Tài liệu hướng dẫn thực hành GIS

158 10 0
  • Loading ...
1/158 trang
Tải xuống

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 05/11/2018, 16:50

tài liệu hướng dẫn sử dụng phần mềm arcgis gồm 5 chương:chương 1, Khái quát về hệ thống thông tin địa lýchương 2, Khái quát về phần mềm ARCGISchương 3, các chức năng cơ bản của phần mềm ARCGISchương 4, Biên tập bản đồ và xuất dữ liệu trên phần mềm ARCGISchương 5, Một số ứng dụng của GIS trong quản lý đất đai TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA ĐỊA LÍ - QUẢN LÍ TÀI NGUN BÀI GIẢNG HỆ THỐNG THƠNG TIN ĐỊA LÍ (GIS) Vinh, 2018 MỤC LỤC CHƢƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG THƠNG TIN ĐỊA LÍ (GEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEM(GIS)) 1.1 Tổng quan GIS 1.1.1 Sự đời phát triển GIS 1.1.2 Hệ thống thông tin địa lí 1.1.3 Thành phần chức GIS 1.1.4 Các khả công nghệ GIS 1.1.5 Tại dùng GIS 1.1.6 Các bƣớc phân tích GIS 1.1.7 Phần mềm GIS 1.1.8 Ứng dụng GIS 1.2 Cơ sở liệu sở liệu địa lí 1.2.1 Khái niệm sở liệu địa lí 1.2.2 Đặc trƣng sở liệu địa lí CHƢƠNG KHÁI QUÁT VỀ PHẦN MỀM ARG GIS 2.1 PHÂN HỆ ARCCATALOG 2.2 PHÂN HỆ ARCTOOLBOX 2.2.1 Bộ công cụ Analysis Tools 2.2.2 Bộ công cụ Data management tools 13 2.2.3 Bộ cộng cụ Relationship classes 16 2.3 PHÂN HỆ ARCMAP 17 2.3.1 Giao diện 17 2.3.2 Mở lớp thay đổi biển tƣợng ArcMap 25 2.3.3 Cập nhật đối tƣợng không gian 31 2.3.4 Quản lý layer 33 2.3.5 Các lệnh truy ArcMap 34 2.3.6 Tạo trang in đồ 37 CHƢƠNG CÁC CHỨC NĂNG CƠ BẢN CỦA PHẦN MỀM ARC GIS 45 3.1 Nhập liệu 45 3.1.1 Số hóa đồ 45 3.2 Quản lý liệu 58 3.2.1 Làm việc với ArcCatalog 58 3.3 Chuyển đổi tọa độ 63 3.3.1 Chuyển đổi tọa độ từ WGS 84 SANG VN 2000 63 3.4 Phân tích liệu 69 3.4.1 Các lệnh truy vấn 69 3.4.2.Phân tích liệu (làm việc với GeoProcessing Wizards) 83 Chƣơng 4: BIÊN TẬP BẢN ĐỒ VÀ XUẤT DỮ LIỆUTRÊN PHẦN MỀM ARCGIS 90 4.1 Thành lập đồ chuyên đề 90 4.1.1 Khái niệm 90 4.1.2 Thông tin thành lập đồ chuyên đề 90 4.1.3 Các phƣơng pháp thành lập đồ chuyên đề 90 4.1.4 Biên tập đồ 90 Chƣơng 5: MỘT SỐ ỨNG DỤNG GIS TRONG QUẢN LÍ ĐẤT ĐAI 100 5.1 Mơ hình số độ cao 100 5.1.1 Khái niệm DEM: 100 5.1.2 Phƣơng pháp tạo DEM 100 5.1.3 Vai trò DEM 106 5.2 Xây dựng đồ thành phần từ DEM 106 5.2.1 Xây dựng đồ đai cao 106 5.2.2 Thành lập đồ độ dốc từ Dem 107 5.3 Tính biến động 110 5.4 Đánh giá thích nghi sinh thái cho trồng 121 CHƢƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG THƠNG TIN ĐỊA LÍ (GEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEM(GIS)) 1.1 Tổng quan GIS 1.1.1 Sự đời phát triển GIS 1.1.1.1 GIS đời - Nhu cầu thông tin: ngày cần thơng tin xác kịp thời để đƣa định xác - Tầm quan trọng thơng tin địa lý: đóng vai trò quan trọng tồn phát triển ngƣời - Sự bùng nổ cung cầu nửa sau kỉ XX - GIS đời năm 1967 (CGIS - Canada Geographic Information System) Từ đến có nhiều GIS khác đời - Sự phát triển công nghệ viễn thám: + Thu thập thông tin từ xa diện rộng, tính lặp lại khoảng thời gian khác + Kéo theo nhu cầu thu thập, phân tích, mơ hình hố liệu + Khi đó, có nhiều nƣớc nghiên cứu GIS nên có nhiều định nghĩa GIS 1.1.1.2 Xu phát triển chung thời đại - Ngày dựa vào máy tính coi máy tính cơng cụ phân tích xử lý liệu - Xu đa ngành: giải vấn đề địa phƣơng, khu vực tham gia nhiều ngành khác 1.1.1.3 Các nhân tố dẫn đến hình thành GIS năm 60 - Sự phát triển đồ học: Máy tính bắt đầu vẽ đồ chồng xếp đồ máy tính cho xác Điều dẫn đến độ xác đồ ngày cao - Sự phát triển nhanh công nghệ thông tin - Cuộc cách mạng định lƣợng không gian (Phân tích khơng gian) 1.1.1.4 Các giai đoạn phát triển GIS - Những năm 60: Hệ thống thông tin địa lý đƣợc ứng dụng công tác quản lý tài nguyên Canađa (CGIS), bao gồm thông tin nông nghiệp, lâm nghiệp, sử dụng đất động vật hoang dã Lúc phải sử dụng dàn máy lớn, phạm vi sử dụng hạn chế, giá thành cao - Những năm 70: + Phóng vệ tinh Lansat Mỹ (1972) + Sự đời ESRI - 1972, hãng phần mềm tiếng nhất, sử dụng lâu đời Mỹ (nghiên cứu hệ thống môi trƣờng) + Sự phát triển hệ thống xử lý ảnh số • Bản chất ảnh số: ảnh số ma trận M*N, X = ∆x*M, Y = ∆y*N • Ảnh số quang học: Ảnh mảng pixel hai chiều Mỗi pixel chứa giá trị cƣờng độ ánh sáng (từ - 255 màu) địa (số hàng số cột) • Hệ thống viễn thám thu ảnh số - Những năm 80: + IBM cho đời PC (máy tính) năm 1981 Đây bƣớc ngoặt lớn đời máy tính điện tử + Microsoft cho đời hệ điều hành MS - DOS + Pháp phóng vệ tinh SPOT (1986) + Sự phát triển phần mềm GIS chạy máy tính cá nhân vào cuối năm 80: IL - WIS - Những năm 90 đến nay: Sự bùng nổ GIS phần cứng lẫn phần mềm hệ thống phần mềm GIS • Phần cứng gồm CPU, thiết bị ngoại vi: máy quét, máy in… • Phần mềm: DOS, WINDOWS: 3.0, 3.1, 95, 98, … 2003, XP… • Sự phát triển Internet: thúc đẩy hình thành phát triển GIS • Ứng dụng GIS đƣợc mở rộng, nhiên không đồng khu vực nƣớc khác nhau: sớm phát triển mạnh Bắc Mỹ Tây Âu, bắt đầu thâm nhập nƣớc phát triển Ở Việt Nam GIS bắt đầu thâm nhập từ năm 1995 1.1.2 Hệ thống thơng tin địa lí - GIS cơng nghệ mới, phát triển nhanh có nhiều ứng dụng rộng rãi cho đời sống ngƣời, có nhiều định nghĩa khác GIS - Định nghĩa khái quát: + GIS công cụ trợ giúp định không gian + GIS công cụ có mục đích tổng qt + GIS công nghệ công nghệ - Định nghĩa cụ thể: 1, GIS hệ thống máy tính có khả giữ sử dụng thông tin liên quan đến vị trí Trái đất 2, GIS hệ thống dựa máy tính cung cấp bốn chức để xử lý liệu địa quy chiếu: nhập liệu, quản lý liệu (lƣu trữ truy cập số liệu), vận dụng phân tích liệu, xuất liệu (Aronoff 1993) 3, GIS tập hợp có tổ chức bao gồm phần cứng, phần mềm máy tính, liệu địa lý ngƣời đƣợc thiết kế nhằm mục đích nắm bắt, lƣu trữ, cập nhật, điều khiển, phân tích hiển thị tất dạng thơng tin liên quan đến vị trí địa lý (Dueker & Kjerne ESRI 1990 - 1997) 4, GIS phần mềm đồ dùng để kết nối thơng tin vị trí địa lý đối tƣợng với tất dạng thơng tin khác có liên quan đến tất dạng thơng tin Tóm lại, đặc trƣng bật khả GIS mà hệ thống thơng tin khác khơng có đƣợc khả thao tác khơng gian kết nối liệu * Thao tác không gian: GIS có khả cho phép trả lời câu hỏi có thao tác khơng gian, với chƣơng trình đồ hoạ ứng dụng * Kết nối liệu: Ghép xác: Khi ta kết nối liệu file có cung thơng tin số đối tƣợng địa lý thông tin khác Giữa file có khố chung nhiều đối tƣợng Ghép phân cấp: Đƣợc đề cập đến thực tế có dạng thơng tin đƣợc thu thập thƣờng xuyên hay chi tiết dạng thông tin khác Trong trƣờng hợp này, thông tin chi tiết đƣợc ghép dần đến phủ kín thơng tin chi tiết Ghép mờ: Khi đƣờng biên vùng nhỏ không trùng khớp với đƣờng biên vùng lớn Điều thƣờng xảy với dạng liệu môi trƣờng Kết luận: GIS lƣu giữ thông tin Từ thông tin cho đồ khác tuỳ theo yêu cầu 1.1.3 Thành phần chức GIS 1.1.3.1 Thành phần GIS - Phần cứng: máy tính thiết bị ngoại vi (bàn số hố, máy quét, máy in, đĩa cứng, mềm, máy vẽ…) - Phần mềm: đa dạng, hãng khác sản xuất: hệ điều hành, giao diện, không gian, hệ quản trị sở liệu - Dữ liệu: (gồm có liệu không gian liệu phi không gian) + Dữ liệu không gian: liệu vị trí đối tƣợng mặt đất theo hệ qui chiếu Nó đƣợc biểu diễn dƣới dạng ô lƣới hay toạ độ + Dữ liệu phi khơng gian: liệu thuộc tính, mơ tả đối tƣợng địa lý, đƣợc trình bày dƣới dạng bảng Các dạng liệu: • Khơng gian: phần làm nên đồ, có dạng: Điểm: tỷ lệ nhỏ, ví dụ: cầu, nhà… (toạ độ (x,y)) Đƣờng: tuyến tính, ví dụ: sơng, đƣờng giao thông… Vùng: lớp phủ thực vật, hồ nƣớc, biển… • Bảng: thông tin phụ trợ phụ vụ cho thơng tin đồ, thuộc liệu thuộc tính hay phi khơng gian • Ảnh: xây dựng nên đồ, bao gồm: ảnh vệ tinh, ảnh hàng không liệu đƣợc quét từ giấy vào dƣới dạng số (vừa liệu khơng gian vừa giữ liệu thuộc tính) * Dữ liệu khơng gian: chia làm hai loại mơ hình liệu • Mơ hình liệu Vector: Thƣờng dùng để biểu diễn yếu tố rời rạc nhƣ: vị trí địa vật độc lập (cặp toạ độ), yếu tố có dạng hình tuyến nhƣ: phố xá, đƣờng giao thông (chuỗi cặp toạ độ), yếu tố có dạng vùng nhƣ: ao, hồ… (vùng khép kín) • Mơ hình liệu Racter: Dùng để biểu diễn yếu tố có giá trị liên tục nhƣ: địa hình, thảm thực vật loại đất Điểm ô nhỏ, đƣờng ô nhỏ xếp lại - Phần ngƣời: (có hai nhóm), ngƣời trực tiếp sử dụng GIS ngƣời quản lý sử dụng Hai nhóm tham gia vào việc thành lập, khai thác bảo trì hệ thống cách gián tiếp hay trực tiếp 1.1.3.2 Chức GIS Nhập liệu Quản lí liệu Phân tích liệu Xuất liệu Hình: Các chức GIS - Nhập liệu: Là chức GIS mà qua liệu dƣới dạng khác đƣợc biến đổi sang dạng số Việc nhập liệu phụ thuộc vào bàn số hố (Nhập liệu khơng gian, sửa chữa liệu, đƣa hệ qui chiếu gắn với toạ độ thực Chuyển hố từ Racter sang Vector ngƣợc lại Sau xây dựng sở liệu => Đây bƣớc quan trọng Nhập liệu bàn phím, máy quét… - Quản lý liệu: Bao gồm việc tổ chức, lƣu trữ, truy cập liệu cho hiệu - Phân tích liệu: Là chức quan trọng GIS GIS cung cấp công cụ cần thiết để phân tích liệu khơng gian, liệu thuộc tính tổng hợp hai loại liệu sở liệu để tạo thông tin - Xuất liệu (báo cáo GIS): Cho phép hiển thị trình bày kết phân tích mơ hình hố khơng gian dƣới dạng đồ, bảng tính, văn hình hay vật liệu truyền thống khác 1.1.4 Các khả công nghệ GIS Chỉ giới hạn ngƣời sử dụng Mỗi GIS phải trả lời đƣợc câu hỏi: Vị trí (Location) What is at…? Cái tại…? Cho phép tìm kiếm tồn địa điểm cụ thể đó, quản lý cung cấp đối tƣợng theo yêu cầu cách khác nhƣ: tên địa danh, mã vị trí toạ độ địa lý Điều kiện (Condition) đâu? Tìm xem vị trí thoả mãn điều kiện Xu hƣớng (Trends) What has change since…? Có thay đổi kể từ…? (một thời điểm đó) Mẫu hình (Patterns) What spatial patterns exist? Có mẫu hình khơng gian tồn ở…? Mơ hình hố (Modeling) What if? Cái nếu? Thể xu đối tƣợng 1.1.5 Tại dùng GIS GIS cung cấp cho ta vị trí đối tƣợng, có thao tác khơng gian, ta khơng cần nhập liệu mà tự GIS thao tác cho ta - GIS yêu cầu có trợ giúp loại phần mềm khác - GIS kết nối thơng tin vị trí địa lí đối tƣợng với tất đối tƣợng khác liên quan đến đối tƣợng - GIS tăng cƣờng khả quản lý nhƣ tổ chức tài nguyên tổ chức sử dụng GIS - GIS đƣa định tốt có thơng tin tốt - GIS tạo đồ 1.1.6 Các bƣớc phân tích GIS 1.1.6.1 Giới hạn câu hỏi - Chỉ rõ đến mức tối đa câu hỏi mà muốn trả lời - Câu hỏi chi tiết trả lời câu hỏi chi tiết nhiêu 1.1.6.2 Chọn liệu - Dữ liệu có từ nhiều nguồn khác dƣới nhiều dạng khác Chọn liệu có chất lƣợng tốt độ xác cao - Việc chọn liệu phụ thuộc vào ngân sách dự án đề 1.1.6.3 Chọn phương pháp phân tích Việc chọn phƣơng pháp phân tích giúp dễ dàng đƣa định việc nhìn vào kết phân tích 1.1.6.4 Xử lý liệu Khi chọn đƣợc phƣơng pháp, xử lý số liệu theo hƣớng tạo khả phán đốn phù hợp với mục đích 1.1.6.5 Xem kết (giống xuất liệu) Kết đƣợc đƣa thể đồ, biểu đồ, bảng tính 1.1.7 Phần mềm GIS 1.1.7.1 Thành phần chức phần mềm GIS Cung cấp chức cơng cụ cần thiết để lƣu giữ, phân tích hiển thị thơng tin vị trí, địa điểm địa phƣơng Thành phần gồm các: - Công cụ nhập chỉnh sửa liệu - Hệ quản trị sở liệu - Các công cụ để tạo nên đồ số dựa vào ta phân tích, đƣa truy vấn để có đƣợc lƣợng thơng tin nhiều - Giao diện đồ hoạ dễ sử dụng 1.1.7.2 Phần mềm miễn phí Là phần mềm GIS giúp nhập môn đƣa thêm liệu vào tài nguyên sẵn có 1.1.7.3 Phần mềm thương mại Thực giúp làm việc tạo nên hệ thơng tin địa lý hồn chỉnh 1.1.7.4 Chuẩn cơng nghệ GIS - OGC (Open GIS Consortium) đƣợc thành lập năm 1994 Mục đích liên kết chuẩn liệu hi vọng đƣa đƣợc chuẩn liệu thống toàn giới (trên 200 nƣớc tham gia) - Trang Web: www Open gis.org www ESRI.com www GIS.com 1.1.8 Ứng dụng GIS - Châu Âu: GIS đƣợc ứng dụng để xây dựng hệ thống quản lý đất đai sở liệu cho môi trƣờng - Canađa: quản lý lâm nghiệp, khai thác gỗ - Mỹ: sử dụng nhiều nhất, tất ngành công nghiệp, quân - Trung Quốc, Nhật Bản: xây dựng mơ hình quản lý thay đổi mơi trƣờng (do mức độ tác động nghiêm trọng thiên tai) - Một số lĩnh vực khảo cổ - Quản lý đô thị: GIS ứng dụng trợ giúp định pháp lý, hành chính, kinh tế nhƣ hoạt động quy hoạch khác Các ứng dụng GIS xếp theo nhóm liệt kê nhƣ sau: + Qui hoạch đô thị nông thôn + Quản lý kinh doanh + Quản lý hành phân bố dân cƣ + Quản lý hạ tầng sở + Đo đạc vẽ đồ + Thăm dò dầu khí khống sản + Kinh tế + Địa + Tài ngun mơi trƣờng + Giao thơng vận tải + Quốc phòng + Giáo dục đào tạo 1.2 Cơ sở liệu sở liệu địa lí 1.2.1 Khái niệm sở liệu địa lí CSDL tập hợp lớp thông tin (các tệp liệu) dạng vectơ, rastơ, bảng số liệu, văn với cấu trúc chuẩn bảo đảm cho toán chuyên đề có mức độ phức tạp khác Mục tiêu cuối việc xây dựng sở liệu thành lập đồ chuyên ngành, phục vụ cho việc quản lý tài nguyên thiên nhiên, quản lý lãnh thổ, dự báo thiên tai, theo dõi tình trạng phát triển tƣợng thiên nhiên xã hội Cũng hiểu đơn giản CSDL tập hợp hệ thống hóa tài liệu đồ, số liệu thống kê, văn chuyển chúng sang ngơn ngữ máy tính Nhƣ vậy: - Một sở liệu không gian tập hợp liệu mà tham chiếu không gian đƣợc rõ đóng vai trò mơ hình thực - Cơ sở liệu mơ hình thực theo nghĩa nhƣ phần đặc thù hay chừng tƣợng - Các tƣợng chọn đƣợc nhận định quan trọng để đƣợc trình bày dƣới dạng số - Sự trình bày dạng số đáng giá giai đọan khứ, hay tƣơng lai (hay phối hợp giai đọan khác cách có tổ chức) 1.2.2 Đặc trƣng sở liệu địa lí - Các yếu tố thực tế đƣợc mơ hình hóa sở liệu GIS có khái niệm: + Yếu tố xuất thực tế - thực thể + Yếu tố đƣợc thể sở liệu - đối tƣợng - Một khái niệm thứ ba đóng vai trò ứng dụng đồ ký hiệu đƣợc sử dụng để trình bày thực thể/đối tƣợng đồ hay tất trình bày đồ họa khác * Thực thể tƣợng quan tâm thực tế mà chia nhỏ thành tƣợng thuộc loại Ví dụ nhƣ thành phố đƣợc coi thực thể đƣợc chia thành hợp phần nhỏ nhƣng hợp phần thành phố mà quận, huyện Trái lại, khu rừng đƣợc chia thành nhiều lơ với kích thƣớc nhỏ * Một đối tƣợng trình bày số thực thể hồn chỉnh hay phận Phƣơng pháp thể số tƣợng thay đổi theo tỷ lệ, theo mục đích tìm kiếm nhiều nhân tố khác Ví dụ nhƣ thành phố đƣợc trình bày tỷ lệ châu lục xuất dƣới dạng điểm Nếu xem xét sở liệu địa lý mô tả nƣớc, thành phố đƣợc thể dạng vùng Hình: Sự thay đổi đối tượng theo tỉ lệ đồ - Phân cấp thích nghi điều kiện sinh thái thành cấp - Áp dụng cơng thức tính khoảng cách điểm nhƣ sau: khoảng cách điểm = TONG_DIEM (max) -TONG_DIEM (min)/số cấp Áp dụng công thức ta có: Maximum: 9.5, Minimum: 2.5, cấp, (9.5 -2.5)/3= 2.33 - Chia thành cấp nhƣ sau: + >= thích nghi, ký hiệu S1 + = 4.5 thích nghi trung bình, ký hiệu S2 + < 4.5 thích nghi, ký hiệu S3 + Khơng thích nghi, kí hiệu N - Tạo trƣờng THICH_NGHI Table bảng thuộc tính/ Add Field/ HT xuất nhƣ sau:     Name: Tên trƣờng Tyfe: kiểu trƣờng (Text) Length: Độ dài trƣờng OK, Kết nhƣ sau: 140 - Chọn giá trị tổng điểm >= trƣờng TONG_DIEM Mở bảng thuộc tính đồ CAO_DOC_DAT_XA/ Chọn Table option/ Field Caculation/ HT xuất nhƣ sau:  TONG_DIEM >=7  Apply, kết nhƣ sau: - Cập nhật mức độ thích nghi cho TONG_DIEM >= “S1” Chọn chuột phải trƣờng THICH_NGHI/ Field Caculation/ HT xuất nhƣ sau: 141  THICH_NGHI = “S1”  Ok, ta có kết sau - Chọn giá trị TONG_DIEM < 7and TONG_DIEM>=4,5 trƣờng TONG_DIEM Mở bảng thuộc tính đồ CAO_DOC_DAT_XA/ Chọn Table option/ Field Caculation/ HT xuất nhƣ sau: 142  “TONG_DIEM”< 7AND “TONG_DIEM”>=4.5  Apply, ta có kết 143 Cập nhật mức độ thích nghi cho TONG_DIEM < 7and TONG_DIEM>=4,5 “S2” Chọn chuột phải trƣờng THICH_NGHI/ Field Caculation/ HT xuất nhƣ sau: -  THICH_NGHI= “S2”  OK ta có ket qua sau - Chọn giá trị TONG_DIEM < 4,5 trƣờng TONG_DIEM 144 Mở bảng thuộc tính đồ CAO_DOC_DAT_XA/ Chọn Table option/ Field Caculation/ HT xuất nhƣ sau:  “ TONG_DIEM
- Xem thêm -

Xem thêm: Tài liệu hướng dẫn thực hành GIS, Tài liệu hướng dẫn thực hành GIS

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn

Nhận lời giải ngay chưa đến 10 phút Đăng bài tập ngay