Khám Phá Công Nghệ GIS & RS Tại TP.HCM

Bản đồ học hiện đại gắn liền với sự phát triển của công nghệ thông tin không gian. 216 trang · Đại Học Công Nghệ Thông Tin.

• Người hướng dẫn: ThS. Lê Chí Lâm
• Trường học: Đại Học Công Nghệ Thông Tin
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thông Tin
• Đề tài: Khám Phá Công Nghệ GIS & RS Tại TP.HCM
• Loại tài liệu: bài giảng
• Địa điểm: TP.HCM

Mục lục chi tiết

• 1. BÀI 1: KHÁI QUÁT CHUNG
• 2. BÀI 2
• 2.1. Phép chiếu Gauss
• 3. BÀI 3: NGÔN NGỮ GIS
• 3.1. KHÁI QUÁT NGÔN NGỮ GIS
• 3.2. CÁC THÀNH PHẦN GIS
• 3.3. CHÍNH SÁCH VÀ LÝ THUYẾT (POLICY AND MANAGEMENT)

Tóm tắt

I. Tổng quan về phát triển công nghệ GIS RS tại TP

Bản đồ học hiện đại gắn liền với sự phát triển của công nghệ thông tin không gian. Hệ thống thông tin địa lý và viễn thám đóng vai trò nòng cốt trong quản lý lãnh thổ đô thị. Tại các trung tâm kinh tế lớn, nhu cầu chuẩn hóa dữ liệu địa lý ngày càng cấp thiết. Thành phố Hồ Chí Minh là đô thị đặc biệt với tốc độ phát triển hạ tầng nhanh chóng. Dữ liệu bản đồ truyền thống gặp nhiều giới hạn trước sự mở rộng cơ giới hóa. Công nghệ GIS cung cấp nền tảng lưu trữ và phân tích thông tin đa lớp. Viễn thám hỗ trợ quan sát bề mặt trái đất liên tục qua ảnh vệ tinh và ảnh hàng không. Sự kết hợp giữa hai công nghệ tạo nên bước ngoặt đột phá cho nghiên cứu không gian. Các viện nghiên cứu và trường đại học tiên phong đào tạo chuyên sâu lĩnh vực này. Tài liệu học thuật tại các cơ sở đào tạo chuẩn hóa phương pháp đo vẽ bản đồ số. Bản đồ số phản ánh chính xác các đối tượng tự nhiên và kinh tế xã hội. Việc số hóa giúp giảm thiểu sai số đo đạc trên thực địa. Đô thị hiện đại đòi hỏi quy trình cập nhật dữ liệu tự động và liên tục. GIS và RS đáp ứng toàn diện những yêu cầu kỹ thuật khắt khe đó.

1.1. Bản chất khoa học của bản đồ học và viễn thám

Bản đồ địa lý là mô hình thu nhỏ của bề mặt đất. Bản đồ được xây dựng dựa trên cơ sở toán học chặt chẽ. Hệ thống phép chiếu hình học giúp chuyển đổi bề mặt cong về mặt phẳng. Bản đồ sử dụng ngôn ngữ ký hiệu chuyên biệt để biểu diễn thông tin. Ký hiệu phản ánh diện mạo và thuộc tính bên trong của đối tượng. Viễn thám bổ trợ nguồn ảnh quang phổ phong phú từ vệ tinh. Quá trình giải đoán ảnh giúp bóc tách thông tin địa vật nhanh chóng. Sự phối hợp giữa bản đồ học và viễn thám tạo ra cơ sở dữ liệu số hóa tin cậy. Dữ liệu này phản ánh chính xác sự phân bố không gian và biến động theo thời gian.

1.2. Môi trường đào tạo và ứng dụng kỹ thuật tại TP.HCM

Các trường đại học kỹ thuật tại Thành phố Hồ Chí Minh tích cực cập nhật giáo trình bản đồ hiện đại. Tiêu biểu như Đại học Công nghệ TP.HCM với tài liệu bản đồ học GIS và RS của giảng viên chuyên ngành. Giáo trình tập trung trang bị kiến thức về lưới chiếu và xử lý tọa độ. Sinh viên được rèn luyện kỹ năng phân tích ảnh viễn thám và biên tập bản đồ số. Thị trường lao động đòi hỏi kỹ sư nắm vững chuyên môn địa tin học. Nhu cầu tuyển dụng chuyên viên xử lý dữ liệu không gian tăng trưởng mạnh mẽ. Doanh nghiệp và cơ quan nhà nước tại địa phương đẩy mạnh chuyển đổi số ngành tài nguyên. Đào tạo gắn liền với thực tiễn giúp nâng cao năng lực ứng dụng công nghệ trong quản trị đô thị.

II. Thách thức phân tích dữ liệu công nghệ GIS RS tại TP

Thành phố Hồ Chí Minh đối mặt với tốc độ đô thị hóa nhanh và mật độ dân cư dày đặc. Biến động sử dụng đất diễn ra phức tạp qua từng năm. Hạ tầng giao thông mở rộng liên tục gây áp lực lên hệ thống hồ sơ địa chính. Các phương pháp khảo sát đo đạc thực địa tốn nhiều thời gian và chi phí. Bản đồ giấy truyền thống nhanh chóng bị lạc hậu so với tốc độ biến đổi địa hình. Việc lưu trữ dữ liệu phân tán gây khó khăn lớn cho công tác tổng hợp. Sai số toán học phát sinh khi chuyển đổi giữa các hệ quy chiếu cũ và mới. Ảnh chụp hàng không tuy rõ nét nhưng thiếu thông tin thuộc tính chiều sâu. Ảnh viễn thám thường gặp trở ngại do mây mù đặc trưng của khí hậu nhiệt đới ẩm. Quá trình xử lý ảnh vệ tinh đòi hỏi thuật toán hiệu chỉnh khí quyển phức tạp. Dữ liệu không gian khổng lồ tạo áp lực lên hạ tầng tính toán của các đơn vị. Đội ngũ chuyên gia cần phân loại chuẩn xác giữa cái vỏ không gian và nhân nội dung. Thiếu hụt liên kết dữ liệu liên ngành làm chậm tiến độ đưa ra quyết định quy hoạch.

2.1. Giới hạn quang học và tính chất ảnh viễn thám

Ảnh hàng không phản ánh trung thực bề mặt thực địa theo tỉ lệ nhất định. Tuy nhiên, các đối tượng có kích thước quá nhỏ sẽ bị biến mất khi thu nhỏ tỉ lệ. Ảnh chụp không thể tự hiển thị thuộc tính trừu tượng của dân cư như mật độ hay cơ cấu nghề nghiệp. Điều kiện thời tiết nhiều mây tại miền Nam cản trở khả năng thu nhận ảnh vệ tinh quang học. Hiện tượng hấp thụ và tán xạ khí quyển làm giảm độ tương phản phổ của ảnh. Việc bóc tách đối tượng ngập úng và thực vật đòi hỏi kênh phổ hồng ngoại chuyên biệt. Nếu thiếu sự kết hợp cùng GIS, dữ liệu ảnh chỉ dừng lại ở dạng hình ảnh thô. Các nhà nghiên cứu phải tiêu tốn nhiều thời gian cho bước tiền xử lý ảnh số.

2.2. Vấn đề biến dạng hình học và sai số phép chiếu

Mỗi phép chiếu hình bản đồ đều tạo ra độ biến dạng nhất định về góc, diện tích hoặc chiều dài. Khu vực đô thị yêu cầu độ chính xác tọa độ rất cao trong đo đạc địa chính. Khi thành lập bản đồ trên lãnh thổ rộng lớn, việc lựa chọn lưới chiếu sai dẫn đến méo mó hình học. Bản đồ thành lập trên cơ sở phép chiếu hình trụ đứng hoặc hình nón đứng có đặc điểm biến dạng khác biệt. Việc chuyển đổi tọa độ giữa hệ VN-2000 và WGS-84 thường phát sinh độ lệch không gian nếu không có tham số chuẩn. Sự thiếu đồng bộ giữa các lớp bản đồ địa chính và quy hoạch làm sai lệch ranh giới đất đai. Việc tính toán sai số đòi hỏi quy trình kiểm định trắc địa nghiêm ngặt để đảm bảo giá trị pháp lý.

III. Giải pháp chuẩn hóa bản đồ công nghệ GIS RS tại TP

Giải quyết bài toán không gian đòi hỏi quy trình chuẩn hóa bản đồ học chặt chẽ. Cơ sở toán học là nền móng bảo đảm tính tin cậy của bản đồ số. Kỹ thuật viên cần lựa chọn phép chiếu phù hợp cho từng mục tiêu quản lý. Phép chiếu UTM với múi chiếu 3 độ được áp dụng nhằm giảm thiểu sai số diện tích tại đô thị. Ngôn ngữ bản đồ cung cấp giải pháp trực quan hóa dữ liệu trừu tượng hiệu quả. Hệ thống ký hiệu điểm, đường và diện tích giúp biểu đạt các thuộc tính phức tạp của hiện tượng tự nhiên. Bản đồ có khả năng thể hiện cả các yếu tố vô hình như trường địa từ hay ô nhiễm không khí. Kỹ thuật tổng quát hóa bản đồ loại bỏ chi tiết thứ yếu để nêu bật quy luật cốt lõi. Dữ liệu ảnh viễn thám được nắn chỉnh hình học bằng các điểm khống chế mặt đất. Phần mềm GIS tích hợp cơ sở dữ liệu quan hệ để gắn kết không gian và thuộc tính. Quy trình biên tập bản đồ số kết hợp kiểm định thực địa nâng cao độ chính xác toàn diện. Sự đồng bộ này tạo nền tảng vững chắc cho việc xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý đô thị.

3.1. Phương pháp biểu hiện ký hiệu học và mô hình hóa

Hệ thống ký hiệu bản đồ truyền đạt thông tin không gian một cách trực quan. Phương pháp đường bình độ cho phép biểu diễn địa hình mặt đất với độ cao chính xác. Phương pháp ký hiệu hình học định vị rõ các công trình kỹ thuật và xí nghiệp sản xuất. Phương pháp bản đồ biểu đồ thể hiện quy mô dân số và cơ cấu kinh tế theo từng quận huyện. Phương pháp đường đẳng trị mô tả phân bố lượng mưa và nhiệt độ bề mặt đất. Bản đồ học cho phép chọn lọc các đặc tính bản chất và trừu tượng hóa các chi tiết rườm rà. Ký hiệu giúp nhận biết các hiện tượng không thể nhìn thấy bằng mắt thường trên ảnh chụp. Nhờ đó, người đọc nắm bắt nhanh chóng mối tương quan giữa hạ tầng và mật độ cư dân.

3.2. Quy trình tích hợp ảnh vệ tinh vào cơ sở dữ liệu GIS

Quy trình xử lý ảnh bắt đầu bằng việc nắn chỉnh sai số hình học và bức xạ. Kỹ sư sử dụng các điểm khống chế tọa độ thực địa để định vị ảnh vệ tinh chính xác. Các thuật toán phân loại có kiểm định giúp nhận diện lớp phủ bề mặt đô thị. Dữ liệu raster từ ảnh viễn thám được chuyển đổi thành các lớp vector trong phần mềm GIS. Hệ thống tiến hành gán ghép thông tin thuộc tính cho từng vùng không gian tương ứng. Cơ sở dữ liệu GIS hợp nhất cho phép thực hiện các phép truy vấn và phân tích đa tiêu chí. Các lớp dữ liệu thủy văn, giao thông và sử dụng đất được xếp chồng để đánh giá tổng thể. Phương pháp này bảo đảm dữ liệu luôn được cập nhật đồng bộ và có tính hệ thống cao.

IV. Ứng dụng thực tiễn của công nghệ GIS RS tại TP

Công nghệ địa tin học mang lại giá trị thực tiễn to lớn cho công tác quản trị đô thị hiện đại. Tại Thành phố Hồ Chí Minh, GIS và RS đã trở thành công cụ đắc lực hỗ trợ quy hoạch hạ tầng. Cơ quan quản lý dễ dàng mô phỏng các kịch bản ngập úng dựa trên mô hình số hóa độ cao địa hình. Dữ liệu viễn thám đa thời gian giúp phát hiện sớm các vi phạm trật tự xây dựng và biến động đất đai. Việc tích hợp GIS trong phân luồng giao thông giảm thiểu đáng kể tình trạng ùn tắc vào giờ cao điểm. Ngành y tế ứng dụng bản đồ dịch tễ để khoanh vùng và kiểm soát các ổ dịch bệnh truyền nhiễm. Công tác quản lý mạng lưới cấp thoát nước và lưới điện đạt độ chính xác cao nhờ định vị không gian. Bản đồ học số hóa còn hỗ trợ hiệu quả hoạt động nghiên cứu và giảng dạy tại các trường đại học. Sự phát triển của dữ liệu lớn và trí tuệ nhân tạo sẽ tiếp tục thúc đẩy tiềm năng công nghệ này. Địa tin học đóng vai trò trung tâm trong tiến trình xây dựng đô thị thông minh bền vững.

4.1. Giám sát biến động đô thị và quản lý ngập lụt

Thành phố Hồ Chí Minh thường xuyên đối mặt với triều cường và mưa lớn gây ngập. Mô hình số độ cao kết hợp viễn thám radar giúp mô phỏng chính xác vùng trũng ngập. Bản đồ chuyên đề thể hiện trực quan các tuyến đường có nguy cơ ngập sâu. Dữ liệu ảnh nhiệt hồng ngoại phân tích hiện tượng đảo nhiệt đô thị hiệu quả. Các nhà quy hoạch sử dụng thông tin này để bố trí không gian xanh hợp lý. Công nghệ GIS hỗ trợ cảnh báo sớm các điểm sạt lở bờ sông tại ngoại thành. Việc theo dõi biến dạng bề mặt qua ảnh radar mang lại độ tin cậy cao. Chính quyền thành phố chủ động triển khai giải pháp xây dựng hạ tầng thoát nước bền vững.

4.2. Xây dựng đô thị thông minh và chuyển đổi số địa không gian

Đô thị thông minh đòi hỏi nền tảng dữ liệu địa không gian dùng chung chuẩn xác. Hệ thống GIS hỗ trợ quản lý toàn diện mạng lưới hạ tầng ngầm như cấp nước và cáp quang. Bản đồ 3D tái hiện trực quan không gian kiến trúc cảnh quan đô thị. Sự tích hợp giữa GIS và mô hình thông tin công trình BIM tối ưu hóa quản lý dự án xây dựng. Dữ liệu viễn thám cập nhật liên tục biến động sử dụng đất phục vụ công tác thanh tra. Người dân có thể tiếp cận bản đồ quy hoạch trực tuyến minh bạch qua cổng dịch vụ công. Các trường đại học tiếp tục đóng góp nhân lực chất lượng cao thông qua các đề án nghiên cứu chuyên sâu. Chuyển đổi số địa không gian trở thành động lực then chốt cho sự phát triển.

Nội dung chính

TỔNG QUAN VỀ GIÁO TRÌNH BẢN ĐỒ HỌC GIS & RS

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Bản đồ học GIS & RS do Thạc sĩ Lê Chí Lâm biên soạn, phát hành năm 2014 dưới sự quản lý học thuật của Bộ Giáo dục và Đào tạo và Trường Đại học Công nghệ TP.HCM (HUTECH). Môn học giữ vị trí kiến thức cơ sở ngành trong chương trình đào tạo bậc đại học và cao học thuộc các nhóm ngành Khoa học Trái đất, Địa lý học, Quản lý Tài nguyên - Môi trường và Kỹ thuật Trắc địa - Bản đồ.

Mục tiêu học tập của giáo trình là trang bị cho người học hệ thống lý luận về bản đồ học, các phương pháp toán học trong thành lập và khai thác bản đồ địa lý; cung cấp hệ thống khái niệm kỹ thuật và công nghệ thông tin của Hệ thống thông tin địa lý (GIS) cùng các nguyên lý thu nhận, giải đoán ảnh viễn thám (Remote Sensing - RS). Về cấu trúc, giáo trình được thiết kế thành 9 bài học theo trình tự phát triển từ nền tảng lý thuyết bản đồ học truyền thống, chuyển tiếp sang cấu trúc dữ liệu và phân tích không gian trên máy tính, kết thúc bằng công nghệ viễn thám và xử lý ảnh vệ tinh.

Đặc điểm của tài liệu là sự tích hợp ba phân môn có tính liên kết hữu cơ: Bản đồ học - GIS - Viễn thám trong một chỉnh thể học liệu. Nội dung được biên soạn trên cơ sở tổng hợp tài liệu chuyên khảo trong nước và quốc tế, tập trung phân tích các thông số kỹ thuật, công nghệ tin học không gian (Geomatics/Geoinformatics) và định hướng ứng dụng thực tế vào công tác quản lý tài nguyên và giám sát môi trường tại Việt Nam.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình gồm 9 bài học phân chia theo logic nhận thức kỹ thuật:

• Bài 1: Tổng quan chung về bản đồ học: Giới thiệu định nghĩa bản đồ học của K. Salishev và Hội Bản đồ thế giới (1995); phân tích đối tượng nhận thức là không gian cụ thể của các đối tượng địa lý; phân định ba phân ngành chính: Bản đồ học lý thuyết, Toán bản đồ, Đồ bản; làm rõ các tính chất cơ bản (cơ sở toán học, ngôn ngữ hình ảnh - ký hiệu, sự tổng quát hóa) và 4 yếu tố cấu thành bản đồ địa lý (yếu tố nội dung, cơ sở toán học, yếu tố hỗ trợ, yếu tố bổ sung).
• Bài 2: Cơ sở toán học bản đồ: Phân tích hình dạng Trái Đất (mặt Geoid theo Lixtinh 1873, Elipsoid Trái Đất và Elipsoid Quy chiếu); hệ tọa độ địa lý, tọa độ cực cầu, tọa độ vuông góc phẳng Đề Các; lý thuyết sai số và phương trình phép chiếu $x = f_1(\varphi, \lambda), y = f_2(\varphi, \lambda)$; phân tích các phép chiếu thực tế: phép chiếu hình nón đứng đồng góc dùng cho bản đồ Việt Nam (vĩ tuyến chuẩn $11^\circ$ và $21^\circ$), phép chiếu Gauss, phép chiếu UTM ($k = 0{,}9996$ cho múi $6^\circ$, $k = 0{,}9999$ cho múi $3^\circ$).
• Bài 3: Ngôn ngữ bản đồ: Phân tích hệ thống ký hiệu quy ước; mối quan hệ giữa "vỏ" không gian và "nhân" ý nghĩa nội dung; phân loại 11 phương pháp biểu hiện nội dung bản đồ: phương pháp ký hiệu, ký hiệu dạng đường, biểu đồ định vị, chấm điểm, đường đẳng trị, nền chất lượng, vùng phân bố, ký hiệu đường chuyển động, bản đồ biểu đồ (cartodiagram), bản đồ đồ giải (cartogram), cùng nguyên tắc phối hợp phương pháp.
• Bài 4 & 5: Tổng quan và các thành phần của GIS: Xác định bản chất thông tin địa lý; đối chiếu GIS với các hệ thống thông tin thông thường; chi tiết hóa 5 thành phần cấu trúc của hệ thống: Thiết bị phần cứng (Hardware), Phần mềm (Software), Chuyên viên (Expertise), Dữ liệu địa lý (Geographic Data), Chính sách và quản lý (Policy and Management).
• Bài 6 & 7: Cấu trúc dữ liệu và đặc điểm của GIS: Trình bày mô hình không gian Vector và Raster; cơ chế chuyển đổi qua lại giữa Vector và Raster; phân tích ưu - nhược điểm của từng định dạng; cấu trúc dữ liệu thuộc tính; trình bày các chức năng xử lý không gian cốt lõi: chồng lớp bản đồ (Map Overlaying), phân loại lại thuộc tính (Reclassification), phân tích không gian (Spatial Analysis), tìm kiếm đối tượng (Searching), nội suy không gian (Spatial Interpolation) và tính diện tích (Area Calculation).
• Bài 8 & 9: Kỹ thuật viễn thám và xử lý thông tin viễn thám: Cung cấp cơ sở vật lý về sóng điện từ, các nguồn năng lượng và nguyên tắc bức xạ; cấu tạo sensor và hệ thống thu nhận dữ liệu vệ tinh (LANDSAT, SPOT, MOS-1, tàu vũ trụ Liên Xô, máy bay); kỹ thuật giải đoán ảnh bằng mắt và bằng máy tính; phân loại ảnh số và đặc tính phản xạ phổ của các kênh phổ.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình thiết lập hệ thống lý luận khoa học thông qua các nền tảng:

• Lý thuyết phương pháp luận: Bản đồ học như một phương pháp nhận thức khoa học dựa trên mô hình hóa không gian; cấu trúc 4 giai đoạn nhận thức thực tế của L. Ratajski; khái niệm phân tích bản đồ của A.M. Berliant.
• Nguyên lý toán - trắc địa: Bề mặt Geoid, hình học Elipsoid (Kraxovski, WGS-84); các tham số hệ quy chiếu VN-2000 (điểm gốc $N_{00}$ tại Viện Nghiên cứu Địa chính, Hoàng Quốc Việt, Hà Nội; lưới chiếu UTM).
• Khung cấu trúc thông tin: Cấu trúc phân lớp dữ liệu địa lý; mô hình không gian dạng điểm (point), đường (line), vùng (polygon) trong cấu trúc vector; cấu trúc ma trận điểm ảnh (grid cell) trong raster.

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Xác định tọa độ địa lý và tọa độ phẳng; tính toán sai số và tỷ lệ bản đồ; chuyển đổi mô hình dữ liệu raster sang vector; thao tác kỹ thuật nắn chỉnh và phân loại ảnh viễn thám trên máy tính.
• Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Đọc hiểu và phân tích cấu trúc bản đồ chuyên đề; thực hiện các phép phân tích không gian đa tầng (chồng lớp bản đồ, phân loại dữ liệu, nội suy không gian); giải đoán các yếu tố tự nhiên và kinh tế - xã hội qua ảnh vệ tinh.
• Năng lực ứng dụng thực tiễn (Practical competencies): Thiết kế khung bố cục bản đồ; lựa chọn phép chiếu phù hợp với vị trí địa lý lãnh thổ; ứng dụng GIS và dữ liệu ảnh viễn thám phục vụ thống kê diện tích, điều tra hiện trạng đất đai và quản lý tài nguyên.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình áp dụng phương pháp sư phạm diễn dịch kết hợp thực nghiệm kỹ thuật, đi từ các định lý toán bản đồ học, quang học viễn thám đến các thao tác xử lý không gian số. Lý thuyết được chuẩn hóa theo từng đơn vị kiến thức độc lập nhưng có mối liên kết tuần tự qua từng bài học.

Hệ thống câu hỏi ôn tập được bố trí ở phần kết thúc của mỗi bài học (từ Bài 1 đến Bài 9). Các bài tập tập trung vào việc củng cố tư duy logic và kỹ năng giải quyết vấn đề kỹ thuật, ví dụ:

• Phân tích sơ đồ 4 quá trình nhận thức thực tế của L. Ratajski.
• So sánh tham số kỹ thuật giữa phép chiếu Gauss ($k=1$) và UTM ($k=0{,}9996$).
• Nhận diện lưới chiếu bản đồ qua cấu trúc kinh - vĩ tuyến.
• Đánh giá ưu điểm và hạn chế giữa cấu trúc dữ liệu raster và vector.
• Xây dựng quy trình từng bước giải đoán ảnh viễn thám chuyên đề.

Quy chế đánh giá kết quả học tập của môn học được xác định cụ thể:

• Điểm quá trình (trọng số 30%): Hình thức kiểm tra, mức độ chuyên cần và nội dung đánh giá do giảng viên quyết định dựa trên điều kiện thực tế tại cơ sở đào tạo.
• Điểm kết thúc học phần (trọng số 70%): Thi viết theo hình thức tự luận trong thời gian 60 phút. Phạm vi đề thi bao quát toàn bộ nội dung lý thuyết và bài tập từ Bài 1 đến Bài 9.

Hướng dẫn tự học đối với sinh viên được văn bản hóa cụ thể:

1. Đọc kỹ mục tiêu bài học và phần tóm tắt trước khi nghiên cứu nội dung chi tiết.
2. Đọc và ghi chú các luận điểm lý thuyết theo từng đề mục nhỏ.
3. Tự trả lời toàn bộ hệ thống câu hỏi ôn tập ở cuối mỗi bài học mà không nhìn tài liệu tóm tắt.
4. Hoàn thành đầy đủ bài tập tính toán và tra cứu thêm các tài liệu chuyên khảo được gợi ý.

---

Điểm nổi bật và cập nhật

• Chuẩn hóa hệ quy chiếu quốc gia: Giáo trình phản ánh bước chuyển đổi công nghệ đo đạc tại Việt Nam. Thay thế dữ liệu tính toán cũ trên Elipsoid Kraxovski (Hệ Hà Nội 72) và Elipsoid Everest (giai đoạn trước 1975) bằng Hệ quy chiếu và Hệ tọa độ quốc gia VN-2000 (sử dụng Elipsoid WGS-84 toàn cầu được định vị phù hợp với lãnh thổ Việt Nam; lưới chiếu UTM).
• Tích hợp xu hướng công nghệ Geomatics: Môn học mở rộng phạm vi từ bản đồ giấy truyền thống sang khoa học bản đồ số (Digital Cartography), tích hợp các khái niệm về mô hình số độ cao (DEM), hệ thống thông tin địa lý và công nghệ tin học không gian (Geoformatics).
• Hệ thống hóa dữ liệu vệ tinh thực tế: Tài liệu cập nhật thông số và cơ chế vận hành của các thế hệ vệ tinh quan sát Trái Đất phổ biến: LANDSAT (Mỹ), SPOT (Pháp), MOS-1 (Nhật Bản) và các hệ thống tàu vũ trụ nghiên cứu tài nguyên của Liên Xô.
• Gắn kết thực tiễn lịch sử và pháp lý ngành đo đạc Việt Nam: Cung cấp tư liệu lịch sử đo đạc từ thời phong kiến (Bản đồ Hồng Đức năm 1460-1497, Đại Nam Nhất Thống Toàn Đồ), thời kỳ Pháp thuộc, đến các mốc pháp lý hiện đại như Nghị định 19-2002/NĐ-CP thành lập Cục Đo đạc và Bản đồ thuộc Bộ Tài nguyên và Môi trường; trích dẫn tài liệu quy chuẩn Atlat Quốc gia Nước Cộng hòa Xã hội Chủ nghĩa Việt Nam (xuất bản năm 1996).

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

• Sinh viên đại học và học viên cao học: Giáo trình phục vụ trực tiếp sinh viên từ năm thứ hai hoặc năm thứ ba thuộc các chuyên ngành: Địa lý học, Bản đồ học, Kỹ thuật Trắc địa - Bản đồ, Quản lý Đất đai, Khoa học Môi trường và Quản lý Tài nguyên Thiên nhiên.
• Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học bắt buộc phải hoàn thành các học phần nền tảng về Tin học đại cương (sử dụng thành thạo máy tính, quản lý tệp dữ liệu) và Địa lý đại cương (hiểu biết về hình thái bề mặt Trái Đất, tọa độ địa lý và các quy luật tự nhiên).
• Giảng viên chuyên ngành: Tài liệu đóng vai trò là khung đề cương chuẩn để thiết kế bài giảng lý thuyết 9 bài, biên soạn ngân hàng câu hỏi kiểm tra định kỳ và xây dựng đề thi tự luận kết thúc học phần 60 phút.
• Cán bộ kỹ thuật và chuyên viên tự học: Đóng vai trò là tài liệu tham khảo kỹ thuật cho kỹ sư trắc địa, chuyên viên phân tích GIS tại các viện nghiên cứu, sở ban ngành quản lý tài nguyên và quy hoạch lãnh thổ cần nắm vững bản chất toán học của các phép chiếu và quy trình giải đoán ảnh số.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?
Tài liệu được biên soạn phục vụ sinh viên bậc đại học, học viên sau đại học khối ngành Khoa học Trái đất, Địa lý, Quản lý Tài nguyên - Môi trường, Trắc địa - Bản đồ, cũng như các kỹ thuật viên GIS cần nắm vững lý thuyết nền tảng.

2. Cần kiến thức nền nào trước khi tiếp cận giáo trình?
Người học cần trang bị kiến thức tiên đề về Địa lý đại cương (khái niệm vỏ địa lý, kinh tuyến, vĩ tuyến, địa hình) và Tin học căn bản (nguyên lý phần cứng, cấu trúc bộ nhớ, định dạng lưu trữ dữ liệu).

3. Điểm khác biệt của giáo trình này so với các tài liệu bản đồ học truyền thống?
Giáo trình không giới hạn ở kỹ thuật vẽ bản đồ trên giấy mà tích hợp trực tiếp Bản đồ học toán học với công nghệ GIS hiện đại và kỹ thuật Viễn thám số; đồng thời chuẩn hóa theo Hệ quy chiếu quốc gia VN-2000.

4. Quy trình tự học giáo trình như thế nào để đạt hiệu quả cao nhất?
Người học cần thực hiện theo quy trình 4 bước được tác giả nêu tại phần Hướng dẫn: Đọc trước mục tiêu và tóm tắt bài học; nghiên cứu chi tiết từng đề mục nội dung; tự trả lời câu hỏi ôn tập cuối bài; hoàn thiện các bài tập tính toán và liên hệ thực tế.

5. Giáo trình có các công cụ đánh giá và tài liệu bổ trợ nào đi kèm?
Cuối mỗi bài học đều có phần "Tóm tắt" cô đọng kiến thức cốt lõi và hệ thống "Câu hỏi ôn tập" tự luận; phần đầu có đề cương chi tiết môn học, phân bổ trọng số đánh giá (30% quá trình, 70% thi kết thúc học phần) và danh mục tài liệu tham khảo chuyên ngành.

---

Kết luận

Giáo trình Bản đồ học GIS & RS của ThS. Lê Chí Lâm là tài liệu học thuật tổng hợp đồng bộ ba cấu phần cốt lõi của công nghệ không gian: lý luận bản đồ học toán học, mô hình phân tích GIS và phương pháp thu nhận thông tin viễn thám.

Lộ trình học tập đề xuất theo cấu trúc tài liệu: $$\text{Bài 1, 2, 3 (Cơ sở bản đồ và phép chiếu)} \longrightarrow \text{Bài 4, 5, 6, 7 (Kiến trúc GIS và phân tích dữ liệu)} \longrightarrow \text{Bài 8, 9 (Viễn thám và xử lý ảnh vệ tinh)}$$

Để đào sâu chuyên môn, người học nên kết hợp nghiên cứu giáo trình cùng các văn bản quy chuẩn đo đạc của Bộ Tài nguyên và Môi trường (các quy định về Hệ quy chiếu VN-2000), Atlat Quốc gia Việt Nam (1996) và các phần mềm xử lý không gian chuyên dụng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM BẢN ĐỎ HỌC GIS & RS Biên Soạn: ThS. Lê Chí Lâm www.vn BẢN ĐỒ HỌC GIS & RS Ấn bản 2014 „c MỤC LỤC s00.V BÀI 1: TỔNG QUAN CHUNG VỀ BẢN ĐỒ HỌC. HH TH HH nàn HH ngàng, 1 1.1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ BẢN ĐỒ HỌC. nh nọ nọ nh 1 1.

ch nh HT nh ni ni ni ch 0 0 0 10 100 80080918 1 1.2 Đối tượng và nhiệm vụ của Bản đồ học.3 Những bộ môn cơ bản của khoa học bản đồỒ. ch nh nhờ 3 1.4 Mối quan hệ giữa Bản đồ học với các bộ môn khoa hỌC.2 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN BẢN ĐỒ HỌC. ---- SH TH ng ngư 8 1,2.1 Bản đồ học thời CỔ ỞÏ. HH nọ vn rr 8 1,2.2 Bản đồ học thời trung cổ và thời kỳ phục hưng.4 Lịch sử phát triến ngành đo vẽ ở Việt Nam.

HH HH HH ng ky 12 1.1 Những tính chất cơ bản của bản đồ địa lý. HH HH HH, 15 1.2 Bản đồ thành lập trên cơ sở toán hỌC. cu nh nh ch re 16 1.3 Bản đồ sử dụng ngôn ngữ hình ảnh - ký hiệu 16 1.4 Bản đồ có sự tổng quát hOÁ. HH TH tk vế 18 1.4 CÁC YẾU TỔ CẤU THÀNH BẢN ĐỒ ĐỊA LÝ.

HH ng ng ng gen 18 1.1 Yếu tố nội dung. EEDEE EEE AAA GAEDE BEES 19 1.3 Yếu tố hỗ ETỢ. LH HH HH HH Tu tt ng 19 1.4 Yếu tố bổ sung.5 Vai trò và ý nghĩa của bản đồ. cá on nọ ch ch cv 20 TOM TAT .-- ST HH HH HH THAY HE HE.E1 1 21 CÂU HỎI ÔN TẬP.

23 BÀI 2: CƠ SỞ TOÁN HỌC BẢN ĐỒ. HH HH HH no HH TH HH khay 24 2.1 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN.-- - SH TH TT HH ng nh 2.1 Trái đất - hình dạng và kích thƯỚC. --- HH SH KT ko cry 2.2 Những điểm cơ bản trên Flipsoid trái đất.4 TOA U6 CUC COU ee ceecccnce cee td.2 CƠ SỞ TOÁN HỌC CỦA BẢN ĐỒ ĐỊA LÝ. HH HH HH HH HH như VN».2 Tỷ lệ bản đồ.3 Phép chiếu hình bản đồ 2.4 Những phép chiếu dùng cho bản đồ có kí hiỆU.

Ăn HH nhe 36 mm Mục Lục 2.5 Cách nhận biết phép ChÍẾU. nàn nọ cọ ch cv vớ 40 2.6 Lựa chọn phép chiếu trong thiết kế, biên tập và thành lập bản đồ.7 Các yếu tố khác trong cơ sở toán học của bản đồ địa lÍ. «HH THAY HH HH HT HERT. 43 CÂU HỎI ÔN TẬP.

45 BÀI 3: NGÔN NGỮ BẢN ĐỒ. HH HH HH HH TH HH HH TH HH HH HH HH3 46 3.1 KHÁI QUÁT VỀ NGÔN NGỮ BẢN ĐÔ. nọ ng nga vn 46 3.- SH TH TH TH TH HH nh 47 3.1 Thành phần cơ bản, hệ thống ký hiệu đặc thù của ngôn ngữ bản đồ.2 Cái "vỏ" không gian và "nhân"ý nghĩa nội dung. --c- on nh re 50 3.3 Tính xác định không gian và sự thay đối theo thời gian.4 Tính xác định nội dung và sự thay đối theo thời gian.

HH HH HH HH nen se 3.3 CHỮ VIẾT TRÊN BAN ĐỒ. HH HH HH HH HH HH THAY HH gHEk 3.1 Chữ viết và ghí chú trên bản đồ. cán HH HH nen Hy 3.2 Địa danh và sự viết chuyển các địa danh trên bản đồ.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP BIỂU HIỆN BẢN ĐỒ. HH HH khe 3.1 Phương pháp kÍ hiỆU.

cn HH c c i c i c v crv 3.2 Phương pháp ký hiệu dạng đƯỜng .--- nu ch ch chi ree 3.3 Phương pháp biếu đồ định VỊ. EERE EERE EEE EERE EERE EEE EEE EEE 3.4 PhUONG PHAP CHAM GEM occ ccc tt EEE TELE ELLE LEED EEE E EERE EERE EE EEE EEE 3.5 Phương pháp đường đẳng trị.6 Phương pháp nền chất lượng 3.7 Phương pháp vùng phân ĐỖ.8 Phương pháp kí hiệu đường chuyển động .9 Phương pháp bản đồ biểu đồ (cartodiagram) .10 Phương pháp bản đồ đồ giải (CarfOgraim). --- ch nh nh nh re 3.11 Vận dụng và phối hợp các phương pháp biểu hiện bản đồ. BÀI 4: TỔNG QUAN CHUNG VỀ GIS.

--- SH TH ng ngư 4.1 Ý NIỆM VỀ THÔNG TIN ĐỊA LÝ .1 Thông tín địa lý là gÌ?. HH HH HH HH kg ng nề rhàu.3 Thông tin địa lý được thể hiện như thế nào?.2 HE THONG THONG TIN Tố.2 Phân biệt GIS và các hệ thống khác.3 Cơ sở khoa học và các Ứng dỤng. ccc ng HH ng. CÂU HỎI ÔN TẬP.csee BÀI 5: CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ .+ 104 Mục Lục Fg 5.1 CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH CỦA GIS.---- -Ă SH TH ng ng ng re 104 5.1 Thi€t Di (NAFAWALEC) TP h6 .3 Bộ nhớ trong (RAM).

an nh nh rrề .4 Bộ sắp xếp và lưu trữ ngoài (diskette, harddisk, CD-ROM).5 Các bộ phận dùng để nhập dữ liệu (TNPUT DEVTCES). nen ra 107 5,2,6 Các bộ phận để in ấn (OUTPUT DEVICES). Ăn HH HH TH HH HH ng như LÝ 3/00/0213 0(241ai 200006666.5 DỮ LIỆU ĐỊA LÝ (GEOGRAPHIC DATA) .6 CHÍNH SÁCH VÀ QUẢN LÝ (POLICY AND MANAGEMENT).- sec sese 111 rẻ ẽẻ. 112 CÂU HỎI ÔN TẬP.

113 BÀI 6: MÔ HÌNH VÀ CẤU TRÚC DỮ LIỆU TRONG GIS .-ĂĂĂSS Si Sssessse 114 6.1 MÔ HÌNH THÔNG TIN KHÔNG GIAN. EEE E EA EE EEE A EE EE EAA EEE OnE EE Ena E Seana eE 115 8 N3. EERE EEE E EEA EE EEE H EE EE EAA EEE OnE E Etna E Seana eE 118 6.3 Chuyến đối cơ sở dữ liệu dạng vector Và raSf@T. HH HH hề 119 6,1.4 Thuận lợi và bất lợi của dữ liệu raster và VeCEOT.«cH nh ch 120 6.2 MÔ HÌNH DỮ LIỆU THUỘC TÍNH.

BÀI 7: CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ .1 KHẢ NĂNG CHÔNG LỚP CÁC BẢN ĐÔ (MAP OVERLAYTNG).2 KHẢ NĂNG PHÂN LOẠI CÁC THUỘC TÍNH (RECLASSTFICATION) .3 KHẢ NĂNG PHÂN TÍCH (SPATIAL ANALYSIS). -- cu KH uc ni vi ế 132 7. cuc HT nh cọc nh che 136 7.3 Tính diện tích (Area CalCUlatÍOfi}.139 CÂU HỎI ÔN TẬTP. SH TH HH HH HH HA HH HH HH 140 BÀI 8: KỸ THUẬT VIỄN THÁM.

Ăn TH HH TH HH HH TH ng 141 8.-- HH HH HH KH HA HH HH HH 141 8.2 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN KỸ THUẬT VIỄN THÁM .3 NHỮNG BƯỚC PHÁT TRIỂN VIỄN THÁM Ở VIỆT NAM.4 CƠ SỞ KỸ THUẬT VIỄN THÁM. nọ HH ng se 149 8.1 Đặc tính của sóng điỆn tỪ. cọc ii ch 149 8.2 Các quá trình của kỹ thuật Viễn thám .- ác T HH HH HH HH key 151 8.5 CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG VÀ NGUYÊN TẮC BỨC XẠ.6 NHỮNG TÁC ĐỘNG CỦA NĂNG LƯỢNG ĐỐI VỚI CÁC ĐỐI TƯỢNG BỀ MẶT ĐẤT.7 CÁC YẾU TỔ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ PHẢN XẠ.1 Thành phần vật chất. HH HT ch cv 160 8.

bE EEE AEEaa 160 8.8 SENSOR VA HE THONG THONG TIN VIEN THAM.1 Hệ thống thông tin anh.2 Hệ thống thông tín không bằng ảnh. cu nọ nh ch che 165 8.9 CÁC HỆ THỐNG THU NHẬN. LH HH HH HH HH như nhưy 166 8.1 Vệ tính LANDSAT.2 VE LIND SPOT Ô -c.3 VE tinh quan sát biến MOS-1. HH HH nh nh nh nh nen nh nh nhe re 173 8.4 Tàu vũ trụ Liên Xô.6 Các thiết bị thu nhận đặt trên tầng máy bay.

HH HH nh.---ScSS SH Siekserrserrsrrxrre CÂU HỎI ÔN TẬP BÀI 9: XỬ LÝ THÔNG TIN VIỄN THÁM .1 CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA HÌNH ẢNH.-- - Ăn HH nh nh 182 9.2 CẤU TẠO BĂNG TỪ.-- SH Họ HH HH HH như 9.1 Các bước giải đoán ảnh. nh no ii ki ki ch 187 9.2 Các yếu tố của ảnh cần giải đoán.3 Cac yéu tố tự nhiên cần chú ý khi giải đoán. con cv ch 192 9.4 Quy trình giải đoán ảnh thành lập bản đồ chuyên đề.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP VÀ THIẾT BỊ XỬ LÝ THÔNG TIN VIỄN THÁM.1 Phương pháp xử lý bằng mẮT. HH HH HH HH HH HH 194 9.2 Phương pháp xử lý bằng máy tính.- HH ho nho tohrườ 194 9.3 Phân loại ảnh.5 MỘT SỐ TÍNH NĂNG CỦA CÁC KÊNH PHỔ.

SH ng re 198 1). 201 CÂU HỎI ÔN TẬP. “ TÀI LIỆU THAM KHẢO.- HH HH HH HH HH HH HH HA HH 206 HƯỚNG DẪN HƯỚNG DẪN MO TA MON HỌC Bản đồ học GIS & RS là một trong những môn học nhằm cung cấp kiến thức cơ bản cho sinh viên muốn nghiên cứu về lý thuyết về Bản đồ học, Địa lý học. Cung cấp cho sinh viên hệ thống kiến thức cơ bản về bản đồ học, bản đồ địa lí, các phương pháp thành lập và sử dụng bản đồ địa lí, những khái niệm, kiến thức về Hệ thống thông tin địa lý (GIS) và Viễn thám.

Môn học giới thiệu những nội dung cơ bản về bản đồ học, về các bản đồ chuyên đề, tập trung vào phân tích khía cạnh kỹ thuật và công nghệ thông tin của hệ thống GIS. Giới thiệu về hệ thông tin địa lý (GIS) và về mô hình số địa hình. Môn học cũng giới thiệu các ứng dụng và khả năng phát triển của GIS trong việc ứng dụng vào các lĩnh vực kinh tế xã hội. Hệ thống thông tin địa lý (GIS) cung cấp cho sinh viên những khái niệm về những nguyên tắc thành lập một bản đồ trên máy tính, cấu trúc dữ liệu, mô hình dữ liệu Vector va Raster.

Hệ thống thông tin điạ lý là công cụ để tích hợp lưu trữ và thông tin điạ lý, thực hiện các bài toán phân tích không gian. Trang bị cho sinh viên khái niệm cơ bản, chức năng, thành phần chính và các ứng dụng của GIS, đặc biệt là các ứng dụng GIS trong các lãnh vực nghiên cứu khoa học trái đất. Những kiến thức về viễn thám cung cấp cho sinh viên các khái niệm về sóng điện từ, những nguyên lý chung khi vệ tỉnh thu nhận ảnh trên trái đất, các loại ảnh vệ tinh, độ phân giải và khả năng ứng dụng của nó. Tập giáo trình này được thực hiện trên cơ sở tổng hợp của nhiều tài liệu trong và ngoài nước của nhiều tác giả nhằm mục địch cung cấp cho các sinh viên một tài liệu tổng hợp để phục vụ cho việc học tập, nghiên cứu và ứng dụng GIS, Viễn thám, Bản đồ học trong các lãnh vực, đặc biệt trong quản lý tài nguyên môi trường.

HƯỚNG DAN NỘI DUNG MÔN HỌC — Bài 1. Tổng quan chung về bản đồ học: Bài này cung cấp cho học viên khái niệm về Giới thiệu khái quát về khoa học Bản đồ, đối tượng, nhiệm vụ và các phương pháp nghiên cứu ứng dụng bản đồ, nắm vững cơ sở toán học, các thành phần chính của một bản đồ, quá trình tổng quát hóa và phân loại bản đồ.