Nghiên cứu phương pháp tích hợp kỹ thuật phân tích không gian và phân tích thứ bậc mờ trong GIS

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

VŨ TRUNG KIÊN

NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP

TÍCH HỢP KỸ THUẬT PHÂN TÍCH KHÔNG GIAN

VÀ PHÂN TÍCH THỨ BẬC MỜ TRONG GIS

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH

THÁI NGUYÊN - 2021

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

VŨ TRUNG KIÊN

NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP

TÍCH HỢP KỸ THUẬT PHÂN TÍCH KHÔNG GIAN

VÀ PHÂN TÍCH THỨ BẬC MỜ TRONG GIS

Chuyên ngành: Khoa học máy tính

Mã số: 8 48 01 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH

Giáo viên hƣớng dẫn: PGS.TS Đặng Văn Đức

THÁI NGUYÊN - 2021

i

LỜI CAM ĐOAN

T i xin m o n lu n v n l ng tr nh nghi n u ri ng

nh n t i, kết quả lu n v n ho n to n l kết quả t ản th n t i t m

hiểu, nghi n u ƣ i s hƣ ng n gi o vi n hƣ ng n PGS.TS

Đặng Văn Đức.

T i ho n to n hịu tr h nhiệm về tính ph p lý qu tr nh nghi n u

kho họ lu n v n n y.

Thái Nguyên, ngày ...... tháng ....năm 2021

HỌC VIÊN

Vũ Trung Kiên

ii

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, em xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến PGS .TS Đặng Văn Đức

người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, giúp đỡ em trong suốt quá trình làm

luận văn.

Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo trường Đại học Công

nghệ thông tin và Truyền thông - Đại học Thái Nguyên, các thầy cô Viện

Công nghệ thông tin đã truyền đạt những kiến thức và giúp đỡ em trong suốt

quá trình học của mình.

ọc viên cũng xin gửi lời cảm ơn tới Lãnh đạo, Ban giám hiệu trường

TH, THCS và THPT Lê Thánh Tông đã tạo điều kiện thuận l i cho học viên

tham gia khóa học và quá trình hoàn thành luận văn.

Và học viên cũng xin gửi lời cảm ơn tới các đ ng nghiệp, gia đình và

bạn b những người đã ủng h , đ ng viên tạo mọi điều kiện giúp đỡ đ học

viên có đư c kết quả như ngày hôm nay.

iii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ..............................................................................................i

LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................ii

MỤC LỤC........................................................................................................iii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ......................................................................vii

DANH MỤC BẢNG BIỂU ...........................................................................viii

MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1

1. Đặt vấn ề...................................................................................................... 1

2. Đối tƣợng v phạm vi nghi n u................................................................. 2

2.1. Đối tư ng:................................................................................................. 2

2.2. Phạm vi: .................................................................................................... 3

3. Hƣ ng nghi n u ề t i ........................................................................ 3

4. Những nội ung nghi n u hính................................................................ 3

5. Phƣơng ph p nghi n u............................................................................... 4

6. Ý nghĩ kho họ ề t i.......................................................................... 4

CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRỢ GIÚP QUYẾT

ĐỊNH TRÊN CƠ SỞ GIS VÀ LOGIC MỜ.......................................... 5

1.1. Kh i qu t về GIS........................................................................................ 5

1.1.1. Định nghĩa GIS ....................................................................................... 5

1.1.2. Lịch sử phát tri n của GIS ...................................................................... 6

1.2. Kiến trú GIS...................................................................................... 7

1.2.1. Phần cứng:.............................................................................................. 7

1.2.2. Phần mềm................................................................................................ 7

1.2.3. Cơ sở tri thức chuyên gia:....................................................................... 8

1.2.4. Cơ sở dữ liệu:.......................................................................................... 8

1.3. C h n ng GIS.............................................................................. 9

1.3.1. Thu thập dữ liệu .................................................................................... 10

1.3.2. Xử lý dữ liệu thô.................................................................................... 11

iv

1.3.3. Lưu trữ và truy vấn dữ liệu ................................................................... 11

1.3.4. Tìm kiếm và phân tích không gian ........................................................ 11

1.4. Các phép phân tích không gian trong GIS............................................... 16

1.4.1. Ch ng lớp bản đ (Overlay)...............................................................................16

1.4.2. Phân tích địa hình ..............................................................................................18

1.4.3. Truy vấn, phân loại, đo đạc ................................................................................18

1.4.4. Phân tích lân cận.................................................................................................18

1.4.5. N i suy ................................................................................................................19

1.5. Kh i qu t về logi mờ .............................................................................. 19

1.5.1. Khái niệm về tập rõ và tập mờ...........................................................................20

1.5.2. Hàm thu c ..........................................................................................................21

1.5.3. M t số đặc trưng của tập mờ ............................................................... 23

1.5.4. Các phép toán trên tập mờ.................................................................... 24

1.5.5. Biến ngôn ngữ (Liguistic Variable) ..................................................... 25

1.6. Ứng ụng logi mờ trong GIS ................................................................. 26

CHƢƠNG II: TÍCH HỢP FAHP VÀ PHÂN TÍCH KHÔNG GIAN...... 27

2.1. Tiến tr nh ph n tí h ph n ấp (AHP)....................................................... 27

2.1.1. Giới thiệu thuật toán A P .................................................................... 27

2.1.2. Phân rã m t tình huống phi cấu trúc thành các phần nhỏ ................... 27

2.1.3. Xây dựng cây phân cấp A P ................................................................ 27

2.1.4. Xây dựng ma trận đánh giá so sánh các chỉ tiêu.................................. 29

2.1.5. Tính toán trọng số ................................................................................. 30

2.1.6. Tỷ lệ nhất quán trong A P ................................................................... 32

2.1.7. Tổng h p kết quả................................................................................... 34

2.2. Tiến tr nh ph n tí h ph n ấp mờ (FAHP) .............................................. 34

2.2.1. Số mờ tam giác và giá trị mờ của biến ngôn ngữ trong so sánh cặp ......... 35

2.2.2. Tích h p A P và lý thuyết tập mờ ........................................................ 37

2.2.3. Kỹ thuật phân tích mờ khoảng r ng...................................................... 38

2.3. Tí h hợp FAHP v phép to n xếp hồng (m p overl y) ......................... 39

v

2.3.1. Khái quát về xếp ch ng bản đ ..........................................................................39

2.3.2. Các phương pháp trong xếp ch ng bản đ .......................................................41

2.4. M t số phép toán cơ bản trong Overlay................................................................43

2.4.1. Phép h p (Union)................................................................................................43

2.4.2. Phép giao (Intersect)...........................................................................................43

2.4.3. Phép đ ng nhất (Indentity).................................................................................44

2.5. M t số thuật toán cơ bản xếp ch ng bản đ ........................................................44

2.5.1. Thuật toán giao hai đoạn thẳng (Bentley – Ottmann).......................... 44

2.5.2. Thuật toán giao của hai đa giác.........................................................................48

CHƢƠNG III: XÂY DỰNG ỨNG DỤNG THỬ NGHIỆM ..................... 54

3.1. X ịnh i to n ..................................................................................... 54

3.2. Thu th p ữ liệu thuộ tính v ữ liệu kh ng gi n vùng nghi n u ...... 55

3.2.1. Vị trí địa lý:........................................................................................... 55

3.2.2. Địa hình: ............................................................................................... 55

3.2.3. Các đơn vị hành chính: Gồm 6 phƣờng v 15 xã................................. 56

3.2.4. Diện tích đất:......................................................................................... 56

3.2.5. Dân số:.................................................................................................. 58

3.2.6. Khí hậu:................................................................................................. 58

3.2.7. Thủy văn ................................................................................................ 59

3.2.8. Điều kiện địa chất công trình, địa chất thủy văn.................................. 60

3.2.9. Các ngu n tài nguyên............................................................................ 63

3.2.10. Tài nguyên du lịch và văn hóa ............................................................ 66

3.2.11. Cơ sở hạ tầng ...................................................................................... 68

3.2.11. Dữ liệu về yêu cầu kỹ thuật của cây cam............................................ 68

3.2.12. iện trạng về tình hình quy hoạch đất tr ng cam hiện nay trên địa

bàn Đông Triều ....................................................................................... 70

3.3. Môi trƣờng v ng ụ sử ụng ể x y ng hƣơng trình .............. 71

3.3.1. Xác định các tiêu chí đ đánh giá vùng đất thích h p.......................... 71

3.3.2. Các công cụ sử dụng trong chương trình thực nghiệm ........................ 75

vi

3.3.3. Xây dựng chương trình thực nghiệm .................................................... 75

3.3.4. Các chức năng chính của chương trình................................................ 75

3.3.5. Kết quả phân tích các chỉ tiêu............................................................... 76

3.4. X ịnh khu v tiềm n ng............................................................. 78

3.5. Đ nh gi kết quả thu ƣợ ....................................................................... 79

KẾT LUẬN.................................................................................................... 80

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 81

vii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

GIS (Geogr phi Inform tion System): Hệ thống th ng tin ị lý

MCA ( Multi – Criteria Analysis): Kỹ thu t ph n tí h hỉ ti u

MCE ( Multi Criteri Ev lu tion): Kỹ thu t nh gi hỉ ti u

AHP ( Analytic Hierar hy Pro es): Thu t to n ph n tí h ph n ấp

FAHP (Fuzzy Analytic Hierarchy Proces): Qu tr nh ph n tí h ph n ấp mờ

CSDL: Cơ sở ữ liệu

DBMS: Hệ quản trị ơ sở ữ liệu