bài giảng tổng quan về cơ sở dữ liệu trong hệ thống thông tin địa lý

Hệ cơ sở dữ liệu CSDL: đến một cơ quan, một tổ chức, một chuyên ngànhkhoa học tự nhiên, xã hội được lưu trữ trong máytính theo một quy định nào đó cho phép người sửdụng truy xuất hoặc sử

Chương II: Tổng quan về cơ sở dữ

liệu trong hệ thống thông tin địa lý

liệu trong hệ thống thông tin địa lý

1/5/2013

Các tập dữ liệu chứa các thông tin liên quanđến một cơ quan, một tổ chức, một chuyên ngành

II.1 Hệ cơ sở dữ liệu (CSDL):

đến một cơ quan, một tổ chức, một chuyên ngànhkhoa học tự nhiên, xã hội được lưu trữ trong máytính theo một quy định nào đó cho phép người sửdụng truy xuất hoặc sửa đổi tập tin ( data base)

II.1.2.Hệ quản trị cơ sở dữ liệu

(HQTCSDL)

ĐN : Là phần chương trình để có thể xử lý, thay đổicác tập dữ liệu

Nhiệm vụ: Cung cấp cách lưu trữ, truy vấn thông

Nhiệm vụ: Cung cấp cách lưu trữ, truy vấn thôngtin trong cơ sở dữ liệu sao cho vừa thuận lợi vừahiệu quả

Một số hệ quản trị hiện nay: database, SQL server,micrsoft Access, posgis

II.1.3.Mô hình CSDL

1 Mô hình phân cấp (hierarchical models)

Là sự kết hợp của nhiều cấp độ cơ bản có liênquan, trong thực tế nó là một cây theo thứ tự

quan, trong thực tế nó là một cây theo thứ tự

Nhược điểm:

Có nhiều dư thừa dữ liệu trong tập dữ liệunày sang một dữ liệu khác

Hình Biểu diễn bản đồ A bằng mô hình phân cấp

Khoa

Môn học Giảng viên Sinh viên

2.Mô hình mạng(Network model)

Là tập hợp các mức độ cơ bản đã được kết nối, loại cấu trúc này được xem như là cấu trúc phân cấp có nhiều mạng kết nối.

Ưu điểm : Tiết kiệm thời gian tìm kiếm

Ưu điểm : Tiết kiệm thời gian tìm kiếm

Nh ược: Quan hệ giữa các dữ liệu phức

tạp,cấu trúc thì không thể nhìn thấy rõ ràng

Dư thừa dữ liệu.

Biểu diễn bản đồ A bằng mô hình lưới

Bảng đăng ký

Trong thực tế các dữ liệu thường không thể

mô tả chúng bằng mô hình phân cấp hoặc mô

hình mạng

3 Mô hình quan hệ

3 Mô hình quan hệ

Mô hình dữ liệu quan hệ dựa trên khái niệm

toán học với tên gọi (relation) và biểu diễn vật lý

là các bảng (table)

Mô hình quan hệ dữ liệu gồm 3 thành phần sau:

Cấu trúc dữ liệu (data structure) : Dữ liệu cấutrúc theo dạng bảng bao gồm nhiều hàng và cột

Ví dụ: cho bảng có tên sau “Quản lý SV”

ID Họ tên Điểm hoc tập Điểm rèn luyện

Thao tác dữ liệu ( data manipulation) : Sử dụng ngôn ngữ SQL để truy vấn dữ liệu chứa trong bảng.

VD: Tìm mã sinh viên, họ tên sinh

VD: Tìm mã sinh viên, họ tên sinh viên có điểm học tập ≥ 7.0 và điểm rèn luyện thuộc loại “tốt”

ID Họ tên Điểm hoc tập Điểm rèn luyện

110070001 Nguyễn Trường

110070002 Phan Thoại

select ID, Họ tên from Quản lý SV

where Điểm học tập ≥ 7.0 and điểm rèn luyện = ‘tốt’

110070002 Phan Thoại

110070003 Lê Nguyễn Phương

Toàn vẹn dữ liệu ( data integrity): Các phương tiện dùng

để đặc tả các quy tắc nghiệp vụ nhằm duy trì tính toàn vẹn của dữ liệu khi thao tác

liệu khi thao tác

- Trong mô hình quan hệ thì CSDL được đặt trong các bảng có quan hệ với nhau,

- Hệ QTCSDL có khả năng kết nối dữ liệu từ nhiều bảng để tạo thành bảng duy

liệu từ nhiều bảng để tạo thành bảng duy nhất.

- Để phân biệt bảng ghi người ta chọn

ra một trường làm khóa chính ( khóa chính không được trùng nhau hoặc rỗng)

Có 4 khả năng tồn tại giữa các bảng

- Quan hệ 1-1 :Khóa trường trong bảng là duy nhất,không có sự trùng lặp trong các trường khóa

- Quan hệ nhiều - 1: cho phép bảng mới có nhiều

- Quan hệ nhiều - 1: cho phép bảng mới có nhiềugiá trị trong trường khóa tương ứng của trường cóquan hệ của bảng hiện có

- Quan hệ 1 – nhiều: Đòi hỏi trường khóa chínhcủa bảng mới là duy nhất nhưng khóa ngoại củabảng mới có thể khớp với nhiều mục

- Quan hệ nhiều – nhiều : không có quan hệ tồn tạigiữa các trường khóa trong bảng

4 Mô hình quan hệ thực thể (entity relationship model )

Mô hình này dựa trên quan niệm

về thế giới đối tượng được gọi là thực thể, và mối quan hệ giữa chúng.Các

thể, và mối quan hệ giữa chúng.Các thực thể mô tả trong CSDL bởi một tập các thuộc tính

Ưu điểm: CSDL luôn nhất quán

Hỗ trợ thiết kế, tổ chức thông tin, tương thích với mô hình quan hệ

5 Mô hình hướng đối tượng

Dựa trên cơ sở các gói dữ liệu

mà mã liên quan đến đối tượng

Đây là mô hình hiện đại được nhiều nước sử dụng và có nhiều

nhiều nước sử dụng và có nhiều

ứng dụng trong ngôn ngữ lập trình

cũng như trong giải pháp về phần

cứng, phần mềm.

II.2.Cấu trúc CSDL trong GIS

CSDL không gian

CSDL không gian CSDL thuộc tính

trúc hợp lý thuận lợi cho quản lý, lưu trữ, sửa đổi, khai thác theo mục đích sử dụng.

K h o ân g

g ia n

CSDL trong gis

T h u o äc tín h

II.2.1 CƠ SỞ DỮ LIỆU KHÔNG GIAN

CSDL không gian: là CSDL có chứa trong nó những thông tin về định

vị của đối tượng.

vị của đối tượng.

Dữ liệu không gian có 3 dạng:

+) Dạng điểm:

+) Dạng đường:

+) Dạng vùng:

X,Y X,Y

X,Y

X,Y

• Cấu trúc Vector

Cấu trúc Raster

• Cấu trúc Raster

Dòng

Để quy các dữ liệu không gian về

3 loại trên , cần xác định:

- Vị trí của đối tượng

- Đặc trưng của đối tượng

- Mối quan hệ giữa các đối tượng

Tất cả các yếu tố đối tượng trong HTTĐL đều

có thể được mô tả theo kiểu cấu trúc dữ liệuvector và raster

A Cấu trúc dữ liệu vector:

-) điểm : được mô tả bởi cặp tọa độ (x,y) trong

một hệ thống tọa độ nhất định

một hệ thống tọa độ nhất định

Đặc điểm:

- Là toạ độ đơn (x,y)

- Không cần thể hiện chiều dài và diện tích

Số liệu vector được biểu thị dưới dạng điểm (Point).

-) Dạng đường: Đường được xác định như một tập

hợp dãy của các điểm

Đặc điểm:

• Là một dãy các cặp toạ độ

• Một arc bắt đầu và kết thúc bởi node

• Các arc nối với nhau và cắt nhau tại node

• Hình dạng của arc được định nghĩa bởi các điểm

vertices

• Độ dài chính xác bằng các cặp toạ độ

Số liệu vector được biểu thị dưới dạng Arc

Vùng được xác định bởi ranh giới các đường thẳng Các đối tượng địa lý có diện tích và đóng kín bởi một đường được gọi là đối tượng vùng polygons

Đặc điểm:

- Polygons được mô tả bằng tập các đường (arcs) và điểm nhãn (label points)

điểm nhãn (label points)

- Một hoặc nhiều arc định nghĩa đường bao của vùng

- Một điểm nhãn label points nằm trong vùng để mô

tả, xác định cho mỗi một vùng.

B.Cấu trúc dữ liệu raster:

Mô hình dữ liệu dạng raster phản ánh toàn bộ vùng nghiên cứu dưới dạng một lưới các ô vuông hay điểm ảnh (pixcel).

Đặc điểm:

Mỗi một điểm ảnh (pixcel) chứa một giá trị.

Các điểm được xếp liên tiếp từ trái qua phải và từ trên xuống

Các điểm được xếp liên tiếp từ trái qua phải và từ trên xuống dưới.

Một tập các ma trận điểm và các giá trị tương ứng tạo thành một lớp (layer).

Trong cơ sở dữ liệu có thể có nhiều lớp.

Mối liên hệ không gian giữa các đối

tượng trong mô hình topology

Điểm – điểmĐiểm - đườngĐiểm - vùng

Điểm - vùngĐường – đườngĐường - vùngVùng - vùng

Vùng – vùng đường – đường Đường - vùng

Nén ảnh là quá trình làm giảm lượng thông

tin dư thừa trong dữ liệu gốc

Có 2 phương pháp nén:

Có 2 phương pháp nén:

- Nén chính xác : Nén không mất thông tin,

phương pháp này cho ta chính xác dữ liệu gốc

sau khi nén

- Nén có mất thông tin : Với dữ liệu này ta sẽ

không thu được dữ liệu như bản gốc sau khi nén

ĐN: CSDL thuộc tính (dữ liệu phi không gian) :

Là cơ sở phản ánh tính chất của các đối tượngkhác nhau

+) Cấu trúc dữ liệu thuộc tính có dạng bảng:

Cột ( trường )

Giá trị Dòng

Giá trị thuộc tính

+) Ngoài ra dữ liệu không gian còn bao gồm các hình thức trình bày chuẩn của mỗi yếu tố ( màu sắc, lực nét, kiểu đường…).

+) DL thuộc tính có thể nhập từ

+) DL thuộc tính có thể nhập từ các bảng dữ liệu, các tệp văn bản, hoặc từ các phần mềm khác.

Với cùng một đối tượng , có thể liên kết dữ

liệu không gian và dữ liệu thuộc tính

Mối liên kết có thể được thực hiện bằng 2

Mối liên kết có thể được thực hiện bằng 2

II.3.1 Thu thập dữ liệu

a Thu thập dữ liệu địa lý:

-Thu thập dữ liệu bằng đo đạc mặt đất

-Thu thập dữ liệu bằng đo đạc mặt đất

- Thu thập dữ liệu từ ảnh hàng không và ảnh vệ tinh

- Số hóa bản đồ đang có giá trị sử dụng

b Thu thập các dữ liệu thuộc tính

- Thu thập số liệu từ mạng lưới tổ chức ngành, cơ quan

điều tra cơ bản của ngành.

Một CSDL nếu sẽ không có giá trị sử dụng nếu

không cập nhật thông tin

Việc cập nhật thường theo chu kỳ của các tư liệu Việc cập nhật thường theo chu kỳ của các tư liệu ảnh hàng không, ảnh vệ tinh, số liệu thống kê

2.4.1 Bảo toàn dữ liệu

1.An toàn dữ liệu

3 Mất dữ liệu

Mất dữ liệu thường do hỏng phần mềm hoặc

phần cứng của máy.

Thông thường dữ liệu thường phải được lưu

trong usb, đĩa CD, ổ cứng khác…

trong usb, đĩa CD, ổ cứng khác…

4 Bảo mật thông tin

Hệ thống dữ liệu cần có cơ chế bảo vệ khả

năng truy nhập dữ liệu

Bài tập

Câu 1: So sánh cấu trúc raster và cấu trúc vector

(Nêu rõ ưu nhược điểm từng cấu trúc) ?

Câu 2 : Sử dụng cấu trúc vector, Rastor trong

những trường hợp nào ?

Câu 3 : Cấu trúc dữ liệu dạng gì?

Câu 4: Cho các thông số của con sông như sau,hãy chỉ ra dữ liệu không gian , dữ liệu thuộc tính( định tính , định lượng ) của con sông đó?

Hình dạng, chiều dài,chiều rộng, diện tích,tọa độ điểm dọc theo đường mép nước, tốc độdòng chảy, màu sắc, lực nét, kiểu đường,

dòng chảy, màu sắc, lực nét, kiểu đường,