- Trang Chủ
- Địa Lý
- HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ - GEOGRAPHICAL INFORMATION SYSTEM
Xem mẫu
- 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.
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 mét 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.
1.1. C¸c kh¸i niÖm c¬ b¶n vÒ HTT§L
1.1.1. §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¨nng 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 m«t 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 (antenucci 1991)
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.
http://www.ebook.edu.vn
- H×nh 1. M« t¶ mét sè kh¸i niÖm vector nguån
Mét sè kh¸i niÖm chÝnh ®−îc cô thÓ trong ®Þnh nghÜa nµy nh− sau:
§−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 (area) 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
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
1.1.2. CÊu tróc cña HTT§L
HTT§L bao gåm c¸c hîp phÇn c¬ b¶n nh− sau: tµi liÖu kh«ng gian, ng−êi
®iÒu hµnh, phÇn cøng, phÇn mÒm (h×nh 2).
http://www.ebook.edu.vn
- H×nh 2. M« h×nh tæ chøc cña HTT§L
D÷ liÖu kh«ng gian: D÷ liÖu kh«ng gian cá 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 HTT§L.
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.
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
http://www.ebook.edu.vn
- 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.
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.
http://www.ebook.edu.vn
- 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.
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:
http://www.ebook.edu.vn
- 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.
1.2. 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 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¶.
http://www.ebook.edu.vn
- §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.
1.2.1. 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 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).
http://www.ebook.edu.vn
- 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.
1.2.2. 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 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
http://www.ebook.edu.vn
- 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.
1.2.3. 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 ®−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
http://www.ebook.edu.vn
- 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.
1.2.4. 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 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.
§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
http://www.ebook.edu.vn
- ®¸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.
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: ®−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.
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
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.
http://www.ebook.edu.vn
- 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 cµn 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.
1.3. C¸c m« h×nh cÊu tróc c¬ së d÷ liÖu
1.3.1. 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.
T− liÖu kh«ng gian ph¶i ®−îc tr×nh bµy vµ l−u tr÷ mét c¸ch riªng biÖt trong
n−hngx kh«ng gian cña HTT§L. VÝ dô: ®−êng, ®iÓm, vïng, bÒ mÆt … ph¶i
®−îc l−u tr÷ ®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
http://www.ebook.edu.vn
- 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 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 ®−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.
1.3.2. 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 « vuong theo trËt tù hµng vµ cét. 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 hÖ to¹
®é ®· biÕt. CÊu tróc Raster yªu cÇu mçi mét ®Æc ®iÓm ph¶i ®−îc tr×nh bµy thµnh
d¹ng ®¬n vÞ h×nh ¶nh (picture elemarts pixel). Trong tr−êng hîp nµy mét b¶n ®å
®−îc ph©n chia thµnh nhiÒu pixels, mçi pixel cã vÞ trÝ theo hµng vµ cét. Mét
®iÓm nhá nhÊt ®−îc tr×nh bµy bëi mét pixel ®¬n lÎ vµ nã chiÕm mét diÖn tÝch
b»ng kÝch th−íc cña mét pixel.
http://www.ebook.edu.vn
- B
A
6 6
5 5
4 4
3 3
2 2
1 1
0 1 2 4 5
3 6
0 1 2 4 5
3 6
H×nh 3. Mét ®−êng cã thÓ tæ chøc trong cÊu tróc Vector (A) vµ Raster (B)
Mét ®−êng trong cÊu tróc Raster lµ mét lo¹t c¸cpixel nèi víi nhau vµ
mét polygon lµ mét ®¸m (cluster) cña c¸c pixel cã cïng mét gi¸ trÞ.
Sau ®©y lµ nh÷ng −u ®iÓm c¬ b¶n cña cÊu tróc Raster:
• §¬n gi¶n vµ dÔ tham kh¶o
• ViÖc chång xÕp c¸c líp b¶n ®å ®−îc thùc hiÖn mét c¸ch thuËn tiÖn ®−a
®Õn kÕt qu¶.
• §èi víi m« h×nh kh«ng gian, c¸c ®¬n vÞ ®Þa lý ®−îc x¸c ®Þnh trong cÊu
tróc Raster, bao gåm h×nh d¹ng vµ kÝch th−íc. Nh− vËy trong kÕt qu¶ mèi quan
hÖ gi÷a c¸c pixel lµ æn ®Þnh vµ dÔ dµng vÏ ra ®−îc.
• DÔ thiÕt lËp mét bÒ mÆt liªn tôc b»ng ph−¬ng ph¸p néi suy.
• §a sè c¸c t− liÖu kh«ng gian th−êng ®−îc ghi ë d¹ng Raster nh− ¶nh
vÖ tinh, ¶nh m¸y bay chôp quÐt. Th«ng th−êng c¸c t− liÖu Raster ®ã dÏ dµng
nhËp trùc tiÕp mµ kh«ng cÇn mét sù thay ®æi nµo.
Nh÷ng nh−îc ®iÓm cña cÊu tróc d÷ liÖu Raster:
• Tµi liÖu th−êng bÞ t×nh tr¹ng qu¸ t¶i, lµm tèn nhiÒu phÇn cña bé nhí
trong m¸y tÝnh. Trong rÊt nhiÒu tr−êng hîp, c¸c yÕu tè b¶n ®å kh«ng nhÊt thiÕt
ph¶i ®−îc g¾n thuéc tÝnh (code ho¸) thµnh c¸c « l−íi ®Æc tr−ng. Trong cÊu tróc
d÷ liÖu Raster, nh÷ng vïng rÊt réng lín cã ®Æc ®iÓm gièng nhau ®−îc tån t¹i
mét c¸ch ngÉu nhiªn víi mét gi¸ trÞ nµo ®ã vµ lµ tËp hîp cña rÊt nhiÒu « l−íi.
Trong khi ®ã khi thÓ hiÖn vÒ ®é dèc th× ë vïng cã ®é dèc t−¬ng ®èi gièng nhau,
cÊu tróc raster vÉn thÓ hiÖn sù kh¸c nhau do kÝch th−íc cña c¸c pixel t¹o nªn
®−êng gå ghÒ.
• Mèi quan hÖ vÒ h×nh häc gi÷a c¸c yÕu tè kh«ng gian th× khã vÏvµ khã
thiÕt lËp ®−îc, vÝ dô víi hai b¶n ®å ®−îc x¸c ®Þnh b»ng hµng, cét th× mèi liªn hÖ
h×nh häc gi÷a c¸c ®Æc ®iÓm cña hai b¶n ®å ®ã lµ rÊt khã x¸c ®Þnh.
• C¸c b¶n ®å Raster th−êng th« vµ kÐm vÎ ®Ñp h¬n so víi b¶n ®å vÏ
b»ng ®−êng nÐt thanh cña cÊu tróc Vector. Trong b¶n ®å Raster, c¸c yÕu tè
®−êng, s«ng, … ranh giíi th−êng ®−îc biÓu hiÖn b»ng c¸c pixel nªn cã d¹ng
r¨ng c−a.
http://www.ebook.edu.vn
- • ViÖc chuyÓn ®æi c¸c thuéc tÝnh kh«ng gian cña cÊu tróc Raster th× dÔ
bÞ nhiÔu. VÝ dô mét con ®−êng khi quay ®i mét gãc nµo ®ã råi quay l¹i ®óng
gãc ®ã nh−ng nã cã thÓ bÞ biÕn ®æi so víi h×nh d¹ng ban ®Çu.
• §èi víi ph©n tÝch kh«ng gian, h¹n chÕ nhÊt cña cÊu tróc Raster lµ ®é
chÝnh x¸c th−êng thÊp so víi mong muèn (vÝ dô khi tÝnh ®é day cña mét ®o¹n
th¼ng sai sè th−êng lín h¬n so víi ®o trùc tiÕp). §©y lµ ®iÒu khã tr¸nh khái v×
kÝch th−íc tÝnh ®−îc liªn quan ®Õn kÝch th−íc cña c¸c pixel vµ vÞ trÝ cña mét
®o¹n th¼ng hay cña mét ®iÓm còng ®−îc x¸c ®Þnh tuú thuéc kÝch th−íc cña
pixel.§©y còng lµ mét ®iÓm cÇn l−u ý trong khi thÓ hiÖn b¶n ®å d¹ng Raster (
h×nh ...... )
H×nh 4. M« pháng c¸ch thÓ hiÖn c¸c khoanh vi theo cÊu tróc Raster
1.3.3. CÊu tróc d÷ liÖu d¹ng Vector
Nh− phµn trªn ®· giíi thiÖu,trong cÊu tróc d÷ liÖu d¹ng Vector, c¸c ®èi t−îng
kh«ng gian®−îc tr×nh bµy b»ng mét lo¹t c¸c Vector. Trong kh¸i niÖm to¸n häc,
mét Vector ®−îc thÓ hiÖn b»ng mét ®iÓm xuÊt ph¸t (starting point) víi to¹ ®é X
vµ Y ®· cho, mét h−íng (direction) nghÜa lµ cã mét gãc nµo ®ã theo h−íng
®«ng, t©y, nam, b¾c vµ mét ®é dµi (length). Mét ®iÓm ®−îc thÓ hiÖn bëi mét
Vector bÞ tho¸i ho¸ (degenerate) víi c¶ h−íng vµ ®é dµi cña nã ®Òu b»ng 0.
Trong tr−êng hîp nµy ®iÓm còng kh«ng cã c¶ diÖn tÝch.
Mét ®−êng ®−îc thÓ hiÖn bëi sù lÆp l¹i cña c¸c Vector, mµ c¸c Vector nµy lµ
c¸c ®o¹n th¼ng v× chiÒu réng cña c¸c Vector còng kh«ng ®−îc x¸c ®Þnh nªn vÒ
ý nghÜa kh«ng gian, ®−êng chØ cã mét kÝch th−íc, ®ã lµ ®é dµi.
Mét polygon ®−îc thÓ hiÖn bë mét lo¹t c¸c Vector t¹o nªn mét vïng khÐp kÝn
vµ diÖn tÝch cña vïng ®ã cã thÓ ®o ®−îc.
http://www.ebook.edu.vn
- Hi×nh 5. cÊu tróc d÷ liÖu vecter
Nh÷ng −u ®iÓm cña cÊu tróc Vector:
• Ýt tr−êng hîp t− liÖu bÞ ®Çy chÆt bé nhí trong m¸y tÝnh v× tæ chøc d÷
liÖu Vector th−êng ë d¹ng nÐn, v× cã thÓ chøa ®−îc mét l−îng d÷ liÖu Vector
rÊt lín trong t− liÖu kh«ng gian.
• C¸c ®èi t−îng riªng biÖt ®−îc thÓ hiÖn mét c¸ch râ rµng vµ liªn tôc
b»ng nh÷ng ®−êng nÐt râ rµng.
• C¸c yÕu tè kh«ng gian vÒ mÆt h×nh häc th× dÔ dµng ®−îc x¸c ®Þnh.
• Cã ®é chÝnh x¸c cao trong viÖc tÝnh to¸n vµ xö lý c¸c yÕu tè kh«ng
gian.
Nh−îc ®iÓm:
• Nh−îc ®iÓm lín nhÊt cña cÊu tróc d÷ liÖu Vector lµ xö lý chång xÕp
c¸c líp b¶n ®å rÊt khã thùc hiÖn ®−îc, ngay c¶ nh÷ng viÖc chång xÕp rÊt ®¬n
gi¶n cña d÷ liÖu Raster.
VÝ dô: §Ó x¸c ®Þnh mét ®iÓm n»m trong mét polygon kh«ng th× ë cÊu tróc
Raster rÊt ®¬n gi¶n khi biÕt vÞ trÝ cña ®iÓm theo hµng hay cét. Trong khi ®ã ë
cÊu tróc Vector th× ph¶i cã mét sù tÝnh to¸n rÊt phøc t¹p.
H×nh bªn tr¸i dÔ dµng x¸c ®Þnh vÞ trÝ pixel B ë hµng 7 vµ cét sè 8
h×nh bªn ph¶i c¸c polygon A, B, C, D ®−îc x¸c ®Þnh bëi mét lo¹t c¸c to¹ ®é XY
http://www.ebook.edu.vn
- AAAA AAAB B B
AAAAAABBB B
A
AAAAABBBB B
B
AAAABBBBB B
AAAB BBBBB B
AACC CBBBB B
CCCC CDDBB B
CCCC CDDDD B C
D
CCCC CCDDD D
CCCC CCDDD D
Vector
Raster
H×nh 6. So s¸nh gi÷a cÊu tróc Raster vµ Vector
RÊt phøc t¹p. §Ó x¸c ®Þnh mét ®iÓm cã to¹ ®é 8,4 (theo to¹ ®é ph¼ng)
(t−¬ng øng víi ®iÓm B ë h×nh bªn tr¸i cã to¹ ®é hµng 7 cét 8) th× viÖc tÝnh
to¸n lµ rÊt phøc t¹p míi x¸c ®Þnh ®−îc ®iÓm ®ã n»m ë polygon nµo.
1.3.4. M« h×nh cÊu tróc d÷ liÖu cung vµ ®iÓm nót (area-node)
Mét m« h×nh d÷ liÖu lµ mét cÊu tróc cí b¶n cña d÷ liÖu ®−îc thiÕt kÕ ®Ó sao cho
viÖc khai th¸c vµ xö lý lµ thuËn tiÖn nhÊt.
M« h×nh cung vµ ®iÓm nót (are-node) lµ m«h×nh do côc thèng kª cña Mü thiÕt
kÕ theo c¸c file d÷ liÖu ®Þa lý tõ n¨m 1980. Trªn c¬ së m« h×nh nµy, c¸c ®−êng
phè vµ yÕu tè d¹ng tuyÕn kh¸c cña n−íc Mü còng ®−îc tæ chøc theo hÖ thèng
file d÷ d¹ng cã hai thuéc tÝnh ®éc lËp vÒ cung vµ ®iÓm nèi (dual independence
map encoding - DIME) (are-node Model- m« h×nh cung ®iÓm nèi). Theo m«
h×nh nµy, c¸c cung t¹o nªn phÇn lín c¸c ®¬n vÞ c¬ b¶n trªn b¶n ®å. Kh¸i niÖm
vÒ cung (area) ë ®©y kh¸c víi kh¸i niÖm vÒ cung ë trong héi b¶n ®å cña Mü
quy ®Þnh. ë ®©y mçi mét cung bao gåm hai ®iÓm nót: ®iÓm ®Çu vµ ®iÓm cuèi.
Gi÷a c¸c ®iÓm nèi vµ cung cã thÓ kh«ng cã hoÆc cã c¸c giao ®iÓm cña c¸c cung
kh¸c. H×nh d¹ng vµ ®é dµi cña cung ®−îc x¸c ®Þnh bëi vÞ trÝ cña c¸c ®iÓm nèi
vµ c¸c giao ®iÓm (vertice hoÆc vertex). Mét ®iÓm nèi kh¸c víi giao ®iÓm vÒ tÝnh
chÊt h×nh häc. Cô thÓ: mét ®iÓm nèi th× cã to¹ ®é x vµ y vµ thuéc tÝnh h×nh häc,
cßn giao ®iÓm (vertex) th× chØ cã to¹ ®é x vµ y mµ kh«ng cã thuéc tÝnh (h×nh 7)
35
Ghi chó
104
38
§iÓm nèi
102
102 Code cña polygon
36
37
35 Code cña cung
101
39
103
34
H×nh 7. CÊu tróc mét polygon ®¬n gi¶n trong m« h×nh cung vµ ®iÓm nèi
Trªn h×nh 3 cã 4 polygon 101, 102, 103 vµ 104, c¸c polygon ®−îc x¸c ®Þnh bëi
7 cung (are) tõ 33-39. Mçi cung cã mét ®iÓm nèi lµ ®iÓm ®Çu vµ ®iÓm cuèi.
Nh÷ng cung th¼ng lµ kh«ng cã giao ®iÓm cßn nh÷ng cung gÊp khóc lµ cã mét
hoÆc nhiÒu giao ®iÓm (vertex). Mét ®iÓm quan träng cÇn l−u ý vÒ m« h×nh cung
- ®iÓm nèi lµ mét cung lu«n ®−îc x¸c ®Þnh bëi mét ®iÓm nèi.
http://www.ebook.edu.vn
- H−íng cña mét cung ®−îc hiÓu mét c¸ch ®Æc biÖt trong thø tù cña c¸c ®iÓm
nèi, ®ã lµ ®iÓm ®Çu vµ ®iÓm cuèi. Víi mét h−íng®· biÕt th× hai phÝa (ph¶i vµ
tr¸i) cña cung còng ®−îc x¸c ®Þnh. Nh÷ng th«ng tin vÒ mét cung bao gåm:
Thuéc tÝnh (ID) cña cung
Thuéc tÝnh (ID) cña ®iÓm nèi ®Çu
Thuéc tÝnh (ID) cña ®iÓm nèi cuèi
Thuéc tÝnh (ID) cña polygon bªn tr¸i cña cung
To¹ ®é x, y cña ®iÓm nèi ®Çu
To¹ ®é x, y cña ®iÓm nèi cuèi
To¹ ®é cña tÊt c¶ giao ®iÓm
Ngoµi ra tr−êng (field) bao gåm ®é dµi cña mét cung còng ®−îc x¸c ®Þnh.
§iÓm nèi cã ý nghÜa vÒ mÆt h×nh häc lµ nã thÓ hiÖn sù tiÕp nèi gi÷a hai yÕu tè
m« h×nh cung - ®iÓm nèi (area-node), mét ®iÓm ®−îc thÓ hiÖn b»ng mét yÕu tè
®−êng bÞ thiÕu hôt (degenerate) víi ®iÓm nèi ®Çu trïng lªn ®iÓm nèi cuèi vµ
kh«ng cã ®iÓm giao c¾t ë gi÷a.
Nh− vËy, mét ®iÓm ®−îc thÓ hiÖn b»ng mét ®iÓm nèi (node) v× ®iÓm nèi ®Çu vµ
®iÓm nèi cuèi lµ gièng nhau. §èi víi polygon nh− ®· nªu ë trªn th× mçi
polygon lµ bao gåm tËp hîp c¸c cung vµ ®iÓm nèi. §Ó x¸c ®Þnh mèi quan hÖ
kh«ng gian cña polygon th× mäi ®iÓm giao c¾t ph¶i ®−îc x¸c®Þnh b»ng mét
®iÓm nèi.
−u thÕ c¬ b¶n cña m« h×nh cung cÇu - ®iÓm nèi lµ lu«n cã thuéc tÝnh kh«ng gian
vµ nh− vËy møc ®é chÝnh x¸c sÏ rÊt cao, ®ång thêi dÔ x¸c ®Þnh ®−îc mèi quan
hÖ kh«ng gian cña c¸c yÕu tè. VÝ dô sù tiÕp gi¸p cña hai polygon hay pplygon
nµy n»m trong polygon kia vµ c¸ch ®¬n gi¶n lµ xem ë b¶ng thèng kª c¸c cung
mµ chóng ta t¹o nªn 2 polygon ®ã. Trong b¶ng thèng kª nÕu cã mét cung nµo
®ã lµ mét phÇn cña c¶ hai polygon th× 2 polygon ®ã lµ n»m liÒn kÒ nhau.
PhÇn mÒm ERIS ARC/INFO lµ phÇn mÒm ®iÓn h×nh cã tæ chøc vector theo m«
h×nh cung- ®iÓm nèi vµ nã tù ®éng tÝnh vµ thèng kª c¸c thuéc tÝnh cña cung,
®iÓm nèi, tõ ®ã dÔ dµng cho viÖc tÝnh to¸n vµ xö lý c¸c m« h×nh kh«ng gian.
Trong ARC/INFO, cã hai d¹ng b¶ng thèng kªlµ b¶ng thèng kª thuéc tÝnh cña
c¸c polygon (polygon attribute table - PAT) vµ b¶ng thèng kª thuéc tÝnh cña
c¸c cung are attribute table – AAT.
B¶ng 1. b¶ng thuéc tÝnh cña polygon PAT
# - ID N0 Poly – ID Thuéc Perimeter Area
Thuéc tÝnh tÝnh polygon Chu vi DiÖn tÝch
1 0 8418 4,506
2 104 8596 2,078
3 102 4296 1,144
4 101 2233 0,301
5 103 4325 0,983
B¶ng 2. B¶ng thèng kª thuéc tÝnh cña cung AAT
# - ID Area- ID F-node T- node I- Poly. P P-Poly. P Length
Thø tù Thuéc ®iÓm ®iÓm bªn tr¸i bªn ph¶i ®é dµi
tÝnh cung ®Çu cuèi
1 38 3 1 2 1,1 51
2 33 4 3 5 1,0 40
http://www.ebook.edu.vn
- 3 35 4 1 3 2,1 50
4 37 2 2 4 2,2 33
5 36 1 5 2 4,1 20
6 39 5 3 2 1,0 93
7 34 4 5 1 2,1 93
Trªn b¶ng PAT, mäi tÝnh chÊt chi tiÕt cña polygon ®Òu ®−îc tÝnh vµ thèng kª,
c¸c chi tiÕt ®ã gäi lµ coverage.
Polygon thø nhÊt (#-ID: 1)®−îc gäi lµ polygone tæng hîp (universe polygone),
nã thÓ hiÖn mét vïng tæng hîp tÊt c¶ c¸c polygon cã bªn trong vµ cã diÖn tÝch
®−îc quy ®Þnh lµ ©m vµ cã gi¸ ttrÞ tuyÖt ®èi b»ng tæng diÖn tÝch cña c¸c polygon
bªn trong. C¸c polygon tiÕp theo ®−îc g¾n c¸c thuéc tÝnh vµ c¸c gi¸ trÞ: chu vi,
diÖn tÝch mµ ®−îc tÝnh tù ®éng khi c¸c tÝnh chÊt chi tiÕt ®−îc thiÕt lËp.
B¶ng AAT mçi cung ®−îc x¸c ®Þnh bëi c¶ sè thø tù vµ thuéc tÝnh cña cung,
thuéc tÝnh cña ®iÓm ®Çu, ®iÓm cuèi vµ thuéc tÝnh cña c¸c polygone ë bªn ph¶i,
bªn tr¸i cña cung. Vµ c¸c polygon nµy còng chÝnh lµ c¸c polygone ë trong b¶ng
PAT. VÝ dô: polygone sè 3 trong b¶ng AAT cã sè thø tù lµ 3 vµ thuéc tÝnh lµ
102 t0 b¶ng PAT.
C¶ 3 yÕu tè quan träng cña vector vÒ tÝnh chÊt h×nh häc (topology) lµ tÝnh chÊt
nèi tiÕp (adracency), tÝnh chÊt chøa ®ùng (containment) vµ tÝnh chÊt nèi
(conectivity) lµ nh÷ng yÕu tè rÊt quan träng vµ lµ vÊn ®Ò cèt lâi cña m« h×nh
cung - ®iÓm nèi (are - node). C¸c yÕu tè nµy sÏ gióp ng−êi ph©n tÝch x¸c ®Þnh
râ ®−îc tÝnh chÊt cña c¸c yÕu tè trong b¶n ®å.
VÝ dô: ®Ó x¸c ®Þnh hai polygon cã tiÕp gi¸p nhau hay kh«ng, ng−êi ph©n tÝch
chØ cÇn xem c¸c cung x¸c ®Þnh nªn hai polygon ®ã, nÕu cã mét cung nµo cïng
tÝnh chÊt th× nã chÝnh lµ vÞ trÝ tiÕp gi¸p cña hai polygon. Trong b¶ng TAB, hai
polygon cã sè 102 vµ 103 ®−îc tiÕp gi¸p nhau bëi cung sè 33 trong b¶ng AAT.
§Ó x¸c ®Þnh tÝnh chÊt chøa ®ùng, c¸ch x¸c ®Þnh còng nh− vËy. Muèn x¸c ®Þnh
polygon A ®−îc chøa bëi polygon B hay kh«ng th× tr−íc hÕt ph¶i x¸c ®Þnh c¸c
cung t¹o nªn polygon A vµ thuéc tÝnh cña c¶ hai bªn c¸c cung, nÕu nh− x¸c
®Þnh thÊy A lu«n ë mäi phÝa cña cung th× A nhÊt thiÕt ph¶i ®−îc chøa trong B.
VÝ dô cung sè 37 trong h×nh 3 x¸c ®Þnh nªn polygon sè 101, mét phÝa cña cung
lu«n lµ polygon sè 104 th× nhÊt thiÕt polygon sè 101 ph¶i ®−îc chøa trong
polygon sè 104. Trong tr−êng hîp mét polygon lín chøa nhiÒu polygon nhá
bªn trong còng x¸c ®Þnh mét c¸ch t−¬ng tù.
TÝnh chÊt tiÕp nèi cña mét cung ®−îc x¸c ®Þnh tõ thuéc tÝnh cña ®iÓm ®Çu (F)
vµ ®iÓm cuèi (T) trong b¶ng AAT. Hai cung ®−îc xem lµ nèi trùc tiÕp mét khi
cã chung ®iÓm nèi. VÝ dô trong b¶ng, cung 33, 38 vµ 39 lµ cã chung mét ®iÓm
nèi sè 3.F. Trong khi ®ã cung sè 37 lµ kh«ng ®−îc nèi víi mét ®iÓm nµo c¶ v×
nã chØ cã mét ®iÓm nèi riªng cña nã (sè 2) t¹o nªn polygon thø 4 cã thuéc tÝnh
lµ 101.
VÝ dô trªn lµ vÝ dô cho mét sù −u ®iÓm cña m« h×nh cung - ®iÓm nèi, nã x¸c
®Þnh mèi liªn hÖ h×nh häc cña c¸c yÕu tè vµ ®iÒu rÊt quan träng trong xö lý
kh«ng gian. MÆt kh¸c, vÞ trÝ (to¹ ®é x, y) cña mçi mét ®iÓm nèi, ®iÓm giao c¾t
còng ®−îc x¸c ®Þnh. c¸c thuéc tÝnh ®ã còng ®−îc thèng kª râ rµng trong b¶ng
PAT vµ AAT gióp cho ng−êi ph©n tÝch dÔ dµng xö lý c¸c th«ng tin. Trong thùc
tÕ, c¸c t− liÖu kh«ng gian lµ rÊt phøc t¹p, m« h×nh are-node lµ c«ng cô h÷u hiÖu
cho viÖc xö lý. HiÖn nay c¸c phÇn mÒm ERSI-ARC/INF vµ INTERGRAPH
®−îc x©y dùng theo m« h×nh nµy, Trong khi ®ã, phÇn mÒm MAP/ INFO kh«ng
http://www.ebook.edu.vn
- ®−îc x©y dùng theo m« h×nh cung-®iÓm nªn giao diÖn gi÷a chóng kh«ng t−¬ng
thÝch.
Tãm l¹i: néi dung phÇn nµy nh»m giíi thiÖu tËp trung vµo t− liÖu kh«ng gian,
®ã lµ c¬ së cho viÖc xö lý HTT§L. C«ng viÖc thèng kª thuÇn tuý th× kh«ng cÇn
ph¶i cã c¸c d÷ liÖu kh«ng gian, sù ph©n tÝch kh«ng gian th× l¹i rÊt cÊn c¸c th«ng
sè ®ã, ®Æc biÖt lµ c¸c th«ng sè vÒ ®Þa lý vµ b¶n ®å.
C¸c ®èi t−îng kh«ng gian cã thÓ ®−îc tr×nh bµy d−íi c¸c d¹ng khac nhau lµ
®−êng, ®iÓm vµ polygon. C¸c yÕu tè c¬ b¶n cña chóng cÇn ®−îc x¸c ®Þnh ®ã lµ
vÞ trÝ, thuéc tÝnh vµ tÝnh chÊt h×nh häc.
ViÖc tæ chøc c¸c yÕu tè nµy ë hai d¹ng cÊu tróc Raster vµ polygon lµ kh¸c
nhau. Nh×n chung vÞ trÝ vµ thuéc tÝnh th× ®−îc tæ chøc t−¬ng ®èi gièng nhau
trongc¶ hai d¹ng cÊu tróc d÷ liÖu, song tÝnh chÊt kh«ng gian th× hÕt søc kh¸c
nhau.
Trong xö lý kh«ng gian, c¸c th«ng tin quan träng nhÊt vÒ h×nh häc vµ tÝnh chÊt
tiÕp gi¸p, chøa ®ùng vµ nèi tiÕp, cÊu tróc Raster cã h¹n chÕ c¬ b¶n lµ kh«ng thÓ
hiÖn ®−îc mèi quan hÖ kh«ng gian. Thay vµo ®ã, cÊu tróc Vector vµ ®Æc biÖt lµ
cÊu tróc cung- ®iÓm nèi cã −u ®iÓm lµ cung cÊp ®Çy ®ñ c¸c th«ng tin thuéc tÝnh
cña ®iÓm, ®−êng vµ vïng nªn nã gióp cho viÖc xö lý kh«ng gian ®−îc râ rµng
vµ hiÖu qu¶.
1.3.5. M« h×nh m¹ng (network model)
Trong m« h×nh m¹ng , c¸c cung trë thµnh m¹ng ®−îc thÓ hiÖn trong m¹ng giao
th«ng (®−êng s¾t, ®−êng bé, ®−êng kh«ng), m¹ng l−íi ®iÖn , m¹ng th«ng tin ,
m¹ng èng gas, èng n−íc. C¸c ®iÓm nèi trë thµnh c¸c ®iÓm nèi, ®iÓm dõng hoÆc
®iÓm gi÷a cña m¹ng gièng nh− hÖ thèng ch¹c 3 hoÆc hÖ thèng van mét cæng
dÉn.
C¸c ®iÓm ®ã lµ n¬i ®Ó dõng hoÆc tiªp nhËn c¸c ®èi t−îng hoÆc ®−a ra c¸c ®èi
t−îng cÇn l−u th«ng , t−¬ng tù c¸c ®iÓm dõng xe, bÕn ®æ, n¬i chuyÓn t¶i.. Trung
t©m cña m¹ng lµ n¬i chuyÓn t¶i nguån cung cÊp hoÆc lµ n¬i cã nh÷ng ho¹t ®éng
cã tÝnh chÊt cung øng cho m¹ng nh−: siªu thÞ, bÖnh viÖn, s©n bay, tr−êng häc…
ë qui m« lín h¬n trung t©m cã thÓ lµ c¶ mét thµnh phè cung cÊp , chuyÓn t¶i
cho c¶ mét vïng réng lín. Nh− vËy ®iÓm liªn hÖ trong m¹ng lµ nh÷ng ®Çu mèi
vµ c¸c ®−êng dÉn vµ mèi liªn hÖ ®ã cã h−íng nhÊt ®Þnh theo c¸c ®iÓm quay -
®æi chiÒu. Tãm l¹i nh÷ng tÝnh chÊt nh− ®−êng nèi , ®iÓm nèi , c¸c ®iÓm dõng ,
c¸c trung t©m vµ c¸c ®iÓm quay lµ nh÷ng th«ng tin thuéc tÝnh cña m« h×nh
m¹ng c¬ së d÷ liÖu vector. Cßn mét tÝnh chÊt kh¸c cña m¹ng lµ sù c¶n trë
(t−¬ng tù ®iÖn trë cña m¹ch ®iÖn). Sù c¶n trë bëi khèi l−îng th«ng tin ®−îc
truyÒn vµ thêi gian truyÒn t¶i. Sù c¶n trë cã liªn quan ®Õn nhiÒu yÕu tè cña
m¹ng, ®ång thêi cã liªn quan ®Õn c¶ n¨ng l−îng truyÒn. Trong m¹ng cña
HTTDL víi d÷ liÖu vector , nh÷ng yÕu tè quan träng ¶nh h−ëng ®Õn sù liªn kÕt
trong m¹ng ®ã lµ yÕu tè h×nh häc vµ sù nèi tiÐp. Ngoµi ra c¸c thuéc tÝnh kh¸c
cña ®èi t−îng còng ph¶i ®−îc bè trÝ hîp lý cho tõng m¹ng.
http://www.ebook.edu.vn
nguon tai.lieu . vn
