Giáo trình hệ thống thông tin địa lý

ng th−ờng thể hiện các đơn vị của bản đồ. - Cột thuộc tính có thể có nhiều cột về tính chất của đối t−ợng, chẳng hạn: màu sắc, toạ độ X, Y, độ dài, diện tích, chu vi và các giá trị thống kê khác của đối t−ợng. - Hàng thể hiện các đối tợng có trong bản đồ; số thứ tự về hàng đ−ợc quy định theo nguyên tắc phân chia nhóm ID. Ví dụ với bản đồ sử dụng đất: 1 – lúa, 2 – rừng, 3 - đất trống… Ngoài số cột mang tính chất thống kê về hiện tại các tính chất của đối t−ợng còn có các ô để bổ sung và điều chỉnh tính chất của đối t−ợng. Bảng thuộc tính một chiều, ngoài việc thống kê tính chất của đối t−ợng, còn có thể đ−ợc sử dụng để phân loại bản đồ (reclassfication). Với việc điều chỉnh, bổ sung các thuộc tính mới cho các đơn vị, bảng đ−ợc đ−a vào trong khâu xử lý để biến đổi bản đồ ban đầu thành một bản đồ mới với các thuộc tính đ−ợc điều chỉnh. ví dụ: Bản đồ sử dụng đất hiện tại có 10 lớp: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Điều chỉnh theo bảng thành các lớp mới: 2 2 4 4 6 6 7 7 9 9 Kết quả bản đồ chỉ còn 5 lớp: 2 4 6 7 9 128 Ngoài việc phân loại lại, bảng cũng đ−ợc dùng để điều chỉnh cách thể hiện bản đồ về màu sắc, mẫu của các đối t−ợng bản đồ. ở bảng hai chiều, hàng và cột thể hiện cho từng đối t−ợng và giá trị thống kê của chúng trong mối quan hệ về không gian khi chồng xếp hai lớp thông tin. - Theo đ−ờng chéo của bảng tính từ gốc, các ô giá trị thể hiện sự giữ nguyên vị trí trong không gian trong phần diện tích của đối tợng. - Các ô khác thể hiện phần diện tích giữa các đơn vị của hai lớp bản đồ. - Cuối mỗi hàng và cột, có giá trị H tổng diện tích của tng đơn vị bản đồ cũng sử dụng bảng hai chiều có thể áp dụng nghiên cứu chuyên đề nh−: phần sự biến động theo thời gian của các lớp thông tin, phân tích độ chính xác của bản đồ … - Đặc biệt bảng hai chiều có thể sử dụng để điều hành thông tin khi chồng xếp hai lớp bản đồ, vẽ lại ranh giớ của các đơn vị khi chồng xêps hoặc phân loại lại trong quá trình chồng xếp thông tin của hai lớp. Điều hành thông tin một lớp trong quan hệ lân cận (opertioanal on spatial neighbonrhoods) Trong HTTĐL, đặc biệt với cơ sở dữ liệu Raster (ảnh và các bản đồ nội suy), nhiều thuật toán về tập hợp thống kê đợc áp dụng để xử lý và tạo nên những lớp thông tin Raster mới. Một trong những thuật toán hay đ−ợc áp dụng đó là các phép lặp (fittering): lọc cho phép xử lý các thông tin hình ảnh (theo hàng và cột) để tạo nên các hình ảnh mới, trong đó một số thông tin hoặc một nhóm thông tin đợc làm tăng c−ờng và đ−ợc làm rõ các tính chất, đồng thời một số thông tin không cần thiết có thể đợc làm lu mờ di hoặc loại bỏ và chuyển thành các thông tin khác. Trong các khoa học về trái đất nhiều phép lọc đ−ợc áp dụng cho những nghiên cứu cụ thể nh− sau: làm nhẵn các đối t−ợng (smooth), loại bỏ những h−ớng có tần số cao, làm nổi các đ−ờng biên của đối t−ợng, làm rõ một h−ớng cấu trúc của đối t−ợng theo không gian, làm nổi rõ cấu trúc bề mặt đối t−ợng (hay độ nhám của đối t−ợng). Đặc biệt, những áp dụng thật sự lý thú của các phép lọc là phục vụ cho nghiên cứu về tính chất hình học của bề mặt nh−: tính toán và xây dựng bản đồ độ dốc, bản đồ h−ớng dốc, bản đồ bóng núi và một số ứng dụng đặc biệt khác nh− tính toán các bề mặt và dao động của mực n−ớc ngầm. Nguyên tắc của phép lọc là tạo một cửa sổ vuông (windows) với các giá trị của từng ô cửa sổ đợc lựa chọn. Cửa sổ đó đ−ợc gọi là tấm lọc (filter) (cernel, temblate hay filter), tấm lọc đó ta di chuyển và xử lý cho toàn bộ ảnh nguyên thuỷ theo nguyên tắc tính dồn (convolution). Quá trình tính convolution đ−ợc thực hiện theo nhiều ph−ơng pháp khác nhau. 129 Với lọc đơn giản nhất là cermel vuông với kích thớc 3*3 pixel. Kỹ thuật lọc hay đ−ợc áp dụng để xử lý thông tin ảnh vệ tinh: có các kiểu lọc khác nhau: lọc thấp (lọc min) để làm in ảnh, lọc cao để làm nổi rõ các đ−ờng biên giới của các đối t−ợng. Theo thực nghiệm xử lý mỗi filter đợc sử dụng những tấm loc chuẩn và có tên riêng (ví dụ lọc lapia – lọc cao). Trong các phần mềm HTTĐL, trong một số filter đ−ợc tạo cố định song cũng có cả chức năng tạo lập các filter mới tuỳ theo ý muốn của ng−ời sử dụng. Các phép lọc để nghiên cứu các yếu tố hình học của bề mặt địa hình • Tính toán h−ớng dốc H−ớng dốc là một tính chất hình học quan trọng của địa hình. H−ớng dốc là tần số và biên độ xuất hiện mặt dốc lớn nhất của địa hình theo một h−ớng nào đó. Thông th−ờng, h−ớng dốc đ−ợc chia thành 5 hoặc 9 h−ớng cơ bản (h−ớng cuối cùng là h−ớng nằm ngang). Để tạo bản đồ h−ớng dốc, kỹ thuật lọc đ−ợc áp dụng với filter 3*3 theo hai hớng chính Đông Tây và Nam Bắc, có hai filter là: áp dụng z filter để lọc hình ảnh bề mặt độ cao đã nội suy từ các giá trị độ cao (đ−ờng hoặc điểm), ta sẽ có giá trị độ dốc phát triển theo hai hớng x và y đó là giá trị Theo ph−ơng trình tính độ dốc: Z = a - bx - cy 2 - c2S = b 1A = tan (c /d) ở đây: Z là độ cao của điểm ở tâm filter a, b, c: hằng số tính toán x, y là toạ độ điểm S: độ dốc (slope) Kết quả lọc sẽ cho bản đồ độ dốc và bản đồ h−ớng dốc. Tuy nhiên, tuỳ từng phần mềm và từng hệ số đ−ợc áp dụng mà kết quả lọc có thể là khác nhau và đơn vị của bản đồ cũng khác nhau. Để có kết quả chính xác, cần thiết phải kiểm tra và chuyển đổi các đơn vị tính một cách phù hợp (độ tính theo radian hoặc độ góc). • Tạo bóng cho địa hình Kỹ thuật lọc có thể đ−ợc áp dụng để tạo hình ảnh cấu trúc bề mặt địa hình thông qua việc tạo bóng cho địa hình. Để tạo bóng phải xác định sự lộ sáng của địa hình bởi một nguồn sáng có khoảng cách vô cực (chiếu song song), giống nh− nguồn mặt trời. Các thông số cần xác định là: góc phơng vị của tia sáng (α ), góc thiên đỉnh (góc so với ph−ơng thẳng đứng) của nguốn sáng là phần lộ sáng đ−ợc tính là cosin của góc ϕ góc chiếu của tia. 130 Cosϕ = cos (độ dốc) x cos(α ) - sin (độ dốc) x sin (α ) x cos (α – h−ớng dốc) Trong việc thành lập bản đồ h−ớng chiếu sáng, có thể áp dụng ph−ơng pháp lọc cho bề mặt và sử dụng đặc điểm đ−ờng cong bề mặt để phân biệt ra các yếu tố địa mạo nh−: thung lũng, đồi, vùng bóng, sông núi và vực hẻm. Trong một phần mềm HTTĐL, các phép tính toán trên đợc xây dựng thành các modul riêng biệt với những lệnh và điều kiện đơn giản để dễ sử dụng. Việc tạo bóng núi theo h−ớng của mặt trời còn đợc phát triển thành tạo bóng theo h−ớng nhìn. Những kỹ thuật này giúp cho khả năng nhìn địa hình theo nhiều h−ớng khác nhau. Chức năng này cũng đ−ợc kết hợp với các mô hình DEM để cho kết quả đ−ợc trình bày theo không gian 3 chiều, hình ảnh sẽ trở nên sinh động. Trong phần này đã làm nổi bật HTTĐL, một phần mềm đủ mạnh thì nhất thiết phải có những chức năng xử lý thông tin theo những mô hình toán học. Các mô hình đó đ−ợc xây dựng để tổng hợp hoặc tách chiết thông tin, sửa chữa và biến đổi thông tin cơ bản thành những lớp thông tin mới. Quá trình xử lý có thể thực hiện cho một lớp hoặc nhiều lớp thông tin. Các ph−ơng trình toán học đ−ợc áp dụng có thể rất đơn giản song cũng có thể rất phức tạp. Tuy nhiên, để giúp cho việc ứng dụng đ−ợc dễ dàng, các quá trình xử lý đ−ợc chuyển đổi thành những lệnh đơn giản. Trong qúa trình ứng dụng ng−ời điều hành cần nắm rõ về bản chất của các thuật toán để từ đó lựa chọn các thông số thích hợp đa vào xử lý. Mặt khác, điều đó cũng giúp ích cho việc kiểm tra độ chính xác của kết quả xử lý. 1.3. Giới thiệu về các thiết bị xuât nhập dữ liệu Một trong những mảng công việc rất quan trong của HTTĐL là nhập dữ liệu, đó là công việc nhằm thiết lập các đối t−ợng và mối liện hệ giữa chúng trong thế giới số. Nhập dữ liệu là công việc thiết lập và tập hợp t− liệu d−ới dạng số nhằm xây dựng nên một cơ sở dữ liệu, trong đó toàn bộ các bản đồ, các hình ảnh là các bảng thuộc tính. Không gian đ−ợc mã hoá và đ−ợc xác định về mặt không gian. Công việc này th−ờng chiếm tới 75% về thời gian cũng nh− 75% về kinh phí thực hiện của một đề án. Tất nhiên trong đó có cả việc bổ sung, chỉnh sửa dữ liệu để tạo nên một cơ sở dữ liệu hoàn chỉnh. Những nội dung cần thiết của việc nhập dữ liệu bao gồm: lựa chọn các nguồn t liệu, lựa chọn lới chiếu bản đồ, số hoá, quét và chuyển đổi hệ thống toạ độ. Các nguồn t− liệu có thể phân loại sơ bộ thành các loại: tài liệu nguên thuỷ (gốc), tài liệu thứ cấp (tài liệu số hoặc không phải dạng số). Đại đa số các HTTĐL sử dụng t liệu dạng thứ cấp nghĩa là những tài liệu đã đựoc thu thập từ tr−ớc, đ−ợc tổng hợp và lu 131 trữ ở những nơi khác. Tài liệu thứ cấp th−ờng bao gồm các dạng nh− các bản đồ (không phải dạng số hoặc là dạng analog), các biểu bảng (dạng giấy hoặc dạng số) vá các hình ảnh (dạng số là chủ yếu, nếu không có thì phải quét tạo dạng số). • Lựa chọn lới chiếu bản đồ: đây là công việc cần đ−ợc sự quan tâm đầu tiên của ng−ời sử dụng HTTĐL, nó cần phải đ−ợc xác định và giải quyết tr−ớc khi những công việc nghiên cứu bắt dầu. Mặt khác, l−ới chiếu bản đồ luôn là vấn đề đ−ợc quan tâm đến trong suốt quá trình nhập dữ liệu, xử lý dữ liệu hiển thị và xuất dữ liệu. • Số hoá bản đồ: có hai ph−ơng pháp số hoá bằng tay và số hoá tự động. Việc phát triển kỹ thuật quét và nhận dạng tự động đối t−ợng là một xu thế đã và đang đ−ợc phát triển trong HTTĐL. • Chuyển đổi khuôn dạng dữ liệu: các dữ liệu số ban đầu có thể đ−ợc xây dựng từ những phần mềm khác nhau có khuôn dạng khác nhau, vì vậy việc chuyển đổi khuôn dạng (format) là vần đề hết sức cần thiết. Trong việc chuyển đổi đó yêu cầu là không biến đổi các thông tin cần thiết, hoặc có thể bổ sung, chỉnh sửa cho phù hợp với HTTĐL đang sử dụng. Trong đó, việc chuyển hệ thống toạ độ là điều quan trọng tr−ớc tiên (bằng các file coordinate – conversion). Việc chuyển đổi đó có thể từ bảng toạ độ đ−ợc thiết lập trong quá trình số hoá, có thể là từ toạ độ địa lý sang lới chiếu quy định hoặc từ bảng toạ độ tuỳ ý sang một hệ toạ độ chuẩn đã biết. Nh− vậy, nhập dữ liệu là công việc cần phải đ−ợc chuẩn bị và thực hiện chu đáo trớc khi xử lý các mô hình. Với các phần mềm HTTĐL hiện đại thì việc xử lý càng nhanh chong, chính xác một khi ta có cơ sở dữ liệu hoàn chỉnh. • Các tài liệu nguyên thuỷ - Có nhiều dạng bao gồm các tài liệu, bản đồ đo vẽ ngoài thực địa, các số liệu đo đạc, mô tả, … đặc biệt những điểm lấy mẫu và quan trắc cần phải đ−ợc xác định rõ vị trí toạ độ bằng máy định vị vệ tinh GPS. Đối với ảnh máy bay và ảnh vệ tinh, vị trí các điểm lấy mẫu và vị trí các đối t−ợng quan trắc ngoài thự địa cũng phải đ−ợc xác định rõ. Ngoài những ảnh chụp thực địa với những xác định về tỷ lệ, thời gian chụp … cũng là những tài liệu nguyên thuỷ cần thiết. • Các tài liệu thứ cấp - Khi các tài liệu nguyên thuỷ đ−ợc hệ thống hoá, phân tích, bổ sung thí nó trở thành tài liệu thứ cấp song hết sức quan trọng. Đó là các loại bản đồ đ−ợc biên vẽ bản tác giả sau khi có tổng hợp tài liệu thực địa và chỉnh lý ngay tại thực địa. Đối với các bản đồ ở cạnh nhau, phải có sự giáp nới ranh giới các khoanh vị một cách liên tục. Ngoài các tài liệu thứ cấp có thể là các số liệu hoăc bản đồ dạng số đã đ−ợc số hoá bởi các cơ quan khác. Tuy nhiên cũng cần lu ý đến khuôn dạng dữ liệu, nếu không 132 sẽ mất nhiều thời gian, để chuyển đổi cho t−ơng thích với HTTĐL mà đề án sẽ sử dụng. Nếu không l−u ý thì có thể tài liệu đó sẽ không sử dụng đ−ợc. Đối với một bản đồ chuyên đề, việc vẽ các đối t−ợng cần phải có sự phối hợp chặt chẽ với yêu cầu dữ liệu trong HTTĐL để lựa chọn các ký hiệu hoặc các đ−ờng Contour hoặc vị trí các điểm một cách phù hợp. Ví dụ, để nghiên cứu tai biến tr−ợt lở, các vị trí tr−ợt phải đ−ợc thể hiện thành các vùng có ranh giới cụ thể, nếu không thể hiện đ−ợc thành vùng thì phải có những mô tả chi tiết. Đối với những tài liệu khái quát hay tài liệu của tài liệu, đ−ợc gọi là metadata, nó cũng là một dạng tài liệu. Metadata th−ờng giới thiệu về nguồn tài liệu, nơi quản lý, ng−ời thành lập. Khi thành lập các bản đồ thứ cấp, nhất thiết phải chú ý tới hệ lới chiếu của bản đồ. Hệ l−ới chiếu của bản đồ tài liệu nên cùng với lới chiếu của bản đồ sản phẩm. Trong tr−ờng hợp không thể đáp ứng đ−ợc thì phải chuyển đổi trong quá trình xử lý. Các thiết bị nhập dữ liệu Rất nhiều thiết bị đã và đang đ−ợc sử dụng cho việc nhập dữ liệu: • Thiết bị đơn giản nhất song đã và đang đ−ợc sử dụng là lới kẻ ô vuông trên giấy nhựa trong. L−ới này đ−ợc sử dụng để xác định vị trí nghiên cứu các đối t−ợng theo toạ độ lới, sau đó nhập các dữ liệu vào máy tính. Trong công việc này, cần l−u ý các vị trí đã đ−ợc xác định và tính toạ độ nằm ở tâm hay ở góc của ô lới. Trong khâu tổng hợp và nội suy các điểm thì những thông tin đó sẽ giúp cho việc đánh giá độ chính xác của quá trình xử lý. • Bàn số hoá: Đây là thiết bị và công việc phổ biến nhất của việc nhập dữ liệu vì nó có khả năng cho nhập dữ liệu từ dạng không số vào dạng số Vector một cách chính xác nhất. Bàn số có hai bộ phận chính là bàn số và chuột: - Chuột (cursor) là thiết bị cho phép di chuyển một cách tự do trên bàn số. Trong chuột có thiết bị cảm ứng từ và sự cảm ứng đ−ợc thiết kế t−ơng ứng với sự chuyển động của cầu cao su. Thiết bị đ−ợc bọc ngoài băgf vỏ nhựa, trên đó có các nút điều khiển. toàn bộ thông tin vè vị trí đ−ợc ghi nhận bằng tơng tác của chuột và bàn số để tính độ chính xác của thông tin phụ thuộc vào độ nhạy cảm của thiết bị và tốc độ di chuyển của chuột. Số phím của chuột và tính năng các phím phụ thuộc vào đặc điểm của bàn số và phần mềm điều khiển chuột có thể có dây nối với máy tính và bàn số, song cũng có thể là dạng không có dây. - Bàn số: là bàn chế tạo theo nguyên tắc thống kê điện, tổ chức theo hệ thống l−ới. Kích th−ớc của bàn đ−ợc qui định cho vùng hoạt động có tín hiệu khi di chuyển chuột trên bàn. Giá cả của thiết bị phụ thuộc vào độ chính xác của tín hiệu, độ phân giải và kích th−ớc của bàn số. Thông thờng, độ phân giải của bàn là 0,001inch. Độ 133 chính xác của việc số hoá phụ thuộcvào số điểm khống chế. Số điểm cần thiết tối thiểu là 3 điểm. Theo kinh nghiệm thao tác, các điểm này cần lấy ở các góc của bản đồ hoặc cần thiết lấy ở ngoài khung nội dung nghiên cứu, nh vậy, những thông tin trong quá trình số hoá sẽ đ−ợc giữ đầy đủ. Quá trình số hoá có thể thực hiện dới 3 dạng (mode) là điểm, đ−ờng cong hoặc dòng (Stream). Với mode điểm, các vị trí ngẫu nhiên đ−ợc xác định theo từng điểm tuỳ theo từng núm điều khiển mà có thể đa vào các thuộc tính cho các điểm đó. Với mode đ−ờng, đó là quá trình tạo nên hàng loạt các đoạn thẳng nhỏ nối liên tục với nhau. Các đoạn thẳng này đ−ợc hình thành do quá trình số hoá từng điểm dọc theo tuyến. Với mode dòng thờng đ−ợc số hoá cho các file dữ liệu lớn. Trong quá trình số hoá có thể đa thuộc tính cho đối t−ợng, chỉnh các điểm nối của Vector hoặc tạo các điểm nối mới, tạo polygon chỉnh sửa và thay đổi thuộc tính. Quá trình chỉnh sửa các đ−ờng Vector có thể thực hiện bằng tay hoặc chỉnh sửa tự động. Một số chỉ tiêu để lựa chọn bàn số là: tính ổn định (stability), tính tuyến tính (linearily), độ phân giải (resolution), độ lệch (skew) và độ nhạy, an toàn. Để kiểm tra tính ổn định, ta có thể xem các đặc điểm số hoá có bị lệch khi bàn số nóng lên, hoặc có thể số hoá lại 1, 2 lần một đối t−ợng rồi xem hình dạng kết quả có giống nhau hay không. Các tính chất khác có thể kiểm tra ngay đ−ợc khi số hoá. Kích cỡ của bàn số đ−ợc quy định theo kích th−ớc khổ giấy: loại kích th−ớc 60x90 cm (khổ Al), hay 90x120 cm là loại bàn số đ−ợc sử dụng phổ biến nhất. Bàn số hoạt động theo sự điều hành của phần mềm, vì vậy cần lựa chọn phần mềm HTTĐL có chức năng số hoá và hoạt động với những loại bàn số phổ biến. Muốn bàn số hoạt động thì trớc hết nó phải đ−ợc cài đặt các thông số t−ơng ứng với phần mềm điều hành. • Máy quét bàn số (scanner): là thiết bị nhận dữ liệu dạng Raster phổ biến nhất, nó hoạt động theo quy tắc quang học. Hiện nay máy quét đ−ợc sử dụng nhiều hơn bàn số ví nhiều −u việt của nó nh− độ chính xác, tính ổn định, đa dạng. Với sự tiến bộ về công nghệ điện tử và tin họcthì có khả năng nhận dạng, biến đổi dữ liệu quét Raster thành dữ liệu Vector – vì vậy quét càng đ−ợc −a chuộng hơn trong việc nhập dữ liệu. Máy quét có thể cấu tạo theo nguyên tắc tròn quay (hình …) hoặc bàn quét phẳng, nó đã đ−ợc ứng dụng cho công tác bản đồ từ những năm 1960 (caritensen va compbell 1990). Máy quét đ−ợc thiết kế nh− một ma trận lớn của các giá trị số, mỗi pixel của ma trận sẽ ghi nhận một giá trị độ sáng của hình ảnh có diện tích t−ơng ứng với pixel. Độ phân giải về phổ đ−ợc thể hiện là giải sáng mà thiết bị có thể phân biệt đ- −ợc cho mỗi pixel. Đa số các máy quét scanner có khả năng phân giải là 8 bit (256 cấp độ sáng). Độ phân giải không gian của máy quét có thể thay đổi từ 600 điểm trên 1 134 inch (dpi) (nghĩa là khoảng cách khoảng 42 micro) đến 200 dpi. Kích th−ớc của máy quét cũng đ−ợc gọi theo kích th−ớc của khổ giấy của vùng hoạt động quét. Máy quét cũng đ−ợc thiết kế và hoạt động theo phần mềm điều khiển. Máy quét có thể tách màu để quét riêng cho độ sáng của các màu cơ bản (B, G, R). Hạn chế lớn nhất của việc quét là dữ liệu đòi hỏi bộ nhớ lớn, hình ảnh thu đ−ợc ở dạng Raster nên toạ độ chỉ là hàng và cột. Muốn chuyển đổi vào CSDL vector của HTTĐL thì công việc chỉnh sửa và bổ sung dữ liệu đ−ợc thực hiện bằng quá trình vector hoá và edit với những phần mềm riêng. Công việc đó cũng sẽ tốn rất nhiều thời gian t−ơng tự nh− việc số hoá bằng bàn số, song có thể đ−a ra kết quả chính xác hơn do đ−ợc thao tác trực tiếp trên màn hình với hình ảnh quét làm nền. Máy quét đ−ợc ứng dụng nhất trong những công việc chỉ đòi hỏi dữ liệu raster, hình ảnh ví dụ: biên tập sách báo tạp chí, lập các trang Web, tạo ảnh nghệ thuật. Trong kỹ thuật HTTĐL, máy quét cũng dần dần đ−ợc sử dụng nhiều cùng với sự phát triển của phần mềm có chức năng vector hoá mạnh. • Nhập tài liệu theo bảng Bảng là dạng tài liệu quan trọng của HTTĐL, bảng có thể là ở dạng nguyên thủy hay thứ cấp. Bảng có thể là tài liệu gốc song cũng có thể là bảng thuộc tính. Trong CSDL của HTTĐL, các bảng thống kê hoặc mô tả không theo những quy định của phần mềm thì vẫn chỉ có tính chất nh− phần mô tả bằng lời để minh hoạ cho các đối t−ợng. Những bảng nh− vậy không thể sử dụng điều hành thông tin trong quá trình xử lý. Việc nhập dữ liêu dạng bảng là nhập các bảng thuộc tính của dữ liệu vector hoặc raster. Cấu tạo của các bảng này phải theo quy định của từng phần mềm, bảng thuộc tính có thể là bảng 1 chiều, bảng 2 chiều hoặc nhiều chiều. Trong mỗi bảng, thông tin quan trọng cần đ−ợc nhập vào đó là toạ độ của đối t−ợng điểm vì thông th−ờng bảng đ−ợc sử dụng để nhập thuộc tính điểm, toạ độ có thể đ−ợc ghi theo toạ độ địa lý hoặc theo hàng, cột của dữ liệu l−ới. Các chiều khác của bảng là những thuộc tính của đối t−ợng. Trong khi nhập dữ liệu bảng, phải lựa chọn phần mềm thích hợp để có thể dễ dàng chuyển đổi khuôn dạng của bảng vào trong HTTĐL chính, phục vụ cho những xử lý tiếp theo. Xuất dữ liệu Phân tích xử lý là khâu mạnh và quan trọng nhất của một HTTĐL vì đó là một quá trình xử lý biến đổi phức tạp theo những mô hình không gian. Trong quá trình đó chúng ta th−ờng ít quan tâm đến việc hiển thị những kết quả đã làm. Xuất dữ liệu là công việc cuối cùng của bất kỳ một việc phân tích nào. nếu dữ liệu xuất ra không đ−ợc rõ ràng sáng sủa thì chúng ta đã làm mất đi rất nhiều chất l−ợng công việc đã làm từ tr−ớc. 135 Tr−ớc hết, mục đích của khâu xuất dữ liệu là hiển thị các kết quả, đây không phải là việc hiển thị bình th−ờng mà phả là sự liên kết với kết quả nghiên cứu xử lý của các khâu tr−ớc. Để có đ−ợc kết quả tốt đẹp, khâu hiển thị và xuất dữ liệu phải đ−ợc đặt trong khái niệm thiết kế bản đồ số. đó là công việc có sự kết hợp giữa kiến thức bản đồ và tin học. Tất nhiên trong công việc đó, các yếu tố mỹ thuật cần thiết đ−ợc áp dụng một cách hài hoà để sản phẩm xuất ra có hình thức và chất l−ợng tốt nhất. ™ Hiển thị các kết quả phân tích Hiển thị là công đoạn rất quan trọng tr−ớc khi in ấn hoặc l−u trữ kết quả. Có một số công việc cần thực hiện trong hiển thị nh− sau: • Thiết kế bản đồ kết quả Phải xác định vị trí bản đồ, số lớp cần hiển thị, hệ thống ký hiệu, màu sắc, hệ thống chú giải. Hệ thống ký hiệu phải lựa chọn các loại ký hiệu có sẵn trong phần mềm phù hợp với nguyên tắc thể hiện của bản đồ truyền thống. Ví dụ có các bộ màu ký hiệu cho bản đồ sử dụng đất, bản đồ địa chất, bản đồ lâm nghiệp … Trong tr−ờng hợp cần thiết, phải thiết kế mới các ký hiệu. - Chữ: Thiết kế chữ trên bản đồ kết quả là công việc cần làm hết sức cẩn thận để nâng cao giá trị của kết quả nghiên cứu. Trong HTTĐL, lớp thông tin có chữ nh− tên sông suối, địa danh … cần phải để riêng để khi cần thiết có thể chỉnh sửa. - Màu sắc: Việc chọn màu cũng phải dựa theo các bảng màu quy định. Trong phần mềm, việc chọn màu đ−ợc trợ giúp bằng các bảng tra màu. Trong quá trình thiết kế, một nguyên tắc cần đ−ợc thực hiện là phải có sự liên hệ chặt chẽ và logic giữa kết quả nghiên c−ú, bản đồ sản phẩm và hệ thống chú giải. Mỗi một sự thay đổi về màu sắc và ký hiệu trên bản đồ phải đ−ợc thay đổi một cách t−ơng ứng trên hệ thống chú giải. Vì vậy trong phần lớn các phần mềm HTTĐL đều có chức năng tự động lựa chọn màu, ký hiệu hoặc tự động lập bảng chú giải. - Các lớp trên bản đồ sản phẩm: Cần xem xét số l−ợng các thông tin cần thiết để đ−a lên bản đồ kết quả, ví dụ trên bản đồ kết quả có thể có thêm các lớp: địa danh, sông suối, đ−ờng đồng mức, đ−ờng giao thông, các điểm dân c−, các điểm đặc biệt khác … Trong tr−ờng hợp đó các lớp th−ờng ở dạng vector. Ngoài ra, có thể bố trí thêm lớp thông tin nền là ảnh vệ tinh hoặc ảnh máy bay … Khi cần thiết có thể chỉnh sửa những lỗi xuất hiện trong quá trình phân tích xử lý: ví dụ có thể loại bỏ một số nhiễu cục bộ, một số sự xê dịch về vị trí giữa các lớp thông tin… 136 Tóm lại: Việc thiết kế là công việc rất cần thiết, nó đòi hỏi sự kết hợp hài hoà giữa nội dung của nhiều chuyên môn và tính mỹ thuật. Nếu thiết kế tốt thì sản phẩm sẽ có thêm giá trị. ™ Tỷ lệ bản đồ Không giống nh− việc trình bày tỷ lệ trên bản đồ giấy, ở bản đồ kết quả trong HTTĐL việc thể hiện tỷ lệ bản đồ là công việc đòi hỏi sự tỷ mỷ và thử nhiều lần. Thông th−ờng, để tránh gặp sai sót thì tỷ lệ bản đồ đ−ợc trình bày bằng th−ớc tỷ lệ. Để xây dựng th−ớc tỷ lệ trên bản đồ kết quả dạng số, phải có động tác đo khoảng cách giữa các vị trí đánh dấu trên màn hình và trên bản đồ giấy để so sánh và xác định tỷ lệ t−ơng ứng so với thực tế. Trên th−ớc tỷ lệ, độ dài các đoạn tỷ lệ phụ thuộc vào kích th−ớc của nó trên màn hình. ™ In ấn kết quả Kết quả của một quá trình xử lý HTTĐL đ−ợc thể hiện ở các dạng chính: • Các bảng biểu thống kê và các đồ thị Trong quá trình xử lý thông tin trong HTTĐL, các kết quả đều đ−ợc thống kê thành các file số liệu một cách tự động. Vì vậy, trong kết quả, cần thiết phải lấy ra một số bảng biểu để thuyết minh cho các sản phẩm bản đồ. Có nhiều dạng bảng nh−: thống kê hệ thống toạ độ và thuộc tính của các đối t−ợng dạng vector hoặc raster. Các kết quả phân loại và số liệu thống kê cho từng lớp đ−ợc phân loại, các giá trị toán học có trong các ph−ơng trình tính toán, các giá trị thống kê, các ma trận. Tuy nhiên, các bảng biểu đó th−ờng đ−ợc xây dựng theo các quy −ớc về ký hiệu trong từng phần mềm riêng. Vì vậy, để có kết quả dạng bảng biểu phù hợp với nội dung của báo cáo tổng hợp, các bảng biểu cần phải đ−ợc xử lý lại bằng việc chuyển đổi một số tên gọi cho các thông số hoặc tính thêm một số thông số mới: gộp nhóm, tổng, hiệu, min, max. Khi cần thiết có thể chuyển sang một phần mềm khác để biên tập lại. • In kết quả Có nhiều kiểu máy in và mỗi máy in đều hoạt động d−ới sự điều hành của phần mềm HTTĐL. - Máy in theo điểm (plotter): Theo nguyên tắc là mực in đ−ợc đặt trong các bút màu có đầu kim. Các bút màu đ−ợc gắn với bộ phận nhận tín hiệu điện tử ở trong máy. Khi có lệnh in, các thông tin cần in đ−ợc chuyển thành các tín hiệu điện từ, điều khiển hệ thống bút hoạt động trong khi giấy hoặc phim đ−ợc gắn vào trục chuyển động. Máy in chấm điểm có độ phân giải tối đa là 400 dpi, th−ờng để in bản đồ với hệ thống mẫu bên trong các polygon. 137 - Máy in laze: Nguyên tắc của máy in laze cũng t−ơng tự nh− việc photocopy. Dựa vào những thông tin số đ−ợc cung cấp bằng lệnh điều khiển của phần mềm, chùm tia laze có thể tiến hoặc lui dọc theo mặt trống cảm quang. Nh− vậy trên mặt trống từ mỗi điểm bất kỳ đều có các phân tử nhạy cảm d−ơng với tia laze. Trống từ đồng thời sẽ đ−ợc phủ bởi các hạt có nhạy cảm âm tạo nên dải nhạy cảm độ sáng từ âm đến d−ơng với các màu khác nhau. Giấy in đ−ợc chuyển động cùng với trống và những hạt rất nhỏ đã đ−ợc tác động bởi ánh sáng sẽ in lên giấy hoặc phim. Cuối cùng, d−ới tác động của nhiệt hoặc áp suất thì các hạt có màu sắc đ−ợc gắn chặt vào giấy hoặc phim làm cho hình ảnh sẽ đ−ợc ổn định. Máy in laze có thể hoạt động cho việc in đen trắng hoặc in màu, tất nhiên in màu sẽ đắt hơn. Độ phân giải của máy in laze dao động từ 300 – 600 dpi hoặc nâng cao hơn có thể đạt tới 1200 dpi với giấy và 2400 dpi với phim. Thông th−ờng chế độ 300 dpi đ−ợc dùng phổ biến để in các sản phẩm khổ lớn. Các chất làm mực màu phổ biến là có khả năng nhạy cảm nhiệt. Thông th−ờng, chế độ nhạy cảm nhiệt đ−ợc chế tạo t−ơng ứng với chế độ màu của phần mềm điều hành, nghĩa là có 256 cấp. Nh− vậy, với 3 màu cơ bản và 1 màu đen nhìn chung các máy màu nhạy cảm nhiệt là có khả năng tạo 16 triệu màu, rõ ràng về chất l−ợng là cao hơn hẳn so với máy in chấm điểm. Mỗi loại máy in có chế độ hoạt động khác nhau mặc dù nguyên lý chung là giống nhau, do đố chúng đòi hỏi loại mực riêng. Vì vậy, khi in màu bắt buộc phải có động tác in thử nhằm điều chỉnh một cách hệ thống, ổn định tr−ớc khi in chính thức, nhất là đối với tr−ờng hợp in sản phẩm khổ lớn, chất l−ợng cao. ™ L−u giữ kết quả dạng số Sau mỗi đề án làm việc, các kết quả đ−ợc in ra dạng giấy hoặc phim, song cũng cần thiết đ−ợc l−u lại d−ới dạng số bằng việc ghi vào các đĩa mềm hoặc đĩa CD-ROM. • Đối với các dữ liệu vector, việc l−u th−ờng không tốn nhiều bộ nhớ nên tốt nhất là ghi d−ới dạng file hoàn chỉnh dể các thông tin đ−ợc giữ nguyên. • Đối với các dữ liệu rastor (bản đồ, hình ảnh), việc l−u th−ờng tốn nhiều bộ nhớ. Với những file lớn, có thể cắt hình ảnh ra làm nhiều mảnh để ghi thành từng đĩa mềm riêng (trong tr−ờng hợp không có máy ghi CD – ROM), thông th−ờng các hình ảnh đ−ợc ghi d−ới dạng nén. Tất cả các công việc nh− chia nhỏ file hình ảnh, ghép, nén và mở nén đều đã đ−ợc xây dựng thành các chức năng riêng của một sô phần mềm thông dụng chạy trong chế độ window hoặc DOS. 138 1.4. Thiết kế vμ triển khai hệ thông tin địa lý Trong các ch−ơng trên, chúng ta đã đi vào nghiên cứu cách thể hiện các đối t−ợng và các hiện t−ợng ở trong tự nhiên, xã hội vào dạng số và các ph−ơng pháp nghiên cứu chung ở dạng số. Những công việc cần giải quyết của HTTĐL nhằm đáp ứng nhiều vấn đề đặt ra của các khoa học về địa lý, địa chất, môi tr−ờng, … không chỉ phục vụ cho những ng−ời nghiên cứu mà quan trọng nhất là phục vụ cho những ai đặt ra câu hỏi để chúng ta giải quyết. Muốn thực hiện nhiệm vụ đặt ra cho một đề án xử lý HTTĐL, những việc cần phải giải quyết là: • Thiết kế hệ thống cơ sở dữ liệu. • Xây dựng mô hình xử lý ở tỷ lệ lớn. • Xử lý chính xác các thông tin với ph−ơng tiện thích hợp. • Đ−a ra các sản phẩm có tính thuyết phục cao. Muốn vậy, phải có sự thiết kế và thực hiện một cách hoàn chỉnh và việc thiết kế sẽ đóng vai trò hết sức quan trọng cho sự thành công của đề án. Bên cạnh sự thiết kế thì thực hiện là khâu mấu chốt của quá trình xử lý HTTĐL và việc chuẩn bị về năng lực con ng−ời, máy móc (phần cứng, phần mềm) phải đ−ợc đặt ra tr−ớc tiên, chúng ta sẽ xem xét từng vấn đề của cả quá trình thực hiện. Thiết kế HTTĐL Ngay từ những năm 1960, vấn đề thiết kế HTTĐL đã đ−ợc đặt ra cùng với sự phát triển của các phần mềm xử lý vector và raster, một số hệ thống đ−ợc xây dựng trong các tr−ờng đại học hoặc viện nghiên cứu để phục vụ cho mục tiêu đào tạo. Trong quá trình hoạt động, một số hệ thống dần dần không đáp ứng đ−ợc các yêu cầu đặt ra của thực tiễn, mà lý do chính là sự thiết kế hệ thống dần dần trở nên không đ−ợc t−ơng thích với yêu cầu. Trong đố nổi lên hàng đầu là các phần mềm ch−a đủ mạnh, ngoài ra cấu trúc phần cứng cũng trở nên lạc hậu, thao tác phức tạp và cho ra những sản phẩm chất l−ợng thấp. Hiện nay, với sự phát triển của công nghệ tin học và điện tử, nhiều thiết bị mới hoàn thiện hơn đ−ợc ra đời cùng với rất nhiều phần mềm khác nhau. Tr−ớc thực tế đó, việc thiết kế một hệ thống thích hợp với từng mục tiêu sử dụng là một công việc hết sức quan trọng. 139 • Lựa chọn các phần mềm thích hợp: hiện nay, các phần mềm mạnh th−ờng là các phần mềm th−ơng mại. Việc lựa chọn một phần mềm phải căn cứ vào các mục tiêu sau: - Loại t− liệu cần xử lý: đó là t− liệu vector, raster hay tổng hợp. - Các nội dung cần xử lý: Xử lý hình học cho từng lớp riêng biệt hay xử lý tổng hợp nhiều lớp thông tin, xử lý theo mô hình không gian khối l−ợng thông tin cần xử lý. - Mục tiêu xử lý: để phục vụ cho nhu cầu đào tạo hay phục vụ cho các đề án triển khai. - Chất l−ợng của các sản phẩm kết quả: đó là các chi tiết kỹ thuật của sản phẩm khi in ra cả về nội dung và hình thức. Để phục vụ đào tạo thì yêu cầu không khắt khe nhiều, song để phục vụ yêu cầu của các đối t−ợng khác thì yêu cầu này trở nên rất quan trọng. - Phần mềm hoạt động với các loại thiết bị của HTTĐL: khả năng nhập dữ liệu bằng bàn số hay nhập từ màn hình, máy quét, …… yêu cầu về máy tính, màn hình, máy in, … khả năng nối mạng, chế độ bản quyền của phần mềm. - Giá cả của phần mềm: hiện nay có rất nhiều phần mềm với nhiều giá khác nhau, vì vậy phải lựa chọn phần mềm có giá thích hợp với nguồn kinh phí đ−ợc đầu t− và dự kiến khả năng hoàn vốn. Có thể tham khảo số liệu thống kê của Mỹ (tính đến năm 1993) về việc sử dụng các phần mềm ở các cơ quan hành chính theo bảng theo Lynal Wiggins: Bảng 3. Bảng thống kê sử dụng phần mềm ở Mỹ Phần mềm Các cơ sở liên quốc gia Tổ chức thuộc quốc gia Từng khu vực Từng bang Hành chính liên bang Tổng ARC/INFO 95 90 36 65 28 314 ARC/GIS 160 150 120 90 45 565 INTERGRA PH 45 11 3 11 5 75 GEO/SQL 13 1 8 7 29 MAPINFO 10 4 11 2 2 29 ATLAS GIS 9 6 7 3 25 GDS 7 9 3 1 20 ERDAS 1 4 7 6 18 SPANS 1 3 3 2 9 18 TRANS CAD 7 2 4 13 AUTOCAD 4 1 3 1 2 11 GEOVISION 3 3 2 1 1 10 • Xây dựng lực l−ợng cán bộ chuyên môn để vận hành HTTĐL: Cùng với việc xây dựng cơ sở vật chất về phần cứng và phần mềm, phải có lực l−ợng cán bộ chuyên 140 môn đủ trình độ để vận hành một cách có hiệu quả hệ thống. Những yêu cầu về trình độ chuyên môn cụ thể nh− sau: - Thu thập, tổng hợp và mã hoá các dạng tài liệu để l−u trữ. - Vận hành thiết bị phần cứng và phần mềm để l−u trữ dữ liệu, chỉnh lý để hoàn thiện dữ liệu dạng số. - Có trình độ hiểu biết về chuyên môn để phân tích xử lý hệ thống, tách chiết đ−ợc các thông tin cần thiết phục vụ cho các mục tiêu đặt ra. - Thiết kế và trình bày thông tin kết quả theo các tiêu chuẩn quy định cho các chuyên môn. - Vận hành thiết bị để in ấn và l−u giữ kết quả. - Muốn đảm bảo đ−ợc các yêu cầu trên, nhân viên của HTTĐL phải đ−ợc đào tạo một cách hệ thống và kỹ l−ỡng cả về lý thuyết và thao tác thực hiện. • Quản lý hệ thống Để HTTĐL có thể hoạt động hiệu quả, một nhân tố quan trọng là hệ thống quản lý, trong đó vai trò của ng−ời tổ chức là có vị trí hàng đầu. Một số yêu cầu về một ng−ời quản lý hệ thống là: - Có hiểu biết tổng hợp và cơ bản về HTTĐL. - Có hiểu biết rộng về các lĩnh vực mà HTTĐL sẽ phục vụ, đặc biệt là hiểu về cơ sở dữ liệu của từng chuyên ngành và những yêu cầu của từng chuyên ngành. - Có kế hoạch hợp lý khi triển khai các đề án. - Có khả năng đ−a ra các mô hình xử lý và đánh giá đ−ợc chất l−ợng của kết quả. - Có sự đầu t− hợp lý cho từng công đoạn của quá trình xử lý. • Trang thiết bị (phần cứng) Để một HTTĐL vận hành có hiệu quả, phải có hệ thống phần cứng (hardware) hay trang thiết bị phù hợp. Một số căn cứ để lựa chọn sự đầu t− là: - Mục tiêu hoạt động của hệ thống: để đào tạo hay để giải quyết những nhiệm vụ chuyên môn theo các đề án. Các kết quả hay các sản phẩm cần đạt đ−ợc của hệ thống (xử lý, xuất dữ liệu, l−u dữ liệu). - Các đối t−ợng phục vụ của hệ thống: phục vụ cho từng chuyên ngành hay có thể phục vụ cho nhiều chuyên ngành. - Nguồn kinh phí đầu t−: Kinh phí có thể đ−ợc cung cấp từ nhiều nguồn, kể ca nguồn vốn huy động để có thể hoàn trả từ kết quả hoạt động của hệ thống. 141 Có rất nhiều hệ thống máy tính và thiết bị ngoại vi song tiêu chuẩn kỹ thuật đ−ợc phân thành các nhóm sau: - Servers: là thiết bị giúp quản lý tài liệu và các thiết bị theo mạng của các trạm và các thiết bị đầu cuối (terminal). Có rất nhiều loại Server khác nhau, song nhìn chung Server là trang bị của mạng lớn. - Workstation (trạm): có nhiều loại trạm: trạm máy tính cá nhân (nh− IBM, UNIX, NT…). - Thiết bị ngoại vi: bàn số, máy plotter, printer, máy ghi vào phim ảnh, máy ghi đĩa từ, … - Thiết bị mạng: Các chi tiết để nối các máy tính hoặc giữa trạm và các máy tính cá nhân. • Hệ thông tin địa lý với đa ph−ơng tiện (multimedia) Ph−ơng tiện (multimedia) là khái niệm đ−ợc hình thành trong quá trình phát triển của các công nghệ tiên tiến, đặc biệt là công nghệ tin học, viễn thông, hình ảnh và mạng, với mọi quy mô khác nhau. Đa ph−ơng tiện là yêu cầu phát triển ở mức độ cao hơn của hệ thông tin địa lý. Một số đòi hỏi của HTTĐL trong môi tr−ờng đa ph−ơng tiện là: - Nhiều thông tin đ−ợc trình bày cho cùng một vị trí, cùng một thời điểm. - Nhiều thong tin của nhiều nơi đ−ợc trình bày trong cùng một thời gian. - Thông tin cho cùng một địa điểm nh−ng ở nhiều thời gian khác nhau. - Thông tin cho nhiều nơi với nhiều thời gian khác nhau. Hiện nay, ph−ơng tiện đ−ợc sử dụng hỗ trợ cho HTTĐL gồm nhiề loại khác nhau nh−: hình ảnh, phim video, mạng internet và th− điện tử, điện thoại các loại … Đặc biệt, vấn đề giao diện thông tin 2 chiều luôn đ−ợc quan tâm để cho hoạt động của HTTĐL có thể kịp thời điều chỉnh và nâng cao chất l−ợng xử lý dữ liệu. • Tóm lại, thiết kế hệ thống là một vấn đề tổng hợp đ−ợc đặt ra khi xây dựng một HTTĐL. Những nội dung cần phải đ−ợc xem xét, đ−ợc hệ thống hoá theo các công đoạn sau: - Các mục tiêu cần đạt đ−ơc của việc xây dựng HTTĐL. - Đ−a khái niệm hiệu quả vào trong quá trình xây dựng. - Xác định những đối t−ợng phục vụ. - Xác định những dạng t− liệu cần xử lý và t− liệu sản phẩm. - Xây dựng một kế hoạch chiến thuật có tính chiến l−ợc. - Lựa chọn các phần cứng và phần mềm thích hợp. 142 - Lựa chọn đội ngũ nhân viên điều hành. - Xây dựng ph−ơng pháp quản lý hệ thống. - Vận hành và bảo d−ỡng hệ thống. - Dự báo những biến động về công nghệ để điều chỉnh một cách thích hợp trang thiết bị phần cứng và phần mềm. ™ Những vấn đề về hệ thống 1. Đánh giá nh− thế nào về lợi ích của HTTĐL. 2. Những sự thay đổi nào đ−ợc coi là một sự phát triển tốt của một HTTĐL. 3. HTTĐL có giúp ích đ−ợc nhiều cho việc thực hiện có hiệu quả các nhiệm vụ đặt ra đối với một cơ quan. 4. HTTĐL liệu có làm giảm đ−ợc những công việc bàn giấy thuần tuý? 5. HTTĐL có những hạn chế gì? 6. HTTĐL có những lợi ích gì? 7. Tính chất pháp lý của những sản phẩm tạo nên từ HTTĐL. 8. Yếu tố cơ bản nhất xác định giá trị của sản phẩm HTTĐL. 9. Liệu lợi ích của HTTĐL đem lại có v−ợt quá nguồn kinh phí đầu t−. 10. Để có một HTTĐL cỡ nhỏ và vừa thì đầu t− nh− thế nào? 11. Làm thế nào để có đ−ợc sự ủng hộ cho sự phát triển của một HTTĐL. 12. Nguồn kinh phí tối thiểu cần đầu t− để xây dựng một HTTĐL. 13. Liệu có thể bán những sản phẩm hoặc t− liệu mà do HTTĐL quản lý? 14. Giá của thông tin trong một HTTĐL. 15. Làm thế nào để có thể phối hợp trong một đề án HTTĐL. 16. Những ai liệu có thể tham gia vào xây dựng một HTTĐL. 17. Những ai sẽ đảm nhiệm vai trò tìm kiếm đề án, chuẩn bị t− liệu vận hành hệ thống thiết bị. 18. Yếu tố cơ bản nào quyết định đến thời gian thực hiện của một đề án HTTĐL. 19. Liệu có một sự quản lý riêng về HTTĐL trong quá trình thực hiện đề án đã ký kết. 20. Đầu t− một hệ thống phần mềm, phần cứng thì sẽ hoạt động đ−ợc bao lâu. 21. Liệu có thể nâng cấp đơn giản cho hệ thống thiết bị hay nó sẽ bị hỏng hẳn và phải trang bị hoàn toàn mới? 143 22. Liệu có thể cài đặt HTTĐL nh− một hệ thống chìa khoá trao tay đơn giản hay phải luôn lệ thuộc vào nơi cung cấp. ™ Vấn đề đào tạo và huấn luyện 1. Làm thế nào để nhân viên trong cơ quan có thể tiếp thu đ−ợc kỹ thuật mới? 2. Có thể khẳng định với nhân viên là HTTĐL sẽ không loại trừ những công việc hiện tại của họ. 3. Những đào tạo cần thiết cho đội ngũ nhân viên và quản lý. 4. Những mức đào tạo cần thiết cho việc phát triển một HTTĐL. 5. Thời gian cần thiết cho việc đào tạo. 6. Có những yêu cầu nhân viên đ−ợc đào tạo phải trình bày kết quả? 7. Những yêu cầu về vật chất trợ giúp cho việc đào tạo. 8. Sử dụng những thuật ngữ mới song ch−a đ−ợc nhất quán nh− thế nào. 9. Trang thiết bị phần cứng và phần mềm: 10. Làm thế nào để hiểu rõ về một phần mềm và phần cứng mà có ý định mua. 11. Liệu có thể cài đặt phần mềm và chạy trên hệ thiết bị hiện có 12. Làm thế nào để lắp ráp thiết bị, liệu có thể nâng cấp nh− một thay đổi bình th−ờng về kỹ thuật. 13. Liệu có thể sử dụng máy tính cá nhân nhỏ cho một đề án HTTĐL nhỏ. 14. Các phần mềm mạnh và đắt hiện nay th−ờng đ−ợc chia làm nhiều modul, liệu có thể xác định đ−ợc những modul nào cần thiết nhất cho đề án. 15. Hiện nay giá của phần cứng và phần mềm liên tục giảm, tại sao không đợi đến năm tới khi giá hạ xuống rồi mới mua. ™ Thiết kế cơ sở dữ liệu 1. CSDL của HTTĐL bao gồm những gì? 2. Cấu trúc mạng của CSDL nh− thế nào? 3. Làm thế nào tạo CSDL? 4. Tiêu chuẩn của CSDL là nh− thế nào? 5. Có những cách nào để tự động hoá tạo bản đồ. 6. Làm thế nào để đánh giá chất l−ợng của bản đồ cơ sở? 7. HTTĐL có giải quyết đ−ợc một số việc hiện nay của cơ quan không. 144 8. Làm thế nào để giải quyết một cách hoàn hảo những sự không thống nhất về đ−ờng ranh giới khi tạo bản đồ tự động? 9. Độ chính xác cần thiết của các bản đồ đ−ợc lập bằng HTTĐL. 10. Chi phí cho việc lập bản đồ ở các mức độ chính xác khác nhau? 11. Làm thế nào để chuyển các tài liệu hiện có sang dạng số và có những khó khăn gì? 12. làm thế nào để liên kết những tài liệu hiện có với HTTĐL. 13. Những khó khăn gì sẽ gặp phải khi nối kết các phần mềm hiện có với HTTĐL. 14. HTTĐL có liên kết gì với hệ thống máy tính hiện có. 15. Liệu 2 hệ thống có phải là quá thừa so với nhu cầu? 16. Liệu có thể giao diện dữ liệu giữa hai hệ thống hay không và thực hiện nh− thế nào? 17. Liệu có thể sử dụng HTTĐL để lập bản đồ và xử lý tài liệu tổng hợp. ™ Sử dụng và lựa chọn ng−ời t− vấn 1. Liệu có cần thiết ng−ời t− vấn? 2. Liệu có thể sử dụng chính ng−ời t− vấn để lựa chọn và cài đặt HTTĐL. 3. Những kỹ thuật gì có thể học đ−ợc ở ng−ời t− vấn. 4. Làm thế nào để khẳng định rõ là mình cần t− vấn. 5. Làm thế nào để xác định một t− vấn tốt nhất cho riêng mình. 6. Ng−ời hoặc cơ quan t− vấn có đang làm t− vấn cho nhiều nơi một lúc hay không. 7. Làm thế nào để xác định những ng−ời t− vấn là có danh tiếng. ™ Lựa chọn và giao việc 1. Ai có thể nhập số liệu bản đồ một cách hoàn hảo. 2. Liệu các công việc có thể làm ở phòng hoặc ở bên ngoài? 3. Có −u điểm và hạn chế gì về việc ký hợp đồng lập bản đò và nhập số liệu với bên ngoài. ™ Bảo d−ỡng hệ thống 1. Những công việc gì phải làm để bảo d−ỡng sau khi đã mua và cài đặt HTTĐL. 145 2. Ai sẽ trợ giúp cho các công nghệ về xử lý HTTĐL, liệu do chính các nhân viên sẽ làm hay ng−ời bán hệ thống hay các t− vấn? 3. Giá cả của việc bảo hành hệ thống CSDL. ™ Những nỗ lực cộng tác 1. Liệu giá của HTTĐL có thể bàn để cùng chia sẻ với các cơ quan khác. 2. Làm thế nào để biết đ−ợc các cơ quan khác có quan tâm để cùng tham gia vào HTTĐL mà mình sẽ đầu t−. 3. Những lợi ích của mỗi bên khi cùng đầu t− vào một HTTĐL. 4. Nếu nhiều ng−ời cùng làm việc trong HTTĐL thì làm thế nào để phân chia việc l−u giữ t− liệu trong hệ thống. 5. Liệu có thể nhân l−ợng tài liệu để l−u giữ và cho nhiều ng−ời sử dụng. 6. Khi nhiều ng−ời sử dụng thì làm thế nào phát hiện đ−ợc những bộ phận bị hỏng cần sửa chữa, bảo d−ỡng. 7. Những dạng dữ liệu nào có ở các cơ quan khác. 8. Liệu có thể sử dụng các t− liệu số có ở các cơ quan khác. 9. Sẽ là thực tế khi thấy rằng không thể sử dụng mãi những t− liệu của các cơ quan khác vì nhiều lý do, trong đó phải kể đến lý do chuyển đổi khuôn dạng dữ liệu và sự t−ơng thích về mức độ chính xác. ™ Các thông tin dạng bản đồ chuyên đề và ảnh 1. Các bản đồ tài nguyên rừng. 2. Các bản đồ về phòng cháy rừng. 3. Các bản đồ về tai biến tự nhiên (gió, khô hạn, ngập lụt) 4. Bản đồ bệnh tật của rừng và phân bố các loại côn trùng có hại. 5. Bản đồ quản lý rừng nói chung. 6. Bản đồ quản lý khai thác gỗ. 7. Bản đồ đất. 8. Các bản đồ sử dụng đất và tài nguyên. 9. Các bản đồ quy hoạch rừng. 10. Bản đồ tiềm năng rừng. 11. ảnh máy bay và ảnh vệ tinh của rừng. ™ Các tài liệu cơ bản 1. Các bản đồ và file dữ liệu bản đồ số 146 - Mô tả các vị trí - Toạ độ trong bản đồ UTM (hoặc Gauss) - Toàn bộ các thông số của bản đồ: độ cao, đ−ờng đồng mức. - Toàn bộ các thuộc tính cần thiết trong file vector. - Các trọng tâm điểm của ảnh vệ tinh, ảnh máy bay. - Hệ thống đ−ờng, sông suối, … - Các dữ liệu về polygon, đ−ờng và điểm của bản đồ chuyên đề. - Ghép nối tất cả các ranh giới. 2. Các số liệu tính toán cho bản đồ chuyên đề: diện tích, độ dài, thuộc tính. 3. Các sản phẩm bản đồ cung cấp từ hệ thống - các bản đồ in dạng plotter trên phim, trên giấy. - Toàn bộ các ranh giới cần nghiên cứu. - Toàn bộ tên và thuộc tính các loại thông tin. - Toàn bộ các vị trí đ−ợc xác định. 4. Xử lý tổng hợp - Xử lý cho những ý định quy hoạch. - Các ph−ơng án dự kiến. - Các phân tích về diện tích. - Các phân tích về vùng đệm (phòng chống cháy, bảo vệ rừng). - Phân tích tác hại của cháy rừng so với rừng còn nguyên vẹn - Phân tích chồng xếp thông tin của hàng nghìn contour một lúc. 4. Cập nhật thông tin: - Hiển thị các loại bản đồ và các thuộc tính. - Bổ sung bằng các thông tin từ ảnh vệ tinh số. - Hiển thị linh hoạt các ranh giới cần quan tâm. - Bổ sung các tính chất mới cho từng contour. - Tính toán định l−ợng các vùng bị cháy. 6. Lập các bản đồ chuyên đề - Tạo code màu và mức độ màu cho từng contour rừng và nhiều cây khác nhau. - Xác định các code mới cho các vùng tạo nên do chồng xếp thông tin. 7. Những thông tin về vị trí 147 Xác định các vùng dân c−, đô thị có liên quan tới khu vực nghien cứu với sự thể hiện ở tỷ lệ lớn. 8. Những thiết bị nhập số liệu: - Nhập từ trạm và các thiết bị ngoại vi. - Nhập từ băng từ. 9. các chức năng của hệ thống GIS: - Số hoá đ−ờng, điểm. - Tạo lập đ−ợc các polygon với các code riêng. Có thể bổ sung, chỉnh sửa các polygon. - Nhập đ−ợc các số liệu bằng số và bằng chữ từ bàn phím. - Chỉnh sửa đ−ợc các đ−ờng vector. - Tạo mầu cho các polygon. - Nối hoặc cắt các đ−ờng vector. - Làm sạch các đ−ờng trong vector. - Chia nhỏ polygon hoặc nhập các polygon. - Kiểm tra các điểm và đ−ờng. - Nhập các thuộc tính hình học - Tạo l−ới hoặc nội suy từ đ−ờng, điểm. - Tạo các vùng đệm cho điểm, đ−ờng, vùng. - Vẽ các vòng tròn tự độn từ các điểm. - Tìm kiếm các thuộc tính. - Xác định đ−ợc các trọng tâm của mạng l−ới. - Tạo đ−ợc các cửa sổ. - Thay đổi tỷ lệ bản đồ. - Thay đổi đ−ợc l−ới chiếu. - Đo đạc các thông số cần thiết: độ dài, chu vi, diện tích. - Tính các trị số thống kê. - Xử lý chồng xếp polygon. - Phân tích l−ới ô vuông, nội suy. - Nối các điểm biên. - Tạo lập mô hình 3 chiều. - Lập mô hình và tính các thông số hình học: độ dốc, h−ớng dốc. 148 10. Lập báo cáo - Thống kê diện tích bằng các con số tiêu chuẩn. - Các số liệu tổng hợp (min, max, medium). - Tính toán khối l−ợng hiện tại. - Tính toán dự báo. 11. Các thiết bị cần có - Bàn số. - Trạm nhỏ. - Nhập dữ liệu bằng trạm - Khả năng l−u số liệu vào đĩa. - ổ băng, ổ đĩa. - Màn hình điều khiển. - Màn hình hiển thị phân giải cao. - Máy in laze màu. - Máy plotter màu. 12. Phần mềm - Phần mềm hệ thống với đầy đủ các chức năng chính kể trên. - Phần mềm phụ để thực hiện những công việc trợ giúp. - Các phần mềm phổ thông khác. ™ Lựa chọn một phần mềm HTTĐL Quả thực là khó khăn để lựa chọn đ−ợc chính xác một phần mềm cho một tổ chức. Trong rất nhiều tr−ờng hợp, quyết định lại dựa vào hệ thống maketing của nơi bán mà không do sự lựa chọn của ng−ời mua. Vì vậy, phải có những tiếp cận hệ thống tr−ớc khi quyết định mua và trang bị một phần mềm. Nhiều phần mềm khi đã mua rừngồi thì trở nên không thích hợp với những tiến bộ của công nghệ, đặc biệt là với phần cứng và phần mềm (khi so sánh với các phần mềm khác). Một số phần mềm lại không thích hợp với loại t− liệu cần nguồn kinh phí có thể đầu t− tiếp theo về phần cứng và thiết bị ngoại vi. Một số phần mềm khi trang bị rồi thì không có ng−ời sử dụng hoặc sản phẩm làm ra không phù hợp với yêu cầu. Vì thế, tr−ớc khi quyết định mua, cần yêu cầu ng−ời bán cung cấp đầy đủ các thông tin chi tiét về tính năng kỹ thuật, về số l−ợng khách hàng đang sử dụng. 149 Nếu có thể đ−ợc thì có thể tham khảo thông tin của những ng−ời đang sử dụng phần mềm đó. Những căn cứ chính để xem xét khi mua một phần mềm có thể đ−ợc liệt kê nh− sau: - Phần mềm có giải quyết đ−ợc nhiệm vụ đặt ra của cơ sở một cách đồng thời và chính xác. - Những sản phẩm cụ thể của hệ thống đ−ợc thực hiện bởi các khách hàng đã mua nh− thế nào. - Những yêu cầu cụ thể về kỹ thuật của công việc có đ−ợc khẳng định bởi ng−ời bán. - Giá cả có phù hợp với nguồn kinh phí đ−ợc đầu t−. ™ Kết luận Những vấn đề trên đây đ−a ra nhằm khẳng định rằng tr−ớc khi xây dựng một HTTĐL phải cân nhắc và chuẩn bị thật đầy đủ kế hoạch và ph−ơng án vận hành. Có nh− vậy việc đầu t− mới trở nên có hiệu quả trong việc triển khai các công việc tại mỗi một địa chỉ sử dụng HTTĐL. Các phần đó đã đề cập đến những vấn đề cơ bản nhất của HTTĐL, những khái niệm đó đ−ợc liệt kê trong những vấn đề sau: 1. Cơ sở dữ liệu. 2. Quản lý cơ sở dữ liệu. 3. Các chức năng và các ch−ơng trình ứng dụng. 4. Can thiệp của ng−ời sử dụng. HTTĐL là một hệ thống công cụ (tool) ứng dụng cho nhiều ngành, nhiều lĩnh vực phần cứng, phần mềm và 4 thành phần cơ bản ở trên. Mỗi một thành phần đều có vai trò quan trọng quyết định đến sự hoạt động của một HTTĐL. Có rất nhiều dạng cơ sở dữ liệu, song có thể xếp vào 2 dạng chính: vector và raster. Viễn thám là một lĩnh vực công nghệ có sự tồn tại và phát triển độc lập cùng với các lĩnh vực công nghệ khác. Tuy nhiên, trong HTTĐL, viễn thám có thể đ−ợc xem nh− một công nghệ phối thuộc để cung cấp các nguồn t− liệu dạng rừng raster và vector một cách phong phú, đa dạng, có tính khách quan, cập nhật và độ chính xác cao. Viễn thám với một số kỹ thuật xử lý chuyên đề đã tách chiết đ−ợc nhiều thông tin mới từ tài liệu ban đầu, góp phần bổ sung cho CSDL của HTTĐL thêm phong phú. Các nhiệm vụ cần giải quyết – các phép xử lý t− liệu: 1. Tra cứu: Xác định vị trí và thuộc tính dữ liệu 2. Cung cấp t− liệu: Xuất dữ liệu theo yêu cầu. 150 3. Nhập dự liệu: Nhập và đăng ký các thuộc tính bằng các ph−ơng pháp: số hoá, bàn phím, chuyển khuôn dạng. 4. Hiển thị: nghiên cứu và khai thác các tài liệu nhập vào. 5. Lựa chọn: Chọn t− liệu cần thiết và các thuộc tính kèm theo 6. Hiệu chỉnh: Sửa lỗi và bổ sung thuộc tính cho dữ liệu 7. Tổng hợp: Tổng hợp các t− liệu vào một mô hình hoặc hình ảnh của thế giới thực (có toạ độ, thuộc tính) 8. Điều khiển: Sử dụng các mô hình để điều khiển t− liệu 9. Định vị: Bổ sung các thông tin định vị GPS 10. Phân tích: Khai thác, xử lý các thông tin 1 lớp, nhiều lớp, thông tin biểu bảng, chồng xếp thông tin theo mô hình. 11. Đ−a ra quyết định: áp dụng các mô hình xử lý nhiều lớp, các bài toán đánh giá, quy hoạch, đ−a ra các lớp thông tin tổng hợp. 12. Trình bày: Trình bày các kết quả ở dạng bản đồ, đồ thị, thống kê, báo cáo với chất l−ợng cao. Kết luận chung Trong quá trình vận hành HTTĐL, một khâu rất quan trọng có vai trò quyết định là sự điều hành của ng−ời sử dụng. Vì vậy, muốn HTTĐL hoạt động có hiệu quả phải có trình độ hiểu biết và khả năng thành thạo trong vận hành hệ thống. Ngoài những kiến thức về phần cứng, phần mềm, ng−ời sử dụng phải có kiến thức về các chuyên ngành có liên quan đến đề án đang triển khai. Bên cạnh đội ngũ ng−ời vận hành, phải có sự điều hành chung theo những quy trình hệ thống của ng−ời tổ chức. Vì vậy, vai trò con ng−ời ở trong HTTĐL là khác nhau ở từng khâu, từng mức độ song tất cả phải là một sự thống nhất, trong đó có cả vai trò của các t− vấn và sự cộng tác rừngộng liên ngành. Cùng với sự phát triển của viễn thám, HTTĐL và công nghệ đa ph−ơng tiện, khả năng cung cấp t− liệu và trao đổi t− liệu làm cho CSDL cơ bản ngày càng phong phú và hoàn thiện, nó là tiền đề cho việc phát triển ứng dụng HTTĐL trong nhiều lĩnh vực cả tự nhiên và xã hội, cả việc quản lý, theo dõi và dự báo. Việc xây dựng các HTTĐL là cần thiết cho nhiều cơ quan, nhiều ngành, nhiều cấp khác nhau. Tuy nhiên, để thực hiện việc đầu t− và xây dựng HTTĐL cần phải có sự phân tích kỹ l−ỡng tr−ớc khi đi đến quyết định. Có nh− vậy thì HTTĐL mới trở thành một công cụ đắc lực cho nhiều lĩnh vực quản lý, nghiên cứu và triển khai. 151 152