Khóa luận Ứng dụng GIS và Google Sketchup xây dựng mô hình 3D trường Đại học Nông Lâm, thành phố Hồ Chí Minh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ỨNG DỤNG GIS VÀ GOOGLE SKETCHUP

XÂY DỰNG MÔ HÌNH 3D

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HỒ CHÍ MINH

Họ và tên sinh viên: NGUYỄN LÊ TẤN ĐẠT

Ngành: Hệ thống Thông tin Môi trường

Niên khóa: 2010 – 2014

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 06/2014

ỨNG DỤNG GIS VÀ GOOGLE SKETCHUP XÂY DỰNG MÔ HÌNH

3D TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HỒ CHÍ MINH

Tác giả

NGUYỄN LÊ TẤN ĐẠT

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu

cấp bằng Kĩ sư ngành Hệ thống Thông tin Môi trường

Giáo viên hướng dẫn:

ThS. Trần Đắc Phi Hùng

Tháng 6 năm 2014

i

LỜI CẢM ƠN

Với tất cả lòng kính trọng và yêu thương, lời đầu tiên tôi xin tỏ lòng biết ơn

sâu sắc nhất đến Ba Mẹ, là những người đã sinh thành, nuôi dưỡng, dạy dỗ và yêu

thương để tôi được khôn lớn và đi đến thành công ngày hôm nay.

Xin chân thành cảm ơn thầy ThS. Trần Đắc Phi Hùng đã tận tình chỉ bảo,

hướng dẫn tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài này.

Xin chân thành cảm ơn đến các thầy cô và anh chị khóa trên thuộc khoa

Môi Trường & Tài Nguyên nói chung và Bộ Môn Tài nguyên & GIS trường Đại

Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh nói riêng đã tận tình giúp đỡ, giảng dạy

và truyền đạt những kiến thức quý báu cho tôi trong suốt quá trình học tập tại

trường.

Xin chân thành cám ơn thầy KS. Nguyễn Duy Liêm và thầy KS. Lê Hoàng

Tú thuộc Trung Tâm Nghiên Cứu Biến Đổi Khí Hậu đã giúp đỡ tôi trong việc xây

dựng ý tưởng và truyền đạt những kiến thức chuyên ngành trong suốt thời gian học

tập tại trường.

Xin chân thành cám ơn cô ThS. Bùi Thị Phương Thảo bộ môn Cảnh Quan

và Kỹ Thuật Hoa Viên đã giúp đỡ tôi tìm kiếm nguồn dữ liệu về mô hình 3D một

số giảng đường trong khuôn viên trường.

Cám ơn nhé các bạn của tôi, những người đã cùng tôi vượt qua biết bao

thăng trầm của cuộc đời sinh viên.

Xin chân thành cảm ơn tất cả mọi người!

Nguyễn Lê Tấn Đạt

Bộ môn Tài nguyên và GIS

Khoa Môi trường & Tài nguyên

Trường Đại học Nông Lâm Tp.Hồ Chí Minh

ii

TÓM TẮT

Trường Đại học Nông Lâm Tp.Hồ Chí Minh là một trường đại học công

lập, đa ngành có quy mô và diện tích lớn lên đến 118 hecta. Ứng với định hướng

phát triển là một trường đại học đa ngành, một trung tâm giáo dục có chất lượng,

trong nghiên cứu khoa học và chuyển giao công nghệ thì việc đẩy mạnh cải tiến

hiện trạng cơ sở vật chất là một việc cấp thiết. Hiện nay, trên thế giới việc xây

dựng một mô hình 3D thay thế cho bản đồ 2D là việc một bước tiến ứng dụng các

công nghệ hiện đại để phục vụ cho công tác xây dựng và quản lý. Xuất phát từ

những vấn đề trên đề tài “Ứng dụng GIS và Google Sketchup xây dựng mô hình

3D trường Đại học Nông Lâm Tp.Hồ Chí Minh” được thực hiện.

Nguồn dữ liệu ảnh Raster từ Google Earth, các lớp shapefile nền về giảng

đường, cư xá, giao thông; các mô hình tòa nhà, giảng đường Sketchup 3D; nguồn

dữ liệu cây xanh được thu thập từ quá trình khảo sát thực địa sẽ phục vụ cho công

tác xây dựng mô hình 3D. Quá trình thành lập cơ sở dữ liệu, chuyển đổi mô hình

3D giữa các phần mềm, biên tập và thiết kế mô hình sẽ dựa trên các phần mềm của

ArcGIS bao gồm ArcCatalog, ArcMap, ArcScene và phần mềm Google Sketchup.

Kết quả của nghiên cứu đã xây dựng thành công mô hình 3D đối với các lớp

đối tượng giảng đường, giao thông, cây xanh trên ArcScene giúp nhà trường tốt

hơn trong việc quản lý hiện trạng các cơ sở vật chất và có cái nhìn hiện thực hơn

trong kiến trúc cũng như cảnh quan không gian của trường từ đó đưa ra các định

hướng về quy hoạch trong không gian và quản lý trong tương lai.

iii

MỤC LỤC

LỜI CẢM Ơ N ...........................................................................................................ii

TÓM TẮ T ................................................................................................................iii

MỤC LỤC ...............................................................................................................i v

DANH MỤC VIẾT TẮ T ........................................................................................vii

DANH MỤC HÌNH ẢNH .....................................................................................viii

DANH MỤ C B Ả NG BI Ể U ......................................................................................x

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU .............................................................................................1

1.1. Tính cấ p thi ế t c ủa đề tà i .....................................................................................1

1.2. Mục tiêu nghiên cứ u ..........................................................................................2

1.2.1. Mụ c tiêu chung ...............................................................................................2

1.2.2. Mục tiêu cụ th ể ................................................................................................2

1.3. Phạm vi nghiên cứ u ...........................................................................................3

1.3.1. Phạm vi nghiên cứ u v ề không gian:................................................................3

1.3.2. Phạm vi nghiên cứ u v ề th ờ i gian: ...................................................................3

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN .....................................................................................4

2.1. Tổ ng quan v ề GIS (Geographic Information System).......................................4

2.1.1. Đị nh ngh ĩ a GIS ...............................................................................................4

2.1.2 . Thành phầ n c ủ a GIS .......................................................................................5

2.1.3. Mô hình dữ li ệ u c ủ a GIS.................................................................................7

2.1.4. Chứ c n ă ng c ủ a GIS .........................................................................................8

2.2. Tổ ng quan v ề ArcGI S ........................................................................................9

2.3. Tổ ng quan Google Sketchup............................................................................1 0

2.4. Tổ ng quan v ề 3D GIS ......................................................................................1 2

2.4.1. Mộ t s ố ph ầ n m ề m 3D GIS ............................................................................1 3

2.4.1.1. Bentley Map...............................................................................................1 3

iv

2.4.1.2. MapSite Gis ...............................................................................................1 5

2.4.1.3. CityEngine .................................................................................................1 6

2.4.2. Tình hình ứ ng d ụng 3D GIS và các nghiên cứu liên quan ...........................1 8

2.4.2.1. Nghiên cứu trên thế gi ớ i ............................................................................1 8

2.4.2.2. Nghiên cứ u t ạ i Vi ệ t Na m ...........................................................................1 9

2.5. Tổ ng quan tr ườ ng Đạ i h ọc Nông Lâm Thành phố H ồ Chí Min h ....................2 1

2.5.1. Lị ch s ử c ủ a Tr ườ ng.......................................................................................2 1

2.5.2. Nhiệ m v ụ chính .............................................................................................2 2

2.5.3. Đị nh h ướng phát triể n ...................................................................................2 2

2.5.4. Độ i ng ũ , c ơ s ở đào tạo và nghiên cứ u chuy ể n giao khoa h ọc công ngh ệ .....2 4

2.5.5. Đ i ề u ki ệ n sinh ho ạt và họ c t ậ p......................................................................2 5

CHƯƠNG 3 VẬT LIỆU, DỮ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......2 6

3.1. Vậ t li ệu nghiên cứ u ..........................................................................................2 6

3.2. Dữ li ệu nghiên cứ u...........................................................................................2 6

3.3. Phương pháp nghiên cứ u .................................................................................2 7

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ...............................................................2 9

4.1. Đánh giá nguồ n d ữ li ệu đầu vào của khóa luậ n ...............................................2 9

4.1.1. Đánh giá dữ li ệ u shapefile n ề n tr ườ ng Đạ i h ọc Nông Lâm Tp.Hồ Chí Minh

.................................................................................................................................2 9

4.1.2. Dữ li ệ u v ề hệ th ống giao thông nộ i b ộ thuộc khuôn viên trườ ng Đạ i h ọ c

Nông Lâm Tp.Hồ Chí Minh ....................................................................................3 2

4.1.4. Đánh giá dữ li ệ u v ề các mô hình 3D trong khuôn viên trườ ng Đạ i h ọc Nông

Lâm Tp.Hồ Chí Minh .............................................................................................3 4

4.2. Thiế t k ế mô hình cơ s ở d ữ liệ u. .......................................................................3 5

4.3. Xây dự ng d ữ li ệ u thu ộc tính các lớ p d ữ li ệ u....................................................3 6

4.4. Đăng ký tọa độ và tạ o ả nh n ề n t ừ Google Eart h ..............................................3 9

v

4.6. Chuyển đổ i shapefile sang d ạng Feature Class 3D và mô hình Collada trên

Google Sketchu p .....................................................................................................4 6

4.9. Thiế t k ế mô hình 3D trườ ng Đạ i h ọc Nông Lâm Tp.Hồ Chí Minh trên

ArcScene .................................................................................................................6 1

4.9.1. Thiế t k ế mô hình cây xanh 3D trong khuôn viên trườ ng..............................6 1

4.9.2. Thiế t k ế h ệ th ống giao thông nộ i b ộ trong khuôn viên trườ n g .....................6 5

4.10. So sánh với các nghiên cứu đã thự c hi ệ n.......................................................6 7

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGH Ị ...........................................................7 0

TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................7 2

PHỤ LỤC ................................................................................................................7 4

vi

DANH MỤC VIẾT TẮT

3D: 3-Dimension (3 chiều).

ESRI: Economic and Social Research Institute (Viện nghiên cứu hệ thống môi

trường).

GML3: Geography Markup Language ( chuẩn mã hóa cơ bản XML dùng cho

thông tin địa lý).

GPS: Global Positioning System (Hệ thống định vị toàn cầu).

GIS: Geographic Information System (Hệ thống thông tin địa lý).

VRML: Virtual Reality Markup Language (Mô hình hóa thực tế ảo).

WEB: World Wide Web.

XML: Extensible Markup Language (Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng).

vii

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1. Các thành phần của GIS ............................................................................5

Hình 2.2. Chồng lớp các mô hình Vector và Raste r .................................................7

Hình 2.3. Giao diện của phần mềm Google Sketchup ............................................1 2

Hình 2.4. Giao diện phần mềm Bentley Map. ........................................................1 5

Hình 2.5. Giao diện của phần mềm MapSite Gis. ..................................................1 6

Hình 2.6. Giao diện phần mềm CityEngine............................................................1 8

Hình 2.7. Vị trí trường Đại học Nông Lâm Tp.Hồ Chí Minh trên Google Map ....2 1

Hình 3.1. Quy trình xây dựng mô hình bản đồ 3D .................................................2 8

Hình 4.1. Cấu trúc mô hình cơ sở dữ liệu ...............................................................3 5

Hình 4.2. Cửa sổ Link Table của công cụ Georeferencing .....................................4 1

Hình 4.3. Ảnh trên ArcMap sau khi đăng ký tọa đ ộ ...............................................4 2

Hình 4.4. Quy trình xây dựng lớp dữ liệu cây xanh ...............................................4 3

Hình 4.5. Sự phân bố không gian cây xanh trong khuôn viên trường ....................4 4

Hình 4.6. Quy trình tạo mô hình Collada ...............................................................4 7

Hình 4.7. Thiết lập giá trị chiều cao trong cửa sổ Layer Properties .......................4 8

Hình 4.8. Mô hình khối 3D của một số tòa nhà trên ArcScen e ..............................4 9

Hình 4.9. Công cụ chuyển đổi sang Feature Class trên ArcToolbox .....................4 9

Hình 4.10. Công cụ chuyển đổi Collada trên ArcToolbo x .....................................5 0

Hình 4.11. Mô hình khối file Collada của tòa nhà Cẩm Tú đã được quy chiếu hệ

trục XYZ trên Google Sketchup .............................................................................5 0

Hình 4.12. Mô hình khối của Nhà thi đấu với độ chi tiết cấp 1 ..............................5 1

Hình 4.13. Mô hình trụ ATM với độ chi tiết cấp 2 .................................................5 2

Hình 4.14. Mô hình Thư Viện được xây dựng với độ chi tiết cấp 3 ......................5 2

Hình 4.15. Tạo mặt nền với khối Collada ...............................................................5 3

Hình 4.16. Mô hình khối sau khi xóa bỏ lớp Collada .............................................5 4

viii

Hình 4.17. Mô hình khối nhà Thí nghiệm hóa ........................................................5 4

Hình 4.18. Mô hình chi tiết cấp 2 của nhà thí nghiệm hó a .....................................5 5

Hình 4.19. Mô hình 3D tòa nhà Cẩm Tú vẫn còn thể hiện lớp mờ chi tiết mái nhà

.................................................................................................................................5 6

Hình 4.20. Loại bỏ các khối hộp không cần thiết trong tòa nhà Cẩm Tú ...............5 7

Hình 4.21. Mô hình Cẩm Tú sau khi đã loại bỏ các khối hộp bên trong ................5 7

Hình 4.22. Công cụ tạo khối đối tượng ..................................................................5 8

Hình 4.23. Mô hình Cẩm Tú hoàn thiệ n .................................................................5 9

Hình 4.24. Mô hình cơ sở dữ liệu hoàn chỉnh ........................................................6 1

Hình 4.25 Cửa sổ Symbol Selector của lớp nền .....................................................6 2

Hình 4.26. Thẻ Symbology trong cửa sổ Layer Properties của lớp cây xanh ........6 3

Hình 4.27. Mô hình 3D của cây tràm trên bản đồ ..................................................6 4

Hình 4.28. Phân bố cây xanh trong khuôn viên trường Đại học Nông Lâm Tp.Hồ

Chí Minh .................................................................................................................6 4

Hình 4.29. Hiển thị màu của đối tượng giao thông dạng vùng trong cửa sổ Symbol

Selector....................................................................................................................6 5

Hình 4.30. Thiết đặt giá trị cho vạch phân cách giao thông ...................................6 6

Hình 4.31 Hệ thống giao thông nội bộ trong khuôn viên trường ...........................6 6

Hình 4.32. Mô hình 3D của tòa nhà Cẩm Tú, Hướng Dương, Tường Vy và Cát

Tường trên ArcScene ..............................................................................................6 7

Hình 4.33. Mô hình 3D trên ArcScene trường Đại học Nông Lâm Tp.Hồ Chí Minh

góc nhìn từ giảng đường Rạng Đông ......................................................................6 9

ix

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1. Khái quát dữ liệu nghiên cứu .................................................................2 6

Bảng 4.1. Bảng mô tả các lớp dữ liệu nề n ..............................................................2 9

Bảng 4.2. Bảng mô tả các lớp dữ liệu giao thông ...................................................3 2

Bảng 4.3. Thuộc tính bảng của cây xanh trong excel bao gồm :.............................3 4

Bảng 4.4. Thuộc tính bảng lớp cư x á ......................................................................3 6

Bảng 4.5. Thuộc tính bảng lớp giảng đường ..........................................................3 6

Bảng 4.6. Thuộc tính bảng lớp giữ xe .....................................................................3 7

Bảng 4.7. Thuộc tính bảng lớp nền .........................................................................3 7

Bảng 4.8. Thuộc tính lớp nhà dân ...........................................................................3 7

Bảng 4.9. Thuộc tính bảng lớp khá c .......................................................................3 8

Bảng 4.10. Thuộc tính lớp đường nền ....................................................................3 8

Bảng 4.11. Thuộc tính vạch phân cách đường giao thông ......................................3 8

Bảng 4.12. Thuộc tính đường giao thông ...............................................................3 9

Bảng 4.13. Mô tả các điểm khống chế khi đăng ký tọa độ ảnh với phép chiếu UTM

.................................................................................................................................4 0

Bảng 4.14. Phân bố cây xanh trong khuôn viên trường Đại học Nông Lâm Tp.Hồ

Chí Minh. ................................................................................................................4 5

x

CHƯƠNG 1

MỞ ĐẦU

1.1. Tính cấp thiết của đề tài

Ngày nay với sự phát triển của nền khoa học công nghệ hiện đại cùng với

nhu cầu về việc quản lý cơ sở hạ tầng ngày càng cao như quy hoạch, du lịch, đánh

giá, biến động, giao thông, hiện trạng, giải tỏa, quản lý đất đai... Thì việc ứng dụng

GIS và bản đồ trong các ngành nghề, lĩnh vực là rất cần thiết. Bởi vì GIS là một

công nghệ mạnh mẽ hỗ trợ rất tốt trong việc quản lý và tương tác tốt đối với cả hai

loại dữ liệu thuộc tính và dữ liệu không gian cùng với sự thay đổi về thời gian.

Tuy nhiên hiện nay thì các công nghệ bản đồ hiện tại chỉ được thể hiện dưới

dạng 2D trên một mặt phẳng nên vẫn chưa thể hiện được góc nhìn, chưa cụ thể và

trực quan hóa về không gian…

Trường Đại học Nông Lâm Tp.Hồ Chí Minh là một trường đại học công

lập, đa ngành có quy mô và diện tích lớn lên đến 118 hecta. Với quy mô rộng lớn

như hiện tại thì nhà trường vẫn còn nhiều khó khăn trong việc quản lý về các cơ sở

vật chất, giảng đường, ký túc xá cũng như vấn đề an ninh trong khuôn viên trường.

Ứng với định hướng phát triển là một trường đại học đa ngành, một trung

tâm giáo dục có chất lượng, trong nghiên cứu khoa học và chuyển giao công nghệ

thì việc đẩy mạnh cải tiến hiện trạng cơ sở vật chất là một việc cấp thiết. Vì vậy

việc xây dựng một mô hình 3D sẽ giúp nhà trường tốt hơn trong việc quản lý hiện

trạng các cơ sở vật chất, giảng đường, các đối tượng và có cái nhìn thực hiện thực

hơn trong kiến trúc cũng như cảnh quan không gian của trường từ đó đưa ra các

định hướng về quy hoạch trong không gian và quản lý trong tương lai.

1

Các phần mềm xây dựng mô hình 3D hiện nay rất chuyên nghiệp và xuất

sắc ở việc thể hiện chi tiết ý tưởng với hiệu quả chuyên sâu về kích thước, vật liệu

và ánh sáng. Nhưng ở giai đoạn sơ phác ý tưởng, trình diễn sơ bộ với khách hàng

hoặc thảo luận nội bộ nhóm thiết kế và khi liên kết với các phần mềm khác chúng

trở nên nặng nề không cần thiết và kém tương thích. Google SketchUp là phần

mềm 3D dễ học, tốn ít thời gian tìm hiểu, đơn giản và hiệu quả, SketchUp trực

quan hóa mọi hoạt động tương tự như khi vẽ tay các mô hình 3D. các hoạt động

này đều trực quan trong môi trường 3D. Mọi tính năng chỉ được xây dựng vừa đủ

dùng nhưng khả năng thể hiện đối tượng sơ phác khá hiệu quả.

Xuất phát từ những vấn đề trên đề tài “Ứng dụng GIS và Google Sketchup

xây dựng mô hình 3D trường Đại học Nông Lâm Tp.Hồ Chí Minh” được thực hiện

với công nghệ GIS và công nghệ của Google Sketchup mô phỏng đối tượng 3D vì

đây là những công nghệ giúp đơn giản hóa việc mô phỏng các mô hình 3D và sẽ

được phát triển trong tương lai.

1.2. Mục tiêu nghiên cứu

1.2.1. Mục tiêu chung

Mục tiêu chung của nghiên cứu là xây dựng mô hình 3D trường Đại học

Nông Lâm Tp.Hồ Chí Minh dựa trên sự liên kết về không gian của ArcGIS và

phần mềm Google Sketchup để thể hiện cái nhìn khái quát về hiện trạng cơ sở vật

chất, giảng đường, ký túc xá, cây xanh, các trụ atm, chốt bảo vệ dưới dạng 3D để

phục vụ cho công tác quản lý và định hướng phát triển về sau.

1.2.2. Mục tiêu cụ thể

Ứng với mục tiêu chung nghiên cứu đặt ra các mục tiêu cụ thể như sau:

-

Tạo cơ sở dữ liệu hoàn chỉnh, thể hiện đầy đủ các thông tin về hiện

trạng cơ sở vật chất của các tòa nhà giảng đường, văn phòng khoa các bộ môn,

giao thông, thực vật…

2

-

Tạo mô hình 3D các đối tượng giảng đường, ký túc xá, chốt bảo vệ,

trạm atm… trên Google Sketchup ứng với từng độ cao của đối tượng trong thuộc

tính bằng cách chuyển đổi các đối tượng dạng Vector thành các dạng hình khối.

-

Xây dựng hoàn chỉnh mô hình 3D trường Đại học Nông Lâm Tp.Hồ

Chí Minh bằng cách chồng các lớp đối tượng và biên tập theo một hệ thống trong

cơ sở dữ liệu.

1.3. Phạm vi nghiên cứu

1.3.1. Phạm vi nghiên cứu về không gian:

Phạm vi nghiên cứu về không gian được giới hạn trong khuôn viên trường

Đại học Nông Lâm Tp.Hồ Chí Minh trên khu đất rộng 118 ha, thuộc khu phố 6,

phường Linh Trung, Quận Thủ Đức, TP HCM và huyện Dĩ An (Tỉnh Bình

Dương).

1.3.2. Phạm vi nghiên cứu về thời gian:

Phạm vi nghiên cứu về thời gian được giới hạn trong thời gian thực hiện

khóa luận trong vòng 4 tháng từ 02/2014 đến 06/2014.

3

CHƯƠNG 2

TỔNG QUAN

2.1. Tổng quan về GIS (Geographic Information System)

2.1.1. Định nghĩa GIS

Hệ thống thông tin địa lý (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 là một hệ thống máy tính và các thiết bị ngoại vi dùng để nhập,

lưu trữ, truy vấn, xử lý, phân tích và hiển thị hoặc xuất dữ liệu. Cơ sở dữ liệu của

GIS chứa dữ liệu của đối tượng, các hoạt động, các sự kiện phân bố theo không

gian và thời gian. GIS là một công cụ rất quan trọng cho việc ra các quyết định

trong việc phát triển bền vững bởi vì GIS có thể cung cấp đầy đủ thông tin nhằm

phân tích và đánh giá của cơ sở dữ liệu đầu ra.

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 v.v...

GIS có khả năng trợ giúp các cơ quan chính phủ, các nhà quản lý, các doanh

nghiệp, các cá nhân v.v... 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.

Tóm lại, Hệ thống thông tin địa lý được định nghĩa như là một hệ thống

thông tin mà nó sử dụng dữ liệu đầu vào, các thao tác phân tích, cơ sở dữ liệu đầu

ra liên quan về mặt địa lí không gian, nhằm trợ giúp việc thu nhận, lưu trữ, quản lí,

xử lí, phân tích và hiển thị các thông tin không gian từ thế giới thực để giải quyết

các vấn đề tổng hợp thông tin cho các mục đích của con người đặt ra, như là: hỗ

4

trợ việc ra quyết định cho vấn đề quy hoạch, quản lý, sử dụng đất, tài nguyên thiên

nhiên, môi trường, giao thông, dễ dàng trong việc quy hoạch phát triển đô thị và

những việc lưu trữ dữ liệu hành chính.

2.1.2. Thành phần của GIS

GIS được cấu thành bởi 5 thành phần chính: Phần cứng, phần mềm, dữ liệu,

con người, chính sách và quản lý.

Hình 2.1. Các thành phần của GIS

-

Phần cứng là phần trong thấy của hệ thống, đó có thể là hệ thống dựa

trên máy vi tính độc lập hay một siêu máy tính. Ngoài ra còn có các đầu vào như

bàn số hóa, máy quét, thiết bị lưu trữ, hiển thị… Các bộ xử lý của phần cứng yêu

cầu phải có bộ xử lý đủ mạnh để chạy phần mềm và dung lượng đủ lớn để lưu trữ

dữ liệu.

-

Phần mềm cung cấp cho GIS hiện nay rất đa dạng và phổ biến, mỗi

phần mềm đều có thế mạnh riêng của mình. Một số phần mềm phổ biến hiện nay

là Arc/Info, MapInfo, ArcView, ArcGIS, Microstation, ENVI, IDRSI, ILWIS,…

Càng ngày thì các phần mềm càng hỗ trợ thêm nhiều chức năng và có giao diện

gần gũi hơn với người sử dụng.

5

-

Nguồn thông tin hay còn gợi là cơ sở dữ liệu bao gồm dữ liệu thuộc

tính và dữ liệu không gian.Các loại bản đồ như địa hình, hiện trạng sử dụng đất...

thuộc dạng dữ liệu không gian. Dữ liệu thuộc tính là các dữ liệu điều tra, thu thập

từ quan trắc hay được cung cấp được thể hiện dưới dạng bảng. Các thông tin dù là

thuộc tính hay không gian đều phải cung cấp được các yếu tố mà hệ thống yêu cầu

như hệ tọa độ địa lý, quy mô, thuộc tính các mối quan hệ giữa các đối tượng…

-

Con người được coi là thành phần quan trọng nhất trong các thành

phần. Hệ thống sẽ không phát huy được tác dụng nếu không có sự tác động của

những chuyên gia thực hiện các công việc như quản lý cơ sở dữ liệu, số hóa, kết

xuất…. Những người này cần phải có khả năng nhận định về tính chính xác, phạm

vị suy diễn thông tin và có một kiến thức nền vững chắc.

-

Chính sách và quản lý là một 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.

Như vậy, trong 5 thành 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 phát triển 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 huấn luyện và 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 thành 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.

6

2.1.3. Mô hình dữ liệu của GIS

Hệ thống thông tin địa lý bao gồm: Dữ liệu không gian và phi không gian.

a. Dữ liệu không gian

Dữ liệu không gian (trả lời cho câu hỏi về vị trí – ở đâu?) được thể hiện trên

bản đồ và hệ thống thông tin địa lí dưới dạng điểm (point), đường (line) hoặc vùng

(polygon). Dữ liệu không gian là dữ liệu về đối tượng mà vị trí của nó được xác

định trên bề mặt Trái Đất. Hệ thống thông tin địa lí làm việc với hai dạng mô hình

dữ liệu địa lý khác nhau - mô hình Vector và mô hình Raster.

Hình 2.2. Chồng lớp các mô hình Vector và Raster

b. Dữ liệu phi không gian

Dữ liệu phi không gian hay còn gọi là dữ liệu thuộc tính (Non - Spatial Data

hay Attribute) (trả lời cho câu hỏi nó là cái gì?) là những mô tả về đặc tính, đặc

điểm và các hiện tượng xảy ra tại các vị trí địa lý xác định. Một trong các chức

năng đặc biệt của công nghệ GIS là khả năng của nó trong việc liên kết và xử lý

đồng thời giữa dữ liệu bản đồ và dữ liệu thuộc tính. Thông thường hệ thống thông

tin địa lý có 4 loại số liệu thuộc tính:

-

Đặc tính của đối tượng: liên kết chặt chẽ với các thông tin không

gian có thể thực hiện SQL (Structure Query Language) và phân tích.

7

-

Số liệu hiện tượng, tham khảo địa lý: miêu tả những thông tin, các

hoạt động thuộc vị trí xác định.

-

Chỉ số địa lý: tên, địa chỉ, khối, phương hướng định vị, …liên quan

đến các đối tượng địa lý.

-

Quan hệ giữa các đối tượng trong không gian, có thể đơn giản hoặc

phức tạp (sự liên kết, khoảng tương thích, mối quan hệ đồ hình giữa các đối

tượng).

Để mô tả một cách đầy đủ các đối tượng địa lý, trong bản đồ số chỉ dùng

thêm các loại đối tượng khác: điểm điều khiển, toạ độ giới hạn và các thông tin

mang tính chất mô tả (annotation).

2.1.4. Chức năng của GIS

Một hệ thống GIS phải đảm bảo được 6 chức năng cơ bản sau:

-

Capture: thu thập dữ liệu. Dữ liệu có thể lấy từ rất nhiều nguồn, có

thể là bản đồ giấy, ảnh chụp, bản đồ số…

-

Store: lưu trữ. Dữ liệu có thể được lưu dưới dạng Vector hay Raster.

Query: truy vấn (tìm kiếm). Người dùng có thể truy vấn thông tin đồ

hoạ hiển thị trên bản đồ.

-

Analyze: phân tích. Đây là chức năng hỗ trợ việc ra quyết định của

người dùng. Xác định những tình huống có thể xảy ra khi bản đồ có sự thay đổi.

-

Display: hiển thị. Hiển thị bản đồ.

Output: xuất dữ liệu. Hỗ trợ việc kết xuất dữ liệu bản đồ dưới nhiều

định dạng: giấy in, website, ảnh, file…

(Nguồn: Trần Thị Thương, 2011. Ứng dụng GIS và AHP xây dựng bản đồ

phân vùng nguy cơ lũ lụt lưu vực sông Kon tỉnh Bình Định. Khóa luận tốt nghiệp,

Trường đại học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh).

8