Luận văn thạc sĩ công nghệ thông tin Mô hình dữ liệu không gian áp dụng cho mạng lưới cấp nước

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG *** LÝ THẮNG CƯỜNG MÔ HÌNH DỮ LIỆU KHÔNG GIAN ÁP DỤNG CHO MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Đồng Nai, Năm 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG LÝ THẮNG CƯỜNG MÔ HÌNH DỮ LIỆU KHÔNG GIAN ÁP DỤNG CHO MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC Chuyên ngành: Công nghệ thông tin Mã số: 60480201 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. TRẦN VĨNH PHƯỚC Đồng Nai, năm 2013 LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình nghiên cứu và thực hiện luận văn này, tôi đã nhận được sự hướng dẫn tận tình của giảng viên hướng dẫn khoa học Thầy PGS.TS. Trần Vĩnh Phước. Tôi xin tỏ lòng biết ơn chân thành Thầy đã tận tình giúp đỡ, truyền thụ những kiến thức quý báu giúp tôi vượt qua được những khó khăn để hoàn thành đề tài. Xin cảm ơn quý thầy cô giảng dạy lớp cao học Công nghệ thông tin khóa 2 cùng tất cả các thầy cô Khoa Công nghệ thông tin trường Đại học Lạc Hồng đã truyền thụ những kiến thức bổ ích để phục vụ cho công việc sau này và trong quá trình thực hiện luận văn. Xin cảm ơn Ban lãnh đạo Công ty TNHH một thành viên cấp nước Đồng Nai đã tạo điều kiện tốt cho tôi được được tiếp cận nghiên cứu thực tế công tác quản lý, vận hành mạng lưới cấp nước. Đặc biệt là gia đình, bạn bè, đồng nghiệp và các bạn học viên lớp Cao học khóa 2 ngành Công nghệ thông tin đã ủng hộ, động viên, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và thực hiện đề tài. Đồng Nai, tháng 09 năm 2013 Người thực hiện luận văn Lý Thắng Cường LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn “Mô hình dữ liệu không gian áp dụng cho mạng lưới cấp nước” này là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu sử dụng trong luận văn và các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn là trung thực. Đồng Nai, tháng 9 năm 2013 Học viên Lý Thắng Cường TÓM TẮT LUẬN VĂN Thành phần dữ liệu là thành phần rất quan trọng nó chiếm nhiều thời gian và kinh phí khi xây dựng một hệ thống ứng dụng GIS. Giá trị hệ thống phụ thuộc rất nhiều vào độ chính xác, tính lịch sử và tính thời sự của dữ liệu. Việc quản lý dữ liệu theo thời gian, lưu lại lịch sử thay đổi của thông tin cũng như có một mô hình dữ liệu không gian phù hợp là rất cần thiết. Đề tài “Mô hình dữ liệu không gian áp dụng cho mạng lưới cấp nước" tập trung nghiên cứu các mô hình dữ liệu không gian, cơ sở dữ liệu không gian Geodatabase về các vấn đề như các đối tượng không gian, các thành phần dữ liệu, cấu trúc dữ liệu, mối quan hệ topo giữa các đối tượng. Từ đó đề xuất một mô hình dữ liệu thích hợp cho mạng lưới cấp nước nhằm góp phần đa ́ p ư ́ ng ca ́ c nhu cầu thư ̣ c tế trong công ta ́ c qua ̉ n ly ́ ma ̣ ng lươ ́ i cấp nươ ́ c t ại Công ty Cấp nước Đồng Nai. Từ khóa: Mô hình dữ liệu không gian, Geodatabase, mạng lưới cấp nước. MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN TÓM TẮT LUẬN VĂN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1 1.2 TÍNH CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1 1.3 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 2 1.3.1 Mục đích nghiên cứu 2 1.3.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2 1.3.2.1 Đối tượng nghiên cứu 2 1.3.2.2 Phạm vi nghiên cứu 2 1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 3 1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3 1.6 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA LUẬN VĂN 4 1.7 CẤU TRÚC LUẬN VĂN 4 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH DỮ LIỆU KHÔNG GIAN 6 2.1 GIỚI THIỆU VỀ GIS 6 2.1.1 Các thành phần của GIS 7 2.1.2 Một số ứng dụng của GIS 8 2.2 MÔ HÌNH DỮ LIỆU KHÔNG GIAN 10 2.2.1 Đối tượng không gian 11 2.2.2 Phân loại đối tượng không gian 12 2.2.3 Mô hình dữ liệu không gian raster, vector 13 2.2.3.1 Mô hình raster 13 2.2.3.2 Mô hình vector 14 2.2.4 Dữ liệu thuộc tính 15 2.2.4.1 Thuộc tính không gian 16 2.2.4.2 Thuộc tính phi không gian 16 2.3 CẤU TRÚC DỮ LIỆU KHÔNG GIAN 16 2.3.1 Cấu trúc dữ liệu raster 17 2.3.1.1 Mô tả cấu trúc 17 2.3.1.2 Dạng hình học và tính topo của dữ liệu raster 18 2.3.2 Cấu trúc dữ liệu vector 20 2.3.2.1 Cấu trúc Spaghetti 20 2.3.2.2 Cấu trúc Topology 21 2.3.3 Cấu trúc TIN 23 2.3.4 Quan hệ topology giữa các đối tượng không gian 23 2.4 CẤU TRÚC DỮ LIỆU KHÔNG GIAN TRONG SQL SERVER 24 2.4.1 Kiểu dữ liệuGeography 25 2.4.2 Kiểu dữ liệu Geometry 25 2.4.3 Sự khác nhau giữa 2 kiểu dữ liệu 27 2.5 CƠ SỞ DỮ LIỆU KHÔNG GIAN GEODATABASE 29 2.5.1 Đặc điểm và các loại Geodatabase 29 2.5.1.1 Single-User Geodatabase 30 2.5.1.2 Multiuser Geodatabase 30 2.5.1.3 Tính năng đa người dùng trong Geodatabase 31 2.5.1.4 Lưu trữ trong hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ 33 2.5.2 Các đối tượng dữ liệu trong Geodatabase 35 2.5.3 Biểu diễn dữ liệu trong Geodatabase 38 2.5.3.1 Biểu diễn các đối tượng vector 38 2.5.3.2 Biểu diễn đối tượng dạng lưới với raster 39 2.5.3.3 Biểu diễn bề mặt với TIN 40 2.5.4 Tổ chức dữ liệu bên trong Geodatabase 40 2.5.4.1 Geodatabase 40 2.5.4.2 Geographic dataset 40 2.5.4.3 Object classes 41 2.5.4.4 Feature classes và Topology 41 2.5.4.5 Relationship class 41 2.5.5 Mô hình mạng trong Geodatabase 42 2.5.5.1 Geometry network 42 2.5.5.2 Logical Network 43 2.5.5.3 Các quy tắc kết nối 44 CHƯƠNG 3 : MÔ HÌNH DỮ LIỆU KHÔNG GIAN ÁP DỤNG CHO MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC 47 3.1 ĐẶC ĐIỂM CỦA DỮ LIỆU ĐƯỜNG ỐNG CẤP NƯỚC 47 3.2 ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH DỮ LIỆU MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC 50 3.2.1 Nhóm chuyên đề đường ống 51 3.2.2 Nhóm chuyên đề thiết bị cơ sở 51 3.3 CẤU TRÚC DỮ LIỆU CỦA MẠNG LƯỚI ĐƯỜNG ỐNG CẤP NƯỚC 52 3.3.1 Các lớp đối tượng của nhóm chuyên đề đường ống 52 3.3.1.1 Lớp đường ống 52 3.3.1.2 Lớp ống truyền dẫn 53 3.3.1.3 Lớp ống phân phối 53 3.3.1.4 Lớp ống nhánh 54 3.3.2 Các lớp đối tượng nhóm thiết bị cơ sở 55 3.3.2.1 Lớp thiết bị cơ sở 55 3.3.2.2 Lớp ống nối 56 3.3.2.3 Lớp trụ cứu hỏa 56 3.3.2.4 Lớp đồng hồ 57 3.3.2.5 Lớp đồng hồ tổng 57 3.3.2.6. Lớp đồng hồ con 58 3.3.2.7 Lớp Van 59 3.3.2.8 Lớp van hệ thống 59 3.3.2.9 Lớp van điều khiển 60 3.4 THIẾT KẾ MÔ HÌNH DỮ LIỆU 62 3.4.1 Mô tả chi tiết các lớp không gian 62 3.4.2 Mô tả các đối tượng dữ liệu thuộc tính 67 3.4.3 Mô hình dữ liệu 69 CHƯƠNG 4: CÀI ĐẶT THỬ NGHIỆM 72 4.1 CÀI ĐẶT MÔ HÌNH XUỐNG HỆ QUẢN TRỊ CSDL. 72 4.2 KHAI THÁC THỬ NGHIỆM DỮ LIỆU 76 KẾT LUẬN 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT CNTT Công nghệ thông tin Công nghệ thông tin CSDL Cơ sở dữ liệu Cơ sở dữ liệu ESRI Environmental Systems Research Institute Viện nghiên cứu môi trường Hoa Kỳ GIS Geographic Information systems Hệ thống thông tin địa lý MHDL Mô hình dữ liệu Mô hình dữ liệu RDBMS Relational Database Management System Hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ [...]... LIU KHễNG GIAN Cu trỳc d liu khụng gian l cỏch sp xp, t chc d liu khụng gian sao cho thớch hp vi mỏy tớnh s Cu trỳc d liu khụng gian l trung gian 17 gia mụ hỡnh d liu vi nh dng tp d liu Mụ hỡnh d liu khụng gian Cu trỳc d liu khụng gian nh dng tp tin d liu khụng gian Hỡnh 2.9: T mụ hỡnh n nh dng tp tin d liu khụng gian (ngun: Trn Vnh Phc (2009)) D liu v cỏc i tng khụng gian cú th c xõy dng theo mụ hỡnh... vector, cỏc i tng khụng gian c biu din nh nhng im, ng, vựng GIS qun lý d liu khụng gian v phi khụng gian mt cỏch riờng bit v cú kh nng liờn kt vi cỏc h qun tr c s d liu bờn ngoi 11 Th gii thc cha cỏc thc th khụng gian Mụ hỡnh khụng gian cha cỏc i tng khụng gian Mụ hỡnh d liu khụng gian cha d liu ca cỏc i tng khụng gian Hỡnh 2.2: T th gii thc n mụ hỡnh khụng gian v MHDL khụng gian (ngun: Trn Vnh Phc(2003))... Phc(2003)) 2.2.1 i tng khụng gian i tng khụng gian l phn t ca tp mụ hỡnh khụng gian tng trng cho cỏc thc th khụng gian trong th gii thc Trong h thng thụng tin a lý, mi thc th khụng gian cú th c biu din thnh nhng i tng dng im, ng, vựng, b mt hoc khi Biu din cỏc i tng khụng gian trong Gis: a) Cỏc i tng dng im nh nhng a vt c trng trong cỏc bn t l nh c biu din trong khụng gian 0-D Hỡnh 2.3:i tng im (ngun:... tng khụng gian (ngun:Trn Vnh Phc (2003)) i tng khụng gian t nhiờn - i tng khụng gian gii hn theo mu (Sampling-Limited Spatial Objects) l nhng i tng biu din cỏc thc th khụng gian t nhiờn m 13 thụng tin v nú nh hỡnh dng v kớch thc c xỏc nh bi nhng thụng tin tng th cho tng thc th - i tng khụng gian gii hn theo nh ngha (Definition-Limited Spatial Objects) l nhng i tng biu din cỏc thc th khụng gian t nhiờn... hp cho vic xõy dng mt siờu th cú th c tớnh toỏn bi thi gian i n siờu th, v phm vi nh hng ca nhng siờu th cnh tranh 2.2 Mễ HèNH D LIU KHễNG GIAN Cỏc thc th trong th gii thc c biu din bng nhng i tng khụng gian di dng d liu s bao gm cỏc thuc tớnh khụng gian v thuc tớnh phi khụng gian Cỏc thc th tn ti trong th gii thc cũn c gi l thc th khụng gian i tng khụng gian (spatial object) l nhng thc th khụng gian. .. ni dung nghiờn cu; phng phỏp nghiờn cu; ý ngha khoa hc v ý ngha thc tin ca lun vn CHNG 2: TNG QUAN V Mễ HèNH D LIU KHễNG GIAN Chng ny trỡnh by tng quan v h thng thụng tin a lý; trỡnh by cỏc kin thc nn v mụ hỡnh d liu khụng gian; cu trỳc ca d liu khụng gian; cu trỳc d liu khụng gian trong SQL CHNG 3: Mễ HèNH D LIU KHễNG GIAN P DNG CHO MNG LI CP NC Ni dung chớnh ca chng ny tp trung vo: cỏc kin thc c... mi quan h khụng gian (thng l mi quan h topology) vi nhng i tng ó bit Trong cỏc h thng thụng tin a lý hin ti, cỏc thuc tớnh ca hỡnh hc topo c to ra mt cỏch t ng bng cỏch building topology c lu li mt cỏch rừ rng trong cỏc bng thuc tớnh 2.2.4.2 Thuc tớnh phi khụng gian Thuc tớnh thi gian v thuc tớnh chuyờn ca cỏc i tng khụng gian c gi chung l thuc tớnh phi khụng gian Thuc tớnh thi gian cp n tui ca... ng dng GIS, thuc tớnh thi gian v chuyờn c gp chung li vi nhau (thuc tớnh phi khụng gian) 2.2.4.1 Thuc tớnh khụng gian Thuc tớnh khụng gian l d liu v v trớ, topo v hỡnh hc ca cỏc i tng khụng gian V trớ khụng gian ca cỏc i tng c ghi li theo h ta kinh v, h ta ca mt cỏc phộp chiu bn chun hoc theo cỏc ta thng tựy ý vi mt gc cc b Con ngi khụng ngh v v trớ ca cỏc i tng khụng gian qua cỏc ta ca chỳng... cn phi cú mt cụng c qun lý, cp nht thụng tin, d liu mt cỏch thng xuyờn, y v chớnh xỏc Vi s phỏt trin vt bc ca cụng ngh thụng tin ó a tin hc thõm nhp sõu vo nhiu lnh vc kinh t, xó hi H thng thụng tin a lý (GIS) l mt trong nhng ng dng rt cú giỏ tr ca cụng ngh tin hc, vic nghiờn cu v phỏt trin ng dng da trờn nn tng cụng ngh GIS s giỳp ta xõy dng mt h thng thụng tin cp nc phc v hiu qu cụng tỏc qun lý mng... thụng tin c thit k lm vic vi d liu cú tham chiu ta a lý Núi cỏch khỏc, GIS l h thng gm h CSDL vi nhng d liu cú tham chiu khụng gian v mt tp nhng thut toỏn lm vic trờn d liu ú (Star and Estes, (1990)) H thng thụng tin a lý l mt h thng thụng tin bao gm mt s ph h (subsystems) cú kh nng bin i cỏc d liu a lý thnh nhng thụng tin cú ớch (Calkins v Tomlinson, (1977); Marble, (1984)) GIS lu gi thụng tin v . kiến thức nền về mô hình dữ liệu không gian; cấu trúc của dữ liệu không gian; cấu trúc dữ liệu không gian trong SQL. CHƢƠNG 3: MÔ HÌNH DỮ LIỆU KHÔNG GIAN ÁP DỤNG CHO MẠNG LƢỚI CẤP NƢỚC Nội dung. quan về mô hình dữ liệu không gian, cơ sở dữ liệu không gian. - Đặc điểm của dữ liệu mạng lƣới đƣờng ống cấp nƣớc. - Đề xuất mô hình dữ liệu mạng lƣới cấp nƣớc; cấu trúc dữ liệu của mô hình. . gian áp dụng cho mạng lưới cấp nước& quot; tập trung nghiên cứu các mô hình dữ liệu không gian, cơ sở dữ liệu không gian Geodatabase về các vấn đề như các đối tượng không gian, các thành phần dữ