BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG……………… TIỄU LUẬN Tìm hiểu về hệ thống thông tin địa lý – GIS và các ứng dụng của GIS 1 LỜI CẢM ƠN Chúng em xin chân thành cảm ơn Khoa Công nghệ Thông tin , trường đại học Giao Thông vận tải TP. HCM đã tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em học tập và thực hiện đề tài tốt nghiệp này. Chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy Đặng Nhân Cách đã tận tình hướng dẫn chỉ bảo chúng em trong quá trình thực hiện đề tài. Chúng em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong khoa Công nghệ Thông tin đã tận tình giảng dạy , trang bị cho em những kiến thức quý báu trong năm vừa qua. Chúng con xin chân thành cảm ơn Ông Bà, Cha Mẹ đã luôn động viên ủng hộ vật chất lẫn tinh thần trong suốt thời gian qua. Chúng em xin cảm ơn sự quan tâm giúp đỡ và ủng hộ của các anh chị bạn bè trong quá trình thực hiện khóa đề tài. Mặc dù đã cố gắng hoàn thành khóa luận trong phạm vi và khả năng cho phép nhưng chắc chắn sẽ ko tránh khỏi những thiếu sót. Chúng em rất mong nhận được sự thông cảm, góp ý và tận tình chỉ bảo của quý thầy cô và các bạn. TP. Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2010 Nhóm sinh viên thực hiện: Nguyễn Quốc Phòng - Nguyễn Mạnh Cường 2 MỞ ĐẦU Từ vài thập niên trở lại đây, công nghệ GIS (Geographical Information Systems) đã có những bước phát triển và ứng dụng không chỉ trong lĩnh vực địa lý, mà trong nhiều lĩnh vực khác của khoa học và của cuộc sống hàng ngày như: đô thị hóa, thương mại, phát triển cơ sở hạ tầng, bản đồ điện tử, hoạt động quân sự v.v Hiểu theo cách đơn giản nhất, GIS bao gồm các lớp thông tin về một địa điểm nhằm tăng thêm khả năng hiểu biết về địa điểm này. Từ một góc độ khác GIS là sự ứng dụng liên giao giữa công nghệ thông tin và lý thuyết địa lý. Một trong những thế mạnh của công nghệ địa tin học này là khả năng bản đồ hóa (mapping) các thông tin và các kiểu cơ sở dữ liệu khác nhau nhằm đưa ra một bộ cơ sở dữ liệu cho phép người sử dụng có thể lưu trữ, xử lý, phân tích, lựa chọn, loại trừ thông tin v.v…, nói chung là hàng loạt các thao tác liên quan đến thông tin, để phục vụ cho một mục đích chuyên biệt nào đó. Hiện tại ở các nước tiên tiến GIS có thể nói là phát triển ngày càng mạnh tuy nhiên ở Việt Nam GIS còn hạn chế và ít phổ biến vì vậy chúng em đã thực hiện đề tài “ Tìm hiểu về hệ thống thông tin địa lý – GIS và các ứng dụng của GIS”. Mục đích của đề tài là tìm hiểu rõ hơn về GIS và các ứng dụng của GIS, tác dụng của GIS trong cuộc sống hiện nay. Giới thiệu cho mọi người biết về GIS và ứng dụng của nó trong các lĩnh vực. Từ đó nhận ra tầm quan trọng của nó trong cuộc sông hiện đại với kỹ thuật ngày càng phát triển mạnh mẽ …. 3 MỤC LỤC MỞ ĐẦU 2 Chương 1: GIỚI THIỆU 9 1.1 GIS là gì 9 1.2 Lịch sử hình thành và phát triển đến nay: 10 1.2.1 GIS với Việt Nam: 11 1.3 Giới thiệu mô hình công nghệ GIS: 12 Chương 2: CÁC THÀNH PHẦN CỦA GIS 14 2.1 Phần cứng : 14 2.2 Phần mềm : 14 2.3 Dữ liệu : 15 2.4 Con người : 15 2.5 Phương pháp: 16 Chương 3: CÁCH THỨC LÀM VIỆC CỦA GIS 17 3.1 Tham khảo địa lý: 17 3.2 Mô hình vector và Raster: 17 3.2.1 Mô hình vector: 18 3.2.2 Mô hình raster: 18 3.2.3 Phân tích các yếu tố: 18 Chương 4: NHIỆM VỤ CỦA GIS 28 4.1. Thu thập dữ liệu: 29 4.2. Lưu trữ và truy cập dữ liệu 30 4.3 Tìm kiếm và phân tích dữ liệu không gian 32 4.3.1 Buffer ( Tìm kiếm dữ liệu trong vùng không gian ) 32 4.3.2 Geocoding ( Tìm kiếm theo địa chỉ ). 34 4.3.3 Network ( phân tích mạng ). 35 4.3.4 Overlay ( phủ trùm hay chồng bản đồ ) 37 4.3.5 Proximity (Tìm kiếm trong khoảng cận kề). 39 4.4 Hiển thị bản đồ 40 4 4.5 Xuất dữ liệu . 42 Chương 5 : DỮ LIỆU CHO GIS 43 5.1 Có 3 cách mô hình dữ liệu trong GIS: 43 5.1.1 Mô hình dữ liệu vector 43 5.1.2 Mô hình dữ liệu raster 49 5.1.3 Mô hình dữ liệu TIN 54 5.2. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu của GIS 58 5.3 Các thành phần dữ liệu bản đồ chức năng 60 Chương 6: CÁC CÔNG NGHỆ LIÊN QUAN 61 6.1.Thành lập bản đồ: 61 6.1.1 Desktop mapping: 61 6.1.2 Mapinfo: 61 6.1.3 ArcGIS desktop: 62 6.2.CAD ( trợ giúp thiết kế nhờ máy tính ) 63 6.3.Viễn thám và GPS ( hệ thống định vị toàn cầu) 63 6.4. DBMS ( hệ quản trị cơ sở dữ liệu): 64 6.5. Internet và network computer ( mạng máy tính và truyền thông) 64 Chương7: CÁC BÀI TOÁN ỨNG DỤNG GIS 65 7.1.Các lĩnh vực dùng chung, chia sẽ kỹ thuật và cung cấp dữ liệu cho GIS 65 7.1.1 Trắc địa: 65 7.1.2 Bản đồ: 65 7.1.3 Viễn Thám: 65 7.2.Các ứng dụng áp dụng công nghệ GIS như là một công cụ để quản lý , phân tích dữ liệu và trợ giúp tạo quyết định 66 7.2.1 Quản lý và điều tra tài nguyên: 66 7.2.2 GIS với môi trường: 71 7.2.3 Hoạt động về nghiên cứu khoa học trong các trường đại học và viện nghiên cứu: 72 Chương 8: PHÁT TRIỂN GIS TRONG ỨNG DỤNG TƯƠNG LAI 74 5 8.1 GIS trên Internet ( ArcGIS Server ) 74 8.2 Khung GIS chuẩn 75 8.3 Chi phí thấp. 75 8.4 Các ứng dụng web 75 8.5 Các mẩu ứng dụng web 75 8.6 Hỗ trợ đa miền. 76 8.7 Hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình. 76 8.8 Các phần mở rộng của Arc GIS server. 76 8.9 Cung cấp nhiều tài nguyên cho các lập trình viên 76 Chương 9: KẾT LUẬN 79 6 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Mô hình công nghệ GIS. Hình 3.1: Định dạng dữ liệu Vector và Raster Hình 3.2: Quan hệ tọa độ địa lý trực quan. Hình 3.3: Mặt Cầu và mặt Elip Hình 3.4: Mặt phẳng hệ tọa độ quy chiếu Hình 3.4: Minh họa cách chiếu bề mặt cong lên mặt phẳng. Hình 3.5: Mặt chiếu hình tròn. Hình 3.6: Mặt chiếu hình trụ. Hình 3.7: Các vị trí của mặt phẳng phương vị. Hình 4.1: Quan hệ giữa các nhóm chức năng của GIS Hình 4.2: Buffer bên trong một hình có bán kính xác định. Hình 4.3: Kết quả tìm kiếm theo địa chỉ. Hình 4.4: Kết quả tìm kiếm trên mạng giao thông. Hình 4.5: Phép hợp. Hình 4.6: Phép giao. Hình 4.7: Phép đồng nhất. Hình 5.1: Bản đồ với mô hình dữ liệu vector. Hình 5.2: Đối tượng point trên bản đồ. Hình 5.3: Đối tượng line trên bản đồ. Hình 5.4: Đối tượng polyon trên bản đồ. Hình 5.5: Buffer Hình 5.6: Defference 7 Hình 5.7: Clip Hình 5.8: Intersect. Hình 5.9: Convex hull. Hình 5.10: Sysmetric diffence. Hình 5.11: Cut. Hình 5.12: Union. Hình 5.13: Bản đồ với dữ liệu Raster. Hình 5.14: Hình chụp từ máy bay. Hình 5.15: Biến đổi từ dữ liệu vector sang raster. Hình 5.16: Mảng cell và bảng thuộc tính. Hình 5.17: Biểu diễn các đối tượng cơ sở trong Raster. Hình 5.18: Chuyển đổi dữ liệu raster sang vector. Hình 5.19: Bản đồ với mô hình dự liệu TIN. Hình 5.20: Mô hình cấu trúc mạng TIN. Hình 5.21: Biểu diễn TIN từ trước đối tượng cơ bản. Hình 5.22: Tam giác trong mạng. Hình 5.23: Độ dốc bề mặt tam giác. Hình 5.24: Các đối tượng hình học cơ bản trong TIN. Hình 7.1: bản đồ kiểm soát mực nước ngầm. Hình 7.2: Kiểm soát và phục hồi mực nước ngầm. Hình 7.3: Phân tích hệ thống song ngòi. Hình 7.4: Quản lý các lưu vực sông. Hình 7.5: Kiểm soát các nguồn nước. 8 Hình 7.6: TP Brno. Hình 7.7: Mô phỏng tài nguyên đất. Hình 7.8: Phân tích xu hướng xây dựng. Hình 7.9: Tài nguyên đất. 9 Chương 1: GIỚI THIỆU 1.1 GIS là gì Hệ Thông tin địa lý (GIS) là một công cụ máy tính để lập bản đồ và phân tích các sự vật, hiện tượng thực trên trái đất. Công nghệ GIS kết hợp các thao tác cơ sở dữ liệu thông thường (như cấu trúc hỏi đáp) và các phép phân tích thống kê, phân tích địa lý, trong đó phép phân tích địa lý và hình ảnh được cung cấp duy nhất từ các bản đồ. Những khả năng này phân biệt GIS với các hệ thống thông tin khác và khiến cho GIS có phạm vi ứng dụng rộng trong nhiều lĩnh vực khác nhau (phân tích các sự kiện, dự đoán tác động và hoạch định chiến lược). Hiện nay, những thách thức chính mà chúng ta phải đối mặt - bùng nổ dân số, ô nhiễm, phá rừng, thiên tai - chiếm một không gian địa lý quan trọng. Khi xác định một công việc kinh doanh mới (như tìm một khu đất tốt cho trồng chuối, hoặc tính toán lộ trình tối ưu cho một chuyến xe khẩn cấp), GIS cho phép tạo lập bản đồ, phối hợp thông tin, khái quát các viễn cảnh, giải quyết các vấn đề phức tạp, và phát triển các giải pháp hiệu quả mà trước đây không thực hiện được. GIS là một công cụ được các cá nhân, tổ chức, trường học, chính phủ và các doanh nghiệp sử dụng nhằm hướng tới các phương thức mới giải quyết vấn đề. Lập bản đồ và phân tích địa lý không phải là kỹ thuật mới, nhưng GIS thực thi các công việc này tốt hơn và nhanh hơn các phương pháp thủ công cũ. Trước công nghệ GIS, chỉ có một số ít người có những kỹ năng cần thiết để sử dụng thông tin địa lý giúp ích cho việc giải quyết vấn đề và đưa ra các quyết định. Ngày nay, GIS là một ngành công nghiệp hàng tỷ đô la với sự tham gia của hàng trăm nghìn người trên toàn thế giới. GIS được dạy trong các trường phổ thông, trường đại học trên toàn thế giới. Các chuyên gia của mọi lĩnh vực đều nhận thức được những ưu điểm của sự kết hợp công việc của họ và GIS. GIS là một hệ thống [...]... nghĩa bảng, quản lý các giao dịch do đó ta có thể lưu các dữ liệu đồ địa lý dưới dạng các đối tượng hình học trực tiếp trong các cột của bảng quan hệ và nhiều công việc khác Phần mềm GIS cung cấp các chức năng và các công cụ cần thiết để lưu giữ, phân tích và hiển thị thông tin địa lý Các thành phần chính trong phần mềm GIS là: + Công cụ nhập và thao tác trên các thông tin địa lý + Hệ quản trị cơ sở... quản lý CSDL GIS và đảm bảo hệ thống vận hành tốt Người thiết kế CSDL: xây dựng các mô hình dữ liệu lôgic và vật lý Người phát triển: xây dựng hoặc cải tạo các phần mềm GIS để đáp ứng các nhu cầu cụ thể 2.5 Phương pháp: Một hệ GIS thành công theo khía cạnh thiết kế và luật thương mại là được mô phỏng và thực thi duy nhất cho mỗi tổ chức 16 Chương 3: CÁCH THỨC LÀM VIỆC CỦA GIS GIS lưu giữ thông tin về. .. quản lý hệ thống và phát triển những ứng dụng GIS trong thực tế Người sử dụng GIS có thể là những chuyên gia kỹ thuật, người thiết kế và duy trì hệ thống, hoặc những người dùng GIS để giải quyết các vấn đề trong công việc Người dùng GIS là những người sử dụng các phần mềm GIS để giải quyết các bài toán không gian theo mục đích của họ Họ thường là những người được đào tạo tốt về lĩnh vực GIS hay là các. .. bản đồ Phân tích và mô hình: số liệu tổng hợp và chuyển đổi chỉ là một phần của GIS Những yêu cầu tiếp theo là khả năng giải mã và phân tích về mặt định tính và định lượng thông tin đã thu thập Dữ liệu ra: một trong các phương diện công nghệ GIS là sự thay đổi của các phương pháp khác nhau trong đó thông tin có thể hiển thị khi nó được xử lý bằng GIS Các phương pháp truyền thống là bảng và đồ thị có thể... khảo địa lý cho phép định vị đối tượng (như khu vực rừng hay địa điểm thương mại) và sự kiện (như động đất) trên bề mặt quả đất phục vụ mục đích phân tích 3.2 Mô hình vector và Raster: Hệ thống thông tin địa lý làm việc với hai dạng mô hình dữ liệu địa lý khác nhau về cơ bản - mô hình vector và mô hình raster Trong mô hình vector, thông tin về điểm, đường và vùng được mã hoá và lưu dưới dạng tập hợp các. .. các dạng dữ liệu có đường biên không rõ ràng Raster được ứng dụng nhiều trong phân tích bề mặt liên tục Hình 3.1: Định dạng dữ liệu Vector và Raster 3.2.3.1 Hệ toạ độ địa lý và hệ toạ độ quy chiếu Vị trí của vật thể trong không gian đều phải gắn liền với một hệ toạ độ Trong GIS, để biểu diễn dữ liệu không gian người ta thường dùng 2 hệ toạ độ: hệ toạ độ địa lý và hệ toạ độ quy chiếu Hệ toạ độ địa lý. .. là hệ toạ độ lấy mặt cầu ba chiều bao quanh trái đất làm cơ sở Một điểm được xác định bằng kinh độ và vĩ độ của nó trên mặt cầu 19 Hệ toạ độ quy chiếu là hệ toạ độ hai chiều thu được bằng cách chiếu dữ liệu bản đồ nằm trên hệ toạ độ địa lý về một mặt phẳng 3.2.3.2 Hệ toạ độ địa lý Hệ tọa độ địa lý sử dụng bề mặt hình cầu để xác định vị trí của một điểm trên trái đất Đơn vị đo của hệ là độ Vì đây là hệ. .. với việc quản lý dữ liệu địa lý Một số hệ GIS được sử dụng rộng rãi đã xây dựng CSDL trên cơ sở tổ hợp mô hình quan hệ quản lý thuộc tính phi hình học và lựợc đồ chuyên dụng, phi quan hệ để lưu trữ, xử lý dữ liệu không gian Một vài GIS khác đã lợi dụng các phương tiện của lược đồ lưu trữ CSDL quan hệ để quản lý cả hai loại dữ liệu hình học và phi hình học Phương tiện truy nhập trong CSDL GIS bao gồm... thể nhập địa chỉ của đối tượng cần tìm Quy trình xử lý trải qua các bước sau: 34  Chuẩn hoá giá trị địa chỉ vừa nhập vào bằng cách tách nó thành các thành phần địa chỉ nhỏ  Geocoding service sau đó sẽ tìm trong nguồn dữ liệu tham chiếu để xác định các đối tượng có các thành phần địa chỉ tương ứng với dữ liệu nhập vào Mỗi kiểu geocoding service sẽ quy định các định dạng của các thành phần địa chỉ này... tin địa lý hoặc chứa những tham khảo địa lý hiện (chẳng hạn như kinh độ, vĩ độ hoặc toạ độ lưới quốc gia), hoặc chứa những tham khảo địa lý ẩn (như địa chỉ, mã bưu điện, tên vùng điều tra dân số, bộ định danh các khu vực rừng hoặc tên đường) Mã hoá địa lý là quá trình tự động thường được dùng để tạo ra các tham khảo địa lý hiện (vị trí bội) từ các tham khảo địa lý ẩn (là những mô tả, như địa chỉ) Các . chế và ít phổ biến vì vậy chúng em đã thực hiện đề tài “ Tìm hiểu về hệ thống thông tin địa lý – GIS và các ứng dụng của GIS . Mục đích của đề tài là tìm hiểu rõ hơn về GIS và các ứng dụng của. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG……………… TIỄU LUẬN Tìm hiểu về hệ thống thông tin địa lý – GIS và các ứng dụng của GIS . thêm khả năng hiểu biết về địa điểm này. Từ một góc độ khác GIS là sự ứng dụng liên giao giữa công nghệ thông tin và lý thuyết địa lý. Một trong những thế mạnh của công nghệ địa tin học này là