Bài giảng Hệ thống thông tin địa lý - Chương 2: Những vấn đề cơ bản trong GIS

13/06/2016

Chöông 2

NHÖÕNG VAÁN ÑEÀ CÔ BAÛN

TRONG GIS

NOÄI DUNG TRÌNH BAØY

 Heä toïa ñoä tham chieáu döõ lieäu khoâng gian

 Moâ hình döõ lieäu khoâng gian

 Moâ hình döõ lieäu thuoäc tính

 Moät soá kyõ thuaät phaân tích khoâng gian cô baûn

Bieân soaïn: ThS. Phaïm Theá Huøng

13/06/2016

HEÄ TOÏA ÑOÄ

(Coordinate System)

 Khaùi nieäm veà heä toïa ñoä coù tính chaát quy öôùc,

duøng ñeå xaùc ñònh vò trí vaø moái quan heä giöõa caùc

ñoái töôïng ñòa lyù ngoaøi thöïc teá vaø treân baûn ñoà.

^A coordinate system is a reference system used to

represent the locations of geographic features,

imagery, and observations, such as Global

Positioning System (GPS) locations, within

common geographic framework. (ESRI)

a

Bieân soaïn: ThS. Phaïm Theá Huøng

HEÄ TOÏA ÑOÄ

(Coordinate System)

 Coù hai loaïi heä toïa ñoä ñöôïc söû duïng trong lónh vöïc

baûn ñoà hoïc: Heä toïa ñoä ñòa lyù (geographic

coordinate system) vaø Heä toïa ñoä phaúng

(projected coordinate system).

 Heä toïa ñoä ñòa lyù thöôøng ñöôïc söû duïng ngoaøi

thöïc ñòa.

 Heä toïa ñoä phaúng thöôøng ñöôïc söû duïng treân caùc

loaïi baûn ñoà (giaáy vaø soá).

Bieân soaïn: ThS. Phaïm Theá Huøng

13/06/2016

HEÄ TOÏA ÑOÄ

(Coordinate System)

^A geographic coordinate system (GCS) uses a

three-dimensional (3-D) spherical surface to define

locations on the earth. A GCS is often incorrectly

called a datum, but a datum is only one part of a

GCS. A GCS includes an angular unit of measure,

a prime meridian, and a datum (based on a

spheroid or ellipsoid). (ESRI)

Bieân soaïn: ThS. Phaïm Theá Huøng

HEÄ TOÏA ÑOÄ

(Coordinate System)

^Heä toïa ñoä ñòa lyù:

^Bao goàm: kinh ñoä ñòa lyù () vaø vó ñoä ñòa lyù ().

^Boä tham soá xaùc laäp moät heä toïa ñoä ñòa lyù goïi laø

moät datum.

^Tuøy tröôøng hôïp maø heä toïa ñoä ñòa lyù coù theå

ñöôïc xaùc laäp treân maët caàu, beà maët geoid

hoaëc ellipsoid laøm chuaån.

 Phaân bieät geoid, ellipsoid vaø datum?

Bieân soaïn: ThS. Phaïm Theá Huøng

13/06/2016

GEOID, ELLIPSOID & DATUM

^Hình daïng cuûa Traùi Ñaát:

^Con ngöôøi ñaõ bieát hình daïng caàu cuûa Traùi Ñaát

hôn 2.000 naêm.

^Aristotle vaøo theá kyû thöù IV tröôùc CN ñaõ ñöa ra

nhöõng minh chöùng chöùng toû hình daïng caàu

cuûa Traùi Ñaát.

^Eratosthenes laø ngöôøi ñaàu tieân ñaõ tính toaùn chu

vi cuûa Traùi Ñaát.

^Tuy nhieân, hình daïng thöïc teá cuûa Traùi Ñaát khoâng

phaûi laø moät hình caàu hoaøn chænh.

Bieân soaïn: ThS. Phaïm Theá Huøng

GEOID, ELLIPSOID & DATUM

Bieân soaïn: ThS. Phaïm Theá Huøng

13/06/2016

GEOID, ELLIPSOID & DATUM

^Moâ hình Geoid:

^The geoid is the shape that the surface of the

oceans would take under the influence of

Earth's gravitation and rotation alone, in the

absence of other influences such as winds and

tides. (Wikipedia)

^Geoid laø maët nöôùc bieån trung bình yeân tónh,

keùo daøi xuyeân qua caùc luïc ñòa vaø haûi ñaûo taïo

thaønh moät beà maët cong kheùp kín.

Bieân soaïn: ThS. Phaïm Theá Huøng

GEOID, ELLIPSOID & DATUM

^Moâ hình Geoid:

^Tính chaát: Taïi baát kyø moät ñieåm naøo treân maët

Geoid, phaùp tuyeán cuõng luoân luoân truøng vôùi

phöông cuûa daây doïi qua ñieåm ñoù.

^ÖÙng duïng: Duøng ñeå ño cheânh cao.

^Geoid laø beà maët ñaëc tröng cho hình daïng cuûa

Traùi ñaát vaø khoù coù theå bieåu dieãn bôûi moät hình

daïng toaùn hoïc naøo.

Bieân soaïn: ThS. Phaïm Theá Huøng

13/06/2016

GEOID, ELLIPSOID & DATUM

Bieân soaïn: ThS. Phaïm Theá Huøng

GEOID, ELLIPSOID & DATUM

^Moâ hình Ellipsoid:

^A spheroid (ellipsoid) is a three-dimensional

shape created from a two-dimensional ellipse.

The ellipse is an oval, with a major axis (the

longer axis), and a minor axis (the shorter axis). If

you rotate the ellipse, the shape of the rotated

figure is the spheroid. (ESRI)

^Phöông phaùp thaønh laäp: xoay moät hình ellipse

quanh baùn truïc nhoû cuûa noù vôùi kích thöôùc xaáp

xæ Geoid.

Bieân soaïn: ThS. Phaïm Theá Huøng

13/06/2016

GEOID, ELLIPSOID & DATUM

^Moâ hình Ellipsoid:

^Caùc thoâng soá cô baûn:

baùn truïc lôùn (a), baùn

truïc nhoû (b), ñoä deït (f

hoaëc )

f = (a – b)/a

^Coù hai loaïi ellipsoid:

ellipsoid Traùi ñaát (toaøn

caàu) vaø ellipsoid tham

chieáu (ñòa phöông).

Bieân soaïn: ThS. Phaïm Theá Huøng

GEOID, ELLIPSOID & DATUM

^Moâ hình Ellipsoid:

^Moät soá Ellipsoid phoå bieán, ñaõ ñöôïc söû duïng ôû

Vieät Nam

Bieân soaïn: ThS. Phaïm Theá Huøng

13/06/2016

GEOID, ELLIPSOID & DATUM

^Hai loaïi ellipsoid:

Heä toïa ñoä ñòa phöông

ùBeà maët Traùi ñaát

Beà maët ellipsoid ñòa phöông

Beà maët ellipsoid quoác teá

Heä toïa ñoä quoác teá

Bieân soaïn: ThS. Phaïm Theá Huøng

GEOID, ELLIPSOID & DATUM

^Moái quan heä giöõa Traùi ñaát vaø moâ hình bieåu dieãn:

1. Möïc nöôùc bieån

4. Luïc ñòa

2. Ellipsoid

3. Phöông daây doïi

5. Geoid

Bieân soaïn: ThS. Phaïm Theá Huøng

13/06/2016

GEOID, ELLIPSOID & DATUM

^Moái

quan

heä giöõa Traùi

ñaát vaø moâ

hình

dieãn

bieåu

Bieân soaïn: ThS. Phaïm Theá Huøng

GEOID, ELLIPSOID & DATUM

^Geoid ñöôïc duøng ñeå thay theá cho beà maët

thöïc cuûa Traùi Ñaát.  duøng trong ño cao

^Ellipsoid duøng ñeå moâ hình hoùa hình daïng cuûa

Traùi Ñaát.  duøng ñeå xaùc ñònh toïa ñoä

^Ñieàu kieän:

 Taâm ellipsoid truøng vôùi troïng taâm Traùi ñaát, maët

phaúng xích ñaïo ellipsoid truøng vôùi maët phaúng xích

ñaïo Traùi ñaát.

 Khoái löôïng ellipsoid baèng khoái löôïng Traùi ñaát.

 Toång bình phöông caùc cheânh cao giöõa geoid vaø

ellipsoid laø nhoû nhaát.

Bieân soaïn: ThS. Phaïm Theá Huøng

13/06/2016

GEOID, ELLIPSOID & DATUM

^Datum:

^While a spheroid (ellipsoid) approximates the

shape of the earth, a datum defines the position

of the spheroid relative to the center of the

earth. A datum provides a frame of reference

for measuring locations on the surface of the

earth. It defines the origin and orientation of

latitude and longitude lines. (ESRI)

^Datum duøng ñeå ñònh vò chính xaùc 1 ellipsoid vaø

laø cô sôû ñeå thaønh laäp heä toïa ñoä ñöôïc söû duïng

trong traéc ñòa – baûn ñoà.

Bieân soaïn: ThS. Phaïm Theá Huøng

GEOID, ELLIPSOID & DATUM

^Datum:

^While a spheroid (ellipsoid) approximates the

shape of the earth, a datum defines the position

of the spheroid relative to the center of the

earth. A datum provides a frame of reference

for measuring locations on the surface of the

earth. It defines the origin and orientation of

latitude and longitude lines. (ESRI)

^Datum duøng ñeå ñònh vò chính xaùc 1 ellipsoid vaø

laø cô sôû ñeå thaønh laäp heä toïa ñoä ñöôïc söû duïng

trong traéc ñòa – baûn ñoà.

^Coù 2 loaïi datum: vertical vaø horizontal datum

Bieân soaïn: ThS. Phaïm Theá Huøng

13/06/2016

HEÄ TOÏA ÑOÄ

(Coordinate System)

^Heä toïa ñoä ñòa lyù:

^Geographic

Coordinate System

(GCS) = Datum +

Angular unit + Prime

Meridian

^Datum

(Geoid)

=

Ellipsoid

Bieân soaïn: ThS. Phaïm Theá Huøng

HEÄ TOÏA ÑOÄ

(Coordinate System)

^Heä toïa ñoä ñòa lyù:

^Parallel: ñöôøng vó tuyeán

^Meridian: ñöôøng kinh tuyeán

Bieân soaïn: ThS. Phaïm Theá Huøng

13/06/2016

HEÄ TOÏA ÑOÄ

(Coordinate System)

^Heä toïa ñoä ñòa lyù:

^Kinh ñoä ñòa lyù laø goùc nhò

dieän giöõa maët phaúng

kinh tuyeán goác vaø maët

phaúng kinh tuyeán qua

ñieåm xeùt.

^Kinh tuyeán goác laø ñöôøng

kinh tuyeán qua ñaøi thieân

vaên Greenwich, London,

Vöông quoác Anh.

^Kinh ñoä ñòa lyù() coù giaù trò

töø 0 – 180^oÑoâng/Taây.

Bieân soaïn: ThS. Phaïm Theá Huøng

HEÄ TOÏA ÑOÄ

(Coordinate System)

^Heä toïa ñoä ñòa lyù:

Bieân soaïn: ThS. Phaïm Theá Huøng

13/06/2016

HEÄ TOÏA ÑOÄ

(Coordinate System)

Bieân soaïn: ThS. Phaïm Theá Huøng

HEÄ TOÏA ÑOÄ

(Coordinate System)

^Heä toïa ñoä ñòa lyù:

^Vó ñoä ñòa lyù laø goùc hôïp

bôûi phöông cuûa ñöôøng

daây doïi (phöông cuûa

troïng löïc) vôùi maët phaúng

xích ñaïo.

^Vó ñoä ñòa lyù () coù giaù trò

thay ñoåi töø 0⁰ñeán 90⁰

Baéc hoaëc Nam.

Bieân soaïn: ThS. Phaïm Theá Huøng

13/06/2016

HEÄ TOÏA ÑOÄ

(Coordinate System)

Bieân soaïn: ThS. Phaïm Theá Huøng

HEÄ TOÏA ÑOÄ

(Coordinate System)

Chieàu daøi ñöôøng kinh tuyeán vaø vó tuyeán

Vò trí

Ñoä daøi kinh tuyeán (1^o)

110.574 km

Ñoä daøi vó tuyeán (1^o)

111.320 km

107.551 km

96.486 km

0

°

15

30

45

60

75

90

°

110.649 km

110.852 km

111.132 km

78.847 km

111.412 km

55.800 km

111.618 km

28.902 km

111.694 km

0.000 km

Bieân soaïn: ThS. Phaïm Theá Huøng

13/06/2016

HEÄ TOÏA ÑOÄ

(Coordinate System)

^Heä toïa ñoä ñòa lyù:

Bieân soaïn: ThS. Phaïm Theá Huøng

HEÄ TOÏA ÑOÄ

(Coordinate System)

^Heä toïa ñoä ñòa lyù

Bieân soaïn: ThS. Phaïm Theá Huøng

13/06/2016

HEÄ TOÏA ÑOÄ

(Coordinate System)

^Heä toïa ñoä ñòa lyù:

^Phöông phaùp xaùc ñònh toïa

ñoä ñòa lyù ngoaøi thöïc ñòa:

döïa vaøo caùc kyõ thuaät ño

ñaïc, ñònh vò chính xaùc

cao (töø maùy ñònh vò GPS),

maïng internet (Google

Maps hoaëc Google Earth)

Bieân soaïn: ThS. Phaïm Theá Huøng

HEÄ TOÏA ÑOÄ

(Coordinate System)

^Heä toïa ñoä vuoâng goùc phaúng theo muùi chieáu:

^Ñöôïc söû duïng trong caùc baûn ñoà tyû leä lôùn (ñaëc

bieät laø baûn ñoà ñòa hình vaø ñòa chính).

^A projected coordinate system (PCS) is defined

on a flat, 2D surface. Unlike a GCS, a PCS has

constant lengths, angles, and areas across the

two dimensions.

^A PCS is always based on a GCS that is based

on a sphere or spheroid. (ESRI)

^PCS = GCS + Map projection

Bieân soaïn: ThS. Phaïm Theá Huøng

13/06/2016

HEÄ TOÏA ÑOÄ

(Coordinate System)

^Heä toïa ñoä vuoâng goùc

phaúng theo muùi chieáu:

^Thöôøng tính theo meùt, laø

giaù trò khoaûng caùch.

^Truïc OX laø hình chieáu cuûa

kinh tuyeán giöõa muùi.

^Truïc OY laø hình chieáu cuûa

xích ñaïo.

^Goác toïa ñoä O ñöôïc dôøi

veà phía Taây 500km.

Bieân soaïn: ThS. Phaïm Theá Huøng

HEÄ TOÏA ÑOÄ

(Coordinate System)

^Heä toïa ñoä vuoâng goùc

phaúng

theo

muùi

chieáu:

^Toïa ñoä phaúng theo

Gauss (Heä HN-72)

Bieân soaïn: ThS. Phaïm Theá Huøng

13/06/2016

PHEÙP CHIEÁU BAÛN ÑOÀ

(Map Projection)

^Khaùi nieäm:

^A map projection is a systematic transformation of

the latitudes and longitudes of locations on

the surface of a sphere or an ellipsoid into locations

on a plane. Map projections are necessary for

creating maps.

Map projections

Bieân soaïn: ThS. Phaïm Theá Huøng

PHEÙP CHIEÁU BAÛN ÑOÀ

(Map Projection)

^Khaùi nieäm:

^Laø nhöõng quy taéc toaùn hoïc ñeå chuyeån töø beà

maët ellipsoid leân maët phaúng baûn ñoà.

^Goïi chung laø caùc phöông trình chieáu.

^Toång quaùt:

x = f₁(,)

y = f₂(,)

Bieân soaïn: ThS. Phaïm Theá Huøng

13/06/2016

PHEÙP CHIEÁU BAÛN ÑOÀ

(Map Projection)

^Sai soá chieáu hình:

^Maët cong ellipsoid maët phaúng baûn ñoà luoân

coù sai soá, goïi chung laø caùc bieán daïng.

^Coù 3 loaïi bieán daïng: goùc, dieän tích, khoaûng

caùch.

^Coù nhöõng pheùp chieáu khoâng coù bieán daïng goùc

vaø dieän tích, nhöng luoân coù bieán daïng ñoä daøi.

^Taïi nhöõng nôi khoâng bieán daïng tyû leä baèng 1 (tyû

leä chung), nhöõng nôi khaùc lôùn hoaëc nhoû hôn 1,

goïi laø tyû leä rieâng.

Bieân soaïn: ThS. Phaïm Theá Huøng

PHEÙP CHIEÁU BAÛN ÑOÀ

(Map Projection)

^Sai soá chieáu hình:

Bieân soaïn: ThS. Phaïm Theá Huøng

13/06/2016

PHEÙP CHIEÁU BAÛN ÑOÀ

(Map Projection)

^Phaân loaïi pheùp chieáu baûn ñoà:

^Döïa vaøo vò trí tieáp xuùc giöõa beà maët hoã trôï chieáu

vaø maët ellipsoid: pheùp chieáu ñöùng, pheùp chieáu

ngang vaø pheùp chieáu nghieâng.

Bieân soaïn: ThS. Phaïm Theá Huøng

PHEÙP CHIEÁU BAÛN ÑOÀ

(Map Projection)

^Phaân loaïi pheùp chieáu baûn ñoà:

^Döïa vaøo beà maët hoã trôï chieáu: pheùp chieáu hình

truï, pheùp chieáu hình noùn vaø pheùp chieáu

phöông vò.

Bieân soaïn: ThS. Phaïm Theá Huøng

Bài giảng Hệ thống thông tin địa lý - Chương 2: Những vấn đề cơ bản trong GIS - Phạm Thế Hùng