xây dựng bộ công cụ biên tập dữ liệu topology hỗ trợ cho hệ thống hcmgis

Trang 1

UY BAN NHAN DAN THANH PHO HO CHi MINH SO KHOA HOC VA CONG NGHE

BAO CAO NGHIEM THU DE TAI

Xây dựng bộ công cụ biên tập dữ liệu topology hồ trợ cho hệ thông

HCMGIS

Chủ Nhiệm Để Tài : TS Vũ Thanh Nguyên

Trang 2

Xây dựng bộ công cụ biên tập đữ liệu topology hỗ trợ cho hệ thống HCMsGIS

MỤC LỤC

Chương 1: DU LIEU KHONG GIAN

1.1 Giới thiệu cdc img dung va giai phap GIS 1.2 Mô hình dữ liệu của thông tin địa lý 1.3 Thu thập dữ liệu 1.4 Ung dụng bản đỗ eon heh ®

Chuong 2: TO CHUC CO SO DU LIỆU KHÔNG GIAN 12

2.1 Các kiểu dữ liệu hình học của OpenGIS 2.2 OpenGIS Specification (đặc tả OpenGIS) 2.3 OpenGIS Abstract Specification 2.4 Kêt Luận

Chương 3: MÔ TẢ SQL TRONG OPENGIS

3.1 Geometry Object Model 3.2 Geometry (Hinh hoc) 3.3 Geometry Collection 22 3.4 Point 22 3.5 MultiPoint 3.6 Curve 3.7 LineString, Line, LinearRing 3.8 MultiCurve 3.9 MultiLineString 3.10 Surface 3.11 Polygon 3.12 MultiSurface 3.13 MultiPolygon ««

3.14 Mối quan hệ giữa các lớp trong không gian hình học 29 Chương 4: MƠ HÌNH TOPOLOGY .ssssssssssssssessssssssssssssssssesnetseseeeeese 31

Trang 3

Xây dựng bộ công cụ biên tập dữ liệu topology hỗ trợ cho hệ thống HCMSsGIS

4.4 Các loại đối tượng hình học cơ sở trong mô hình Topology 33

—- —- (daai

4.6 Một số thuật toán cơ bản trên mô hình Topology

Chuong 5: BO BIEN TAP DU LIEU TOPOLOGY

Trang 4

Xây dựng bộ công cụ biên tập dữ liệu topology hỗ trợ cho hệ thống HCMsGIS 1 DANH MUC KY HIEU VIET TAT

Ký hiệu Diễn giải

GIs Geographical Information Systems GPS Global Position System

TIN Triangulated Irregular Network

Trang 5

Xây dựng bộ công cụ biên tập dữ liệu topology hễ trợ cho hệ thông HCMsGIS 2

GIỚI THIẾU

Trong thời đại ngày nay, việc quản lý dữ liệu về thông tin địa lý phát triển theo xu

thé đa dạng hóa và phức tạp hoá nên đòi hôi một hệ thống tự động xử lý dữ liệu

Người sử dụng cũng như người quản lý cần có những công cụ thích hợp để truy xuất, lọc và lấy dữ liệu cần thiết một cách nhanh chóng và chính xác phục vụ cho nhụ cầu công việc Để đáp ứng nhu cầu phát triển theo xu thể tự động hoá ngày nay, người ta đã đầu tư cho việc xây dựng và quản lý hệ thống thông tin địa lý

Việc xây dựng, quản lý, khai thác và sử dụng, nguồn thông tia địa lý hiệu quả gắn

liền với việc ứng dụng công nghệ GIS Trên thé giới việc giải quyết các bài toán GIS có độ phức tạp hoạt động theo chế độ thời gian thực đòi hỏi chỉ phí đầu tư rất

cao và qui trình sử dụng rất phức tạp Trong nước hiện nay đã có một công ty

nghiên cứu và làm vệ ứng dụng GIS Trên thị trường Việt Nam hiện nay đã xuất hiện một số phan mềm ứng dụng GIS áp dụng trong lĩnh vực giao thong: Tim

đường đi, Bản đồ điện tử

Trên thé giới, các phần mềm biên tập dữ liệu topology như ArcGis lại có giá thành rất cao nên rất khó triển khai rộng rãi ở tất cả các cơ sở ứng dụng GIS trong toàn thành phó Hồ Chí Minh

TPHCM đang triển khai dự án "Hệ thống thông tin địa lý thành phố Hỗ Chí Minh

(SAGOGIS)" nhằm mục tiêu phục vụ mục tiêu cải cách hành chính và quân ly đô

thị Dự án này do ƯBND TPHCM quản lý và Sở KHCN chủ trì Đây là dự án tổng

thể ứng dụng công nghé GIS cho quan lý đô thị ở qui mơ tồn thành phơ Dữ liệu liệu nên chuẩn của toàn thành phố về cơ bản đã được xây dựng xong nhưng thường ở dạng không là chuẩn topology Các để án ứng dụng dữ liệu không gian lớn ở thành phố lại thường đựa cơ sở hạ tảng đữ liệu không gian ở dạng mô hình topology như hệ thống quản lý giao thông, hệ thống câp/thoát nước, hệ thống quản lý lưới

điện, hệ thông quản lý giải thửa và với tốc độ đô thị hóa như hiện nay thì việc phải

cập nhật thông tín mới là nhu cầu cần thiết và khá thường xuyên

Với những ứng dụng thực tế và khả năng phát triển trong tương lai, công nghệ GIS kết hợp với một số phần mém ứng dụng để quản lý dữ liệu thông tin địa lý và bản đỗ điện tử nên nhóm thực hiện đi vào nghiên cửu để tài: “Xây dựng bộ công cụ biện tập đữ liệu topology hễ trợ cho hệ thống HCMGIS.” nhằm nghiên cứu một số giải pháp chuyển các dữ liệu bản đổ hiện có về chuẩn quan hệ topology cho các khai

thác, sử dụng đa dạng và hiệu quả hơn

Nội dung nghiên cứu

"Thu thập đữ liệu bản đỗ nền TPHCM từ nhiêu nguôn khác nhau để xây dựng các công cụ hỗ trợ chuyển đổi sang mô hình topology mét cách tự động hay

bán tự động

"Nghiên cứu các giải pháp lưu trữ dữ liệu không gian tập trung và phân tán để có thể khai thác hiệu quả trên hệ thống mạng với các giao thức Internet

Trang 6

Xây dựng bệ công cự biên tập dữ liệu topology hỗ trợ cho hệ thống HCMsGIS 3

*_ Nghiên cứu các hệ thống GIS mã nguồn mở để có thể tích hợp được các module chương trình và mở rộng khả năng giao tiếp với các phân mềm GIS

thương mại khác Hướng tiếp cận

Khai thác và sử dụng các dữ liệu GIS hiện có để tối ưu quá trình giải một số bài

tốn GIS dựa trên mơ hình topology

> Đè xuất giải pháp công nghệ lưu trữ đữ liệu không gian rất lớn khai thác trên hệ

thông mạng

> Tích hợp dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính của hệ thống thông tin địa lý

trong một hệ thông lưu trữ thống nhất

Trang 7

Xây dựng bộ công cụ biên tập dữ liệu topology hỗ trợ cho hệ thong HCMsGIS 4

1.1

1.2

Chương l: DỮ LIỆU KHÔNG GIAN

Giới thiêu về các ứng dung và giải pháp về GIS

GIS (Geography Information System ) là công nghệ ra đời vào những năm

60 của thế ki 20 Công nghệ GIS cho phép đáp ứng các nhu câu liên quan tới quản lý cũng như khai thác và sử dụng các thông tin, dữ liệu địa lý Từ giai

đoạn đầu được sử dụng trên các hệ thông máy tính lớn ở Mỹ và Canada, đến nay, công nghệ GIS đã được áp dụng và triển khai hết sức rộng rãi trên phạm vi toàn thê giới

Một số ứng dụng GIS nổi tiếng trên thế giới hiện nay đang được ứng dụng rộng rãi như Maplnfo, Arc/Info, Spatial Database Engine (SDE), ArcView GIS : được sử dụng với mục đích quản lý, tích hợp, quy hoạch và khai thác

các dữ liệu bản đồ

Tại Việt Nam, thời gian gần đây, việc nghiên cứu công nghệ GI5 đã cho ra hàng loạt ứng dụng áp dụng, trong thục tế tại Tp Hỗ Chí Minh, như StreetFinder của DolSoft, hệ thống GIS trên website Ngân hàng bản đỗ trực tuyến của Dolsoft (www.basao.com.vn), hệ thống chỉ dẫn giao thông của

nhóm AMI Group - Đại học Khoa học Tự nhiên Tp H6 Chi Minh

Các giải pháp về GIS thường được chia làm hai nhóm chinh:

1 Giải quyết các bài toán phức tạp liên quan đến mạng giao thông như: Các bài toán như tìm kiếm đường đi tối ưu, điều phối lộ trình giao thông thường được áp dụng trên các hệ thống máy tính lớn, có cấu hình mạnh

2 Hiển thị và tìm kiếm các thông tin bản để Đây là dạng ứng dụng bản đề điện tử, cùng cấp các khả năng cho phép người sử dụng xem bản đồ và tìm kiếm một số thông tin cần thiết, thường được áp dụng trên các máy tính thông thường 'Yà nhỏ

Mô hình dữ liêu của thông tin địa lý

Câu hỏi đặt ra là làm sao để chuyên đổi thông tin ban đỗ vào máy tính và ngược lại? Để làm được điểu đó thi GIS phải lưu trữ thông tin về Geometry (hình dạng và vị trí đối tượng } và Attribute (các thuộc tính oa đối tượng) ATT2I18U7SS ww “GEOMETRY ` ee

Hình 1-! Thông tin cần lưu trữ

Trang 8

Xây dựng bộ công cụ biến tập dữ liệu topology hỗ trợ cho hệ thông HCMsGIS 5

Hệ thống thông tin địa lý là một chệ thống thu thập, lưu trữ và xử lý các thông tin dưới dang giấy, ảnh, số về các hiện tượng tự nhiên trong thể giới

thực Trong cơ sở dữ liệu được cần thành từ thông tin, các thông tin thường

không sử dụng được trực tiếp mà phải thông qua một hệ thống các công cụ truy xuất, tái tạo lại đối tượng thế giới thực mà người dùng quan tâm Một đối tượng được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu dưới dạng các thực thể hình học, người dùng sẽ phải tạo lại đối tượng ấy thông qua các dữ liệu hình học này Như

vậy dữ liệu là rất đa đạng, chúng có mang tính không gian, thời gian, được gọi

là dữ liệu địa ly Tóm lại dữ liệu địa lý là các dữ liệu sô mô tả các đối tượng trong thể giới thực

Đữ liệu địa lý được 16 chức thành hai nhóm thông tin chính, đó là:

1 Nhóm thông tin về phân bố không gian

2 Nhóm thông tin về thuộc tính của đối tượng

Không giống như các dạng dữ liệu thông dụng, khác, dữ liệu dia ly phic tap

hon, nó bao gồm các thông tin về đia lý, các quan hệ Topology và các thuộc

tính phi không gian Mọi dữ liệu điạ lý có thê được mô hình với ba thành phần khác nhau theo quan niệm (opology — điểm, đường, vùng Bất kì một đối tượng tự nhiên nào đều có thể được biểu điễn bằng một trong các đối tượng này kèm theo chúng là những thông tin đặc thù riêng

Mô hình dữ liệu địa lý bao gồm bỗn thành phẫn sau:

L Thành phân khoá: là mã số duy nhất cho thực thể để phân biệt thực thể này

với thực thê khác

2 Định vị: Chỉ ra vị trí của thực thể

3 Thanh phan phi không gian Là những thuộc tính riêng cho từng thực thé

như tỷ lệ, khoảng, định danh, ye

4 Thanh phan không gian: Các đối tượng tư nhiên bên ngoài được chuyển vào máy tính để quản lý theo hai cách sau: Raster và Vector

Mô hình vectơ: thường được biểu diễn dudi dang điểm, đường và vùng Vị trí không gian của một thực thể được xác định bởi một hệ toạ độ thống nhất toàn cầu Một thực thể được xác định bởi cặp toạ độ (X,Y) và các thuộc tính

Trang 9

Xây dựng bộ công cụ biên tập dữ liệu topology hỗ trợ cho hệ thống HCMsGIS 6 % Điểm _ - Đế tượng có kích thước không đáng kể trên bản để

B “Thục thể điểm:

[7] «

og Tam didn cba ving ° Nit

Hình 1-3 Các thực thể được thể hiện trên bản đồ

M6 hinh Raster: Dit ligu Raster được phân biệt bằng đơn vị pixel, đó là hình

ảnh đơn vị nhỏ nhất phản ánh đối tượng trong không gian

Cấu trúc dữ liệu ratser 2-D được xem như là một ma trận các ô lưới đặc trưng

cho một 6 vuông về mặt đất, Độ phân giải của dữ liệu raster phụ thuộc vào kích thước của những ô lưới này Raster data,

Hình1-4 Dữ liệu raster

Sự khác biệt giữa hai kiểu dữ liệu: Cả hai kiểu dữ liệu này đều rất hữu ích như

nhau, nhưng chúng cũng có sự khác biệt quan trọng Sau đây là bảng so sánh

giữa hai kiểu đữ liệu này

Vector ` Raster “| 1

Dữ liệu hiến thị ít hơn, nhanh hơn, chí chú | Dit ligu nhigu hon, hiển thị chậm hon, i

Trang 10

Xây dựng bộ công cự biên tập đữ liệu topology hé trg cho hé thống HCMsGIS 7

1.3 Thu thập dữ liêu

Có nhiều kỹ thuật để thu thập thông tin từ các nguồn dữ liệu Nó thường được thu thập từ việc đo đạc trực tiếp trên thế giới thực Tuy nhiên, một số lớn dữ

liệu có thể được chuyển đổi từ bản đồ giấy sang hình thức lưu trữ của bản đổ

điện tử Có ba phương pháp thường được sử dụng đó là Scanning(phương

pháp quét), Digistsing (phương pháp số hoá), Vectorisation (phương pháp vecto hoá)

Phương pháp quét Đây là kỹ thuật thông dụng mà lại ít tốn kém, có thể được thực hiện trên các máy tính cá nhân hay của công ty Máy quét sẽ lưu trữ lại các hình ảnh của bản đổ giấy đưới hình thức số và hiển thị chúng trở lại màn

hình Việc quét hình ảnh từ bản đồ giấy tương đối đơn giản và nhanh chóng,

tuy nhiên phương pháp này lại không thể cung cấp thuộc tính của các đối tượng tự nhiên như dia chỉ của một toà nhà hay ngày thành lập của một sân vận động nào đó Dữ liệu có được từ những phương pháp này thường dưới dang raster cho kich thước rất lớn

Hình I-6 Phương pháp Scanning

Phương pháp số hoá; Kỹ thuật này đòi hòi phải cung cấp các thiết bị chuyên

ngành Bản đổ nguồn sẽ được trai bé mặt ngang, một con trỏ sẽ xác định tọa độ các điểm tạo nên hình dang ban dé, sau quá trình số hoá, thuộc tính của các đôi tượng mới được thêm vào Phương pháp này đòi hỏi nhiều thời gian và

nguồn dữ liệu có được từ kỹ thuật này dưới hình thức Vectơ

Big) Pally CỤ ;

J

Hình1-7 Phương pháp số hoá

Phương pháp Vector hoá: Một vài hệ thống máy tính chuyên nghiệp có thể

chuyên đôi đữ liệu Raster sang dạng đữ liệu Vectơ Phương pháp này cho tốc

độ nhanh do tính tự động nhưng lại kém chính xác hơn so với việc số hố thủ cơng

Trang 11

Xây dựng bộ công cụ bién tập dữ liệu topology hỗ trợ cho hệ thống HCMsGIS 8

Các kỹ thuật trên đều dựa vào nguồn dit liệu bản để giấy có sẵn Trên thực tế, người ta còn dựa vào các ngành lĩnh vực khác như: viễn thám, GPS, phân tích ánh để thụ thập nguồn dữ liệu cho GIS 1.4 Ứng dung bản để 1.4.1 Các kiểu bản đồ 009gfaohc Contour Chacopieth Real word, Hình 1-8 Các kiểu bản đồ Toppographic: 14 ban đồ chỉ bao gồm các đặc tính vật lý ví dụ như đường, sông, nhà

Contour (đường viển): là bản đô bao gồm các đường nối các vị trí

điểm có cùng giá trị ví dụ như: độ sầu của biển, đường đăng áp

Choropleth: 14 ban dé dia chi

1.4.2 Các đối tượng của bản dd

Công nghệ GIS cũng cho phép lưu trữ thông tin bản đồ trong máy tính theo cách máy tính hoá, nghĩa là lưu trữ đưới đạng tập tin với các cấu trúc khác

nhau Và từ đó bản đỗ có thể được lưu trữ, thêm, xoá, sửa một cách dễ dàng Nhìn vào vào một ban dé ta cũng nhận thay được các đối tượng chính của bản đỗ, nó bao gồm: Line(đường), Area (vùng), Point (đi ấm), và Text (văn bản) fuvwrtalt ng” UNE

Hình 1-9 Các đối tượng chính trong ban đề

Trang 12

Xây dựng bộ công cụ biền tập đữ liệu topology hỗ trợ cho hệ thống HCMsGIS 9

1.5 Khai thác dữ liêu không gian

Thao tác là một phần quan trong cua GIS cho phép kết hợp đối tượng không

gian với dữ liệu (ví dụ: phân tích mạng lưới và lọc đữ liệu raster ), các chức năng đo lường (ví dụ: Khoảng cách, chiều giữa các đối tượng), phân tích thắng kê hoặc phân tích mô hình đất (ví dụ: Phân tích trực quan)

Khai khoảng dữ liệu không gian là một loại khai khoáng dữ liệu đặc biệt Sự

khác biệt chủ yếu giữa khai khoáng dữ liệu và khai khống dữ liệu khơng gian

là các tác vụ khai khống đữ liệu khơng gian không chỉ sử dụng các thuộc tính phi không gian (như thường thấy trong khai khoáng dữ liệu phi không gian)

ma con str dụng các thuộc tính không gian

Các thuộc tính không gian của đữ liệu được liên kết với nhau theo chuẩn các

qui tắc nhất định (theo mô hình Topology) Quan sát thực tế cho thấy các

thuộc tính của các đối tượng lân cận có thể có những ảnh hưởng hoặc chi phối đến các đối tượng khác Mức độ ảnh hưởng phụ thuộc vào khoảng cách, phương hướng, Topology v.v Do đó trong khai khống dữ liệu khơng gian, các quan hệ vùng không gian lân cận là rất quan trọng

Có 3 loại quan hệ không gian cơ bản: — Topology

— Khoảng cách

— Huong

Các đối tượng không gian có thể là các điểm hoặc các đôi tượng mở rộng như đường, đa giác hoặc các khôi đa điện Các đôi tượng không gian có thể được thê hiện bởi tập điểm chứa trong đôi tượng Do đó, có thể xem tập các điểm

như là sự thẺ hiện tổng quát của đôi tượng không gian Một cách tông quát,

các điểm p=(p,.p,, p„) là tác phân tử của không gian vécto Euclid voi ¢ chiều Tuy nhiên, trong phần nảy chỉ trình bày phan 2 chiéu, mặc di tất cả các ký hiệu có thể dễ dàng 4p dung cho số chiều nhiều hơn Cac déi tượng không gian Ó được thể hiện bởi một tập các điểm, có nghĩa là 2e 2”(W ~ các điểm trong không gian, 2* - số tập hợp con) Cho một điểm p = (P,.P,), p, VÀ p, ký hiệu cho các tọa độ của P theo trục x và trục y tương ứng

" Quan hệ Topology: là các quan hệ bất biến dưới các phép biến đổi Topology, ví dụ các quan hệ nảy được giữ ngay khi cả hai đối tượng bị quay, dịch chuyên, hoặc co dan

Định nghĩa: Các quan hệ Topology giữa 2 đối tượng 4 và 8 được dẫn xuất từ 3 trường hợp giao của các phần trong, các biên và phẩn bù của 4 và # với

nhau Các quan hệ này gồm có: 4 không giao với B, 4 tiếp xúc với Ð, 4 chẳng

lắp 8, 4 bằng 8, 4 phủ B, 4 bị phủ bởi 8, 4 chứa 8, và 4 nằm bên trong B " Quan hệ khoảng cách: là các quan hệ so sánh khoảng cách của hai đối

tượng với hãng số cho trước sử đụng một trong các toán tử số học

Trang 13

Xây dựng bộ công cụ biên tập dữ liệu topology hỗ trợ cho hệ thống HCMSsGIS 10

Định nghĩa: Cho Đi : 2x Ó —> 9ˆ là hàm khoảng cách, cho ø là một trong

các toán tử số học {<,>,=} (z e (<>.=)), cho đe 9 và A và 8 là hai đối tượng

không gian Thì ⁄ và 8 có quan hệ khoảng cách nếu và chỉ nếu Đid(A.B) và

"© Quan hệ hướng: Quan hệ hướng của hai đối tượng không gian được định nghĩa băng một điểm đại điện rap(A) của đôi tượng nguôn 4 và tật cả các điểm của đối tượng đích Ø Điểm đại điện của đôi tượng nguồn được sử dụng như là gốc của hệ truc toa độ ảo và các phân tử của nó định nghĩa các

hướng Các quan hệ hướng 2 chiều có thể được thê hiện bằng các tên địa lý

Định nghĩa: Gọi rep/4) là thể hiện của đối tượng nguôn 4

Quan hệ B đông bắc A tồn tạ - nếu - và — chi nếu

Vb€B;ð, >rep(4),^ b„ > rep(4), Các hướng động, nam, lây_nam và tây bắc được định nghĩa tương tự

Quan hệ # öác 4 tổn tại néu và chí nếu Vbe B: b„ > rep(4), Các hướng nam, tây, bắc được định nghĩa tương tự

Quan hệ 8 hướng bắt kì A đúng cho mọi 4, 8 1B, đắc A

rep(a)

Bạ tay nam A

Hình 1.10: Quan hệ về hướng giữa các đồi tượng,

Mỗi cập đối tượng không gian có tối thiểu một trong các quan hệ hướng, nhưng quan hệ hướng này có thê không phải là duy nhất Chỉ những quan hệ

đặc biệt s‡y bác, đông bắc, tây nam, đồng nam là loại trừ lẫn nhau Tuy

nhiên, nêu chỉ xem xét các hướng đặc biệt này có thể có những cặp đổi tượng

không có quan hệ nào cá trong số các quan hệ này, ví dụ một vai điểm của 8 ở phía đông _bắc của 4 và một vài điểm của 8 ở phía z4y bắc của 4 Nói một

cách khác, tắt cả các quan hệ hướng được trật tự từng phần bởi một quan hệ chuyên biệt hóa đến mức quan hệ hướng nhỏ nhất cho hai đối tượng 4 và #

được xác định duy nhất Quan hệ nhỏ nhất này cho hai đối tượng 44 và 8 được gọi là quan hệ hướng chính xác (exact đirection relation) của 4 và Ö,

Quan hệ lân cân phức: Các quan hệ Topology, khoảng cách và hướng có thê được kết hợp dùng các toán từ logic A (và) cũng như v (hoặc) đề biểu

diễn các quan hệ lân cận phức (complex neighborhood relations)

Trang 14

Xây dựng bộ công cụ biên tập dữ liệu topology hỗ trợ cho hệ thống HCMsGIS ll

Định nghĩa: Nếu z, và z, là các quan hệ lân cận, thì noAr, Va nvr, cling la

các quan hệ lân cận (phức)

Trang 15

Xây dựng bộ công cụ biên tập đữ liệu topology hỗ trợ cho hệ thống HCMsGIS 12

Chuong2: TỎ CHỨC CƠ SỞ DỮ LIỆU KHÔNG GIAN

2.1 Các kiểu dữ liệu hình học của OpenGIS

Các câu trúc chỉ mục không gian, ví dụ R-Tree, được sử dụng trong các hệ quản trị cơ sở đữ liệu không gian để tăng tốc quá trình xử lý các truy vấn chẳng hạn như các truy vẫn vùng hoặc các truy vẫn về các đối tượng lân cận gần nhất Do đó, phan cải đặt các thao tác tìm kiếm lân cận thường sử dụng R- Tree Tuy nhiên, nếu các đối tượng không gian khá phức tạp, việc lấy các lân

cận của vài đối tượng theo cách này vẫn tiêu tốn rất nhiều thời gian vì sự phức

tạp của đánh giả các quan hệ lân cận trên các đổi tượng đó Thêm vào đó, khi tạo ra tất cả các đường lân cận với một đối tượng nguồn được cho, một số lượng rất lớn các thao tác tìm kiếm lân cận phải được thực hiện Nhiều hệ

thông quản trị cơ sở dữ liệu không gian là khá tĩnh vì không có nhiều cập nhật

trên các đối tượng chẳng hạn như các bản đỗ địa lý Cho nên các kiểu dữ liệu

hình học cùng với nhiều thao tác trên các đối tượng được các hệ quản trị cơ sở

Hình 2-14 Hệ phân cấp các kiểu dữ liệu hình học của OpenGIS

2.2 OpenGIS Specification (dic ta OpenGIS) 2.2.1 Các khái niệm

Đặc tả OpenGIS (OpenGIS Specification), là một đặc tả toàn diện của

một bộ khung phần mềm cho các truy cập phân tán đến geodata và những tài nguyên geoprocessing Đặc tả này cung cập cho các nhà phat trién phan mém trén thé giới một khuôn mẫu giao diện chung cặn kế để viết các phan mém hoạt động chung với các : phẩm mém dạng OpenGIS khác.Bộ khung OpenGIS (OpenGIS t£amework) gồm:

Trang 16

“Xây dựng bộ công cụ biên tập đữ liệu topology hỗ trợ cho hệ thống HCMsGIS 13

trên cơ sở toán học và khái niệm

> Mat bộ khung để sử dụng mô hình Open Geodata và mô hình địch vụ Open GIS để giải quyết vân để khả năng không hoạt đông kết hợp không chỉ về mặt kĩ thuật mà cả về mặt tổ chức

Các nhà phát triển xây dựng những hệ thống có giao diện thích ứng OpenGIS Spectfication sẽ tạo ra những phần mềm trung (middleware), phan mém bé phận (componentware) và những ứng dụng có thể kiểm soát một phạm vi rộng các kiểu geodata và các hàm geoprocessing Ngudi sử dụng các hệ thống này có thể chia sẻ một không gian dữ liệu tiềm năng rộng lớn qua mạng, dù dữ liệu

được sản sinh vào các thời điểm khác nhau bởi các nhóm không liên quan sử

dụng các hệ thống sản xuất khác nhau cho những mục đích khác nhau và thật sự có thể đang hiện hữu dưới sự điều khiển chính của hệ thống được sử dụng cho việc sản xuất của họ Geodata kế thừa (Legacy geodata) được tổ chức trong các hệ thống có giao diện thích ứng OpenGIS Specification sẽ có thể được truy xuất bởi các phần mềm có giao diện thích ứng OpenGIS Specification khac, OpenGIS Specification cung cấp một bộ khung cho những

người phát triển phần mềm để tạo ra phần mềm cho phép những người dùng

của họ truy nhập và xử lý dữ liệu địa lý từ những nguồn đa dạng qua một giao diện tính toán chung bên trong một nền tảng công nghệ thông tin mở

Ưu điểm:

Đối với người phát triển ứng dụng có thể dễ dàng và linh hoạt hơn trong việc: Viết phần mềm để truy c4p geodata, viết phần mềm để truy cập những tải nguyên geoprocessing.Sửa đổi những ứng dụng theo nhu cầu người dùng cụ

thê, tích hợp phi không gian wà không gian Và có thể chọn một môi trường

phát triển hay cung cấp những ứng dụng trên những nền tang đa dạng và cũng có thể sử dụng lại mã geoprocessing

Đối với nhà quản lý thông tin: linh hoạt hơn trong việc truy cập và phân phối

geodata, cung cấp những khả năng geoprocessing tới những khách hàng, tích hợp dữ liệu địa lý và sự xử lý vào một kiến trúc tính toán liên hợp và có thê chọn những nên thích hợp - kiểu máy tính cá nhân, kiểu máy chủ, và kiểu nền tính toán phân tán ( CORBA, OLE / COM, DCE, ) cho nên rất phù hợp với người dùng với những công cụ geoprocessing đúng (và được định cỡ đúng) Đối với những người dùng chính là những người hưởng lợi tối ưu, nhận được: Sự truy nhập thời gian thực tới một hệ thống vũ trụ thông tin địa lý lớn rộng hơn so với hệ thống vũ trụ thông tin địa lý có thể truy cập ngày nay, nhiều ứng dụng hơn ( với những middleware và tài liệu hỗn hợp) khai thác thông tin địa lý, những khả năng làm việc với những kiểu geodafa và định dạng khác nhau bên trong một môi trường ứng dụng đơn và dòng công việc ( workflow ) liên tục, mà không quan tâm đến chỉ tiết của những kiểu và những định dạng này

Trang 17

Xây dụng bộ công cụ biển tập dữ liệu topology hỗ trợ cho hệ thông HCMsGIS 14 2.2.2 Những dịch vụ OpenGIS (OpenGIS Services) Tập hợp những dịch vụ được cần đề: © Truy nhập và xử lý những kiểu định nghĩa đồ họa địa lý trong Mô hình Geodata Mở

2 Cùng cấp những khả năng để chia sẻ geodata bên trong những cộng đồng người dùng mà sử dụng một tập hợp chung những định nghĩa đặc tính địa lý và biên dịch giữa những cộng đồng khác nhau những người sử dụng những tập hợp định nghĩa đặc tính địa lý khác nhau

2.2.3 Mô hình cộng đồng thông tin (Information Communities Model )

Một cách thức cho một cộng đồng những nhà sản xuất geodata và những

người dùng đã chia sẻ một tập hợp chung, những định nghĩa đặc tính, địa lý

nhằm bảo trì thực sự có hiệu quả định nghĩa nay va để lập danh mục, chia sẻ những tập dữ liệu thích ứng những định nghĩa đó

Một cách chính xác tối ưu và hiệu quả cho những cộng đồng khác nhau những người dùng và những nhà sản xuất geodata để chia sẻ geodata mặc dù những tập hợp định nghĩa đặc tính địa lý khác nhau của họ Ví dụ, những kĩ sư, những nhà địa chất, nhà nông học có thể tìm kiếm đê chía sẽ dữ liệu đất dù họ mô tả đặc điểm các kiểu đất khác nhau theo những mục tiêu nghề nghiệp khác nhau

Những mô hình cộng đồng thông tin định nghĩa một sơ để nhằm tự động biên

dịch giữa những từ điển đặc tính địa lý khác nhau

2.2.4 Đặc điểm

OpenGIS Specification có những đặc điểm chính như sau:

Interoperable - OpenGIS Specification cung cấp những giao diện chuẩn đối voi geodata và những dịch vụ geoprocessing Những giao diện này hỗ trợ trong những hệ thống độc lập và các mạng): sự truy cập geodata, những thao tác geoprocessing khách/chủ phân tán, thao tác geoprocessing ngang hảng

phân tán

Supportive of Information Communities - OpenGIS Specification téi uu

hóa việc chia sẻ dữ liệu bên trong một cộng đồng những người dùng và những

nhà sản xuất chia sẻ một từ điển đặc tính địa lý chung và giữa những tập hợp

những người dùng và những nhà sản xuất mà những từ điển đặc tính địa lý của họ không trùng

Ubiquitous - OpenGIS Specification cung cấp những phương tiện cho tất cả các ứng dụng công nghệ thông tin để sẵn sảng khai thác những dịch vụ OpenGIS qua những giao diện và những giao thức chuẩn

Reliable - Geoprocessing phan tan yéu cầu ở một mức cao khả năng điều khiển và sự toàn vẹn OpenGIS Specification cung cấp một khung công nghệ hỗ trợ OpenGIS gắn nhãn những sơ đồ để đưa đến cho những người mua phan

Trang 18

_Xây dựng bộ công cụ biên tập dữ liệu topology hỗ trợ cho bệ thống HCMsGIS 15

mém trén nén OpenGIS những sự bảo đảm nhất định của tính hoạt động liên

hop (interoperability)

Easy to use - Phan mém trén nén OpenGIS Specification sé st dung nhing quy tắc và những thủ tục chắc chấn và logic cho việc sử dụng geodata và các dịch vụ geoprocessing Geodata không cân thiết và sự phức tạp geoprocessing được dâu bởi người phát triển ứng dụng

Portable - OpenGIS Specification là sự độc lập của môi trường phần mềm,

nên tảng phần cứng và mạng

Cooperative - OpenGIS Specification hỗ trợ tính toán dùng chung và những

tài nguyên đữ liệu dùng chung Công nghệ OpenGIS có thể dé dàng được kết

hợp với công nghệ thông tin khác

Scalable - Phan mém trén nén OpenGIS Specification thường gồm có :' những thành phần phan mém geoprocessing "cim và chạy" mà có thể được cầu hình cho bat ki img dung 8€oprocessing nào hoặc môi trường tính toán chuẩn, bất chấp kích thước cơ sở dữ liệu

Extensible - OpenGlS Speciication có thể đồng hóa những phần mẻm geoprocessing và kiểu geodata mới, và có thể điều tiết những công nghệ mới ma OpenGIS Specification phụ thuộc trên đó, như những nên tính toán phân tán, khi chúng trở thành sẵn có

Compatible - OpenGIS Specification giữ gìn sự đầu tư của những người dùng trong đữ liệu và phan mềm thừa kế bởi việc cung cấp những phương tiện để hoà nhập liền khối, trong một kiểu cách trong suốt đối với người ding, phan

mềm geoprocessing và geodata hiện có cùng công nghệ thông tin liên quan với

những ứng dụng geoprocessing thích ứng OpenGIS Đồng thời, OpenGIS

Specification tuong thich va không gối lên nhau với việc hỗ trợ công nghệ

thông tin, những hệ thống quản lý cơ sở đữ liệu và hệ tính toán phân tán đặc biệt

Implementable - Mục đích quan trọng nhất là những công nghệ đó được chỉ

rõ trong OpenGIS Specification phải có thể cài đặt được

22.5 Phân loại

OpenGIS Specification sé được phát triển và phát hành thành nhiêu phần trong vải năm Nó bao gôm đặc tả trừu tượng ( Abstract Specification } và một

chuỗi những đặc tả cải đặt ( Implementation Specification ) để thực hiện trên

những hệ tính toán phân tán ( distributed computing platforms (DCPs)) dang

cạnh tranh hiện thời gồm có Common Object Request Broker (CORBA của

Object Management Group(OMG), Object Linking and Embedding/Common Object Model (OLE/COM) của Microsoft; Distributed Computing Environment (DCE) của Open Software Foundation (OSF); Java của SunSoft và những nhóm khác

OpenGIS Abstract Specification: Bộ phan ctia OpenGIS Specification duge tạo ra bởi Ủy ban kỹ thuật OGC để cung cấp sự mô tả ở mức cao tính nắng

Trang 19

Xây dựng bộ công cụ biên tập đữ liệu topology hỗ trợ cho hệ thống HCMSGIS 16

hoạt động được cung cấp bên trong OpenGIS Implementation Specification Mục đích của Abstract Specification là tạo ra và lập tải liệu một mỗ hình khải

niệm đủ để cho phép tạo ra Implementation Specification

OpenGIS Implementation Specification: Những Implementation Specification là những đặc tả nền tảng công nghệ rõ ràng cho sự cài đặt những giao diện lập trình ứng dụng phần mềm chuẩn công nghiệp Đó là những đặc tả phần mềm chỉ tiết để cài dat cdc bé phan cha OpenGIS Abstract Specification trên những hệ tính toán phân tán đặc biệt như OLE / COM và

CORBA Uy ban Ky thugt OGC phát hành Những yêu cầu cho những đề nghị (RFPs), va dap lai nhémg điều đó, những thành viên hợp thành đội đẻ trình

bay OpenGIS Implementation Specification cho Uy ban kỹ thuật và Ủy ban quản lý OGC xem lại Ngoài việc cho phép Tính vận hành với nhau (Interoperability) voi mdi DCP, những nhóm này cố gắng cung cấp tinh nang

Interoperability cực đại giữa các DCPs 2.3 OpenGIS Abstract Specification

Gồm hai mé hinh Essential Model va Abstract Specification

Trong hai mô hình trên thì mé hinh Essential Model don gián hơn, còn mô hình Abstract Model trừu tượng hơn Và cả hai mô hình đều bất nguồn từ phương pháp phân tích thiết kế đối tượng Syntropy

2.3.1 Essential Model (mô hình bản chất ) Mục đích:

> La thiết lập sự kết nỗi khái niệm của việc thiết kế hệ thống hoặc phần

mềm tới thê giới thực

> Là sự mô tả thế giới thực hoạt động ra sao và giải thích những thuật ngữ

thê giới thực như các đối tượng, giao diện, hành vi, giới hạn, Các lược

đô, phân tích trường hợp sử dụng (Use-Case analysis), các mô hình từ ngữ hay đồ họa có câu trúc được sử đụng để giúp cho việc hiểu rõ những

thông điệp

S Nhằm thấu hiểu sự trình bảy, khám phá, truy cập, và xử lý thong tin địa

lý ở nhiều cấp độ

Tính hoàn hảo: Là chìa khóa để phát triển những OpenGIS Implementation Specification manh mé Nó áp dụng sự nghiêm ngặt có tính phân tích đôi với

tình trạng cơ bản bằng việc geoprocessing, mé tả chín cấp độ trừu tượng hóa;

> Real World (Thể giới thực) Là thế giới thực sự với tất cả sự phức tạp và

hỗn loạn của nó

> Conceptual World (Thé giới khái niệm) Là thế giới các thứ chúng ta biết và đặt tên

5 Geospatial World (Thế giới không gian địa lý) Là thế giới của những bản đồ và hệ thông thông tin địa lý, trong đó chúng ta lựa chọn các thứ

Trang 20

Xây dựng bộ công cụ biên tập dữ liệu topology hỗ trợ cho hệ thống HCMsGIS 17

cụ thể trong thế giới khái niệm đề biểu diễn theo một cách có tính chất

tượng trưng và trừu tượng trong những bản đồ và geodata

> Project World (Thế giới đề án) Là một mảnh được chọn của thế giới geospatial hữu hướng - cho ví dụ, những lớp thuộc chủ đề nhất định bên

trong một GIS - mà được lập cầu trúc ngữ nghĩa và nói cách khác cho

một mục đích, nghề nghiệp, qui định, hoặc miễn công nghiệp đặc thì > OpenGIS Points (Điểm OpenGIS) Làm sao những điểm được định

nghĩa, tông, quát và cho một Project World đặc biệt, theo một cách mà tất

cả các hệ thông phần mêm có thể liên quan đến

S OpenGIS Geometry (Hình học OpenGIS) Làm sao hình học được xây

dựng dựa vào OpenGIS Points, theo một cách mà tất cả các hệ thống

phần mềm có thể liên quan đến

SOpenGIS Feature (Tỉnh năng OpenGIS) Lâm sao những tính năng OpenGIS được xây dựng từ hình học, từ các thuộc tính, và một hệ thống tham chiếu không gian, theo một cách mà cho mượn chính no dé str dụng

bên trong những giao điện mở cho geoprocessing, và theo một cách mà hỗ trợ — qua một tập hợp những dịch vụ OpenGIS — một số hàm tới hạn

như những danh mục geodata

> OpenGIS Feature Collections (Nhting tap hợp tính năng OpenGIS) Làm sao những tính nãng OpenGIS được quản lý trong những tập hop tinh nang OpenGIS Community futerface Spntial Refereuee Ceomerric Sronetare Taster fave Feature - VIỆT 2S IPUCfe inter face Project fg Structure Taterfare Hình 2-15 Lớp khái niệm

Trong 9 cấp độ trên, cap dé Project world la quan trọng nhất cho mục

đích của OpenGIS Abstract Specification Mô tả của Project World là đặc

biệt quan trọng vì nó giới thiệu khái niệm của Geospatial Information

Trang 21

Community ma st chia sé những thông tin không gian địa lý diễn ra trong

đó ở một mức tự nhiên, không khó khăn gì về mặt ngữ nghĩa 2.3.2 Abstract Model

Mục đỉnh:

> Dinh nghĩa hệ thống phan mềm cuối cùng theo một lối cài đặt trung lập.là sự mô tả phần mềm cân phải làm việc ra sao

> Dai diện một thỏa hiệp giữa các mô hình của những môi trường cải đặt dự định nhắm tới Các mô hình từ ngữ hay đỗ họa có cấu trúc cũng được khuyến khích sử đụng cho việc giải thích các sơ để khái niệm

Mô hình trừu tượng được chia thành 14 chủ để (Topic) sau:

2 Topic 1(Feature Geometry): Cung cấp những cấu trúc hình học cho các đặc tính dạng hình học

> Topic 2 (Spatial Reference Systems): Cung cap nhimg hé théng tham chiêu không gian mà nhờ đó các đặc tính liên hệ với các vị trí trên Trái đất theo quy tắc đo đạc

> Topic 3 (Locational Geometry): Thém những công cụ cho việc tham

chiều không gian địa lý đến những tọa độ ảnh, tọa độ quét, và những hệ thống tham chiếu gián tiếp mà không được tìm thầy trong các văn bản đo

đạc

> Topic 4 (Stored Functions and Interpolation ): cần thiết để hỗ trợ cho Topic 6 Hau hết những vùng phủ phụ thuộc vào 2 hàm chứa Những ham ánh xạ theo thứ tự “từ” và “đến” một không gian tọa độ toán học thì

được gọi là Phạm vi vùng phủ

> Topic 5 (Features and Feature Collections): Kết hợp với cac Topic 6, 7

quan tâm cơ bản về việc xử lý và trình diễn thông tin không gian địa ly > Topic 6 (The Coverage Type): cùng với các Topic 5, 7 quan tâm cơ bản

về việc xử lý và trình diễn thông tin không gian địa lý

> Topic 7 (Earth Imagery): Cung cấp một cấu trúc điều tiết tất cả các loại và cách sử dụng những hình ảnh số của Trái đất

> Topic 8 (Relations Between Features): Cung cấp việc lập mô hinh và trình diễn những quan hệ giữa các đặc tính

> Topic 9 (Quality): cùng các Topic 5, l4 có nội dung lý thuyết thông tin cao mà không liên kết mạnh mẽ với những vấn để không gian địa lý

Trang 22

2.4

5 Topic 10 (Transfer Technology): Công nghệ truyền tải xử lý những biểu

diễn tức thời cả những hành vi truy vẫn và kích thước có thể chấp nhận

được

2 Topic 11 (Metadata): Cung cấp những mô hình va các truy vấn metadata STopic 12 (OpenGIS Service Architecture): Dinh nghia một mô hình

chung cho việc cài đặt những dịch vụ để truy cập, quản lý, thao tác, biêu diễn, và chia sẻ geodata giữa những cộng đồng thông tin

> Topic 13 (Catalogs): Cung cấp những dịch vụ không gian địa lý, trong khi những phần còn lại được tập trung trên không gian địa lý chia sẻ > Topic 14 (Semantics and Information Communities): cùng các Topic 5, 9

có nội dung lý thuyết thông tin cao mà không liên kết mạnh mẽ với

những vấn để không gian địa lý Quan hệ giữa chủ $ |fepic 2 Spans! | | Reference Hq Systems x J I Fopic 10 Fearure Collections

Tspic 4 Stored Tops 3 Funenen, ax The Opes,

brerpolanen | GTS Feature Tepie 12 The Oger GIS, Service Arch T Earth imagery

Hình 2-16 Quan hệ giữa các chủ để trong mô hình trừu tượng

Các chủ đề (topic) được tổ chức thành các gói sử dụng ngôn ngữ UML Mỗi gói là tập hợp các kiểu và các giao diện liên quan tạo thành các thành phân nhất quán cho việc thiết kế hệ thông phần mềm,

Kết Luận

OpenGis cung cấp các chuân, mô hình, dịch vụ, _cách thức sử dụng, cách thức tạo phần mềm để hỗ trợ cho các nhà cung cấp dit liệu mô tả đữ liệu theo

một qui tắt chung, dựa vào đó các chuyên gia vệ phần mềm cũng như những

người lập trình có thể tạo ra những phần mềm khai thác hiệu quá nhiều nguồn

Trang 23

Mục lục 20

Chương 3: MÔ TẢ SỌL TRONG OPENGIS

3.1 Geometry Object Model

Geometry Object Model (mô hình đối tượng hình học) Chúng ta có mô hình

phân lớp theo cập bậc của geometry dưới đây Seemeuy © [ “ SpatualReterenceSystem | | | Point Curve Surtace Geometrycotestion ¬ : oh it | mm + TT ị a Yul mt ¢ Hình 4.1 M6 hinh phan lop Geometry 3.2 Geometry(Hình Học)

Lớp nảy không có đối tượng thể hiện cụ thể (lớp trừu tương), các thuộc

tính của lớp này được áp dụng cho các đối tượng của các lớp kế thừa từ lớp

này

3.2.1 Các hàm cơ bản của Geometry:

s DemensionQ:Integer số chiều vốn có của geometry phải nhỏ hơn hoặc

bằng chiều tọa độ

« GeometryTypeQ:String trả về tên thực thé con của geometry

¢ SRID(g):Integer trả về 1 số là ID hệ thông tham chiếu không gian cho

geometry

« Envelope():Geometry tra về hình chữ nhật bao nhỏ nhất xung quanh

Trang 24

Xây đựng bộ công cụ biên tập dữ liệu topology hd tro cho hệ thống HCMsGIS 21

AsText0:String chuyển từ định dạng riêng thành định dạng phố biến

(well-known text ) và trả về kết qua dang chuỗi

AsBinaryQ:Binary chuyển từ định dạng riêng thành định dạng phổ biến binay của geometry và trả về kết quả dạng binary

IsEmptyQ:Integer nêu đúng (TRUE) trả về gid tri 1, thi geometry [a

geometry rong

IsSimpleQ:Integer tra vé gid tri 1 thi geometry khong co diém bất thường(nghĩa là có trong định dang)

BoundaryQ:Geometry trả về đường biên (boundary) khép kín của geometry 3.2.2 Cac ham kiểm tra quan hệ không gian giữa các đối tượng geometry 3.2.3 Equals(anotherGeometry:Geometry):Integer trả về l(đúng) nếu Geometry bang anotherGeometry vé mặt không gian Disjoint(anotherGeometry:Geometry):Integer trả về l(đúng) nếu Geometry khác anotherGeometry (không có điểm chung) Intersects(anotherGeometry:Geometry):Integer trả về 1(đúng) nếu Geometry va anotherGeometry giao nhau (có điểm chung) Touches(anotherGeometry:Geometry):Integer trả về l(đúng) nếu Geometry tiếp xúc anotherGeometry về mặt không gian Crosses(anotherGeometry:Geometry):Integer trả về l(đúng) nếu Geometry và anotherGeometry chéo nhau

Within(anotherGeometry:Geometry):Integer trả về I(đúng) nếu Geometry nam trong anotherGeometry

Contains(anotherGeometry:Geometry):Integer trả về l(đúng) nếu

Geometry chứa anotherGeometry

Overlaps(anotherGeometry:Geometry):Integer trả về i(dung) néu

Geometry chong lap anotherGeometry

Relate(anotherGeometry:Geometry,intersectionPatternMatrix: String):Integer tra về I(đúng) đôi tượng này có quan hệ về mặt không gian với đôi tượng khác

Các hàm hỗ trợ phân tích không gian

Distance (anotherGeometry:Geometry):Double trả về khoảng cách ngăn nhât giữa hai điểm bat ky trong 2 geometry Được tính trong hệ

thông miêu tả không gian của geometry

Trang 25

Xây dựng bộ công cụ biển tập dữ liệu topology hỗ trợ cho hệ thống HCMsG]S 22

3.3

3.4

Buffer(distance: Double): Geometry tra về một geometry miéu ta tat ca các điểm mà khoảng cách điểm so với geometry nay nhé hơn hoặc bang distance

s ConvexhullQ:Geometry trả về 8eometry miêu tả bao phủ (convexhull)

geometry nay

Intersection(anotherGeometry:Geometry): ‘Geometry trả về geometry mô tả sự giao nhau các tập điểm của Geometry với anotherGeometry ° Union(anotherGeometry: Geometry):Geometry trả về geometry miéu

tá tập các điểm kết hợp giữa Geometry và anotherGeometry

Difference(anotherGeometry: Geometry): Geometry tra vé geometry

miêu tả tập các điểm khác nhau giữa Geometry và anotherGeometry

SymDifference(anotherGeometry: Geometry): Geometry tra vé geometry miéu ta tập các điểm không đối xứng giữa Geometry và anotherGeometry

Geometry Collection

Geometry Collection là 1 tập hợp gồm I hoặc nhiều lớp geometry

Giữa các thành phần trong Geometry Collection va Spatial Reference có mối

quan hệ với nhau

Geometry Collection dat chỗ mà không có những ràng buộc khác lên các thành phần của nó Các phân lớp của Geometry Collection cé thể giới han thành viên dựa trên chiều và cũng có thể đặt cụ thể các ràng buộc trên mức độ không gian chồng lên nhau giữa các thành phân

Methods:

¢ NumGeometries():Integer trả về số Geometry trong Geometry Collection

+ GeometryN (N:integer):Geometry trả về số đối tượng Geometry thứ N

trong Geometry Collection

Point

Point là một đổi tượng không chiều và đại diện cho 1 điểm đơn trong hệ thống toạ độ 1 Point co 1 giá trị hoành độ x và giá trị tung độ y

Đường giới hạn của Point la 1 tập hợp rỗng Methods:

¢ XQ:Double giá trị hồnh độ X của Point * YQ:Double gid tri tung d6 Y Point

Trang 26

Xây dựng bộ công cụ biến tập dữ liệu topology hé tro cho hệ thống HCMSGIS 23 3.5 3.6 3.7 MultiPoint

MultiPoint 14 1 tập hợp đối tượng không chiều Các thành phan của |

MultiPoint được giới hạn bởi các điểm không được kết nối hoặc sắp xếp,

Một MultiPoint đơn giản nếu không có 2 điểm trong MultiPoint ngang bằng nhau

Đường giới hạn của I MultiPoint là 1 tập hợp rỗng Curve

Curve la 1 déi tượng hình học I chiều thường được dung để mô tả một mảng các điểm Lớp này là lớp trừu tượng Các lớp con cua Curve định nghĩa các loại quan hệ khác nhau giữa các điểm

Một Curve là simple nếu như nó không đi qua một điểm nảo đó của nó 2 lần

Một Curve là closed nếu điểm đầu trùng với điểm cuối Một Curve vừa là simple vừa là closed 14 1 Ring

Methods:

* LengthQ: trả về chiều dài của Curve trong hệ toạ độ mà nó thuộc về

LineString, Line, LinearRing

LineString 1a 1 Curve voi méi quan hé tuyén tinh giữa các diễm Hai điểm

liên tiếp nhau định nghĩa 1 đoạn thẳng,

Line là 1 LineString với chính xác 2 điểm

LinearRing là 1 LineString nếu như nó vừa là closed, vừa là simple Curve trong hinh 4.7.1 -(3) là 1 LineString closed, né là 1 LinearRing Curve trong hình Hình 4.7.1-(4) là 1 LineString nhưng không 14 1 LinearRing

Trang 27

Xây dựng bộ công cụ biên tập dữ liệu topology hỗ trợ cho hệ thống HCMSGIS 24 3.8 3.9 cm) q0 a) 8l “ | | | mple non-sirple closed closed simple ronsimple Hinh 4.7.1 Methods:

*® NumtPointQ: trả về số lượng điểm trong LineString *® PointN(N :Integer): trả về Point thứ n trong LineString

MultiCurve

MultiCurve là 1 tập hợp hình học 1 chiều mà các thành phần của nó là

Curve (hình 4.9)

MultiCurve 14 1 lớp non-instantiable, nó được định nghĩa là 1 tập hợp của các phương thức cho các lớp phụ của nó

MultiCurve là closed nếu tất cả các thành phần của nó là closed Đường

ranh giới của 1 multiCurve luôn luôn rông

Methods:

* IsClosed Q: trả vệ nếu như MultiCurve này là closed

* Length Q: trả về số thập phân cho biết chiều dải của MultiCurve nay Chiều dai nay bằng tổng các chiều dài của nó

MultiLineString

MultiLineString là 1 MultiCurve voi cac thanh phần là các LineString

Trang 28

Xây dựng bộ công cụ biên tập dữ liệu topology hỗ trợ cho hệ thống HCMsGIS 25 đ tì Bi simple non-simple slosed non-simple Hình 4.9 3.10 Surface 3.11

Một Surface là một đối tượng hình học hai chiều

Đặc tả trừu tượng của OpenGis định nghĩa | surface đơn giản gồm có 1 “path” được liên kết với 1 “exterior boundary” và 0 hoặc nhiều hơn số đường biên

bên trong Simple surface trong không gian 3 chiều là đẳng cấu với planar

surface 4

Các đường biên của | simple surface là tập hợp các closed curve tương ứng

với biên bên trong và biên bên ngoài

Chỉ những lớp con trong surface được định nghĩa trong đặc tả này Polygon là

một simple surface hai chiều Methods:

® Centroid Q: trọng tâm của surface là một điểm kết quả trả về không nằm

trong surface này

¢ PointOnSurface () két quả trả về nằm trong surface Polygon

Trang 29

Xây dựng bộ công cụ biên tập dữ liệu topology hỗ trợ cho hệ thống HCMsG1S 26

Polygon 1a 1 Surface 2 chiều, được định nghĩa bởi 1 biên bên ngoài và có 0 hoặc nhiêu hơn các biên bên trong Mỗi I biên bên trong được định nghĩa là 1

16 trong trong Polygon

Hinh 4.11.1 cho thay 1 vai vi du cha Polygon

Hình 4.11.2 cho thấy 1 vài ví dụ của các đối tượng geometry Các đối tượng

Trang 30

Xây dựng bộ công cụ biên tập dữ liệu topology hé trg cho hệ thống HCMsGIS 27

Đặc tính của Polygon

1 Là một tập hợp các điểm khép kín

2 Biên của một polygon gồm có một tâp hợp các Linearing gồm các biên

trong và biên ngồi

3 Khơng có 2 vòng biên giao nhau Các vòng trong biên polygon có thé giao nhau tại một điểm nhưng chỉ là một tiếp tuyến

4 1 polygon không cắt một đường

5 Bên trong mỗi polygon là một tập hợp điểm kết nối

6 Bên ngoài một polygon có một hay nhiều hole không được kết nối Mỗi hole định nghĩa được một thành phần kết nỗi bên ngoài | m “ @ a Hình 4.11.3 mô tả polygon theo thứ tự 1,2,3 vòng Methods:

s ExteriorRing (): trả về đường bao ngoài của đối tuong Polygon

* NumlnteriorRing (poly): tra về số lượng đường bao bên trong của đối tượng Polygon

* InteriorRingN (poly,n): trả về đường bao trong thứ n của Polygon dưới

dang 1 LineString

3.12 MultiSurface

MultiSurface 1a 1 Geometry Collection với các thành phân là các đối tượng Surface Bén trong 1 MultiSurface bất cứ surface nào trong 2 surface cé thé

không cắt nhau

Trang 31

Xây dựng bộ công cụ biên tập dữ liệu †opology hỗ trợ cho hệ thống HCMsGIS 28

3.13

MultiSurface là một lớp trừu tượng, nó định nghĩa một tập hợp các hàm cho các lớp con và các mở rộng của các lớp này Các thực thể lớp con của MultiSurface là MultiPolygon, tương ứng với | Collection của nhiều Polygon Methods:

s AreaQ:Double Diện tích của MultiSurface

* PointOnSurface:Point 1 diém nam trong MultiSurface nay MultiPolygon MultiPolygon la 1 MultiSurface với các thành phan là các polygon Các đặc tính của MultiPolygon là: 1 Các thành phần bên trong của hai polygon trong 1 MultiPolygon không thé giao nhau

2, Biên của bất kỳ 2 thành phần polygon trong 1 MultiPolygon không thể cắt

nhau và có thể tiếp xúc tai 1 diém duy nhat

3 Là một tập hợp các điểm khép kín

4.1 MultiPolygon không cất một đường, một MultiPolygon là 1 qui tắc tập

hợp các điêm khép kín

5 Trong 1 MultiPolygon có nhiều Polygon không được kết nỗi, số lượng các

thành phần kết nối bên trong của 1 MultiPolygon bằng với số polygon trong

MultiPolygon

Đường biên của 1 MultiPolygon là ¡ đường cong khép kín tương ứng với đường biên của các thanh phan, Polygon Bén trong biên | MultiPolygon chi

Trang 32

3.14 Méi quan hệ giữa các lớp trong không gian hình học Polygon:Polygon fay ®ị fo LineString'LineString ty ay 1 ” V2 aR ` tì NẺ Phưc 3 Polygon.LineSưing + Nà i PolygơnPoiL Hình 4.14.1

Trang 33

Hình 4.14.2 mô tả mối quan hệ cắt nhau giữa Polygon/LineString, LineString/LineString PotyganPotygon, Linesuingitinesuing PotygonLineString Hình 4.14.3 Hình 4.14.3 mô tả mối quan hệ năm trong giữa 2 Polygon, 2 LineString, Polygon/LineString, Polygon/Point PolygooiPotygon Ling$etngi neStriag, Z5 ha of Se “ va „ Hình 4.14.4

Hình 4 14.4 mô tả mối quan hệ chồng lắp giữa 2 Polygon, 2 LineString

Trang 34

Chương 4: MƠ HÌNH TOPOLOGY

4.1 Dữ liệu hình học và dữ iêu Topology

Các phần mềm hiện nay, MAPINFO, cho phép chúng ta xây dựng các bản đỏ

mô tả thế giới thực từ các đối tượng dữ liệu hình học cơ bản như điểm, đường, vùng, văn bản Thông thường các đối tượng này là các đối tượng rời rạc Dữ liệu

này chỉ thích hợp cho các bài toán đơn giản về hiển thị do ưu điểm về tốc độ

Ngược lại, đữ liệu tôpô cũng được xây dựng từ các đối tượng hình học cơ bản và

chúng có quan hệ với nhau Mức độ quan hệ tủy thuộc vào cấp độ Topology Đối

với loại dữ liệu này tốc độ hiện thị chậm nhưng có thể giải quyết được các bài toán

phức tạp một cách dễ dàng các bài toán về quan hệ nhu: Quận 3 có bao nhiêu trường học, bao nhiêu chùa chiên, bao nhiêu bệnh viện.v.v

Một khó khăn gặp phải hiện nay khi xây dựng các ứng dụng dựa trên đữ liệu Topology là nguồn đữ liệu Topology không có sẵn Muốn xây dựng các ứng dụng này cần phải chuyển đổi di liệu hình học thành dữ liệu Topology Cac céng cu chuyén déi nay phan lớn phải tự xây dựng lây Tuy nhiên sự chuyên đổi cũng không suôn sẻ khí gặp phải những người bán dé chat lượng không cao

4.2 Mô bình Topslogy

Nếu như bản đồ địa hình mô tả những vị trí vật lý và hình dạng của các đối

tượng tự nhiên thi mé hình topology thé hiện các mối quan hệ giữa các đối tượng đó Xét ví dụ trong ban dé dia lý của công viên Hyde ở nước Anh thể hiện chính

xác hình đáng của công viên và những thực thể khác (hồ nước Serpentine) bên trong nó

ae

Topographic map of Hyde Park in London 2

Topological map of Hyde park in London

Hình 2.1: Minh họa mô hình Topology

Tuy nhién, trong mé hinh Topology diéu này không quan trọng Với mê hình này cho ta thấy đối tượng hễ nước Serpentine năm bên trong công viên, thể hiện mỗi quan hệ về vị trí giữa công viên Hype và hỗ nước Serpentine

Việc kết hợp sử dụng máy tính để quản lý mô hình Topology nhằm tăng tốc độ truy xuất, xử lý và cập nhật đữ liệu May tinh có khả năng phân tích mỗi quan hệ

giữa những đối tượng khác nhau Nếu có sự sai sót về dữ liệu, GIS không thể thực

thi qua trình phân tích mạng tuyến để giải quyết những vấn để liên quan đến địa lý,

Trang 35

4.3 Các khái niệm cơ bản

Mô hình Topology là một mô hình được quản lý dựa trên sự liên kết giữa các

đối tượng Khi một đối tượng thay đổi sẽ ảnh hưởng đến đối tượng khác và thay đổi

các liên kết trong mô hình Topology Sau đây là các khái niệm cơ bản được sử dụng trong mô hình Topology:

Nút và cạnh liên kết: Trong hệ thống thông tin địa lý các đối tượng đường thăng

(Lines) còn được gọi là cạnh liên kết (Links) được tạo từ những điểm (Vertex) và

những nút (node) tại hai đầu mút của cạnh Vertices e Link ˆ Link ¬ ¬ * Node Hình 2.2: Minh họa về nút và cạnh

Vùng (polgon): là một vùng không gian đóng, được chỉ ra bởi giới hạn của tập hợp

các cạnh và điểm mà có mối quan hệ đến tính chất địa lý câu tạo nên nó, ah lygons

Seed points

Hinh 2.3: Minh hoa vé ving

Start Node: Nat bắt đầu của cạnh

End Node: Nút kết thúc của cạnh

Right Edge: Canh dau tién gặp khi di chuyển ngược chiều kim đồng hỗ tại EndNode của cạnh hiện tại

Left Edge: Canh dau tin gap khi di chuyén ngược chiều kim déng hé tai StartNode

của cạnh hiện tại

Trang 36

Xây dựng bộ công cụ biên tập dữ liệu topology hỗ trợ cho hệ thống HCMSGIS 33

First Edge: Canh duge chọn ngau nhién, được xem như là canh dau tién cho việc tìm kiểm các cạnh kể của nút

Left Face: Mat & bén trai cua cạnh khi đi chuyển từ nút bắt đầu đến nút kết thúc

Right Eace: Mặt ở bên phải của cạnh khi di chuyển từ nút bắt đầu đến nút kết thúc Left Face Fo Left Edge Cc Right Edge Node Right Face 7 ® Nút 3 Cạnh

ụ e ——>_ Ngược chiều kim đồng hồ

Hình 2.4: Minh họa một số khái niệm cơ bản trong mô hình Topology

Minimum Bounding Rectangle (MBR): Khung chữ nhật nhỏ nhất chứa toan bộ đối tượng

Inner Ring: Bién trong của mặt Mỗi đối tượng vùng có thể không có, hay có một

hoặc nhiều biên trong

Quier Ring: Biên bao ngoài của mặt Mỗi đối tượng vùng có duy nhất một biên ngoài,

Đặc frưng: mô hình của đối tượng điể lí thé gidi thực Các đối tượng này có thể là đổi tượng vô hướng, một chiều, hai chiều và ba chiều

4.4 Các loại đối tượng hình hoc cơ sở trong mô hình Topology

C6 3 loại đối tượng hình học cơ sở: nuit (node), cạnh (edge) và mdit(face) Déi tugng nut dugc chia thanh hai loai: nit thuc thé (entity node) va mit két néi

(connected node) Và một đối tượng cơ sở khác nữa là văn bản Bến dạng đối tượng

cơ sở này được kết hợp lại với nhau để mô tả bất kì hiện tượng địa lí nào sử dụng

hình học vectơ Tất cả các đối tượng cơ sở ngoại trừ văn bán có thể được liên kết

với nhau bởi mối quan hệ Topology

4.4.1 Nodes

Các nút là các đối tượng cơ sở vô hướng được sử dụng đề lưu trữ những vị trí có ý nghĩa Hai nút bất kì không thể có cùng tọa độ Nút có hai loại: nút thực thể và nút kết nói,

Trang 37

Xây dựng bộ công cụ biến tập dữ liệu topology hỗ trợ cho hệ thắng HCMsGIS 34 4.4.1.1 Node thuc thé: Nit thực thể dùng để thể hiện các đặc trưng

riêng biệt hoặc vô hướng, chẳng hạn các điểm khảo sát hoặc đối tượng quá nhỏ được hiện thị ở một tỉ lệ nào đó, chẳng hạn như các tháp nước được thể hiện ở tỉ lệ 1:24,000 Nút thực thể được liên kết về mặt Topology với mặt chứa nó khi Topology mặt hiện diện Các nút thực thể

không được nằm trên cạnh

44.1.2 Node kết Các node kết nối xuất hiện ở các đầu mút của cạnh và được liên kết về mặt Topology với các cạnh khác Các node kết

nối được sử dụng theo hai cách: (1) định nghĩa các cạnh về mặt Topology va (2) thé hién cac dac trung cua điểm được tìm thấy tại đầu và cuỗi của cạnh của các đặc trưng tuyến tính, ví dụ các cây cầu, các cửa

cống trong một con kênh, hoặc các điểm truy cập tiện ích dưới lòng đất Với cách dùng (1), cdc node kết nổi được xem như là các điểm đâu và

cuối Với cách dùng (2), các thuộc tính sẽ được kết hợp với các đặc trưng của điểm được liên hệ với các node kết nối Tắt cả các node kết nối được chứa trong bảng nođe kết nối Nếu nhiều cạnh giao nhau tại một node

thì chỉ một cạnh sẽ được duy trì cho mỗi node trong bảng node kết nói;

các cạnh khác được liên kết bằng cách sử dụng thuật toán tìm cạnh kể (được trình bày ở phan sau) dé suy ra Canh a Nút thực thể Vùng Văn bản Nút kết nối Hình 2.5: Các đối tượng hình học cơ sở trong mô hình Topology 4.4.2 Canh - Edge

Trang 38

cơ sở còn chứa các thơng tin đeld (Right Edge, Left Edge, Right Face, Left Face) cân thiết hỗ trợ cho các cấp Topology cao hơn Các thông tin Topology

này cho phép truy vấn và lấy ra các đặc trưng Hướng của cạnh là hướng từ

Start Node đến End Node Mỗi cạnh có một khung bao nhỏ nhất chứa nó

(MBR - Minimum Boundary Rectangle) 4.4.3 Mat — Faces

Đối tượng mặt là đối tượng hình học hai chiều được định nghĩa bởi các cạnh; đối tượng mặt thường được dùng để thể hiện các đặc trưng vùng, chẳng hạn như các quốc gia, các vùng thành phố Các đối tượng mặt được định nghĩa bởi các tham chiếu về mặt Topology tới tập các cạnh hình thành nên các biên của mặt Đôi tượng mặt có thê có các biên trong cũng như các biên ngoài, và có

thể chứa các mặt nhỏ hơn trong nó Quan hệ nảy gồm một tham chiếu đến

điểm khởi đầu của một biên khép kín của các cạnh, rồi theo chiều kim đồng hồ dé khép kín biên Mặt có thể có nhiều biên (rìngs); có thể có một biên ngoài và không có hay có một hoặc nhiễu biên trong Các mặt không được chông lấp

nhau, và các mặt trong một lớp sử dụng toàn bộ vùng mặt phẳng Mỗi bảng mặt có một khung chữ nhật bao mặt kết hợp (FBR — Face Boundary Rectangle

) chứa hình chữ nhật nhỏ nhất bao mỗi mặt Có mối quan hệ ]-] giữa bảng mặt và bảng hình bao nhỏ nhất, 4.5 Topology

Có 4 cấp độ Topology: 0, 1 2,3 Ở cấp 3, các kết nỗi về mặt Topology hiện diện một cách tường minh Ở cấp 0, không có thông tin Topology được thé hiện một cách tường minh

Cấp Tên Các đối tượng cơ sở Mô tả

3 | Quan hệ | Node kết nối, nơde | Bể mặt được phân chia bởi

Topology thuc thé, canh va mat tap Các mặt được chọn kỹ

đây đủ và phan chung duy nhất

Các cạnh chỉ gặp nhau tại các node

2 |Đề phẳng thi ¡| Node thực thể, node | Một tập các cạnh và các kết nối và cạnh

nođe ở đó khí chiếu vào bể § 4)

mặt phẳng, các cạnh chỉ

gặp nhau tại các node

BS thi Node thuc thé, node Tập các node thực thể và

không kết nôi và cạnh các cạnh có thể gặp nhau Ox)

phang tai cdc node

Trang 39

Xây dựng bộ công cụ biên tập dữ liệu topology hỗ trợ cho hệ thống HCMsGIS 36 hình bao | cạnh 0 |Thể hiện|Node thực thể và Tập các node thực thể và Fe các cạnh Các cạnh chỉ| ZZ I

chứa các tọa độ, không phải là node bắt đầu và

node kết thúc |

Bang 2.2: Téng két đặc tính của 3 cấp và ví dụ về mỗi cấp

Các field trong các bảng cạnh và bảng node xác định tính kết nối và tính kê cho quan hệ Topology, tùy thuộc vào cap d6 Topology Bảng 2.3 chỉ ra các cột bất buộc trong mỗi bảng cơ sở cho mỗi cấp Topology được yêu câu Các đặc tỉnh của các cột này được chỉ định trong các định nghĩa

Cấp Topology Bảng cơ sở Các cột bắt buộc |

3 Mat FACEID, RINGID

3 Bang vong (Ring table) | RINGID, FACE_ID, START_EDGE

3 Node thue thé CONTAINING FACE |

3-1 Node kết nối NODEID, FIRST_EDGE |

2-1 Canh START_NODE, END NODE,

RIGHT_EDGE, LEFT_EDGE |

2-0 Node thực thể (Không có)

i 0 Canh | (Khong co) | Bảng 2.3: Các cột được yêu cầu để định nghĩa quan hệ Topology trong VPF rey Edge Text

Tọa độ Các tọa độ Đường dạng

L _—_ ] bã tượng cơ ø ve | ome

Cc) Thuộc tính hình học

Hình 2.7: Quan hệ Topology cấp 0

Trang 40

Xây dựng bộ công cụ biên tập dữ liệu topology hỗ trợ cho hệ thống HCMsGIS 37 First Edge >< Right Edge Start Node >< Connected Node End Node Tọa độ Enti Text Nea

Các tọa độ Đường dang Ta độ

[J ing ca sa vee <> thuge tn taps

(—} thube tint hina ge — ———> Quan hệtônô | Chứa

Hình 2.8:Mô hình quan hệ Topology cấp 1 và 2

Định dạng
Số trang	84
Dung lượng	1,43 MB