Chương 3 cơ sở dữ liệu và cấu trúc dữ diệu bản đồ

Please purchase a personal
license.


CHƯƠNG 3: CƠ SỞ DỮ LIỆU VÀ CẤU TRÚC
DỮ LIỆU BẢN ĐỒ
3.1

Các đơn vị bản đồ
- Khái niệm về hình học Topo (Topology)
- Điểm
- Đường hay đoạn thẳng
- Vùng hay diện tích

3.2

Cơ sở dữ liệu bản đồ
- Cơ sở dữ liệu không gian
- Cơ sở dữ liệu thuộc tính

3.3

Cấu trúc cơ sở dữ liệu
- Khái niệm cấu trúc cơ sở dữ liệu
- Cấu trúc dữ liệu Raste
- Cấu trúc dữ liệu Vector
- Chuyển đổi giữa các kiểu cấu trúc DL


3.1. CÁC ĐƠN VỊ
BẢN ĐỒ

KHÁI NIỆM VỀ HÌNH HỌC TOPO (TOPOLOGY)
Topology là một thủ tục toán học nhằm xác định
mối liên hệ không gian giữa các đối tượng bản đồ.
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.


CÁC ĐƠN VỊ BẢN ĐỒ
Bản đồ là tập hợp các điểm, các đường, các
miền (vùng) được định nghĩa cho cả vị trí của
chúng trong không gian và cho cả các thuộc tính
phi không gian.
Mọi dữ liệu địa lý cần phải quy về ba khái
niệm hình học cơ bản là:
- Điểm
- Đường
- Vùng


CÁC ĐƠN VỊ BẢN ĐỒ
Điểm: Là đối tượng không có kích thước được đặc trưng
bằng vị trí điểm.
Ví dụ: Chùa, cột điện, cây độc lập...
Đường: Là đối tượng một chiều, có vị trí, có chiều dài.
Ví dụ: Sông, suối, đường ranh giới, đường giao thông...
Vùng: Là đối tượng hai chiều, có chiều dài và chiều rộng
(hay có diện tích).

Ví dụ: Thửa đất, sông, hồ...


Một số hình dạng không gian cơ bản


3.2. CƠ SỞ DỮ LIỆU
BẢN ĐỒ


3.2. CƠ SỞ DỮ LIỆU BẢN ĐỒ
Dữ liệu bản đồ là: những mô tả theo phương
pháp số các hình ảnh của bản đồ. Chúng gồm toạ
độ các điểm được lưu trữ theo một quy luật hay
một cấu trúc nào đó và các ký hiệu dùng để xác
định một hình ảnh bản đồ cụ thể.
Qua phần mềm điều hành có thể tạo ra hình
ảnh bản đồ cụ thể.
Qua phần mềm điều hành của GIS có thể tạo
ra hình ảnh bản đồ trên màn hình hoặc in ra giấy.


CƠ SỞ DỮ LIỆU BẢN ĐỒ
CSDLBĐ

CƠ SỞ
DỮ
LIỆU
KHÔNG
GIAN

CƠ SỞ
DỮ
LIỆU
THUỘC
TÍNH


Cơ sở dữ liệu không gian
Cơ sơ dữ liệu không gian là: Loại dữ liệu thể
hiện chính xác vị trí trong không gian thực của đối
tượng và quan hệ giữa các đối tượng qua mô tả hình
học, mô tả bản đồ và mô tả topology.
Đối tượng không gian của BĐ số gồm: Các điểm
khống chế tọa độ, địa giới hành chính, các thửa đất,
các lô đất, các công trình xây dựng, hệ thống giao
thông, thuỷ văn và các yếu tố khác có liên quan.
Các dữ liệu không gian thể hiện các đối tượng
bản đồ qua ba yếu tố hình học cơ bản là điểm,
đường và vùng.


Cơ sở dữ liệu không gian
Thông tin vị trí các đối tượng bản đồ luôn
phải kèm theo các thông tin về quan hệ không
gian (Topology), nó được thể hiện qua ba kiểu
quan hệ: Liên thông nhau, kề nhau, nằm trong
hay bao nhau.
Ví dụ: Dữ liệu không gian của thửa đất chính
là toạ độ các góc thửa (điểm), ranh giới thửa

(đường khép kín) và miền nằm trong ranh giới.
Chúng được mô tả bằng ký hiệu bản đồ dạng
đường.


Cơ sở dữ liệu thuộc tính
CSDL thuộc tính (CSDL phi không gian): Là
những diễn tả đặc tính, số lượng, mối quan hệ của các
hình ảnh bản đồ với vị trí địa lý của chúng.
Cần phân biệt hai loại thuộc tính sau đây:
- Thuộc tính định lượng: Kích thước, diện tích...
- Thuộc tính định tính: Màu sắc, tên, tính chất…
Thông thường các dữ liệu thuộc tính được thể
hiện bằng các mã và lưu trữ trong các bảng hai chiều.
Tuỳ theo đặc điểm chuyên đề và thuộc tính của
nó mà các đối tượng được xếp vào các lớp khác nhau.


Cơ sở dữ liệu thuộc tính
Ví dụ 1: Thông tin thuộc tính của dữ liệu cơ sở hạ
tầng gồm: Các loại đường, hệ thống thủy lợi, thủy
văn, mạng lưới điện, mạng lưới cấp thoát nước, các
công trình cơ sở hạ tầng...
Ví dụ 2: Thông tin thuộc tính của dữ liệu địa chính
gồm: Số hiệu thửa đất, diện tích, chủ sử dụng đất,
địa chỉ, địa danh, phân loại đất, phân hạng đất, giá
đất, mức thuế và thông tin pháp lý.
Ví dụ 3: Thông tin thuộc tính của dữ liệu về hiện
trạng rừng gồm: Số hiệu các lô rừng, tên lô, diện tích
lô, trạng thái, loài cây, trữ lượng...

Liên kết các thuộc tính và đồ họa
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.


Liên kết các thuộc tính và đồ họa
Trong ví dụ
này, ngưởi
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


Liên kết các thuộc tính và đồ họa

Courtesy Village of Garden City


3.3. CẤU TRÚC
CƠ SỞ DỮ LIỆU


3.3. CẤU TRÚC CƠ SỞ DỮ LIỆU
Khái niệm cấu trúc cơ sở dữ liệu
Một cơ sở dữ liệu bao gồm nhiều
tệp dữ liệu.
Cấu trúc cơ sở dữ liệu là: Cách
bố trí, tổ chức cơ sở dữ liệu để có thể
truy nhập dữ liệu từ một hay nhiều

tệp một cách dễ dàng.


3.3. CẤU TRÚC CƠ SỞ DỮ LIỆU
Cấu trúc cơ sở dữ liệu THUỘC TÍNH
Có 3 loại mô hình cấu trúc cơ sở dữ liệu
thuộc tính đó là:
- Cấu trúc phân cấp (dạng cây)
- Cấu trúc mạng (dạng lưới)
- Cấu trúc quan hệ


MÔ HÌNH PHÂN CẤP (DẠNG CÂY)

Ưu điểm:

Nhược điểm:

- Chặt chẽ, rõ ràng

- Dư thừa thông tin

- Đảm bảo độc lập dữ liệu
- Đảm bảo toàn vẹn dữ liệu

- Khó xử lý, đặc biệt xử lý trên
nhiều nhánh

- Dễ dàng phát triển mô hình

- Phức tạp, ít linh hoạt


MÔ HÌNH MẠNG LƯỚI
- Mô hình CSDL mạng lưới như mô hình
CSDL phân cấp, nhưng các nút có thể thiết lập
từ nhiều nguồn.
- Nghĩa là có NHIỀU nút CHA với MỘT
nút CON.
- Các liên kết trong mô hình này là một
mạng lưới.


MÔ HÌNH QUAN HỆ
- Mô hình CSDL hệ là hệ thống CSDL quan hệ.
- Hệ thống CSDL quan hệ là một tập hợp các
bảng dữ liệu. Mỗi bảng là 1 ma trận gồm 1 chuỗi
các hàng và cột giao nhau.
- Mối quan hệ giữa các bảng: Cột dữ liệu chung
giữa 2 bảng, cột dữ liệu chung này được gọi là
“khóa liên kết” để nối dữ liệu từ bảng này sang bản
kia.


MÔ HÌNH QUAN HỆ
Ưu điểm:
- Có tính độc lập cao, dễ sử dụng
- Có tính linh hoạt cao do nó đòi hỏi ít việc lập trình để
truy cập dữ liệu hơn so với các dạng mô hình khác.
- Dễ hình thức hóa do đó được nghiên cứu, PT và cho

nhiều kết quả lý thuyết cũng như ứng dụng trong thực tế.
Nhược điểm:
- CSDL thường hoạt động chậm hơn so với các dạng
khác. Tuy nhiên trong đkiện hiện nay khi HT máy tính ngày
càng PT thì sự chậm trễ này được khắc phục đáng kể.
- Công việc thiết kế CSDL đòi hỏi kỹ năng chuyên
môn cao.


3.3. CẤU TRÚC CƠ SỞ DỮ LIỆU
Dữ liệu trong hệ GIS còn được gọi là thông tin
không gian. Dạng dữ liệu này bao gồm các thông tin có
tính đồ họa chỉ rõ hình dạng, phạm vi không gian, vị trí
địa lý của một thực thể trong thế giới thực được khái quát
hóa thành các đặc tính địa lý như điểm, đường hay vùng
trên bản đồ dưới dạng raster hoặc vector.
Như vậy có hai cách cơ bản nhất cho việc biểu
diễn dữ liệu KHÔNG GIAN:
1

DỮ LIỆU RASTER

2

DỮ LIỆU VECTOR