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 ƠN ........................................................................................................... ii TÓM TẮT ................................................................................................................ iii MỤC LỤC ............................................................................................................... iv DANH MỤC VIẾT TẮT ........................................................................................ vii DANH MỤC HÌNH ẢNH ..................................................................................... viii DANH MỤC BẢNG BIỂU ...................................................................................... x CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU ............................................................................................. 1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài ..................................................................................... 1 1.2. Mục tiêu nghiên cứu .......................................................................................... 2 1.2.1. Mục tiêu chung ............................................................................................... 2 1.2.2. Mục tiêu cụ thể................................................................................................ 2 1.3. Phạm vi nghiên cứu ........................................................................................... 3 1.3.1. Phạm vi nghiên cứu về không gian:................................................................ 3 1.3.2. Phạm vi nghiên cứu về thời gian: ................................................................... 3 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN ..................................................................................... 4 2.1. Tổng quan về GIS (Geographic Information System) ....................................... 4 2.1.1. Định nghĩa GIS ............................................................................................... 4 2.1.2. Thành phần của GIS ....................................................................................... 5 2.1.3. Mô hình dữ liệu của GIS ................................................................................. 7 2.1.4. Chức năng của GIS ......................................................................................... 8 2.2. Tổng quan về ArcGIS ........................................................................................ 9 2.3. Tổng quan Google Sketchup ............................................................................ 10 2.4. Tổng quan về 3D GIS ...................................................................................... 12 2.4.1. Một số phần mềm 3D GIS ............................................................................ 13 2.4.1.1. Bentley Map ............................................................................................... 13 iv 2.4.1.2. MapSite Gis ............................................................................................... 15 2.4.1.3. CityEngine ................................................................................................. 16 2.4.2. Tình hình ứng dụng 3D GIS và các nghiên cứu liên quan ........................... 18 2.4.2.1. Nghiên cứu trên thế giới ............................................................................ 18 2.4.2.2. Nghiên cứu tại Việt Nam ........................................................................... 19 2.5. Tổng quan trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh .................... 21 2.5.1. Lịch sử của Trường ....................................................................................... 21 2.5.2. Nhiệm vụ chính ............................................................................................. 22 2.5.3. Định hướng phát triển ................................................................................... 22 2.5.4. Đội ngũ, cơ sở đào tạo và nghiên cứu chuyển giao khoa học công nghệ ..... 24 2.5.5. Điều kiện sinh hoạt và học tập ...................................................................... 25 CHƯƠNG 3 VẬT LIỆU, DỮ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....... 26 3.1. Vật liệu nghiên cứu .......................................................................................... 26 3.2. Dữ liệu nghiên cứu........................................................................................... 26 3.3. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 27 CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ............................................................... 29 4.1. Đánh giá nguồn dữ liệu đầu vào của khóa luận ............................................... 29 4.1.1. Đánh giá dữ liệu shapefile nền trường Đại học Nông Lâm Tp.Hồ Chí Minh ................................................................................................................................. 29 4.1.2. Dữ liệu về hệ thống giao thông nội bộ thuộc khuôn viên trường Đại học Nông Lâm Tp.Hồ Chí Minh .................................................................................... 32 4.1.4. Đánh giá dữ liệu về các mô hình 3D trong khuôn viên trường Đại học Nông Lâm Tp.Hồ Chí Minh ............................................................................................. 34 4.2. Thiết kế mô hình cơ sở dữ liệu. ....................................................................... 35 4.3. Xây dựng dữ liệu thuộc tính các lớp dữ liệu.................................................... 36 4.4. Đăng ký tọa độ và tạo ảnh nền từ Google Earth .............................................. 39 v 4.6. Chuyển đổi shapefile sang dạng Feature Class 3D và mô hình Collada trên Google Sketchup ..................................................................................................... 46 4.9. Thiết kế mô hình 3D trường Đại học Nông Lâm Tp.Hồ Chí Minh trên ArcScene ................................................................................................................. 61 4.9.1. Thiết kế mô hình cây xanh 3D trong khuôn viên trường.............................. 61 4.9.2. Thiết kế hệ thống giao thông nội bộ trong khuôn viên trường ..................... 65 4.10. So sánh với các nghiên cứu đã thực hiện ....................................................... 67 CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................... 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 72 PHỤ LỤC................................................................................................................ 74 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 Raster ................................................. 7 Hình 2.3. Giao diện của phần mềm Google Sketchup ............................................ 12 Hình 2.4. Giao diện phần mềm Bentley Map. ........................................................ 15 Hình 2.5. Giao diện của phần mềm MapSite Gis. .................................................. 16 Hình 2.6. Giao diện phần mềm CityEngine ............................................................ 18 Hình 2.7. Vị trí trường Đại học Nông Lâm Tp.Hồ Chí Minh trên Google Map .... 21 Hình 3.1. Quy trình xây dựng mô hình bản đồ 3D ................................................. 28 Hình 4.1. Cấu trúc mô hình cơ sở dữ liệu ............................................................... 35 Hình 4.2. Cửa sổ Link Table của công cụ Georeferencing..................................... 41 Hình 4.3. Ảnh trên ArcMap sau khi đăng ký tọa độ ............................................... 42 Hình 4.4. Quy trình xây dựng lớp dữ liệu cây xanh ............................................... 43 Hình 4.5. Sự phân bố không gian cây xanh trong khuôn viên trường. ................... 44 Hình 4.6. Quy trình tạo mô hình Collada ............................................................... 47 Hình 4.7. Thiết lập giá trị chiều cao trong cửa sổ Layer Properties ....................... 48 Hình 4.8. Mô hình khối 3D của một số tòa nhà trên ArcScene .............................. 49 Hình 4.9. Công cụ chuyển đổi sang Feature Class trên ArcToolbox ..................... 49 Hình 4.10. Công cụ chuyển đổi Collada trên ArcToolbox ..................................... 50 Hình 4.11. Mô hình khối file Collada của tòa nhà Cẩm Tú đã được quy chiếu hệ trục XYZ trên Google Sketchup ............................................................................. 50 Hình 4.12. Mô hình khối của Nhà thi đấu với độ chi tiết cấp 1.............................. 51 Hình 4.13. Mô hình trụ ATM với độ chi tiết cấp 2 ................................................. 52 Hình 4.14. Mô hình Thư Viện được xây dựng với độ chi tiết cấp 3 ...................... 52 Hình 4.15. Tạo mặt nền với khối Collada ............................................................... 53 Hình 4.16. Mô hình khối sau khi xóa bỏ lớp Collada ............................................. 54 viii Hình 4.17. Mô hình khối nhà Thí nghiệm hóa........................................................ 54 Hình 4.18. Mô hình chi tiết cấp 2 của nhà thí nghiệm hóa ..................................... 55 Hình 4.19. Mô hình 3D tòa nhà Cẩm Tú vẫn còn thể hiện lớp mờ chi tiết mái nhà ................................................................................................................................. 56 Hình 4.20. Loại bỏ các khối hộp không cần thiết trong tòa nhà Cẩm Tú ............... 57 Hình 4.21. Mô hình Cẩm Tú sau khi đã loại bỏ các khối hộp bên trong ................ 57 Hình 4.22. Công cụ tạo khối đối tượng .................................................................. 58 Hình 4.23. Mô hình Cẩm Tú hoàn thiện ................................................................. 59 Hình 4.24. Mô hình cơ sở dữ liệu hoàn chỉnh ........................................................ 61 Hình 4.25 Cửa sổ Symbol Selector của lớp nền ..................................................... 62 Hình 4.26. Thẻ Symbology trong cửa sổ Layer Properties của lớp cây xanh ........ 63 Hình 4.27. Mô hình 3D của cây tràm trên bản đồ .................................................. 64 Hình 4.28. Phân bố cây xanh trong khuôn viên trường Đại học Nông Lâm Tp.Hồ Chí Minh ................................................................................................................. 64 Hình 4.29. Hiển thị màu của đối tượng giao thông dạng vùng trong cửa sổ Symbol Selector.................................................................................................................... 65 Hình 4.30. Thiết đặt giá trị cho vạch phân cách giao thông ................................... 66 Hình 4.31 Hệ thống giao thông nội bộ trong khuôn viên trường ........................... 66 Hình 4.32. Mô hình 3D của tòa nhà Cẩm Tú, Hướng Dương, Tường Vy và Cát Tường trên ArcScene .............................................................................................. 67 Hình 4.33. Mô hình 3D trên ArcScene trường Đại học Nông Lâm Tp.Hồ Chí Minh góc nhìn từ giảng đường Rạng Đông ...................................................................... 69 ix DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1. Khái quát dữ liệu nghiên cứu ................................................................. 26 Bảng 4.1. Bảng mô tả các lớp dữ liệu nền .............................................................. 29 Bảng 4.2. Bảng mô tả các lớp dữ liệu giao thông ................................................... 32 Bảng 4.3. Thuộc tính bảng của cây xanh trong excel bao gồm: ............................. 34 Bảng 4.4. Thuộc tính bảng lớp cư xá ...................................................................... 36 Bảng 4.5. Thuộc tính bảng lớp giảng đường .......................................................... 36 Bảng 4.6. Thuộc tính bảng lớp giữ xe..................................................................... 37 Bảng 4.7. Thuộc tính bảng lớp nền ......................................................................... 37 Bảng 4.8. Thuộc tính lớp nhà dân ........................................................................... 37 Bảng 4.9. Thuộc tính bảng lớp khác ....................................................................... 38 Bảng 4.10. Thuộc tính lớp đường nền .................................................................... 38 Bảng 4.11. Thuộc tính vạch phân cách đường giao thông...................................... 38 Bảng 4.12. Thuộc tính đường giao thông ............................................................... 39 Bảng 4.13. Mô tả các điểm khống chế khi đăng ký tọa độ ảnh với phép chiếu UTM ................................................................................................................................. 40 Bảng 4.14. Phân bố cây xanh trong khuôn viên trường Đại học Nông Lâm Tp.Hồ Chí Minh. ................................................................................................................ 45 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