›
›

Bài giảng Hệ thống thông tin địa lý - Chương 3: Cấu trúc dữ liệu GIS - Phan Trọng Tiến

pdf 47 trang ngocly 1940
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Hệ thống thông tin địa lý - Chương 3: Cấu trúc dữ liệu GIS - Phan Trọng Tiến", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_he_thong_thong_tin_dia_ly_chuong_3_cau_truc_du_lie.pdf

Nội dung text: Bài giảng Hệ thống thông tin địa lý - Chương 3: Cấu trúc dữ liệu GIS - Phan Trọng Tiến

  1. HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS) (CH3 – CẤU TRÚC DỮ LIỆU GIS) Phan Trọng Tiến Bộ môn Công nghệ phần mềm – Khoa CNTT Học Viện Nông nghiệp Việt Nam Website: Email: phantien84@gmail.com Mục tiêu Giới thiệu các mô hình dữ liệu trong GIS Sau bài học này sinh viên có thể: q Mô tả mô hình dữ liệu Vector và cho ví dụ q Mô tả mô hình dữ liệu Raster và cho ví dụ q Mô tả mô hình dữ liệu TIN q Giải thích “topology” q Mô tả các định dạng chính sử dụng trong GIS Cấu trúc dữ liệu GIS 2 1
  2. Các đối tượng đồ họa qCác đối tượng hiển thị trên bản đồ được gọi là các đối tượng đồ họa hay các đối tượng. q Các đối tượng có thể là tự nhiên hoặc do con người tạo ra nó. Cấu trúc dữ liệu GIS 3 Các đối tượng đồ họa q Vectors qPoints hoặc Nodes qLines hoặc Arcs qPolygons q Raster Cells hoặc Pixels qImages qDigital Orthophotography Cấu trúc dữ liệu GIS 4 2
  3. Các loại dữ liệu GIS q Images q Vector q Raster (GRID) q Attributes q TIN (Triangulated Irregular Network) q Annotation © Paul Bolstad, GIS Fundamentals Cấu trúc dữ liệu GIS 5 Các loại dữ liệu GIS © Paul Bolstad, GIS Fundamentals Cấu trúc dữ liệu GIS 6 3
  4. Dữ liệu không gian • RASTER • VECTOR • Thế giới thực Source: Defense Mapping School Cấu trúc dữ liệu GIS National Imagery and Mapping7 Agency Các bản đồ điện tử ở hai định dạng Raster và Vector Cấu trúc dữ liệu GIS 8 4
  5. Các nguồn dữ liệu Raster Ảnh máy bay Ảnh vệ tinh Các bản đồ quét Cấu trúc dữ liệu GIS 9 Ảnh số trực giao (Digital Orthophotography) q Một ảnh được quét, dùng các công cụ toán học sửa, bỏ đi, dịch chuyển để có được hiệu quả mong muốn đó là các đối tượng luôn hiển thị vuông góc với mặt đất. q Ảnh trực giao cho ta ảnh giống như hiện trạng của trái đất. Image Copyright 1993 Nassau County, NY Cấu trúc dữ liệu GIS 10 5
  6. Các bản đồ dạng Raster (images) q Thiết lập bởi màu sắc của các pixel q Cách đơn giản một mảng các pixel được xếp theo các hàng và các cột q Các Pixel là được tô màu, nhưng không miêu tả các đối tượng một cách rõ ràng q Rasters có thể có giá trị đi kèm. Source: Defense Mapping School National Imagery and Mapping Agency Cấu trúc dữ liệu GIS 11 Đặc điểm của Raster q Trông giống trang bản đồ giấy q Giá thành rẻ và dễ sản xuất q Chạy dễ dàng trên PC q Có sẵn mọi nơi. q Nhược điểm: q Mốc tính toán có hoặc không theo hệ tọa độ WGS84 q Không cho phép tự động loại bỏ chế độ nền hay sự trợ giúp phân tích của máy tính. q Lưu trữ không hiệu quả Source: Defense Mapping School Cấu trúc dữ liệu GIS National Imagery and Mapping12 Agency 6
  7. Dữ liệu dạng Vector q Một cách lưu trữ thông minh dữ liệu GIS, ở đó các đối tượng thế giới thực được miêu tả bằng các điểm (Point), đường (Line) và vùng (Polygone). Một đối tượng được miêu tả bởi các thuộc tính và các tọa độ. q Ví dụ: qCác bản đồ số hóa qD ữ liệu GIS Source: Defense Mapping School Cấu trúc dữ liệu GIS National Imagery and Mapping13 Agency Liên kết các thuộc tính và đồ họa q Trong GIS chứa thông tin. GIS kết hợp bản đồ với hệ quản trị cơ sở dữ liệu. Vì vậy khi phân tích dữ liệu không gian chỉ cần “click” trên đối tượng địa lý và tìm thông tin về nó. Hoặc có thể truy vấn trong database để tìm thông tin về tất các các đối tượng thỏa mãn điều kiện lọc. q Thông tin về một đối tượng GIS được gọi là thuộc tính (attribute) Cấu trúc dữ liệu GIS 14 7
  8. Liên kết các thuộc tính với đồ họa q Trong ví dụ này, người dùng truy vấn chọn ra tất cả các thuộc tính mà được phân loại các gia đình = 210, và các vùng tìm thấy có màu đỏ Cấu trúc dữ liệu GIS 15 Dữ liệu Vector được phân lớp • Features: 1 • 2 • 5 • Line • Points: • Connected Lake • 4 • • Detached 7 6 Area •• Text Spatial Data Analysis 30 30’ N 30 30’ N 040 40’ E 040 50’ E Dữ liệu GIS đặt riêng biệt trên các theme Network Analysis Source: Defense Mapping School National Imagery and Mapping Agency Cấu trúc dữ liệu GIS 16 8
  9. Sự thay đổi về mô hình q Có thể nhìn thấy sự khác nhau giữa bản đồ giấy và bản đồ số (phụ thuộc vào phần mềm) q Database cho phép truy vấn và chọn các layer q Phóng to các chi tiết q Phức tạp, đắt tiền và tốn nhiều thời gian để làm ra sản phẩm Source: Defense Mapping School National Imagery and Mapping Agency Cấu trúc dữ liệu GIS 17 Các mô hình dữ liệu Raster và Vector Real World 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 600 1 B G Trees 2 B G G 500 3 B 400 4 B G G Y-AXIS Trees 5 B G G 300 6 B G BK House 7 B 200 8 B B G River 9 B 100 10 B 100 200 300 400 500 600 X-AXIS Miêu tả Raster Miêu tả Vector Source: Defense Mapping School National Imagery and Mapping Agency Cấu trúc dữ liệu GIS 18 9
  10. Mô hình dữ liệu Vector Dữ liệu GIS được lưu trữ trong các lớp riêng biệt như Point, Line, Polygon Cấu trúc dữ liệu GIS 19 Cấu trúc dữ liệu GIS © Paul Bolstad, GIS20 Fundamentals 10
  11. Cấu trúc dữ liệu Vector q Có mối quan hệ giữa các kiểu dữ liệu vector. Mỗi kiểu thường độc lập trên một kiểu khác nhau. Khi miêu tả dữ liệu GIS theo định dạng vector, dữ liệu phải được lưu trữ: q Points: là các đối tượng vô hướng có vị trí không gian, miêu tả các đối tượng GIS như vị trí, hoặc Point cây q Lines: miêu tả đối tượng một chiều, có vị trí, có chiều dài như đường, sông. Lines được tạo bởi việc kết nối các điểm với nhau. Một đường bắt đầu và kết thúc tại một điểm gọi là nút (node), và các Line điểm tạo nên đường gọi là đỉnh (Vertices). q Polygons/Area: miêu tả đối tượng hai chiều, có vị trí, có chiều dài, và có cả chiều rộng như đường danh giới của cánh đồng, đất đai, hoặc ao hồ Nó được tạo bởi việc kết nối các đường, điểm bắt đầu của polygon cũng là điểm kết thúc Polygon Cấu trúc dữ liệu GIS 21 Points q Point là đối tượng vô hướng có vị trí và thuộc tính thông tin nhưng quá nhỏ để được biểu diễn bằng vùng. q Tỷ lệ bản đồ quyết định một đối tượng là điểm. Cấu trúc dữ liệu GIS 22 11
  12. Ứng dụng kiểu điểm q Các mẫu đất qKi ểu qPH qN ơi xảy ra ôi nhiễm, dịch bệnh q Thiết kế cảnh quan(vị trí các cột đèn ) q Các vị trí xảy ra tai nạn q Các trung tâm qKh ối/Đoạn qĐị a chỉ qCh ủ sở hữu Cấu trúc dữ liệu GIS 23 Các cột đèn Cấu trúc dữ liệu GIS 24 12
  13. Các trung tâm Cấu trúc dữ liệu GIS 25 Lines hoặc Arcs q Lines là các đối tượng một chiều, có vị trí, có chiều dài nhưng không có chiều rộng như đường, sông. Lines được tạo bởi việc kết nối các điểm với nhau. Một đường bắt đầu và kết thúc tại một điểm gọi là nút (node), và các điểm tạo nên đường gọi là đỉnh (Vertices). Cấu trúc dữ liệu GIS 26 13
  14. Ứng dụng Lines hoặcArcs q Đường phố q Sông suối qTên các con phố qĐộ sâu qAddress Ranges qCh ất lượng nước q Hệ thống nước qT ốc độ dòng chảy qKích thước qCh ất liệu qNgày khởi công Cấu trúc dữ liệu GIS 27 Đường phố Cấu trúc dữ liệu GIS 28 14
  15. Polygons Polygons là đối tượng hai chiều, có vị trí, có chiều dài, và có cả chiều rộng (hay có diện tích) Cấu trúc dữ liệu GIS 29 Ứng dụng Polygons q Các mảnh đất qMã thửa đất qKích thước và diện tích q Ranh giới thửa đất qKi ểu đất qĐộ thấm q Vùng lũ lụt Cấu trúc dữ liệu GIS 30 15
  16. Polygons Cấu trúc dữ liệu GIS 31 Polygons Cấu trúc dữ liệu GIS 32 16
  17. Mô hình dữ liệu Vector KiÓu VÞ trÝ §iÓm 3,2 §­êng 1,5; 3,5; 5,7; 8,8; 11,7 Vïng 5,3; 6,5; 7,4; 9,5; 11,3; 8,2; 5,3 q Điểm: Được thể hiện bằng một cặp toạ độ q Đường: Được thể hiện bằng một chuỗi các cặp toạ độ q Vùng: Được thể hiện bằng một chuỗi các cặp toạ độ và cặp toạ độ đầu và cặp toạ độ cuối trùng nhau. Cấu trúc dữ liệu GIS 33 Cấu trúc dữ liệu Vector KiÓu VÞ trÝ §iÓm 3,2 §­êng 1,5; 3,5; 5,7; 8,8; 11,7 Vïng 5,3; 6,5; 7,4; 9,5; 11,3; 8,2; 5,3 Điểm: Được thể hiện bằng một cặp toạ độ Đường: Được thể hiện bằng một chuỗi các cặp toạ độ Vùng: Được thể hiện bằng một chuỗi các cặp toạ độ và cặp toạ độ đầu và cặp toạ độ cuối trùng nhau. Cấu trúc dữ liệu GIS 34 17
  18. Biểu diễn dữ liệu dạng Vector Mỗi điểm thể hiện bằng một cặp toạ độ Mỗi đường thể hiện mỗt chuỗi các cặp toạ độ Mỗi vùng được thể hiện bằng một chuỗi các cặp toạ độ, điểm đầu và điểm cuối trùng nhau Cấu trúc dữ liệu GIS 35 Mô hình Vector q Dữ liệu ở dạng Vector được tổ chức ở 2 mô hình: qMô hình Spagheti qMô hình quan hệ không gian Topology Cấu trúc dữ liệu GIS 36 18
  19. Mô hình dữ liệu Vector Spaghetti • Là mô hình dữ liệu đơn giản, các đối tượng chỉ được lưu trữ bằng các cặp toạ độ. • Thông tin về không gian. • Thông tin thuộc tính. Cấu trúc dữ liệu GIS 37 Mô hình dữ liệu Vector Spaghetti q Không mô tả được mối quan hệ không gian giữa các đối tượng, vì thế các phép phân tích, tính toán không gian đều thực hiện khó khăn. q Dữ liệu dạng vùng, đường ranh giới giữa 2 vùng được ghi nhận 2 lần, mỗi lần cho một vùng. q Ưu điểm của mô hình là đơn giản, dễ trình bày, biên tập, in ấn vì vậy vẫn được sử dụng rộng rãi để thành lập bản đồ. q Phần mềm điển hình là Mapinfo. Cấu trúc dữ liệu GIS 38 19
  20. Mô hình dữ liệu Vector Topology q Là một mô hình phức tạp, các đối tượng được quản lý không chỉ bởi toạ độ mà còn bằng cả mối quan hệ không gian giữa các đối tượng. q Mô tả trọn vẹn các thông tin của các đối tượng không gian bao gồm: qThông tin về vị trí không gian (Spatial data): Thông tin được thể hiện theo mô hình vector, bằng các tọa độ mô tả vị trí, hình dạng, đường biên của các đối tượng. qThông tin về quan hệ không gian (Relational Spatial data – Topology). Mô hình dữ liệu Topology thể hiện QHKG dưới 3 kiểu quan hệ là: qLiên thông với nhau: thể hiện dưới dạng file đường - điểm nối (Arc- Node topology) qK ề nhau: thể hiện dưới dạng file mô tả đường bao (Polygon-Arc topology) qN ằm trong nhau, phủ nhau. Cấu trúc dữ liệu GIS 39 Mô hình dữ liệu Vector Topology - Thông tin về vị trí trong không gian + Dữ liệu không gian các đối tượng vùng là một tập các đối tượng đường định nghĩa đường bao vùng và một điểm nhãn. + Điểm nhãn nằm trong đối tượng vùng có ý nghĩa để xác định cho vùng này. Cấu trúc dữ liệu GIS 40 20
  21. Mô hình dữ liệu Vector Topology Thông tin về quan hệ không gian + Dữ liệu không gian các đối tượng vùng là một tập các đối tượng đường định nghĩa đường bao vùng và một điểm nhãn. + Mô hình Topology dùng các quan hệ không gian để định nghĩa các đặc tính không gian của các đối tượng Các quan hệ không gian Các đặc tính không gian Mỗi một đường (arc) có điểm bắt đầu và Độ dài của đường. kết thúc tại điểm nút (node). Hướng đường (Directionality). Các đường (arc) nối với nhau tại các điểm Tính liên tục (Connectivity) nút (node). Các đường (arc) nối với nhau tạo thành Tính tạo vùng đường bao của vùng (polygon). (Diện tích vùng, chu vi vùng) Các đường tham gia định nghĩa vùng ở cả Tính kề nhau hai bên : phải và trái. (Adjacency or contiguity) Cấu trúc dữ liệu GIS 41 Mô hình dữ liệu Vector Topology Đầu, cuối giao của đường Tính liên tục Tính kề nhau Cấu trúc dữ liệu GIS Tính tạo vùng 42 21
  22. Tính kề nhau Cấu trúc dữ liệu GIS 43 Mô hình dữ liệu Vector Topology Áp dụng mô hình topology khi xây dựng CSDL không gian - Đường ranh giới tạo thành đường bao thửa đất luôn đảm bảo tính khép kín tuyệt đối về toạ độ. Sai Sai Đúng - Các đường ranh giới thửa không được phép giao nhau, phải luôn cắt nhau tại đầu hoặc cuối đường ( tại điểm nút NODE). Đ Sai úng Cấu trúc dữ liệu GIS 44 22
  23. DỮ LIỆU KHÔNG GIAN CHUẨN Cơ sở dữ liệu chuẩn là dữ liệu không còn lỗi như: bắt quá, bắt chưa tới, vùng chưa khép . Sai §óng Cấu trúc dữ liệu GIS 45 Liên kết dữ liệu thuộc tính Bảng dữ liệu (Attributes) © ESRI Cấu trúc dữ liệu GIS 46 23
  24. Dữ liệu thuộc tính Là thông tin cho phép miêu tả một thực thể đã được trình bày ở đối tượng đồ họa. Cấu trúc dữ liệu GIS 47 Dữ liệu thuộc tính q Thông tin về đối tượng đồ họa q Mỗi phần thông tin thuộc tính liên quan tới một phần đối tượng đồ họa q Các trường thuộc kiểu dữ liệu truyền thống của CSDL q Images q Photos q Video Cấu trúc dữ liệu GIS 48 24
  25. Liên kết các thuộc tính Courtesy Village of Garden City Cấu trúc dữ liệu GIS 49 Mô hình dữ liệu Raster q Dữ liệu GIS được lưu trữ dưới dạng lưới các ô (cells) hay pixel qẢ nh viễn thám, ảnh quét (scanner) luôn ở dạng Raster Cấu trúc dữ liệu GIS 50 25
  26. Dữ liệu Raster q Tập dữ liệu GIS qV ề sử dụng đất/Độ bao phủ đất qCác Chỉ số thực vật qS ự ổn định đất q Ảnh số qẢ nh về các tòa nhà qKhung cảnh các tai họa qS ự thiệt hại mùa vụ qCác hình ảnh về sự vận động địa chất q Ảnh trực giao qCác ảnh trên không đã được chỉnh sửa Cấu trúc dữ liệu GIS 51 Dữ liệu Raster q Là một mảng hai chiều các ô (pixel). Mỗi ô có chiều cao và chiều rộng cố định và cùng kích thước, trải trên một hình chữ nhật. Cấu trúc dữ liệu GIS 52 26
  27. Bảng dữ liệu thuộc tính q Rasters có giá trị số nguyên các ô (số lượng các ô cùng giá trị) được ghi trong bảng dữ liệu thuộc tính. Mỗi bản ghi thuộc tính là duy nhất với mỗi giá trị của ô. q Có thể thêm các trường tới bảng dữ liệu Cấu trúc dữ liệu GIS 53 Các kiểu dữ liệu miêu tả trong ô q Dữ liệu được lưu trữ trong raster có thể được phân loại một trong các loại sau: qD ữ liệu tên (Nominal data): dữ liệu được phân loại theo tên. qD ữ liệu số thứ tự (Ordinal data): dữ liệu được phân loại theo tên và khoảng giá trị. qKho ảng dữ liệu (Interval data): sắp xếp theo thứ tự số và có các khoảng khác nhau có ý nghĩa. qD ữ liệu tỷ lệ (Ratio data) Cấu trúc dữ liệu GIS 54 27
  28. Các kiểu dữ liệu miêu tả trong ô Cấu trúc dữ liệu GIS 55 Các kiểu dữ liệu miêu tả trong ô q Kiểu Nominal và Ordinal dùng miêu tả theo các phân loại khác nhau, là cách tốt nhất miêu tả các ô dữ liệu kiểu integer. q Kiểu Interval và Ratio mô tả các giá trị liên tục, dùng với các ô dữ liệu là kiểu real. Cấu trúc dữ liệu GIS 56 28
  29. PIXEL (PICTURE ELEMENT) PIXEL là đơn vị nhỏ nhất trong ảnh. Cơ sở hệ thống GIS là raster, thông tin thuộc tính có thể được khởi gán tới mỗi pixel. Cấu trúc dữ liệu GIS 57 © ESRI, Modeling Our World Cấu trúc dữ liệu GIS 58 29
  30. Cách biểu diễn Raster q Raster có thể có một hoặc nhiều nhãn. Giá trị của mỗi ô có thể mang các giá trị khác nhau. Có một vài cách để hiển thị raster với giá trị của ô. qHi ển thị nhãn đơn (single-band) qHi ển thị nhãn bội (multi-band) Cấu trúc dữ liệu GIS 59 Hiển thị nhãn đơn Cấu trúc dữ liệu GIS 60 30
  31. Hiển thị nhãn bội Cấu trúc dữ liệu GIS 61 Cấu trúc dữ liệu Raster q Ma trận các ô bằng nhau Cấu trúc dữ liệu GIS 62 31
  32. Vấn đề về độ phân giải WHEAT APPLES WHEAT APPLES HAY HAY Cấu trúc dữ liệu GIS 63 Raster và Vector q Phải được cân nhắc kỹ qTính rời rạc của thực thể đang mô tả qỨ ng dụng mong đợi (Các chức năng) qNgu ồn dữ liệu qQuan tâm sự lưu trữ qĐộ phân giải qMàu sắc Cấu trúc dữ liệu GIS 64 32
  33. Vậy “Định dạng nào là tốt nhất mô tả Mô hình Raster và các đối tượng trong GIS, raster hay vector”. Câu trả lời là một trong hai hoặc Vector cả hai. Đó là, dùng một trong hai mô hình dữ liệu là tốt nhất trong mỗi trường hợp hoặc cả hai mô hình đều thực hiện Shoreline các vai trò nhất định trong GIS. Trong ví dụ, nguồn dữ liệu vector miêu tả đường bờ biển xuất hiện có nhiều chi tiết hơn và độ chính xác lớn hơn. Dữ Water liệu Vector có thể lưu trữ thông tin trong Land nhiều định dang hơn dữ liệu Raster, và cũng làm việc tốt với đối tượng thuộc về chiều dài như dữ liệu mạng lưới. Tuy nhiên, các mô hình dữ liệu Raster tốt cho miêu tả thông tin liên tục trong tự nhiên như nhiệt độ nơi mà giá trị nhiệt Vector Shoreline độ có thể khác với nơi liền kề. Source: Defense Mapping School National Imagery and Mapping Agency Cấu trúc dữ liệu GIS 65 Vector – Những ưu điểm và nhược điểm q Thuận lợi qMiêu tả tốt thực tế qG ắn kết nhiều cấu trúc dữ liệu qTopology có thể được mô tả trong mạng qĐồ họa chính xác q Nhược điểm qC ấu trúc dữ liệu phức tạp qMô phỏng khó khăn qM ột vài phân tích không gian là khó khăn hoặc không thể thi hành. Cấu trúc dữ liệu GIS 66 33
  34. Raster – Ưu điểm và nhược điểm q Ưu điểm qC ấu trúc dữ liệu đơn giản qD ễ phủ lên nhau qCó nhiều kiểu phân tích không gian khác nhau qKhông thay đổi kích thước và hình dáng qCông nghệ rẻ q Nhược điểm qS ố lượng lớn dữ liệu qKhông đẹp qThay đổi hệ quy chiếu là khó khăn qT ỷ lệ khác nhau giữa các lớp có thể là cơn ác mộng qCó thể mất thông tin ở những vùng giao nhau Cấu trúc dữ liệu GIS 67 Các chức năng Raster Cấu trúc dữ© li Paulệu GIS Bolstad, GIS Fundamentals68 34
  35. Các phương pháp nén dữ liệu Raster q Mục đích: Giảm kích thước lưu trữ. q Có các phương pháp: qPh ương pháp nén theo đường biên vùng (Chain Code) qPh ương pháp nén theo hàng cột (Run-length code) qPh ương pháp nén theo khối (Block code) qPh ương pháp nén cây tứ phân (Quadtree code) Cấu trúc dữ liệu GIS 69 Phương pháp nén theo đường biên vùng (Chain Code) 0 1 3 2 q Các đường biên của các vùng được thể hiện bằng hàng liên tục các vectơ đơn vị theo hướng 4 phương, được qui ước bằng các số: hướng Đông = 0, Bắc = 1 Tây = 2 Nam = 3. q Ví dụ trên nếu ta bắt đầu từ cell của hàng 0 theo chiều kim đồng hồ ta sẽ có dãy giá trị sau thể hiện biên của vùng theo mã 1: 02,3,0,1 ,03,32,2,34,02,32,23,1,22,1,22,12,02,12,22,12 Cấu trúc dữ liệu GIS 70 35
  36. Phương pháp nén theo đường biên vùng (Chain Code) q Ưu điểm: qLà phương pháp nén dữ liệu raster hiệu quả. qD ễ dàng tiến hành tính chu vi và diện tích, nhận biết lồi lõm, thay đổi hướng đột ngột. q Nhược điểm: qKhó khăn trong phân tích chồng xếp. qD ư thừa dữ liệu vì đường biên lưu trữ hai lần. Cấu trúc dữ liệu GIS 71 Phương pháp nén theo hàng cột (Run-length code) q Các điểm trên mỗi đơn vị bản đồ Hàng Cột được lưu trữ theo hàng từ trái qua q Hàng 1: 2,3 5,7 phải từ cell đầu đến cell cuối. q Hàng 2: 2,7 q Hàng 3: 4, 6 q Hàng 4: 4, 6 q Hàng 5 : 2, 6 q Hàng 6: 2, 6 q Hàng 7: 4, 8 q Hàng 8: 6, 8 Cấu trúc dữ liệu GIS 72 36
  37. Phương pháp nén theo hàng cột (Run-length code) q Ưu điểm: qThích hợp cho việc lưu trữ dữ liệu trong máy tính có bộ nhớ ít. q Nhược điểm: qKhó khăn trong quá trình xử lý và phân tích dữ liệu. Cấu trúc dữ liệu GIS 73 Phương pháp nén theo khối (Block code) q Ví dụ trên có thể viết dưới dạng nén block code 2n x 2n như sau: q7 block 1 đơn vị ô vuông q7 block 4 đơn vị ô vuông • Phương pháp này có hiệu quả với các vùng có diện tích lớn và hình dạng các đường biên đơn giản, có thể kiểm tra sự co giãn về hình dạng của vùng. Cấu trúc dữ liệu GIS 74 37
  38. Phương pháp nén cây tứ phân (Quadtree code) Cấu trúc dữ liệu GIS 75 Phương pháp nén cây tứ phân (Quadtree code) Thể hiện sự chia liên tục của dạng ma trận 2n x 2n thành dạng cây 4 nhánh ưu điểm của phương pháp nén hình cây: - Dễ tính toán diện tích chu vi của các vùng có hình dạng chuẩn - Có thể giam bớt sự lưu trữ với các độ phân giải khác nhau Nhược điểm : - Khó khăn cho việc chọn các mô hình, giải pháp - Một vùng có thể chia thành rất nhiều phần gây khó khăn cho việc truy nhập DL Cấu trúc dữ liệu GIS 76 38
  39. TIN(Triangulated Irregular Network) q TIN là một mô hình dữ liệu được sử dụng để miêu tả các đối tượng ba chiều. Các điểm miêu tả bởi các giá trị x,y,z. Dùng các phương thức tính toán hình học, các điểm được kết nối vào nhau gọi là phép đạc tam giác. Các đường của các tam giác gọi là các cùng và miền phía trong gọi là bề mặt (facet) Cấu trúc dữ liệu GIS 77 TIN(Triangulated Irregular Network) q Mô hình TIN có một vài điểm phức tạp hơn dạng Point, Line, Polygon trong mô hình Vector, hay mô hình Raster, nó thực sự hữu ích miêu tả độ cao. q Ví dụ thể hiện lợi ích của TIN: qL ưới Raster cần phải yêu cầu lưới các ô bao phủ toàn bộ bề mặt đạ lý qVì vây, nếu chúng ta muốn hiển thị chi tiết thì ta phải chia lưới này thành các ô nhỏ hơn -> nhưng với một bề mặt tương đối bằng phẳng -> tốn bộ nhớ qTuy nhiên, với TIN chúng ta không cần phải dùng nhiều điểm trên miền bằng phẳng, nhưng cũng có thể thêm nhiều điểm ở vùng để tăng độ chính xác hơn. Cấu trúc dữ liệu GIS 78 39
  40. Cấu trúc dữ liệu TIN q Cấu trúc dữ liệu TIN dựa trên hai phân tử cơ bản: qCác điểm với giá trị x,y,z qCác cung nối các điểm này. q Phép đạc tam giác TIN thỏa mãn theo tiêu chuẩn Delaunay Tiêu chuẩn Delaunay Vòng tròn ngoại tiếp không chứa một nút của bất kỳ phần tử nào khác. Vòng tròn ngoại tiếp của một tam giác là vòng tròn đi qua các đỉnh. Cấu trúc dữ liệu GIS 79 Các thành phần TIN q TIN là một tập hợp các tam giác liền kề, không bị chồng nhau. q ArcGIS hỗ trợ cả hai mô hình độ cao: TIN and lưới q Nodes q Edges q Triangles q Hull q Topology Cấu trúc dữ liệu GIS 80 40
  41. Các thành phần TIN q Nodes: là cơ sở xây dựng các khối của TIN. Các nút bắt đầu từ các điểm và các đỉnh cung chứa từ các nguồn dữ liệu nhập vào. q Edges: Mỗi nút được nối với nút gần nhất theo tiêu chuẩn Delaunay. Mỗi cung có hai nút nhưng một nút có thể có hai hoặc nhiều cung. q Triangles: Mỗi bề mặt tam giác miêu tả một phần của bề mặt TIN q Hull (bao): được hình thành bới một hoặc nhiều polygon bao gồm toàn bộ tập dữ liệu các điểm sử dụng xây dựng nên TIN. Các Polygon Hull định nghĩa vùng nội suy của TIN q Topology: là cấu trúc hình học của TIN định nghĩa mối quan hệ giữa các nút, các cung và mối quan hệ giữa các tam giác liền kề. q Trong ARC/INFO, TIN được lưu trữ trong một thư mục gồm các file. Tuy nhiên, TIN không bao phủ và không kết hợp với file INFO. Thư mục TIN chứa 7 file bao gồm thông tin về bề mặt TIN. Các file này được mã hóa theo dạng nhị phân và không đọc được ở chế độ hiển thị văn bản. Cấu trúc dữ liệu GIS 81 Cấu trúc dữ liệu GIS © ESRI, Modeling82 Our World 41
  42. Cấu trúc dữ liệu GIS 83 Cấu trúc dữ liệu GIS 84 42
  43. Cấu trúc dữ liệu GIS 85 Cấu trúc dữ liệu GIS © ESRI, Modeling86 Our World 43
  44. Chú giải (Annotation) Là văn bản (text) hoặc nhãn (labels) vẽ trên bản đồ mà miêu tả hoặc nhận diện một đối tượng hoặc thêm thông tin khác tới bản đồ Cấu trúc dữ liệu GIS 87 Chú giải (Annotation) q Text qThông tin được đặt trên bản đồ cung cấp thêm thông tin về một đối tương đồ họa. q Ký hiệu (Symbols) qLà cách thức mà các đối tượng đồ họa hiển thị trong GIS Cấu trúc dữ liệu GIS 88 44
  45. Ký hiệu (Symbols) Các ký hiệu giúp nhận diện các đặc điểm và cung cấp thông tin về chúng. q c , P X Cấu trúc dữ liệu GIS 89 Annotation, Symbology, and Text Courtesy Village of Garden City Cấu trúc dữ liệu GIS 90 45
  46. Vấn đề về tỷ lệ trong đối tượng mô tả q Phụ thuộc vào tỷ lệ mô tả, cùng một đối tượng có thể nhận các khuân dạng khác khác nhau qCác toà nhà qB ản vẽ kỹ thuật – Sơ đồ toà nhà qB ản đồ địa chất – Các điểm lưu trữ qCác thành phố qB ản đồ địa chất – là các Polygon mô tả đường biên các thành phố qB ản đồ xuất bản – là các điểm mô tả vị trí các thành phố Cấu trúc dữ liệu GIS 91 Topology Tập hợp dữ liệu số miêu tả rõ ràng các đối tượng liền kề, chứa trong nhau và tính liên tục giữa các đối tượng bản đồ mà có thể lưu trữ và thao tác trên máy tính. Cấu trúc dữ liệu GIS 92 46
  47. Topology © Paul Bolstad, GIS Fundamentals Cấu trúc dữ liệu GIS 93 47