Bài giảng Hệ thống thông tin địa lý - Chương 4: Xử lý dữ liệu trong GIS - Mai Lam

Chương 4. XỬ LÝ DỮ LIỆU TRONG GISTrong chương này sẽ giới thiệu các thành phần của HTTTĐL bao gồm phần cứng, phần mềm, con người, dữ liệu và các phương pháp. Các hợp phần này tạo nên 3 hệ thống con của HTTTĐL đó là: Hệ thống nhập dữ liệu. Hệ thống quản trị dữ liệu. Hệ thống xuất dữ liệu. 9/28/20211Ch4 - Xử lý dữ liệu GISNỘI DUNG CHÍNHChồng xếp bản đồ (Map Overlaying)Tìm kiếm không gian (Searching)Tạo vùng đệm (Buffer Zone)Nội suy không gian (Spatial Interpolation)Đo đạc tính toán (Area Calculation)Ch4 - Xử lý dữ liệu GISI. CHỒNG XẾP BẢN ĐỒKhi muốn trả lời các câu hỏi như: -Loại sử dụng đất nào nằm bên trong khu vực bị ngập lụt? -Vùng nào sẽ bị ô nhiễm và phải di rời? -Loại đất nào phù hợp với việc trồng cà phê? → Lúc đó chúng ta phải chồng ghép bản đồ Đây là chức năng dùng để so sánh hai hay nhiều lớp dữ liệu để tìm ra mối quan hệ của một đối tượng nào đó trong các lớp khác nhau.Ch4 - Xử lý dữ liệu GISCHỒNG XẾP BẢN ĐỒPhân tích chồng ghép đơn giản là tạo ra một bảng dữ liệu hay một biểu đồ thể hiện sự chồng ghép của hai đối tượng, hai hình hay hai lớp khác nhauVí dụ: Sự chồng ghép của hai lớp này để tìm ra những loại đất nào nằm trong khu vực bị ngập lụt.Ch4 - Xử lý dữ liệu GISCHỒNG XẾP BẢN ĐỒSự chồng ghép lớp dữ liệu là để so sánh mối quan hệ giữa hai hay nhiều lớp dữ liệu. Chức năng phân tích không gian của ArcView có thể so sánh để xác định đối tượng cụ thể được chồng ghép ở đâu. Ví dụ: Kết quả của việc chồng ghép là tìm thấy được đất nông nghiệp nằm trong khu vực ngập lụt( [ Landuse] = "Agr" ) and ( [Flood Zone] = 1 )Ch4 - Xử lý dữ liệu GISCHỒNG GHÉP SỐ HỌCChồng ghép bằng phương pháp số học dùng các phép toán học trong khi chồng ghép như : + (cộng), - (trừ), * (nhân), / (chia), mod, div, sqrt....Ch4 - Xử lý dữ liệu GISCHỒNG GHÉP SỐ HỌCCh4 - Xử lý dữ liệu GISPhương pháp chồng ghép số học được thể hiện ở chức năng Map CalculatorCHỒNG GHÉP SỐ HỌCCh4 - Xử lý dữ liệu GISVÍ DỤ01011100110000110110101011110101H·y x©y dùng b¶n ®å C biÕt C = A+BABCh4 - Xử lý dữ liệu GISCHỒNG GHÉP BẢN ĐỒ DÙNG BIỂU THỨC LOGICABCh4 - Xử lý dữ liệu GIS CÁC PHÉP LOGICABA and BA or BA xor BNot A000001010111100110111100Ch4 - Xử lý dữ liệu GISBÀI TẬP 1(A and B) or CA and (B or C)ABCABCCh4 - Xử lý dữ liệu GIS(A or C) and (B or D)(A or B) and (C or D)ABCDDCABBÀI TẬP 2Ch4 - Xử lý dữ liệu GIS01011100110000110110101011110101X©y dùng b¶n ®å C biÕt C = A and BX©y dùng b¶n ®å C biÕt C = A or BABBÀI TẬP 3Ch4 - Xử lý dữ liệu GISCHỒNG GHÉP LOGICCh4 - Xử lý dữ liệu GIS103000310112001121401221131002100400151100000042ABCDHãy viết kết quả bản đồ D với câu lệnh sau: D = (A=B) and (A C) E = (A=B) or (A C) H = (A=B) xor (A C)Cho 3 bản đồ A, B và CCh4 - Xử lý dữ liệu GISCHỒNG GHÉP BẢN ĐỒ DÙNG BIỂU THỨC CÓ ĐIỀU KIỆNPhương pháp chồng ghép dùng biểu thức có điều kiện là quá trình máy tính kiểm tra các số liệu trên bản đồ có thoả mãn một điều kiện nào đó cho trước hay không? Câu lệnh có dạng là: BDSP = If (, Câu lệnh 1, Câu lệnh 2)Câu lệnh kiểm tra nếu đúng thực hiện , ngược lại thực hiện Ch4 - Xử lý dữ liệu GISVí dụ: Cho hai bản đồ A và B như sau22,225,626,728,0556720,722,321,422,5445719,916,321,521,8643218,319,220,123,75222Hãy xây dựng bản đồ C theo câu lệnh sau C = if (A>20, B+3, B+2)ABCh4 - Xử lý dữ liệu GISBÀI TẬPHãy viết câu lệnh để xây dựng bản đồ C thoả mãn các điều kiện sau:Nếu bản đồ A lớn hơn 4 lần giá trị của bản đồ B và nếu giá trị của bản đồ A 21 thì bản đồ C bằng 10, ngược lại bằng 0.Nếu bản đồ A <= 4 lần giá trị của bản đồ B thì bản đồ C bằng 0, ngược lại bằng A.Ch4 - Xử lý dữ liệu GISPHÂN TÍCH DỮ LIỆU DẠNG VECTORCh4 - Xử lý dữ liệu GISPHÂN TÍCH DỮ LIỆU DẠNG VECTORCh4 - Xử lý dữ liệu GISCHỒNG GHÉP BẢN ĐỒ DẠNG VECTORCh4 - Xử lý dữ liệu GISCHỒNG GHÉP BẢN ĐỒ DẠNG VECTORCh4 - Xử lý dữ liệu GISCHỒNG GHÉP BẢN ĐỒ DẠNG VECTORCh4 - Xử lý dữ liệu GISCHỒNG GHÉP BẢN ĐỒ DẠNG VECTORCh4 - Xử lý dữ liệu GISPHƯƠNG PHÁP PHÂN LỚPCh4 - Xử lý dữ liệu GISII. TÌM KIẾM KHÔNG GIAN Tìm kiếm là một chức năng cơ bản của hoạt động phân tích không gian của GIS.Tìm kiếm không gian dựa vào quan hệ không gian của các đối tượng trên bản đồ.Tìm kiếm không gian dùng các toán tử so sánh và toán tử logic trong biểu thức điều kiện.Ví dụ: “Hãy thể hiện những thửa đất nông nghiệp nằm trong khoảng cách 500m từ đường chính”.Ch4 - Xử lý dữ liệu GISTÌM KIẾM ĐỐI TƯỢNG TRÊN BẢN ĐỒ TỪ BẢNG CƠ SỞ DỮ LIỆUCh4 - Xử lý dữ liệu GISCHỨC NĂNG QUERYCh4 - Xử lý dữ liệu GIST×m kiÕm mét lípT×m kiÕm hai lípCHỨC NĂNG QUERYCh4 - Xử lý dữ liệu GISTẠO SƠ ĐỒ HÌNH CỘTCh4 - Xử lý dữ liệu GISTẠO MỘT BỀ MẶT GRID TỪ CÁC ĐIỂM MẪUÔng Thanh là một nông dân, ông ấy muốn giảm lượng phân bón trên cánh đồng. Đầu tiên là việc lấy mẫu đất, phân tích lấy dữ liệu, từ lớp dữ liệu điểm mẫu đó, chức năng phân tích không gian có thể tạo ra lớp bản đồ bề mặt mức độ dinh dưỡng của cả cánh đồng. Từ đó tạo ra bản đồ về nhu cầu dinh dưỡng của các khu vực khác nhau trên cánh đồng. Bên cạnh đó ông ta còn nhờ chức năng phân tích không gian để tạo ra một vùng đệm 300m xung quanh sông nhằm tránh sự ô nhiễm nước. Và ông Thanh đã tiết kiệm được tiền và thu được năng suất cao trên cánh đồng đó bởi việc áp dụng chức năng phân tích không gianCh4 - Xử lý dữ liệu GISSử dụng lớp điểm (Theaters) để tạo ra một lớp Raster chỉ ra vùng phục vụ của từng nhà hát. Mỗi pixel trong lớp này được nhận một giá trị theo nhà hát mà gần nó nhất. Các pixel có giá trị như nhau (màu như nhau) ở gần cùng một nhà hát. XÁC ĐỊNH KHU VỰC GẦN NHẤT CỦA CÁC ĐIỂMCh4 - Xử lý dữ liệu GISPHÂN BỔ CÁC GIÁ TRỊ XUNG QUANH MỘT ĐIỂMTừ một lớp điểm thành phố, phân bổ giá trị dân số theo một công thức tính. Kết quả là một lớp grid thể hiện mật độ dân số. Ch4 - Xử lý dữ liệu GISTẠO RA CÁC LOẠI BẢN ĐỒGary creates an elevation grid of Mt. St. Helens from an imported elevation file Sử dụng lớp độ cao để tạo ra bản đồ đường đồng mức. Khoảng cao đều của các đường đồng mức là 100mT¹o ra b¶n ®å ®Þa m¹oCh4 - Xử lý dữ liệu GISTẠO RA BẢN ĐỒ HƯỚNG DỐC VÀ BẢN ĐỒ ĐỘ DỐCBản đồ độ dốcBản đồ hướng dốcCh4 - Xử lý dữ liệu GISTẠO BẢN ĐỒ THỦY LỰCBản đồ dòng chảyCh4 - Xử lý dữ liệu GISIII. TẠO VÙNG ĐỆM Sự tìm kiếm địa lý được thực hiện xung quanh các đối tượng điểm, đường, vùng. Đối tượng địa lý + Khoảng cách tìm kiếm theo yêu cầu. Chức năng tạo vùng đệm xây dựng các đối tượng mới từ điều kiện tìm kiếm. Xác định các vùng nằm trong khu vực tìm kiếm Tạo vùng đệm có thể ở dạng Raster. Kết quả là sự phân lớp các cell thành hai loại là các cell nằm bên trong và các cell nằm bên ngoài của khu vực vùng đệm. Ch4 - Xử lý dữ liệu GISCh4 - Xử lý dữ liệu GISTẠO LỚP KHOẢNG CÁCH TỪ MỘT ĐỐI TƯỢNGCh4 - Xử lý dữ liệu GISTẠO VÙNG ĐỆM BẰNG MAP QUERYVùng đệm cách 500, 1000, 1500 m từ hệ thống đường giao thông.Ch4 - Xử lý dữ liệu GISIV. NỘI SUY KHÔNG GIANNội suy không gian là một chức năng trong GIS mà người sử dụng muốn tính toán một số liệu chính xác cho những vị trí mà không được đo hoặc lấy mẫu dựa vào những vị trí đã được đo hoặc lấy mẫu.Có hai phương pháp nội suyInverse Distance WeightingKrigingCh4 - Xử lý dữ liệu GISPhương pháp nội suyD÷ liÖu ®iÓmD÷ liÖu thùc trªn bÒ mÆtCh4 - Xử lý dữ liệu GISĐây là phương pháp nội suy đơn giản nhấtLà phương pháp được sử dụng phổ biến nhất trong các chức năng phân tích của GIS.Tính các số đo chưa biết như là một giá trị trung bình có trọng số thông qua các số đo đã biết của các điểm lân cận, các điểm càng gần thì trọng số càng lớn.1. Inverse Distance Weighting (IDW)Ch4 - Xử lý dữ liệu GISNỘI SUY KHOẢNG CÁCH CÓ TRỌNG SỐXXXXXXXXXĐiểm chưa có giá trị cần được nội suyĐiểm iGiá trị đã biết ziVị trí xiTrọng số wiKhoảng cách diCh4 - Xử lý dữ liệu GISCh4 - Xử lý dữ liệu GISW: Là trọng số của điểm cần được tính.d1,...,dn là khoảng cách từ 1.. n điểm mẫu đến vị trí điểm cần được tínhx1,...,xn là giá trị của các điểm mẫu đó.NỘI SUY KHOẢNG CÁCH CÓ TRỌNG SỐTrọng số của mỗi điểm được tính theo công thức sau:WCh4 - Xử lý dữ liệu GISNỘI SUY TUYẾN TÍNH TỪ 2 ĐIỂMCh4 - Xử lý dữ liệu GISTìm ra một số đặc tính chung của toàn bộ bề mặt được thể hiện bởi các giá trị số đo, và sau đó áp dụng các đặc tính đó để tính cho các phần khác của bề mặt.Kriging bị ảnh hưởng bởi cả quan hệ của các điểm mẫu và hướng của chúng.Kriging cần nhiều các lựa chọn và yêu cầu đầu vào từ người sử dụng Đây là một phương pháp nội suy có độ chính xác cao hơn.2. KrigingCh4 - Xử lý dữ liệu GISTính toán lượng mưa, nhiệt độ và các thuộc tính khác tại các vị trí mà không có các trạm khí tượng thủy văn hoặc không có số liệu đo lường các đặc tính đó.Tính toán độ cao của bề mặt Trái đất tại những vị trí độ cao chưa biết dựa vào các điểm đã có độ cao của mô hình DEM.Tính toán để vẽ các đường đồng mức dựa vào các điểm mẫu độ cao đã được lấy. Tính toán các loại đất cho các vùng trong bản đồ đất dựa vào vị trí và các số liệu của các mẫu đất đã được phân tích.Các ứng dụngCh4 - Xử lý dữ liệu GISNội suy giá trị pH đất tại các điểm khảo sát Ch4 - Xử lý dữ liệu GISV. ĐO ĐẠC TÍNH TOÁNDữ liệu địa lý được mô tả bằng các giá trị số.Sự tính toán với sự trợ giúp của máy tính được thực hiện một cách nhanh chóng, chính xác.Sự đo đạc về chiều dài, diện tích, chu vi của các đối tượng địa lý được các phần mềm của GIS tính toán tự động.Ch4 - Xử lý dữ liệu GISTính diện tíchDữ liệu Vector: chia nhỏ bản đồ dưới dạng đa giácDữ liệu Raster: tính diện tích của 1 ô, sau đó nhân diện tích này với số lượng ô của bản đồCh4 - Xử lý dữ liệu GISVới các chức năng trên, GIS có khả năng giải đáp :Vị trí của đối tượng nghiên cứu: quản lý và cung cấp vị trí của các đối tượng theo yêu cầu bằng các cách khác nhau như tên địa danh, mã, vị trí, toạ độ.Ðiều kiện về thuộc tính của đối tượng: thông qua phân tích các dữ liệu không gian cung cấp các sự kiện tồn tại hoặc xảy ra tại một đỉem nhất định hoặc xác định các đối tượng thoả mãn các điều kiện đặt ra.Xu hướng thay đổi của đối tượng: cung cấp hướng thay đổi của đối tượng thông qua phân tích các lãnh thổ trong vùng nghiên cứu theo thời gian.Cấu trúc và thành phần có liên quan của đối tượng: cung cấp mức độ sai lệch của các đối tượng so với kiểu mẫu và nơi sắp đặt chúng đã có từ các nguồn khác.Các giải pháp tốt nhất để đáp ứng mục tiêu nghiên cứuCác mô hình nhằm giả định các phương án khác nhau