Bài giảng Hệ thống thông tin địa lý Bài 1: Giới thiệu hệ thông tin Địa Lý - GIS

HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ Bài 1: Giới thiệuHệ Thông tin Địa lý - GIS TRƯỜNG cao ĐẲ ng TNMT 1 1. Tóm tắt quá trình phát triển của kỷ nguyên thông tin & Hệ Thông tin Địa lý – GIS 􀂆 Kỷ nguyên thông tin có thể xem như được bắt đầu với sự sử dụng của thẻ đục lỗ để lập trình văn hoa dệt tại Pháp cuối những năm 1800. 􀂆 Cuộc tổng điều tra dân số Mỹ năm 1890 đã sử dụng công nghệ thẻ đục lỗ và máy đọc thẻ cơ học để thống kê kết quả điều tra. 􀂆 Năm 1936 tại hội nghị của hiệp hội các nhà địa lý Mỹ đã nêu ra sự cần thiết phải phát triển các tiếp cận về lượng trong giải quyết các vần đề dựa trên bản đồ 2 1. Tóm tắt quá trình phát triển của kỷ nguyên thông tin & Hệ Thông tin Địa lý – GIS 􀂆 Ba yếu tố quan trọng dẫn tới sự hình thành công nghệ bản đồ kỹ thuật số và bản đồ học vi tính trong những năm 1960 là: 1. Sự hoàn thiện các kỹ thuật ngành bản đồ 2. Sự phát triển nhanh chóng trong công nghệ vi tính kỹ thuật số 3. Sự phát triển nhanh kỹ thuật xử lý không gian 􀂄 Vào những năm 1960, Bộ Y tế và Bộ Lâm nghiệp Hoa Kỳ đã phát triển các kỹ thuật máy tính để nghiên cứu chất lượng nước và các vấn đề thuỷ văn. 􀂄 Cục Thống kê Mỹ cũng đã đi tiên phong trong lĩnh vực sử dụng máy tính trong phân tích số liệu. Năm 1969, Ian McHarg đã viết cuốn Thiết kế với Tự nhiên (Design with Nature) nêu ra phương pháp chập các lớp bản đồ khi giải quyết bài toán lựa chọn địa điểm (site selection) và phân tích phù hợp (suitability analysis). Nhiềuphần mềm máy tính ứng dụng trong quy hoạch đô thị đã ra đờirên khắp thế giới vào cuối những năm 1960 3 1. Tóm tắt quá trình phát triển của kỷ nguyên thông tin & Hệ Thông tin Địa lý – GIS 􀂆 GIS đầu tiên được coi là GIS Canada (Canada Geographical Information System – CGIS) hình thành vào năm 1964 trong các chương trình phục hồi đất nông nghiệp. Hệ thống này phân tích dữ liệu đất đai Canada để xác định khu vực đất thứ yếu gây ra các vấn đề môi trường. CGIS này dẫn đến sự phát triển máy scanner điện tử đầu tiên trên thế giới dùng để chuyển đổi bản đồ giấy thành dạng dữ liệu số. Vì vậy, GIS đầu tiên trên thế giới được gắn liền với các nghiên cứu về môi trường. 􀂆 Các hệ thống GIS đầu tiên khác là Hệ thống thông tin tài nguyên và sử dụng đất New York, hệ thống thông tin quản lý đất đai Minnesota. 􀂆 Đến cuối những năm 1970 Viện nghiên cứu các hệ thống môi trường (ESRI) ra đời ở Canifornia và đã phát hành sản phẩm Arc/Info – đây có thể coi là sản phẩm thương mại trọn gói của GIS đầu tiên trên thế giới 4 2. Nhược điểm liên quan đến sử dụng bản đồgiấy truyền thống 􀂆 Việc sử dụng bản đồ giấy thông thường có một loạt các nhược điểm cho người sử dụng trong việc thể hiện, thao tác, xử lý các dữ liệu thông tin, cụ thể như: 1. Không có khả năng thay đổi tỷ lệ bản đồ (vì tỷ lệ này là cố định khi bản đồ được in ra), 2. Không có khả năng hiển thị lớp thông tin chuyên đề (layer) riêng mà người sử dụng quan tâm, 3. Khó khăn trong việc chuyển đổi từ hệ toạ độ này sang hệ toạ độ khác, 4. Việc cập nhật thông tin vào trong bản đồ rất khó khăn và mất nhiều thời gian, 5. Khó khăn trong việc thực hiện các phân tích về số, về lượng, 6. Khu vực quan tâm luôn luôn nằm tại vị trí giao nhau của 4 tấm bản đồ (vấn đề này được biết đến như là ‘luật Murphy’), 7. Không có khả năng thay đổi cách hiển thị các đối tượng, các đặc điểm đã được vẽ, 8. Sản xuất bản đồ theo nhu cầu riêng vô cùng tốn kém. 􀂆 Các nhà nghiên cứu và quản lý tài nguyên dần dần đã nhận ra rằng cần thiết phải cải thiện phương pháp xử lý các thông tin địa lý, điều này đã dẫn tới sự ra đời của GIS. 5 3 Các khái niệm cơ sở Một vài định nghĩa cơ sở Địa lý (geo – Trái đất , graphy – mô tả ): tiến trình mô tả Trái đất Thông tin địa lý : Là thông tin về các vị trí trên bề mặt Trái đất Tri thức về cái gì đó ở đâu (where something is) Tri thức về cái gì (what) ở tại vị trí biết trước Chúng có thể rất chi tiết : thông tin về từng ngôi nhà trong thành phố , từng cây trong rừng cây . Chúng có thể rất thô : thời tiết của vùng rộng lớn , mật độ dân số của quốc gia . Các đặc trưng khác của thông tin địa lý bao gồm : Thông thường là tương đối tĩnh ( các đặc trưng tự nhiên , đặc trưng do loài người tạo không thay đổi nhanh ); chỉ có thông tin tĩnh mới có thể thể hiện trên tờ bản đồ giấy Thông tin có khối lượng rất lớn ( một vệ tinh gửi thông tin tới terabyte – 10 12 byte/ ngày , dung lượng thông tin về mạng lưới đường phố của US chiếm tới gigabyte – 10 9 byte). 6 3 Các khái niệm cơ sở Công nghệ thông tin địa lý (Geographic Information Technologies) Là công nghệ về thu thập , xử lý và chia sẻ thông tin địa lý Có 3 loại chính : GPS, Viễn thám và GIS GPS – Global Positioning System ( tương tự GLONASS của Nga ) Là hệ thống vệ tinh bay quanh Trái đất gửi về các tín hiệu chính xác Các thiết bị điện tử đặc biệt trên mặt đất thu nhận tín hiệu này , cho lại vị trí trên bề mặt trái đất ( trong hệ thống kinh/vĩ độ hay hệ thống tọa độ chuẩn khác ) Viễn thám (Remote sensing) Sử dụng vệ tinh Trái đất để thu thập thông tin về bề mặt và khí quyển Các tín hiệu vệ tinh được các trạm vệ tinh thu trên mặt đất và chuyển sang ảnh số GIS - Geographic Information System HÖ th«ng tin ®Þa lý (HTT§L)- Geographical information system ( GIS) lµ mét tæ chøc tæng thÓ cña bèn hîp phÇn: phÇn cøng m¸y tÝnh, phÇn mÒm, t­ liÖu ®Þa lý vµ ng­êi ®iÒu hµnh ®­îc thiÕt kÕ ho¹t ®éng mét c¸ch cã hiÖu qu¶ nh»m tiÕp nhËn, l­u tr÷, ®iÒu khiÓn, ph©n tÝch vµ hiÓn thÞ toµn bé c¸c d¹ng d÷ liÖu ®Þa lý. HTT§L cã môc tiªu ®Çu tiªn lµ xö lý hÖ thèng d÷ liÖu trong m«i tr­êng kh«ng gian ®Þa lý. (ViÖn nghiªn cøu m«i tr­êng Mü - 1994) 7 3 Các khái niệm cơ sở GIS là gì ? GIS là viết tắt từ “Geographic Information System” Hệ thống là nhóm các thực thể liên kết và các hoạt động để giải quyết vấn đề xe ôtô là hệ thống trong đó các phụ kiện cùng hoạt động để vận tải Hệ thống thông tin là tập các tiến trình hoạt động trên dữ liệu thô để sản sinh thông tin hỗ trợ lập quyết định hệ thống thông tin có nhiều hoạt động từ quan sát , đo đạc , mô tả , diễn giải , dự báo và lập quyết định . có nhóm các chức năng : chế tác , truy vấn , sửa đổi , hiển thị . Hệ thống thông tin địa lý (GIS) sử dụng các dữ liệu tham chiếu địa lý , dữ liệu phi không gian và các thao tác hỗ trợ phân tích không gian mục tiêu chung của GIS: lập quyết định , quản lý đất đai , tài nguyên , giao thông , thương mại , đại dương hay bất kỳ thực thể phân bổ không gian nào kết nối giữa các phần tử trong hệ thống là địa lý , thí dụ , vị trí , xấp xỉ , phân bố không gian 8 4. Cấu trúc một hệ thống thông tin địa lý HTT§L bao gåm c¸c hîp phÇn c¬ b¶n nh­ sau: tµi liÖu kh«ng gian, ng­êi ®iÒu hµnh, phÇn cøng, phÇn mÒm PhÇn mÒm c«ng cô CSDL KÕt qu ¶ GIS Trừu tượng hóa hay đơn giản hóa ( Esri ) 9 4. Cấu trúc một hệ thống thông tin địa lý D÷ liÖu kh«ng gian: - D÷ liÖu kh«ng gian cã thÓ ®Õn tõ nhiÒu nguån, cã c¸c nguån t­ liÖu sau: sè liÖu tÝnh to¸n thèng kª, b¸o c¸o, c¸c quan tr¾c thùc ®Þa, ¶nh vÖ tinh, ¶nh m¸y bay, b¶n ®å giÊy (d¹ng analog). Kü thuËt hiÖn ®¹i vÒ viÔn th¸m vµ HTT§L cã kh¶ n¨ng cung cÊp th«ng tin kh«ng gian bao gåm c¸c thuéc tÝnh ®Þa lý, khu«n d¹ng d÷ liÖu, tû lÖ b¶n ®å vµ c¸c sè liÖu ®o ®¹c. ViÖc tÝch hîp c¸c t­ liÖu ®Þa lý tõ nhiÒu nguån kh¸c nhau lµ ®Æc ®iÓm c¬ b¶n cña mét phÇn mÒm HTT§L. - Th«ng th­êng, t­ liÖu kh«ng gian ®­îc tr×nh bµy d­íi d¹ng c¸c b¶n ®å giÊy víi c¸c th«ng tin chi tiÕt ®­îc tæ chøc ë mét file riªng. C¸c t­ liÖu ®ã kh«ng ®¸p øng ®­îc c¸c nhu cÇu hiÖn nay vÒ t­ liÖu kh«ng gian lµ v× nh÷ng lý do sau: + §ßi hái kh«ng gian l­u tr÷ rÊt lín, tra cøu khã kh¨n + C¸c khu«n d¹ng l­u tr÷ truyÒn thèng th­êng kh«ng t­¬ng thÝch víi c¸c tiªu chuÈn d÷ liÖu hiÖn nay * Nh­ vËy, HTT§L lµ sù ph¸t triÓn ®Æc biÖt ®Ó sö dông c«ng nghÖ vµ nghÖ thuËt m¸y tÝnh trong viÖc xö lý t­ liÖu kh«ng gian d¹ng sè 10 4. Cấu trúc một hệ thống thông tin địa lý ¶ nh Spot 5 khu vùc C¸t H¶i-C¸t Bµ 10/2001 ¶ nh vÖ tinh LANDSAT khu vùc Quy Nh¬n 11 4. Cấu trúc một hệ thống thông tin địa lý Ng­êi ®iÒu hµnh V× HTT§L lµ mét hÖ thèng tæng hîp cña nhiÒu c«ng viÖc kü thuËt, do ®ã ®ßi hái ng­êi ®iÒu hµnh ph¶i ®­îc ®µo t¹o vµ cã kinh nghiÖm trong nhiÒu lÜnh vùc. Ng­êi ®iÒu hµnh lµ mét phÇn kh«ng thÓ thiÕu ®­îc cña HTT§L Nh÷ng yªu cÇu c¬ b¶n vÒ ng­êi ®iÒu hµnh bao gåm c¸c vÊn ®Ò sau: - B¶n ®å häc cung cÊp c¸c hiÓu biÕt vÒ thiÕt kÕ b¶n ®å, lËp b¶n ®å (vÝ dô: L­íi chiÕu b¶n ®å, hÖ thèng täa ®é, c¸c mÉu ký tù trªn b¶n ®å vµ c¸c kü thuËt in Ên). - Khoa häc vÒ m¸y tÝnh vµ th«ng tin cung cÊp c¸c kiÕn thøc c¬ b¶n vÒ phÇn cøng m¸y tÝnh vµ vËn hµnh th«ng th¹o c¸c ch­¬ng tr×nh liªn kÕt phÇn cøng. - Cã kinh nghiÖm trong viÖc sö dông c¸c phÇn mÒm HTT§L: - Cã hiÓu biÕt nhuÇn nhuyÔn vÒ d÷ liÖu: hiÓu vÒ nguån d÷ liÖu, néi dung vµ ®é chÝnh x¸c cña d÷ liÖu, - Cã kh¶ n¨ng ph©n tÝch kh«ng gian. Yªu cÇu ®­îc ®µo t¹o vÒ c¸c ph­¬ng ph¸p xö lý thèng kª vµ xö lý ®Þnh tÝnh trong ®Þa lý, viÖc ®µo t¹o cho ng­êi xö lý cã thÓ lùa chän ph­¬ng ph¸p tèt nhÊt ®Ó ph©n tÝch vµ ¸p dông nh»m ®­a ra kÕt qu¶ tèt nhÊt. 12 4. Cấu trúc một hệ thống thông tin địa lý PhÇn cøng (m¸y tÝnh vµ thiÕt bÞ ngo¹i vi) PhÇn cøng cña mét HTT§L bao gåm c¸c hîp phÇn sau: Bé xö lý trung t©m (CPU), thiÕt bÞ nhËp d÷ liÖu, l­u d÷ liÖu vµ thiÕt bÞ xuÊt d÷ liÖu. Bé xö lý trung t©m (central processing unit - CPU): hÖ thèng ®iÒu khiÓn, bé nhí, tèc ®é xö lý lµ nh÷ng yÕu tè quan träng nhÊt cña CPU. NhËp, l­u d÷ vµ xuÊt d÷ liÖu: c¸c thiÕt bÞ ngo¹i vi phôc vô cho viÖc nhËp d÷ liÖu lµ: Bµn sè ho¸, m¸y quÐt ®Ó chuyÓn ®æi d÷ liÖu analoge thµnh d¹ng sè. HoÆc ®äc b¨ng vµ ®Üa CD - ROM cã nhiÖm vô lÊy th«ng tin hiÖn cã trong b¨ng vµ ®Üa. ThiÕt bÞ xuÊt d÷ liÖu bao gåm m¸y in ®en tr¾ng vµ mµu, b¸o c¸o, kÕt qu¶ ph©n tÝch, m¸y in kim (plotter). 13 4. Cấu trúc một hệ thống thông tin địa lý PhÇn cøng (m¸y tÝnh vµ thiÕt bÞ ngo¹i vi) VAX M á y v ẽ Tr ạ m l à m vi ệ c Máy quét M á y in Trạm làm việc B à n s ố h ó a M á y t í nh l ớ n Modem 14 4. Cấu trúc một hệ thống thông tin địa lý PhÇn mÒm Mét hÖ thèng phÇn mÒm xö lý HTT§L yªu cÇu ph¶i cã hai chøc n¨ng sau: tù ®éng ho¸ b¶n ®å vµ qu¶n lý c¬ së d÷ liÖu. Sù ph¸t triÓn kü thuËt HTT§L hiÖn ®¹i liªn quan ®Õn sù ph¸t triÓn cña hai hîp phÇn nµy. - Tù ®éng ho¸ b¶n ®å: b¶n ®å häc lµ m«n khoa häc, nghÖ thuËt vµ kü thuËt thµnh lËp b¶n ®å. Do ®ã, tù ®éng ho¸ b¶n ®å lµ thµnh lËp b¶n ®å víi sù trî gióp cña m¸y tÝnh. Mét b¶n ®å lµ sù thÓ hiÖn b»ng ®å häa cña mèi quan hÖ kh«ng gian vµ c¸c h×nh d¹ng (Pobinson vµ NNK, 1984) vµ mçi mét b¶n ®å lµ sù m« h×nh ho¸ thùc tÕ theo nh÷ng tû lÖ nhÊt ®Þnh. - Qu¶n lý d÷ liÖu: chøc n¨ng thø hai cña phÇn mÒm HTT§L lµ hÖ thèng qu¶n lý d÷ liÖu (data base management system DBMS). HÖ thèng TT§L ph¶i cã kh¶ n¨ng ®iÒu khiÓn c¸c d¹ng kh¸c nhau cña d÷ liÖu ®Þa lý ®ång thêi cã thÓ qu¶n lý hiÖu qu¶ mét khèi l­îng lín d÷ liÖu víi mét trËt tù râ rµng. Mét yÕu tè rÊt quan träng cña phÇn mÒm HTT§L lµ cho kh¶ n¨ng liªn kÕt hÖ thèng gi÷a viÖc tù ®éng hãa b¶n ®å vµ qu¶n lý c¬ së d÷ liÖu. 15 Mở rộng 16 Nhận biết GIS như thế nào ? Cần phân biệt 2 ý nghĩa của câu hỏi “ đó có phải là GIS?” GIS là ứng dụng , bao gồm phần cứng , phần mềm , dữ liệu , phương pháp và con người để giải quyết vấn đề  Ứng dụng GIS GIS là loại phần mềm do các nhà tin học phát triển , tương tự Word, Excel. GIS là ứng dụng Phần cứng GIS tương tự bất kỳ máy tính nào và bổ sung một các thiết bị khác như máy in, máy vẽ khổ rộng , thiết bị nhập liệu như bàn số hóa , máy quét ... Loại thông tin nào là quan trọng sẽ được GIS lưu trữ thông tin về what is where: nội dung bản đồ và ảnh chụp dữ liệu được GIS lưu trữ trong máy tính bao gồm cả bản đồ và ảnh . GIS bao gồm các công cụ thao tác trên dữ liệu địa lý Các chức năng hiển thị , sửa đổi , đo khoảng cách , diện tích ... Các chức năng phức tạp hơn : thống kê không gian , quản lý các công trình công cộng , hỗ trợ lập quyết định , lập kế hoạch , dự báo tương lai . GIS là phần mềm Thực hiện các chức năng trên bằng thành phần của phần mềm máy tính -> GIS là phần mềm máy tính Chúng được các hãng phần mềm cung cấp với giá từ 50 – 50000 USD. Các hãng chuyên về GIS, các hãng phần mềm khác có cung cấp phần mềm GIS 17 Sử dụng GIS để làm gì ? Các công ty công trình công cộng các công ty điện thoại , điện lực , nước , truyền hình cáp ... mỗi công ty có hàng trăm ngàn khách hàng : mỗi khách hàng nối vào mạng , có hàng trăm km đường dây dẫn hay đường ống dưới mặt đất mỗi công ty nhận hàng trăm cuộc gọi bảo trì mỗi ngày , do vậy họ cần theo dõi mọi hoạt động , quản lý các thông tin về what is where , cập nhật dữ liệu , giao nhiệm vụ cho nhân viên , cung cấp thông tin cho các công ty khác . Giao thông vận tải các cơ quan quản lý giao thông vận tại cần : quản lý hệ thống tín hiệu giao thông ; trạng thái mặt đường cao tốc ; phân tích dữ liệu về các tai nạn đường bộ , đường sắt lái xe của trường học cần kế hoạch đưa đón học sinh người bán hàng cần hệ thống tìm đường , định vị trong xe ôtô hãng chuyển phát nhanh (FedEx) cần theo dõi hành trình hàng hóa các nghiên cứu tập trung vào : quản lý đường đi và lập lịch bằng GIS 18 Sử dụng GIS để làm gì ? Nông nghiệp sử dụng bản đồ chi tiết và ảnh vệ tinh để lập kế hoạch mùa màng lập kế hoạch sử dụng hiệu quả thuốc trừ sâu , phân bón ... phân tích sản lượng thu hoạch . các kỹ thuật này được gọi là “ nông nghiệp chính xác ” Lâm nghiệp theo dõi sự phát triển các loài cây rừng ở đâu lập kế hoạch khai thác rừng khai thác loại gỗ mong muốn nhưng vẫn phải giữ được tài nguyên rừng cho tương lai lập kế hoạch vị trí đường đi , phương pháp khai thác và vận chuyển gỗ để tuân thủ các qui định về môi trường quản lý các khía cạnh khác : trồng rừng ... 19 Các câu hỏi mà GIS có thể trả lời GIS đầy đủ có thể trả lời 5 câu hỏi sau cho các ứng dụng khác nhau . location What is at...? Tìm ra cái gì tồn tại ở vị trí cụ thể . Vị trí được thể hiện bằng tên , mã bưu điện hay tọa độ địa lý ( kinh/vĩ độ ) condition Where is it? Tìm ra vị trí thỏa mãn một số điều kiện ( vùng không có rừng diện tích 2000m 2 và xa đường quốc lộ 100m và loại đất phù hợp cho xây dựng nhà ) trends What has changed since...? Tìm ra sự khác biệt theo thời gian trong vùng patterns What spatial patterns exist? Tìm ra nơi nào không phù hợp mẫu (cancer là nguyên nhân chính của cái chết của người dân gần nhà máy nguyên tử ?) modeling What if...? Câu hỏi này xác định cái gì xảy ra nếu có đường mới mở hay nếu chất độc thải vào nguồn nước ... Để trả lời câu hỏi này đòi hỏi các thông tin địa lý và các thông tin khác . 20 GI-System, -Science, -Study Hành động “doing GIS” là gì ? là sử dụng các công cụ của hệ thông tin địa lý để giải quyết những vấn đề đã nói trên đây . Dự án GIS có các giai đoạn :  xác định vấn đề ;  tìm kiếm dữ liệu ;  xây dựng CSDL;  thực hiện phân tích ;  diễn giải và biểu diễn kết quả . Từ khía cạnh này : GIS= Geographic Information System hay có nghĩa là phát triển công cụ bổ sung vào công nghệ thông tin địa lý đang có hay xây dựng công cụ mới . hay là nghiên cứu về lý thuyết và quan niệm của công nghệ thông tin địa lý do vậy , GIS = Geographic Information Science hay là nghiên cứu về khía cạnh xã hội của thông tin địa lý do vậy , GIS = Geographic Information Study kinh tế của thông tin địa lý ngữ cảnh hợp qui luật các nhiệm vụ riêng , bảo đảm 21 Khoa học thông tin địa lý Là khoa học hỗ trợ cho công nghệ xem xét các câu hỏi cơ bản do sử dụng hệ thống và công nghệ đưa ra Là đa lĩnh vực nhiều lĩnh vực đóng góp vào các nhiệm vụ này Công nghệ thông tin địa lý truyền thống : bản đồ học (cartography), viễn thám (remote sensing), đo đạc (geodesy), quan trắc ( photogrammetry ) Công nghệ thông tin số truyền thống : khoa học máy tính (CSDL, xử lý ảnh , nhận dạng mẫu , đồ họa máy tính ...) địa tin học : ‘ geomatics ’ (Canada, châu Âu ) và ‘ geoinfomatics ’ ( Mỹ ) có cùng ý nghĩa khái niệm ‘spatial’ hay ‘geographic’ ‘geographic’ liên quan đến Trái đất : bề mặt hai chiều ; khí quyển , đại dương , lớp dưới bề mặt 3D ‘spatial’ đề cập đến bất kỳ cấu trúc đa chiều nào : ảnh y tế về cơ thể người ; bản vẽ thiết kế cơ khí ; vẽ kiến trúc ngôi nhà ... ‘geographic’ là tập con của ‘spatial’: thường được sử dụng thay cho nhau khi nghiên cứu về GIS 22 GIS và các hệ thông tin khác 23 Các vấn đề của GIScience Vấn đề trình diễn độ phức tạp của bề mặt Trái đất là vô hạn , do vậy phải quyết định về thu thập và trình diễn nó trong hệ thống số như thế nào ? lấy mẫu ở đâu và như thế nào ? khuôn mẫu dữ liệu nào được sử dụng ? tiêu chí nào được sử dụng để chọn lựa biểu diễn ? độ chính xác của trình diễn ; giảm thiểu khối lượng dữ liệu ; cực đại hóa tốc độ tính toán ; tương thích với các dự án , phần mềm và người sử dụng khác ; tương thích với cách suy nghĩ của con người về thế giới . Vấn đề đánh giá trình diễn như thế nào bằng cách nào để đo độ chính xác , thiếu hụt của trình diễn biểu diễn theo quan điểm của người sử dụng như thế nào mô tả trong tài liệu , hiển thị trên màn hình , mô phỏng tác động của chúng như thế nào ? 24 Các vấn đề của GIScience Vấn đề quan hệ giữa trình diễn và người sử dụng : người sử dụng nghĩ về Trái đất như thế nào ? làm thế nào để trình diễn của máy tính giống như suy nghĩ của con người ? user suy luận , hiểu biết và giao tiếp với thế giới địa lý như thế nào ? làm như thế nào để đầu ra của GIS dễ hiểu cho nhiều loại user và nhiều điều kiện ràng buộc khác nhau . Vấn đề mô hình và cấu trúc dữ liệu lưu trữ trình diễn như thế nào để hiệu quả khai thác nhanh thông tin thông qua chỉ số hóa thích hợp khả năng giao tiếp được giữa các hệ thống khác nhau . Vấn đề hiển thị dữ liệu địa lý phương pháp hiển thị tác động diễn giải dữ liệu địa lý như thế nào ? bản đồ học được mở rộng như thế nào để tận dụng lợi thế của môi trường số các đặc tính cơ bản nào của hiện thị sẽ đem đến thắng lợi . 25 Các vấn đề của GIScience Vấn đề công cụ phân tích Bản chất trực giác không gian của con người là gì ? Làm thế nào để tăng cường khả năng của chúng bằng công cụ GIS? Các phương pháp phân tích nào cần hỗ trợ lập quyết định bằng GIS Trình diễn các phương pháp phân tích như thế nào để user dễ lựa chọn . Còn nhiều vấn đề khác liên quan Đóng góp cho lĩnh vực GIScience nhóm hơn 30 trường đại học của Mỹ (University Consortium for Geographic Information Science), Các tổ chức khác ... 26 GIS: tập các phân hệ có liên quan Phân hệ thu thập và nhập (capture/input) dữ liệu : Nhập dữ liệu từ bán số hóa , máy quét hay nhập trực tiếp các tọa độ Soạn thảo (edit) trong GIS nhằm sửa lỗi hay bổ sung đặc trưng Đặt tên cho các đặc trưng để hệ thống có thể nhận danh ( tên hay mã ) Phân hệ quản trị dữ liệu : Liên kết dữ liệu thuộc tính với các đối tượng không gian Liên kết với CSDL ngoài Cập nhật các đặc trưng trong CSDL Nhập và xuất dữ liệu với GIS hay DBMS khác Tổ hợp các tờ bản đồ để tạo lập CSDL lớn hơn , khớp các cạnh của các tờ bản đồ láng giềng 27 Các phân hệ của GIS Phân hệ chế tác dữ liệu : Đồng nhất các bản đồ từ các nguồn khác nhau sao cho chúng có thể chồng lên nhau khi hiển thị Biến đổi (transformation) các tọa độ Thay đổi phép chiếu bản đồ Phân hệ phân tích dữ liệu : Query Chọn các đặc trưng theo các thuộc tinh : “ hãy tìm các huyện với tỷ lệ biết chữ < 60%” Chọn các đặc trưng theo quan hệ địa lý : “ hãy tìm mọi trạm trung tâm kế hoạch hóa gia đình trong huyện này ” Truy vấn tổ hợp thuộc tính/địa lý : “ hãy tìm tất cả các làng trong vòng 10 km từ bệnh viện tỉnh mà có số trẻ con tử vong cao ”. 28 Các phân hệ của GIS Phân hệ phân tích dữ liệu ( tt ): Buffer: tìm mọi khu dân cư trong vòng 10 km từ bệnh viện Point-in-polygon operations: tìm ra các làng trong đó có thảm thực vật Polygon overlay: tổ hợp các bản ghi hành chính với dữ liệu y tế của các huyện Geocoding /address matching: khớp danh sách địa chỉ với bản đồ đường phố Network operations: tìm con đường ngắn nhất từ làng tới bệnh viện Phân hệ mô hình hóa : nhận biết hay dự đoán tiến trình được hình thành hay sẽ hình thành mẫu (pattern) không gian Diffusion: tình hình dịch tả đang lan truyền trong tỉnh như thế nào ? Interaction: dân di cư đến đâu ? What-if scenarios: nếu đập nước được xây dựng ở đây thì có bao nhiêu dân phải di cư ? 29