Đang tải... (xem toàn văn)
GIS – Geograpfic Information System hay hệ thống thông tin địa lý được hình thành từ ba khái niệm: địa lý, thông tin và hệ thống
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KHOA HỌC CƠNG NGHỆ VÀ MƠI TRƯỜNG BÀI TẬP LỚN Mơn: Đánh giá tác động môi trường rủi ro sinh thái Giảng viên hướng dẫn:Ths ĐINH BÁCH KHOA Nhóm sinh viên thực hiện: PHẠM THỊ HƯỜNG ĐOÀN THỊ THÊM NGUYỄN VĂN HIỂU LÊ HẢI LÂM HÀ CHÍ TRUNG Hà nội 20-10-08 MỤC LỤC I).MỞ ĐẦU II).MÔ TẢ PHƯƠNG PHÁP CHỒNG XẾP BẢN ĐỒ VÀ GIS ( PHẠM THỊ HƯỜNG, ĐOÀN THỊ THÊM ) II.1) GIS gì?Lịch sử phát triển GIS II.2) Các thành phần GIS II.3) Chức GIS II.4) Đặc điểm hệ thống thông tin địa lý GIS II.4.a) Khả chồng lấp đồ ( map overlaying ) II.4.b) Khả phân loại thuộc tính ( reclassifation) II.4.c) Khả phân tích ( spatial analysis ) II.4.c.1) Dữ liệu vector II.4.c.2) Hệ thống raster II.4.c.2.1 ) Chuyển đổi sở liệu dạng vector rester II.4.c.2.2) Thuận lợi bất lợi hệ thống liệu raster vector i) Thuận lợi hệ thống sở liệu raster ii) Bất lợi hệ thống liệu raster iii) Thuận lợi hệ thống sở vector iv) Bất lợi hệ thống sở liệu vector II.4.c.3) Mơ hình thơng tin thuộc tính III) PHẦN TÍCH ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA KỸ THUẬT GIS KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG ( NGUYỄN VĂN HIỂU, HÀ CHÍ TRUNG ) III.1).Ưu điểm kỹ thuật GIS III.2).Nhược điểm kỹ thuật GIS III.3) Khả ứng dụng kỹ thuật GIS 1) Nghiên cứu quản lý tài nguyên thiên nhiên môi trường 2) Nghiên cứu điều kiện kinh tế xã hội 3) Nghiên cứu chương trình quy hoạch phát triển 4) Các ứng dụng GIS hoạt động nông nghiệp phát triển nông thôn IV) ỨNG DỤNG CỦA GIS TRONG GIÁM SÁT VÀ DỰ BÁO CÁC SỰ CỐ MÔI TRƯỜNG ( LÊ HẢI LÂM ) a) Trong tượng lũ lụt b) Hiện tượng trượt đất c).Sự cố địa chấn d) Ứng dụng GIS vào đánh giá quản lý rủi ro vùng biển e).Ứng dụng GIS kiểm sốt nhiễm khơng khí f) Ứng dụng GIS giám sát phân bố định lượng chất gây ô nhiễm nước *** Giải thích: I).MỞ ĐẦU ( ditagis.hcmut.edu.vn )Từ xa xưa, thơng tin địa lý nhu cầu cần thiết người hoạt động sinh hoạt hàng ngày vị trí khác Con người muốn hiểu biết thực thể, kiện, tượng nào, xảy đâu, xảy lại Ở quy mô rộng lớn hơn, nhà lãnh đạo địa phương, khu vực, quốc gia cần có thơng tin địa lý cách đầy đủ, xác, kịp thời để đưa sách cách đắn, phù hợp lòng dân, làm cho địa phương, quốc gia ngày phát triển Những nhà quân cần có thơng tin địa lý để có phương án chiến lược, chiến thuật bảo vệ lãnh thổ Những nhà đầu tư cần thơng tin địa lý để tính toán khả hiệu đầu tư Những nhà kinh doanh cần có thơng tin địa lý để quy hoạch chiến lược thị trường, làm cho hàng hóa tiêu thụ nhanh chóng… Ngày nay, với phát triển công nghệ thông tin trước xu tồn cầu hóa, hệ thống thơng tin địa lý ( GIS ) cung cấp kịp thời thông tin cần thiết theo khu vực địa lý để quốc gia xây dựng chiến lược phát triển bền vững có sách độc lập xu chung toàn giới ( my.opera.com )GIS – Geograpfic Information System hay hệ thống thông tin địa lý hình thành từ ba khái niệm: địa lý, thơng tin hệ thống ( wikipedia.org ) Kỹ thuật bắt đầu áp dụng rộng rãi nước phát triển thập niên qua, dạng ứng dụng công nghệ tin học ( Information technology ) nhằm mô tả giới thực ( Real world ) mà lồi người sống - tìm hiểu - khai thác ( my.opera.com )Chức đóng vai trị quan trọng GIS tìm kiếm phân tích liệu khơng gian Tìm kiếm phân tích liệu khơng gian giúp tìm đối tượng đồ họa theo điều kiện đặt hay hỗ trợ việc định người dùng GIS ( nea.gov.vn )Hiện nay, phát triển phần cứng làm cho máy tính có nhiều khả hơn, mạnh ứng dụng GIS trở lên thân thiện với người sử dụng khả hiển thị liệu ba chiều, công cụ phân tích khơng gian giao diện tùy ý II).MƠ TẢ PHƯƠNG PHÁP CHỒNG XẾP BẢN ĐỒ VÀ GIS ( PHẠM THỊ HƯỜNG, ĐOÀN THỊ THÊM ) II.1) GIS gì?Lịch sử phát triển GIS GIS gì? ( nea.gov.vn ) GIS ( Geograpfic Information System ) - hệ thống thông tin địa lý dạng ứng dụng công nghệ thông tin ( information technology ) để lập đồ phân tích vật tượng thực trái đất Công nghệ GIS kết hợp với thao tác sở liệu thông thường ( cấu trúc hỏi đáp ) phép phân tích thống kê, phân tích địa lý, phép phân tích địa lý hình ảnh cung cấp từ đồ ( wikipedia.org ) Những khả phân biệt GIS với hệ thống thơng tin khác khiến cho GIS có phạm vi ứng dụng nhiều lĩnh vực khác : *).Phân tích kiện *) Dự đốn tác động *) Hoạch định chiến lược Lịch sử phát triển GIS - Lịch sử phát triển GIS gắn với ngành khoa học đồ Bản đồ thành lập năm 1570 vùng biển BẮC ÂU Bản đồ trạng đất phủ thành lập kỷ 18 quân đội GIS bắt đầu xây dựng quan địa Canada từ năm 60 kỷ 20 suốt thời gian thập niên 60- 70 GIS vài quan quyền khu vực BẮC MỸ quan tâm nghiên cứu Tới thập niên 80, phần cứng máy tính phát triển mạnh với tính cao, giá lại rẻ đồng thời phát triển nhanh lý thuyết ứng dụng sở liệu với kết thuật toán nhận dạng sử lý ảnh sở liệu tạo điều kiện cho GIS ngày phát triển Ngày với phát triển công nghệ viễn thám đưa GIS lên tầm cao Nhiều cơng trình nghiên cứu cho thấy vai trò quan trọng GIS quản lý, xử lý vấn đề kinh tế, xã hội mơi trường…Vì phần mềm GIS bán nhanh người sử dụng gặp vài trở ngại hệ không tương thích chưa có tiêu chuẩn thống Hiện nay, chương trình giảng dậy GIS ngày phổ biến chuyển hóa II.2) Các thành phần GIS ( NEA.GOV.VN ) GIS kết hợp thành phần chính: phần cứng, phần mềm, liệu, người phương pháp Phần cứng: hệ thống máy tính,thiết bị nhập xuất lưu trữ liệu hệ GIS hoạt động Tùy mục tiêu quy mô tổ chức thông tin địa lý mà nhà quản lý xác định quy mơ cấu hình phần cứng thích hợp Hiện nay, phần mềm GIS chạy nhiều dạng phần cứng, từ máy chủ trung tâm tới máy chạm hoạt động độc lập liên kết mạng Phần mềm: Phần mềm GIS cung cấp chức công cụ cần thiết để lưu trữ, phân tích thể thơng tin địa lý Các thành phần phần mềm GIS là: - Công cụ nhập thao tác thông tin địa lý - Hệ quản trị sở liệu ( DBMS ) - Công cụ hỗ trợ hỏi đáp, phân tích hiển thị địa lý Giao diện đồ họa người – máy ( GUI ) để truy cập công cụ dễ dàng Phương pháp: hệ GIS thành cơng theo khía cạnh kinh tế luật thương mại mô thực thi cho tổ chức Con người: Con người yếu tố định thành công tiến trình kiến tạo hệ thống tính hữu hiệu hệ thống trình khai thác vận hành.Trong hệ thống thơng tin địa lý,người sử dụng GIS chuyên gia kỹ thuật, người thiết kế trì hệ thống, người dùng GIS để giải vấn đề công việc Những chuyên viên công nghệ thông tin địa lý hỗ trợ vấn đề công nghệ hệ thống, đảm bảo hệ thống hoạt động tốt kỹ thuật cập nhật cơng nghệ theo quy chế Người trì hệ thống người quản lý, chịu trách nhiệm toàn hệ thống, bảo đảm hệ thống hoạt động quy chế, an tồn kỹ thuật cơng nghệ II.3) Chức GIS - Quản lý liệu Tra cứu tìm kiếm Phân tích liệu – Thành lập đồ chuyên đề - Biên tập đồ – In ấn đồ II.4) Đặc điểm hệ thống thông tin địa lý GIS ( vocw.edu.vn ) II.4.a) Khả chồng lấp đồ ( map overlaying ) Sự thê quang cảnh vật lớp đồ khác Việc chồng lấp đồ khả ưu việt GIS việc phân tích số liệu thuộc khơng gian, để xây dựng thành đồ mang đặc tính hồn tồn với đồ trước Dựa vào kỹ thuật chồng lấp đồ mà ta có phương pháp sau: - Phương pháp cộng ( sum ) - Phương pháp tính trung bình ( average ) - Phương pháp nhân ( multiply ) - Phương pháp hàm số mũ ( exponent ) - Phương pháp trừ ( substract ) - Phương pháp che ( cover ) - Phương pháp chia ( divide ) - Phương pháp tổ hợp ( crosstabulation ) Nguyên lý chồng lấp đồ Chồng lấp đồ theo phương pháp cộng Minh họa ví dụ chồng lấp đồ II.4.b) Khả phân loại thuộc tính ( reclassifation ) Một điểm bật tất chương trình GIS việc phân tích số liệu thuộc khơng gian khả để phân loại thuộc tính bật đồ Mục đích nhóm thuộc tính thuộc cấp nhóm Một lớp đồ tạo mang giá trị mới, mà tạo thành dựa vào đồ ban đầu Việc phân loại đồ quan trọng cho ta mẩu khác Đó vùng thích nghi với phát triển độ thị nông nghiệp mà hầu hết chuyển sang phát triển dân cư Phân loại đồ thực hay nhiều đồ Một ví dụ việc phân loại đồ II.4.c) Khả phân tích ( spatial analysis ) + Tìm kiếm ( searching ) Nếu liệu mã hóa hệ vector sử dụng cấu trúc lớp lớp phủ liệu nhóm vào với sau tìm kiếm nhóm cách dễ dàng Trong GIS phương pháp khó khăn thành phần có nhiều thuộc tính Một hệ lớp đơn giản yêu cầu liệu lớp phải phân lớp trước đưa vào Ví dụ: tìm đường xe taxi, tìm đặc tính chủ hộ đồ giai thừa, theo dõi hướng bay loài chim di cư Phép logic: thủ tục tìm kiếm liệu sử dụng thuật tốn logic boole để thao tác thuộc tính đặc tính khơng gian Đại số boole sử dụng thuật toán AND, OR, NOT tùy vào điều kiện cụ thể mà cho giá trị sai Biểu đồ hình bảng phép tốn logic Các phép tốn logic khơng có tính chất giao hốn có mức độ ưu tiên cao Nó khơng áp dụng cho thuộc tính mà đặc tính khơng gian + Vùng đệm ( buffer zone ) Nếu đường biên bên gọi lọi, cịn bên ngồi đường biên gọi đệm ( buffer ) Vùng đệm sử dụng nhiều tao tác phân tích mơ hình hóa khơng gian + Nội suy ( spatial interpolation ) Trong tình thơng tin cho điểm, đường hay vùng lựa chọn nội suy hay ngoại suy phải thực để có nhiều thơng tin Nghĩa phải giải đoán giá trị hay tập giá trị mới, phần mơ tả nội suy hướng điểm, có nghĩa hay nhiều điểm không gian sử dụng để phát sinh giá trị cho vị trí khác nơi khơng đo liệu trưc tiếp + tính diện tích ( Area calculation ) *) Phương pháp thủ công: đếm ô, cân trọng lượng, đo thước tỷ lệ *) Phương pháp GIS: II.4.c.1) Dữ liệu vector + Kiểu đối tượng điểm ( points ) Điểm xác định cặp giá trị điểm: đối tượng đơn, thông tin địa lý gồm sở địa lý phản ảnh đối tượng điểm Các đối tượng điểm có đặc điểm: - Là tọa độ đơn ( x, y ) - Không cần thể chiều dài diện tích Số liệu vector biểu diễn dạng điểm ( points ) Tỷ lệ đồ tỷ lệ lớn, đối tượng biểu diễn dạng vùng Tuy nhiên đồ tỷ lệ nhỏ, đối tượng thể dạng điểm Vì vậy, đối tượng vùng điểm dùng để phản ánh lẫn + Kiểu đối tượng đường ( Arcs ) Đường xác định tập hợp dãy điểm Mô tả đối tượng đĩa lý dạng tuyến có đặc điểm sau: - Là dãy cặp tọa độ - Một arc bắt đầu lết thúc nude - Các arc nối với cắt nude - Hình dạng arc định nghĩa điểm vecties - Đọ dài xác cặp tọa độ Số liệu vector biểu thị dạng arc + Kiểu đối tượng vùng ( poligons ) Vùng xác định vởi danh giới đường thẳng Các đối tượng địa lý có diện tích đóng kín đường gọi đối tượng vùng ( poligons ), có đặc điểm sau: - Poligons mô tả tập hợp đường (arc) điểm nhãn ( label points ) - Một nhiều arc định nghĩa đường bao vùng - Một label points nằm vùng để mô tả, xác định cho mội vùng 10 Số liệu vector biểu diễn dạng vùng ( poligons ) Một số khái niệm cấu trúc sở liệu đồ II.4.c.2) Hệ thống raster Mơ hình liệu raster phản ánh toàn vùng nghiên cứu dạng lưới vng hay điểm ảnh Mơ hình raster có đặc điểm: - Các điểm xếp liên tiếp từ trái qua phải, từ xuống - Mỗi điểm ảnh ( picxel ) chứa giá trị - Một tập hợp ma trận điểm giá trị tương ứng tạo thành lớp (layer ) - Trong sở liệu có nhiều lớp Mơ hình liệu raster mơ hình liệu GIS dùng tương đối phổ biến tốn mơi trường quản lý tài ngun 11 Mơ hình liệu raster chủ yếu dùng để phản ánh đối tượng vùng ứng dụng cho toán tiến hành loại đối tượng dạng vùng: phân loại, chồng xếp Các nguồn liệu xây dựng lên liệu raster bao gồm: - Quét ảnh - ảnh máy bay, ảnh viễn thám - Chuyển từ liệu vector sang - Lưu trữ liệu dạng raster - Nén theo hàng - Nén theo chia nhỏ thành phần ( quadtree ) - Nén theo ngữ cảnh ( Fractal ) Trong hệ thống liệu bản, raster lưu trữ ô ( thành hình vng ) xếp mảng dãy hàng cột Nếu có thể, hàng cột nên vào hệ thống lưới đồ thích hợp Việc sử dụng cấu trúc liệu raster tất nhiên đưa đến số chi tiết bí mật Với lý hệ thống vester- based khơng dược sử dụng trường hợp nơi có chi tiết có chất lượng cao địi hỏi Sự biểu thị kết đồ dạng raster II.4.c.2.1 ) Chuyển đổi sở liệu dạng vector rester Chọn cấu trúc liệu dạng vector dạng rester phụ thuộc vào yêu cầu người sử dụng: - Đối với hệ thống vector, liệu lưu trữ nhỏ nhiều liệu lưu trữ rester, đường contour xác hệ thống rester -Tùy vào phần mềm máy tính mà lưu trữ liệu dạng vector hay dạng rester - Đối với việc sử dụng ảnh vệ tinh GIS bắt buộc phải lưu trữ liệu dạng rester Một số công cụ phân tích GIS phụ thuộc chặt chẽ vào mơ hình liệu raster, địi hỏi q trình biến đổi mơ hình liệu vector sang liệu raster, hay cịn gọi raster hố Biến đổi từ raster sang mơ hình vector, hay cịn gọi vector hoá, đặc biệt cần thiết tự động quét ảnh Rester hóa q trình chia đường hay vùng thành ô vuông ( picxel ) Ngược lại, vector hoá tập hợp pixcel để tạo thành đường hay vùng Nết liệu raster khơng có cấu trúc tốt, thí dụ ảnh vệ tinh việc nhận dạng đối tượng phức tạp Nhiệm vụ biến đổi vector sang raster tìm tập hợp pixel khơng gian raster trùng khớp với vị trí điểm, đường, đường cong hay đa giác biểu diễn vector Tổng quát, tiến trình biến đổi tiến trình xấp xỉ với vùng khơng gian cho trước mơ hình raster có khả địa hố vị trí toạ độ ngun Trong mơ hình vector, độ xác điểm cuối vector giới hạn mật độ hệ thống toạ độ đồ vị trí khác đoạn thẳng xác định hàm toán học 12 Sự chuyển đổi liệu dạng vector dạng restor II.4.c.2.2) Thuận lợi bất lợi hệ thống liệu raster vector i) Thuận lợi hệ thống sở liệu raster * Vị trí địa lý xác định vị trí biểu tượng, hình ảnh lưu trữ mảng tương xứng máy vi tính cung cấp đủ liệu lúc Vì nhanh chóng dễ dàng định địa máy theo vị trí địa lý * Những vị trí kế cận diện ô kế cận, mối liên hệ phân tích cách thuận tiện * Q trình tính tốn đơn giản dễ dàng sở hệ thống liệu vector * Đơn vị đồ ranh giới trình bày cách tự nhiên giá trị ô khác nhau, giá trị thay đổi, việc định ranh giới thay đổi ii) Bất lợi hệ thống liệu raster * Khả lưu trữ đòi hỏi lớn nhiều so với hệ thống sở liệu vector * Kích thước định rõ định phương pháp đại diện phương pháp đại diện Điều đặc biệt khó dễ cân xứng với diện đặc tính thuộc đường thẳng Thường hình ảnh gần nối tiếp nhau, điều có nghĩa phải tiến hành đồ hồn chỉnh xác để thay đổi đơn Q trình tiến hành liệu kết hợp choáng nhiều chỗ với hệ thống sở vector Dữ liệu đưa vào số hố hình thức vector, phải xác vector đến thay đổi hoạt động raster để đổi liệu hệ số hố vào hình thức lưu trữ thích hợp Điều khó việc xây dựng vào đồ từ liệu raster iii) Thuận lợi hệ thống sở vector * Việc lưu trữ địi hỏi hệ thống sở liệu raster 13 * Bản đồ gốc diện phân giải gốc * Đặc tính phương pháp kiểu từng, đường sá, sơng suối, đất đai khôi phục lại tiến triển cách đặc biệt * Điều dễ để kết hợp trạng thái khác phương pháp mô tả liệu với đặc tính phương pháp đơn * Hệ số hố đổ khơng cần khơi phục lại từ hình thức raster * Dữ liệu lưu trữ tiến triển đồ kiểu dạng đường thẳng mà không raster để khôi phục vector iv) Bất lợi hệ thống sở liệu vector * Vị trí điểm đỉnh cần lưu trữ cách rõ ràng * Mối quan hệ điểm phải định dạng cấu trúc thuộc địa hình học, mà có lẽ khó để hiểu điều khiển * Thuật tốn cho việc hồn thành chức hồn tồn tương đương hệ thống sở liệu raster q phức tạp việc hồn thành có lẽ không xác thực * Sự thay đổi cách liên tiếp liệu thuộc không gian diện raster khôi phục để raster yêu cầu tiến hành liệu kiểu II.4.c.3) Mơ hình thơng tin thuộc tính Số liệu phi khơng gian hay cịn gọi thuộc tính mơ tả đặc tính, đặc điểm tượng xảy vị trí địa lý xác định Một chức đặc biệt công nghệ GIS khả việc liên kết xử lý đồng thời liệu đồ liệu thuộc tính Thơng thường hệ thống thơng tin địa lý có loại số liệu thuộc tính: - Đặc tính đối tượng: liên kết chặt chẽ với thơng tin khơng gian thực SQL (Structure Query Language) phân tích - Số liệu tượng, tham khảo địa lý: miêu tả thông tin, hoạt động thuộc vị trí xác định - Chỉ số địa lý: tên, địa chỉ, khối, phương hướng định vị, …liên quan đến đối tượng địa lý - Quan hệ đối tượng không gian, đơn giản phức tạp (sự liên kết, khoảng tương thích, mối quan hệ đồ hình đối tượng) Để mô tả cách đầy đủ đối tượng địa lý, đồ số dùng thêm loại đối tượng khác: điểm điều khiển, toạ độ giới hạn thơng tin mang tính chất mơ tả (annotation) Annotation: Các thơng tin mơ tả có đặc điểm: * Có thể nằm vị trí xác định đồ * Có thể chạy dọc theo arc * Có thể có kích thước, màu sắc, kiểu chữ khác * Nhiều mức thơng tin mơ tả tạo với ứng dụng khác * Có thể tạo thơng tin sở liệu lưu trữ thuộc tính * Có thể tạo độc lập với đối tượng địa lý ïcó đồ * Khơng có liên kết với đối tượng điểm, đường, vùng liệu thuộc tính chúng Bản chất số thơng tin liệu thuộc tính sau: - Số liệu tham khảo địa lý: mô tả kiện tượng xảy vị trí xác định Khơng giống thơng tin thuộc tính khác, chúng khơng mơ tả thân hình ảnh đồ Thay vào chúng mơ tả danh mục hoạt động cho phép xây dựng, báo cáo tai nạn, nghiên cứu y tế, … liên quan đến vị trí địa lý xác định Các thơng tin tham khảo địa lý đặc trưng lưu trữ quản lý file độc lập hệ thống trực tiếp tổng hợp chúng 14 với hình ảnh đồ sở liệu hệ thống Tuy nhiên ghi chứa yếu tố xác định vị trí kiện hay tượng - Chỉ số địa lý: lưu hệ thống thông tin địa lý để chọn, liên kết tra cứu số liệu sở vị trí địa lý mà chúng mô tả số địa lý xác định Một số bao gồm nhiều xác định cho thực thể địa lý sử dụng từ quan khác lập danh sách mã địa lý mà chúng xác định mối quan hệ không gian vị trí hình ảnh hay thực thể địa lý Ví dụ: số địa lý đường phố địa địa lý liên quan đến phố - Mối quan hệ khơng gian: thực thể vị trí địa lý cụ thể quan trọng cho chức xử lý hệ thống thông tin địa lý Các mối quan hệ không gian mối quan hệ đơn giản hay lơgic, ví dụ số nhà 101 phải số nhà 103 số nhà bên lẻ bên chẵn hai phải số chẵn kề Quan hệ Topology quan hệ khơng gian Các quan hệ khơng gian mã hố thơng tin thuộc tính ứng dụng thông qua giá trị toạ độ thực thể - Mối quan hệ liệu không gian phi không gian: thể phương pháp chung để liên kết hai loại liệu thơng qua xác định, lưu trữ đồng thời thành phần không gian phi không gian Các xác định đơn giản số liên tục, ngẫu nhiên báo địa lý hay số liệu xác định vị trí lưu trữ chung Bộ xác định cho thực thể chứa toạ độ phân bố nó, số hiệu mảnh đồ, mô tả khu vực trỏ đến vị trí lưu trữ số liệu liên quan Bộ xác định lưu trữ với ghi toạ độ mơ tả số khác hình ảnh không gian với ghi số liệu thuộc tính liên quan Tóm lại: Với chức trình bày trên, kỹ thuật GIS trả lời câu hỏi sau: - Vị trí đối tượng nghiên cứu: quản lý cung cấp vị trí đối tượng theo yêu cầu cách khác như: tên địa danh, mã, vị trí, tọa độ - Điều kiện thuộc tính đối tượng: thơng qua phân tích kiện tồn xảy vị trí điểm định xác định đối tượng thỏa mãn điều kiện đặt - Xu hướng thay đổi đối tượng: cung cấp hướng thay đổi đối tượng thơng qua phân tích lãnh thổ vùng nghiên cứu theo thời gian - Cấu trúc thành phần có liên quan đối tượng: cung cấp mức độ sai lệch đối tượng so với kiểu mẫu nơi đặt chúng có từ nguồn khác - Các giải pháp tốt để đáp ứng mục tiêu nghiên cứu - Các mơ hình nhằm giả định phương án khác Các công cụ có liên quan tới GIS: - Cơng nghệ desktop mapping ( thành lập đồ để tổ chức liệu tương tác người dùng - CAD ( trợ giúp thiết kế nhờ máy tính ) : hệ CAD tạo đồ thiết kế xây dựng sở hạ tầng - Viễn thám GPS ( Hệ thống định vị toàn cầu ) : Viễn thám ngành khoa học nghiên cứu bề mặt trái đất sử dụng kỹ thuật cảm biến quay camera từ máy bay, trạm thu GPS thiết bị khác - DPMS ( hệ quản trị sở liệu ) : chuyên lưu trữ quản lý tất dạng liệu bao gồm liệu địa lý Nhiều hệ GIS dùng DPMS để lưu trữ liệu DPMS khơng có cơng cụ phân tích mơ GIS III) PHẦN TÍCH ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA KỸ THUẬT GIS KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG ( NGUYỄN VĂN HIỂU, HÀ CHÍ TRUNG ) III.1).ƯU ĐIỂM CỦA KỸ THUẬT GIS 15 Chồng xếp đồ kỹ thuật GIS khả ưu việt GIS việc phân tích số liệu thuộc khơng gian để xây dựng thành đồ mang đặc tính hồn tồn khác với đồ ban đầu.Các ưu điểm GIS là: - Tiết kiệm thời gian chi phí việc lưu trữ số liệu Nếu sử dụng kỹ thuật truyền thống để ( ví dụ : Đối với hệ thống điện, giải toán hệ thống từ mạng truyền tải tới mạng phân phối, quản lý vận hành hệ thống đa phần dựa sơ đồ đơn tuyến ; đồ giấy truyền thống ) xây dựng cập nhật liệu GIS ( hệ thống thông tin địa lý ) nhiều cấp độ khác ( đa tỷ lệ, đa thời gian…) đòi hỏi phải đầu tư nhiều thời gian kinh phí lớn Trong năm gần đây, cơng nghệ tích hợp viễn thám GIS xem phương pháp hiệu việc xây dựng cập nhật liệu không gian phụ thuộc vào công tác quản lý giám sát môi trường - Có thể thu thập số liệu với số lượng lớn Trong hệ thống thông tin địa lý, liệu bao gồm liệu không gian liệu phi không gian với dung lượng lớn, cần cập nhật thường xuyên, phải tổ chức lưu trữ theo mơ hình sở liệu thiết kế phục vụ cho công tác lưu trữ, quản lý, truy vấn hiển thị liệu - Số liệu lưu trữ cập nhật hóa cách dễ dàng ( LÊ VĂN TRUNG, LÂM ĐẠO NGUYÊN_ Bộ môn Địa Chất,ĐH BÁCH KHOA TP HCM ) Nghiên cứu thống kê giới cho biết, lợi ích mang lại từ việc sử dụng kỹ thuật GIS việc quản lý đô thị tiết kiệm lớn thời gian nhân lực công tác điều tra, đo đạc, thu thập cập nhật liệu Ảnh vệ tinh với thể loại độ phân giải khác cho phép xây dựng cập nhật liệu không gian thành lập đồ nhiều tỷ lệ xem giải pháp khả thi, đảm bảo độ xác, cập nhật liệu khơng gian phục vụ công tác quản lý đô thị - Chất lượng số liệu quản lý , xử lý hiệu chỉnh tốt - Dễ dàng truy cập, phân tích liệu từ nhiều nguồn liệu khác ( diachatvn.com )Vì GIS có khả liên kết liệu với nhờ hệ thống thơng tin địa lý, làm cho thông tin liên ngành chia sẻ truyền thông dễ dàng Bằng cách chia sẻ sở liệu, ban ngành sử dụng kết từ công việc ban ngành khác tức liệu đươc thu thập lần sử dụng nhiều lần GIS tổ chức sở liệu hợp lý hoàn hảo giúp truy cập trơng tin cách dễ dàng nhanh chóng, cho phép triết lọc thông tin chế biến chúng, cho phép phân tích thiết lập mơ hình - Tổng hợp lần nhiều loại số liệu khác để phân tích tạo nhanh chóng lớp số liệu tổng hợp ( diachatvn.com) GIS lưu trữ thông tin giới giống thu thập lớp có chủ đề liên kết với thông tin địa lý.Thông tin địa lý chứa đựng thông tin không gian kinh độ vĩ độ hệ tọa độ quốc gia, thông tin thuộc tính như: địa chỉ; mã bưu điện, tên vùng điều tra dân số, đặc điểm vị trí rừng, tên đường… thông tin cho phép ta xác định đặc tính vị trí để kinh doanh trồng gây rừng, trí động đất cách phân tích bề mặt trái đất GIS sử dụng để lựa chọn khu vực phát triển mà ảnh hưởng tới mơi trường nhất, tìm khu vực rủi ro Thơng tin thể cô đọng sáng sủa dạng đồ có kèm theo báo cáo cho phép người đưa định tập trung vào vấn đề cố gắng hiểu liệu Vì sản phẩm GIS sản xuất nhanh chóng, nhiều tình đánh giá cách có hiệu sâu sắc… III.2).NHƯỢC ĐIỂM CỦA KỸ THUẬT GIS Kỹ thuật GIS có số nhược điểm Những nhược điểm đặc biệt quan trọng cần xem xét kỹ quốc gia phát triển.Nhược điểm GIS là: 16 *).Phí tổn cao xây dựng sở liệu GIS -Chi phí vấn đề kỹ thuật đòi hởi việc chuẩn bị lại số liệu thơ có, nhằn chuyển từ đồ dạng giấy truyền thống sang dạng kỹ thuật số máy tính ( thống qua số hóa qt ảnh ) -Đòi hỏi nhiều kiến thức kỹ thuật môi trường yêu cầu lớn nguồn tài ban đầu.( diachatvn.com ) Hệ thống GIS địi hỏi phải có người để quản lý phát triển kế hoạch để áp dụng giải vấn đề thể thới thực Những người sử dụng GIS chuyên gia kỹ thuật, người thiết kế bảo trì hệ thống -Chi phí việc mua sắm, lắp đặt thiết bị phần mềm GIS cao Đầu tư ban đầu cho việc lắp đặt trang thiết bị phần mềm chi phí dành cho cài đặt phần mềm GIS gấp 10 lần chi phí mua sắm thiết bị Chi phí lớn để chuẩn bị hoàn thiện nguồn số liệu có nhằm đáp ứng với tiêu chuẩn hệ thống GIS Tỷ lệ đầu tư số liệu 100 lần so với 10 lần phần mềm Trong q trình hoạt động cịn nảy sinh chi phí tiềm ẩn khác như: + Mua sắm vật tư đặc chủng + Thay nâng cấp khả thiết bị hay phần mềm + Lắp đặt thiết bị ngoại vi để lưu trữ có hiệu số liệu ngày lớn.d -Trong số lĩnh vực ứng dụng, hiệu tài thu lại thấp *).Phức tạp hóa liệu Do ứng dụng GIS thực tế quản lý nhà nước có tính đa dạng phức tạp xét khía cạnh tự nhiên, xã hội lẫn khía cạnh quản lý, năm gần GIS thường hiểu hệ thống thông tin đa quy mô đa tỷ lệ Tùy thuộc vào nhu cầu người sử dụng mà hệ thống phải tích hợp thơng tin nhiều mức khác tùy vào định hướng sở tri thức đưa -Tổng hợp lần nhiều loại số liệu khác để phân tích tạo lớp số liệu Phân tích chồng xếp tốn thời gian thuộc vào nhóm ứng dụng có tính chất sâu, hệ thống khai thác sử dụng mức độ cao sử dụng cho vùng cụ thể nước với tỷ lệ đồ phù hợp Chồng xếp trình tích hợp lớp thơng tin khác Các thao tác phân tích địi hỏi nhiều lớp vật liệu phải liên kết vật lý Sự chồng xếp này, hay liên kết khơng gian, kết hợp liệu đất, độ dốc thảm thực vật sở hữu đất với định giá thuế *) Rủi ro cao liệu tập trung hóa sở liệu Cơ sở liệu địa lý ( chủ yếu đồ ) lưu trữ quản lý theo nguyên tắc loại sở liệu thông thường Các liệu đồ cấu tạo thành phần tọa độ điểm, dãy tọa độ điểm nối điểm ( đường thẳng ) dãy nối liên tiếp tập hợp điểm ( miền ) Như tranh liệu khác liệu thường Vì có đối tượng địa lý khác nên điểm, đường nét loại đối tượng địa lý quản lý riêng lớp thông tin Mỗi hệ có định dạng liệu khác nhau, xác định quan hệ hình học khác thủ tục tìm – cập nhật khác Do GIS địi hỏi công cụ đặc biệt để sử dụng không xảy rủi ro cao III.3) KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA KỸ THUẬT GIS ( LÊ HẢI LÂM ) ( wikipedia org )Theo cách tiếp cận truyền thống, GIS cơng cụ máy tính để lập đồ phân tích vật tượng thực trái đất Xét góc độ ứng dụng quản lý nhà nước, GIS hiểu cơng cụ xử lý liệu có tọa độ ( đồ ) để biến chúng thành thông tin trợ giúp định cho nhà quản lý, hệ thống thông tin đa quy mô đa tỷ lệ 17 Nhờ khả phân tích xử lý đa dạng, kỹ thuật GIS ứng dụng phổ biến nhiều lĩnh vực, xem công cụ hỗ trợ định ( decision – making support tool ).( vocw.edu.vn ) Một số lĩnh vực ứng dụng nhiều nơi giới là: 1) Nghiên cứu quản lý tài nguyên thiên nhiên môi trường - Quản trị rừng ( theo dõi thay đổi, phân loại ) - Quản trị đường di cư đời sống động vật hoang dã - Quản lý quy hoạch đồng ngập lũ, lưu vực song - Bảo tồn đất ướt - Phân tích biến động khí hậu, thủy văn - Phân tích tác động mơi trường ( Environmental impact assessment ) - Nghiên cứu tình trạnh xói mịn đất - Quản trị sở hữu ruộng đất - Quản lý chất lượng nước - Quản lý đánh giá theo dõi dịch bệnh - Xây dựng đồ thống kê chất lượng thổ nhưỡng - Quy hoạch đánh giá sử dụng đất đai Ví dụ: thơng qua việc mơ hình hóa cấu trúc thực giới liệu số, GIS nguồn tài nguyên thiên nhiên có khả bị ảnh hưởng định sở liệu ảnh vệ tinh Những vùng chịu tổn thất từ vùng khai hoang định nghĩa phân tích sở liệu chồng lấp yêu cầu loại đất, gia tăng suất, thời gian, tỷ lệ, khả quản lý, nhu cầu thực tế định rõ kết 2) Nghiên cứu điều kiện kinh tế xã hội - Quản lý dân số - Quản trị mạng lưới giao ( thông thủy ) GIS sử dụng để tuyến đường tốt cho giao thông đường thủy lợi - Quản lý mạng lưới y tế giáo dục - Điều tra quản lý hệ thống sở hạ tầng 3) Nghiên cứu chương trình quy hoạch phát triển - Đánh giá khả thích nghi trồng, vật nuôi động vật hoang dã - Định hướng xác định vùng phát triển tối ưu sản xuất nông nghiệp - Hỗ trợ quy hoạch quản lý vùng bảo tồn thiên nhiên - Đánh giá khả định hướng quy hoạch vùng đô thị, công nghiệp lớn - Hỗ trợ, bố trí mạng lưới y tế giáo dục 4) Các ứng dụng GIS hoạt động nông nghiệp phát triển nông thôn GIS trở thành công cụ đắc lực cho việc quản lý tổ chức sản xuất nông nghiệp – nông thôn vùng lãnh thổ *) Thổ nhưỡng: - Xây dựng đồ đất đơn tính đất - Đặc chưng hóa lớp phủ thổ nhưỡng *) Trồng trọt: - Khả thích nghi loài - Sự thay đổi việc sử dụng đất - Xây dựng đề xuất sử dụng đất - Khả bền vững sản xuất nông nghiệp, nông-lâm kết hợp - Theo dõi mạng lưới khuyến nông 18 - Khảo sát, nghiên cứu dịch bệnh trồng ( côn trùng, nấm, cỏ dại ) - Suy đốn nơi suy ứng dụng kỹ thuật ( geosoftvn.com ) Ví dụ: Các đồ đất, mưa, địa hình, mật độ dân số, sử dụng đật,…có thể kết hợp để phát triển thành đồ vùng có khả đất bị xói mịi vùng đất thích nghi cho phát triển loại ăn trái lúa 2, vụ, …với mức độ khác tùy vào yêu cầu ban đầu mà ta đặt trước ( geosoftvn.com ) Để xác định tổng lượng nước bốc người ta dựa vào : phương trình lượng, mơ hình lớp biên khí tổng khối lượng Dựa vào tổng lượng nước bốc để đánh giá số thực vật cần thiết: mùa sinh trưởng, dạng đất tốc độ gió *) Quy hoạch thủy văn tưới tiêu - Xây dựng hệ thống tưới tiêu - Lập thời biểu tưới tiêu - Tính tốn xói mịn, bồi lắng hồ chứa nước - Nghiên cứu đánh giá ngập lũ *) Kinh tế nông nghiệp - Điều tra dân số, nơng hộ - Thống kê Ví dụ: sử dụng GIS phân tích thống kê đặc điểm ( diện tích khu rừng hay chiều dài đường, song, kênh,…) qua việc xác định vùng đệm Đất xung quanh khu rừng có diện tích giới hạn nghiên cứu để đưa cách sử dụng đất thích hợp nhất, vùng đệm xung quanh chồng lấp với trạng đất có khả tiềm tang lý tưởng để chọn cách sử dụng có hiệu - Khảo sát kỹ thuật canh tác 19 Ví dụ: tài nguyên đất dùng để đánh giá phát triển ruộng lúa Các liệu điều kiện đất, sức sản xuất đất yêu cầu độ ẩm đất cần phải thu thập đánh giá khả thích nghi cho vùng trồng lúa - Xu thị trường trồng - Nguồn nông sản hang hóa *) Phân tích khí hậu: hạn hán, yếu tố thời tiết, thống kê ( geosoftvn.com ) ( geosoftvn.com ) Đánh giá nhiệt độ bề mặt đất từ số liệu viễn thám vấn đề tổng hợp việc tính tốn thành phần cán cân lượng bốc thoát nước Đo nhiệt độ bề mặt quan trọng để giám sát cháy rừng Dựa vào ảnh MODIS thu ta nhận thấy nhiệt độ bề mặt lớn vùng núi đá vôi thành phố HÀ NỘI HÀ ĐỘNG *) Mơ hình hóa nơng nghiệp: ước lượng, đốn suất trồng *) Chăn nuôi gia súc gia cầm: thống kê, phân bố, khảo sát theo dõi diễn biến, dự báo dịch bệnh IV) ỨNG DỤNG CỦA GIS TRONG GIÁM SÁT VÀ DỰ BÁO CÁC SỰ CỐ MÔI TRƯỜNG.( nea.gov.vn ) GIS công cụ kỹ thuật có vai trị vơ quan trọng ứng dụng quản lý bảo vệ môi trường, cách vùng có khả gặp cố thiên nhiên hay người mà GIS giúp ích cho quản lý phân tích cố mơi trường Một ứng dụng sử dụng: “ kỹ thuật GIS giám sát dự báo cố môi trường “ a) Trong tượng lũ lụt GIS ứng dụng để xác định vùng chịu ảnh hưởng lũ dựa vào cấu trức vùng, đưa phương án đề phịng Ngồi ra, GIS cịn dùng để tính tốn thiệt hại xảy ra: - Ước tính thiệt hại tài - Ước tính phá hủy sở hạ tầng - Những ảnh hưởng vùng khơng có lũ thiệt hại từ ảnh hưởng dịch vụ 20 ...MỤC LỤC I).MỞ ĐẦU II).MÔ TẢ PHƯƠNG PHÁP CHỒNG XẾP BẢN ĐỒ VÀ GIS ( PHẠM THỊ HƯỜNG, ĐOÀN THỊ THÊM ) II.1) GIS gì?Lịch sử phát triển GIS II.2) Các thành phần GIS II.3) Chức GIS II.4) Đặc điểm hệ... khơng gian giao diện tùy ý II).MƠ TẢ PHƯƠNG PHÁP CHỒNG XẾP BẢN ĐỒ VÀ GIS ( PHẠM THỊ HƯỜNG, ĐỒN THỊ THÊM ) II.1) GIS gì?Lịch sử phát triển GIS GIS gì? ( nea.gov.vn ) GIS ( Geograpfic Information System... sau: - Phương pháp cộng ( sum ) - Phương pháp tính trung bình ( average ) - Phương pháp nhân ( multiply ) - Phương pháp hàm số mũ ( exponent ) - Phương pháp trừ ( substract ) - Phương pháp che