HỆ THỐNG THÔNG TIN địa lý (GIS) chương 3 cấu trúc dữ liệu

HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS)
(Ch3 – Cấu trúc dữ liệu GIS)
Phan Trọng Tiến
Department of Software Engineering
Hanoi University of Agriculture
Office location: 3rd floor, Administrative building
Office phone: (04)38276346, Ext: 132
Website: />Email: or
Giới thiệu các mô hình dữ liệu trong GIS
Giới thiệu các mô hình dữ liệu trong GIS
Sau bài học này sinh viên có thể:
Sau bài học này sinh viên có thể:

Mô tả mô hình dữ liệu Vector và cho ví dụ
Mô tả mô hình dữ liệu Vector và cho ví dụ

Mô tả mô hình dữ liệu Raster và cho ví dụ
Mô tả mô hình dữ liệu Raster và cho ví dụ

Mô tả mô hình dữ liệu TIN
Mô tả mô hình dữ liệu TIN

Giải thích “topology”
Giải thích “topology”

Mô tả các định dạng chính sử dụng trong GIS
Mô tả các định dạng chính sử dụng trong GIS
Mục tiêu
Mục tiêu
Các đối tượng đồ họa
Các đối tượng đồ họa




Các đối tượng hiển thị trên bản đồ được
Các đối tượng hiển thị trên bản đồ được
gọi là các đối tượng đồ họa hay các đối
gọi là các đối tượng đồ họa hay các đối
tượng.
tượng.



Các đối tượng có thể là tự nhiên hoặc do
Các đối tượng có thể là tự nhiên hoặc do
con người tạo ra nó.
con người tạo ra nó.
Các đối tượng đồ họa
Các đối tượng đồ họa

Vectors
Vectors

Points or Nodes
Points or Nodes

Lines or Arcs
Lines or Arcs

Polygons
Polygons


Raster Cells or Pixels
Raster Cells or Pixels

Images
Images

Digital Orthophotography
Digital Orthophotography
Các loại dữ liệu GIS
Các loại dữ liệu GIS

Images
Images

Vector
Vector

Raster (GRID)
Raster (GRID)

Attributes
Attributes

TIN (Triangulated Irregular Network
TIN (Triangulated Irregular Network
)
)

Annotation

Annotation
© Paul Bolstad, GIS Fundamentals
Các loại dữ liệu GIS
Các loại dữ liệu GIS
© Paul Bolstad, GIS Fundamentals
Dữ liệu không gian
Dữ liệu không gian
•
RASTER
•
VECTOR
•
Thế giới thực
Source: Defense Mapping School
National Imagery and Mapping Agency
Các bản đồ điện tử ở hai định dạng
Các bản đồ điện tử ở hai định dạng
Raster và Vector
Raster và Vector
Các nguồn dữ liệu Raster
Các nguồn dữ liệu Raster
Ảnh vệ tinh
Ảnh máy bay
Các bản đồ quét
Ảnh số trực giao (Digital
Ảnh số trực giao (Digital
Orthophotography)
Orthophotography)

Một ảnh được quét, dùng

Một ảnh được quét, dùng
các công cụ toán học sửa,
các công cụ toán học sửa,
bỏ đi, dịch chuyển để có
bỏ đi, dịch chuyển để có
các hiệu quả mong muốn
các hiệu quả mong muốn
đó là các đối tượng luôn
đó là các đối tượng luôn
hiển thị vuông góc với
hiển thị vuông góc với
mặt đất.
mặt đất.

Ảnh trực giao cho ta ảnh
Ảnh trực giao cho ta ảnh
giống như thực trạng của
giống như thực trạng của
trái đất.
trái đất.
Image
Copyright 1993 Nassau County, NY

Thiết lập bởi màu sắc của các pixel
Thiết lập bởi màu sắc của các pixel

Cách đơn giản một mảng các pixel
Cách đơn giản một mảng các pixel
được xếp theo các hàng và các cột
được xếp theo các hàng và các cột


Các Pixel là được tô màu, nhưng
Các Pixel là được tô màu, nhưng
không miêu tả các đối tượng một cách
không miêu tả các đối tượng một cách
rõ ràng
rõ ràng

Rasters có thể có giá trị đi kèm.
Rasters có thể có giá trị đi kèm.
Source: Defense Mapping School
National Imagery and Mapping Agency
Các bản đồ dạng Raster (images)
Các bản đồ dạng Raster (images)
Đặc điểm của Raster
Đặc điểm của Raster

Trông giống trang bản đồ giấy
Trông giống trang bản đồ giấy

Giá thành rẻ và dễ sản xuất
Giá thành rẻ và dễ sản xuất

Chạy dễ dàng trên PC
Chạy dễ dàng trên PC

Có sẵn mọi nơi.
Có sẵn mọi nơi.

Nhược điểm:

Nhược điểm:

Mốc tính toán có hoặc không theo
Mốc tính toán có hoặc không theo
hệ tọa độ WGS84
hệ tọa độ WGS84

Không cho phép tự động loại bỏ
Không cho phép tự động loại bỏ
chế độ nền hay sự trợ giúp phân
chế độ nền hay sự trợ giúp phân
tích của máy tính.
tích của máy tính.

Lưu trữ không hiệu quả
Lưu trữ không hiệu quả
Source: Defense Mapping School
National Imagery and Mapping Agency
Dữ liệu dạng Vector
Dữ liệu dạng Vector
Source: Defense Mapping School
National Imagery and Mapping Agency

Một cách lưu trữ thông minh dữ liệu
Một cách lưu trữ thông minh dữ liệu
GIS, ở đó các đối tượng thế giới thực
GIS, ở đó các đối tượng thế giới thực
được miêu tả bằng các điểm (Point),
được miêu tả bằng các điểm (Point),
đường (Line) và vùng (Polyline). Một

đường (Line) và vùng (Polyline). Một
đối tượng được miêu tả bởi các thuộc
đối tượng được miêu tả bởi các thuộc
tính và các tọa độ.
tính và các tọa độ.

Ví dụ:
Ví dụ:

Các bản đồ số hóa
Các bản đồ số hóa

Dữ liệu GIS
Dữ liệu GIS

Trong GIS chứa thông
Trong GIS chứa thông
tin. GIS kết hợp bản đồ
tin. GIS kết hợp bản đồ
với hệ quản trị cơ sở dữ
với hệ quản trị cơ sở dữ
liệu. Vì vậy khi phân
liệu. Vì vậy khi phân
tích dữ liệu không gian
tích dữ liệu không gian
chỉ cần “click” trên đối
chỉ cần “click” trên đối
tượng địa lý và tìm
tượng địa lý và tìm
thông tin về nó. Hoặc có

thông tin về nó. Hoặc có
thể tryu vấn trong
thể tryu vấn trong
database để tìm thông
database để tìm thông
tin về tất các các đối
tin về tất các các đối
tượng thỏa mãn điều
tượng thỏa mãn điều
kiện lọc.
kiện lọc.

Thông tin về một đối
Thông tin về một đối
tượng GIS được gọi là
tượng GIS được gọi là
thuộc tính (
thuộc tính (
attribute
attribute
)
)
Liên kết các thuộc tính và đồ
Liên kết các thuộc tính và đồ
họa
họa
Liên kết các thuộc tính với đồ họa
Liên kết các thuộc tính với đồ họa

Trong ví dụ này,

Trong ví dụ này,
ngưởi dùng truy
ngưởi dùng truy
vấn chọn ra tất
vấn chọn ra tất
cả các thuộc tính
cả các thuộc tính
mà được phân
mà được phân
loại các gia đình
loại các gia đình
= 210, và các
= 210, và các
vùng tìm thấy có
vùng tìm thấy có
màu đỏ
màu đỏ
Dữ liệu Vector được phân lớp
Dữ liệu Vector được phân lớp
Spatial Data Analysis
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•

•
2
5
1
4
7
6
Lake
Features:
Line
Points:
Connected
Detached
Area
Text
•
Lake
Dữ liệu GIS đặt riêng biệt trên các theme
Network Analysis
30 30’ N
040 40’ E
30 30’ N
040 50’ E
Source: Defense Mapping School
National Imagery and Mapping Agency
Sự thay đổi về mô hình
Sự thay đổi về mô hình

Có thể nhìn thấy sự khác nhau
Có thể nhìn thấy sự khác nhau

giữa bản đồ giấy và bản đồ số
giữa bản đồ giấy và bản đồ số
(phụ thuộc vào phần mềm)
(phụ thuộc vào phần mềm)

Database cho phép truy vấn và
Database cho phép truy vấn và
chọn các layer
chọn các layer

Phóng to các chi tiết
Phóng to các chi tiết

Phức tạp, đắt tiền và tốn nhiều
Phức tạp, đắt tiền và tốn nhiều
thời gian để làm ra sản phẩm
thời gian để làm ra sản phẩm
Source: Defense Mapping School
National Imagery and Mapping Agency
Các mô hình dữ liệu Raster và
Các mô hình dữ liệu Raster và
Vector
Vector
Miêu tả Vector
X-AXIS
500
400
300
200
100

600
500
400
300
200
100
Y-AXIS
River
House
600
Trees
Trees
B
B
B B
B
B
B
B
G
G
BK
B
B
B
G
G
G
G
G

Miêu tả Raster
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Real World
G

G

Source: Defense Mapping School
National Imagery and Mapping Agency
Dữ liệu GIS được lưu trữ trong các lớp riêng biệt như Point, Line,
Dữ liệu GIS được lưu trữ trong các lớp riêng biệt như Point, Line,
Polygon
Polygon
Mô hình dữ liệu Vector
Mô hình dữ liệu Vector
© Paul Bolstad, GIS Fundamentals
Cấu trúc dữ liệu Vector
Cấu trúc dữ liệu Vector

Có mối quan hệ giữa các kiểu dữ liệu vector. Mỗi

Có mối quan hệ giữa các kiểu dữ liệu vector. Mỗi
kiểu thường độc lập trên một kiểu khác nhau. Khi
kiểu thường độc lập trên một kiểu khác nhau. Khi
miêu tả dữ liệu GIS theo định dạng vector, dữ liệu
miêu tả dữ liệu GIS theo định dạng vector, dữ liệu
phải được lưu trữ:
phải được lưu trữ:

Points
Points
: là các đối tượng vô hướng có vị trí không
: là các đối tượng vô hướng có vị trí không
gian, miêu tả các đối tượng GIS như vị trí, hoặc cây
gian, miêu tả các đối tượng GIS như vị trí, hoặc cây
…
…

Lines
Lines
: miêu tả đối tượng một chiều, có vị trí, có
: miêu tả đối tượng một chiều, có vị trí, có
chiều dài như đường, sông. Lines được tạo bởi việc
chiều dài như đường, sông. Lines được tạo bởi việc
kết nối các điểm với nhau. Một đường bắt đầu và
kết nối các điểm với nhau. Một đường bắt đầu và
kết thúc tại một điểm gọi là nút (
kết thúc tại một điểm gọi là nút (
node)
node)
, và các điểm

, và các điểm
tạo nên đường gọi là đỉnh (
tạo nên đường gọi là đỉnh (
Vertices).
Vertices).

Polygons/Area
Polygons/Area
: miêu tả đối tượng hai chiều, có vị
: miêu tả đối tượng hai chiều, có vị
trí, có chiều dài, và có cả chiều rộng như đường
trí, có chiều dài, và có cả chiều rộng như đường
danh giới của cánh đồng, đất đai, hoặc hồ … Nó
danh giới của cánh đồng, đất đai, hoặc hồ … Nó
được tạo bởi việc kết nối các đường, điểm bắt đầu
được tạo bởi việc kết nối các đường, điểm bắt đầu
của polygon cũng là điểm kết thúc
của polygon cũng là điểm kết thúc
Point
Line
Polygon
Points
Points

Point là đối tượng vô hướng có vị trí và thuộc tính thông tin
Point là đối tượng vô hướng có vị trí và thuộc tính thông tin
nhưng quá nhỏ để được biểu diễn bằng vùng.
nhưng quá nhỏ để được biểu diễn bằng vùng.

Tỷ lệ bản đồ quyết định một đối tượng là điểm hay không.

Tỷ lệ bản đồ quyết định một đối tượng là điểm hay không.
Ứng dụng kiểu điểm
Ứng dụng kiểu điểm

Các mẫu đất
Các mẫu đất

Kiểu
Kiểu

PH
PH

Chất gây ôi nhiễm (Contaminants)
Chất gây ôi nhiễm (Contaminants)

Vị trí các cột đèn
Vị trí các cột đèn

Các vị trí xảy ra tai nạn
Các vị trí xảy ra tai nạn

Các trung tâm
Các trung tâm

Khối/Đoạn
Khối/Đoạn

Địa chỉ
Địa chỉ


Chủ sở hữu
Chủ sở hữu
Các cột đèn
Các cột đèn
Các trung tâm
Các trung tâm