Báo cáo khoa hoc
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
*******
BÁO CÁO KHAO HỌC
Đề bài:
CÔNG NGHỆ GIS
GV Hướng dẫn: TS. Nguyễn Vũ Quốc Hưng
SV Thực hiện: Nguyễn Trọng Tư –K54C
Hà Nội 04/2008
Nguyễn Trọng Tư – Lớp K54C - CNTT
1
Báo cáo khoa hoc
MỤC LỤC
Trang
Bảng từ viết tắt và các thuật ngữ sử dụng 4
MỞ ĐẦU 5
Chương 1
GIỚI THIỆU VỀ GIS 7
1.1. GIS là gì? 7
1.2. Các thành phần cấu thành của GIS 7
1.3. Nền tảng GIS 8
1.3. GIS quản lý các tập hợp thông tin địa lý 9
1.3.1. Tạo bản đồ và mô hình cầu trái đất 9
1.3.2. Các tập hợp dữ liệu 9
1.3.3. Xử lý và làm mẫu luồng công việc 10
1.3.4. Làm mẫu dữ liệu 10
1.3.5. Siêu dữ liệu 10
1.4. Hệ thống thông tin địa lý thông minh 10
1.5. Ba cách hiển thị của GIS 13

trong chuyên ban Khoa học máy tính, đặc biệt là thầy Nguyễn Vũ Quốc Hưng đã
tận tình chỉ bảo giúp đỡ em trong suốt thời gian làm báo cáo khoa học
Do trình độ và thời gian có hạn nên trong quá trình thực hiện đề tài không
tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được sự tham gia đóng góp ý kiến
của quý thầy cô giáo và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Nguyễn Trọng Tư – Lớp K54C - CNTT
3
Báo cáo khoa hoc
Bảng từ viết tắt và các thuật ngữ sử dụng
Các thuật ngữ, các cụm từ viết tắt Chú giải
CAD Computer Aided Design
CSDL Cơ Sở Dữ Liệu
ESRI Environmental Systems Research Institute
FGDC Federal Geographic Data Committee
GIS Geography Information System
GML Geography Markup Language
GSDI Global Spatial Data Infrastructure
ISO International Organization for Standardization
LAN Local Area Network
NSDI National Spatial Data Infrastructure
SDI Spatial Data Infrastructure
SOAP Simple Object Access Protocol
SANs Storage Area Networks
TINs Triangulated Irregular Networks
UDDI Universal Description, Discovery, and Integration
Nguyễn Trọng Tư – Lớp K54C - CNTT
4
Báo cáo khoa hoc
WAN Wide Area Network

Các ứng dụng của công nghệ GIS có hai loại chủ yếu đó là các phần mềm và các
dịch vụ Web. Các phần mềm dựa trên GIS có nhiệm vụ chủ yếu là xử lý thông tin địa lý
và biểu diễn mô hình hoá về bản đồ, về địa hình, khí hậu, thiên tai, khoáng sản…của tất
cả các vùng, các quốc gia, các châu lục, các đại dương và toàn cầu. Các dịch vụ ứng dụng
trên công nghệ GIS chủ yếu là các dịch vụ Web xử lý các yêu cầu về địa lý, cung cấp các
thông tin về địa lý với nền Web nhúng các ứng dụng công nghệ GIS hỗ trợ xử lý.
Với tính cấp thiết và những ứng dụng cũng như lợi ích từ công nghệ GIS mang lại,
nội dung của khoá luận chủ yếu tập trung vào các vấn đề mang tính cơ bản của một hệ
thống thông tin địa lý, tập thu thập và tổng hợp thông tin, sự xử lý thông tin và biểu diễn
thông tin của hệ thống đó. Và đối tượng nghiên cứu cuối cùng của khoá luận này là môi
trường truyền thông của các mạng địa lý cũng như các mạng ứng dụng công nghệ GIS,
các dịch vụ Web dựa trên công nghệ GIS.
Với cơ sở hạ tầng về kinh tế, xã hội cũng như về khoa học, công nghệ, truyền
thông…thì việc tất yếu phải có một hệ thống ứng dụng GIS để quản lý các tài nguyên và
ứng dụng địa lý là một bước ngoặt hết sức quan trọng thúc đẩy những lợi ích xã hội và
kinh tế của nước ta nói riêng và của thế giới nói chung. Và để làm được điều đó, trước
tiên chúng ta phải làm quen dần với công nghệ GIS và các ứng dụng cũng như dịch vụ
dựa trên công nghệ này, sau đó là sự triển khai vào thực tế.
Nguyễn Trọng Tư – Lớp K54C - CNTT
6
Báo cáo khoa hoc
Chương 1
GIỚI THIỆU VỀ GIS
1.1. GIS là gì?
GIS là hệ thống thông tin địa lý, là công cụ máy tính bao gồm tập hợp phần cứng,
phần mềm máy tính và dữ liệu địa lý nhằm chụp hình, quản lý, phân tích và hiển thị tất cả
các dạng của thông tin liên quan đến địa lý.
G, I, và S
• G: geographic – thuộc địa lý:
– Dữ liệu không gian

8
Báo cáo khoa hoc
Một nền tảng GIS phải được cung cấp tất cả các khả năng cần thiết để hỗ trợ các
tầm nhìn mở rộng.
 CSDL địa lý lưu trữ và quản lý tất cả các đối tượng địa lý
 Một mạng dựa trên Web phân phối việc quản lý và chia sẻ thông tin địa lý
 Các ứng dụng máy bàn và máy chủ cho:
o Biên dịch dữ liệu
o Truy vấn thông tin
o Phân tích và xử lý địa lý không gian
o Sản phẩm thuộc bản đồ học
o Hiển thị hình ảnh trực quan và khai thác các hình ảnh
o Quản lý dữ liệu GIS
 Mô đun hoá các thành phần phần mềm (các động cơ) để nhúng vào GIS một
cách logic trong các ứng dụng khác và xây dựng các ứng dụng khách hàng
 Các dịch vụ thông tin địa lý cho nhiều lớp và tập trung nhiều hệ thống GIS
 Một nền tảng GIS tổng cho thấy tất cả các yêu cầu địa lý
1.3. GIS quản lý các tập hợp thông tin địa lý
GIS quản lý, phân tích và hiển thị về lĩnh vực địa lý mà được biểu diễn sử dụng
một chuỗi các tập hợp thông tin. Các tập hợp thông tin đó bao gồm:
1.3.1. Tạo bản đồ và mô hình cầu trái đất
Các hiển thị tương tác của dữ liệu địa lý để trả lời nhiều câu hỏi, các kết quả hiện
hữu, và sử dụng nhưn là một bảng hiển thị cho công việc thực tế. Tạo bản đồ mà mô hình
cầu trái đất cung cấp các ứng dụng nâng cao của GIS cho việc tương tác với các dữ liệu
địa lý.
1.3.2. Các tập hợp dữ liệu
Các tệp cơ sở và các cơ sở dữ liệu của thông tin địa lý như là các tính năng, các
mạng, các mô hình, các địa vật, các bề mặt và các tính chất.
Nguyễn Trọng Tư – Lớp K54C - CNTT
9

Hình 1.4 Công nghệ số ngày càng được sử dụng và được nắm bắt mọi thức mà chúng ta biết
Địa lý học theo truyền thông cung cấp một khung công việc và ngôn ngữ quan
trọng cho việc tổ chức và liên kết các khái niệm chủ chốt về thế giới của chúng ta. GIS
cung cấp một kỹ thuật tương đối mới cho việc nắm bắt cá kiến thức về đồ hoạ địa lý
trong năm yếu tố cơ bản: Lập bản đồ và mô hình cầu trái đất, các tập hợp dữ liệu đồ hoạ
địa lý, làm mẫu khung công việc, làm mẫu dữ liệu, siêu dữ liệu.
Năm yếu tố này cùng với toàn bộ lập luận phần mềm GIS, định dạng các khối toà
nhà để lắp ráp lại các hệ thốn thông tin địa lý thông minh. GIS thông minh có thể thực
hiện được tóm lược số hoá các kiến thức về địa lý. Những yếu tố này cung cấp một nền
Nguyễn Trọng Tư – Lớp K54C - CNTT
11
Báo cáo khoa hoc
tảng cho việc địa chỉ hoá nhiều thách thức sử dụng GIS (ví dụ như cải tiến hiệu quả, sự
thông minh và tạo quyết đoán, lập kế hoạch có khoa học, tính toán tài nguyên, ước lượng,
truyền thông).
Hình 1.5 Phần mềm GIS
GIS trừu tượng hoá địa lý trong năm yếu tố cơ bản được sử dụng cho việc hiển thị
kiến thức về địa lý. Các yếu tố này cùng với các phần mềm nâng cao cung cấp các khối
nhà cho GIS thông minh.
GIS thông minh cho phép nắm bắt và chia sẻ các hiểu biết về địa lý trong nhiều
khuôn dạng – các tập hợp dữ liệu GIS tiên tiến, bản đồ hoá, làm mẫu dữ liệu, ý kiến của
các nhà chuyên môn người phát triển các chuẩn hoá luồng công việc và quản lý mô hình
của quy trình sử lý địa lý tiên tiến. GIS thông minh cũng cho phép xây dựng và quản lý
các kiến thức và có thể phổ biết đối với mọi người sử dụng nó.
Nguyễn Trọng Tư – Lớp K54C - CNTT
12
Báo cáo khoa hoc
1.5. Ba cách hiển thị của GIS
Một hệ thống thông tin địa lý hỗ trợ vài cách biểu diễn thông tin địa lý, có ba cách
chủ yếu sau:

sử dụng chỉ định cách mà cách tính năng chắc chắn sẽ được hiển thị lại. Ví dụ, các
khoảng đất sẽ được diễn tả bởi các hình đa giác, các đường phố sẽ được ánh xạ như là các
đường ở giữa các hình đa giác đó, và các sự vật như là các điểm…Tính năng này được tập
hợp vào trong các lớp tính năng mà trong mỗi tập hợp có một sự biểu diễn địa lý chung
Mỗi tập hợp dữ liệu GIS cung cấp một sự biểu diễn của diện mạo thế giới bao
gồm:
 Tập hợp sắp xếp của các tính năng dựa trên véc tơ (các tập hợp các
điểm, các đường, và các hình đa giác).
Hình 1.7 Tập hợp dữ liệu Vector
Nguyễn Trọng Tư – Lớp K54C - CNTT
14
Báo cáo khoa hoc
 Các tập hợp dữ liệu lưới như là các dạng hình chiếu kỹ thuật số và hình
tượng.
Hình 1.8 Tập hợp dữ liệu Raster
 Các mạng
Hình 1.9 Các mạng thông tin về địa lý
 Địa hình và các bề mặt khác
Hình 1.20 Mô hình ba chiều địa lý
 Các tập hợp dữ liệu bề mặt
Hình 1.21 Tập hợp dữ liệu địa lý bề mặt
 Thông tin địa lý khác như là các địa chỉ, tên địa điểm, các dạng xử lý
thông tin địa lý và các thông tin bản đồ
Nguyễn Trọng Tư – Lớp K54C - CNTT
15
Báo cáo khoa hoc
Hình 1.22 Các thông tin địa lý khác
Các tính chất miêu tả: Ngoài những sự trình bày địa lý, các tập hợp dữ liệu GIS
bao gồm các các tính chất được xếp thành các bảng truyền thống để miêu tả các đối tượng
địa lý. Nhiều bảng có thể được liên kết với các đối tượng địa lý bởi một chuỗi các trường

GIS tổ chức các dữ liệu địa lý trong một chuỗi các lớp và các bảng theo chủ đề. Kể
từ khi các tập hợp dữ liệu địa lý trong GIS có các mối liên hệ địa lý với nhau, chúng có
các định vị và và các lớp chồng nhau của thế giới thực.
Trong một GIS, các homogenous tập hợp các đối tượng của địa lý và tổ chức thành
các lớp như là các lô đất, các sự vật, các toà nhà, và các hình ảnh khác, và các mô hình độ
cao kỹ thuật số dựa trên lưới Raster. Định nghĩa chính xác các tập hợp dữ liệu địa lý là
quyết định cho sự hữu dụng của các GIS, và khái niệm dựa trên lớp của tập hợp các
thông tin theo chủ đề là quyết định cho các tập hợp dữ liệu GIS.
GIS tích hợp nhiều loại dữ liệu không gian.
Hình 1.26 Các lớp dữ liệu GIS
Các tập hợp dữ liệu có thể được biểu diễn:
 Các số đo thuần túy (như là hình ảnh từ vệ tinh)
 Thông tin biên dịch và thông dịch
 Dữ liệu nhận được từ các hoạt động xử lý địa để phân tích và làm mô hình
hoá.
Nhiều mối quan hệ không gian giữa các lớp có thể đơn giản nhận được qua vị trí
địa lý chung của chúng. GIS quản lý các lớp dữ liệu đơn giản như các lớp đối tượng GIS
tự nhiên và tận dụng tập hợp phong phú các công cụ làm việc với cá lớp dữ liệu để đạt
được nhiều mối quan hệ chủ chốt.
Nguyễn Trọng Tư – Lớp K54C - CNTT
18
Báo cáo khoa hoc
Một GIS sử dụng các tập hợp dữ liệu chữ số với nhiều các thể hiện, thường là
nhiều dạng số được tổ chức.
Vì vậy, nó rất quan trọng cho các tâp hợp dữ liệu GIS để:
 Đơn giản việc sử dụng và dễ hiểu.
 Tiện dụng với các tập hợp dữ liệu địa lý khác
 Biên dịch hiệu quả và chuẩn xác
 Có tài liệu rõ ràng cho nội dung, sử dụng mong đợi, và cho các mục đích
Bất cứ CSDL GIS nào hoặc cơ sở tệp nào cũng đều tuân theo những nguyên lý

 Bạn có thể áp dụng các ký hiệu cho các lớp bản đồ dựa trên bất kỳ tập hợp
tính chất nào. Ví dụ, bạn có thể đánh bóng các lô đất với các màu dựa trên
các vùng khác nhau hoặc chỉ định kích cỡ của các biểu tượng điểm sử vật
dựa trên các mức độ sản xuất.
 Bạn cũng có thể điểm hoá các đối tượng địa lý trong các bản đồ tương tác
để lấy thêm thông tin về đối tượng và thực hiện các truy vấn, các phân tích
về không gian. Ví dụ, bạn có thể tìm thấy tất cả các thông tin lưu trữ về các
trường học gần nhất (ví dụ như trong khoảng 200m) hoặc tìm các vùng nào
đó bạn muốn.
 Thêm nữa, nhiều người sử ụng GIS chỉnh sửa dữ liệu và trình diễn dữ liệu
qua cá bản đồ tương tác.
Ngoài những bản đồ, những hiển thị tương tác khác, như thời gian, địa cầu, và các
biểu đồ vẽ được sử dụng như những sự hiển thị của CSDL GIS. Nó thông qua một bản đồ
Nguyễn Trọng Tư – Lớp K54C - CNTT
20
Báo cáo khoa hoc
tương tác mà những người sử dụng GIS thực hiện các công việc chung về GIS từ đơn
giản đến phức tạp.
 Hiển thị về thời gian được sử dụng để kiểm soát các thảm hoạ
Hình 1.28 Hiển thị theo thời gian thông tin địa lý
Đây là dạng thương mại chính trong GIS cho phép truy cập thông tin địa lý cho
một tổ chức. Những nhà phát triển thường nhúng các bản đồ trong các ứng dụng tuỳ chọn
và nhiều người sử dụng xuất bản các bản đồ Web trên Internet để tập trung được sự hữu
dụng của GIS.
 Nhúng các bản đồ trong các ứng dụng tuỳ chọn
Hình 1.29 Nhúng bản đồ trong ứng dụng GIS
Nguyễn Trọng Tư – Lớp K54C - CNTT
21
Báo cáo khoa hoc
 Bản vẽ sơ đồ được sử dụng để hiển thị các đường dẫn khí

thông tin địa lý như các tập hợp dữ liệu, các trường đặc điểm, và các yếu tố bản đồ cho
việc in ấn các bản đồ. Tổng hợp toàn bộ các lệnh này và các đối tượng dữ liệu với nhau từ
cơ bản thành một khung công việc xử lý địa lý phong phú.
Dữ liệu + các công cụ = Dữ liệu mới
Các công cụ GIS là các khối xây dựng cho việc thu thập các hoạt động nhiều bước.
một công cụ áp dụng cho một hoạt động đối với dữ liệu có sẵn để nhận được dữ liệu mới.
Các khung công việc xử lý địa lý trong một GIS được sử dụng để diễn giải cùng nhau
thành một chuỗi các hoạt động như vậy. Sự diễn giải trong mỗi chuỗi các hoạt động cùng
nhau định dạng hoá một mô hình xử lý và được sử dụng để tự động hoá và ghi lại một số
các công việc xử lý địa lý trong GIS. Sự xây dựng và ứng dụng như các thủ tục liên quan
tới xử lý địa lý.
 Một GIS hoàn chỉnh bao gồm các tập hợp thông tin tự nhiên và các tập hợp
phong phú của các hoạt động GIS làm việc với thông tin.
Hình 1.33 Các quá trình xử lý địa lý mô hình
2) Hoạt động xử lý địa lý
Xử lý địa lý được sử dụng để mô hình các luồng dữ liệu từ một cấu trúc này tới
một cấu trúc khác để thực hiệ nhiều công việc chung của GIS – ví dụ, để nhập dữ liệu vào
từ một số dạng tích hợp vào GIS, và thực hiện một số chuẩn hoá kiểm tra hiệu quả chất
lượng dữ liệu đã được nhập. Khả năng tự động lặp lại các luồng công việc là khả năng
hữu dụng trong GIS. Nó được áp dụng rộng rãi trong một số các ứng dụng và các kịch
bản của GIS.
Nguyễn Trọng Tư – Lớp K54C - CNTT
24
Báo cáo khoa hoc
Một kỹ thuật được sử dụng để xây dựng các luồng công việc xử lý địa lý là thực thi
một số các lện trong một chuỗi cụ thể. Những người dùng có thể soạn thảo như là xử lý
đồ hoạ xử dụng ứng dụng tạo mô hình trong các phần mềm hỗ trợ GIS ví dụ như ArcGIS,
và họ có thể soạn thảo các kịch bản xử dụng các công cụ viết kịch bản hiện đại như
Python, VBScript, and JavaScript.
Xử lý địa lý được sử dụng thực tế trong tất cả các khâu của GIS cho thông tin tự