Đang tải... (xem toàn văn)
Bài giảng môn học cơ sở hệ thống thông tin địa lý bài 4 ths đinh quang toàn
PHÂN TÍCH DỮ LIỆU 1. KHÁI NIỆM GIS được phân biệt với các loại hệ thống thông tin khác nhờ vào chức năng phân tích dữ liệu, đặc biệt là các chức năng phân tích không gian. Các chức năng này sử dụng dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính của cơ sở dữ liệu GIS để trả lời cho các vấn đề đặt ra trong thế giới thực. Do tính chất phức tạp của các câu hỏi có thể đặt ra, các phép phân tích không gian có thể là chồng lớp số học hoặc luận lý đơn giản cho đến các phân tích mô hình phức tạp. 1. KHÁI NIỆM Để có thể thực hiện các phân tích dữ liệu một cách hiệu quả đòi hỏi dữ liệu phải được lưu trữ, tổ chức, sắp xếp hợp lý. Dữ liệu thường được tổ chức thành các lớp dữ liệu. Mỗi lớp dữ liệu thường bao gồm tập hợp các đối tượng địa lý liên quan với nhau và thường được tổ chức theo chủ đề, cùng kiểu biểu diễn. Vd Lớp dữ liệu giao thông gồm đường sắt, đường bộ… Lớp dữ liệu thủy văn gồm sông, suối, hồ 1. KHÁI NIỆM Phân tích dữ liệu có thể được nhóm vào 3 nhóm chức năng chính - Phân tích dữ liệu không gian - Phân tích dữ liệu thuộc tính - Phân tích kết hợp dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính 2. PHÂN TÍCH DỮ LIỆU KHÔNG GIAN 2.1. CHUYỂN ĐỔI ĐỊNH DẠNG DỮ LIỆU Có rất nhiều hệ GIS khác nhau và thường mỗi hệ GIS lưu dữ liệu theo một định dạng dữ liệu riêng biệt. Để sử dụng dữ liệu tạo ra từ 1 hệ thống thông tin khác hoặc ngay cả 1 hệ GIS khác cũng cần phải chuyển đổi định dạng dữ liệu sang cấu trúc dữ liệu và dạng tập tin phù hợp với hệ GIS đang sử dụng. Quá trình chuyển đổi có thể rất nhanh hoặc dễ dàng trong trường hợp không đòi hỏi xử lý phức tạp. VD tập tin raster số được nhập vào hệ raster GIS có thể không đòi hỏi định dạng lại, chỉ cần thay đổi 1 số thông số mô tả như tên, nguồn gốc, kích thước… 2. PHÂN TÍCH DỮ LIỆU KHÔNG GIAN 2.1. CHUYỂN ĐỔI ĐỊNH DẠNG DỮ LIỆU Quá trình chuyển đổi có thể tốn thời gian và chi phí nếu dữ liệu không ở định dạng thích hợp với hệ GIS. VD như chuyển thông tin được số hóa bằng phần mềm vẽ thiết kế CAD vào GIS. Kỹ thuật viên vẽ CAD thường chỉ chú ý đến biểu diễn các đối tượng cho đúng màu sắc và vị trí mà không quan tâm đến việc biểu diễn các đối tượng như những phần tử đồ học độc lập. VD một mảnh đất nằm gần sông thường được biểu diễn như là 1 phần ranh giới của nhà và ranh giới của sông… Do vậy khi chuyển dữ liệu CAD vào GIS thường gặp những tình huống như vùng không đóng kín, các đường không gặp nhau… như vậy tốn nhiều thời gian để biên tập dữ liệu. 2. PHÂN TÍCH DỮ LIỆU KHÔNG GIAN 2.1. CHUYỂN ĐỔI ĐỊNH DẠNG DỮ LIỆU Quá trình chuyển đổi dữ liệu vector sang raster được gọi là raster hóa và quá trình ngược lại gọi là vector hóa. Quá trình raster hóa gồm 3 bước - Bước 1 – xây dựng 1 lưới raster với kích thước ô hay pixel xác định chồng phủ lên trên khu vực thể hiện của dữ liệu vector và chỉ định giá trị zero cho tất cả pixel. - Bước 2 – thay đổi giá trị của các pixel tương ứng tới các điểm, đường hoặc ranh giới vùng. - Bước 3 – điền các pixel nằm bên trong vùng với giá trị vùng. Sai số từ quá trình raster hóa thường liên quan đến thuật toán thiết kế, kích thước của pixel, và mức độ phức tạp của ranh giới. 2. PHÂN TÍCH DỮ LIỆU KHÔNG GIAN 2.2. CHUYỂN ĐỔI HÌNH HỌC - Chuyển đổi hình học từ bản đồ đến bản đồ - chuyển đổi 1 bản đồ số hóa từ bàn số hóa có tọa độ của các phần tử hình học đo theo đơn vị inch hoặc cm thành các phần tử hình học có tọa độ theo hệ tọa độ chiếu quy định. - Chuyển đổi hình học từ ảnh đến bản đồ - áp dụng đối với dữ liệu thu thập từ vệ tinh và ảnh quét, chuyển đổi tọa độ ảnh dạng hàng – cột sang tọa độ chiếu quy định. Chuyển đổi hình học còn được gọi là địa tham chiếu. Là quá trình sử dụng tập các điểm không chế và các phương trình chuyển đổi để đăng ký bản đồ số hóa, ảnh quét, ảnh vệ tinh theo 1 hệ thống tọa độ chiếu quy định. Sai số RME – Root Mean Square Error được sử dụng để đo lường chất lượng của kết quả chuyển đổi hình học. RME đo lường sự khác biệt giữa vị trí thực và vị trí ước đoán của các điểm khống chế. 2. PHÂN TÍCH DỮ LIỆU KHÔNG GIAN 2.2. CHUYỂN ĐỔI HÌNH HỌC a. Các phương pháp chuyển đổi Các phương pháp chuyển đổi được phân biệt bởi đặc tính hình học được bảo toàn và bởi những thay đổi cho phép. - Chuyển đổi tương tự hay chuyển đổi Helmert cho phép xoay hình chữ nhật, bảo toàn hình dáng nhưng không bảo toàn kích thước. - Chuyển đổi Affine cho phép biến dạng góc của hình chữ nhật nhưng bảo toàn tính song song của các đường. Được sử dụng trong chuyển đổi từ bản đồ đến bản đồ, hoặc ảnh đến bản đồ. - Chuyển đổi Projective cho phép biến dạng cả về góc lẫn độ dài, cho phép hình chữ nhật biến thành hình 4 cạnh thẳng bất kỳ. Được sử dụng để chuyển đổi ảnh hàng không do có những dịch chuyển phần tử ảnh do sự khác biệt của địa hình. 2. PHÂN TÍCH DỮ LIỆU KHÔNG GIAN 2.2. CHUYỂN ĐỔI HÌNH HỌC b. Chuyển đổi Affine Cho phép đối tượng – ví dụ 1 hình chữ nhật xoay, dịch chuyển, làm nghiêng và thay đổi tỷ lệ không giống nhau trên 2 trục tọa độ x, y trong khi vẫn đảm bảo tính song song của các đường trong hình chữ nhật - Phép xoay – xoay trục x và trục y của đối tượng quanh gốc. - Phép dịch chuyển – dịch chuyển tuyến tính tọa độ của đối tượng đến 1 vị trí mới. - Phép nghiêng – cho phép các trục không vuông gốc với nhau, làm thay đổi hình dáng của hình chữ nhật. - Phép rút tỷ lệ - cho phép làm thay đổi tỷ lệ bằng cách mở rộng hay thu nhỏ theo chiều x hoặc chiều y. . dụng dữ liệu tạo ra từ 1 hệ thống thông tin khác hoặc ngay cả 1 hệ GIS khác cũng cần phải chuyển đổi định dạng dữ liệu sang cấu trúc dữ liệu và dạng tập tin phù hợp với hệ GIS đang sử dụng. Quá. loại hệ thống thông tin khác nhờ vào chức năng phân tích dữ liệu, đặc biệt là các chức năng phân tích không gian. Các chức năng này sử dụng dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính của cơ sở. ĐỔI HÌNH HỌC - Chuyển đổi hình học từ bản đồ đến bản đồ - chuyển đổi 1 bản đồ số hóa từ bàn số hóa có tọa độ của các phần tử hình học đo theo đơn vị inch hoặc cm thành các phần tử hình học có