Bài giảng Hệ thống thông tin địa lý (GIS) - Chương 2: Cơ sở dữ liệu GIS - Kiều Quốc Lập

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC KHOA TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ Giảng viên: Tiến sĩ. Kiều Quốc Lập GEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEM (GIS) Chương 2 CƠ SỞ DỮ LIỆU GIS NỘI DUNG CHÍNH 1. Khái quát về cơ sở dữ liệu GIS 2. Cơ sở dữ liệu bản đồ 3. Cấu trúc cơ sở dữ liệu GIS 4. Các mô hình dữ liệu không gian 5. Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS 1. Khái quát về dữ liệu GIS - Dữ liệu (Data) là thành phần quan trọng nhất trong GIS, là “nguyên liêu” để làm lên “cái bánh”. - Theo Homby (1988): Dữ liệu là thông tin được chuẩn bị và thao tác trên các chương trình máy tính. - Dữ liệu trong GIS là dữ liệu địa lý và được tồn tại dưới dạng: + Dữ liệu truyền thống: giấy ảnh, bản đồ, báo cáo,.. + Dữ liệu số: được mã hóa thành số theo hệ nhị phân và được lưu trữ trong máy tính, máy ảnh số, ổ đĩa. + Dữ liệu không gian: phản ánh vị trí của đối tượng. + Dữ liệu thuộc tính: phản ánh đặc điểm đối tượng. 2. Nguồn dữ liệu bản đồ Dữ liệu bản đồ là gì? Có mối quan hệ với GIS như thế nào? Bản đồ là nguồn dữ liệu, thông tin địa lý quan trọng, là đầu vào và đầu ra, là nguyên vật liệu và là sản phẩm của GIS Bản đồ thường chứa đứng 2 thông tin cơ bản: + Thông tin không gian mô tả vị trí đối tượng + Thông tin mô tả thuộc tính của đối tượng 2. Nguồn dữ liệu bản đồ Một số kiến thức liên quan đến dữ liệu bản đồ: - Tính chất bản đồ ? + Cơ sở toán học + Ngôn ngữ, hình ảnh, ký hiệu + Quá trình tổng quát hóa - Các yếu tố cấu thành bản đồ ? + Yếu tố nội dung + Yếu tố toán học + Yếu tố hỗ trợ 2. Nguồn dữ liệu bản đồ Các hệ quy chiếu và hệ tọa độ sử dụng ở Việt Nam: - Sử dụng hệ tọa độ quốc gia VN-2000 - Sử dụng hệ quy chiếu quốc tế WGS-84 làm Ellípsoid quy chiếu quốc gia - Sử dụng lươi chiếu tọa độ phẳng UTM (Universal Transverse Meleator) là lưới chiếu tọa độ phẳng quốc gia - Lựa chọn điểm mốc tọa độ quốc gia N00 tại Viện NC địa chính, số 18 đường Hoàng Quốc Việt, Hà Nội - Chia múi và phân mảnh bản đồ theo hệ thống lưới chiếu hình trụ ngang đồng góc UTM quốc tế Có mấy dạng cấu trúc cơ sở dữ liệu GIS? Đặc điểm các dạng cấu trúc dữ liệu GIS? 1. Dữ liệu không gian: Điểm, đường, vùng  Tổ chức theo lớp (layer) dữ liệu. 2. Dữ liệu thuộc tính: Đặc điểm đối tượng (định tính, định lượng)  Tổ chức theo bảng (table): phân nhánh, mạng, quan hệ Lưu ý: Dữ liệu không gian và thuộc tính có mối quan hệ chặt chẽ với nhau. 3. Cấu trúc cơ sở dữ liệu GIS 4. Mô hình dữ liệu không gian Có hai mô hình dữ liệu không gian cơ bản: Mô hình dữ liệu Vector và Mô hình dữ liệu Raster: 4. Mô hình dữ liệu không gian 1. Mô hình dữ liệu Vector: - Mô hình dữ liệu Vector dựa trên cơ sở là các điểm có tọa độ để biểu diễn các đối tượng dưới dạng: điểm, đường và vùng - Vị trí các đối tượng được thể hiện trên hệ tọa độ X, Y - Điểm được xác định bởi cặp giá trị đơn, không thể hiện chiều dài và diện tích. - Đƣờng được xác định bởi tập hợp một dãy các điểm, có độ dài theo tọa độ các véctor. - Vùng được xác định bởi ranh giới các đường thẳng, có diện tích xác định. 4. Mô hình dữ liệu không gian 4. Mô hình dữ liệu không gian *Ƣu điểm mô hình dữ liệu Vector: - Tiết kiệm bộ nhớ - Dễ biểu diễn các quan hệ không gian - Thích hợp với phân tích mạng - Dễ tạo đồ họa đẹp và chính xác. *Nhƣợc điểm mô hình dữ liệu Vector: - Cấu trúc phức tạp - Khó chồng xếp dữ liệu - Khó biểu diễn không gian liên tục 4. Mô hình dữ liệu không gian 2. Mô hình dữ liệu Raster: - Là mô hình dữ liệu không gian được thể hiện bằng các ô (cell, picel) liên tục, cạnh nhau. Mỗi ô mang một vị trí, giá trị nhất định và được xác định bởi các dòng và cột của ô. - Trong mô hình dữ liệu Raster: + Điểm được biểu diễn bằng 1 ô + Đƣờng được biểu diễn bởi các ô liên tục dọc theo hướng nào đó + Vùng là tập hợp liên tục dày đặc các ô trải theo nhiều phương. 4. Mô hình dữ liệu không gian 4. Mô hình dữ liệu không gian Độ phân giải ảnh (Raster): 4. Mô hình dữ liệu không gian *Ƣu điểm mô hình dữ liệu Raster: - Cấu trúc dữ liệu đơn giản, đồng nhất - Dễ chồng xếp bản đồ với các dữ liệu viễn thám - Dễ phân tích không gian, đặc biệt là k/g liên tục - Thuận lợi trong mô hình hóa CSDL *Nhƣợc điểm mô hình dữ liệu Raster : - Tốn nhiều bộ nhớ - Khi giảm độ phân giải của ảnh để giảm dung lượng sẽ giảm độ chính xác, mất thông tin - Khó biểu diễn các mối quan hệ không gian - Đồ họa không đẹp 4. Mô hình dữ liệu không gian Mô hình Ƣu điểm Nhƣợc điểm Raster Cấu trúc dữ liệu đơn giản Thích hợp để biểu diễn dữ liệu viễn thám hoặc dữ liệu ảnh quét Dễ dàng trong chồng xếp các lớp và mang lại hiệu quả cao Biểu diễn phân tích không gian đơn giản và hiệu quả Chiếm nhiều bộ nhớ Phụ thuộc vào kích thước ô Hình ảnh không đẹp Khó khăn trong việc thể hiện mối quan hệ topology Vector Chiếm ít dung lượng bộ nhớ Tiện lợi trong các bài toán phân tích không gian nhờ cấu trúc topology Dữ liệu xuất sang dữ liệu ảnh khá đẹp, sắc nét Cấu trúc dữ liệu phức tạp Không phù hợp đối với dữ liệu viễn thám Khó khăn và mất nhiều thời gian trong chồng lớp không gian 4. Mô hình dữ liệu không gian STT Đặc điểm Vector Raster 1 Khả năng nhập dữ liệu Chậm Nhanh 2 Dung lượng dữ liệu Nhỏ Lớn 3 Chất lượng đồ họa Tốt Trung bình 4 Độ chính xác hình học Cao Thấp 5 Cấu trúc dữ liệu Phức tạp Đơn giản 6 Khả năng phân tích vùng Kém Tốt 7 Khả năng phối hợp giữa các lớp dữ liệu Kém Tốt 8 Khả năng tạo lập bản đồ Phức tạp Đơn giản 4. Mô hình dữ liệu không gian Chuyển đổi mô hình dữ liệu Vector sang Raster và ngƣợc lại: 5. Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS Các bƣớc xây dựng cơ sở dữ liệu GIS: - Bước 1: Xác định mục tiêu; - Bước 2: Thu thập dữ liệu; - Bước 3: Chuẩn hóa dữ liệu; - Bước 4: Nhập dữ liệu; - Bước 5: Quản lý dữ liệu. CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG 2: 1. Trình bày khái quát về cơ sở dữ liệu trong GIS. 2. Dữ liệu bản đồ có vai trò như thế nào trong cơ sở dữ liệu GIS. Vì sao nói bản đồ là dữ liệu đầu vào, đồng thời là sản phẩm đầu ra của một dự án ứng dụng GIS? 3. Phân biệt cấu trúc dữ liệu không gian và cấu trúc dữ liệu thuộc tính. Dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính trong GIS có mối quan hệ như thế nào? 4. Phân biệt hai mô hình dữ liệu vector và raster. Trình bày các phương pháp chuyển đổi dữ liệu vector sang raster và ngược lại. 5. Anh (chị) hãy chọn một dự án ứng dụng GIS trong lĩnh vực chuyên ngành, viết đề cương trình bày các bước xây dựng cơ sở dữ liệu để thực hiện dự án đó.