Đồ án Xây dựng cơ sở dữ liệu địa hình tỷ lệ 1:10000 của tỉnh Hà Giang bằng phần mềm ArcGIS

MỤC LỤC

 

LỜI NÓI ĐẦU 1

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ 3

1.1. SỰ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ GIS 3

1.2. CƠ SỞ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ GIS 5

1.2.1. Định nghĩa GIS 5

1.2.2. Các thành phần của GIS 8

1.2.3. Các chức năng của GIS 15

1.3. CƠ SỞ DỮ LIỆU CỦA GIS 18

1.3.1. Khái niệm chung 18

1.3.2. Tổ chức cơ sở dữ liệu 20

1.3.3. Cấu trúc và mô hình dữ liệu trong GIS 21

1.4. MÔ HÌNH SỐ ĐỊA HÌNH TRONG GIS 28

1.4.1. Khái niệm về mô hình số địa hình và mô hình số độ cao 28

1.4.2. Các phương pháp biểu diễn mô hình số độ cao 30

1.4.3. Nguồn dữ liệu và phương pháp lấy mẫu 32

1.4.4. Các kết quả thu được từ mô hình số độ cao 34

1.5. CÁC HỆ TỌA ĐỘ DÙNG TRONG HỆ GIS 35

1.5.1. Hệ toạ độ dùng trong tham chiếu GIS 35

1.5.2. Các dạng chuyển đổi toạ độ trong GIS 36

1.6. PHÂN TÍCH KHÔNG GIAN TRONG GIS 37

1.6.1. Phân tích không gian là gì? 37

1.6.2. Khả năng phân tích không gian của GIS 37

1.7. GIS – MỘT KHOA HỌC LIÊN NGÀNH 39

1.7.1. Mối quan hệ của GIS với các ngành khoa học khác 39

1.7.2. Một số ứng dụng của GIS 41

Chương 2: XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỊA HÌNH CHO CÔNG NGHỆ GIS 44

2.1. QUY TRÌNH TỔNG QUÁT XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU 44

2.1.1. Nhập dữ liệu ( Input of Data) 44

2.1.2.Thao tác dữ liệu ( Data Manipulation) 46

2.1.3. Lưu trữ và quản lý dữ liệu (Data Management). 51

2.1.4. Phân tích dữ liệu (Data Analysis and Retrieval) 53

2.1.5. Xuất dữ liệu (Data Output) 55

2.2. GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM ỨNG DỤNG ARCGIS 55

Chương 3: XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỊA HÌNH TỶ LỆ 1:10000 TỈNH HÀ GIANG BẰNG PHẦN MỀM ARCGIS 58

3.1. KHÁI QUÁT VỀ TỈNH HÀ GIANG 58

3.1.1. Điều kiện địa lý tự nhiên 58

3.1.2. Tài nguyên thiên nhiên 60

3.1.3. Đặc điểm dân cư, kinh tế- xã hội 63

3.2. XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỊA HÌNH TỶ LỆ 1:10000 TỈNH HÀ GIANG BẰNG PHẦN MỀM ARCGIS 66

3.2.1. Xây dựng cơ sở dữ liệu không gian 66

3.2.2. Xây dựng cơ sở dữ liệu thuộc tính 78

3.2.3. Quản lý - Lưu trữ dữ liệu 84

3.2.4. Phân tích dữ liệu 85

3.2.5. Trình bày bản đồ 87

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 88

TÀI LIỆU THAM KHẢO 90

 

 

doc93 trang | Chia sẻ: maiphuongdc | Ngày: 20/12/2013 | Lượt xem: 6172 | Lượt tải: 54download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đồ án Xây dựng cơ sở dữ liệu địa hình tỷ lệ 1:10000 của tỉnh Hà Giang bằng phần mềm ArcGIS, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
lõm và hướng. - Bản đồ địa hình vờn bóng. - Mô tả thủy văn và lưu vực sông ngòi. 1.5. CÁC HỆ TỌA ĐỘ DÙNG TRONG HỆ GIS Các vị trí của các đối tượng trên bề mặt Trái Đất có thể được tham chiếu từ một mặt cầu. Tuy nhiên, để tạo mới một cơ sở dữ liệu địa lý và thể hiện các sản phẩm bản đồ phản ánh đúng thực tế tồn tại của chúng đòi hỏi phải xây dựng một hệ tọa độ thống nhất gắn liền với quả đất. 1.5.1. Hệ toạ độ dùng trong tham chiếu GIS Hệ toạ độ của khung tham chiếu cần thiết cho đo vẽ bản đồ và tỡm kiếm thông tin địa lý, cho phép xác định vị trí bằng khoảng cách hay hướng từ điểm, đường hay bề mặt cố định. Dữ liệu trong GIS có thể tham chiếu theo các hệ khác nhau: Hệ toạ độ phẳng, hệ toạ độ địa tâm, hệ toạ độ địa lý, hệ toạ độ tương đối và theo địa chỉ. Hệ tọa độ địa lý Hệ tọa độ tương đối Hệ tọa độ phẳng Hệ tọa độ địa tâm Hệ tọa độ theo địa chỉ Hệ tọa độ tham chiếu trong GIS Hình 1.11: Các hệ tham chiếu GIS. Các hệ toạ độ không trực tiếp cho khoảng cách, nhưng nó được tớnh theo bán kớnh trái đất tại vị trí trên bề mặt. Do kinh độ và vĩ độ thể hiện vị trí trong không gian ba chiều, cho nên khi đo vẽ bản đồ chúng được biến đổi về hệ toạ độ Đề Các hay cũn gọi là lưới chiếu bản đồ. Ta gọi phép chiếu này là phép chiếu bản đồ. Nguyên tắc phép chiếu bản đồ là biến đổi bề mặt cong của Trái đất lên mặt phẳng, hình trụ hay hình nún rồi trải ra thảnh mặt phẳng. Đường kinh, vĩ tuyến vẽ lên bản đồ được gọi là lưới (Graticule). Mọi phép chiếu từ toạ độ địa lý trên bề mặt Trái đất sang lưới chiếu bản đồ hai chiều đều sinh ra sai số. Việc lựa chọn phép chiếu phụ thuộc vảo tiêu chí đặt ra trước là biến dạng tối thiểu về góc, hình dạng hay diện tích của đối tượng. Kết quả của phép chiếu bản đồ dẫn tới nhiều hệ toạ độ lưới chiếu bản đồ được sử dụng đồng thời. Do vậy, khi kết hợp cơ sở dữ liệu với dữ liệu bản đồ từ nhiều nguồn dữ liệu khác nhau thì phải chuyển đổi các hệ trục toạ đồ của chúng sang hệ thống nhất. 1.5.2. Các dạng chuyển đổi toạ độ trong GIS Khi hợp nhất dữ liệu lại vào một nền toán học chung thì dữ liệu mới có ý nghĩa: Tham khảo, so sánh, phân tích. Có hai dạng chuyển đổi: - Dịch chuyển đối tượng và giữ nguyên hệ toạ độ. - Dịch chuyển hệ toạ độ và giữ nguyên đối tượng. trong hai cách này thì cách thứ hai là thuận tiện hơn cả. Có hai phương pháp chuyển đổi hệ toạ độ là: Chuyển đổi tương đương và chuyển đổi đường cong bậc cao. Trong đó: - Chuyển đổi tương đương là các dịch chuyển song song và giữ nguyên dạng đối tượng. - Chuyển đổi đường cong bậc cao là cách chuyển dịch trong đó dạng đối tượng hoàn toàn giữ nguyên. Các dạng chuyển đổi toạ độ được trình bày ở trên không dùng độc lập nhau mà được dùng tổng hợp chung trong GIS, để tránh việc phải thực hiện các chuyển đổi khác tiếp theo. Các điểm chuẩn được chọn để chuyển đổi toạ độ là những điểm cắt của con song, đường giao thông. 1.6. PHÂN TÍCH KHÔNG GIAN TRONG GIS 1.6.1. Phân tích không gian là gì? Phân tích không gian là áp dụng sự hỏi đáp về thế giới thực bao gồm vị trí hiện tại của cỏc vựng đặc trưng, thay đổi vị trí, các phương hướng, ước tính khả năng hoặc triển vọng dung kĩ thuật (hoặc mô hình) chồng xếp và dự đoán. Phạm vi phân tích không gian từ số học đơn giản và toán tử logic tới phân tích mô hình phức tạp. Phân tích không gian được xem là chức năng thứ sáu của hệ thống thống tin địa lý viết tắt là HTTTĐL, nó được phát triển một cách thần kỳ dựa trên sự tiến bộ của công nghệ và nó trở nên thực sự hữu ích cho người ứng dụng. Những định nghĩa về HTTTĐL trước đây đã trở thành thực tiễn trên cơ sở ứng dụng trực tiếp chức năng phân tích không gian. Theo quan điểm hiện nay thì chức năng đó cần thiết phải có đối với một hệ thống được gọi là HTTTĐL. Tất nhiên là các chức năng có thể khác nhau đối với từng hệ thống song đối với một HTTTĐL sử dụng tư liệu bản đồ thì chức năng đó là bắt buộc. Và với một hệ thống như vậy thì các mô tả bằng lời có thể tổ chức thành các tham số riờng, cỏc mô hình giải tích, dự báo đều có thể thực hiện trong chức năng xử lý không gian. 1.6.2. Khả năng phân tích không gian của GIS Phân tích không gian GIS bao gồm ba hoạt động chính: Giải quyết các câu hỏi về thuộc tính, các câu hỏi về phân tích không gian và tạo nên tập dữ liệu mới từ cơ sở dữ liệu bạn đầu. Các chức năng xử lý phõn tích không gian của GIS có thể chia thành các nhúm phép tớnh sau: * Các phép toán về xử lý cơ sở toán học thông tin không gian: - Chuyển đổi các phép chiếu, chuyển đổi toạ độ, múi chiếu, chuyển đổi tỷ lệ nền địa lý,… - Chuyển đổi giữa các đơn vị đo khác nhau. - Nắn chỉnh hình học, thực hiện việc điều chỉnh hình ảnh bản đồ theo điều kện hình học để chuyển về đồ hình thực của nó, nhằm loại bỏ các sai số biến dạng hình học. - Xử lý thông tin bản đồ: Gồm cỏc phộp tiếp biên bản đồ, ghép bản đồ, chồng lớp không gian, lập bản đồ chuyên đề, phõn tích hoặc chồng phủ các vùng,… * Các phép toán về chỉnh sửa, chuẩn hoá dữ liệu: - Phép sửa đổi (CLEAN): được dùng để sửa các lỗi thường gặp trong quá trình nhập các lỗi bản đồ (có thể là tự động hoặc hiển thị lỗi để thao tác viên sửa), các lỗi do CLEAN là: + Đường cắt nhau (Intersection): Các đường bắt buộc phải cắt nhau tại các điểm nút, không được chéo nhau. + Bắt không đúng vị trí: Bắt quá (Over shoot), bắt chưa tới (Under shoot). + Đường số hoá trúng lặp nhau nhiều lần (Duplicate). + Lọc, loại bỏ bớt giá trị điểm tham gia tạo đường khi mật độ các điểm quá dày. - Phép toán xõy dựng Topology (BUILD) có chức năng chạy tự động nhằm xõy dựng cấu trúc Topology cho các đối tượng không gian dạng Vector. - Các phép toán chuyển đổi: Khuôn dạng dữ liệu khi xuất dữ liệu sang các hệ GIS khác. * Các phép phõn tích dữ liệu địa lý: Các công cụ về phân tích dữ liệu địa lý chia thành các nhúm chớnh là hỏi đáp CDSL (Database Query), đại số bản đồ (Map Algbra) và các toán tử nội suy bề mặt. - Hỏi đáp cơ sở dữ liệu thường có hai định hướng: + Hỏi đáp dữ liệu không gian (Spatial Query) để trả lời cõu hỏi về vị trí, hình dạng và kích thước. + Hỏi đáp dữ liệu thuộc tớnh (Attribute Query) để trả lời cõu hỏi những vị trí nào mang thuộc tớnh này. Hỏi đáp dữ liệu thuộc tính gồm hai bước: chọn các đối tượng thoả món điều kiện tỡm kiếm theo từng lớp thông tin riêng rẽ và chồng xếp các đối tượng tỡm riêng rẽ trên từng lớp ra tập các đối tượng thoả mãn toàn bộ các điều kiện chung cho các lớp thông tin. - Các phép toán đại số bản đồ (Map Algra): Có thể coi là phần mở rộng của phõn tích không gian, là cốt lừi của việc tạo ra các dữ liệu bản đồ mới từ các dữ liệu cũ. Thông thường nó được dùng để xử lý ảnh số, tớnh toán, phõn tớch bề mặt. - Các phép toán nội suy bề mặt bao gồm các phép toán liên quan đến nội suy địa hình hoặc bề mặt liên tục nào đó trong không gian ba chiều (3D): Nội suy bề mặt địa hình từ các số liệu đầu vào; Các phép toán giải quyết các bài toán liên quan đến khoảng cách; Các phép toán về tớnh lõn cận. 1.7. GIS – MỘT KHOA HỌC LIÊN NGÀNH 1.7.1. Mối quan hệ của GIS với các ngành khoa học khác GIS là sự hội tụ của công nghệ và các ngành truyền thống, nó hợp nhất các số liệu mang tính liên ngành bằng tổng hợp, mô hình hoá và phân tích. Vì vậy có thể nói, GIS được xây dựng trờn cỏc tri thức của nhiều ngành khoa học để tạo ra các hệ thống phục vụ mục đích cụ thể. Các ngành đó bao gồm: - Ngành khoa học địa lý: là ngành liên quan mật thiết đến việc biểu diễn thế giới và vị trí của đối tượng trong thế giới. Nó cú truyền thống lâu đời về phân tích không gian và nó cung cấp các kỹ thuật phân tích không gian khi nghiên cứu. - Ngành khoa học bản đồ: nguồn dữ liệu đầu vào chính của GIS là các bản đồ. Ngành bản đồ có truyền thống lâu đời trong việc thiết kế bản đồ, do vậy nó cũng là khuụn mẫu quan trọng nhất của đầu ra GIS. - Công nghệ viễn thám: các ảnh vệ tinh và ảnh máy bay là nguồn dữ liệu địa lý quan trọng cho hệ GIS. Viễn thám bao gồm cả kỹ thuật thu thập và xử lý dữ liệu ở mọi vị trí trên quả địa cầu. Các dữ liệu đầu ra của hệ thống ảnh vệ tinh có thể được trộn với các lớp dữ liệu của GIS. - Ảnh máy bay: khi ta xây dựng bản đồ có tỷ lệ cao thì ảnh chụp từ máy bay là nguồn dữ liệu chính về bề mặt trái đất được sử dụng làm đầu vào. - Bản đồ địa hình: cung cấp dữ liệu có chất lượng cao về vị trí của ranh giới đất đai, nhà cửa… - Ngành thống kê: các kỹ thuật thống kê được sử dụng để phân tích dữ liệu GIS. Nó là đặc biệt quan trọng trong việc xác định sự phát sinh các lỗi hoặc tính không chắc chắn trong số liệu của GIS. - Khoa học tính toán: tự động thiết kế máy tính cung cấp kỹ thuật nhập, hiển thị dữ liệu. Đồ hoạ máy tính cung cấp công cụ để thể hiện, quản lý các đối tượng đồ hoạ. Quản trị cơ sở dữ liệu cho phép biểu diễn dữ liệu dưới dạng số, các thủ tục để thiết kế hệ thống, lưu trữ, xâm nhập, cập nhật. - Toán học: các ngành hình học, lý thuyết đồ thị được sử dụng trong thiết kế hệ GIS và phân tích dữ liệu không gian. 1.7.2. Một số ứng dụng của GIS Nhờ những khả năng phân tích và xử lý đa dạng, kỹ thuật GIS hiện nay được ứng dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực, được xem là "công cụ hỗ trợ quyết định (decision - making support tool)”. Một số lĩnh vực được ứng dụng chủ yếu ở nhiều nơi trên thế giới là: 1.7.2.1. Nghiên cứu quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường - Quản trị rừng (theo dõi sự thay đổi, phân loại...). - Quản trị đường di cư và đời sống động vật hoang dã. - Quản lý và quy hoạch đồng bằng ngập lũ, lưu vực sông. - Bảo tồn đất ướt. - Phân tích các biến động khí hậu, thuỷ văn. - Phân tích các tác động môi trường (EIA). - Nghiên cứu tình trạng xói mòn đất. - Quản trị sở hữu ruộng đất. - Quản lý chất lượng nước. - Quản lý, đánh giá và theo dõi dịch bệnh. - Xây dựng bản đổ và thống kê chất lượng thổ nhưỡng. - Quy hoạch và đánh giá sử dụng đất đai. 1.7.2.2. Nghiên cứu hỗ trợ các chương trình quy hoạch phát triển - Đánh giá khả năng thích nghi cây trồng, vật nuôi và động vật hoang dã. - Định hướng và xác định các khu vực phát triển tối ưu trong sản xuất nông nghiệp. - Hỗ trợ quy hoạch và quản lý cỏc vựng bảo tồn thiên nhiên. - Đánh giá khả năng và định hướng quy hoạch cỏc vựng đô thị, các khu công nghiệp lớn. - Hỗ trợ bố trí mạng lưới y tế, giáo dục. Trong nghiên cứu sản xuất nông nghiệp và phát triển nông thôn, các lĩnh vực ứng dụng của kỹ thuật GIS rất rộng rãi. Do vậy, GIS trở thành công cụ đặc dụng cho việc quản lý và tổ chức sản xuất nông nghiệp - nông thôn trờn cỏc vựng lãnh thổ. 1.7.2.3. Ứng dụng trong kinh doanh Các chức năng của hệ thống thông tin địa lý giúp cho việc thực hiện các quyết định kinh doanh tốt hơn thông qua phân tích địa điểm và sự thay đổi dân số trong khu vực, đó là điểm mấu chốt đảm bảo vị trí của công nghệ trong cộng đồng. 1.7.2.4. Quản lý hành chính và phân bố dân số Khả năng của GIS về mô tả hình vẽ và phân tích số liệu dân số mở ra những cơ hội cho một sự phân tích tin cậy trong quá trình trợ giúp quyết định và tạo ra các quyết định chính sách được lòng dân. 1.7.2.5. Quản lý cơ sở hạ tầng kiến trúc Những khả năng về phát triển, bảo trì và quản lý mạng lưới cấp thoát nước, hệ thống điện, khí gas và truyền thông tin… đã là những nhận thức đầu tiên về tiềm năng của GIS. 1.7.2.6. Y tế và an toàn nhân dân Các cơ quan y tế sẽ nhận thức được tốt hơn cũng như tội phạm và hỏa hoạn nếu phân tích sự lan truyền bệnh và các hoạt động tội phạm. GIS cung cấp khả năng thực hiện các nhiệm vụ đó nhanh chóng, thường xuyên với mức độ tin cậy cao và giá thành khá thấp có thể được. 1.7.2.7. Bản đồ và cơ sở dữ liệu xuất bản GIS là một công cụ đặc biệt phù hợp với các công việc của ngành đo đạc bản đồ, thành lập nhanh chóng và chính xác các loại bản đồ như bản đồ địa hình, mô hình, độ cao, bản đồ độ dốc, bản đồ chuyên đề. Truy cập số liệu bản đồ, hiển thị, liên kết và tổng hợp các cơ sở dữ liệu, mô hình hóa. 1.7.2.8. Dầu khí, gas và thăm dò khoáng sản Các nhà địa vật lý và địa chất đã bắt đầu nghiên cứu nghiêm túc về khả năng của hệ thống thông tin địa lý thành một công cụ nhằm nâng cao (cải tiến) mô hình thăm dò. 1.7.2.9. Quản lý thông tin bất động sản Nhà nước và các địa phương đã nhanh chóng nhận thức được tiềm năng của công nghệ GIS. Nó là một công cụ phục vụ cho việc xây dựng và bảo lưu toàn bộ và chính xác các nguồn bất động sản hiện có. 1.7.2.10. Quy hoạch đô thị và vùng Khả năng cung cấp cho các nhà quy hoạch nhanh chóng truy cập vào tập hợp dữ liệu trong công nghệ GIS phục vụ cho các phương án quy hoạch. 1.7.2.11. Trong Giao thông GIS có khả năng ứng dụng đáng kể trong lĩnh vực vận tải. Việc lập kế hoạch và duy trì cở sở hạ tầng giao thông rõ ràng là một ứng dụng thiết thực, nhưng giờ đây có sự quan tâm đến một lĩnh vực mới là ứng dụng định vị trong vận tải hàng hải, và hải đồ điện tử. Loại hình đặc trưng này đòi hỏi sự hỗ trợ của GIS. 1.7.2.12. Nghiên cứu và đào tạo Trung tâm quốc gia về thông tin địa lý và phân tích cùng với ba trường tổng hợp đã lập thành một liên hợp khoa học quốc gia. Đõy chớnh là cơ sở vật chất cho việc thực hiện rộng lớn nghiên cứu các dự án GIS, bao gồm các vấn đề tập trung cho người sử dụng, xã hội, kinh tế và thể chế thực hiện. Chương 2 XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỊA HÌNH CHO CÔNG NGHỆ GIS Cơ sở dữ liệu địa hình là loại cơ sở dữ liệu chứa toàn bộ thông tin về bề mặt địa hình, trên đó thể hiện vị trí không gian của từng đối tượng địa hình và mối quan hệ hình học giữa các đối tượng và kèm theo đó là những thông tin thuộc tính giải thích cho đối tượng đó. 2.1. QUY TRèNH TỔNG QUÁT XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU Data Input Data Manipulation Data Output Data anagement Data Analysis and Retrieval Hình 2.1: Quy trình tổng quát xây dựng cơ sở dữ liệu. 2.1.1. Nhập dữ liệu ( Input of Data) Nhập dữ liệu là quá trình mã hóa dữ liệu và ghi chúng vào cơ sở dữ liệu. Để cơ sở dữ liệu số không lỗi là công việc quan trọng và phức tạp nhất quyết định lợi ích của GIS. GIS phân ra hai loại dữ liệu, đầu tiên là vị trí hoặc cơ sở dữ liệu địa lý xác định vị trí của đối tượng trên bản đồ. Đây là khả năng xử lý đặc tính vẽ bản đồ ở thuộc tính không gian và phi không gian. Và nó chớnh là điểm khác nhau cơ bản giữa vẽ bản đồ tự động (vị trí dữ liệu phi không gian chỉ liên quan đến mầu sắc, kiểu đường...) với xử lý thông tin địa lý (dữ liệu phi không gian ghi tên đường, tên phố, đất sử dụng...). Nhìn chung có hai cách nhập dữ liệu cơ bản cho GIS: - Nhập dữ liệu không gian (dạng số). - Nhập dữ liệu phi không gian và các thuộc tính liên quan. Sau mỗi một giai đoạn nên kiểm tra dữ liệu để đảm bảo kết quả cơ sở dữ liệu không có sai sót. * Phương pháp nhập dữ liệu không gian Nhập dữ liệu phụ thuộc vào cấu trúc cơ sở dữ liệu của hệ thống thông tin địa lý. Tuy nhiên trong hệ lý tưởng người sử dụng phải quan tâm là nên lưu trữ và xử lý ở dạng vector hoặc dạng raster. Có hai điều kiện nhập dữ liệu khác nhau hoặc cơ sở dữ liệu có cấu trúc vector hoặc cấu trúc raster. - Nhập thủ công đối với hệ thống vector: Nguồn dữ liệu được xem như các điểm, các đường, hoặc cỏc vựng. Toạ độ của dữ liệu tìm được nhờ chiếu lên lưới chiếu có tên trên bản đồ. Chúng đơn giản là một tệp hoặc một chương trình được nhập vào. - Nhập thủ công đối với hệ thống raster: Đối với mỗi hệ thống raster, tất cả các điểm, các đường và cỏc vựng được định ra như tệp cỏc ụ lưới. Dữ liệu được lưu trữ ở dạng ma trận số nguyên. Các số được dùng tương ứng của các đơn vị bản đồ được hiểu như mầu sắc hoặc độ xám, nhưng chúng có thể chỉ giá trị đặc tính không gian nào đó. Vì độ phân giải của lưới và mó hoỏ hệ thống là tuỳ chọn nên mỗi ô được ghi và nhập tách nhau ra. Thường thực hiện theo nguyên tắc hàng đến hàng, bắt đầu từ gúc trờn bên trái, sau đó tuần tự xuống dưới. Dữ liệu này được đánh vào một tệp văn bản và được xét lỗi nếu có nhầm lẫn trước khi ta đọc tệp đó vào GIS. Người nhập dữ liệu phải ghi nhớ hai điều quan trọng là: đầu tiên độ chính xác của biểu diễn bản đồ phụ thuộc trực tiếp vào kích thước ô lưới, thứ hai là dung lượng của dữ liệu. - Số hoá: Dữ liệu trên bản đồ giấy có thể được số hoá vào các cơ sở dữ liệu GIS theo phương pháp số hoá cổ truyền từng đối tượng một thông qua bàn số hoá (Digitizer) hoặc bằng cách sử dụng máy quét ảnh Scanner điện tử để quét từng mảng bản đồ chứa các đối tượng cần nhập vào máy. Số hoá là quá trình chuyển đổi dữ liệu không gian từ bản đồ sang khuôn dạng dữ liệu số. Các đối tượng điểm, đường và vùng hình thành nên bản đồ số được chuyển thành cỏc dãy toạ độ (x,y). Mỗi một điểm được thể hiện bằng một cặp toạ độ đơn, một đường được thể hiện bằng dãy cỏc toạ độ kết nối với nhau, một hoặc nhiều đường khép kín với một điểm nhãn nằm bên trong đường biên sẽ xác định được một đối tượng vùng. Do vậy, số hoá là một quá trình để nhập tập hợp các đối tượng điểm và các đối tượng đường. Các điểm thường được sử dụng với hai mục đích: thể hiện các đối tượng điểm hoặc xác định điểm nhãn của một vùng, vì vậy để tránh nhầm lẫn không nên số hoá cả hai loại điểm này trong cùng một lớp. Số hoá liên quan đến vấn đề búc tỏch tất cả các đối tượng trên bản đồ. Điều này có thể thực hiện được bằng cách sử dụng một bản đồ giấy và tỏch nó ra thành từng bản đồ thành phần chuyên đề - bao gồm các đối tượng điểm và đường. * Phương pháp nhập dữ liệu phi không gian Dữ liệu phi không gian hay còn gọi là dữ liệu thuộc tính có thể nhập trực tiếp từ các bảng dữ liệu, các tệp văn bản hoặc từ các tài liệu khác có liên quan. Cùng với dữ liệu không gian, các dữ liệu phi không gian của cùng một yếu tố cũng được lưu và đều được liên kết với các dữ liệu không gian của chính đối tượng đó. Vì vậy khi nhập dữ liệu phi không gian ta phải đặt chúng vào đúng vị trí của dữ liệu không gian. 2.1.2.Thao tác dữ liệu ( Data Manipulation) Bước thao tác dữ liệu bao gồm các yêu cầu sau: - Sửa chữa dữ liệu. - Làm mảnh và lược bỏ bớt các đường nét số hóa. - Cắt xén, sửa chữa các đường polygon. - Tính chuyển các lưới chiếu bản đồ. - Nối kết các đối tượng của các file bản đồ liền kề nhau. - Hợp nhất các dữ liệu số hóa và các tệp tin thành một CSDL số chung. - Chuyển đổi dữ liệu raster sang vector. - Nối kết các đối tượng dạng vùng với các bảng thuộc tính. - Tính toán khoảng cách của các buffer. 2.1.2.1. Các sai số của dữ liệu Sai số có thể xuất hiện trong quá trình nhập dữ liệu không gian và phi không gian. Các sai số này bao gồm: - Dữ liệu không gian không hoàn chỉnh: Tức là dữ liệu không gian bị bỏ sút cỏc điểm, đường, hoặc vùng khi nhập dữ liệu thủ công. Khi quét bỏ sót dữ liệu thường ở dạng gián đoạn giữa xử lý chuyển đổi dữ liệu raster và vector. Mặt khác số hoá thủ công, các đường được số hoá không chỉ một lần. - Dữ liệu không gian ở sai vị trí: Có thể sắp xếp theo thứ tự từ sai số vị trí nhỏ sang sai số vị trí lớn. Dạng này thường là kết quả của số hoá không cẩn thận, do sai số từ bản gốc hoặc do thay đổi tỷ lệ trong quá trình số hóa, cũng có thể là lỗi ở phần cứng hoặc phần mềm. - Dữ liệu không gian sai tỷ lệ: Nếu tất cả các dữ liệu bị sai tỷ lệ thì chủ yếu là do việc số hoá thực hiện sai tỷ lệ. Trong hệ thống vector tỷ lệ rất dễ thay đổi. - Dữ liệu không gian bị méo: Do khi số hoá sử dụng bản đồ nền không đúng tỷ lệ. Hầu hết các ảnh chụp hàng không không đúng tỷ lệ trên toàn bộ ảnh do góc nghiêng máy bay, do địa hình, do khoảng cách từ ống kính đến đối tượng khác nhau ở các phần khác nhau của một vùng, do mộo hỡnh kớnh vật, biến dạng phim ảnh... Tất cả các bản đồ giấy và văn bản đều gây ra các sai số do sự biến dạng của giấy, ảnh hưởng của thời tiết, các vết gấp... Mặt khác sự chuyển đổi từ hệ thống tọa độ này sang hệ thống toạ độ khác cũng làm cho các toạ độ biểu thị sai. - Sự liên kết sai giữa dữ liệu không gian và dữ liệu phi không gian do mã nhận dạng sai được nhập vào trong khi mã hóa không gian. - Dữ liệu phi không gian do ghi vào sai hoặc mó hoỏ sai. Bảng sau đây đưa các khả năng chung của hệ thống thông tin địa lý cho việc bảo trì và thao tác dữ liệu. Bảng 2.1. Các khả năng chung của GIS trong việc thao tác dữ liệu. Tên Công dụng ADD / DELETE CHANGE Soạn thảo căn hàng, độ dài, văn bản, kiểu chữ và đặc tính thực thể bản đồ. MOVE / ROTATE Di chuyển thực thể tới vị trí mới (điểm, đường, miền hoặc nhóm các điểm ảnh). STRETCH / RECTIFY Điều chỉnh tọa độ cho phù hợp với cơ sở đúng. TRANSFORM SCALE Điều chỉnh tọa độ cho phù hợp với cơ sở cho trước. TRANSFORM PROJECTION Điều chỉnh tọa độ cho phù hợp với phép chiếu. ZOOM / WINDOW Phóng to, thu nhỏ vùng cần nghiên cứu. CLIP Cắt ra khỏi một miền cần nghiên cứu như phân chia phần. JION / EDGE MATCH Nối một số bản đồ liên quan đảm bảo tính liên tục chỗ giáp nhau của thông tin đường và văn bản. POLYGON OVERLAY AND MERGE Cắt nhau hai mạng đa giác tạo nên mạng đa giác mới. 3D PROJECSION Tạo hình ba chiều của dữ liệu (biểu đồ khối). RASTER TO VECTOR Chuyển đổi dữ liệu raster thành tệp vector. VECTOR TO RASTER Chuyển đổi dữ liệu đường và đa giác thành các điểm ảnh. GENERALIZATION Thuật toán giảm nhỏ dữ liệu cho cấu trúc dữ liệu thay đổi nhờ tỷ lệ. AND SMOOTHING Di chuyển vượt quá tọa độ trong đường số hóa. DATA RETRIEVAL Thủ tục đơn giản đếm các mục, dự báo các vùng, chu vi, khoảng cách thôngtường... AND REPORTING Kiểm tra đúng sai, kết quả thường được ghi vào một tệp văn bản để xử lý thêm. 2.1.2.2. Kiểm tra dữ liệu Cách tốt nhất để kiểm tra số liệu đã số hóa là đọc vào máy tính và vẽ lại chỳng trờn giấy bóng can cùng tỷ lệ như bản gốc. Hai bản đồ này đặt trựng lờn nhau trên một bàn sáng và so sánh lần lượt từ trái qua phải và từ trên xuống dưới. Những dữ liệu bị mất và sai sót cục bộ dễ dàng phát hiện và đánh dấu lại. Các hệ vector có thể in ra mã nhận dạng cho từng thực thể đồ thị. Nếu bản vẽ là toàn bộ bản đồ thì chỉ cần kiểm tra các sai sót cục bộ, còn nếu bản vẽ là một phần của hai bản đồ hay cần liên kết với các dữ liệu khỏc cú trong máy tính thì cần phải kiểm tra cả tính phù hợp với các phần kề nó. Dữ liệu phi không gian có thể kiểm tra bằng cách in ra và so sánh các cột bằng mắt thường. Cách tốt hơn là quét tệp đó vào máy tính và dùng một chương trình kiểm tra độ chính xác của các liên kết đó. Chương trình này thường được thiết kế theo kiểu khi gặp sai số sẽ đánh dấu lại. bằng cách như vậy ta có thể loại bỏ được tất cả các sai sót thông thường. Những sai sót của dữ liệu phi không gian khó phát hiện nếu chỳng đỳng về cú pháp nhưng sai về giá trị. 2.1.2.3. Sửa chữa dữ liệu Hầu hết việc sửa chữa dữ liệu rất tốn thời gian và thường lâu hơn thời gian nhập dữ liệu. Những giá trị thuộc tính sai hay những sai sót không gian trên bản đồ được sửa chữa bằng cách thay đổi giá trị của những ô sai. Nếu có nhiều ô sai cần số hoá lại ghi đè lên dữ liệu cũ. Những sai sót cục bộ trong cơ sở dữ liệu vector có thể sửa chữa bằng cách sử dụng khoá trong dữ liệu mới, chỉ ra vị trí của nó trong bảng số, hoặc dùng lệnh để quay, thờm, xóa, dịch chuyển... ghép hoặc tỏch cỏc phần của đồ thị theo yêu cầu. Việc sửa chữa các cơ sở dữ liệu raster thường gây khó khăn cho các phần khác của cơ sở dữ liệu. Việc sửa chữa này không tách biệt mà phải đảm bảo việc kết nối cơ sở dữ liệu. 2.1.2.4. Cập nhập dữ liệu Nhiều thông tin địa lý thay đổi theo thời gian như những thay đổi về ranh giới hành chính, biên giới sử dụng đất, những thay đổi về mạng lưới giao thông... Khi đó, cần thay đổi lại cơ sở dữ liệu và đú chớnh là công việc cập nhập cơ sở dữ liệu. Cập nhập thường bao gồm việc khảo sát lại và xử lý các thông tin mới. Có một số thông tin ví dụ bề mặt trái đất có thể thay đổi rất chậm nhưng trong đó có một vài thay đổi rất quan trọng nên cần bổ xung cả những thông tin này dù rất nhỏ. Mặt khác cũng cần thay đổi những dữ liệu phi không gian liên kết với các dữ liệu không gian mới cập nhập. 2.1.2.5. Xác định hệ tọa độ Để cơ sở dữ liệu xây dựng có ích cho việc phân tích địa lý, toàn bộ dữ liệu địa lý phải được nhập vào trong cùng một hệ toạ độ thông qua việc xác định các điểm khống chế địa lý trong hệ toạ độ chung đó. Các bước trong việc xác định hệ toạ độ: - Chọn dữ liệu nguồn. Các dữ liệu nguồn cho cơ sơ dữ liệu có thể là bản đồ giấy mà từ đó ta số hoá hay dữ liệu số từ các hệ thống khỏc cú một loại yếu tố mà bạn phải khảo sát khi chọn dữ liệu gốc để thoả món cỏc yờu cấu đặt ra. Mức độ ảnh hưởng của các yếu tố đó khác nhau và chủ yếu là: + Độ chi tiết của dữ liệu không gian. Tỷ lệ của nguồn dữ liệu gốc bản đồ quyết định đế mức độ chi tiết của dữ liệu không gian thể hiện trên bản đồ. + Phải biết được lưới chiếu của bản đồ gốc do tuỳ theo từng loại lưới chiếu mà mức độ biến dạng các tính chất không gian của các đối tượng địa lý sẽ khác nhau. + Độ chính xác của dữ liệu gốc. Các dữ liệu trên bản đồ có độ chính xác phụ thuộc vào phương pháp vẽ bản đồ, phép chiếu và tỷ lệ của nó. - Xác định lưới chiếu bản đồ cho cơ sở dữ liệu. Khi lựa chọn lưới chiếu lưu trữ cơ sở dữ liệu bạn cần lưu ý đến phép chiếu của dữ liệu gốc, các tính chất không gian cần bảo toàn và mục đích chính của cơ sở dữ liệu. - Xác định các điểm khống chế trong hệ toạ độ chung. Đây thực chất là việc ghi nhận các điểm trên bản đồ mà ta đã biết vị trí của chúng trên mặt đất. Khi ghi nhận một lớp thông tin về mặt đất thực ta phải đăng ký một số điểm trên bản đồ và lưu nhận chúng với toạ độ X và Y. Để đảm bảo sự biến dạng nhỏ nhất

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • doc2327.doc
Tài liệu liên quan