Trong bối cảnh hiện đại, công nghệ Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS) ngày càng đạt đến mức độ hoàn thiện cao hơn. GIS mang lại cho người dùng khả năng tạo ra các lớp bản đồ số riêng biệt và hỗ trợ giải quyết các vấn đề liên quan đến quản lý tài nguyên và con người trong thế giới thực. Hơn nữa, GIS đã trở thành một công cụ quan trọng trong việc lưu trữ và chia sẻ dữ liệu.
Cấu trúc của hệ thống thông tin địa lý (GIS) bao gồm năm thành phần chính: phần cứng, phần mềm, dữ liệu, con người và phương pháp.
Dữ liệu GIS của một đối tượng được liên kết rõ ràng với vị trí không gian trên bề mặt Trái đất. Bên cạnh kiểu dữ liệu không gian này, còn có dữ liệu thuộc tính, cung cấp thông tin chi tiết của đối tượng, cho phép phân tích và thể hiện dữ liệu phong phú hơn bằng cách kết nối các đặc điểm cụ thể với tọa độ địa lý.
Có những loại dữ liệu GIS nào?
Trong cơ sở dữ liệu không gian, người ta sử dụng hai dạng cấu trúc dữ liệu GIS là: cấu trúc dữ liệu raster và cấu trúc dữ liệu vector.
Hình: dữ liệu không gian raster và vector (Bolstad, 2016)
- Dữ liệu vector là loại dữ liệu GIS phổ biến nhất, biểu thị dữ liệu địa lý được ký hiệu dưới dạng: điểm, đường hoặc vùng. Hầu hết dữ liệu đưa vào chương trình phần mềm GIS ở dạng dữ liệu vector.
- Dữ liệu raster được biểu diễn bằng các ô lưới có kích thước và giá trị nhất định. Mô hình này thường dùng để lưu trữ dữ liệu liên tục hoặc không có ranh giới rõ ràng. Dữ liệu raster thường được dùng để thể hiện dữ liệu viễn thám, dữ liệu địa hình, hình ảnh vệ tinh và hình ảnh trên không.
Dữ liệu Vector
Dữ liệu vectơ được chia thành ba loại: dữ liệu dạng điểm, đường (hoặc cung) và dữ liệu dạng vùng.
Dữ liệu dạng điểm: được sử dụng phổ biến nhất để biểu diễn các đối tượng không liền kề và các điểm dữ liệu rời rạc. Các điểm có kích thước bằng 0, do đó không thể đo chiều dài hoặc diện tích bằng tập dữ liệu này. Dữ liệu điểm dùng để thể hiện các đối tượng như trường học, địa điểm ưa thích, vị trí cầu và cống, thành phố hoặc tên địa điểm.
Dữ liệu dạng đường: được sử dụng để biểu diễn các đối tượng có dạng tuyến, ví dụ như sông, suối, đường giao thông, đường bao ranh giới… Đặc điểm của dữ liệu dạng đường là chỉ có một chiều và được sử dụng để đo chiều dài. Dữ liệu đường có điểm bắt đầu và điểm kết thúc, mỗi đường có thể chia thành nhiều đoạn thẳng. Các đặc trưng đồ họa sử dụng cho đối tượng dạng đường là: kiểu ký hiệu, màu sắc và độ rộng của nét vẽ. Trong ví dụ bên dưới, các con đường được phân biệt với mạng lưới sông suối bằng cách thể hiện ký hiệu đường là nét liền màu đen và hệ thống thủy văn là nét đứt màu xanh lam.
Dữ liệu dạng vùng được sử dụng để thể hiện các khu vực như ranh giới của thành phố (trên bản đồ tỷ lệ lớn), vùng hồ hoặc lớp phủ rừng. Đối tượng địa lý dạng vùng có hai chiều và được sử dụng để đo diện tích và chu vi của đối tượng.
Cách phổ biến nhất để phân biệt đặc điểm cho các dữ liệu dạng vùng là sử dụng ký hiệu ánh xạ theo chủ đề (sử dụng bảng màu), kiểu đường biên,, mẫu tô cho vùng hoặc trong trường hợp phân cấp số, có thể sử dụng sơ đồ phân cấp màu.
Dữ liệu raster (Dữ liệu dạng lưới)
Trong cấu trúc dữ liệu raster, thực thể không gian được biểu diễn thông qua các ô (cell) hay ô ảnh (pixel) của một lưới các ô. Có nhiều dạng ô lưới như: lưới lục giá, lưới tam giác, lưới ô vuông,…trong đó lưới ô vuông là thông dụng nhất. Trong máy tính, lưới các ô này được lưu trữ dưới dạng ma trận trong đó mỗi ô là giao điểm của một hàng và một cột trong ma trận.
Dữ liệu raster được chia thành ba loại chính: dữ liệu raster bề mặt, dữ liệu raster liên tục và rời rạc.
Dữ liệu raster bề mặt đại diện cho các hiện tượng hoặc biến liên tục có liên quan đến bề mặt Trái đất. Nó thường được sử dụng để mô hình hóa và phân tích các biến vật lý hoặc môi trường trên một cảnh quan như độ cao, độ dốc, hướng, nhiệt độ hoặc lượng mưa.
- Dữ liệu raster rời rạc: là các giá trị riêng biệt, thường có tính chất phân loại hoặc định danh, chẳng hạn như các loại lớp phủ đất hoặc các loại đất sử dụng.
Dữ liệu rời rạc thường được biểu thị bằng các giá trị nguyên trong dữ liệu raster, với mỗi giá trị duy nhất đại diện cho một danh mục hoặc lớp khác nhau. Ví dụ: lớp raster đại diện cho các loại lớp phủ đất có thể gán giá trị 1 cho rừng, 2 cho đất nông nghiệp và 3 cho khu vực thành thị.
- Dữ liệu raster liên tục: là số và biểu thị các phép đo có thể nhận bất kỳ giá trị nào trong một phạm vi. Ví dụ về dữ liệu liên tục trong GIS raster bao gồm dữ liệu độ cao hoặc nhiệt độ. Dữ liệu liên tục thường được biểu thị bằng các giá trị dấu phẩy động trong dữ liệu raster, với mỗi giá trị pixel biểu thị phép đo liên tục của biến được đo.
Ngoài ra còn có ba loại bộ dữ liệu raster: dữ liệu chuyên đề, dữ liệu quang phổ và hình ảnh (hình ảnh).
- Dữ liệu raster chuyên đề: một ví dụ về bộ dữ liệu raster theo chuyên đề đó là Mô hình độ cao kỹ thuật số (DEM). Mỗi ô hiển thị kích thước pixel 30m với giá trị độ cao được gán cho ô đó.
- Dữ liệu raster hình ảnh: mỗi ô chứa một giá trị đại diện cho giá trị chiếm ưu thế của ô đó. Bộ dữ liệu raster là bản chất của hầu hết các phân tích không gian.
- Dữ liệu raster quang phổ: Mô hình thủy văn không gian như trích xuất lưu vực sông và dòng chảy cũng sử dụng hệ thống dựa trên raster. Dữ liệu quang phổ trình bày hình ảnh trên không hoặc vệ tinh, để lấy thông tin về thảm thực vật hoặc địa chất bằng cách phân loại các dấu hiệu quang phổ của từng loại đối tượng địa lý.
Bộ dữ liệu GIS raster được sử dụng để làm gì?
Dữ liệu raster thường được sử dụng để lập bản đồ địa hình, thể hiện sự thay đổi số lượng trên một cảnh quan, và làm lớp nền. Ảnh chụp từ trên không, hình ảnh vệ tinh và các raster bóng mờ thường được sử dụng làm lớp cơ sở khi tạo bản đồ.
Dữ liệu này cũng bao gồm ảnh chụp từ trên không và ảnh vệ tinh. Các loại raster hình ảnh có thể ở định dạng GeoTIFF, TIFF, JPG, PNG, GIF, BMP và các định dạng tệp hình ảnh khác. Các định dạng tệp này thường có tệp thứ hai được gọi là tệp thế giới chứa thông tin tham chiếu cho hình ảnh raster.
Nguồn dữ liệu GIS
Dữ liệu GIS có thể được lấy từ nhiều nguồn khác nhau:
- Cơ quan chính phủ: Nhiều chính quyền và địa phương cung cấp dữ liệu GIS liên quan đến địa hình, sử dụng đất, cơ sở hạ tầng và giám sát môi trường.
- Nhà cung cấp thương mại: Các công ty chuyên về dữ liệu địa lý cung cấp dữ liệu có độ phân giải cao và các bộ dữ liệu chuyên biệt như dữ liệu nhân khẩu học để phân tích tiếp thị.
- Viễn thám: Dữ liệu được thu thập từ hình ảnh vệ tinh và ảnh chụp từ trên không cung cấp thông tin cập nhật về bề mặt trái đất, hữu ích cho việc theo dõi những thay đổi trong phát triển đô thị, nông nghiệp và tài nguyên thiên nhiên.
- Nền tảng nguồn mở: Các trang web như Google Earth Engine cung cấp dữ liệu GIS do người dùng tạo mà công chúng có thể sử dụng và chỉnh sửa miễn phí.
Nguồn tham khảo: https://www.geographyrealm.com/geodatabases-explored-vector-and-raster-data/ ,
Đọc thêm về ứng dụng của GIS: https://vsgacademy.com/ung-dung-gis-trong-nong-nghiep-cong-nghe-cao.html
