa lý với các đặc tính của bản đồ dạng đồ họa, từ đó cho một khả năng rộng lớn về việc xử lý thông tin, hiển thị thông tin và cho ra các sản phẩm bản đồ, các kết quả xử lý cùng các mô hình”
Công nghệ GIS: Là một loại hệ thông tin kiểu mới (New Information System) được xây dựng trên nền tảng công nghệ máy tính và công nghệ bản đồ. Từ các thông tin vị trí địa lý của đối tượng (dữ liệu không gian) và thông tin thuộc tính được lưu trữ (dữ liệu thuộc tính) ta có thể dễ dàng tạo ra các loại bản đồ và các báo cáo để cung cấp một sự nhìn nhận có hệ thống và tổng thể, nhằm thu nhận và quản lý thông tin vị trí có hiệu quả. Khả năng của một hệ GIS tối thiểu giải quyết được 5 vấn đề chính sau:
- Vị trí: 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 hoặc toạ độ.
- Điều kiện: thông qua phân tích các dữ liệu không gian cung cấp thông tin các sự kiện tồn tại hoặc xảy ra ở một địa điểm nhất định hoặc xác định các đối tượng thoả mãn các điều kiện đặt ra.
- Chiều hướng: cung cấp hướng thay đổi của đối tượng thông qua phân tích các dữ liệu trong một vùng lãnh thổ nghiên cứu theo thời gian.
- Kiểu mẫu: 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.
- Mô hình hoá: cung cấp và xác định những gì xảy ra nếu có sự thay đổi dữ liệu hay nói cách khác xác định xu thế phát triển của các đối tượng. Ngoài thông tin địa lý, hệ thống cần phải có thêm thông tin về các quy luật hoặc nguồn thông tin thống kê.
Trên thế giới hệ GIS đầu tiên ra đời vào những năm đầu của thập kỷ 60 thế kỷ XX và ngày càng phát triển mạnh mẽ trên nền tảng của các tiến bộ công nghệ máy tính, khoa học đồ hoạ máy tính, phân tích dữ liệu không gian và ngành quản trị dữ liệu. Từ khi ra đời, ứng dụng GIS ngày càng phổ biến trong nhiều lĩnh vực khác nhau của cuộc sống. Hệ GIS đầu tiên được đưa vào ứng dụng trong công tác quản lý tài nguyên ở Canada với tên gọi là “Canada Geographic Information System” bao gồm các thông tin về nông nghiệp, lâm nghiệp, sử dụng đất và động vật hoang đã. Từ những năm 80 trở lại đây, công nghệ GIS đã có một sự phát triển nhảy vọt về chất, trở thành một công cụ hữu hiệu trong công tác quản lý và trợ giúp quyết định. Ở các nước tiên tiến, bằng công nghệ GIS người ta xây dựng các hệ thống thông tin giám sát tài nguyên quốc gia, nghiên cứu sự phát triển bền vững trên lãnh thổ, giám sát môi trường sinh thái, nghiên cứu tác động, hậu quả sự va chạm các thiên thạch với trái đất, giám sát, dự báo mùa màng, nghiên cứu các luồng di dân, các hiện tượng gây phát sinh căng thẳng trong xã hội, sự biến động của rừng, bờ biển, luồng sông, quá trình vận động và hậu quả của thiên tai như động đất, sụt lở đất, núi lửa, băng trôi, bão, lũ lụt, hạn hán v.v...
Song song với sự thâm nhập của công nghệ GIS vào các lĩnh vực khác nhau, phần mềm GIS đang hướng tới đưa công nghệ GIS thành hệ tự động thành lập bản đồ và xử lý dữ liệu Hypermedia (phương tiện cao cấp), tích hợp với công nghệ hệ chuyên gia, một ngành trong khoa học công nghệ trí tuệ nhân tạo, để đưa giá trị ứng dụng của nó lên một tầm cao hơn - ứng dụng vào công tác dự báo và hỗ trợ ra quyết định.
2 . Các thành phần của GIS
Công nghệ GIS bao gồm 5 hợp phần cơ bản là:
Ø Phần cứng (hardware)
Ø Phần mềm (software)
Ø Dữ liệu (Geographic data)
Ø Con người (Expertise)
Ø Chính sách và cách thức quản lý (Policy and management)
Hình 1 Các thành phần của GIS
1) Phần cứng (Hardware)
Phần cứng bao gồm máy vi tính (computer), máy vẽ (plotters), máy in (printer), bàn số hoá (digitizer), thiết bị quét ảnh (scanners), các phương tiện lưu trữ số liệu (Floppy diskettes, optical cartridges, C.D ROM v.v...).
Hình 2 Các thành phần thiết bị cơ bản của GIS
a) Bộ xử lý trung tâm (CPU)
Bộ xử lý trung tâm hay còn gọi là CPU, là phần cứng quan trọng nhất của máy vi tính. CPU không những thực hành tính toán trên dữ liệu, mà còn điều khiển sắp đặt phần cứng khác mà nó thì cần thiết cho việc quản lý thông tin theo sau thông qua hệ thống. Mặc dù bộ vi xử lý hiện đại rất nhỏ chỉ khoảng 5mm2- nó có khả năng thực hiện hàng ngàn, hoặc ngay cả hàng triệu thông tin trong một giây(the Cyber 250"máy vi tính siêu hạng") có thể thực hiện 200 triệu thông tin trên giây)..
b) Bộ nhớ trong (RAM)
Tất cả máy vi tính có một bộ nhớ trong mà chức năng như là "không gian làm việc" cho chương trình và dữ liệu. Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên (RAM) này có khả năng giữ 1 giới hạn số lượng dữ liệu ở một số hạng thời gian (ví dụ, hệ điều hành MS-DOS mẫu có 640Kb ở RAM ). Điều này có nghĩa nó sẽ ít có khả năng thực hiện điều hành phức tạp trên bộ dữ liệu lớn trong hệ điều hành.
c) Bộ sắp xếp và lưu trữ ngoài (diskette, harddisk, CD-ROM)
Băng có từ tính được giữ không những trong cuộn băng lớn (giống trong cuộn băng máy hát đĩa) mà còn trong cuộn băng nhỏ (giống như cuốn băng được dùng trong máy hát nhạc). Thuận lợi của dây băng có từ tính là nó có thể lưu trữ một số lượng lớn dữ liệu (ví dụ toàn bộ Landsat MSS đòi hỏi 8MB của khả năng lưu trữ trên một băng).
Sự gia tăng khả năng lưu trữ thực hiện bằng các đĩa có từ tính. Các đĩa cứng với khả năng lưu trữ rất lớn (được sử dụng trên PCs phổ biến 20 hoặc 30Mb) mà còn ở các đĩa mềm với khả năng giới hạn (2.25 inch, với 360Kb hoặc 1.2 Mb hay 3.5inch với 720Kb hoặc 1.4Mb). Đĩa cứng thông thường được sử dụng cho lưu trữ tạm thời mà thông qua quá trình xử lý, sau khi dữ liệu được gán trong đĩa floppy hoặc dây băng có từ tính.
d) Các bộ phận dùng để nhập dữ liệu (INPUT DEVICES)
Ø Digitizer
Bảng số hoá bản đổ bao gồm 1 bảng hoặc bàn viết, mà bản đổ được trải rộng ra, và 1 cursor có ý nghĩa của các đường thẳng và các điểm trên bản đổ được định vị. Trong toàn bộ bàn số hoá (digitizer) việc tổ chức được ghi bởi phương pháp của một cột lưới tốt đã gắn vào trong bảng. Dây tóc của cursor phát ra do sự đẩy của từ tính điện mà nó được tìm thấy bởi cột lưới sắt và được chuyển giao đến máy vi tính như một cặp tương xứng (mm trên 1 bảng XY hệ thống tương hợp). Hầu như các cursor được vừa vặn với 4 hoặc nhiều nút cho việc chuyển các tín hiệu đặc biệt cho việc điều khiển chương trình, ví dụ để chỉ ra điểm cuối của đường thẳng.
Các bảng số hoá (digitizer) hiện nay có kích thước thay đổi từ bảng nhỏ 27cmx27cm đến bảng lớn 1mx1.5m.
Hình 3 Bảng số hoá (digitizer)
Ø Scanner
Máy ghi scanner sẽ chuyển các thông tin trên bản đồ tương xứng 1 cách tự động dưới dạng hệ thống raster. Một cách luân phiên nhau, bản đổ có thể được trải rộng ra trên bàn mà đầu scanning di chuyển trong 1 loạt đường thẳng song song nhau. Các đường quét (scan) phải được vector hoá trước khi chúng được đưa vào hệ thống cơ sở dữ liệu vector.
Hình 4 Máy quét (Scanner)
Ø Các bộ phận để in ấn (OUTPUT DEVICES) - Máy in (printer)
Là bộ phận dùng để in ấn các thông tin, bản đổ, dưới nhiều kích thước khác nhau tuỳ theo yêu cầu của người sử dụng, thông thường máy in có khổ từ A3 đến A4. Máy in có thể là máy màu hoặc trắng đen, hoặc là máy in phun mực, Laser, hoặc máy in kim.
Hình 5 Máy in (printer)
Ø Máy vẽ (plotter)
Đối với những yêu cầu cần thiết phải in các bản đổ có kích thước lớn, thường máy in không đáp ứng được mà ta phải dùng đến máy Plotter (máy vẽ). Máy vẽ thường có kích thước của khổ A1 hoặc A0.
Hình 6 Máy vẽ (plotter)
2) Phần mềm (Software)
Là tập hợp các câu lệnh, chỉ thị nhằm điều khiển phần cứng của máy tính thực hiện một nhiệm vụ xác định, phần mềm hệ thống thông tin địa lý có thể là một hoặc tổ hợp các phần mềm máy tính. Phần mềm được sử dụng trong kỹ thuật GIS phải bao gồm các tính năng cơ bản sau:
Ø Nhập và kiểm tra dữ liệu (Data input): Bao gồm tất cả các khía cạnh về biến đổi dữ liệu đã ở dạng bản đồ, trong lĩnh vực quan sát vào một dạng số tương thích. Ðây là giai đoạn rất quan trọng cho việc xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý.
Ø Lưu trữ và quản lý cơ sở dữ liệu (Geographic database): Lưu trữ và quản lý cơ sở dữ liệu đề cập đến phương pháp kết nối thông tin vị trí (topology) và thông tin thuộc tính (attributes) của các đối tượng địa lý (điểm, đường đại diện cho các đối tượng trên bề mặt trái đất). Hai thông tin này được tổ chức và liên hệ qua các thao tác trên máy tính và sao cho chúng có thể lĩnh hội được bởi người sử dụng hệ thống.
Ø Xuất dữ liệu (Display and reporting): Dữ liệu đưa ra là các báo cáo kết quả quá trình phân tích tới người sử dụng, có thể bao gồm các dạng: bản đồ (MAP), bảng biểu (TABLE), biểu đồ, lưu đồ (FIGURE) được thể hiện trên máy tính, máy in, máy vẽ...
Ø Biến đổi dữ liệu (Data transformation): Biến đổi dữ liệu gồm hai lớp điều hành nhằm mục đích khắc phục lỗi từ dữ liệu và cập nhật chúng. Biến đổi dữ liệu có thể được thực hiện trên dữ liệu không gian và thông tin thuộc tính một cách tách biệt hoặc tổng hợp cả hai.
Ø Tương tác với người dùng (Query input): Giao tiếp với người dùng là yếu tố quan trọng nhất của bất kỳ hệ thống thông tin nào. Các giao diện người dùng ở một hệ thống tin được thiết kế phụ thuộc vào mục đích của ứng dụng đó.
Các phần mềm tiêu chuẩn và sử dụng phổ biến hiện nay trong khu vực Châu Á là ARC/INFO, MAPINFO, ILWIS, WINGIS, SPANS, IDRISIW,... Hiện nay có rất nhiều phần mềm máy tính chuyên biệt cho GIS, bao gồm các phần mềm như sau:
Ø Phần mềm dùng cho lưu trữ, xử lý số liệu thông tin địa lý: ACR/INFO, SPAN,ERDAS-Imagine, ILWIS, MGE/MICROSTATION, IDRISIW, IDRISI, WINGIS,
Ø Phần mềm dùng cho lưu trữ, xử lý và quản lý các thông tin địa lý: ER-MAPPER, ATLASGIS, ARCMAP, MAPINFO,..
Tuỳ theo yêu cầu và khả năng ứng dụng trong công việc cũng như khả năng kinh phí của đơn vị, việc lưu chọn một phần mềm máy tính sẽ khác nhau.
3) Con người (Expertise)
Đây là một trong những hợp phần quan trọng của công nghệ GIS, đòi hỏi những chuyên viên hướng dẫn sử dụng hệ thống để thực hiện các chức năng phân tích và xử lý các số liệu. Đòi hỏi phải thông thạo về việc lựa chọn các công cụ GIS để sử dụng, có kiến thức về các số liệu đang được sử dụng và thông hiểu các tiến trình đang và sẽ thực hiện.
4) Dữ liệu địa lý (Geographic data)
Số liệu được sử dụng trong GIS không chỉ là số liệu địa lý (geo-referenced data) riêng lẽ mà còn phải được thiết kế trong một cơ sở dữ liệu (database). Những thông tin địa lý có nghĩa là sẽ bao gồm các dữ kiện về (1) vị trí địa lý, (2) thuộc tính (attributes) của thông tin, (3) mối liên hệ không gian (spatial relationships) của các thông tin, và (4) thời gian. Có 2 dạng số liệu được sử dụng trong kỹ thuật GIS là:
Ø Cơ sở dữ liệu bản đồ: là những mô tả hình ảnh bản đồ được số hoá theo một khuôn dạng nhất định mà máy tính hiểu được. Hệ thống thông tin địa lý dùng cơ sở dữ liệu này để xuất ra các bản đồ trên màn hình hoặc ra các thiết bị ngoại vi khác như máy in, máy vẽ.
§ Số liệu Vector: được trình bày dưới dạng điểm, đường và diện tích, mỗi dạng có liên quan đến 1 số liệu thuộc tính được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu.
§ Số liệu Raster: được trình bày dưới dạng lưới ô vuông hay ô chữ nhật đều nhau, giá trị được ấn định cho mỗi ô sẽ chỉ định giá trị của thuộc tính. Số liệu của ảnh Vệ tinh và số liệu bản đổ được quét (scanned map) là các loại số liệu Raster.
Ø Số liệu thuộc tính (Attribute): được trình bày dưới dạng các ký tự hoặc số, hoặc ký hiệu để mô tả các thuộc tính của các thông tin thuộc về địa lý.
Trong các dạng số liệu trên, số liệu Vector là dạng thường sử dụng nhất. Tuy nhiên, số liệu Raster rất hữu ích để mô tả các dãy số liệu có tính liên tục như: nhiệt độ, cao độ...và thực hiện các phân tích không gian (Spatial analyses) của số liệu. Còn số liệu thuộc tính được dùng để mô tả cơ sở dữ liệu.
Có nhiều cách để nhập số liệu, nhưng cách thông thường nhất hiện nay là số hoá (digitizing) bằng bàn số hoá (digitizer), hoặc thông qua việc sử dụng máy quét ảnh (Scanner)
5) Chính sách và quản lý (Policy and management)
Ðây là hợp phần rất quan trọng để đảm bảo khả năng hoạt động của hệ thống, là yếu tố quyết định sự thành công của việc phát triển công nghệ GIS. Hệ thống GIS cần được điều hành bởi một bộ phận quản lý, bộ phận này phải được bổ nhiệm để tổ chức hoạt động hệ thống GIS một cách có hiệu quả để phục vụ người sử dụng thông tin.
Để hoạt động thành công, hệ thống GIS phải được đặt trong 1 khung tổ chức phù hợp và có những hướng dẫn cần thiết để quản lý, thu thập, lưu trữ và phân tích số liệu, đồng thời có khả năng phát triển được hệ thống GIS theo nhu cầu. Hệ thống GIS cần được điều hành bởi 1 bộ phận quản lý, bộ phận này phải được bổ nhiệm để tổ chức hoạt động hệ thống GIS một cách có hiệu quả để phục vụ người sử dụng thông tin. Trong quá trình hoạt động, mục đích chỉ có thể đạt được và tính hiệu quả của kỹ thuật GIS chỉ được minh chứng khi công cụ này có thể hỗ trợ những người sử dụng thông tin để giúp họ thực hiện được những mục tiêu công việc. Ngoài ra việc phối hợp giữa các cơ quan chức năng có liên quan cũng phải được đặt ra, nhằm gia tăng hiệu quả sử dụng của GIS cũng như các nguồn số liệu hiện có.
Như vậy, trong 5 hợp phần của GIS, hợp phần chính sách và quản lý đóng vai trò rất quan trọng để đảm bảo khả năng hoạt động của hệ thống, đây là yếu tố quyết định sự thành công của việc phát triển công nghệ GIS.
Trong phối hợp và vận hành các hợp phần của hệ thống GIS nhằm đưa vào hoạt động có hiệu quả kỹ thuật GIS, 2 yếu tố huấn luyện và chính sách - quản lý là cơ sở của thành công. Việc huấn luyện các phương pháp sử dụng hệ thống GIS sẽ cho phép kết hợp các hợp phần: (1) Thiết bị (2) Phần mềm (3) Chuyên viên và (4) Số liệu với nhau để đưa vào vận hành. Tuy nhiên, yếu tố chính sách và quản lý sẽ có tác động đến toàn bộ các hợp phần nói trên, đồng thời quyết định đến sự thành công của hoạt động GIS.
3. Chức năng của GIS
Một hệ GIS phải đảm bảo được 6 chức năng cơ bản sau:
Ø Capture: thu thập dữ liệu. Dữ liệu có thể lấy từ rất nhiều nguồn, có thể là bản đồ giấy, ảnh chụp, bản đồ số…
Ø Store: lưu trữ. Dữ liệu có thể được lưu dưới dạng vector hay raster.
Ø Query: truy vấn (tìm kiếm). Người dùng có thể truy vấn thông tin đồ hoạ hiển thị trên bản đồ.
Ø Analyze: phân tích. Đây là chức năng hộ trợ việc ra quyết định của người dùng. Xác định những tình huống có thể xảy ra khi bản đồ có sự thay đổi.
Ø Display: hiển thị. Hiển thị bản đồ.
Ø Output: xuất dữ liệu. Hỗ trợ việc kết xuất dữ liệu bản đồ dưới nhiều định dạng: giấy in, Web, ảnh, file…
4 . Vector và Raster Models
Hệ thống thông tin địa lý làm việc với hai dạng khác nhau của thông tin địa lý - đó là vector và raster. Trong kiểu vector, thông tin là các điểm (point), đường (line), và vùng (polygon) được mã hoá và lưu theo toạ độ x, y. Một vị trí có đặc tính điểm, như hố khoan được miêu tả bởi toạ độ x, y. Các yếu tố có đặc tính đường, giống như các đường giao thông hoặc các sông được lưu bởi một tập hợp toạ độ các điểm. Các yếu tố có đặc tính vùng, như khu vực bán hàng và lưu vực sông, có thể được lưu bởi toạ độ của một đường bao đóng kín. Kiểu vector vô cùng hữu dụng để miêu tả các thuộc tính riêng rẽ, nhưng không hữu dụng đối với các thuộc tính biến thiên liên tục giống như loại đất hoặc mô tả vùng ảnh hưởng của các bệnh viện. Kiểu raster dành cho mô tả các đối tượng có thuộc tính biên thiên liên tục. Raster image bao gồm hệ thống mạng lưới các ô nhỏ như ảnh quét hoặc tranh vẽ. Cả hai kiểu vector và raster được dùng để lưu các thông tin địa lý đều có những mặt mạnh và mặt yếu.
Mô hình dữ liệu vector hình thành trên cơ sở các vector với thành phần cơ bản là điểm. Các đối tượng khác được tạo ra bằng cách nối các điểm bởi các đường thẳng hoặc các cung. Vùng bao gồm một tập các đường thẳng. Thuật ngữ đa giác đồng nghĩa với vùng trong cơ sở dữ liệu vector vì đa giác tạo bởi các đường thẳng nối với các điểm. Như vậy, mô hình dữ liệu vector sử dụng các đoạn thẳng hay điểm rời rạc để nhận biết các vị trí của thế giới thực.
Mô hình dữ liệu Raster không gian được chia thành các ô lưới đều, thường được gọi là các điểm ảnh (pixel). Mỗi ô gồm một giá trị đơn và vị trí của nó. Độ phân giải của raster phụ thuộc vào kích thước điểm ảnh của nó. Kích thước điểm ảnh càng nhỏ, độ phân giải càng cao.
5 . Các đặc điểm của GIS
1) Khả năng chồng xếp các bản đồ (Map Overlaying)
Việc chồng lắp các bản đồ trong kỹ thuật GIS là một khả năng ưu việt của GIS trong việc phân tích các số liệu thuộc về không gian, để có thể xây dựng thành một bản đồ mới mang các đặc tính hoàn toàn khác với bản đồ trước đây. Dựa vào kỹ thuật chồng lắp các bản đồ mà ta có các phương pháp sau:
Ø Phương pháp cộng (sum)
Ø Phương pháp nhân (multiply)
Ø Phương pháp trừ (substract)
Ø Phương pháp chia (divide)
Ø Phương pháp tính trung bình (average)
Ø Phương pháp hàm số mũ (exponent)
Ø Phương pháp che (cover)
Ø Phương pháp tổ hợp (crosstabulation)
Hình 10 Nguyên lý khi chồng xếp các bản đồ
Hình 11 Việc chồng lắp các bản đồ theo phương pháp cộng
Hình 12 Một thí dụ trong việc chồng lắp các bản đồ.
2) Khả năng phân loại các thuộc tính (Reclassification)
Một trong những điểm nổi bật trong tất cả các chương trình GIS trong việc phân tích các thuộc tính số liệu thuộc về không gian là khả năng của nó để phân loại các thuộc tính nổi bật của bản đồ. Nó là một quá trình nhằm chỉ ra một nhóm thuộc tính thuộc về một cấp nhóm nào đó. Một lớp bản đồ mới được tạo ra mang giá trị mới, mà nó được tạo thành dựa vào bản đồ trước đây.
Việc phân loại bản đồ rất quan trọng vì nó cho ra các mẩu khác nhau. Một trong những điểm quan trọng trong GIS là giúp để nhận biết được các mẩu đó. Đó có thể là những vùng thích nghi cho việc phát triển đô thị hoặc nông nghiệp mà hầu hết được chuyển sang phát triển dân cư. Việc phân loại bản đồ có thể được thực hiện trên 1 hay nhiều bản đồ..
Hình 13 Một thí dụ trong việc phân loại lại một bản đồ.
3) Khả năng phân tích (SPATIAL ANALYSIS)
a) Tìm kiếm (Searching)
Nếu dữ liệu được mã hoá trong hệ vector sử dụng cấu trúc lớp hoặc lớp phủ, thì dữ liệu được nhóm lại với nhau sau cho có thể tìm kiếm một lớp 1cách dễ dàng.
Trong GIS phương pháp này khó khăn khi mỗi một thành phần có nhiều thuộc tính. Một hệ lớp đơn giản yêu cầu dữ liệu đối với mỗi lớp phải được phân lớp trước khi đưa vào.
Vd: Tìm đường đi trên xe taxi, tìm đặc tính của một chủ hộ nào đó trên bản đồ giai thửa, theo dõi hướng bay của các loài chim di cư.
Phép logic: Các thủ tục tìm kiếm dữ liệu sử dụng các thuật toán logic Boole để thao tác trên các thuộc tính và đặc tính không gian. Đại số Boole sử dụng các toán tử AND, OR, NOT tuỳ từng điều kiện cụ thể cho giá trị đúng, sai.
Hình 14 Biểu đồ hình và bảng của các phép toán logic
Các phép toán logic không có tính chất giao hoán, chỉ có mức độ ưu tiên cao hơn. Nó không chỉ được áp dụng cho các thuộc tính mà cho các đặc tính không gian.
TD: Cho 2 bản đồ A & B như dưới với thuật toán and và điều kiện “Tìm những vị trí có đất phù sa và đang canh tác lúa” ta tìm kiếm được những đối tượng không gian như bản đồ C.
Hình 15 Ứng dụng thuật toán logic trong tìm kiếm không gian
b) Vùng đệm (Buffer zone)
Nếu đường biên bên trong thì gọi là lõi còn nếu bên ngoài đường biên thì gọi là đệm (buffer). Vùng đệm sử dụng nhiều thao tác phân tích và mô hình hoá không gian.
Hình 16 Bản đồ vùng đệm với các khoảng cách khách nhau
c) Nội suy (Spatial Interpolation)
Trong tình huống thông tin cho ít điểm, đường hay vùng lựa chọn thì nội suy hay ngoại suy phải thực hiện để có nhiều thông tin hơn. Nghĩa là phải giải đoán giá trị hay tập giá trị mới, phần này mô tả nội suy hướng điểm, có nghĩa 1 hay nhiều điểm trong không gian được sử dụng để phát sinh giá trị mới cho vị trí khác nơi không đo dữ liệu được trực tiếp.
Hình 17 Phương thức và kết quả nội suy điểm
Hình 18 Nội suy giá trị pH đất tại các điểm khảo sát
d) Tính diện tích (Area Calculation)
Ø Phương pháp thủ công:
+ Đếm ô
+ Cân trọng lượng
+ Đo thước tỷ lệ
Ø Phương pháp GIS:
+ 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
Với các chức năng nêu trên, kỹ thuật GIS có khả năng giải đáp được các dạng câu hỏi như sau:
Ø 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.
Ø 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.
Ø 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.
Ø 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.
Ø Các giải pháp tốt nhất để đáp ứng mục tiêu nghiên cứu
Ø Các mô hình nhằm giả định các phương án khác nhau
Hãy like nếu bài viết có ích →
Kết bạn với gisgpsrs trên Facebook
để nhận bài viết mới nóng hổi
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét