cấu trúc dữ liệu raster và vector

6 Các đối tượng địa lý khi được biểu diễn trên máy tính được biết đến ở 2 dạng: cấu trúc dữ liệu raster và cấu trúc dữ liệu vector.. 1 CẤU TRÚC RASTER Khái niệm Mô hình raster biểu diễn

Trang 1

CẤU TRÚC DỮ LIỆU RASTER VÀ VECTOR

1 CẤU TRÚC RASTER 1

2 CẤU TRÚC VECTOR 3 2.1

Cấu trúc Spaghetti 4 2.2

Cấu trúc Topology 5

3 ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA CẤU TRÚC VECTOR VÀ RASTER 6

Các đối tượng địa lý khi được biểu diễn trên máy tính được biết đến ở 2 dạng: cấu trúc dữ liệu raster và cấu trúc dữ liệu vector

1 CẤU TRÚC RASTER

Khái niệm

Mô hình raster biểu diễn không gian như là một ma trận số nguyên, mỗi giá trị số nguyên đại diện cho một thuộc tính, vị trí của số nguyên chính là vị trí của đối tượng

Thí dụ:

Trang 2

Hình 1: Mô hình dữ liệu raster và vector

Hình 2: Mô hình dữ liệu raster và vector

Liên hệ với thế giới thực: mỗi pixel sẽ tương ứng với một ô nào đó trong thế giới thực

Trong cấu trúc raster:

- Đường được biểu diễn bằng những pixel có cùng giá trị f(x,y) liên tiếp nhau

- Vùng được xác định thành một mạng gồm nhiều pixel có cùng giá trị thuộc tính f(x,y)

Trang 3

Hình 3: Cấu trúc dữ liệu raster

Cấu trúc lưu trữ raster cơ bản:

- Cấu trúc lưu mã chi tiết (exhaustive enumeration)

- Cấu trúc lưu mã run length (run-length encoding)

Đối với cấu trúc lưu mã chi tiết, mỗi một điểm lưới được gắn với giá trị duy nhất,

vì vậy dữ liệu không được nén gọn

Cấu trúc lưu mã chạy dài có ý nghĩa như là một kỹ thuật nén dữ liệu nếu raster

chứa các nhóm điểm lưới có cùng một giá trị Khi đó thay vì phải lưu trữ riêng cho từng điểm lưới, cấu trúc này lưu trữ theo từng thành phần có một giá trị duy nhất

và số lượng điểm lưới chứa đựng giá trị đó

Hình : Minh họa cấu trúc mã chi tiết

Trang 4

Hình 4: Minh họa cấu trúc mã run length

2 CẤU TRÚC VECTOR

Khái niệm

Các đối tượng không gian khi biểu diễn ở cấu trúc dữ liệu vector được tổ chức dưới dạng điểm (point), đường (line) và vùng (polygon) (xem hình 2 trang 2), và được biểu diễn trên một hệ thống tọa độ nào đó Đối với các đối tượng biểu diễn trên mặt phẳng, mỗi đối tượng điểm được biểu diễn bởi một cặp tọa độ (x, y); đối tượng đường được xác định bởi một chuỗi liên tiếp các điểm (vertex), đoạn thẳng được nối giữa các điểm (vertex) hay còn gọi là cạnh (segment), điểm bắt đầu và điểm kết thúc của một đường gọi là các nút (node); đối tượng vùng được xác định bởi các đường khép kín

Hình 5: Minh họa đối tượng đường gồm có các nút, điểm, cạnh

Hai loại cấu trúc được biết đến trong cấu trúc dữ liệu vector là cấu trúc Spaghetti và cấu trúc Topology Cấu trúc Spaghetti ra đời trước và được sử dụng cho đến ngày nay ở một số các phần mềm GIS như: phần mềm Arcview GIS, ArcGIS, MapInfo,… Cấu trúc Topology ra đời trên nền tảng của mô hình dữ liệu cung – nút (Arc - Node)

Trang 5

2.1 Cấu trúc Spaghetti

Trong cấu trúc dữ liệu Spaghetti, đơn vị cơ sở là các cặp tọa độ trên một không gian địa lý xác định Do đó, mỗi đối tượng điểm được xác định bằng một cặp tọa

độ (x, y); mỗi đối tượng đường được biểu diễn bằng một chuỗi những cặp tọa độ (xi, yi); mỗi đối tượng vùng được biểu diễn bằng một chuỗi những cặp toạ độ (xj,

yj) với điểm đầu và điểm cuối trùng nhau

Thí dụ:

Hình 6: Minh họa dữ liệu Spaghetti

Cung AB (xA, yA), (xB, yB)

Vùng a (xA, yA), (xa1, ya1), …, (xa5, ya5) , (xB, yB), (xA, yA)

Vùng b (xA, yA), (xb1, yb1), (xb2, yb2), (xb3, yb3) , (xB, yB), (xA, yA)

Bảng 1: Bảng mô tả đặc trưng của cấu trúc Spaghetti

Đặc điểm: Cấu trúc Spaghetti không ghi nhận đặc trưng kề nhau của hai vùng kề nhau, nghĩa là tại hai vùng kề nhau sẽ có hai cạnh chung kề nhau, cạnh chung của hai vùng kề nhau là hai cạnh độc lập nhau Ở thí dụ trên vùng a và vùng b có chung cạnh AB

2.2 Cấu trúc Topology

Cấu trúc Topology còn được gọi là cấu trúc cung – nút (arc - node) Cấu trúc này được xây dựng trên mô hình cung – nút, trong đó cung là phần tử cơ sở Việc xác định các phần tử không gian dựa trên các định nghĩa sau:

Trang 6

- Mỗi cung được xác định bởi 2 nút, các phần tử ở giữa 2 nút là các điểm điều khiển (vertex), các điểm này xác định hình dạng của cung

- Các cung giao nhau tại các nút, kết thúc một cung là nút

- Vùng là tập hợp các cung khép kín, trong trường hợp vùng trong vùng thì phải có sự phân biệt giữa cung bên trong và cung bên ngoài

Trong cấu trúc Topology, các đối tượng không gian được mô tả trong bốn bảng dữ liệu: bảng tọa độ cung, bảng topology cung, bảng topology nút và bảng topology vùng Giữa các bảng này có quan hệ với nhau thông qua cung Từ đây, ta có thể phân tích các quan hệ của các đối tượng không gian trên cùng một hệ tọa độ

Thí dụ:

Hình 7: Minh họa dữ liệu Topology

Topology Vùng

Vùng ngoài vùng a và b Vùng ngoài

Bảng 2: Bảng topology vùng

Topology Cung

Trang 7

AaB A B Vùng ngoài a

Bảng 3: Bảng topology cung

Topology nút

Bảng 4: Bảng topology nút

Dữ liệu tọa độ cung Cung Nút đầu (x,y) Đỉnh vertex (x,y) Nút cuối (x,y)