Chương 2: Những yếu tố cơ bản của một hệ thống thông tin địa lý

Please purchase a personal license. CHƯƠNG 2: NHỮNG YẾU TỐ CƠ BẢN CỦA MỘT HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ Giới thiệu các TP cơ bản của HTTTĐL2.1 Làm việc với cơ sở dữ liệu2.2 Kiến thức chuyên ngành và vđề TC thực hiện2.3 2.1. GIỚI THIỆU CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HTTTĐL GIS đòi hỏi sự cung cấp một tập hợp các công cụ và phương pháp để người sử dụng có thể tổ chức thao tác và biểu diễn dữ liệu địa lý cho lĩnh vực áp dụng riêng của mình. Kỹ thuật là phần cứng và phần mềm của công nghệ. Công nghệ bao gồm cơ sở khoa học và kỹ thuật để thể hiện các nguồn dữ liệu khác nhau. Vì vậy công nghệ GIS bao gồm 5 hợp phần cơ bản: - Thiết bị - Phần mềm - Số liệu - Chuyên viên - Chính sách và cách thức quản lý 1. THIẾT BỊ: Bao gồm máy vi tính (computer), máy vẽ (plotters), máy in (printer), bàn số hoá (digitizer), thiết bị quét ảnh (scanners), các phương tiện lưu trữ số liệu (Floppy diskettes, optical cartridges, C.D ROM...).
MÁY VI TÍNH  Bộ xử lý trung tâm (CPU) Bộ xử lý trung tâm hay còn gọi là CPU Là phần cứng quan trọng nhất của máy vi tính. CPU không những thực hành tính toán trên dữ liệu mà còn điều khiển sắp đặt phần cứng khác. Mà CPU thì cần thiết cho việc quản lý thông tin theo sau thông qua hệ thống.  Bộ nhớ trong (RAM) Tất cả máy vi tính có một bộ nhớ trong và chức năng như là "không gian làm việc" cho chương trình và dữ liệu. Bộ nhớ (RAM) này có khả năng giữ 1 giới hạn số lượng dữ liệu ở một số hạng thời gian.
BỘ PHẬN LƯU TRỮ NGOÀI (CD-ROM) Các ổ đĩa DVD, CD, modem được sử dụng đồng thời trong việc lưu trữ dữ liệu đầu vào và đầu ra của hệ thống hay đóng vai trò chuyển dữ liệu giữa các hệ thống thông tin với nhau.
BÀN SỐ HÓA Bàn số hoá hoặc thiết bị chuyên dụng khác có nhiệm vụ chuyển hoá các số liệu từ bản đồ và các tư liệu thành dạng số rồi đưa vào máy tính.
THIẾT BỊ IN ẤN Máy in (printer): Là bộ phận dùng để in ấn các thông tin, bản đổ, dưới nhiều kích thước khác nhau. Máy in có thể là máy màu hoặc trắng đen hoặc in phun mực, Laser hoặc máy in kim.
THIẾT BỊ QUÉT ẢNH (Scanner) Máy ghi scanner: Sẽ chuyển các thông tin trên bản đồ tương xứng 1 cách tự động dưới dạng hệ thống raster. Một cách luân phiên nhau, bản đổ có thể được trải rộng ra trên bàn mà đầu scanning di chuyển trong 1 loạt đường thẳng song song nhau. Các đường quét (scan) phải được vector hoá trước khi chúng được đưa vào hệ thống cơ sở dữ liệu vector.
MÁY VẼ Máy vẽ (plotter): Đối với những yêu cầu cần thiết phải in các bản đồ có kích thước lớn, thường máy in không đáp ứng được mà ta phải dùng đến máy Plotter (máy vẽ). Máy vẽ thường có kích thước của khổ A1 hoặc A0. 2. PHẦN MỀM Là tập hợp các câu lệnh, chỉ thị nhằm điều khiển phần cứng của máy tính thực hiện một nhiệm vụ xác định, phần mềm HTTTĐL có thể là một hoặc tổ hợp các phần mềm máy tính. Phần mềm được sử dụng trong kỹ thuật GIS phải bao gồm 5 tính năng cơ bản sau: - Nhập và kiểm tra dữ liệu: Bao gồm tất cả các khía cạnh về biến đổi dữ liệu đã ở dạng bản đồ, trong lĩnh vực quan sát vào một dạng số tương thích. Ðây là giai đoạn rất quan trọng cho việc xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý. - Lưu trữ và quản lý cơ sở dữ liệu: Đề cập đến pp kết nối thông tin vị trí (topology) và thông tin thuộc tính (attributes) của các đối tượng địa lý (điểm, đường đại diện cho các đối tượng trên bề mặt trái đất). Hai TT này được tổ chức và liên hệ qua các thao tác trên máy tính. 2. PHẦN MỀM - Xuất dữ liệu: Dữ liệu đưa ra là các báo cáo kết quả quá trình phân tích tới người sử dụng, có thể bao gồm các dạng: bản đồ (MAP), bảng biểu (TABLE), biểu đồ, lưu đồ (FIGURE) được thể hiện trên máy tính, máy in, máy vẽ... - Biến đổi dữ liệu: Biến đổi dữ liệu gồm hai lớp điều hành nhằm mục đích khắc phục lỗi từ dữ liệu và cập nhật chúng. Biến đổi dữ liệu có thể được thực hiện trên dữ liệu không gian và thông tin thuộc tính một cách tách biệt hoặc tổng hợp cả hai. - Tương tác với người dùng: Giao tiếp với người dùng là yếu tố quan trọng nhất của bất kỳ hệ thống thông tin nào. Các giao diện người dùng ở một hệ thống tin được thiết kế phụ thuộc vào mục đích của ứng dụng đó. 2. PHẦN MỀM Các phần mềm tiêu chuẩn và sử dụng phổ biến hiện nay trong khu vực Châu Á là ARC/INFO, MAPINFO, ILWIS, WINGIS, SPANS, IDRISIW,... Hiện nay có rất nhiều phần mềm máy tính chuyên biệt cho GIS, bao gồm các phần mềm như sau: Phần mềm dùng cho lưu trữ, xử lý số liệu thông tin địa lý: ACRINFO, SPAN, ILWIS, MICROSTATION, IDRISI, WINGIS... Phần mềm dùng cho lưu trữ, xử lý và quản lý các thông tin địa lý: ER-MAPPER, ATLASGIS, ARCVIEW, MAPINFO... Tuỳ theo yêu cầu và khả năng ứng dụng trong công việc cũng như khả năng kinh phí của đơn vị, việc lưu chọn một phần mềm máy tính sẽ khác nhau. 3. CHUYÊN VIÊN Đây là một trong những hợp phần quan trọng của công nghệ GIS, đòi hỏi những chuyên viên hướng dẫn sử dụng hệ thống để thực hiện các chức năng phân tích và xử lý các số liệu. Đòi hỏi phải thông thạo về việc lựa chọn các công cụ GIS để sử dụng, có kiến thức về các số liệu đang được sử dụng và thông hiểu các tiến trình đang và sẽ thực hiện. 4. SỐ LIỆU, DỮ LIỆU ĐỊA LÝ (Geographic data) Số liệu được sử dụng trong GIS không chỉ là số liệu địa lý (geo-referenced data) riêng lẽ mà còn phải được thiết kế trong một cơ sở dữ liệu (database). Những thông tin địa lý có nghĩa là sẽ bao gồm các dữ kiện về: (1). Vị trí địa lý (2). Thuộc tính của thông tin (3). Mối liên hệ không gian của các thông tin (4). Thời gian 4. SỐ LIỆU, DỮ LIỆU ĐỊA LÝ (Geographic data) Có 2 dạng DL được SD trong kỹ thuật GIS là: - DL không gian: Là những mô tả hình ảnh BĐ được số hoá theo một khuôn dạng nhất định mà máy tính hiểu được. HTTTĐL dùng CSDL này để xuất ra các BĐ trên màn hình hoặc ra các thiết bị ngoại vi khác như máy in, máy vẽ. + DL Vector: Được trình bày dưới dạng điểm, đường và diện tích, mỗi dạng có liên quan đến 1 số liệu thuộc tính được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu. + DL Raster: Được trình bày dưới dạng lưới ô vuông hay ô chữ nhật đều nhau, giá trị được ấn định cho mỗi ô sẽ chỉ định giá trị của thuộc tính. Số liệu của ảnh Vệ tinh và số liệu BĐ được quét là các loại DL Raster. 4. SỐ LIỆU, DỮ LIỆU ĐỊA LÝ (Geographic data) - DL thuộc tính (Attribute): Được trình bày dưới dạng các ký tự hoặc số hoặc ký hiệu để mô tả các thuộc tính của các thông tin thuộc về địa lý. Trong các dạng DL trên, DL Vector là dạng thường sử dụng nhất. Tuy nhiên, DL Raster rất hữu ích để mô tả các dãy số liệu có tính liên tục như nhiệt độ, cao độ... và thực hiện các phân tích không gian của số liệu. Còn DL thuộc tính được dùng để mô tả CSDL. Có nhiều cách để nhập DL nhưng cách thông thường nhất hiện nay là số hoá bằng bàn số hoá hoặc thông qua việc sử dụng máy quét ảnh (Scanner). 5. CHÍNH SÁCH VÀ QUẢN LÝ (Policy and management) Ðây là hợp phần rất quan trọng để đảm bảo khả năng hoạt động của hệ thống, là yếu tố quyết định sự thành công của việc phát triển công nghệ GIS. Hệ thống GIS cần được điều hành bởi một bộ phận quản lý, bộ phận này phải được bổ nhiệm để tổ chức hoạt động hệ thống GIS một cách có hiệu quả để phục vụ người sử dụng thông tin. Để hoạt động thành công, hệ thống GIS phải được đặt trong 1 khung tổ chức phù hợp và có những hướng dẫn cần thiết để quản lý, thu thập, lưu trữ và phân tích số liệu, đồng thời có khả năng phát triển được hệ thống GIS theo nhu cầu. Hệ thống GIS cần được điều hành bởi 1 bộ phận quản lý, bộ phận này phải được bổ nhiệm để tổ chức hoạt động hệ thống GIS một cách có hiệu quả để phục vụ người sử dụng thông tin. SO SÁNH 5 HỢP PHẦN CỦA GIS CÁI GÌ QUAN TRỌNG NHẤT Như vậy, trong 5 hợp phần của GIS, hợp phần chính sách và quản lý đóng vai trò rất quan trọng để đảm bảo khả năng hoạt động của hệ thống, đây là yếu tố quyết định sự thành công của việc PT công nghệ GIS. Trong phối hợp và vận hành các hợp phần của hệ thống GIS nhằm đưa vào hoạt động có hiệu quả kỹ thuật GIS, 2 yếu tố chính sách, quản lý là cơ sở của thành công. Việc huấn luyện các phương pháp sử dụng hệ thống GIS sẽ cho phép kết hợp các hợp phần: (1) Thiết bị (2) Phần mềm (3) Chuyên viên và (4) Số liệu với nhau để đưa vào vận hành. Tuy nhiên, yếu tố chính sách và quản lý sẽ có tác động đến toàn bộ các hợp phần nói trên, đồng thời quyết định đến sự thành công của hoạt động GIS. 2.2. LÀM VIỆC VỚI CƠ SỞ DỮ LIỆU LÀM VIỆC VỚI CƠ SỞ DỮ LIỆU 1 2 3 4 Nhập và kiểm tra dữ liệu Lưu trữ và quản lý dữ liệu Xuất và trình bày dữ liệu Biến đổi dữ liệu
Nhập dữ liệu và kiểm tra dữ liệu Nhập dữ liệu là biến đổi các dữ liệu thu thập được dưới hình thức bản đồ, các quan trắc đo đạc ngoại nghiệp và các máy cảm nhận (bao gồm các máy chụp ảnh hàng không, vệ tinh và các thiết bị ghi) thành dạng số. Hiện nay, đã có một loạt các công cụ máy tính dùng cho mục đích này như bàn phím, bàn số hóa (Digitizer), danh mục các tập số liệu trong tập văn bản, các máy quét (Scanner) và các thiết bị cần thiết cho việc ghi số liệu đã viết tên phương tiện từ như băng hoặc đĩa từ.
Nhập dữ liệu và kiểm tra dữ liệu Việc nhập dữ liệu và kiểm tra dữ liệu là rất cần thiết cho việc xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý.
Lưu trữ và quản lý dữ liệu Là chức năng hoạt động quan trọng nhất của 1 phần mềm GIS. Việc lưu trữ và quản lý DL đề cập tới việc tổ chức các DL về vị trí, các mối liên kết topo, các tính chất của các yếu tố địa lý (Điểm, đường, diện tích) biểu thị các đối tượng trên mặt đất. Chúng được tổ chức và quản lý theo những cấu trúc, khuôn dạng riêng tuỳ thuộc vào chức năng phần mềm nào đó của GIS. Các chương trình phần mềm được sử dụng để thực hiện nhiệm vụ tổ chức cơ sở dữ liệu và có thể xem đây là hệ thống quản trị cơ sở dữ liệu. Các chương trình này sẽ lưu trữ và quản lý cơ sở dữ liệu theo cách thức quản lý riêng hợp lý để đáp ứng mọi nhu cầu cần thiết của hệ thống sao cho có hiệu quả cao nhất.
Xuất dữ liệu và trình bày dữ liệu Xuất dữ liệu và trình bày dữ liệu đề cập đến những phương thức thể hiện kết quả các dữ liệu cho người sử dụng. Các dữ liệu có thể biểu hiện dưới dạng bản đồ, các bảng biểu, hình vẽ... Việc trình bày và xuất dữ liệu có thể thông qua các loại đầu ra như thiết bị hiện hình (VDV), máy in, máy vẽ hay các thông tin được ghi lại trên phương tiện từ dưới dạng số hoá Ngoài ra, các thông tin đầu ra đồng thời phải đáp ứng các yêu cầu đảm bảo cho quá trình chuyển đổi thông tin giữa các hệ thống máy tính và chúng sẽ được chuyển đổi nhờ các công cụ trung gian như băng từ, đĩa từ hoặc các loại mạng thông tin khác. Xuất dữ liệu cho người sử dụng
Biến đổi dữ liệu Bao gồm hai loại hoạt động là: - Những biến đổi cần thiết để khử các sai số thô từ số liệu hoặc chuyển hoá chúng thành loại số liệu mới có đủ điều kiện để tiến hành những bước xử lý tiếp theo hoặc có thể so sánh chúng với các bộ số liệu quy chuẩn khác. - Xây dựng các phương pháp phân tích có thể áp dụng đối với dữ liệu trong trật tự thực hiện các câu trả lời với các câu hỏi đưa ra đối với hệ thống. Các phép biến đổi có thể thực hiện đối vơi các dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính của các dữ liệu riêng lẻ hoặc các dữ liệu đã hợp nhất thành các tổ hợp. 2.3. KIẾN THỨC CHUYÊN NGÀNH VÀ CÁC VẤN ĐỀ TỔ CHỨC THỰC HIỆN 2.3. Kiến thức chuyên ngành và các vấn đề tổ chức thực hiện Như chúng ta đã biết, với một hệ thống thông tin địa lý không chỉ đơn thuần là một hệ thống phần cứng và một vài phần mềm nào đó là đủ mà nó đòi hỏi phải có một đồi ngũ chuyên gia và cán bộ kỹ thuật là những người trực tiếp thiết kế, xây dựng và vận hành hệ thống thông tin địa lý. Trong sơ đồ về thành phần cơ bản của công nghệ GIS chúng ta thấy có một thành phần quan trọng đó là Người sử dụng, đây là nhân tố thực hiện các thao tác điều hành sự hoạt động của hệ thống GIS. 2.3. Kiến thức chuyên ngành và các vấn đề tổ chức thực hiện Như vậy yêu cầu người sử dụng phải có một kiến thức chuyên ngành nhất định và phải tìm ra cách thức tổ chức thực hiện. Con người nắm bắt các thông tin về các sự vật hiện tượng từ thế giới thực đưa vào GIS quản lý, tạo ra các cơ sở dữ liệu số và được xlý theo mục đích của người sử dụng. Trên kết quả phân tích dữ liệu thông qua công cụ phần mềm GIS người sử dụng lại tác động lại thế giới thực nhằm đạt được mục tiêu đã đề ra. CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 2 1. Nêu và phân tích các thành phần cơ bản của 1 hệ thống thông tin địa lý? 2. Các yêu cầu đối với 1 hệ thống thông tin địa lý hoạt động tốt là gì? 15 CÂU HỎI LIÊN QUAN TỪ “HÔN” 1. Hôn con heo trong nhà gọi là? -> Hôn thú 2. Mong được hôn gọi là? -> Cầu hôn 3. Vừa mới hôn gọi là? -> Tân hôn 4. Hôn thêm cái nữa gọi là? -> Tái hôn 5. Đang hôn mà bị đẩy ra gọi là? -> Từ hôn 6. Không cho mà cứ hôn gọi là? -> Ép hôn 7. Hẹn sẽ hôn gọi là? -> Hứa hôn 8. Vua hôn gọi là? -> Hoàng hôn 9. Hôn chia tay gọi là? -> Ly hôn 10. Vừa hôn vừa ngửi gọi là? -> Vị hôn 11. Hôn vào không trung gọi là? -> Hôn gió 12. Hôn trong mơ gọi là? -> Hôn ước 13. Hôn mà mà quá sớm thì gọi là? -> Tảo hôn 14. Rất thích hôn gọi là? -> Kết hôn 15. Hôn mà bị hôn lại gọi là? -> Đính hôn