Nội dung
Mô hình thông tin- dữ liệu địa lý
Lớp dữ liệu (không gian, thuộc tính)
Mô hình dữ liệu (không gian, thuộc tính)
Mô hình vector, raster
Vector
Raster
So sánh vector, raster
Ưu điểm
Nhược điểm
Chuyển đổi vector và raster
Vector Raster
Raster Vector
37 trang |
Chia sẻ: thanhuyen291 | Ngày: 09/06/2022 | Lượt xem: 802 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Bài giảng GIS đại cương (Principles of GIS) - Chương 3: Mô hình dữ liệu GIS (không gian) - Nguyễn Duy Liêm, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
1Mô hình dữ liệu GIS (không gian)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN
BỘ MÔN GIS & TÀI NGUYÊN
Copyright © 2021 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình dữ liệu GIS (không gian)
Nội dung
Mô hình thông tin- dữ liệu địa lý
Lớp dữ liệu (không gian, thuộc tính)
Mô hình dữ liệu (không gian, thuộc tính)
Mô hình vector, raster
Vector
Raster
So sánh vector, raster
Ưu điểm
Nhược điểm
Chuyển đổi vector và raster
Vector Raster
Raster Vector
2
Copyright © 2021 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình dữ liệu GIS (không gian)
Mô hình thông tin - dữ liệu địa lý
3
Thế giới thực
Mô hình
nhận thức
Mô hình dữ liệu không gian
GIS
n lớp
thông tin Mô hình dữ liệu thuộc tính
Không gian: Mô tả vị trí của
đối tượng, có thể là vị trí tương
đối (so với đối tượng không
gian khác) hoặc vị trí tuyệt đối
(so với hệ tọa độ).
Thuộc tính: Mô tả đặc tính của
đối tượng.
Copyright © 2021 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình dữ liệu GIS (không gian)
●
Cặp hàng, cột (pixel)
●
Cặp tọa độ X, Y
Thế giới thực và mô hình dữ liệu không gian
Bản đồ giấy
Bản đồ số
Vector
Raster
4
Điểm
●
Chấm mực
Đường
Vệt mực kéo dài
Vùng
Vệt mực kéo dài và lấp đầy
Chuỗi tọa độ X, Y Chuỗi tọa độ X, Y tạo
thành đường bao
Chuỗi pixel Chuỗi pixel trong đường bao
Copyright © 2021 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình dữ liệu GIS (không gian)
Điểm
Một cặp tọa độ (x, y)
0D
Đường
Chuỗi các điểm có thứ tự với 2 điểm đầu, cuối
không trùng nhau, có thể có điểm trung gian
1D (chiều dài)
Vùng
Các đường kết nối không trùng nhau nhưng có
chung 2 điểm đầu, cuối
Chuỗi các điểm có thứ tự với 2 điểm đầu, cuối
trùng nhau, có ít nhất 1 điểm trung gian
2D (chiều dài, chiều rộng)
Mô hình vector
Thể hiện các đối tượng rời rạc (có ranh giới tách biệt rõ
ràng ngoài thực tế) sử dụng 3 phần tử hình học.
5
● 1 (x1, y1)
Vector là gì?
1
●
2
●
(x4, y4)
(x1, y1)
(x2, y2) (x3, y3)
I
● ●
1
●
2
●
I
II
A
● ●
●
●●
1≡2
●
III
B
● ●
●
●●
●
Copyright © 2021 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình dữ liệu GIS (không gian)
Thế giới thực và mô hình vector
6
Thế giới thực
Mô hình vector
Copyright © 2021 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình dữ liệu GIS (không gian)
Trong không gian lớp học, cái gì là rời rạc?
7
Copyright © 2021 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình dữ liệu GIS (không gian)
Mô hình vector
Đối tượng dạng điểm
8
Copyright © 2021 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình dữ liệu GIS (không gian)
Mô hình vector
Đối tượng dạng đường
9
Copyright © 2021 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình dữ liệu GIS (không gian)
Mô hình vector
Đối tượng dạng vùng
10
Copyright © 2021 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình dữ liệu GIS (không gian)
Mô hình vector
Tỉ lệ bản đồ xác định kích thước và hình dạng của các
đối tượng.
11
Copyright © 2021 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình dữ liệu GIS (không gian)
Mô hình vector
12
Điểm ↔ Vùng
Copyright © 2021 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình dữ liệu GIS (không gian)
Mô hình vector
13
Đường ↔ Vùng
Copyright © 2021 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình dữ liệu GIS (không gian)
Mô hình vector
Tỉ lệ bản đồ (M) Kích thước thực tế nhỏ nhất (L)
1/500 500 x 0,1 mm = 50 mm = 0,05 m
1/24.000 24.000 x 0,1 mm = 2.400 mm = 2,4 m
1/250.000 250.000 x 0,1 mm = 25.000 mm = 25 m
1/M M x 0,1 mm = L
14
0,1 mm là
khoảng cách
nhỏ nhất mà
mắt người có
thể phân biệt 2
điểm riêng biệt.
Một đối tượng hình chữ nhật với chiều dài 10 m, chiều rộng 5 m có thể được thể
hiện dưới dạng điểm, đường, vùng trong mô hình vector theo các tỉ lệ khác nhau.
1/100.000 1/50.000
Vùng
≥ 1/50.000
Điểm
< 1/100.000
Đường
[1/100.000; 1/50.000)
.
Lmin/ 0,1 mm = 5 m/ 0,1 mmLmax/ 0,1 mm = 10 m/ 0,1 mm
Tỉ lệ bản đồ
Copyright © 2021 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình dữ liệu GIS (không gian)
Bài tập 1
Cho một thửa đất hình vuông với kích thước thực tế là
250 m x 250 m. Biết mắt người có thể phân biệt 2 điểm
riêng biệt với khoảng cách nhỏ nhất là 0,1 mm.
Trong mô hình vector, hãy xác định cách thể hiện phù hợp cho
thửa đất trên theo tỉ lệ bản đồ?
Ở tỉ lệ bản đồ 1/1.000.000, thửa đất trên sẽ được thể hiện dưới
dạng điểm, đường hay vùng trong mô hình vector?
15
Hết giờ (5 phút)
Copyright © 2021 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình dữ liệu GIS (không gian)
Mô hình raster
Thể hiện các đối tượng liên tục (không có ranh giới tách
biệt rõ ràng ngoài thực tế) sử dụng pixel.
17
Hàng
Cột
Pixel
Số hàng
Số cột
Số cột x số hàng
= số pixel
Copyright © 2021 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình dữ liệu GIS (không gian)
Thế giới thực và mô hình raster
18
Thế giới thực
Mô hình raster
Copyright © 2021 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình dữ liệu GIS (không gian)
Mô hình raster
19
Copyright © 2021 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình dữ liệu GIS (không gian)
Trong không gian lớp học, cái gì là liên tục?
20
Copyright © 2021 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình dữ liệu GIS (không gian)
Mô hình raster
Kích thước pixel
Được xác định cụ thể, không đổi.
Diện tích raster = diện tích pixel x số pixel
Tỉ lệ nghịch với độ chính xác không gian
của dữ liệu.
21
Thế giới thực
71 m²
Kích thước 1 m
16 x 16 pixel
73 m²
Kích thước 2 m
8 x 8 pixel
76 m²
Kích thước 4 m
4 x 4 pixel
80 m²
Kích thước pixel tăng dần
Độ chính xác không gian giảm dần
Diện tích raster có 5 hàng, 10 cột,
kích thước pixel 20 m là bao nhiêu?
Copyright © 2021 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình dữ liệu GIS (không gian)
Mô hình raster
Giá trị của pixel
Định lượng (numerical) | Định tính (non-numerical)
Khuyết dữ liệu: NO DATA
22
Có bao nhiêu pixel có giá trị trên 2?
Với kích thước pixel 10 m, diện tích
pixel có giá trị trên 2 là bao nhiêu?
Copyright © 2021 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình dữ liệu GIS (không gian)
Mô hình raster
Hệ tọa độ
Tọa độ thực được thiết lập ở góc trên bên trái (hệ tọa độ địa
lý/ hệ tọa độ chiếu).
23
Hàng
Cột
Tọa độ hàng/ cột được
đánh tăng dần từ góc trên
trái theo chiều trái sang
phải, trên xuống dưới (hệ
tọa độ hàng cột).
x= 10
y= 10
A● 1
2 ..
1
2
..
x
y
Vị trí X Y
Góc trên
phải (B)
XA YA + số cột *
kích thước pixel
Góc dưới
trái (C)
XA – số hàng * kích
thước pixel
YA
Góc dưới
phải (D)
XA – số hàng * kích
thước pixel
YA + số cột *
kích thước pixel
Tâm pixel
hàng m,
cột n (E)
XA – (m – 0,5) *
kích thước pixel
YA + (n – 0,5) *
kích thước pixel
●B
●C ●D
●E
Xác định tọa độ hàng cột của điểm E?
Với kích thước pixel 1 m, xác định tọa độ
chiếu của các điểm B, C, D, E?
Copyright © 2021 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình dữ liệu GIS (không gian)
Bài tập 2
Trong hệ tọa độ Oxy (đơn vị:
km), cho raster thể hiện giá
trị độ cao (m) với kích thước
pixel 10 km, góc trên bên
trái A (200, 400), xác định:
Số pixel của raster?
Diện tích raster (km²)?
Tọa độ chiếu của 3 góc còn lại
(B, C, D)?
Tọa độ chiếu của tâm pixel tại
hàng 3, cột 4?
Số pixel có độ cao trên 3 m?
24
Hết giờ (5 phút)
x
y
A B
C D
So sánh vector và raster
Vector
Cấu trúc dữ liệu phức tạp
(Shapefile,)
Raster
Cấu trúc dữ liệu đơn giản
(ASCII GRID,)
26
So sánh vector và raster
Vector
Cấu trúc dữ liệu phức tạp
(Shapefile,)
Dung lượng nhỏ gọn
Raster
Cấu trúc dữ liệu đơn giản
(ASCII GRID,)
Dung lượng khá lớn
27
6 điểm Lưu trữ 6 giá trị 8 pixel Lưu trữ 8 giá trị
So sánh vector và raster
Vector
Cấu trúc dữ liệu phức tạp
(Shapefile,)
Dung lượng nhỏ gọn
Thích hợp cho topology
Phù hợp cho quản lý
thuộc tính
Raster
Cấu trúc dữ liệu đơn giản
(ASCII GRID,)
Dung lượng khá lớn
Cần thiết cho hình ảnh
Ưu tiên cho phân tích dữ
liệu
28
Không gian ID
X,Y
X,Y
X,Y
ID Rừng
ID Lúa
ID Nước
Thuộc tính
1 Rừng
2 Lúa
3 Nước
So sánh vector và raster
Vector
Cấu trúc dữ liệu phức tạp
(Shapefile,)
Dung lượng nhỏ gọn
Thích hợp cho topology
Phù hợp cho quản lý
thuộc tính
Chất lượng đồ họa tốt
Raster
Cấu trúc dữ liệu đơn giản
(ASCII GRID,)
Dung lượng khá lớn
Cần thiết cho hình ảnh
Ưu tiên cho phân tích dữ
liệu
Chất lượng đồ họa kém
29
Copyright © 2021 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình dữ liệu GIS (không gian)
Chuyển đổi vector và raster
30
Copyright © 2021 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình dữ liệu GIS (không gian)
Chuyển đổi vector sang raster
Khai báo kích thước pixel của raster: 1 m,
Xác định góc trên bên trái của raster: Trùng với điểm
giao nhau giữa hai giá trị X lớn nhất và Y nhỏ nhất của
vector.
Từ góc trên bên trái, phác họa phạm vi của raster: Chứa
toàn bộ vector với hàng cuối và cột cuối chứa ít nhất 1
điểm.
31
x
y
1●
2●
3●
4●
●
1
●
2
●
3
●
4
+A
+C
+B
x
y
1●
2●
3●
4●
●
1
●
2
●
3
●
4
+A
+C
+B
x
y
1●
2●
3●
4●
●
1
●
2
●
3
●
4
+A
+C
+B
+D +D
+E
● ● ●
Copyright © 2021 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình dữ liệu GIS (không gian)
Chuyển đổi vector sang raster
Ánh xạ các đối tượng vector qua raster
Điểm Pixel:
Tọa độ điểm thuộc pixel nào thì lấy pixel đó.
Nếu điểm thuộc ranh giới nhiều pixel thì lấy theo thứ tự ưu tiên:
pixel trên trái > pixel trên phải > pixel dưới trái > pixel dưới
phải.
32
x
y
1●
2●
3●
4●
●
1
●
2
●
3
●
4
+A
+C
+B
Copyright © 2021 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình dữ liệu GIS (không gian)
Chuyển đổi vector sang raster
Ánh xạ các đối tượng vector qua raster
33
x
y
1●
2●
3●
4●
●
1
●
2
●
3
●
4
+A
+C
+B
+D
Đường Chuỗi pixel:
Đường đi qua các pixel nào
thì lấy các pixel đó.
Vùng Chuỗi pixel:
Vùng chiếm ≥ ½ diện tích pixel
thì lấy pixel đó.
x
y
1●
2●
3●
4●
●
1
●
2
●
3
●
4
+A
+C
+B
+D
+E
Copyright © 2021 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình dữ liệu GIS (không gian)
Bài tập 3
Chuyển sang 3 lớp raster với kích thước pixel 1 m cho 3
lớp vector sau:
Lớp vector điểm chứa A (4, 1), B (3/2, 3/2), C (2, 4)
Lớp vector đường chứa DE với D (3, 3/2), E (0, 4)
Lớp vector vùng chứa FGH với F (3, 2), G (4, 4), H (4, 5/2)
Tất cả tọa độ đều thuộc hệ tọa độ Oxy (đơn vị: m)
34
Hết giờ (5 phút)
x
y
Copyright © 2021 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình dữ liệu GIS (không gian)
Chuyển đổi raster sang vector
Raster Điểm
Tọa độ tâm của từng pixel thành từng điểm.
Raster Đường
Nối tâm của các chuỗi pixel (cùng giá trị)
thành từng đường, ưu tiên khoảng cách
gần nhất.
36
x
y
1●
2●
3●
4●
●
1
●
2
●
3
●
4
+A
+C
+B
x
y
1●
2●
3●
4●
●
1
●
2
●
3
●
4
A
C
B
D
Copyright © 2021 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình dữ liệu GIS (không gian)
Chuyển đổi raster sang vector
Raster Vùng
Nối đường bao của các chuỗi pixel (cùng giá trị) thành từng
vùng.
37
x
y
1●
2●
3●
4●
●
1
●
2
●
3
●
4
A
C
B
D
EF
G
Copyright © 2021 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình dữ liệu GIS (không gian)
Bài tập 4
Trong hệ tọa độ Oxy (đơn vị: m), cho lớp raster chứa giá
trị lượng mưa (mm). Giá trị N nghĩa là khuyết dữ liệu.
Chuyển raster trên sang lớp vector dạng điểm theo giá trị
lượng mưa. Trả lời các câu hỏi sau:
38
Hết giờ (5 phút)
10 20 20 20 50
10 20 40 N 30
10 20 N 40 30
10 20 20 20 30
10 10 10 0 30
x
y
1●
2●
3●
4●
●
1
●
2
●
3
●
4
5●
●
5
0●
Tổng số điểm trong lớp vector là bao
nhiêu?
Có bao nhiêu điểm có lượng mưa 10 mm?
Tọa độ X, Y của điểm có lượng mưa lớn
nhất là bao nhiêu?
Tọa độ X, Y của điểm có lượng mưa nhỏ
nhất là bao nhiêu?
Copyright © 2021 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình dữ liệu GIS (không gian)
Bài tập về nhà
Trong hệ tọa độ Oxy (đơn vị: m), cho lớp raster chứa giá trị
lượng mưa (mm). Giá trị N nghĩa là khuyết dữ liệu.
Chuyển raster trên sang lớp vector dạng đường theo giá trị
lượng mưa? Tổng số đường trong lớp vector là bao nhiêu?
Chuyển raster trên sang lớp vector dạng vùng theo giá trị
lượng mưa? Tổng số vùng trong lớp vector là bao nhiêu?
40
10 20 20 20 30
10 20 40 N 30
10 20 40 40 30
10 20 20 20 30
10 10 10 10 30
x
y
1●
2●
3●
4●
●
1
●
2
●
3
●
4
5●
●
5
0●
Copyright © 2021 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình dữ liệu GIS (không gian)
Yêu cầu cần đạt
Mô hình vector thể hiện các đối tượng rời rạc sử dụng 3
phần tử hình học: điểm, đường, vùng.
Tỉ lệ bản đồ ảnh hưởng đến việc hiển thị đối tượng dưới
dạng điểm, đường, vùng.
Mô hình raster thể hiện các đối tượng liên tục sử dụng
pixel.
Kích thước pixel ảnh hưởng đến độ chính xác không
gian của đối tượng.
Có thể chuyển đổi qua lại giữa vector và raster.
42