phần mở đầu, danh mục ký hiệu viết tắt, mục lục, danh mục tài liệu tham khảo và phần kết luận, nội dung của luận văn gồm ba chương: Chƣơng 1: Tổng quan về hệ thống thông tin địa lý trên không gian ba chiều (3D GIS) Chương này giới thiệu các khái niệm cơ bản, chức năng và ứng dụng của hệ thống thông tin địa lý (GIS), hệ thống thông tin địa lý trên không gian hai chiều (2D GIS), hệ thống thông tin địa lý trên không gian ba chiều (3D GIS). Chƣơng 2: Các phương pháp biểu diễn bản đồ ba chiều Chương này giới thiệu các phương pháp biểu diễn bản đồ ba chiều trong đó phân ra thành hai loại: biểu diễn mặt và biểu diễn khối. Chương này đi sâu giới thiệu hai phương pháp biểu diễn: phương pháp lưới đều (grid) và phương pháp mạng tam giác không đều (TIN). Hai phương pháp này được sử dụng nhiều để xây dựng mô hình số độ cao (DEM), mô hình số địa hình (DTM) và mô hình số bề mặt (DSM) là các cơ sở xây dựng bản đồ ba chiều, trong đó có bản đồ địa hình ba chiều.
Ngoài ra, chương này cũng giới thiệu các thuật toán bổ trợ cho việc mô hình hóa bản đồ ba chiều. Trên cơ sở các phương pháp mô hình hóa và các thuật toán trình bày, tác giả đưa ra những nhận xét, đánh giá, lựa chọn phương pháp và thuật toán phù hợp đối với mô hình hóa bản đồ địa hình ba chiều. Chƣơng 3: Bản đồ địa hình ba chiều và cài đặt thử nghiệm Chương này giới thiệu các khái niệm cơ bản, cơ sở toán học và các phương pháp xây dựng bản đồ địa hình ba chiều. Trên cơ sở đó lựa chọn khu vực thử nghiệm xây dựng bản đồ địa hình ba chiều.
Chương này cũng giới thiệu các công nghệ đã được tác giả sử dụng để cài đặt thử nghiệm ứng dụng mô hình hóa bản đồ địa hình ba chiều, giới thiệu các chức năng của ứng dụng, đưa ra các nhận xét, đánh giá về ưu, nhược điểm, các kinh nghiệm thu được trong quá trình xây dựng ứng dụng thử nghiệm. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com -5- CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ TRÊN KHÔNG GIAN BA CHIỀU (3D GIS) 1. Giới thiệu Chương này giới thiệu tổng quan về hệ thống thông tin trên không gian ba chiều (3D GIS), các khái niệm cơ bản, các chức năng của 3D GIS, các hệ thống 3D GIS hiện có trên thị trường và ứng dụng của 3D GIS. Hệ thống thông tin địa lý trên không gian ba chiều (3D GIS) là sự mở rộng của hệ thống thông tin địa lý trên không gian hai chiều (2D GIS).
Do đó, trước khi trình bày tổng quan về 3D GIS, tác giả cũng giới thiệu những khái niệm cơ bản, các chức năng và ứng dụng của hệ thống thông tin địa lý (GIS). Hệ thống thông tin địa lý (GIS) 1. Khái niệm Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System - gọi tắt là GIS) là một nhánh của công nghệ thông tin được hình thành vào những năm 1960 và phát triển rất rộng rãi trong 10 năm lại đây. GIS ngày nay là công cụ trợ giúp quyết định trong nhiều hoạt động kinh tế - xã hội, quốc phòng của nhiều quốc gia trên thế giới.
GIS có khả năng trợ giúp các cơ quan chính phủ, các nhà quản lý, các doanh nghiệp, các cá nhân. 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 hình học (bản đồ) nhất quán trên cơ sở toạ độ của các dữ liệu đầu vào [33]. Từ năm 1980 đến nay đã có rất nhiều các định nghĩa được đưa ra, tuy nhiên không có định nghĩa nào khái quát đầy đủ về GIS vì phần lớn chúng đều được xây dựng trên khía cạnh ứng dụng cụ thể trong từng lĩnh vực. Có ba định nghĩa được dùng nhiều nhất: GIS là một hệ thống thông tin được thiết kế để làm việc với các dữ liệu trong một hệ toạ độ quy chiếu.
GIS bao gồm một hệ cơ sở dữ liệu và các phương thức để thao tác với dữ liệu đó. GIS là một hệ thống nhằm thu thập, lưu trữ, kiểm tra, tích hợp, thao tác, phân tích và hiển thị dữ liệu được quy chiếu cụ thể vào trái đất. GIS là một chương trình máy tính hỗ trợ việc thu thập, lưu trữ, phân tích và hiển thị dữ liệu bản đồ. Mô hình công nghệ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com -6- Một cách khái quát, có thể hiểu một hệ GIS như là một quá trình sau: Hình 1.1: Mô hình công nghệ hệ thống GIS Dữ liệu vào: dữ liệu được nhập từ các nguồn khác nhau như chuyển đổi giữa các cách biểu diễn dữ liệu, máy quét, hình ảnh từ vệ tinh, ảnh chụp, … Quản lý dữ liệu: sau khi dữ liệu được thu thập và tổng hợp, GIS cần cung cấp các thiết bị có thể lưu và bảo trì dữ liệu nhằm đảm bảo: bảo mật số liệu, tích hợp số liệu, lọc và đánh giá số liệu, khả năng duy trì.
GIS lưu thông tin thế giới thực thành các tầng dữ liệu riêng biệt, các tầng này đặt trong cùng một hệ trục toạ độ và chúng có khả năng liên kết với nhau. Xử lý dữ liệu: các thao tác xử lý dữ liệu được thực hiện để tạo ra thông tin. Nó giúp cho người sử dụng quyết định cần làm tiếp công việc gì. Kết quả của xử lý dữ liệu là tạo ra các ảnh, báo cáo và bản đồ.
Phân tích và mô hình: số liệu tổng hợp và chuyển đổi chỉ là một phần của GIS. Những yêu cầu tiếp theo là khả năng giải mã và phân tích về mặt định tính và định lượng thông tin đã thu thập. Dữ liệu ra: một trong các phương diện công nghệ GIS là sự thay đổi của các phương pháp khác nhau trong đó thông tin có thể hiển thị khi nó được xử lý bằng GIS. Các phương pháp truyền thống là bảng và đồ thị có thể cung cấp bằng các bản đồ và ảnh ba chiều.
Các lĩnh vực khoa học liên quan đến GIS GIS là sự hội tụ các lĩnh vực công nghệ và các ngành truyền thống, nó hợp nhất các số liệu mang tính liên ngành bằng tổng hợp, mô hình hoá và phân tích. Vì vậy có thể nói, GIS được xây dựng trên các tri thức của nhiều ngành khoa học khác nhau để tạo ra các hệ thống phục vụ mục đích cụ thể. Các ngành này bao gồm: Ngành địa lý: là ngành liên quan mật thiết đến việc biểu diễn thế giới và vị trí của đối tượng trong thế giới. Nó có truyền thống lâu đời về phân tích không gian và nó cung cấp các kỹ thuật phân tích không gian khi nghiên cứu.
LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com -7- Ngành bản đồ: nguồn dữ liệu đầu vào chính của GIS là các bản đồ. Ngành bản đồ có truyền thống lâu đời trong việc thiết kế bản đồ, do vậy nó cũng là khuôn mẫu quan trọng nhất của đầu ra GIS. Công nghệ viễn thám: các ảnh vệ tinh và ảnh máy bay là nguồn dữ liệu địa lý quan trọng cho hệ GIS. Viễn thám bao gồm cả kỹ thuật thu thập và xử lý dữ liệu ở mọi vị trí trên quả địa cầu.
Các dữ liệu đầu ra của hệ thống ảnh vệ tinh có thể được trộn với các lớp dữ liệu của GIS. Ảnh máy bay: khi ta xây dựng bản đồ có tỷ lệ cao thì ảnh chụp từ máy bay là nguồn dữ liệu chính về bền mặt trái đất được sử dụng làm đầu vào. Bản đồ địa hình: cung cấp dữ liệu có chất lượng cao về vị trí của ranh giới đất đai, nhà cửa… Ngành thống kê: các kỹ thuật thống kê được sử dụng để phân tích dữ liệu GIS. Nó là đặc biệt quan trọng trong việc xác định sự phát sinh các lỗi hoặc tính không chắc chắn trong số liệu của GIS.
Khoa học tính toán: tự động thiết kế máy tính cung cấp kỹ thuật nhập, hiển thị biểu diễn dữ liệu. Đồ hoạ máy tính cung cấp công cụ để thể hiện, quản lý các đối tượng đồ hoạ. Quản trị cơ sở dữ liệu cho phép biểu diễn dữ liệu dưới dạng số, các thủ tục để thiết kế hệ thống, lưu trữ, xâm nhập, cập nhật. Toán học: các ngành hình học, lý thuyết đồ thị được sử dụng trong thiết kế hệ GIS và phân tích dữ liệu không gian.
Các thành phần của GIS GIS bao gồm 5 thành phần: Hình 1.2: Các thành phần của hệ thống GIS LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com -8- - Con người: Con người là thành phần quan trọng nhất, là nhân tố thưc hiện các thao tác điều hành sự hoạt động của hệ thống GIS. Người dùng GIS là những người sử dụng các phần mềm GIS để giải quyết các bài toán không gian theo mục đích của họ. Họ thường là những người được đào tạo tốt về lĩnh vực GIS hay là các chuyên gia. Người xây dựng bản đồ: sử dụng các lớp bản đồ được lấy từ nhiều nguồn khác nhau, chỉnh sửa dữ liệu để tạo ra các bản đồ theo yêu cầu.
Người xuất bản: sử dụng phần mềm GIS để kết xuất ra bản đồ dưới nhiều định dạng xuất khác nhau. Người phân tích: giải quyết các vấn đề như tìm kiếm, xác định vị trí… Người xây dựng dữ liệu: là những người chuyên nhập dữ liệu bản đồ bằng các cách khác nhau: vẽ, chuyển đổi từ định dạng khác, truy nhập CSDL… Người quản trị CSDL: quản lý CSDL GIS và đảm bảo hệ thống vận hành tốt. Người thiết kế CSDL: xây dựng các mô hình dữ liệu lôgic và vật lý. Người phát triển: xây dựng hoặc cải tạo các phần mềm GIS để đáp ứng các nhu cầu cụ thể.
- Dữ liệu: Một cách tổng quát, người ta chia dữ liệu trong GIS thành 2 loại: Dữ liệu không gian (spatial) cho ta biết kích thước vật lý và vị trí địa lý của các đối tượng trên bề mặt trái đất. Dữ liệu thuộc tính (non-spatial) là các dữ liệu ở dạng văn bản cho ta biết thêm thông tin thuộc tính của đối tượng. - Phần cứng: Là các máy tính điện tử: PC, mini Computer, MainFrame … là các thiết bị mạng cần thiết khi triển khai GIS trên môi trường mạng. GIS cũng đòi hỏi các thiết bị ngoại vi đặc biệt cho việc nhập và xuất dữ liệu như: máy số hoá (digitizer), máy vẽ (plotter), máy quét (scanner)… - Phần mềm: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.