Chương 4 Cơ sở dữ liệu trong GIS

Chương 4. CƠ SỞ DỮ LIỆU TRONG GIS 4.1. Giới thiệu chung về dữ liệu. 4.2. Cơ sở dữ liệu không gian. 4.2.1. Các đối tượng dữ liệu không gian. 4.2.2. Cấu trúc dữ liệu. - Cấu trúc dữ liệu Raster. - Cấu trúc dữ liệu Vector. 4.2.2.1. Cấu trúc Raster Cấu trúc raster: là kiểu cấu trúc dữ liệu mô tả không gian dưới dạng lưới các ô vuông (các pixel hay điểm ảnh). Một ma trận số nguyên, mối giá trị số nguyên đại diện cho một thuộc tính, vị trí của số nguyên chính là vị trí của đối tượng. Dữ liệu trong mô hình Raster được tổ chức thành ma trận các cell (ô). Điểm: Được thể hiện bằng một pixel. Đường: Được thể hiện bằng một chuỗi các pixel. Vùng: Được thể hiện bằng một nhóm các pixel. • Điểm • Đường • Vùng Pixell. Cell là một đơn vị cơ bản cho một lớp dạng Grid. Mỗi cell được gắn một giá trị số ( số nguyên, số thập phân hay không giá trị - no data). Những cell có giá trị giống nhau mô tả cùng đối tượng. Kích thước pixell: 20mDiện tích bao trùm bởi một pixell là: 400m2 Kích thước pixell: 10m Diện tích bao trùm bởi một pixell là: 100m2 Ưu điểm của cấu trúc dữ liệu Raster. Cấu trúc đơn giản, đồng nhất. Dễ chồng ghép bản đồ với các dữ liệu viễn thám. Dễ phân tích không gian, nhất là không gian liên tục. Dễ mô hình hóa. Nhược điểm của cấu trúc dữ liệu Raster. Cần nhiều bộ nhớ. Khi giảm độ phân giải để giảm khối lượng dữ liệu sẽ làm giảm độ chính xác hay làm mất thông tin. Khó biểu hiện các mối quan hệ không gian. Không thích hợp với phân tích mạng. Đồ họa không đẹp. Phương pháp nén lưu trữ dữ liệu raster. Raster (n × m): n × m × 3 giá trị cần lưu trữ - dung lượng dữ liệu lớn cần nén dữ liệu. (n hàng × m cột × 3 giá trị tọa độ x, y và giá trị thuộc tính = n × m × 3) Nén dữ liệu: Cách thức mã hóa để lưu trữ dữ liệu với dung lượng thấp. 4 phương pháp nén dữ liệu: - Nén theo đường biên của vùng (Chain codes). - Nén theo hàng cột (Run – length codes). - Nén theo khối ( Block codes). - Nén theo cây tứ phân ( Quadtree block). Phương pháp nén dữ liệu theo đường biên của vùng (Chain codes). B1: Xác định các vùng riêng biệt (giá trị, hình học) B2: Đối với mỗi vùng Xác định điểm bắt đầu của đường biên (trên, bên trái). Từ điểm bắt đầu, theo đường biên (chiều kim đồng hồ) xác định giá trị hướng và bước nhảy. B3: Lặp lại bước 2 đến hết các vùng. 0 1 2 3 Ưu điểm: Là phương pháp nén dữ liệu raster hiệu quả. Dễ dàng tiến hành tính chu vi và diện tích, nhận biết lồi lõm, thay đổi hướng đột ngột. Nhược điểm: Khó khăn trong phân tích chồng xếp. Dư thừa dữ liệu vì đường biên lưu trữ hai lần. Phương pháp nén theo hàng cột (Run – length codes). Theo từng vùng Các điểm trên mỗi đơn vị bản đồ được lưu trữ theo hàng từ trái qua phải từ cell đầu đến cell cuối. Hàng Cột Hàng 1: 2,3 5,7 Hàng 2: 2,7 Hàng 3: 4, 6 Hàng 4: 4, 6 Hàng 5 : 2, 6 Hàng 6: 2, 6 Hàng 7: 4, 8 Hàng 8: 6, 8 Ưu điểm: Thích hợp cho việc lưu trữ dữ liệu trong máy tính có bộ nhớ ít. Nhược điểm: Khó khăn trong quá trình xử lý và phân tích dữ liệu. Phương pháp nén theo khối ( Block codes). Dưới dạng nén theo khối – block code gồm: - 7 block 4 đơn vị ô vuông - 7 block 1 đơn vị ô vuông Phương pháp này có hiệu quả với các vùng có diện tích lớn và hình dạng các đường biên đơn giản, có thể kiểm tra sự co giãn về hình dạng của vùng. Phương pháp nén theo cây tứ phân ( Quadtree block). Thể hiện sự chia liên tục của dạng ma trận 2n x 2n thành dạng cây 4 nhánh ưu điểm của phương pháp nén hình cây: - Dễ tính toán diện tích chu vi của các vùng có hình dạng chuẩn - Có thể giam bớt sự lưu trũ với các độ phân giải khác nhau Nhược điểm : - Khó khăn cho việc chọn các mô hình, giải pháp - Một vùng có thể chia thành rất nhiều phần gây khó khăn cho việc truy nhập DL