intTypePromotion=1

Geographical information system - Hệ thống thông tin địa lý

Chia sẻ: Trần Ngọc Sang | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:152

0
239
lượt xem
98
download

Geographical information system - Hệ thống thông tin địa lý

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu trình bày các khái niệm cơ bản về hệ thống thông tin địa lý, các chức năng của phần mềm hệ thống thông tin địa lý, các mô hình cấu trúc cơ sở dữ liệu, tính chất định lượng của phân tích không gian, điều khiển các lớp thông tin, phân tích đường,... Mời bạn đọc tham khảo.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Geographical information system - Hệ thống thông tin địa lý

  1. HÖ thèng th«ng tin ®Þa lý GEOGRAPHICAL INFORMATION SYSTEM PGS.TS NguyÔn Ngäc Th¹ch -PG§.Trung t©m nghiªn cøu øng dung ViÔn th¸m vµ HÖ th«ng tin §Þa lý -Gi¶ng viªn chÝnh Khoa §Þa lý- §HKHTN-§HQG Hµ Néi Tel : 0913032680 Email:nnthach@yahoo.com nnthach@cargis.org Môc lôc 1
  2. 4 1.1. C¸c kh¸i niÖm c¬ b¶n vÒ HTT§L §Þnh nghÜa.................................................................................... 4 1.1.1. CÊu tróc cña HTT§L .................................................................. 4 1.1.2. C¸c chøc n¨ng cña phÇn mÒm HTT§L ..................................9 1.2. Sö dông HTT§L cho ph©n tÝch kh«ng gian ..................... 10 1.2.1. Mét sè vÊn ®Ò c¬ b¶n trong xö lý kh«ng gian ........... 11 1.2.2. C¸c yÕu tè c¬ b¶n cña th«ng tin kh«ng gian ............. 12 1.2.3. Tæ chøc d÷ liÖu kh«ng gian cña HTT§L .......................... 13 1.2.4. C¸c m« h×nh cÊu tróc c¬ së d÷ liÖu .................................18 1.3. Kh¸i qu¸t chung ..................................................................... 18 1.3.1. CÊu tróc d÷ liÖu Raster ....................................................... 20 1.3.2. CÊu tróc d÷ liÖu d¹ng Vector ........................................... 23 1.3.3. 1.3.4. M« h×nh cÊu tróc d÷ liÖu cung vµ ®iÓm nót (arc-node) ....................................................................................................... 25 M« h×nh m¹ng (network model) ....................................... 30 1.3.5. ChuyÓn ®æi khu«n d¹ng d÷ liÖu........................................ 32 1.3.6. TÝnh chÊt ®Þnh l−îng cña ph©n tÝch kh«ng gian ........38 1.4. hÖ thèng cña to¹ ®é l−íi .....Error! Bookmark not defined. 1.4.1. 1.4.2. C¸c phÐp ®o ®¹c c¬ b¶n vÒ c¸c ®èi t−îng kh«ng gian ....................................................................................................... 63 §o ®¹c c¸c t− liÖu thuéc tÝnh ........................................... 65 1.4.3. §iÒu khiÓn c¸c líp th«ng tin.............................................70 1.5. §iÒu khiÓn th«ng tin mét líp ............................................ 72 1.5.1. 1.5.2. §iÒu khiÓn th«ng tin nhiÒu líp (multilayer operation) ................................................................................. 86 Ph©n tÝch mÉu ®iÓm ................................................................ 98 1.5.3. ph©n tÝch ®−êng...................................................................105 1.6. §o mËt ®é ®−êng ................................................................... 105 1.6.1. §o ®¹c kho¶ng c¸ch ®Õn c¸c ®−êng gÇn nhÊt ......... 106 1.6.2. 1.6.3. Nghiªn cøu h−íng cña ®−êng vµ c¸c ®èi t−îng d¹ng kÐo dµi ...................................................................................... 107 M« h×nh tõng nót (gravity model) ................................ 109 1.6.4. 1.6.5. V¹ch tuyÕn ®i vµ ph©n ®Þnh vÞ trÝ (Rounting andallocation) .................................................................... 110 2
  3. C¸c bÒ mÆt thèng kª...........................................................111 1.7. Kh¸i niÖm vÒ bÒ mÆt ............................................................. 112 1.7.1. LËp b¶n ®å bÒ mÆt ................................................................. 113 1.7.2. 1.8. C¸c phÐp ph©n tÝch kh«ng gian c¬ b¶n trong .......HTT§L 126 C¸c phÐp to¸n logic ............................................................. 126 1.8.1. C¸c phÐp xö lý sè häc .......................................................... 127 1.8.2. §iÒu hµnh th«ng tin b¶n ®å theo b¶ng thuéc tÝnh 128 1.8.3. 1.8.4. §iÒu hµnh th«ng tin mét líp trong quan hÖ l©n cËn (opertioanal on spatial neighbonrhoods) ............... 129 1.8.5. C¸c phÐp läc ®Ó nghiªn cøu c¸c yÕu tè h×nh häc ña bÒ mÆt ®Þa h×nh ........................................................................... 130 Giíi thiÖu vÒ c¸c thiÕt bÞ xu©t nhËp d÷ liÖu ...............131 1.9. C¸c thiÕt bÞ nhËp d÷ liÖu .................................................... 133 1.9.1. XuÊt d÷ liÖu............................................................................. 135 1.9.2. ThiÕt kÕ vμ triÓn khai hÖ th«ng tin ®Þa lý ................139 1.10. HÖ thèng th«ng tin ®Þa lý GEOGRAPHICAL INFORMATION SYSTEM C¸c kü thuËt ph©n tÝch kh«ng gian (spatial analytical technicques) cã nhiÖm vô ph©n tÝch theo trËt tù vµ tæ hîp kh«ng gian cña c¸c hiÖn t−îng hoÆc c¸c yÕu tè (tù nhiªn - kinh tÕ - x· héi). Mèi liªn quan ®ã ®−îc cô thÓ b»ng trËt tù kh«ng gian ®Þa lý, nghÜa lµ mäi hiÖn t−îng vµ tÝnh chÊt cña c¸c yÕu tè cÇn ph¶i ®−îc b¶n ®å hãa. 3
  4. B¶n ®å lµ c¸ch tr×nh bµy cô thÓ nhÊt trong kh«ng gian hai chiÒu c¸c tÝnh chÊt, vÞ trÝ, mèi liªn hÖ vµ trËt tù trong kh«ng gian cña c¸c ®èi t−îng hoÆc hiÖn t−îng cÇn nghiªn cøu. Tuy nhiªn do cã nhiÒu c¸ch tr×nh bµy b¶n ®å kh¸c nhau nªn dÉn ®Õn sù khã kh¨n trong viÖc xö lý mèi quan hÖ kh«ng gian gi÷a c¸c líp th«ng tin. Trong h¬n hai thËp kû qua, hÖ thèng th«ng tin ®Þa lý ®· ®−îc ph¸t triÓn m¹nh mÏ vµ ngµy cµng thªm hoµn thiÖn. Víi nh÷ng −u thÕ cña m×nh, hÖ th«ng tin ®Þa lý- geographical information system ( HTT§L) lµ mét m«i tr−êng cã kh¶ n¨ng qu¶n lý hÖ thèng c¬ së d÷ liÖu vµ xö lý chÝnh x¸c c¸c líp th«ng tin trong mèi quan hÖ kh«ng gian gi÷a chóng. HTT§L cã kh¶ n¨ng bæ sung, ®o ®¹c vµ tù ®éng tÝnh to¸n chÝnh x¸c vÒ mÆt ®Þnh l−îng c¸c th«ng tin trªn b¶n ®å, cïng c¸c thuéc tÝnh cña chóng, ®ång thêi cã thÓ ®−a ra c¸c tÝnh to¸n dù b¸o. (antenucci 1991) I.C¸c kh¸i niÖm c¬ b¶n vÒ HTT§L I.1.§Þnh nghÜa HÖ th«ng tin ®Þa lý (HTT§L)- Geographical information system ( GIS) lµ mét tæ chøc tæng thÓ cña bèn hîp phÇn: phÇn cøng m¸y tÝnh, phÇn mÒm, t− liÖu ®Þa lý vµ ng−êi ®iÒu hµnh ®−îc thiÕt kÕ ho¹t ®éng mét c¸ch cã hiÖu qu¶ nh»m tiÕp nhËn, l−u tr÷, ®iÒu khiÓn, ph©n tÝch vµ hiÓn thÞ toµn bé c¸c d¹ng d÷ liÖu ®Þa lý. HTT§L cã môc tiªu ®Çu tiªn lµ xö lý hÖ thèng d÷ liÖu trong m«i tr−êng kh«ng gian ®Þa lý. (ViÖn nghiªn cøu m«i tr−êng Mü - 1994). Mét ®Þnh nghÜa kh¸c cã tÝnh chÊt gi¶i thÝch, hç trî lµ: “HTT§L lμ mét hÖ thèng m¸y tÝnh cã chøc n¨ng l−u tr÷ vμ liªn kÕt c¸c d÷ liÖu ®Þa lý víi c¸c ®Æc tÝnh cña b¶n ®å d¹ng ®å häa, tõ ®ã cho mét kh¶ n¨ng réng lín vÒ viÖc xö lý th«ng tin, hiÓn thÞ th«ng tin vμ cho ra c¸c s¶n phÈm b¶n ®å, c¸c kÕt qu¶ xö lý cïng c¸c m« h×nh” I.2.CÊu tróc cña HTT§L HTT§L bao gåm 4 hîp phÇn c¬ b¶n nh− sau : d÷ liÖu kh«ng gian, ng−êi ®iÒu hµnh, phÇn cøng, phÇn mÒm (h×nh 2). 4
  5. H×nh 1. M« h×nh tæ chøc cña HTT§L D÷ liÖu kh«ng gian: D÷ liÖu kh«ng gian cã thÓ ®Õn tõ nhiÒu nguån, cã c¸c nguån t− liÖu sau: sè liÖu tÝnh to¸n thèng kª, b¸o c¸o, c¸c quan tr¾c thùc ®Þa, ¶nh vÖ tinh, ¶nh m¸y bay, b¶n ®å giÊy (d¹ng analog). Kü thuËt hiÖn ®¹i vÒ viÔn th¸m vµ HTT§L cã kh¶ n¨ng cung cÊp th«ng tin kh«ng gian bao gåm c¸c thuéc tÝnh ®Þa lý, khu«n d¹ng d÷ liÖu, tû lÖ b¶n ®å vµ c¸c sè liÖu ®o ®¹c. ViÖc tÝch hîp c¸c t− liÖu ®Þa lý tõ nhiÒu nguån kh¸c nhau lµ ®Æc ®iÓm c¬ b¶n cña mét phÇn mÒm GIS GIS DATA Th«ng th−êng, t− liÖu kh«ng gian ®−îc tr×nh bµy d−íi d¹ng c¸c b¶n ®å giÊy víi c¸c th«ng tin chi tiÕt ®−îc tæ chøc ë mét file riªng. C¸c t− liÖu ®ã kh«ng ®¸p øng ®−îc c¸c nhu cÇu hiÖn nay vÒ t− liÖu kh«ng gian lµ v× nh÷ng lý do sau: - §ßi hái kh«ng gian l−u tr÷ rÊt lín, tra cøu khã kh¨n. §Ó nhËp vµ khai th¸c d÷ liÖu, nhÊt thiÕt ph¶i liªn kÕt ®−îc víi c¸c th«ng tin ®Þa lý trªn b¶n ®å vµ c¸c d÷ liÖu thuéc tÝnh kh¸c ®−îc l−u tr÷ riªng biÖt vµ ®iÒu nµy trë nªn rÊt khã kh¨n víi h×nh thøc l−u tr÷ d¹ng kho hoÆc th− viÖn. 5
  6. - C¸c khu«n d¹ng l−u tr÷ truyÒn thèng th−êng kh«ng t−¬ng thÝch víi c¸c tiªu chuÈn d÷ liÖu hiÖn nay. Thay thÕ cho c¸c d÷ liÖu d¹ng truyÒn thèng, hiÖn nay t− liÖu d¹ng sè víi mét khèi l−îng rÊt lín cã thÓ ®−îc l−u tr÷ trong c¸c ®Üa CD, t−¬ng øng víi nh÷ng khèi l−îng rÊt lín cña t− liÖu analoge. T− liÖu sè cßn cho kh¶ n¨ng xö lý tù ®éng trªn m¸y tÝnh. Nh− vËy, HTT§L lµ sù ph¸t triÓn ®Æc biÖt ®Ó sö dông c«ng nghÖ vµ nghÖ thuËt m¸y tÝnh trong viÖc xö lý t− liÖu kh«ng gian d¹ng sè. Ng−êi ®iÒu hµnh V× HTT§L lµ mét hÖ thèng tæng hîp cña nhiÒu c«ng viÖc kü thuËt, do ®ã ®ßi hái ng−êi ®iÒu hµnh ph¶i ®−îc ®µo t¹o vµ cã kinh nghiÖm trong nhiÒu lÜnh vùc. Ng−êi ®iÒu hµnh lµ mét phÇn kh«ng thÓ thiÕu ®−îc cña HTT§L. H¬n n÷a sù ph¸t triÓn kh«ng ngõng cña c¸c kü thuËt phÇn cøng vµ phÇn mÒm ®ßi hái ng−êi ®iÒu hµnh ph¶i lu«n ®−îc ®µo t¹o. Nh÷ng yªu cÇu c¬ b¶n vÒ ng−êi ®iÒu hµnh bao gåm c¸c vÊn ®Ò sau: Cã kiÕn thøc c¬ b¶n vÒ ®Þa lý, b¶n ®å, m¸y tÝnh vµ c«ng nghÖ th«ng tin: - ViÖc ®µo t¹o c¬ b¶n vÒ ®Þa lý cung cÊp kh¶ n¨ng khai th¸c c¸c ®Æc ®iÓm kh«ng gian (spatical process) vµ c¸c qu¸ tr×nh kh«ng gian, ®ång thêi ph¸t hiÖn ®−îc mèi quan hÖ kh«ng gian gi÷a c¸c hîp phÇn. - B¶n ®å häc cung cÊp c¸c hiÓu biÕt vÒ thiÕt kÕ b¶n ®å, lËp b¶n ®å (vÝ dô: L−íi chiÕu b¶n ®å, hÖ thèng täa ®é, c¸c mÉu ký tù trªn b¶n ®å vµ c¸c kü thuËt in Ên). - Khoa häc vÒ m¸y tÝnh vµ th«ng tin cung cÊp c¸c kiÕn thøc c¬ b¶n vÒ phÇn cøng m¸y tÝnh vµ vËn hµnh th«ng th¹o c¸c ch−¬ng tr×nh liªn kÕt phÇn cøng. - Cã kinh nghiÖm trong viÖc sö dông c¸c phÇn mÒm HTT§L: viÖc ®µo t¹o c¸c phÇn mÒm chñ yÕu th−êng tËp trung vµo viÖc xö lý HTT§L, lËp tr×nh c¬ b¶n, qu¶n lý c¬ së d÷ liÖu vµ mét sè c«ng viÖc kh¸c cã liªn quan ®Õn tÝch hîp th«ng tin. - Cã hiÓu biÕt nhuÇn nhuyÔn vÒ d÷ liÖu: hiÓu vÒ nguån d÷ liÖu, néi dung vµ ®é chÝnh x¸c cña d÷ liÖu, tû lÖ b¶n ®å nguyªn thñy vµ c¸c sè liÖu ®o ®¹c cña tËp d÷ liÖu, cÊu tróc cña d÷ liÖu. - Cã kh¶ n¨ng ph©n tÝch kh«ng gian. Yªu cÇu ®−îc ®µo t¹o vÒ c¸c ph−¬ng ph¸p xö lý thèng kª vµ xö lý ®Þnh tÝnh trong ®Þa lý, viÖc ®µo t¹o cho ng−êi xö lý cã thÓ lùa chän ph−¬ng ph¸p tèt nhÊt ®Ó ph©n tÝch vµ ¸p dông nh»m ®−a ra kÕt qu¶ tèt nhÊt. C¸c yªu cÇu trªn lµ cÇn thiÕt ®èi víi ng−êi ®iÒu hµnh HTT§L. C¸c huÊn luyÖn chi tiÕt sÏ tïy thuéc néi dung vµ môc tiªu còng nh− kh¶ n¨ng cña m¸y tÝnh vµ phÇn mÒm ®Ó lùc chän nh÷ng ch−¬ng tr×nh ®µo t¹o thÝch hîp. 6
  7. PhÇn cøng (m¸y tÝnh vµ thiÕt bÞ ngo¹i vi) PhÇn cøng cña mét HTT§L bao gåm c¸c hîp phÇn sau: Bé xö lý trung t©m (CPU), thiÕt bÞ nhËp d÷ liÖu, l−u d÷ liÖu vµ thiÕt bÞ xuÊt d÷ liÖu. • Bé xö lý trung t©m (central processing unit - CPU): hÖ thèng ®iÒu khiÓn, bé nhí, tèc ®é xö lý lµ nh÷ng yÕu tè quan träng nhÊt cña CPU. HiÖn nay xö lý HTT§L trªn nÒn unix lµ hÖ thèng cã ®ñ c¸c chøc n¨ng nhÊt, trong khi víi m¸y CP th× HTT§L cã nh÷ng chøc n¨ng h¹n chÕ h¬n. C¸c hÖ xö lý GIS tr−íc ®©y, phÇn lín ®Òu ch¹y trong tr¹m Unix. Tr¹m Unix cho phÐp l−u tr÷ c¬ së d÷ liÖu lín vµ nhiÒu chøc n¨ng xö lý kh¸c nhau. TÊt nhiªn víi sù trî gióp cña window NT th× PC còng cã thÓ so s¸nh ®−îc víi hÖ unix. VÝ dô ®iÓm h×nh vÒ mét hÖ thèng cã hiÖu qu¶ lµ mét hÖ Unix nhá cã cµi ®Æt phÇn mÒm ARC/INFO ®Ó qu¶n lý vµ vËn hµnh HTT§L. HiÖn nay, c¸c hÖ thèng xö lý liªn tôc ®−îc n©ng cÊp vµ kho¶ng c¸ch gi÷a tr¹m Unix vµ PC cµng hÑp dÇn. • NhËp, l−u d÷ vµ xuÊt d÷ liÖu: c¸c thiÕt bÞ ngo¹i vi phôc vô cho viÖc nhËp d÷ liÖu lµ: Bµn sè ho¸, m¸y quÐt ®Ó chuyÓn ®æi d÷ liÖu analoge thµnh d¹ng sè. HoÆc ®äc b¨ng vµ ®Üa CD - ROM cã nhiÖm vô lÊy th«ng tin hiÖn cã trong b¨ng vµ ®Üa. C¸c ph−¬ng tiÖn th«ng dông lµ æ ®Üa cøng, æ ®äc b¨ng, æ ®Üa quang cã thÓ ghi vµ xo¸ d÷ liÖu. ThiÕt bÞ xuÊt d÷ liÖu bao gåm m¸y in ®en tr¾ng vµ mµu, b¸o c¸o, kÕt qu¶ ph©n tÝch, m¸y in kim (plotter). HiÖn nay, víi sù ph¸t triÓn cña c«ng nghÖ tin häc vµ ®iÖn tö, ®Æc biÖt lµ khi cã thiÕt bÞ m¹ng cho phÐp san sÎ c¸c chøc n¨ng vµ trao ®æi gi÷a nh÷ng ng−êi sö dông vµ cµng t¹o ®iÒu kiÖn cho HTT§L ph¸t triÓn. 7
  8. PhÇn mÒm Mét hÖ thèng phÇn mÒm xö lý HTT§L yªu cÇu ph¶i cã hai chøc n¨ng sau: tù ®éng ho¸ b¶n ®å vµ qu¶n lý c¬ së d÷ liÖu. Sù ph¸t triÓn kü thuËt HTT§L hiÖn ®¹i liªn quan ®Õn sù ph¸t triÓn cña hai hîp phÇn nµy. • Tù ®éng ho¸ b¶n ®å: b¶n ®å häc lµ m«n khoa häc, nghÖ thuËt vµ kü thuËt thµnh lËp b¶n ®å. Do ®ã, tù ®éng ho¸ b¶n ®å lµ thµnh lËp b¶n ®å víi sù trî gióp cña m¸y tÝnh. Mét b¶n ®å lµ sù thÓ hiÖn b»ng ®å häa cña mèi quan hÖ kh«ng gian vµ c¸c h×nh d¹ng (Pobinson vµ NNK, 1984) vµ mçi mét b¶n ®å lµ sù m« h×nh ho¸ thùc tÕ theo nh÷ng tû lÖ nhÊt ®Þnh. M« h×nh ®ã yªu cÇu biÕn ®æi c¸c sè liÖu ghi b¶n ®å thµnh b¶n ®å vµ gåm c¸c c«ng ®o¹n sau: Lùa chän, ph©n lo¹i, lµm ®¬n gi¶n hãa vµ t¹o mÉu ký tù (Den - 1990). M¸y tÝnh trî gióp cho b¶n ®å häc ë nhiÒu ph−¬ng diÖn nh− sau: Tr−íc hÕt, b¶n ®å trong m¸y tÝnh lµ d¹ng sè nªn dÔ dµng chØnh söa vµ viÖc chØnh lý ®ã tèn Ýt c«ng søc h¬n so víi viÖc kh«ng cã sù trî gióp cña m¸y tÝnh. MÆc dï viÖc sè hãa cã thÓ dÉn ®Õn nhiÒu lçi vµ lµm gi¶m ®é chÝnh x¸c, song c¸c lçi ®ã cã thÓ söa dÔ dµng nÕu ph¸t hiÖn ®−îc. Khi ®ã, b¶n ®å sÏ ®−îc hoµn thiÖn vµ l−îng th«ng tin sÏ ®−îc n©ng lªn. §Æc biÖt, viÖc bæ sung th«ng tin cho b¶n ®å còng dÔ dµng thùc hiÖn ®−îc. Thø hai, qu¸ tr×nh t¹o chó gi¶i vµ c¸c chØ dÉn lªn b¶n ®å ®−îc thao t¸c víi tèc ®é nhanh nªn gi¸ thµnh thÊp. ViÖc lùa chän, ph©n lo¹i vµ lµm ®¬n gi¶n hãa c¸c ®Æc ®iÓm b¶n ®å còng ®−îc thùc hiÖn mét c¸ch khoa häc. Qu¸ tr×nh thiÕt kÕ vµ kh¸i qu¸t hãa b¶n ®å còng ®−îc lËp tr×nh vµ t¹o nªn c¸c chøc n¨ng cô thÓ cña phÇn mÒm. KÕt qu¶ nh− mong muèn cã thÓ ®¹t ®−îc bëi nhiÒu c¸n bé b¶n ®å hoÆc do chÝnh mét c¸n bé b¶n ®å lµm trong nhiÒu thêi gian kh¸c nhau. Thø ba, thiÕt kÕ b¶n ®å cã thÓ ®−îc hoµn thiÖn h¬n qua viÖc thö vµ chØnh söa lçi. KÝch th−íc, h×nh d¹ng hoÆc vÞ trÝ cña ch÷ hoÆc ký hiÖu trªn b¶n ®å cã thÓ dÔ dµng ®−îc thay ®æi vµ ®−a vÒ vÞ trÝ chÝnh x¸c nh− mong muèn. • Qu¶n lý d÷ liÖu: chøc n¨ng thø hai cña phÇn mÒm HTT§L lµ hÖ thèng qu¶n lý d÷ liÖu (data base management system DBMS). HÖ thèng TT§L ph¶i cã kh¶ n¨ng ®iÒu khiÓn c¸c d¹ng kh¸c nhau cña d÷ liÖu ®Þa lý ®ång thêi cã thÓ qu¶n lý hiÖu qu¶ mét khèi l−îng lín d÷ liÖu víi mét trËt tù râ rµng. Mét yÕu tè rÊt quan träng cña phÇn mÒm HTT§L lµ cho kh¶ n¨ng liªn kÕt hÖ thèng gi÷a viÖc tù ®éng hãa b¶n ®å vµ qu¶n lý c¬ së d÷ liÖu. C¸c tµi liÖu m« t¶ cho mét vÞ trÝ bÊt kú, cã thÓ liªn hÖ mét c¸ch hÖ thèng víi vÞ trÝ kh«ng gian cña chóng. Sù liªn kÕt ®ã lµ mét −u thÕ næi bËt cña viÖc vËn hµnh HTT§L: 8
  9. Thø nhÊt: c¸c tµi liÖu liÖu thuéc tÝnh nhÊt thiÕt ph¶i ®−îc thÓ hiÖn trªn nh÷ng chi tiÕt cña b¶n ®å. VÝ dô sè liÖu vÒ d©n sè cña mét thµnh phè còng ®−îc gäi ra mét c¸ch tù ®éng mµ kh«ng cÇn ph¶i cã mét sù tra cøu nµo kh¸c. §èi víi b¶n ®å häc th× c«ng viÖc tra cøu th−êng ph¶i lµm ®éc lËp, kh«ng thùc hiÖn tù ®éng ®−îc. Ngoµi ra viÖc bæ sung sè liÖu còng ®ßi hái ph¶i ®−îc cËp nhËt th−êng xuyªn nªn chØ HTT§L míi cã thÓ ®¸p øng ®−îc ®Çy ®ñ. Thø hai: sù thay ®æi vÒ nh÷ng chi tiÕt b¶n ®å nhÊt thiÕt ph¶i phï hîp víi sù thay ®æi vÒ tù nhiªn thuéc tÝnh. VÝ dô, sù thay ®æi vÒ diÖn tÝch ®« thÞ vÒ sè liÖu ph¶i t−¬ng xøng víi sù thay ®æi vÒ ®−êng ranh giíi thµnh phè. Khi thay ®æi ranh giíi th× sè liÖu tÝnh to¸n vÒ diÖn tÝch còng tù ®éng ®−îc thay ®æi. II.C¸c chøc n¨ng cña phÇn mÒm HTT§L Mét phÇn mÒm HTT§L c¸c c¸c chøc n¨ng c¬ b¶n nh− sau: nhËp d÷ liÖu, l−u tr÷ d÷ liÖu, ®iÒu khiÓn d÷ liÖu, hiÓn thÞ d÷ liÖu theo c¬ së ®Þa lý vµ ®−a ra nh÷ng quyÕt ®Þnh (decision making) (Calkins vµ Tomlinson 1997). Cã thÓ kh¸i qu¸t vÒ c¸c chøc n¨ng ®ã nh− sau: • NhËp vµ bæ sung d÷ liÖu (entry and updating): Mét trong nh÷ng chøc n¨ng quan träng cña HTT§L lµ nhËp vµ bæ sung d÷ liÖu mµ c«ng viÖc ®ã kh«ng tiÕn hµnh riªng rÏ. BÊt kú mét hÖ thèng nµo còng ph¶i cho phÐp nhËp vµ bæ sung d÷ liÖu, nÕu kh«ng cã chøc n¨ng ®ã th× kh«ng ®−îc xem lµ mét HTT§L v× chøc n¨ng ®ã lµ mét yªu cÇu b¾t buéc ph¶i cã. • ViÖc nhËp vµ bæ sung d÷ liÖu ph¶i cho phÐp sö dông nguån tù liÖu d−íi d¹ng sè hoÆc d¹ng analog. D¹ng t− liÖu kh«ng gian nh− b¶n ®å gi©y hoÆc ¶nh vÖ tinh, ¶nh m¸y bay ph¶i ®−îc chuyÓn thµnh d¹ng sè vµ c¸c nguån t− liÖu sè kh¸c còng ph¶i chuyÓn ®æi ®−îc ®Ó t−¬ng thÝch víi c¬ së d÷ liÖu trong hÖ thèng ®ang sö dông. • ChuyÓn ®æi d÷ liÖu: chuyÓn ®æi d÷ liÖu lµ mét chøc n¨ng rÊt gÇn víi viÖc nhËp vµ bæ sung d÷ liÖu. NhiÒu phÇn mÒm th−¬ng m¹i cè g¾ng gi÷ ®éc quyÒn b»ng c¸ch h¹n chÕ ®−a c¸c khu«n d¹ng d÷ liÖu theo lo¹i phæ cËp. Tuy nhiªn ng−êi sö dông ph¶i lùa chän ®Ó h¹n chÕ viÖc ph¶i sè hãa thªm nh÷ng tµi liÖu hiÖn ®ang cã ë d¹ng sè. Trong thùc tÕ, cïng mét t− liÖu nh−ng cã thÓ tån t¹i ë nhiÒu khu«n d¹ng kh¸c nhau. V× vËy, ®èi víi t− liÖu quèc gia, kh«ng thÓ chØ l−u gi÷ ë mét d¹ng thuéc tÝnh riªng biÖt mµ cÇn thiÕt ph¶i l−u gi÷ ë nhiÒu khu«n d¹ng cã tÝch chÊt phæ biÕn ®Ó sö dông ®−îc trong nhiÒu øng dông kh¸c nhau. Nh− vËy, mét phÇn mÒm HTT§L cÇn ph¶i cã chøc n¨ng nhËp vµ chuyÓn ®æi nhiÒu khu«n d¹ng d÷ liÖu kh¸c nhau. • L−u gi÷ t− liÖu: Mét chøc n¨ng quan träng cña HTT§L lµ l−u gi÷ vµ tæ chøc c¬ së d÷ liÖu do sù ®a d¹ng vµ víi mét khèi l−îng lín cña d÷ liÖu kh«ng gian: ®a d¹ng 9
  10. vÒ thuéc tÝnh, vÒ khu«n d¹ng, vÒ ®¬n vÞ ®o, vÒ tû lÖ b¶n ®å. Hai yªu cÇu c¬ b¶n trong viÖc l−u tr÷ d÷ liÖu lµ: thø nhÊt lµ ph¶i tæ chøc nguån d÷ liÖu sao cho ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c vµ kh«ng mÊt th«ng tin, thø hai lµ c¸c tµi liÖu cho cïng mét khu vùc song c¸c d÷ liÖu l¹i kh¸c nhau vÒ tû lÖ, vÒ ®¬n vÞ ®o... th× ph¶i ®−îc ®Þnh vÞ chÝnh x¸c vµ chuyÓn ®æi mét c¸ch hÖ thèng ®Ó cã thÓ xö lý hiÖu qu¶. • §iÒu khiÓn d÷ liÖu (data manipulation): Do nhiÒu HTT§L ho¹t ®éng ®ßi hái t− liÖu kh«ng gian ph¶i ®−îc lùa chän víi mét chØ tiªu nhÊt ®Þnh ®−îc ph©n lo¹i theo mét ph−¬ng thøc riªng, tæng hîp thµnh nh÷ng ®Æc ®iÓm riªng cña hÖ thèng, do ®ã HTT§L ph¶i ®¶m nhiÖm ®−îc chøc n¨ng ®iÒu khiÓn th«ng tin kh«ng gian. Kh¶ n¨ng ®iÒu khØÓn cho phÐp ph©n tÝch, ph©n lo¹i vµ t¹o lËp c¸c ®Æc ®iÓm b¶n ®å th«ng qua c¸c d÷ liÖu thuéc tÝnh vµ thuéc tÝnh ®Þa lý ®−îc nhËp vµo hÖ thèng. C¸c thuéc tÝnh kh¸c nhau cã thÓ ®−îc tæng hîp, n¾m b¾t mét c¸ch riªng biÖt vµ nh÷ng sù kh¸c biÖt cã thÓ ®−îc x¸c ®Þnh, ®−îc tÝnh to¸n vµ ®−îc can thiÖp, biÕn ®æi. • Tr×nh bµy vµ hiÓn thÞ: §©y còng lµ mét chøc n¨ng b¾t buéc ph¶i cã cña mét HTT§L. Kh«ng gian d−íi d¹ng tµi liÖu nguyªn thñy hay tµi liÖu ®−îc xö lý cÇn ®−îc hiÓn thÞ d−íi c¸c khu«n d¹ng nh−: ch÷ vµ sè (text), d¹ng b¶ng biÓu (tabular) hoÆc d¹ng b¶n ®å. C¸c tÝnh to¸n chung vµ kÕt qu¶ ph©n tÝch ®−îc l−u gi÷ ë d¹ng ch÷ vµ sè ®Ó dÔ dµng in ra hoÆc trao ®æi gi÷a c¸c lç phÇn mÒm kh¸c nhau. C¸c d÷ liÖu thuéc tÝnh cã thÓ ®−îc l−u ë d¹ng b¶ng biÓu hoÆc c¸c d¹ng cè ®Þnh kh¸c. B¶n ®å ®−îc thiÕt kÕ ®Ó hiÓn thÞ trªn mµn h×nh hoÆc l−u d−íi d¹ng ®iÓm (plot file) ®Ó in. Nh− vËy, hiÓn thÞ vµ in ra lµ nh÷ng chøc n¨ng rÊt cÇn thiÕt cña mét HTT§L. • Ph©n tÝch kh«ng gian: Tr−íc ®©y, chØ cã 5 chøc n¨ng m« t¶ ë trªn lµ ®−îc tËp trung, ph¸t triÓn bëi nh÷ng ng−êi x©y dùng HTT§L. Chøc n¨ng thø s¸u lµ ph©n tÝch kh«ng gian ®−îc ph¸t triÓn mét c¸ch thÇn kú dùa vµo sù tiÕn bé cña c«ng nghÖ vµ nã trë nªn thùc sù h÷u Ých cho ng−êi øng dông. Nh÷ng ®Þnh nghÜa vÒ HTT§L tr−íc ®©y ®· trë thµnh thùc tiÔn trªn c¬ së øng dông trùc tiÕp chøc n¨ng ph©n tÝch kh«ng gian. Theo quan ®iÓm hiÖn nay th× chøc n¨ng ®ã cÇn thiÕt ph¶i cã ®èi víi mét hÖ thèng ®−îc gäi lµ HTT§L. TÊt nhiªn c¸c chøc n¨ng cã thÓ kh¸c nhau ®èi víi tõng hÖ thèng song ®èi víi mét mét hÖ thèng TT§L sö dông t− liÖu b¶n ®å th× chøc n¨ng ®ã lµ b¨t buéc. Víi mét hÖ thèng nh− vËy th× c¸c m« t¶ b»ng lêi cã thÓ tæ chøc thµnh c¸c tham sè riªng, c¸c m« h×nh gi¶i thÝch, dù b¸o ®Òu cã thÎ thùc hiÖn trong chøc n¨ng xö lý kh«ng gian. II.1.Sö dông HTT§L cho ph©n tÝch kh«ng gian Ph©n tÝch kh«ng gian HTT§L Bao gåm ba ho¹t ®éng chÝnh: Gi¶i quyÕt c¸c c©u hái vÒ thuéc tÝnh, c¸c c©u hái vÒ ph©n tÝch kh«ng gian vµ t¹o nªn tËp d÷ liÖu míi tõ c¬ së d÷ liÖu ban ®Çu. Môc tiªu cña viÖc ph©n tÝch kh«ng gian lµ tõ viÖc gi¶i quyÕt c¸c 10
  11. c©u hái ®¬n gi¶n vÒ c¸c hiÖn t−îng, c¸c vÊn ®Ò trong kh«ng gian, ®i ®Õn tËp hîp thµnh c¸c thuéc tÝnh cña mét hay nhiÒu líp vµ ph©n tÝch ®−îc sù liªn quan gi÷a c¸c d÷ liÖu ban ®Çu. Trong øng dông cña HTT§L, c¸c ®Æc ®iÓm vµ thuéc tÝnh vÒ kh«ng gian lµ rÊt phæ biÕn. C©u hái vÒ thuéc tÝnh (attribute query) cã chøa ®ùng c¶ tÝch chÊt th«ng tin vÒ kh«ng gian. VÝ dô: Trong c¬ së d÷ liÖu cña mét hµnh phè, ë ®ã mçi m¶ng b¶n ®å ®Òu cã Code thuéc tÝnh vÒ sö dông ®Êt, mét b¶ng thuéc tÝnh ®¬n gi¶n cã thÓ yªu cÇu liÖt kª toµn bé c¸c m¶ng cña c¸c lo¹i h×nh sö dông ®Êt cã trong b¶n ®å. B¶ng thuéc tÝnh ®ã cã thÓ t¹o ®−îc mµ kh«ng hÒ cã sù tham kh¶o vÒ c¸c m¶ng trªn b¶n ®å. V× kh«ng cã th«ng tin kh«ng gian ®ßi hái tr¶ lêi cho c©u hái nµy nªn b¶ng ®ã ®−îc xem nh− lµ b¶ng thuéc tÝnh (attribute query). Trong vÝ dô nµy, toµn bé b¶ng thuéc tÝnh cã c¸c Code cña sö dông ®Êt ®· ®−îc x¸c ®Þnh. C¸c th«ng tin kh¸c cã thÓ ®−îc t¹o nªn vÝ dô nh− sè m¶ng ®¬n vÞ (parcel) cña lo¹i h×nh sö dông ®Êt nµy, hoÆc tæng diÖn tÝch cña lo¹i h×nh sö dông ®Êt nµy ë trong thµnh phè... TÊt nhiªn nh÷ng bµi to¸n xö lý th«ng tin cho mét líp lµ cÇn thiÕt, song trong øng dông, viÖc xö lý th«ng tin cña nhiÒu líp còng lµ c«ng viÖc rÊt quan träng vµ ®ßi hái nhiÒu c«ng søc trong lËp tr×nh. VÝ dô g¶ii bµi to¸n vÒ 2 líp kh«ng gian vÒ tÝnh to¸n diÖn tÝch cña c¸c lo¹i h×nh sö dông ®Êt theo c¸c cÊp ®é dèc kh¸c nhau...Nh÷ng bµi to¸n ®ã ®Æt ra ®èi víi nhiÒu néi dung øng dông kh¸c nhau mµ nh÷ng phÇn mÒm chuyªn tù ®éng hãa b¶n ®å hay qu¶n lý d÷ liÖu kh«ng ®¸p øng ®−îc. TÊt nhiªn do môc ®Ých cña HTT§L lµ tËp trung vµo xö lý kh«ng gian, nªn mét sè chøc n¨ng cña viÖc tù ®éng hãa b¶n ®å hoÆc tÝnh to¸n thèng kª chuyªn ®Ò th× cã thÓ HTT§L kh«ng ®¸p øng ®−îc. II.2.Mét sè vÊn ®Ò c¬ b¶n trong xö lý kh«ng gian • Xö lý th«ng tin trong mét líp: gi¶i quyÕt c¸c vÊn ®Ò vÒ thuéc tÝnh c¸c ®¬n vÞ trong mét líp, ®o ®¹c c¸c gi¸ trÞ, ph©n tÝch sù liªn quan gi÷a c¸c ®¬n vÞ trong mét líp b¶n ®å. VÝ dô x¸c ®Þnh tªn, tÝnh diÖn tÝch, chu vi cña tõng khoanh vi b¶n ®å, x¸c ®Þnh kho¶ng c¸ch, t¹o c¸c vïng ¶nh h−ëng (buffer zone). • Xö lý th«ng tin nhiÒu líp: chång xÕp hai hoÆc nhiÒu líp th«ng tin cho phÐp t¹o ra nhiÒu ®¬n vÞ b¶n ®å míi trªn c¬ së lµm chi tiÕt ho¸ th«ng tin cña tõng phÇn trong mét ®¬n vÞ b¶n ®å. VÝ dô hai líp thùc vËt vµ ®Êt khi chång xÕp sÏ cho b¶n ®å thùc vËt ph©n bè trªn c¸c lo¹i ®Êt kh¸c nhau. • Xö lý kh«ng gian: cã thÓ cã rÊt nhiÒu líp th«ng tin mµ xö lý kh«ng gian cÇn ph¶i tÝnh to¸n ®−îc mèi quan hÖ gi÷a chóng. • Ph©n tÝch c¸c mÉu ®iÓm: mét sè ®èi t−îng tù nhiªn hoÆc hiÖn t−îng tù nhiªn cã sù ph©n bè b»ng c¸c ®iÓm tËp trung theo c¸c quy luËt nhÊt ®Þnh. VÝ dô: ph©n bè cña c¸c ®ång cá, hÖ thèng c¸c ®iÓm bè sôt cactor, ph©n bè cña c¸c loµi ®éng vËt, thùc vËt 11
  12. quý hiÕm... Trong xö lý kh«ng gian, sù ph©n bè vÒ nh÷ng ®iÓm ®ã cÇn ®−îc nhËn diÖn vµ ph©n lo¹i. • Ph©n tÝch m¹ng: thiÕt lËp mét m¹ng h÷u Ých gi÷a c¸c diÖn cã sù ph©n bè kh¸c nhau lµ mét trong nh÷ng chøc n¨ng xö lý kh«ng gian: vÝ dô t¹o tuyÕn xe bus gÇn nhÊt nèi c¸c ®iÓm ®ãn kh¸ch trong thµnh phè, më mét hÖ thèng ®−êng nèi gi÷a c¸c khu d©n c−, thiÕt kÕ mét tuyÕn ®−êng èng dÉn dÇu... TÊt nhiªn khi thiÕt kÕ cô thÓ l¹i ph¶i bæ sung b»ng mét sè th«ng tin kh¸c nhau, vÝ dô: ®Þa h×nh, sö dông ®Êt… • Ph©n tÝch, xö lý theo « l−íi (grid analysis). Bµi to¸n xö lý « l−íi rÊt phong phó, nã cã thÓ øng dông cho nhiÒu ngµnh: vÝ dô tÝnh to¸n lan truyÒn « nhiÔm, lËp c¸c ®−êng ®¼ng trÞ, dù b¸o ch¸y rõng… • Ph©n tÝch xö lý nhiÒu líp th«ng tin theo ®iÒu kiÖn. §©y lµ chøc n¨ng phøc t¹p vµ ®a d¹ng nhÊt cña xö lý kh«ng gian. NhiÒu bµi to¸n ®−îc ¸p dông ®Ó biÕn ®æi líp th«ng tin ban ®Çu thµnh mét hay nhiÒu líp th«ng tin míi: vÝ dô tÝnh ®é dèc, h−íng dèc, tÝnh mËt ®é, bµi to¸n boolean, bµi to¸n logic, c¸c phÐp ph©n chia, tÝnh c¨n... b¶n ®å, nh÷ng líp th«ng tin míi. • Vïng bªn trong lµ phÇn kh«ng bao gåm ®−êng biªn. Polygon lµ diÖn tÝch cã vïng bªn trong, mét ®−êng viÒn bªn ngoµi, kh«ng cã ®iÓm giao c¾t ë bªn trong vµ kh«ng cã khoanh vi nµo kh¸c ë phÝa trong. Polygon phøc t¹p: lµ polygon cã mét hoÆc nhiÒu khoanh vi kh¸c ë bªn trong. • Cã hai kh¸i niÖm ®−îc sö dông bæ sung cho ®Þnh nghÜa trªn ®ã lµ pixels vµ « l−íi ®¬n vÞ (grid cells) Pixel lµ ®¬n vÞ h×nh ¶nh cã hai kÝch th−íc, nã lµ ®¬n vÞ nhá nhÊt cña h×nh ¶nh kh«ng thÓ chia nhá ®−îc. ¤ l−íi ®¬n vÞ lµ ®èi t−îng cã hai kÝch th−íc, thÓ hiÖn mét yÕu tè cña mét bÒ mÆt cã cÊu tróc ®Òu ®Æn bëi chóng. Nh÷ng kh¸i niÖm nªu ë trªn lµ do b¶n ®å sè cña Mü ®−a ra (National comitee for digital colorgaphic data standars - NCDCDS). C¸c kh¸i niÖm ®ã cã thÓ ®−îc gäi kh¸c ®i,tïy theo sù thiÕt kÕ vÒ tªn gäi trong tõng hÖ thèng phÇn mÒm HTT§L. II.3.C¸c yÕu tè c¬ b¶n cña th«ng tin kh«ng gian ViÖc ph©n tÝch trËt tù vµ tæ hîp kh«ng gian yªu cÇu ph¶i cã ba thuéc tÝnh c¬ b¶n sau: vÞ trÝ (location), d÷ liÖu thuéc tÝnh (attribute data) vµ tÝnh chÊt h×nh häc (topology). • VÞ trÝ: lµ tÝnh chÊt quan träng mµ mçi ®èi t−îng kh«ng gian ph¶i cã. VÞ trÝ ®−îc x¸c ®Þnh bëi täa ®é X vµ Y trªn mÆt ph¼ng ngang (caitesian). • D÷ liÖu thuéc tÝnh: Cung cÊp nhiÒu th«ng tin quan träng vÒ tÝnh ch¸t cña ®èi t−îng ®−îc nghiªn cøu. VÝ dô b¶n ®å cã c¸c ®Æc ®iÓm th× b¶ng thuéc tÝnh ph¶i nªu 12
  13. ®−îc tÝch chÊt c¸c ®Æc ®iÓm ®ã, vÝ dô: gièng cét ®iÖn hay hè n−íc... víi c¸c th«ng tin cô thÓ cho tõng lo¹i. • D÷ liÖu h×nh häc: ®−îc ®Þnh nghÜa lµ mèi quan hÖ kh«ng gian gi÷a c¸c yÕu tè b¶n ®å. Trong tr−êng hîp c¸c polygon, cã nh÷ng polygon l¹i n»m trong ranh giíi cña mét polygon kh¸c. Víi c¸c yÕu tè ®−êng cã, nh÷ng ®−êng t¹o nªn bëi hai ®o¹n th¼ng (segment) nèi víi nhau trùc tiÕp hoÆc nèi gi¸n tiÕp qua mét ®o¹n th¼ng thø ba, hoÆc hai ®o¹n th¼ng hoµn toµn kh«ng nèi víi nhau. Víi c¸c ®iÓm, c¸c ®iÓm cã thÓ ë c¸ch nhau nh÷ng kho¶ng c¸ch kh¸c nhau. • Nh×n chung, vÞ trÝ vµ d÷ liÖu thuéc tÝnh lµ t−¬ng ®èi dÔ hiÓu, song ®Æc ®iÓm h×nh häc th× h¬i khã h×nh dung h¬n. Cã mét sè kh¸i niÖm vµ thuéc tÝnh nh− sau: • TiÕp gi¸p (adjacency): hai polygon ë liÒn nhau th× ®−îc gäi lµ tiÕp gi¸p víi nhau. Kh¸i niÖm tiÕp gi¸p ®−îc sö dông khi ph©n tÝch sù liªn quan cña nh÷ng yÕu tè ë liÒn kÒ nhau. VÝ dô: gi¸ cña mét miÕng ®Êt sÏ cao h¬n gi¸ trung b×nh cña vïng nÕu nh− vïng ®Êt ®ã n»m liÒn kÒ víi c«ng viªn hoÆc khu th−¬ng m¹i... • Chøa ®ùng (containment): biÓu thÞ mét yÕu tè nµo ®ã n»m trong rang giíi cña mét polygon. Mèi quan hÖ nµy còng quan träng khi ph©n tÝch mèi liªn quan gi÷a hai kiÓu ®èi t−îng. VÝ dô: mét m¶nh ®Êt n»m trong vïng ngËp lôt cã thÓ ph¶i mua b¶o hiÓm víi gi¸ cao h¬n. • TiÕp nèi (connectivity): thÓ hiÖn cho hai ®o¹n th¼ng ®−îc nèi víi nhau. Kh¸i niÖm tiÕp nèi ®−îc xem xÐt cho viÖc ph©n tÝch giao th«ng, tuyÕn ®i ®Ó cã thÓ t×m ra ph−¬ng ¸n më tuyÕn tèt nhÊt. • Giao nhau (intersection): ®−îc xem lµ mét d¹ng phøc t¹p trong mèi quan hÖ kh«ng gian cña c¸c yÕu tè polygon. Giao c¾t ®èi víi polygon nghÜa lµ hai polygon cã cïng chung mét vïng, vïng nµy cã tÝnh chÊt thuéc vÒ c¶ hai polygon. Khi xö lý chång xÕp b¶n ®å th× vïng giao nhau kh«ng cÇn xem xÐt ®Õn c¸c tÝnh chÊt h×nh häc. Tuy nhiªn th«ng dông nhÊt lµ c¸c vïng ®−îc bè trÝ t¸ch biÖt nhau trong c¬ së d÷ liÖu. Tãm l¹i, 3 yÕu tè: vÞ trÝ, d÷ liÖu thuéc tÝnh vµ ®Æc ®iÓm cña d÷ liÖu lµ rÊt quan träng trong xö lý kh«ng gian. Tù ®éng hãa b¶n ®å sÏ gióp Ých cho viÖc tr×nh bµy vµ tæ chøc d÷ liÖu kh«ng gian. Trong xö lý kh«ng gian, tæng hîp c¸c ®Æc ®iÓm vÒ mèi liªn hÖ kh«ng gian gi÷a c¸c yÕu tè b¶n ®å ®−îc xö lý bëi HTT§L vµ nã cung cÊp kh¶ n¨ng xö lý ®ång thêi c¶ ba yÕu tè. C¸c ®èi t−îng kh«ng gian ®−îc tr×nh bµy d−íi d¹ng ®Æc ®iÓm vÒ ®−êng, ®iÓm, hoÆc polygon. Mçi mét ®Æc ®iÓm l¹i ®−îc thÓ hiÖn tËp trung vµo mét sè yªu cÇu vÒ mÆt c¬ së d÷ liÖu. II.4.Tæ chøc d÷ liÖu kh«ng gian cña HTT§L Trong mét HTT§L ®iÓn h×nh, c¸c ®èi t−îng kh«ng gian ®−îc liªn kÕt ®Ó nghiªn cøu c¸c hiÖn t−îng th× nhÊt thiÕt ph¶i ®−îc tr×nh bµy d−íi d¹ng b¶n ®å víi môc ®Ých 13
  14. thiÕt lËp ®−îc mèi liªn quan kh«ng gian gi÷a chóng. C¶ vÞ trÝ vµ thuéc tÝnh ®−îc xö lý th«ng qua mét lo¹t c¸c ch−¬ng tr×nh trong HTT§L. Yªu cÇu ®Çu tiªn ®Ó viÖc t¹o lËp d÷ liÖu mét c¸ch cã hiÖu qu¶ lµ c¸c ®èi t−îng ®−îc thÓ hiÖn ë ba yÕu tè c¬ b¶n lµ: ®iÓm (point), ®−êng (line) vµ vïng (area hay polygon). Theo quan ®iÓm cña tæ chøc quèc gia Mü vÒ d÷ liÖu b¶n ®å sè th× c¸c yÕu tè ®ã ®−îc gi¶i thÝch nh− sau. Mét con ®−êng hoÆc con s«ng, con suèi th−êng ®−îc biÓu diÔn b»ng c¸c yÕu tè ®−êng, mÆc dï trong thùc tÕ cã thÓ ®o ®−îc c¶ ®é réng vµ chiÒu dµi cña chóng trªn b¶n ®å. C¸c ®èi t−îng tù nhiªn th−êng ®−îc thÓ hiÖn b»ng c¸c ®−êng, cung, vïng, ®iÓm, tuú theo c¸c ®Æc tr−ng cô thÓ mµ chóng ®−îc thÓ hiÖn theo c¸c h×nh mÉu cô thÓ. H×nh 2. M« t¶ mét sè kh¸i niÖm vector nguån: ®iÓm, ®−êng vµ vïng Mét sè kh¸i niÖm chÝnh ®−îc cô thÓ trong ®Þnh nghÜa nµy nh− sau: 14
  15. §iÓm: lµ ®èi t−îng cã kÝch th−íc b»ng 0 vÒ mÆt h×nh häc. Do ®ã c¸c ®èi t−îng ®iÓm chØ dïng ®Ó x¸c ®Þnh vÞ trÝ. §iÓm kh«ng cã ý nghÜa trong viÖc ®o vÒ kÝch th−íc. MÆc dï trªn b¶n ®å, c¸c ®iÓm ®−îc biÓu thÞ b»ng kÝch th−íc kh¸c nhau nh−ng diÖn tÝch cña c¸c ®iÓm lµ kh«ng cã ý nghÜa thùc tÕ. Mét sè kh¸i niÖm vÒ "®iÓm" nh− sau: - §iÓm thùc tÕ (entity point): dïng ®Ó x¸c ®Þnh vÞ trÝ cña c¸c ®èi t−îng d¹ng ®iÓm nh−: c¸c toµ nhµ, c¸c cét. Tr−êng hîp ®ã, x¸c ®Þnh chÝnh x¸c vÞ trÝ cña c¸c ®iÓm lµ ®iÒu rÊt quan träng. - §iÓm chØ tªn (label point) ®−îc sö dông ®Ó hiÓn thÞ mét tËp hîp ch÷ viÕt cho c¸c ®èi t−îng b¶n ®å. §èi víi nh÷ng ®iÓm nµo th× ®é chÝnh x¸c cña vÞ trÝ phô thuéc vµo quan niÖm b¶n ®å häc. NghÜa lµ vÞ trÝ c¸c ®iÓm chØ tªn cho c¸c ®èi t−îng trªn b¶n ®å ®−îc x¸c ®Þnh sao cho kh«ng cã sù lÉn lén víi nhau. - §iÓm cã diÖn tÝch (area point) dïng ®Ó x· ®Þnh mét vÞ trÝ cã th«ng tin vÒ diÖn tÝch. VÝ dô cã thÓ dïng ®iÓm ®Ó thÓ hiÖn vÞ trÝ mét quèc gia vµ ®é lín cña ®iÓm chøa ®ùng th«ng tin vÒ ®Êt n−íc ®ã. - §iÓm giao nhau (node) thÓ hiÖn vÞ trÝ mét diÖn víi c¸c dÊu hiÖu vÒ h×nh häc, vÝ dô: n¬i giao nhau hoÆc ®iÓm cuèi cña c¸c yÕu tè ®−êng. C¸c th«ng tin vÒ ®iÓm c¸c mét kÝch th−íc trong ph©n tÝch kh«ng gian mÆc dï chóng thÓ hiÖn cho c¸c ®èi t−îng cã hai kÝch th−íc ë trªn b¶n ®å. VÝ dô: mét ®iÓm biÓu thÞ cho 1 giÕng, mét ®iÓm biÓu thÞ cho mét cét. MÆc dï diÖn tÝch mµ giÕng chiÕm kh¸c víi diÖn tÝch cña cét chiÕm. Trong mét b¶n ®å th× kh«ng thÓ nªu ®−îc diÖn tÝch mµ giÕng hoÆc cét chiÕm trªn thùc tÕ - do tû lÖ b¶n ®ã kh«ng ®¸p øng. Trong ph©n tÝch kh«ng gian, diÖn tÝch gi÷a c¸c ®iÓm lµ kh«ng tÝnh (trõ tr−êng hîp c¸c ®iÓm cã diÖn tÝch, lóc ®ã ®iÓm ®· trë thµnh vïng) • TÝnh chÊt cña ®iÓm: ®©y lµ d¹ng ®¬n gi¶n nhÊt cña c¸c ®èi t−îng kh«ng gian. Khi nãi vÒ d÷ liÖu ®iÓm, ph¶i nãi ®Õn sè l−îng ®iÓm tèi thiÓu cho mét c¬ së d÷ liÖu ®iÓm. Nh×n chung, c¸c yÕu tè tèi thiÓu cho mét c¬ së d÷ liÖu ®iÓm lµ nh÷ng thuéc tÝnh vÒ to¹ ®é,ngoµi ra, c¸c tÝnh chÊt kh¸c cña ®iÓm ®−îc m« t¶ trong hµm sau: Pi: ( X, Y, Z1 Z2 Z3 …Z.m) ë ®©y: i lµ Code x¸c ®Þnh cña mâi ®iÓm ( identification Code -ID) X, Y to¹ ®é cña ®IÓm, ®−îc x¸c ®Þnh theo to¹ ®é ph¼ng (x, y trong mÆt ph¼ng cartesian) Z 1,Z2… Z m c¸c ®Æc tr−ng kh¸c cña ®iÓm. 15
  16. V× ®iÓm cã kÝch th−íc b»ng kh«ng (= 0) nªn nã kh«ng cã kho¶ng trèng ë gi÷a, song nã ph¶i cã thuéc tÝnh vÒ mÆt h×nh häc, ®ã lµ to¹ ®é. Th«ng tin vÒ mèi liªn quan gi÷a c¸c ®iÓmcã thÓ x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc to¸n häc. Trong tr−êng hîp cã nhiÒu ®iÓm th× kho¶ng cach gi÷a c¸c ®IÓm ®−îc x¸c ®Þnh bëi vÞ trÝ cña c¸c ®iÓm ®ã víi nhau. §−êng: §Þnh ghÜa: §−êng lµ c¸c yÕu tè cã mét kÝch th−íc vµ thÓ hiÖn c¶ vÞ trÝ vµ h−íng. §é dµi lµ dÊu hiÖu ®o ®¹c vÒ kÝch th−íc cña ®èi t−îng ®−êng. MÆc dï c¸c yÕu tè ®−êng th−êng cã kh«ng gian hai kÝch th−íc trªn b¶n ®å nh−ng ®é réng cña ®−êng lµ kh«ng ®−îc xem xÐt ®Õn trong tÝnh to¸n h−íng cña b¶n ®å. §−êng (line): lµ c¸c ®èi t−îng cã mét kÝch th−íc. §o¹n th¼ng (line segment): lµ ®−êng nèi trùc tiÕp gi÷a hai ®iÓm. §−êng gÊp khóc: lµ c¸c ®äan th¼ng nèi liªn tôc, cã thÓ kh¸c h−íng song kh«ng cã ®iÓm nèi hoÆc cã thÓ ®iÓm nèi ë mét phÝa (ph¶i hoÆc tr¸i). §−êng gÊp khóc cã thÓ c¾t qua chÝnh nã hoÆc c¾t c¸c ®−êng kh¸c. Cung (arc) lµ mét ®o¹n tËp hîp c¸c ®iÓm t¹o nªn mét d¹ng ®−êng cong mµ ®−êng cong ®ã ®−îc x¸c ®Þnh b»ng mét hµm to¸n. §o¹n nèi (link) lµ ®èi t−îng cã mét kÝch th−íc nèi gi÷a hai nót. §o¹n nèi còng ®−îc hiÓu lµ ®−êng gê (edges) hay ®−êng viÒn. §o¹n nèi trùc tiÕp : lµ ®o¹n nèi gi÷a hai nót víi mét h−íng nhÊt ®Þnh. D©y xÝch (chain): lµ sù nèi liªn tôc cña c¸c ®o¹n th¼ng kh«ng c¾t nhau hoÆc gi÷a c¸c cung víi c¸c nót ë cuèi mçi cung. C¸c nót cã thÓ n»m ë bªn ph¶i hay bªn tr¸i lµ kh«ng b¾t buéc TÝnh chÊt cña ®−êng: §−êng ®−îc hiÓu lµ tËp hîp cña rÊt nhiÒu ®iÓm. Mçi ®−êng ®Òu cã thÓ chia thµnh nhiÒu ®o¹n th¼ng vµ mmçi ®o¹n ®−îc x¸c dÞnh bëi hai ®iÓm ë hai ®Çu. §Ó cÊu t¹o nªn yÕu tè h×nh häc cña ®−ßng th× yÕu tè c¬ b¶n lµ h−íng cña ®−êng. Ngoµi ra, cßn mét yÕu tè kh¸c, ®ã lµ sù tiÕp nèi gi÷a c¸c ®−êng. §Ó hiÓu sù tiÕp nèi ®ã, ta cã thÓ h×nh dung tíi mét ®o¹n th¼ng nèi gi÷a mét ®iÓm nµy víi mét ®iÓm kh¸c. Nh− vËy, c¸c yÕu tè c¬ b¶n cña mçi ®−êng gåm cã: Lj: (P1, P2, …Pn, Z1, Z2…Zm, H1…Hq) ë ®©y: j Code cña ®−êng ( ID) P1 ®iÓm thø 1 16
  17. Pn ®iÓm thø n Z1 thuéc tÝnh cña ®o¹n thø 1 Zn thuéc tÝnh cña ®o¹n thø n Hq - Code ID cña ®o¹n thø q ®−îc nèi trong thø tù cña ®−êng (1… n) lµ h−íng cña ®−êng tõ 1 ®Õn n cña ®−êng. Vïng: (area) hoÆc (polygone) Vïng lµ kh¸i niÖm phøc t¹p nhÊt trong 3 lo¹i yÕu tè kh«ng gian cña cÊu tróc vector. Vïng ®−îc hiÓu lµ mét diÖn tÝch giíi h¹n bëi mét ®−êng khÐp kÝn vµ phÇn bªn trong ®ã cã nh÷ng tÝnh chÊt cô thÓ. • §Þnh nghÜa : Vïng lµ ®Æc ®iÓm thÓ hiÖn hai kÝch th−íc c¶ vÞ trÝ vµ diÖn tÝch, lµ ®èi t−îng x¸c ®Þnh vÒ mÆt ranh giíi, liªn tôc vµ cã hai kÝch th−íc. Nã cã thÓ bao gåm c¶ phÇn bªn hoÆc kh«ng • C¸ctÝnh chÊt cña polygon:Polygone d−îc x¸c ®Þnh bëi mét lo¹t c¸c ®−êng v¹ch ®Þnh ranh giíi. Thªm vµo ®ã, polygone lµ yÕu tè cã 2 kÝch th−íc . Mçi polygone ®−îc x¸c ®Þnh bëi mét diÖn tÝch nhÊt ®Þnh. V× polygone kh«ng cã h×nh d¹ng vµ kÝch th−íc nhÊt ®Þnh, nªn mèi quan hÖ kh«ng gian sÏ khã x¸c ®Þnh nÕu kh«ng cã nh÷ng thuéc tÝnh ®−îc lµm râ. Hai polygone cã thÓ n»m t¸ch biÖt víi nhau, hoÆc kÒ nhau, hoÆc c¸i nä n»m trong c¸i kia. Trong tr−êng hîp n»m t¸ch biÖt h¼n so víi nhau th× l¹i cã kh¶ n¨ng chóng ®−îc nèi víi nhau b»ng polygone thø ba. Yªu cÇu vÒ thuéctÝnh cña polygone bao gåm: G. K (L 1…L n, Z1… Zm σ1…σr, φ1…φs,Φ1… Φt) ë ®©y: K lµ Code cña polygone G, tÇn sè kÕt nèi cña ®−êng tõ L1 ®Õn Ln vµ nã x¸c ®Þnh ranh giíi cña polygone G. Z n x¸c ®Þnh gi¸ trÞ cña thuéc tÝnh thø n σ1…σr thÓ hiÖn mét hoÆc nhiÒu polygone kÕt nèi víi nhau t¹o nªn polygone K φ1…φs x¸c ®Þnh cã 1 hay nhiÒu polygone chøa trong polygone K Φ1… Φt x¸c ®Þnh cã mét hay nhiÒu polygone n»m trong polygone K C¸c th«ng tin h×nh häc bæ sung kh¸c cßn cã thÓ lµ cÇn thiÕt ®èi víi c¸c polygone phøc t¹p. NhiÒu th«ng tin h×nh häc cã thÓ ®−îc bæ sung ngay trong nh÷ng th«ng tin vÒ ®−êng hoÆc ®−îc lµm ®¬n gi¶n ho¸ ®i. VÝ dô: hai polygone n»m liÒn kÒ th× ph¶i cã thªm th«ng tin vÒ mét ®o¹n th¼ng chung ë gi÷a lµm biªn giíi gi÷ hai polygone 17
  18. . II.5.C¸c m« h×nh cÊu tróc c¬ së d÷ liÖu II.5.1.Kh¸i qu¸t chung T− liÖu (data) ®−îc hiÓu nh− nh÷ng sù hiÖn diÖn ®· ®−îc kiÓm tra vÒ thÕ giíi thùc (Graeme F Borinam Carter). Th«ng tin lµ t− liÖu ®−îc tæ chøc theo nh÷ng mÉu thÓ hiÖn nh»m dÔ dµng t×m kiÕm vµ khai th¸c. Tính chất dữ liệu chưa đựng các thông tin: T− liÖu kh«ng gian ph¶i ®−îc tr×nh bµy vµ l−u tr÷ mét c¸ch riªng biÖt trong những kh«ng gian cña HTT§L. VÝ dô: ®−êng, ®iÓm, vïng, bÒ mÆt … ph¶i ®−îc l−u tr÷ 18
  19. ®éc lËp cïng c¸c thuéc tÝnh cña chóng t¹o thµnh nh÷ng file d÷ liÖu kh«ng gian hoÆc phi kh«ng gian. C¬ së d÷ liÖu ( CSDL) lµ toµn bé nh÷ng th«ng tin cÇn thiÕt vÒ ®èi t−îng ®−îc l−u gi÷ d−íi d¹ng sè. CSDL cã thÓ lµ kh«ng gian hoÆc phi kh«ng gian. HÖ thèng qu¶n lý CSDL (Database management System - DBMS) lµ tËp hîp mét sè chøc n¨ng cña phÇn mÒm ®Ó l−u gi÷, bæ sung vµ thÓ hiÖn d÷ liÖu . C¸c hÖ thèng qu¶n lý c¬ së d÷ liÖu phi kh«ng gian hoÆc kh«ng gian th−êng t¸ch biÖt nhau. Còng cã mét sè phÇn mÒm tæ chøc kÕt hîp ®Ó qu¶n lý c¶ hai d¹ng d÷ liÖu hoÆc cung cÊp kh¶ n¨ng liªn kÕt víi c¸c phÇn mÒm CSDL kh¸c. Ch−¬ng tr×nh nµy sÏ tËp trung giíi thiÖu c¸c cÊu tróc d÷ liÖu chÝnh lµ cÊu tróc ph©n nh¸nh, chia nhá vµ cÊu tróc m¹ng. Ngoµi ra, c¸c d÷ liÖu thuéc tÝnh phi kh«ng gian trong mèi liªn hÖ víi c¸c thuéc tÝnh kh«ng gian còng ®−îc ®Ò cËp ®Õn. CÊu tróc d÷ liÖu kh«ng gian lµ sù tæ chøc t− liÖu kh«ng gian d−íi mét khu«n d¹ng phï hîp víi m¸y tÝnh. CÊu tróc cña d÷ liÖu ph¶i ®−îc tæ chøc ®Ó cã sù liªn hÖ gi÷a c¸c m« h×nh d÷ liÖu vµ c¸c khu«n d¹ng (format) d÷ liÖu. Thùc tÕ, gi÷a kh¸i niÖm m« h×nh vµ cÊu tróc d÷ liÖu Ýt cã sù ph©n biÖt. Tuy nhiªn kh¸i niÖm m« h×nh ®−îc sö dông ë ph¹m vi nguyªn lý tõ kh¸i qu¸t ®Õn cô thÓ, cßn cÊu tróc lµ kh¸i niÖm mang tÝnh chÊt kü thuËt vµ minh ho¹ mét c¸ch hÖ thèng vÒ b¶n chÊt vµ sù liªn hÖ gi÷a c¸c thµnh phÇn cña CSDL. CÊu tróc cña d÷ liÖu Raster ®−îc sö dông réng r·i trong hÖ xö lý ¶nh vµ xö lý TTDL - raster, cßn cÊu tróc cña d÷ liÖu vertor ®−îc sö dông nhiÒu trong c¸c hÖ CAD (Computer Aided Decizion - M¸y tÝnh thiÕt kÕ trî gióp), hoÆc trong HTT§L vertor víi 19
  20. nh÷ng kh¶ n¨ng m¹nh vÒ b¶n ®å. Trong thùc tÕ ¸p dông nhiÒu HTTD cã c¶ hai hÖ thèng cÊu tróc d¹ng Raster vµ Vertor ®Ó cã thÓ sö dông mét c¸ch linh ho¹t vµ giao diÖn víi nhau ®Ó ®¸p øng cho nh÷ng nhiÖm vô cÇn gi¶i quyÕt. Nh÷ng sù giao diÖn ®ã H×nh Ma trËn kh«ng gian cña mét file GIS raster cÊu tróc tõ c¸c ®−îc thÓ hiÖn cô thÓ víi viÖc xö lý mét hÖ thèng d÷ liÖu mÉu ®iÓm lµ: cã b¶ng thuéc tÝnh vÒ tÝnh chÊt vµ to¹ ®é c¸c ®iÓm, cã kh¶ n¨ng néi suy thuéc tÝnh mÉu thµnh c¸c file Raster; cã kh¶ n¨ng t¹o file vertor vµ contour cña c¸c tr−êng thuéc tÝnh ®· ®−îc néi suy; cã kh¶ n¨ng t¹o c¸c mÆt ph¼ng h×nh häc vµ c¸c m« h×nh kh«ng gian víi d÷ liÖu Raster hoÆc Vertor. Tuy nhiªn do kh«ng ph¶i lµ nh÷ng HTT§L chuyªn ®Ò mµ c¸c HTT§L tæng hîp th−êng cã mét sè −u thÕ vµ nh÷ng h¹n chÕ nhÊt ®Þnh. II.5.2.CÊu tróc d÷ liÖu Raster Raster ®−îc hiÓu lµ « h×nh vu«ng cã kÝch th−íc nhÊt ®Þnh gäi lµ cell hoÆc pixell (picture element), cÊu tróc Raster lµ cÊu tróc h×nh ¶nh. Mçi « vu«ng cã chøa th«ng tin vÒ mét ®èi t−îng hay mét sù hîp phÇn cña ®èi t−îng. VÞ trÝ cña ®èi t−îng ®−îc x¸c ®Þnh bëi vÞ trÝ cña c¸c « vu«ng theo trËt tù hµng vµ cét. NÕu vÞ trÝ cña mçi mét « ¶nh pixel ®−îc tham chiÕu víi vÞ trÝ ®Þa lý thËt cña nã trong mét hÖ täa ®é Cartesian trªn Tr¸i ®Êt .CÊu tróc d÷ liÖu Raster ®¬n gi¶n nhÊt lµ cÊu tróc d¹ng b¶ng, ë ®ã cã chøa c¸c th«ng tin vÒ to¹ ®é vµ thuéc tÝnh phi kh«ng gian. Th«ng tin vÒ vÞ trÝ ®−îc thÓ hiÖn ë to¹ ®é theo hµng vµ cét, tÝnh theo trËt tù s¾p xÕp cña d÷ liÖu. Tr−êng hîp cã nhiÒu tÝnh chÊt th× cã thÓ gäi lµ th«ng tin nhiÒu chiÒu. B¶ng thuéc tÝnh hai chiÒu cña ®èi t−îng ®−îc gäi lµ b¶ng mét chiÒu hay cßn gäi lµ b¶ng thuéc tÝnh Raster më réng (expanded Raster table). CÊu tróc Raster ®Çy ®ñ lµ cÊu tróc cã ®Çy ®ñ sè l−îng c¸c pixell s¾p xÕp theo nh÷ng vÞ trÝ x¸c ®Þnh. CÊu tróc Raster rÊt tiÖn lîicho viÖc ¸p dông c¸c chøc n»ng xö lý kh«ng gian dùa trªn nguyªn t¾c chång xÕp th«ng tin nhiÒu líp. C¸c ®Æc ®iÓm kh«ng gian lµ cã th«ng tin vÒ ®Þa lý, nghÜa lµ chóng cã thÓ ®−îc tr×nh bµy trªn bÊt cø mét b¶n ®å nµo cña mét 20
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2