intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE

Chương 3. Mô hình và cấu trúc dữ liệu không gian

Chia sẻ: Pham The Hung | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:23

236
lượt xem
69
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Thực thể không gian là sự vật. Hiện tượng tồn tại trong thế giới thực. Đối tượng không gian là những thực thể không gian được biểu diễn trong máy tính.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Chương 3. Mô hình và cấu trúc dữ liệu không gian

  1. Chöông 3 MOÂ HÌNH VAØ CAÁU TRUÙC DÖÕ LIEÄU KHOÂNG GIAN 3.1. GIÔÙI THIEÄU Dữ liệu GIS Thế giới thực Th -Truy vấn thông tin -Cập nhật dữ liệu -Phân tích, mô hình hóa -Hiển thị, xuất dữ liệu Thöïc theå khoâng gian (spatial entity) laø söï vaät, hieän töôïng toàn taïi trong theá giôùi thöïc. Ñoái töôïng khoâng gian (spatial object) laø nhöõng thöïc theå khoâng gian ñöôïc bieåu dieãn trong maùy tính. Bieân soaïn: GV. Phaïm Theá Huøng
  2. 3.1. GIÔÙI THIEÄU Moâ hình khoâng gian laø söï ñôn giaûn hoaù theá giôùi thöïc, laø taäp nhöõng phaàn töû bieåu dieãn caùc thöïc theå khoâng gian trong theá giôùi thöïc. Moâ hình döõ lieäu khoâng gian töông öùng vôùi taäp caùc nguyeân taéc ñeå chuyeån theá giôùi thöïc thaønh caùc ñoái töôïng khoâng gian ñöôïc mieâu taû moät caùch logic. Bieân soaïn: GV. Phaïm Theá Huøng 3.1. GIÔÙI THIEÄU Döõ lieäu soá veà caùc ñoái töôïng khoâng gian ñöôïc bieåu dieãn trong maùy tính döôùi daïng nhò phaân theo moâ hình raster hoaëc vector. - Moâ hình raster bieåu dieãn caùc thöïc theå theo moät beà maët lieân tuïc - Moâ hình vector bieåu dieãn caùc thöïc theå theo moät beà maët rôøi raïc Bieân soaïn: GV. Phaïm Theá Huøng
  3. 3.1. GIÔÙI THIEÄU Moâ hình raster: caùc ñoái töôïng khoâng gian ñöôïc chia thaønh nhöõng oâ löôùi baèng nhau goïi laø ñieåm aûnh (pixel), moãi ñieåm aûnh chæ coù moät thuoäc tính. Moâ hình vector: caùc ñoái töôïng khoâng gian ñöôïc bieåu dieãn nhö nhöõng ñieåm, ñöôøng, vuøng. Bieân soaïn: GV. Phaïm Theá Huøng 3.1. GIÔÙI THIEÄU - Moâ hình hoùa döõ lieäu laø tieán trình xaùc ñònh vaø toå chöùc döõ lieäu veà theá giôùi thöïc trong nhöõng taäp döõ lieäu soá ñeå coù ñöôïc nhöõng thoâng tin caàn thieát. - Moâ hình döõ lieäu khoâng gian laø toå chöùc döõ lieäu veà theá giôùi thöïc moät caùch logic theo moät sô ñoà naøo ñoù. - Caáu truùc döõ lieäu laø quy taéc saép xeáp döõ lieäu trong maùy tính phuø hôïp vôùi moâ hình döõ lieäu ñaõ choïn, phuïc vuï cho vieäc quaûn lyù, löu tröõ vaø truy vaán. - Ñònh daïng döõ lieäu laø hieän thöïc caáu truùc döõ lieäu theo moät giaûi thuaät naøo ñoù. Bieân soaïn: GV. Phaïm Theá Huøng
  4. 3.2. ÑOÁI TÖÔÏNG KHOÂNG GIAN Ñoái töôïng khoâng gian laø phaàn töû cuûa taäp moâ hình khoâng gian töôïng tröng cho thöïc theå khoâng gian trong theá giôùi thöïc. Trong GIS, moãi thöïc theå khoâng gian coù theå ñöôïc bieåu dieãn thaønh nhöõng ñoái töôïng daïng ñieåm, ñöôøng, vuøng, beà maët hoaëc khoái. Bieân soaïn: GV. Phaïm Theá Huøng 3.2. ÑOÁI TÖÔÏNG KHOÂNG GIAN Bieåu dieãn caùc ñoái töôïng khoâng gian trong GIS Caùc ñoái töôïng daïng ñieåm nhö nhöõng ñòa vaät ñaëc tröng trong caùc baûn ñoà tæ leä nhoû ñöôïc bieåu dieãn trong khoâng gian 0-D Bieân soaïn: GV. Phaïm Theá Huøng
  5. 3.2. ÑOÁI TÖÔÏNG KHOÂNG GIAN Bieåu dieãn caùc ñoái töôïng khoâng gian trong GIS Caùc ñoái töôïng daïng ñöôøng nhö tim ñöôøng giao thoâng ñöôïc bieåu dieãn trong khoâng gian 1-D Bieân soaïn: GV. Phaïm Theá Huøng 3.2. ÑOÁI TÖÔÏNG KHOÂNG GIAN Bieåu dieãn caùc ñoái töôïng khoâng gian trong GIS Caùc ñoái töôïng coù daïng vuøng phaúng nhö soâng hoà ñöôïc bieåu dieãn trong khoâng gian 2-D Bieân soaïn: GV. Phaïm Theá Huøng
  6. 3.2. ÑOÁI TÖÔÏNG KHOÂNG GIAN Bieåu dieãn caùc ñoái töôïng khoâng gian trong GIS Caùc ñoái töôïng coù daïng cuûa moät maët cong baát kyø nhö beà maët ñòa hình, ñöôïc bieåu dieãn trong khoâng gian 2.5-D Bieân soaïn: GV. Phaïm Theá Huøng 3.2. ÑOÁI TÖÔÏNG KHOÂNG GIAN Bieåu dieãn caùc ñoái töôïng khoâng gian trong GIS Caùc ñoái töôïng daïng hình khoái nhö ñöôøng haàm, caàu vöôït ñöôïc bieåu dieãn trong khoâng gian 3-D Bieân soaïn: GV. Phaïm Theá Huøng
  7. 3.2. ÑOÁI TÖÔÏNG KHOÂNG GIAN Nhieàu ñoái töôïng töï nhieân coù ñaëc tính töông ñoàng trong luùc quan saùt khi ñöôïc phoùng to, tính ñoàng daïng khi thay ñoåi tyû leä. Trong theá giôùi thöïc, caùc thöïc theå khoâng gian coù theå lieân tuïc trong khoâng gian nhö nhieät ñoä, ñoä aåm,... hoaëc giaùn ñoaïn trong khoâng gian nhö loaïi hình söû duïng ñaát, nhaø ôû,... Bieân soaïn: GV. Phaïm Theá Huøng 3.2. ÑOÁI TÖÔÏNG KHOÂNG GIAN Caùc ñoái töôïng khoâng gian cuõng coù theå ñöôïc nhoùm theo hai loaïi khaùc nöõa tuøy theo chuùng thuoäc loaïi “töï nhieân” hay “ phi töï nhieân”. Caùc ñoái töôïng khoâng gian töï nhieân töông öùng vôùi caùc thöïc theå khoâng gian rôøi raïc coù theå nhaän dieän ñöôïc trong theá giôùi thöïc. Caùc ñoái töôïng phi töï nhieân laø caùc thöïc theå ñöôïc con ngöôøi taïo ra nhö ñöôøng bao ñaát ñai hay moät pixel. Bieân soaïn: GV. Phaïm Theá Huøng
  8. 3.2. ÑOÁI TÖÔÏNG KHOÂNG GIAN Phaân loaïi caùc ñoái töôïng khoâng gian               a) Döõ lieäu ñieåm ñoä cao b) Döõ lieäu maãu ñieåm bao goàm nhöõng cao maã laø ñoái töôïng khoâng gian ñoái töôïng khoâng gian töï nhieân ñöôïc la ng nhieâ ñö töï nhieân giôùi haïn theo giôùi haïn theo maãu vì kích thöôùc vaø theo giô ñònh nghóa hình daùng cuûa ñoái töôïng ñöôïc xaùc ng ñö ñònh bôûi maät ñoä maãu Bieân soaïn: GV. Phaïm Theá Huøng 3.2. ÑOÁI TÖÔÏNG KHOÂNG GIAN Phaân loaïi caùc ñoái töôïng khoâng gian c) Döõ lieäu haønh chính d) Döõ lieäu khung löôùi bao nh nh bao bao goàm nhöõng ñoái goàm nhöõng ñoái töôïng khoâng bao go töôïng khoâng gian phi töï gian phi töï nhieân ñoàng ñeàu ng gian nhieâ nhieân khoâng ñoàng ñeàu nhieâ Bieân soaïn: GV. Phaïm Theá Huøng
  9. 3.2. ÑOÁI TÖÔÏNG KHOÂNG GIAN Phaân loaïi caùc ñoái töôïng khoâng gian Ñoái töôïng khoâng gian Phi töï nhieân Töï nhieân Khoâng Giôùi haïn Giôùi haïn Ñoàng ñeàu ñoàng ñeàu ñònh nghóa maãu Bieân soaïn: GV. Phaïm Theá Huøng 3.2. ÑOÁI TÖÔÏNG KHOÂNG GIAN Ñoái töôïng khoâng gian töï nhieân - Ñoái töôïng khoâng gian giôùi haïn theo maãu (Sampling- Limited Spatial Objects) laø nhöõng ñoái töôïng bieåu dieãn caùc thöïc theå khoâng gian töï nhieân maø thoâng tin veà noù nhö hình daïng vaø kích thöôùc ñöôïc xaùc ñònh bôûi nhöõng thoâng tin toång theå cho töøng thöïc theå. - Ñoái töôïng khoâng gian giôùi haïn theo ñònh nghóa (Definition-Limited Spatial Objects) laø nhöõng ñoái töôïng bieåu dieãn caùc thöïc theå khoâng gian töï nhieân maø nhöõng thoâng tin veà noù ñaõ ñöôïc ñònh nghóa. Bieân soaïn: GV. Phaïm Theá Huøng
  10. 3.2. ÑOÁI TÖÔÏNG KHOÂNG GIAN Ñoái töôïng khoâng gian phi töï nhieân - Ñoái töôïng khoâng gian phi töï nhieân khoâng ñoàng ñeàu (Irregular Imposed Spatial Objects) laø nhöõng ñoái töôïng bieåu dieãn caùc thöïc theå khoâng gian do con ngöôøi ñaët ra coù hình daïng vaø kích thöôùc khoâng ñoàng ñeàu.Ví duï: vuøng haønh chaùnh. - Ñoái töôïng khoâng gian phi töï nhieân ñoàng ñeàu (Regular Imposed Spatial Objects) laø nhöõng ñoái töôïng bieåu dieãn caùc thöïc theå khoâng gian do con ngöôøi ñaët ra coù hình daïng vaø kích thöôùc gioáng nhau nhö caùc pixel trong moät aûnh raster. Bieân soaïn: GV. Phaïm Theá Huøng 3.3. CAÁU TRUÙC DÖÕ LIEÄU RASTER 3.3.1. Moâ taû caáu truùc Caáu truùc döõ lieäu raster coù hai ñaëc ñieåm caàn löu yù: - Moãi ñieåm aûnh chæ bieåu dieãn moät thuoäc tính, xaùc ñònh bôûi giaù trò f(x,y). - Khi thay ñoåi ñoä phaân giaûi (kích thöôùc ñieåm aûnh thay ñoåi), dung löôïng döõ lieäu thay ñoåi theo. Dung löôïng döõ lieäu taêng theo bình phöông tæ leä gia taêng ñoä phaân giaûi. Bieân soaïn: GV. Phaïm Theá Huøng
  11. 3.3. CAÁU TRUÙC DÖÕ LIEÄU RASTER 3.3.2. Ñaëc tính hình hoïc Ñoái töôïng ñieåm (Point objects): Soá pixel i Soá haøng j (i,j) = (5,3);(7,5);(8,2) Bieân soaïn: GV. Phaïm Theá Huøng 3.3. CAÁU TRUÙC DÖÕ LIEÄU RASTER 3.3.2. Ñaëc tính hình hoïc Ñoái töôïng ñöôøng (Line objects): (1,3);(2,2);(3,2) ;(4,3); (5,4) ;(6,5) ;(7,5) ;(8,4) Bieân soaïn: GV. Phaïm Theá Huøng
  12. 3.3. CAÁU TRUÙC DÖÕ LIEÄU RASTER 3.3.2. Ñaëc tính hình hoïc Ñoái töôïng vuøng (Polygon objects): Bieân soaïn: GV. Phaïm Theá Huøng 3.3. CAÁU TRUÙC DÖÕ LIEÄU RASTER 3.3.3. Ñònh daïng file ñoái vôùi döõ lieäu khoâng gian raster Caáu truùc döõ lieäu raster ñöôïc thöïc hieän döôùi nhieàu ñònh daïng soá khaùc nhau: - GRID: Ñònh daïng cuûa ESRI duøng ñeå löu tröõ vaø xöû lyù döõ lieäu raster. - Ñònh daïng coâng nghieäp chuaån: JPEG, TIFF vaø MrSID duøng trong hieån thò nhöng khoâng phaân tích ñöôïc (phaûi chuyeån thaønh GRID). Bieân soaïn: GV. Phaïm Theá Huøng
  13. 3.3. CAÁU TRUÙC DÖÕ LIEÄU RASTER 3.3.3. Ñònh daïng file ñoái vôùi döõ lieäu khoâng gian raster Khi hieån thò ñoàng thôøi vôùi döõ lieäu vector, ñoøi hoûi phaûi coù thoâng tin toïa ñoä tham chieáu (georeferencing information) - TIFF image.tiff image.tfw - Bitmap image.bmp image.bpw - BIL image.bil image.blw - JPEG image.jpg image.jpw Geotiff laø ñònh daïng chöùa caû aûnh vaø thoâng tin tham chieáu trong cuøng 1 file. Bieân soaïn: GV. Phaïm Theá Huøng 3.3. CAÁU TRUÙC DÖÕ LIEÄU RASTER 3.3.3. Ñònh daïng file ñoái vôùi döõ lieäu khoâng gian raster Caáu truùc cuûa taäp tin tham chieáu: daïng ASCII goàm 6 doøng  Doøng 1: Kích thöôùc theo höôùng x cuûa pixel ñôn vò baûn ñoà (A)  Doøng 2: Goùc xoay quanh truïc y (D)  Doøng 3: Goùc xoay quanh truïc x (B)  Doøng 4: Kích thöôùc aâm theo höôùng y cuûa pixel theo ñôn vò baûn ñoà (E)  Doøng 5: Toïa ñoä x cuûa taâm pixel treân traùi (C)  Doøng 6: Toïa ñoä y cuûa taâm pixel treân traùi (F) - Coâng thöùc tính chuye:ån: ïa ñoä pixel theo ñôn vò baûn ñoà x , y to 1 1 X1 = Ax + By + C x, y: coät vaø haøng cuûa pixel treân aûnh Y1 = Dx + Ey + F Bieân soaïn: GV. Phaïm Theá Huøng
  14. 3.3. CAÁU TRUÙC DÖÕ LIEÄU RASTER 3.3.3. Ñònh daïng file ñoái vôùi döõ lieäu khoâng gian raster Ví duï:  20.17541308822119 A  0.00000000000 D  0.00000000000 B  -20.17541308822119 E  424178.11472601280548 C  4313415.90726399607956 F - Vôùi pixel treân aûnh coù toïa ñoä (3,4) thì  Pixel coù toïa ñoä baûn ñoà laø: (424238.640965277, 431335.20561164) Bieân soaïn: GV. Phaïm Theá Huøng 3.4. CAÁU TRUÙC DÖÕ LIEÄU VECTOR 3.4.1. Moâ taû caáu truùc Caùc ñoái töôïng khoâng gian khi bieåu dieãn ôû caáu truùc vector thöôøng toå chöùc döôùi daïng ñieåm, ñöôøng vaø vuøng treân moät heä thoáng toïa ñoä xaùc ñònh. Moãi ñieåm ñöôïc xaùc ñònh bôûi moät caëp toaï ñoä (x,y); ñöôøng ñöôïc xaùc ñònh bôûi moät chuoãi lieân tieáp caùc ñieåm {(x1, y1),(x2, y2),...,(xn,yn)} vaø vuøng ñöôïc xaùc ñònh bôûi nhöõng ñöôøng kheùp kín. Hai caáu truùc döõ lieäu Vector thoâng duïng laø caáu truùc Spaghetti vaø caáu truùc Topology. Bieân soaïn: GV. Phaïm Theá Huøng
  15. 3.4. CAÁU TRUÙC DÖÕ LIEÄU VECTOR 3.4.2. Ñaëc tính hình hoïc Caùc ñoái töôïng trong khoâng gian ñöôïc phaân loaïi thaønh 3 daïng: - Ñoái töôïng ñieåm: Ñieåm duøng cho taát caû caùc ñoái töôïng khoâng gian ñöôïc bieåu dieãn nhö moät caëp toïa ñoä (x,y). - Ñoái töôïng ñöôøng: Ñöôøng ñöôïc duøng ñeå bieåu dieãn taát caû caùc ñoái töôïng coù daïng tuyeán, ñöôïc taïo neân töø hai hoaëc nhieàu caëp toïa ñoä (x,y). - Ñoái töôïng vuøng: Vuøng laø moät ñoái töôïng hình hoïc hai chieàu Bieân soaïn: GV. Phaïm Theá Huøng 3.4. CAÁU TRUÙC DÖÕ LIEÄU VECTOR 3.4.2. Ñaëc tính hình hoïc Ñieåm Vuøng Ñöôøng Ñöôøng cong Bieân soaïn: GV. Phaïm Theá Huøng
  16. 3.4. CAÁU TRUÙC DÖÕ LIEÄU VECTOR 3.4.3. Caáu truùc Spaghetti - Ñieåm ñöôïc xaùc ñònh baèng moät caëp toïa ñoä (x,y), - Ñöôøng ñöôïc bieåu dieãn baèng moät chuoãi nhöõng caëp toaï ñoä (xi,yi). - Vuøng ñöôïc xaùc ñònh bôûi moät cung kheùp kín vaø ñöôïc bieåu dieãn baèng moät chuoãi caëp toïa ñoä (xi,yi) coù toïa ñoä ñaàu vaø toïa ñoä cuoái truøng nhau. Bieân soaïn: GV. Phaïm Theá Huøng 3.4. CAÁU TRUÙC DÖÕ LIEÄU VECTOR 3.4.3. Caáu truùc Spaghetti A(xA,yA) Ñaëc tröng Vò trí Ñieåm A (xA,yA) Cung AB (xA,yA), (x1,y1), . . . , (xB,yB). 1 2 Vuøng 1 (x1A,y1A), (x11,y11), . . . , (x1i,y1i), (x1B,y1B), (x1j,y1j), . B(xA,yA) . . , (x1A,y1A). Vuøng 2 (x2A,y2A), (x21,y21), . . . , (x2i,y2i), (x2B,y2B), (x2j,y2j), . . . , (x2A,y2A). Bieân soaïn: GV. Phaïm Theá Huøng
  17. 3.4. CAÁU TRUÙC DÖÕ LIEÄU VECTOR 3.4.3. Caáu truùc Spaghetti Caáu truùc khoâng ghi nhaän ñaëc tröng keà nhau cuûa hai vuøng keà nhau, nghóa laø taïi ñöôøng chung cuûa hai vuøng keà nhau coù hai ñöôøng ñoäc laäp. Caáu truùc Spaghetti ñöôïc söû duïng ñeå laäp baûn ñoà soá raát toát, nhöng khoâng thích hôïp cho caùc baøi toaùn phaân tích GIS vì khoâng moâ taû ñöôïc caùc quan heä khoâng gian. Bieân soaïn: GV. Phaïm Theá Huøng 3.4. CAÁU TRUÙC DÖÕ LIEÄU VECTOR 3.4.4. Caáu truùc Topology Caáu truùc topology coøn ñöôïc goïi laø caáu truùc cung- nuùt (arc-node) vôùi phaàn töû cô baûn laø cung. Moãi cung ñöôïc moâ taû nhö laø moät chuoãi nhöõng ñoaïn thaúng noái lieàn nhau, ñieåm ñaàu vaø cuoái cung goïi laø nuùt (node), nhöõng ñieåm giöõa cung goïi laø ñænh (vertex). Nuùt laø ñieåm giao nhau cuûa hai hay nhieàu cung, ñoái vôùi nhöõng cung ñoäc laäp, nuùt laø ñieåm cuoái cuøng cuûa cung, khoâng noái lieàn vôùi baát kyø cung naøo khaùc. Vuøng laø moät chuoãi nhöõng cung noái lieàn nhau vaø kheùp kín, nhöõng cung naøy chính laø ñöôøng bieân cuûa vuøng. Moät vuøng coù theå ñöôïc giôùi haïn bôûi hai ñöôøng cong kheùp kín loàng vaøo nhau vaø khoâng caét nhau. Bieân soaïn: GV. Phaïm Theá Huøng
  18. 3.4. CAÁU TRUÙC DÖÕ LIEÄU VECTOR 3.4.4. Caáu truùc Topology 70 60 50 40 30 20 10 0 0 10 20 30 40 50 60 70 Bieân soaïn: GV. Phaïm Theá Huøng 3.4. CAÁU TRUÙC DÖÕ LIEÄU VECTOR 3.4.4. Caáu truùc Topology 70 N4 a7 60 a1 F A 50 a6 D a3 N2 N6 a10 a8 a5 40 N1 N8 N5 a9 a12 30 C B E N7 a4 20 N9 a2 10 a11 N3 0 0 10 20 30 40 50 60 70 Bieân soaïn: GV. Phaïm Theá Huøng
  19. 3.4. CAÁU TRUÙC DÖÕ LIEÄU VECTOR 3.4.5. Ñònh daïng file phoå bieán Coverage: ñònh daïng döõ lieäu vector cuûa ArcInfo, 1981 Shape file: ESRI giôùi thieäu vôùi ArcView, 1993 Daïng baûng: cuûa MapInfo Geodatabase: ñònh daïng môùi ñöôïc vôùi thieäu vôùi ArcGIS 8.0, 2000 Bieân soaïn: GV. Phaïm Theá Huøng 3.4. CAÁU TRUÙC DÖÕ LIEÄU VECTOR 3.4.6. Quan heä topology giöõa caùc ñoái töôïng khoâng gian Quan heä ñieåm-ñieåm - “Trong giôùi haïn (is within)”: Naèm trong giôùi haïn moät khoaûng caùch cuï theå. - “Gaàn nhaát vôùi (is nearest to)”: Gaàn nhaát so vôùi moät ñieåm cuï theå. Bieân soaïn: GV. Phaïm Theá Huøng
  20. 3.4. CAÁU TRUÙC DÖÕ LIEÄU VECTOR 3.4.6. Quan heä topology giöõa caùc ñoái töôïng khoâng gian Quan heä ñieåm-ñöôøng - “Naèm treân ñöôøng (on line)”: ñieåm naèm treân moät ñöôøng. - “Gaàn nhaát vôùi (is nearest to)”: Ñieåm gaàn nhaát so vôùi moät ñöôøng. Bieân soaïn: GV. Phaïm Theá Huøng 3.4. CAÁU TRUÙC DÖÕ LIEÄU VECTOR 3.4.6. Quan heä topology giöõa caùc ñoái töôïng khoâng gian Quan heä ñieåm-vuøng - “Chöùa beân trong vuøng (is contained in)”: Ñieåm chöùa beân trong vuøng. - “Naèm treân bieân (on border of area)”: Moät ñieåm naèm treân ñöôøng bieân cuûa vuøng. Bieân soaïn: GV. Phaïm Theá Huøng
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2