MỤC LỤC

MỤC LỤC

CHƯƠNG I: KHÁI QUÁT HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ GIS

6I. Khái niệm hệ thống thông tin địa lý:

II. Cấu trúc của hệ thống thông tin địa lý:7

II.1/ Phần cứng:7

II.2/ Phần mềm:7

II.3/ Cơ sở dữ liệu:8

II.4/ Cơ sở tri thức:8

III. Dữ liệu của hệ thống thông tin địa lý:8

III.1/ Khái niệm về dữ liệu địa lý:8

III.2/ Dữ liệu địa lý được biểu diễn như thế nào:9

III.2.1/ Mô hình dữ liệu không gian:10

III.2.1.1/ Mô hình dữ liệu Raster:11

1.Thuộc tính của ô ảnh:13

2.Các kiểu dữ liệu:14

3.Các dạng dữ liệu raster:14

4.Công dụng của Raster trong hiển thị và phân tích:15

Mô hình dữ liệu TIN (Triangulated Irregular Network)15

5.Tổ chức dữ liệu raster trong GIS:17

III.2.1.2/ Mô hình dữ liệu Vector:18

1.Các thực thể vector:18

2.Quan hệ trong cấu trúc mạng vector (vector topology)22

a)Cấu trúc dữ liệu cung-điểm nút (arc-node):22

b)Topology:23

c)Mở rộng mô hình dữ liệu vector với regions, routes và events27

3.Cách biểu diễn bề mặt của mô hình dữ liệu vector:29

III.2.1.3/ So sánh mô hình Raster và Vector:29

III.2.2/ Dữ liệu thuộc tính:31

III.2.3/ Chuyển đổi dữ liệu:32

IV. Các chức năng của hệ thống thông tin địa lý:32

IV.1/ Nhập dữ liệu32

IV.2/ Quản lý dữ liệu32

IV.3/ Sửa đổi và phân tích dữ liệu không gian:32

IV.4/ Sửa đổi  và phân tích dữ liệu phi không gian:32

IV.5/ Tích hợp dữ liệu không gian và thuộc tính:32

IV.6/ Xuất bản:33

V. Một số ứng dụng của hệ thống thông tin địa lý:34

V.1/ GIS được ứng dụng trong các lĩnh vực sau:34

V.2/ Ứng dụng GIS trong quản lý tài nguyên và môi trường:35

V.3/ Ứng dụng GIS trong quản lý đô thị:35

V.4/ Ứng dụng GIS trong quản lý các công trình tiện tích (AM/FM)37

V.5/ Các ứng dụng khác:39

CHƯƠNG II: VIỄN THÁM VÀ ỨNG DỤNG VIỄN THÁM TRONG QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

42I. Lịch sử phát triển của Khoa học viễn thám:

43II. Tổng quan về viễn thám:

47III. Một số khái niệm cơ bản:

47III.1/ Bức xạ sóng điện từ:

49III.2/ Các kiểu viễn thám liên quan đến vùng bước sóng:

50IV. Ảnh viễn thám:

51IV.1/ Viễn thám quang học

57IV.2/ Viễn thám RADAR

59IV.3/ Ảnh máy bay và chụp ảnh máy bay

60IV.4/ Các ảnh vệ tinh độ phân giải cao:

61V. Nguyên lý của Viễn thám (Principle of Remote Sensing)

63VI. Phương tiện ghi, lưu trữ và phân phối dữ liệu

64VII. Đánh giá hệ thống thu thập dữ liệu viễn thám

65VIII. Giải đoán ảnh trong viễn thám:

65VIII.1/ Quy trình giải đoán ảnh

66VIII.2/ Các kỹ thuật hỗ trợ cho quá trình giải đoán

66VIII.2.1/ Khoá giải đoán

66VIII.2.2/ Kiểm tra thực địa

67VIII.2.3/ Ứng dụng giải đoán ảnh trong lập bản đồ chuyên đề

67VIII.3/ Xử lý ảnh

70IX. Sự tương thích giữa dữ liệu viễn thám và GIS

70X. Các vấn đề trong việc sử dụng ảnh:

71XI. Ứng dụng của viễn thám

CHƯƠNG III: HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU (Global Positioning System-GPS)

77I. Giới thiệu:

78II. Nguyên tắc chung của hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu:

80III. Một số khái niệm liên quan:

80III.1/ Hệ quy chiếu tọa độ:

80III.2/ Hệ chuẩn thời gian:

81III.2.1/ Thời gian thiên văn:

81III.2.2/ Thời gian nguyên tử:

81III.3/ Các phép đo tín hiệu vệ tinh:

82III.3.1/ Phép đo mã (code measurements)

82III.3.2/ Phép đo pha của sóng mang (carrier phase measurements)

82III.3.3/ Phép đo Doppler (Dopler measurement)

82III.3.4/ Sai phân các phép đo trong kỹ thuật DGPS

83IV. Cơ cấu hệ thống GPS:

84IV.1/ Thành phần không gian:

84IV.2/ Thành phần điều khiển:

85IV.3/ Thành phần người sử dụng:

86V. Tín hiệu của hệ thống GPS:

87VI. Máy thu tín hiệu GPS:

89VII. Các nguồn sai số của phép đo tín hiệu vệ tinh định vị toàn cầu

90VIII. Kỹ thuật DGPS kép và phương pháp định vị với độ chính xác cao:

92VIII.1/ DGPS địa phương (LADGPS)

92VIII.2/ DGPS trên diện rộng (WADGPS)

93IX. Ứng dụng của hệ thống định vị toàn cầu

93IX.1/ Quân sự

94IX.2/ Trắc địa, bản đồ, đo đạc địa chấn

94IX.3/ Giao thông, vân tải

95IX.4/ Dịch vụ cung cấp thông tin dựa trên vị trí khách hàng

95IX.5/ Tìm kiếm và cứu hộ

95IX.6/ Thể thao và giải trí

96IX.7/ Nông nghiệp

96IX.8/ Tích hợp GPS

96IX.9/ Ứng dụng hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu tại Việt Nam

CHƯƠNG IV: QUY TRÌNH VÀ CÁC PHÉP PHÂN TÍCH KHÔNG GIAN

99I. Khái niệm:

100II. Quy trình phân tích địa lý:

104III. Một số phép phân tích không gian:

104III.1/ Rút số liệu, phân loại và đo lường:

109III.2/ Chức năng chồng lớp thông tin:

113III.3/ Chức năng địa hình:

116III.4/ Phép nội suy:

121III.5/ Chức năng kết nối:

122III.5.1/ Đo đạc tiếp giáp (đo sự gần kề):

123III.5.2/ Đo đạc lân cận:

127III.5.3/ Chức năng mạng:

129III.5.4/ Chức năng lan truyền (spread function):

131III.5.5/ Chức năng hướng tìm hay dòng (seek or stream funtion)

132IV. Phân tích dữ liệu tổ hợp

133V. Phân tích đa chỉ tiêu

133V.1/ Định chỉ tiêu

134V.2/ Làm cho các tiêu chuẩn khác nhau có thể so sánh được

135V.2.1 Cách tiếp cận kiểu boolean

135V.2.2/ Nhân tố phân loại hoặc liên tục

136VI. Phép chồng lớp

137VII. Định trọng số:

138VIII. Đánh giá đa chỉ tiêu:

139VIII.1/ Phương pháp sử dụng bội:

139VIII.2/ Phương pháp đổi:

139VIII.3/ Cấp bậc ưu thế:

CHƯƠNG V: MÔ HÌNH ĐỘ CAO SỐ VÀ PHÂN TÍCH MẠNG LƯỚI

142I. Phân tích mạng lưới (Network Analysis)

142I.1/ Cơ sở dữ liệu phân tích mạng:

143I.2/ Sự ước lượng cấu trúc mạng:

145I.3/ Kích thước mạng (Diameter network)

145I.4/ Kết nối mạng

147I.5/ Tính có thể tiếp cận được của mạng

148I.6/ Cấu trúc mạng trong một đồ thị giá trị

151I.7/ Thuật toán đường đi ngắn nhất

161II. Mô hình độ cao số - DEM (Digital Elevation Model)

161II.1/ Giới thiệu chung:

163II.2/ Phương pháp biểu thị DEM:

165II.3/ Phương pháp xây dựng DEM:

167II.4/ Các sản phẩm ứng dụng DEM:

CHƯƠNG VI: CHẤT LƯỢNG DỮ LIỆU, SAI SỐ VÀ BIẾN ĐỘNG DỮ LIỆU

174I. Giới thiệu chung:

174II. Sai số có nguồn gốc rõ ràng:

174II.1/ Dữ liệu lạc hậu:

175II.2/ Vùng phủ của dữ liệu:

176II.3/ Tỷ lệ bản đồ:

176II.4/ Mật độ quan trắc dữ liệu:

176II.5/ Ý nghĩa của dữ liệu:

177II.6/ Dạng dữ liệu:

177II.7/ Mức độ cho phép sử dụng:

177II.8/ Giá thành:

178III.Sai số trong quá trình thu thập dữ liệu:

178III.1/ Sai lệch vị trí:

178III.2/ Sai lệch dữ liệu thuộc tính:

178III.3/ Biến động dữ liệu:

180IV. Sai số trong quá trình phân tích dữ liệu:

180IV.1/ Sai số máy tính:

180IV.2/ Sai số do phân tích địa lý:

181IV.3/ Sai số do phân loại và tổng quát hóa:

181IV.4/ Quá trình phân tích xử lý dữ liệu không gian:

Tài liệu tham khảo:185

CHƯƠNG I:

KHÁI QUÁT HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ GIS

6I. Khái niệm hệ thống thông tin địa lý:

II. Cấu trúc của hệ thống thông tin địa lý:7

II.1/ Phần cứng:7

II.2/ Phần mềm:7

II.3/ Cơ sở dữ liệu:8

II.4/ Cơ sở tri thức:8

III. Dữ liệu của hệ thống thông tin địa lý:8

III.1/ Khái niệm về dữ liệu địa lý:8

III.2/ Dữ liệu địa lý được biểu diễn như thế nào:9

III.2.1/ Mô hình dữ liệu không gian:10

III.2.1.1/ Mô hình dữ liệu Raster:11

1.Thuộc tính của ô ảnh:13

2.Các kiểu dữ liệu:14

3.Các dạng dữ liệu raster:14

4.Công dụng của Raster trong hiển thị và phân tích:15

Mô hình dữ liệu TIN (Triangulated Irregular Network)15

5.Tổ chức dữ liệu raster trong GIS:17

III.2.1.2/ Mô hình dữ liệu Vector:18

1.Các thực thể vector:18

2.Quan hệ trong cấu trúc mạng vector (vector topology)22

a)Cấu trúc dữ liệu cung-điểm nút (arc-node):22

b)Topology:23

c)Mở rộng mô hình dữ liệu vector với regions, routes và events27

3.Cách biểu diễn bề mặt của mô hình dữ liệu vector:29

III.2.1.3/ So sánh mô hình Raster và Vector:29

III.2.2/ Dữ liệu thuộc tính:31

III.2.3/ Chuyển đổi dữ liệu:32

IV. Các chức năng của hệ thống thông tin địa lý:32

IV.1/ Nhập dữ liệu32

IV.2/ Quản lý dữ liệu32

IV.3/ Sửa đổi và phân tích dữ liệu không gian:32

IV.4/ Sửa đổi  và phân tích dữ liệu phi không gian:32

IV.5/ Tích hợp dữ liệu không gian và thuộc tính:32

IV.6/ Xuất bản:33

V. Một số ứng dụng của hệ thống thông tin địa lý:34

V.1/ GIS được ứng dụng trong các lĩnh vực sau:34

V.2/ Ứng dụng GIS trong quản lý tài nguyên và môi trường:35

V.3/ Ứng dụng GIS trong quản lý đô thị:35

V.4/ Ứng dụng GIS trong quản lý các công trình tiện tích (AM/FM)37

V.5/ Các ứng dụng khác:39

I. Khái niệm hệ thống thông tin địa lý:

Hệ thống thông tin địa lý - Geographic Information System (GIS) là một nhánh của công nghệ thông tin, đã hình thành từ những năm 60 của thế kỷ trước và phát triển rất mạnh trong những năm gần đây.

GIS được sử dụng nhằm xử lý đồng bộ các lớp thông tin không gian (bản đồ) gắn với các thông tin thuộc tính, phục vụ nghiên cứu, quy hoạch và quản lý các hoạt động theo lãnh thổ.

Ngày nay, ở nhiều quốc gia trên thế giới, GIS đã trở thành công cụ trợ giúp quyết định trong hầu hết các hoạt động kinh tế-xã hội, an ninh, quốc phòng, đối phó với thảm hoạ thiên tai...GIS có khả năng trợ giúp các cơ quan chính phủ, các nhà quản lý, các doanh nghiệp, các cá nhân... đánh giá được hiện trạng của các quá trình, các thực thể tự nhiên, kinh tế-xã hội thông qua các chức năng thu thập, quản lý, truy vấn, phân tích và tích hợp các thông tin được gắn với một nền bản đồ số nhất quán trên cơ sở toạ độ của các dữ liệu bản đồ đầu vào.

Có nhiều định nghĩa về GIS, nhưng nói chung đã thống nhất quan niệm chung: GIS là một hệ thống kết hợp giữa con người và hệ thống máy tính cùng các thiết bị ngoại vi để lưu trữ, xử lý, phân tích, hiển thị các thông tin địa lý để phục vụ một mục đích nghiên cứu, quản lý nhất định.

Xét dưới góc độ là  công cụ,  GIS dùng để thu thập, lưu trữ, biến đổi, hiển thị các thông tin không gian nhằm thực hiện các mục đích cụ thể.

Xét dưới góc độ  là phần mềm, GIS làm việc với các thông tin không gian, phi không gian, thiết lập quan hệ không gian giữa các đối tượng. Có thể nói các chức năng phân tích không gian đã tạo ra diện mạo riêng cho GIS.

Xét dưới góc độ ứng dụng trong quản lý nhà nước, GIS có thể được hiểu như là một công nghệ xử lý các dữ liệu có toạ độ để biến chúng thành các thông tin trợ giúp quyết định phục vụ các nhà quản lý.  

Xét dưới góc độ hệ thống, GIS là hệ thống gồm các hợp phần: Phần cứng, Phần mềm, Cơ sở dữ liệu và Cơ sở tri thức chuyên gia.

Nói cách khác: GIS là một hệ thống bao gồm phần cứng, phần mềm, dữ liệu địa lý, và con người được thiết kế để thu nhận, quản lý, thao tác, phân tích và hiển thị các thông tin địa lý.

Phương pháp thể hiện dữ liệu địa lý theo truyền thống (bản đồ giấy) và GIS:

Bản đồ giấy:

· Có hai chức năng lưu trữ và hiển thị dữ liệu;

· Tỉ lệ và mức độ chi tiết hiển thị trên bản đồ;

· Thỏa hiệp giữa yêu cầu thông tin và giới hạn vật lý của bản đồ giấy;

· Bản chất động của thông tin và giới hạn của bản đồ giấy.

GIS:

· Lưu trữ và hiển thị thông tin hoàn toàn tách biệt;

· Thông tin có thể được hiển thị ở các tỉ lệ khác nhau;

· Một loại thông tin có thể được hiển thị dưới nhiều loại bản đồ khác nhau.

· Hai cải tiến quan trọng nhất của GIS là dữ liệu luôn mang tính hiện hành và khả năng tích hợp các nguồn dữ liệu một cách hiệu quả.

II. Cấu trúc của hệ thống thông tin địa lý:

II.1/ Phần cứng:

Bao gồm hệ thống máy tính và các thiết bị ngoại vi có khả năng thực hiện các chức năng nhập thông tin (Input), xuất thông tin (Output) và xử lý thông tin của phần mềm. Hệ thống này gồm có máy chủ (server), máy khách (client), máy quét (scanner), máy in (printer) được liên kết với nhau trong mạng LAN hay Internet

II.2/ Phần mềm:

Đi kèm với hệ thống thiết bị trong GIS ở trên là một hệ phần mềm có tối thiểu 4 nhóm chức năng sau đây:

  - Nhập thông tin không gian và thông tin thuộc tính từ các nguồn khác nhau.

  - Lưu trữ, điều chỉnh, cập nhật và tổ chức các thông tin không gian và thông tin thuộc tính.

  - Phân tích biến đổi thông tin trong cơ sở dữ liệu nhằm giải quyết các bài toán tối ưu và mô hình mô phỏng không gian- thời gian.

  - Hiển thị và trình bày thông tin dưới các dạng khác nhau, với các biện pháp khác nhau.

Phần mềm được phân thành ba lớp: hệ điều hành, các chương trình tiện ích đặc biệt và các chương trình ứng dụng.

II.3/ Cơ sở dữ liệu: 

GIS phải bao gồm một cơ  sở dữ liệu chứa các thông tin không gian (thông tin địa lý: cặp tọa độ x,y trong hệ tọa độ phẳng hoặc địa lý) và các thông tin thuộc tính liên kết chặt chẽ với nhau và được tổ chức theo một ý đồ chuyên ngành nhất định. Thời gian được mô tả như một kiểu thuộc tính đặc biệt. Quan hệ  được biểu diễn thông qua thông tin không gian và/hoặc thuộc tính (hình I.2)

Hình I.2 Cơ sở dữ liệu GIS

II.4/ Cơ sở tri thức: 

Cấu trúc của Cơ sở tri thức trong GIS được thể hiện trong hình 1.3:

Hình I.3: Cơ sở tri thức trong GIS

III. Dữ liệu của hệ thống thông tin địa lý:

III.1/ Khái niệm về dữ liệu địa lý:

Hình I.4 Minh họa mô hình thế giới thực bằng dữ liệu GIS

Dữ liệu địa lý nhằm phản ảnh thế giới thực, cần trả lời được các câu hỏi:

- Cái gì? (dữ liệu thuộc tính).

- Ở đâu? (dữ liệu không gian).

- Khi nào? (thời gian).

- Tương tác với các đối tượng khác ra sao? (quan hệ).

Hình I.5: Các chức năng được yêu cầu cho một hệ GIS

a) Dữ liệu không gian (nó ở đâu ?)

Được thể hiện trên bản đồ và GIS dưới dạng điểm (point), đường (line) hoặc vùng (polygon).

Vị trí địa lý của đối tượng được thể hiện bằng tọa độ (VD: kinh vĩ độ, tọa độ UTM,...).

b) Dữ liệu thuộc tính (nó là gì ?)

Thể hiện tính chất của đối tượng (VD: chiều cao của cây rừng, dân số thành phố, bề rộng con đường,...).

c) Thời gian (nó tồn tại khi nào ?)

Thông tin địa lý luôn gắn liền với một thời điểm hoặc một khoảng thời gian nhất định.

Biết được thời gian của thông tin thì chúng ta mới có thể sử dụng thông tin một cách chính xác.

Một đối tượng của dữ liệu địa lý được coi là đ xc định khi có thông tin về các lĩnh vực trên.

III.2/ Dữ liệu địa lý được biểu diễn như thế nào:

Có hai dạng cấu trúc dữ liệu cơ bản trong GIS. Đó là dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính. Đặc điểm quan trọng trong tổ chức dữ liệu của GIS là: dữ liệu không gian (bản đồ) và dữ liệu thuộc tính được lưu trữ trong cùng một cơ sở dữ liệu (CSDL) và có quan hệ chặt chẽ với nhau.

Hình I.6: Minh họa cấu trúc dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính

III.2.1/ Mô hình dữ liệu không gian:

Đây là dạng dữ liệu cơ bản của một hệ thống thông tin địa lý. Dạng dữ liệu này bao gồm các thông tin có tính đồ họa chỉ rõ hình dạng, phạm vị không gian, vị trí địa lý của một thực thể trong thế giới thực được khái quát hóa thành các đặc tính địa lý như điểm, đường hay vùng trên bản đồ (ảnh). Trong máy tính số, dữ liệu không gian của các thực thể có thể được biểu diễn theo hai mô hình Raster và Vector.

Các đối tượng không gian trong GIS được nhóm theo ba loại đối tượng: điểm, đường và vùng. Trong mỗi kiểu cấu trúc dữ liệu, cách tổ chức dữ liệu cho ba đối tượng không gian trên khác nhau. Tuỳ tỷ lệ hoặc mức độ chi tiết mà các đối tượng không gian được thiết kế trong GIS khác nhau. Trong tỷ lệ nhỏ thì nhiều khi điểm là cả một vùng trong tỷ lệ lớn. Ba đối tượng không gian dù ở mô hình cấu trúc dữ liệu GIS nào đều có một điểm chung là vị trí của chúng đều được ghi nhận bằng giá trị toạ độ trong một hệ toạ độ nào đó tham chiếu với hệ toạ độ dùng cho Trái đất.

Hình I.7 Minh họa mô hình thế giới thực bằng dữ liệu GIS

(a) (b)

Hình I.8: Thế giới thực trên hai mô hình raster (a) và vector (b) (Theo Aronnof, 1989)

III.2.1.1/ Mô hình dữ liệu Raster:

Khái niệm ảnh Raster: Một file ảnh chụp về một đối tượng không gian qua máy ảnh photo hoặc một ảnh số chụp từ máy chụp số (digital camera) hoặc ảnh số thu nhận từ các đầu ghi phổ trên các vệ tinh là các ảnh có cấu trúc raster.

Raster được định nghĩa như là ma trận không gian của các đơn vị ảnh (picture element) còn gọi là các pixel. Các pixel có kích thước đồng nhất về mặt hình học, chúng là các ô vuông nhỏ và được xếp theo các dòng và các cột giống như một lưới ô vuông (hình I.9).

Hình I.9: Ma trận không gian của một file ảnh raster có cấu trúc pixel

Cấu trúc raster là một trong những cấu trúc dữ liệu đơn giản nhất trong GIS. Nó còn được gọi là “tổ chức theo ô vuông của dữ liệu không gian” (cellular organization of spatial data). Pixel là phần tử cơ sở của cấu trúc dữ liệu Raster để biểu diễn một đặc trưng địa lý f(x,y) nào đó, giá trị của pixel chỉ tính chất của đối tượng không gian. Giá trị số của pixel chính là mã được gắn cho đối tượng không gian (tức là mỗi đối tượng không gian có một mã nhất định). Giá trị bằng không thường là những pixel chỉ vùng ngoài khu vực nghiên cứu. Ví dụ các đối tượng đất trồng bắp có mã bằng 1, đất trồng cam có mã bằng 2, đất trồng điều có mã bằng 3, đất trồng mía có mã bằng 4…(hình I.10).

Hình I.10: Các đối tượng không gian được mã hoá trong mô hình Raster

Như vậy, mô hình Raster biểu diễn không gian như là một ma trận số nguyên, mỗi một giá trị số nguyên đại diện cho một thuộc tính, vị trí của số nguyên chính là vị trí của đối tượng. Ma trận không gian từ các ô ảnh này được mã hoá và lưu trữ trong máy tính theo quy luật nhất định thông qua vị trí của từng ô ảnh và được tham chiếu tới hệ toạ độ dùng cho Trái đất gọi là hệ toạ độ Cartsian theo hai trục x và y.

Với cấu trúc dữ liệu dạng raster, giá trị của thông số nghiên cứu như độ cao địa hình (m), loại đất, sinh khối thực vật (gr/m2)…phải được xác định cho từng ô lưới (cell). Trong cấu trúc dữ liệu dạng raster (hình I.11), các vật thể trên bản đồ có thể được mô tả bằng các yếu tố (map feature) sau:

· Điểm (point): có thể được biểu diễn bằng một fixel hay nhiều fixel tuỳ thuộc vào tỷ lệ (độ phân giải của ảnh)

· Đường (line): là tập hợp các ô lưới vuông có cùng giá trị f (x,y) nối tiếp nhau và sắp xếp theo một hướng nhất định.

· Vùng (area): Vùng được xác định bằng một mảng gồm nhiều pixel có cùng giá trị thuộc tính f (x,y) trải rộng ra theo nhiều phương.

Hình I.11: Cấu trúc dữ liệu Raster

Trên thực tế mỗi pixel có một cặp toạ độ (x, y) duy nhất. Một đối tượng không gian có kích thước nhỏ hơn một pixel, ví dụ lớn hơn một nửa pixel, sẽ được coi như là một pixel trọn vẹn và có giá trị về diện tích và toạ độ của chính pixel mà nó nằm trong. Vì vậy độ phân giải của pixel đóng vai trò hết sức quan trọng về độ chính xác của dữ liệu Raster. Kích thước được chọn cho một ô lưới (pixel) của một vùng nghiên cứu phụ thuộc vào độ phân giải dữ liệu yêu cầu cho phân tích chi tiết. Ô phải đủ nhỏ để nắm bắt chi tiết được yêu cầu, nhưng đủ lớn để bộ nhớ máy tính và phép toán phân tích có thể thực hiện hiệu quả.

Một điểm trong thế giới thực là một ngôi nhà thờ trong mô hình Raster sẽ là một vài pixel có cùng giá trị số (mã). Nếu độ lớn của ngôi nhà theo tỷ lệ nhỏ có thể chỉ là một pixel. Độ lớn của pixel theo chiều x, y sẽ là độ phân giải không gian của ma trận raster (trong viễn thám gọi là độ phân giải của ảnh)

Trong cấu trúc Raster, đường được biểu diễn bằng những pixel có cùng giá trị f(x,y) liên tiếp nhau. Vì trong cấu trúc Raster, các pixel được xếp theo hàng, cột, như một ma trận điểm nên đường nét không trơn, có dạng zic-zac. Vùng được xác định bằng một mảng gồm nhiều pixel có cùng giá trị thuộc tính f(x,y) trải rộng ra theo nhiều phương.

Hình I.12: Mô hình cấu trúc Raster

Ưu điểm của cấu trúc dữ liệu dạng raster là dễ thực hiện các chức năng xử lý và phân tích. Tốc độ tính toán nhanh, thực hiện các phép toán bản đồ dễ dàng. Dễ dàng liên kết với dữ liệu viễn thám. Cấu trúc raster có nhược điểm là kém chính xác về vị trí không gian của đối tượng. Khi độ phân giải càng thấp (kích thước pixel lớn) thì sự sai lệch này càng tăng

Mô hình dữ liệu này thích hợp trong mô tả các đối tượng, hiện tượng phân bố liên tục trong không gian (độ cao, nhiệt độ, loại hình sử dụng đất…), dùng để lưu giữ thông tin dạng ảnh (ảnh mặt đất, hàng không, vũ trụ...). Một số dạng mô hình biểu diễn bề mặt như DEM (Digital Elevation Model), DTM (Digital Terrain Model), TIN (Triangulated Irregular Network) trong CSDL cũng thuộc dạng raster.

1. Thuộc tính của ô ảnh:

Thuộc tính gán cho ô sẽ định nghĩa phân lớp, nhóm, chủ đề hoặc giá trị đo được ở tại vị trí của ô. Ô có thể có giá trị là số nguyên hoặc số thập phân. Khi một giá trị số nguyên được sử dụng cho ô ảnh, nó có thể được dùng làm mã nhận dạng.

2. Các kiểu dữ liệu:

Giá trị ô ảnh có thể biểu diễn cho một trong bốn kiểu dữ liệu sau đây:

a. Kiểu dữ liệu định danh (Nominal data): Một giá trị kiểu dữ liệu định danh giúp nhận dạng thực thể này với thực thể khác. Đây là những giá trị định tính, không phải là giá trị định lượng. Sử dụng nominal data cho phân loại đất.

b. Kiểu dữ liệu thứ tự (Ordinary data): Một giá trị kiểu dữ liệu thứ tự xác định hạng của một thực thể so với những thực thể khác.  Những phép đo này cho thấy vị trí, như thứ tự thứ nhất, thứ hai hoặc thứ ba, nhưng chúng không thiết lập tỷ lệ tương đối hoặc biên độ. Bạn không thể suy luận ra được sự khác nhau về định lượng như là thực thể này lớn hơn, cao hơn, hoặc dày đặc hơn những thực thể khác ra sao.

c. Kiểu khoảng dữ liệu: Một giá trị kiểu khoảng dữ liệu đại diện cho một phép đo theo một thang chia độ nào đấy như thời gian trong ngày, nhiệt độ Fahrenheit và giá trị độ pH. Có thể làm những phép so sánh tương đối giữa các khoảng dữ liệu. Việc so sánh giá trị đo với điểm 0 của thang chia độ là không có ý nghĩa.

d. Kiểu dữ liệu tỷ lệ: Một giá trị kiểu dữ liệu tỷ lệ đại diện một giá trị đo trên một thang chia độ với điểm gốc 0 cố định và có ý nghĩa. Các toán tử có thể sử dụng được những giá trị này để dự đoán kết quả. Những ví dụ của kiểu dữ liệu tỷ lệ là độ tuổi, khoảng cách, trọng lượng và thể tích.

3. Các dạng dữ liệu raster:

· Ảnh vệ tinh: Thu nhận ảnh vệ tinh là một cách vẽ bản đồ ở mọi tỷ lệ với chi phí thấp nhất. ảnh vệ tinh có loại có màu hoặc đen trắng.

· Ảnh hàng không: Được dùng để tạo ra những bản đồ chi tiết.

· Bản đồ quét.

· Các loại hình ảnh khác.

· Chuyển đổi từ những dữ liệu khác: Phát sinh từ những nguồn dữ liệu khác, như từ những tập dữ liệu đặc trưng hoặc từ TIN. Những kết quả phân tích từ raster bề mặt trái đất có thể sử dụng để làm bản đồ độ dốc.

Vuøng

Ñöôøng

Ñieåm

Dữ liệu thuộc tính

Dữ liệu không gian

� EMBED PBrush ���

Hình I.1 Chu trình xử lý thông tin địa lý

_1051351917.doc