Chương MÔ TẢ THÔNG TIN TRONG HTTTĐL 56 Mức độ mô tả thông tin H5.1 Mức độ mô tả thông tin Những MHDL HTTTĐL Một CSDL HTTTĐL thể khía cạnh giới thực Mỗi CSDL HTTTĐL tập hợp liệu có liên quan tới không gian, kiện phản ánh thực tế Ta có khái niệm: “Mơ hình (Model) tập hợp nguyên tắc để mô tả liệu tổ chức hợp lý CSDL, đơi ngụ ý thích, giải mơ tả liệu tập hợp thao tác vận hành liệu này” 57 Trong HTTTĐL, sử dụng “MHDL” để xây dựng mơ hình máy tính trình bày khía cạnh giới thực mà quan tâm MHDL sử dụng HTTTĐL Quá trình tổ chức thơng tin liên quan với q trình tổ chức liệu (miêu tả, biểu diễn giới thực cách sử dụng liệu) Mức thấp mô tả thơng tin sử dụng thuật ngữ mơ hình liệu-MHDL (Peuquet, 1991) Có nhiều MHDL sử dụng HTTTĐL, gồm: Mơ hình tổng qt Ê Mơ hình mì ống – (Spaghetti model) MHDL – (Basic data models) Ê Vector Ê Raster Mơ hình khơng gian – (Spatial models) Ê Mơ hình hình học phẳng Ê Mơ hình topology phẳng Mơ hình bề mặt - (Surface models) Ê Mơ hình số độ cao-(Digital Elevation Models -DEMs) Ê Mơ hình mạng tam giác –(Triangular Irregular Network -TIN) Mơ hình tốn học-(Mathematical models) Mơ hình khái niệm-(Conceptual models) Ê Mơ hình Thực thể - mối quan hệ (Entity-Relationship (ER)) 58 Ê Mơ hình Thực thể - mối quan hệ nâng cao (Enhanced Entity- Relationship (EER)) Ê Mơ hình thực thi – (An implementation model) Ê Mơ hình quan hệ-(Relational model) Mơ hình ngữ nghĩa – (Semantic models) Ê Mơ hình hướng đối tượng (Object-oriented model) Ê Mơ hình chức (Functional model) Những mơ hình có thứ bậc-(Hierarchical models) Ê quadtrees, strip trees Mơ hình độc quyền (Proprietary models) Ê Arc/Info Ê ERDAS Ê Geovision Ê Grass Ê Caris Ê DBMS based Ê Ingres Ê Oracle Ê Postgres Một số mơ hình nói tới sách này, phần lớn chúng MHDL mô tả 59 HTTTĐL gồm mơ hình mơ tả khía cạnh lựa chọn giới thực Thực tế khơng có giới hạn khía cạnh này, khơng có giới hạn MHDL Do vậy, ý nghĩa MHDL hữu ích Cấu trúc liệu Mức cao MHDL cấu trúc liệu, liên quan với thiết kế trình tổ chức thông tin Thể định hướng tổ chức liệu thường liên quan tới phần mềm không xem xét phần cứng Cấu trúc file Thể định hướng phần cứng liệu, lưu trữ vật lý liệu số loại ổ cứng, băng từ hay liên quan tới phần cứng độc lập Cấu trúc liệu mô tả Cấu trúc liệu mô tả thể thiết kế thực trình tổ chức thơng tin phi thuộc tính khơng gian (non-spatial data) Như phần lớn hệ thống thông tin thực ngày dựa mơ hình CSDL Quan hệ- relational hướng đối tượng object-oriented Cấu trúc liệu quan hệ 60 Cấu trúc liệu quan hệ Đặc điểm cấu trúc liệu quan hệ (Hình 5.3) Ì Mối quan hệ tập hợp (ký hiệu, biểu tượng, đặc điểm yếu tố) tương ứng hàng bảng Ì Số lượng tập hợp yếu tố mối quan hệ gọi phần tử Ì Các phần tử tạo nên thuộc tính đối tượng tương ứng với cột bảng Ì Số lượng thuộc tính gọi mức độ Ì Mỗi mối quan hệ xác định gọi khóa gốc Khóa gốc cột hay phối hợp cột cho giá trị hàng có PK nhất, điều cho phép sử dụng PK liên kết liệu bảng khác 61 Ì Những bảng liệu khác có khóa gốc gọi khóa ngồi foreign keys Ì Để đảm bảo tính tồn vẹn liệu, mối quan hệ phải chuẩn hóa dựa dạng chuẩn hóa Cấu trúc liệu hướng đối tượng (Object-oriented data structure) Hình 5.4 Cấu trúc liệu hướng đối tượng Khơng giống mơ hình quan hệ, there is not a formalized object-oriented data structure Cấu trúc dựa thực hướng đối tượng khác có cấu trúc khác nhau, giải thích thuật ngữ tổng quát khái niệm tính xác định62 object identify, Cấu trúc-object structure type constructors (Elmasri and Navathe, 1994) Một đối tượng phức tạp cấu trúc từ đối tượng đơn giản Mỗi đối tượng xem phần (i, c, v) đó: i = Xác định (he object's unique identifier (OID)) c = Cấu trúc (chỉ chế tạo giá trị đối tượng) v = giá trị đối tượng (object value) MHDL không gian Có hai mơ hình để biểu diễn thành phần khơng gian thơng tin địa lý raster vector 63 Hình 4.8 Mơ hình raster vector biểu diễn Thế giới thực Mơ hình Raster (Raster model) Mơ hình raster dựa hệ thống hiển thị, định vị lưu trữ liệu địa lý cách sử dụng ma trận lưới ô (cell) Những biểu diễn tọa độ pixcel trung tâm (centroid) Lần lượt cell hay pixel có thuộc tính liệu riêng biệt gán cho chúng Độ phân dải liệu raster tùy thuộc vào kích cỡ pixel hay kích cỡ lưới, từ vài milimet tới nhiều kilomet Mơ hình raster liệu mảng hai chiều (two-dimensional), thông tin khác lưu trữ lớp phủ rừng (forest cover), kiểu đất (soil type), sử dụng đất (land use), môi trường đất ướt (wetland habitat), hay kiểu liệu khác 64 Với mơ hình raster, diện tích nghiên cứu chia thành lưới đặn ô, gồm hàng cột, toạ độ pixel t ính từ góc trái Mơ hình Vector (Vector model) Mơ hình vector mơ hình "điểm-đường-vùng" biểu diễn đối tượng dạng điểm, đường vùng Hệ tọa độ Đềcac (Cartesian coordinates) (ví dụ x, y) thuật tốn máy tính tọa độ xác định điểm sử dụng hệ thống vector Những đường hay cung chuỗi điểm Diện hay vùng (polygon) lưu trữ thứ tự điểm, điểm đầu cuối có vị trí, diện đóng kín xác định Cấu trúc liệu đồ họa (Graphical data structures) Cấu trúc liệu Raster (Raster data structure) 65 Hình 4.6 Vector biểu diễn giới (Koeln et al 1994; and Huxhold 1991) Có nhiều cấu trúc liệu vector, bao gồm: Spaghetti Spaghetti Có lẽ đơn giản mơ hình HTTTĐL mơ hình spaghetti model, Về chất mơ hình vẽ đồ, với chúng điểm, đường chuỗi ký tự biểu diễn đơn vị trí Hầu khơng có mơ tả rõ ràng cấu trúc Topology Ranh giới chung polygon kề ghi lần 69 Mơ hình khơng hữu hiệu phân tích khơng gian, nhiên hữu hiệu việc tái sản xuất đồ số mà không cần lưu trữ quan hệ khơng gian Hình 4.9 MHDL Spaghetti Mơ hình (line-for-line) tương tự đồ giấy thường liệu tạm thời số hóa 70 Spaghetti Hierarchical (cấu trúc phân cấp) 71 hierarchical 72 Hình 4.3 MHDL phân cấp Topological (cấu trúc hình học) Cấu trúc liệu vector trợ giúp mục đích trì mối quan hệ không gian cách lưu giữ thông tin liền kế 73 topological Mơ hình topology sử dụng rộng rãi việc mã hóa mối quan hệ khơng gian Topology phương pháp tốn học dùng để định nghĩa quan hệ không gian Một số khái niệm mơ hình topology phần mềm ArcInfo: Arc (cung): chuỗi điểm bắt đầu kết thú node Node (điểm nút): - Là điểm giao hay nhiều arc - Điểm kết thức arc 74 - Điểm riêng biệt Polygon (vùng): chuỗi khép kín arc thể ranh giới vùng Topology ghi bảng liệu cho loại yếu tố không gian: polygon, node arc Dữ liệu tọa độ ghi bảng thứ tư Dữ liệu thuộc tính thường lưu trữ bảng quan hệ, trường chứa ID đối tượng khơng gian Ưu điểm: Phân tích không gian thực không sử dụng liệu tọa độ, giảm thời gian phân tích Nhược: Cập nhật hóa mơ hình topology nhiều thời gian Hình 4.10 node topology 75 Hình 4.11 arc topology 76 Hình 4.12 polygon topology 4.3 So sánh hệ thống Raster Vector (Vector hay Raster?) PP Thuận tiện Cấu trúc đơn giản Tương thích với liệu vệ tinh Raster Khơng thuận tiện Yêu cầu lưu trữ nhiều máy tính Tùy thuộc vào kích cỡ pixel, sản phẩn in ấn không đẹp liệu ảnh quét Chuyển đổi hệ thống tọa độ khó khăn Qui trình phân tích khơng gian đơn giản Rất khó mơ tả mối quan hệ hình học Cấu trúc phức tạp Yêu cầu lưu trữ Vector Mối quan hệ hình học trì Tạo in đẹp Khơng thích hợp liệu viễn thám Phần cứng phần mềm đắt tiền Một số phân tích khơng gian khó khăn phân tích chồng lớp đồ vector (Overlaying) nhiều thời gian 77 So sánh hai mơ hình, câu hỏi đặt khơng phải “mơ hình tốt?” mà điều kiện tốt kia? Trả lời câu hỏi thứ hai, xem xét bốn vấn đề: Ê Độ xác tọa độ coordinate precision Ê Tốc độ xử lý speed of processing Ê Những yêu cầu lưu trữ storage requirements Ê Kiểu liệu đại diện type of data being represented 5.4 Cấu trúc liệu quan hệ địa lý (The georelational data structure) CTDLQHĐL phát triển để điều khiển, xử lý liệu địa lý: Nó cho phép liên kết, kết hợp không gian (graphical) liệu phi khơng gian (non-spatial) (mơ tả) Nó cấu trúc sử dụng phần mềm vector HTTTĐL Cả liệu không gian phi không gian lưu trữ bảng quan hệ Ê Dữ liệu điểm, đường, vùng lưu trữ bảng thuộc tính riêng biệt (separate feature attribute tables (FAT) (Hình ) 78 Những yếu tố đồ họa 79 Cấu trúc liệu quan hệ địa lý Trong FAT, thực thể gán feature identifier (FID) Thơng tin hình lưu trữ dùng phương pháp tương tự cấu trúc liệu hình học mô tả bên Dữ liệu phi không gian lưu trữ bảng quan hệ o Những thực thể không gian bảng quan hệ phi không gian liên kết FID cchung (hình) 80