Luận văn thạc sĩ bản đổ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý ứng dụng phần mềm mã nguồn mở trong giảng dạy các phương pháp thể hiện nội dung bản đồ chuyên đề

Luận văn thạc sĩ ứng dụng bản đồ viễn thám và GIS, phần mềm mã nguồn mở trong giảng dạy phương pháp thể hiện bản đồ chuyên đề hiệu quả.

• Tác giả: Nguyễn Thị Thuận
• Người hướng dẫn: TS. Lê Minh Vĩnh
• Trường học: Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP.HCM
• Chuyên ngành: Bản đồ, viễn thám và hệ thống thông tin địa lý
• Đề tài: Ứng dụng bản đồ viễn thám và GIS với phần mềm mã nguồn mở trong giảng dạy bản đồ chuyên đề
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Giới thiệu

Luận văn thạc sĩ 'Ứng Dụng Bản Đồ Viễn Thám Và GIS Với Phần Mềm Mã Nguồn Mở Trong Giảng Dạy Bản Đồ Chuyên Đề' tập trung vào việc nghiên cứu và ứng dụng các công nghệ bản đồ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong giáo dục. Luận văn nhấn mạnh tầm quan trọng của việc sử dụng phần mềm mã nguồn mở như một giải pháp hiệu quả và tiết kiệm chi phí trong giảng dạy bản đồ chuyên đề. Đề tài này không chỉ mang ý nghĩa khoa học mà còn có giá trị thực tiễn cao, đặc biệt trong bối cảnh giáo dục địa lý và công nghệ bản đồ đang phát triển mạnh mẽ.

1.1. Lý do chọn đề tài

Việc sử dụng phần mềm mã nguồn mở trong giảng dạy GIS và bản đồ chuyên đề chưa được quan tâm đúng mức tại Việt Nam. Luận văn này nhằm khắc phục khoảng trống đó bằng cách nghiên cứu và đề xuất các giải pháp ứng dụng phần mềm mã nguồn mở như QGIS, MapWindow GIS, gvSIG và uDig trong giáo dục. Đây là một hướng đi phù hợp với định hướng của Bộ Giáo dục và Đào tạo, đồng thời đáp ứng xu hướng chung của thế giới.

1.2. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của luận văn là đánh giá khả năng sử dụng phần mềm mã nguồn mở trong giảng dạy bản đồ chuyên đề. Cụ thể, luận văn tập trung vào việc so sánh và đánh giá các chức năng trình bày bản đồ của bốn phần mềm GIS mã nguồn mở phổ biến, từ đó đề xuất phần mềm phù hợp nhất cho mục đích giảng dạy.

II. Tổng quan về bản đồ chuyên đề và phần mềm mã nguồn mở

Luận văn cung cấp cái nhìn tổng quan về bản đồ chuyên đề và các phương pháp thể hiện nội dung bản đồ. Đồng thời, nghiên cứu cũng phân tích các phần mềm mã nguồn mở GIS, bao gồm ưu điểm, nhược điểm và khả năng ứng dụng trong giáo dục. Các phần mềm như QGIS, MapWindow GIS, gvSIG và uDig được đánh giá dựa trên các tiêu chí cụ thể liên quan đến chức năng trình bày bản đồ.

2.1. Bản đồ chuyên đề

Bản đồ chuyên đề là công cụ quan trọng trong việc thể hiện các thông tin địa lý chuyên sâu. Luận văn hệ thống hóa các phương pháp thể hiện nội dung bản đồ, bao gồm phương pháp biểu đồ, phương pháp ký hiệu và phương pháp phân vùng. Đây là cơ sở lý thuyết quan trọng để đánh giá khả năng của các phần mềm GIS.

2.2. Phần mềm mã nguồn mở

Các phần mềm mã nguồn mở như QGIS, MapWindow GIS, gvSIG và uDig được nghiên cứu kỹ lưỡng. Luận văn chỉ ra rằng các phần mềm này không chỉ miễn phí mà còn có khả năng tùy biến cao, phù hợp với nhu cầu giảng dạy và nghiên cứu. Tuy nhiên, việc sử dụng chúng trong giáo dục vẫn còn nhiều hạn chế do thiếu tài liệu hướng dẫn và hỗ trợ.

III. Khảo sát và đánh giá các phần mềm GIS mã nguồn mở

Luận văn tiến hành khảo sát và đánh giá bốn phần mềm GIS mã nguồn mở dựa trên các tiêu chí cụ thể. Kết quả cho thấy gvSIG là phần mềm phù hợp nhất cho việc giảng dạy bản đồ chuyên đề nhờ khả năng tùy biến và hỗ trợ đa dạng các phương pháp thể hiện nội dung bản đồ.

3.1. Tiêu chí đánh giá

Các tiêu chí đánh giá bao gồm khả năng hiển thị dữ liệu, tính linh hoạt trong việc tùy biến giao diện và hỗ trợ các phương pháp thể hiện bản đồ. Những tiêu chí này được xây dựng dựa trên nhu cầu thực tế của việc giảng dạy bản đồ chuyên đề.

3.2. Kết quả khảo sát

Kết quả khảo sát cho thấy gvSIG đáp ứng tốt nhất các yêu cầu đặt ra. Phần mềm này không chỉ hỗ trợ đa dạng các phương pháp thể hiện bản đồ mà còn có giao diện thân thiện, dễ sử dụng. QGIS và MapWindow GIS cũng được đánh giá cao nhưng vẫn còn một số hạn chế về khả năng tùy biến.

IV. Thiết kế bài giảng thực hành

Dựa trên kết quả nghiên cứu, luận văn thiết kế các bài giảng thực hành sử dụng phần mềm gvSIG để hướng dẫn sinh viên các phương pháp thể hiện nội dung bản đồ chuyên đề. Các bài giảng này được thiết kế chi tiết, bám sát nội dung giảng dạy thực tế và có thể áp dụng ngay trong các khóa học đại học.

4.1. Nội dung bài giảng

Các bài giảng bao gồm hướng dẫn từ cơ bản đến nâng cao về cách sử dụng gvSIG để tạo và chỉnh sửa bản đồ chuyên đề. Mỗi bài giảng tập trung vào một phương pháp thể hiện cụ thể, giúp sinh viên nắm vững kiến thức và kỹ năng thực hành.

4.2. Ứng dụng thực tiễn

Các bài giảng này không chỉ phục vụ mục đích giảng dạy mà còn có thể được sử dụng như tài liệu tham khảo cho các nhà nghiên cứu và chuyên gia trong lĩnh vực GIS và bản đồ chuyên đề. Điều này góp phần thúc đẩy việc ứng dụng phần mềm mã nguồn mở trong giáo dục và nghiên cứu.

V. Kết luận và đề xuất

Luận văn kết luận rằng việc sử dụng phần mềm mã nguồn mở trong giảng dạy bản đồ chuyên đề là khả thi và mang lại nhiều lợi ích. gvSIG được đề xuất là phần mềm phù hợp nhất cho mục đích này. Ngoài ra, luận văn cũng đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo, bao gồm việc phát triển thêm tài liệu hướng dẫn và mở rộng ứng dụng phần mềm mã nguồn mở trong các lĩnh vực khác của giáo dục địa lý.

5.1. Kết luận

Luận văn đã chứng minh được giá trị của phần mềm mã nguồn mở trong giảng dạy bản đồ chuyên đề. Kết quả nghiên cứu không chỉ mang lại lợi ích cho giáo dục mà còn góp phần thúc đẩy sự phát triển của công nghệ GIS tại Việt Nam.

5.2. Đề xuất

Để phát huy tối đa tiềm năng của phần mềm mã nguồn mở, cần có thêm các nghiên cứu và tài liệu hướng dẫn chi tiết. Đồng thời, việc hợp tác giữa các trường đại học và tổ chức nghiên cứu sẽ giúp nâng cao hiệu quả ứng dụng GIS trong giáo dục và thực tiễn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Mở đầu: Giới thiệu chung về bối cảnh, mục tiêu và nội dung nghiên cứu của dé tài Chương 2. Tong quan vấn đề nghiên cứu: Trinh bày những van dé cơ bản về bản đồ chuyên dé, nội dung giảng dạy bản đồ chuyên dé và phần mềm mã nguồn mở. Khảo sát chức năng trình bày bản đồ của các phần mềm mã nguồn mở: Dua ra các tiêu chí đánh giá phần mềm mã nguồn mở gồm tiêu chí chung và tiêu chí cụ thé đối với việc trình bay bản đồ. Tiếp theo, khảo sát 4 phan mềm QGIS (QuantumGIS), MapWindow GIS, gvSIG, uDIG theo các tiêu chí nay.

Cuối cùng, tong hợp, so sánh kha nang ứng dụng của các phần mềm trong việc trình bay bản đồ và đề xuất phần mém thích hợp cho giảng dạy bản đồ chuyên dé Chương 4. Thiết kế bài giáng thực hành các phương pháp thể hiện nội dung bản đồ chuyên đề trên phần mềm gvSIG: Dua ra các yêu cầu đối với bài giảng và thiết kế nội dung bài giảng theo từng phương pháp thể hiện nội dung bản đồ chuyên đề. Kết luận: Nêu ra những kết quả luận văn đã đạt được cũng như những hạn chê của đề tài và hướng nghiên cứu. HVTH: Nguyễn Thi Thuận CBHD: TS.Lê Minh Vĩnh Luận văn thạc sỹ 11 CHUONG 2 TONG QUAN VAN DE NGHIEN CUU + Ban đồ chuyên đề > Khái niệm > Các phương pháp thé hiện nội dung bản đô chuyên dé > Nội dung giảng dạy bản đồ chuyên dé 4 Phần mềm mã nguồn mở > Khái niệm > Giấy phép mã nguôn mở > Uu, nhược điểm > Một số phan mém mã nguôn mở pho biến > Tình hình sử dụng phan mém mã nguồn mở + Tiểu kết HVTH: Nguyễn Thi Thuận CBHD: TS.Lê Minh Vĩnh Luận văn thạc sỹ 12 2.1 BAN ĐỎ CHUYEN DE 2.1 Khai niệm “Ban đồ chuyên dé là những ban do thé hiện chi tiết và thật day đủ một yếu to hoặc một vài yếu tô của bản đô dia lý chung, hoặc một vài hiện tượng, qua trình địa lý mà không thé hiện trên bản đồ địa lý chung.

Ban đô chuyên dé về một yếu tổ nào đó sẽ được dé cập day đủ các khía cạnh của yếu tô đó như nếu là vấn dé dân cư thì phải phản ánh dân số, mật độ, thành phan xã hội, nghệ nghiệp, độ tuổi. ví dụ như : yếu tô khí hậu là yếu to không có trên bản do địa lý chung nhưng trên bản đô khí hậu chuyên dé thì lại được dé cáp đây đu và hệ thong. Ban đồ chuyên dé có những đặc điểm chính sau: - Thể hiện rất chi tiết một mặt, một bộ phận của đối tượng, hiện tượng. Những đối tượng, hiện tượng này tôn tại trên mặt đất, trong lòng đất, trong bầu khí quyền hoặc trong xã hội loài người.

- Có sự phân chia nội dung chính và nội dung phụ. Nội dung chính là nội dung chuyên đề, còn nội dung phụ là các yếu tố cơ sở địa lý. - Đi sâu vào nội dung bên trong của hiện tượng, đi xa hơn những đặc điểm địa ly đơn thuần như hiện tượng địa chat, địa vật lý trọng trường.2 Các phương pháp thé hiện nội dung ban đồ chuyên dé Đề thể hiện nội dung chuyên dé, bản đồ chuyên dé thường sử dụng nhiều phương pháp thể hiện khác nhau. Phương pháp thể hiện nội dung bản đồ được hiểu là phương thức chuân quy định cách kết hợp các ký hiệu, màu sắc, đường nét.

dé diễn đạt yếu tố nội dung, dữ liệu của ban đồ. Phương pháp thể hiện nội dung bản dé, vì vậy, có một vai trò quan trọng trong việc quyết định chất lương sản phẩm bản dé. Việc lựa chọn phương pháp thé hiện nội dung bản đồ phù hợp sẽ góp phan rất lớn trong việc tăng hiệu quả truyền thông, diễn đạt nội dung và đảm bảo giá trị thông tin của bản đô. [10] Các phương pháp thé hiện nội dung bản đồ chuyên đề có thé được phân loại theo đặc điểm dữ liệu (định tính, định lượng) hoặc phân loại theo đặc điểm phân bố HVTH: Nguyễn Thi Thuận CBHD: TS.Lê Minh Vĩnh Luận văn thạc sỹ 13 của di liệu (kha năng định vi).

Có 2 trường phái chính, là Nga - Dong Âu và My - Tây Âu. Trường phái Nga - Đông Âu: phân chia và gọi tên các phương pháp trước hết theo đặc điểm phân bố của hiện tượng (phân bồ theo điểm, phân bố theo tuyến và phân bồ theo vùng, định vi toàn năng. ), tiếp theo là dựa vào đặc điểm dữ liệu. Trường phái Mỹ - Tây Âu: phân chia và gọi tên các phương pháp dựa trước hết vào hình thức thé hiên.1 Các phương pháp thé hiện nội dung bản đô theo 2 trường phái [10] Các phương pháp thê hiện Các phương pháp thé hiện nội dung ban đồ theo quan điềm nội dung bản đồ theo quan điểm các nhà bản đồ học Nga-Đông Âu các nhà bản đồ học Mỹ -Tây Âu 4 Phương pháp vùng màu (choro chromatic map) (Phan bố theo điểm) 14 Phuong phap ving gia tri (choropleth map) Phương pháp ky hiệu theo điểm w` 4 (gồm grid-cel choropleth đaisymetric.

Phương pháp biêu đò định vi ` on rar choropleth đơn).” point data) Phuong phap dang tri Oe ‹ è xz^4¿ Phương pháp ký hiệu tỉ lệ theo giá tri (absolute Phương pháp khoanh vùng W. À a * proportinal) Phuong phap nén chat luong “4 i! `4 Phương pháp biéu đồ (diagram) Phương pháp nên số lượng Vana Phương pháp ký hiệu đường (line style) Phương pháp chấm điêm PA ee? Phuong phap cham diém (dot density) (Phân bố toàn néng ) a’ í Phương pháp bề mặt thống kê (statistical Phương pháp biéu đồ óc s-“Ÿ surface) Phương pháp đồ giải _ _x» Phương pháp đường chuyên động (flowline (Hiện tượng chuyên động) a° map) Phương pháp đường chuyên «~ Phương pháp cartogram (không giống phương động pháp đồ giải theo quan diém Nga — Đông Au) Mặc dù gọi tên khác nhau nhưng thực chất không có gì khác biệt giữa các phương pháp va ta có thé chỉ ra mối tương quan (tương đồng) giữa chúng qua bảng trên. Điều này cho thấy rằng thực chất không có gì khác biệt lớn về nội dung của các phương pháp được đưa ra bởi hai trường phái. Do đó, ta có thể sử dụng các phan mềm của Tây Âu để giảng dạy các phương pháp thé hiện nội dung ban dé chuyên đề theo quan điểm Nga - Đông Âu.

Phan tiếp theo sẽ trình bày các phương pháp thể hiện nội dung bản đồ chuyên đề theo quan điểm Nga - Đông Âu. HVTH: Nguyễn Thi Thuận CBHD: TS.Lê Minh Vĩnh Luận văn thạc sỹ 14 2. Phương pháp ký hiệu theo điểm - Thể hiện các đối tượng phân bố theo điểm, xác định cụ thể trên bản đồ như xi nghiệp, trường học, vùng dân cư. - Dữ liệu thu thập tại các điểm tương ứng và có thé 1a định tính hoặc định lượng.

- Mỗi ký hiệu gồm 3 thành phan: dang ký hiệu, kích thước ký hiệu và màu sắc ký hiệu. Ký hiệu có thể có dạng ký hiệu chữ, ký hiệu hình học hay ký hiệu tượng trưng. Dạng ký hiệu và màu sắc ký hiệu dùng để nêu lên đặc tính chất lượng, còn kích thước ký hiệu phản ánh định lượng của hiện tượng. [2| ‘ | 2 f = ` es ' CN * ” ee > w v »- Do.

W n 6 rr = ° ( tans 7 sy 2 at Ÿ « ` ` = Bas ì \ Hình 2.1: Phương pháp kỷ hiệu theo điểm [1] 2. Phương pháp biểu đô định vị: - Thể hiện các hiện tượng phân bố theo điểm hoặc các hiện tượng phân bồ theo vùng nhưng có thé quy về tại các điểm như nhiệt độ, mua, ĐIÓ,. - Các dữ liệu thường là dữ liệu định lượng, khá phức tap, da dạng, có khi là tích hợp nhiều yếu tố hoặc qua nhiều thời kỳ. Giá trị định lượng của hiện tượng thường được đo theo thánghoặc theo chu kỳ khác nhăm nêu lên những đặc trưng như tiên trình, tân suât, cường độ, xác suât của hiện tượng.

HVTH: Nguyễn Thi Thuận CBHD: TS.Lê Minh Vĩnh Luận văn thạc sỹ 15 - Hình thức: dùng các dạng biểu đồ đặt tại điểm. Có nhiều dạng biểu đồ khác nhau: đồ thị, biểu đồ cột, biểu đồ bánh, hoa gió. [2] KHÍ HẬU “ae 10Á^ Toe fate KHÍ HÀU CHUNG ° TRUNG QUỐC Khi hậu nhiết đới có mùa đồng lạnh: LJ] Khi hậu nhiệt đới co mùa động lạnh vừa Hình 2. Phương pháp biểu đô định vị [ 1] 2.

Phương pháp ký hiệu theo tuyến: - Thể hiện các hiện tượng phân bồ theo tuyến. - Dữ liệu thu thập theo tuyến thường là định tính hoặc cũng có thể làđịnh lượng, nhưng bắt buộc phải có vi trí cụ thể của đối tượng tuyến. - Hinh thức: ký hiệu theo tuyến với màu sắc, cấu trúc thể hiện giá tri định tinh,va kích thước (độ dày ký hiệu tuyến) thé hiện giá trị định lượng. [1] THANE P"MỐ HỒ CHÍ ME BAN ĐỒ HỆ THỐNG GIAO THONG THÀNH PHO HO CHÍ MINH y 11 Hình 2.3: Phương pháp ky hiệu theo tuyến HVTH: Nguyễn Thị Thuận CBHD: TS.Lê Minh Vinh Luận văn thạc sỹ 16 2.

Phương pháp đường chuyển động: - Thể hiện sự di chuyển của hiện tượng như: dòng chảy, dòng hải lưu, di dân, di cư động vật, chuyền quân, vận chuyền hành khách và hàng hóa. - Đặc điểm: Sự di chuyển của hiện tượng có thé là trên mặt đất, mặt nước hoặc trên không. Thời gian di chuyển có thé là một lần hoặc lặp lại có chu kỳ như gió hoặc không có chu kỳ như bão hoặc di chuyển thường xuyên như dòng chảy. Phân bố của hiện tượng di chuyền có thể là theo tuyến, theo diện hoặc rời rạc, phân tán.

Vị trí di chuyển có thé là ôn định hoặc thất thường. - Tùy vào đặc điểm của sự di chuyển, dữ liệu thu thập gom vị trí điểm xuất phát, điểm đích và nội dung, giá trị của luéng chuyén động (định tinh, định lượng). - Hình thức: có nhiều dạng ký hiệu khác nhau như dạng vector, dạng đường nét hay dạng băng. 3 Movement in _Post-Colonial Africa Hình 2.4: Phương pháp đường chuyển động [11] 2.

Phương pháp đăng trị: - Thể hiện những hiện tượng phân bồ liên tục trên khắp lãnh thổ và có giá trị định lượng biến đổi đều, như độ cao, độ sâu, nhiệt độ. - Dữ liệu thu thập là giá trị đo tại các điểm rời rac, phân bố đều khắp vùng. Các giá trị này sau đó được nội suy ra giá trị các điểm khác trong vùng theo nguyên tặc biên đôi déu. HVTH: Nguyễn Thi Thuận CBHD: TS.Lê Minh Vĩnh Luận văn thạc sỹ 17 - Hình thức: hệ thông đường dang tri nôi các diém có cùng gia tri, kêt hợp với mau sac hoặc nét trải với cap độ biên đôi.

[1] BẢN ĐÔ DIA LÍ TU NHIÊN VIET NAM TRUNG QUỐC. py?