tài liệu bài giảng mapinfo

MỤC LỤC Trung tâm NC&ƯD CN Địa chính Bài giảng Mapinfo Chương I Giới thiệu chung I.1 - Mô hình dữ liệu I.1.1 - Khái niệm - Các biến địa lý trong thế giới thực rất phức tạp. Càng quan sát gần, càng nhiều chi tiết, nói chung là không giới hạn. - Điều đó sẽ cần một cơ sở dữ liệu (CSDL) xác định để thu thập các đặc điểm của thế giới thực. - Số liệu cần phải giảm đến một số lượng nhất định và quản lý được từ việc xử lý tạo ra hoặc trừu tượng hóa. - Biến địa lý cần được biểu diễn trong các thuật ngữ các phần tử hữu hạn hoặc các đối tượng. - Các quy tắc được dùng để chuyển các biến địa lý sang các đối tượng là mô hình dữ liệu. - Mô hình dữ liệu như là một bộ các quy tắc để biểu diễn sự tổ chức logic của dữ liệu trong CSDL bao gồm tên các đơn vị logic dữ liệu và các quan hệ giữa chúng. - Mô hình dữ liệu được chọn để cho một đối tượng đặc biệt hoặc ứng dụng bị ảnh hưởng bởi: Phần mềm phù hợp Đào tạo cán bộ chủ chốt Tiền lệ có tính lịch sử I.1.2 - Cấu trúc dữ liệu Khi nhập dữ liệu vào một hệ thống thông tin, có các cấu trúc dữ liệu như sau: - Cấu trúc của hiện tượng theo quan niệm người sử dụng - Cấu trúc của hiện tượng thể hiện trong một hệ GIS Topology và các đợn vị bản đồ Topo (topology) là tập hợp các tính chất của một thực thể hình học trong trạng thái biến dạng và biến vị. Các thuật ngữ dùng trong tọa độ hình học là vùng, miềm kế cận, không gian bao quanh, Các đơn vị bản đồ là: điểm, đường và vùng. Topo là một cấu trúc, trong đó các điểm , đường và vùng là duy nhất và có liên quan với nhau. Ba đơn vị này được xác định bằng các vị trí không gian trong một hệ tọa độ thích hợp (thí dụ UTM hay Gauss) và bằng các thuộc tính của chúng. I.2 - Tổ chức dữ liệu I.2.1 - Khái niệm Trang 2 Trung tâm NC&ƯD CN Địa chính Bài giảng Mapinfo Dữ liệu được nhập vào và lưu trữ trên máy tính trong một không gian được gọi là tệp dữ liệu hay tệp tin. Tệp tin được ghi với độ dài có số lượng byte nhất định. Các số ghi này có thể là số thực hay số nguyên và được tổ chức theo một khuôn dạng đặc biệt. Mỗi một số ghi mô tả một yếu tố duy nhất và chứa các trường nhận biết các thuộc tính của yếu tố đó. Các dữ liệu được lưu trữ trong các trường này. Các tệp tin được chia theo 3 kiểu phổ biến: - Tệp tin đơn giản theo một chiều - Tệp tin sắp xếp theo dãy - Tệp tin theo chỉ số I.2.2 - Tổ chức cơ sở dữ liệu Các dữ liệu được nhập vào và lưu trữ nhờ các phần mềm quản lý CSDL. Một CSDL là một tập hợp các cách biểu diễn thực dưới dạng các dữ liệu có liên kết qua lại ở mức tối đa. Những dữ liệu này được ghi nhớ theo chuỗi tính toán và theo một cấu trúc hợp lý sao cho có thể khai thác dễ dàng, nhằm thỏa mãn các yêu cầu khi cung cấp thông tin và các chỉ dẫn cho người sử dụng. CSDL được tổ chức ở dạng một thư mục, trong đó dữ liệu được ghi nhớ trong nhiều tệp Phần mềm quản lý cho phép ghi nhớ các tệp dữ liệu trong tệp theo thứ tự, hoặc theo chỉ số trực tiếp. Chúng quản lý các tệp độc lập, các tệp có cấu trúc thứ bậc, dạng mạng, hoặc dạng quan hệ.ý I.2.3 - Mô hình cơ sở dữ liệu không gian Bản đồ thực chất là sản phẩm thu được trong việc đơn giản hóa một thực thể. Nó phản ánh đồng thời những thông tin đặc trưng và các thông tin tổng hợp. Thông tin tổng hợp thường được thể hiện dưới dạng các ký hiệu, ngược lại, các đối tượng hình ảnh được biểu diễn theo tọa độ không gian. Dữ liệu không gian thường được hiển thị theo 02 phương pháp. Phương pháp thứ nhất biểu diễn dưới dạng các đơn vị bản đồ. Phương pháp thứ hai biểu diễn dưới dạng các ô lưới hay ma trận. Hai phương pháp này gọi là mô hình vectơ và mô hình rastơ tương ứng. 1. Mô hình dữ liệu Vectơ Mô hình vectơ thường được biểu diễn dưới dạng điểm, đường và vùng. Phương pháp thường dùng là biểu diễn dữ liệu dưới dạng vectơ. Bản đồ học dựa trên các đường, hoặc vectơ để biểu diễn thực thể như đường xá, sông ngòi và để xác định các đường biên giữa các thực thể không gian khác nhau. Các kỹ thuật đo đạc bản đồ được hình thành trên cơ sở các nguyên tắc hình học và lượng giác sử dụng các vectơ. Trong cấu trúc vectơ các đường được xác định bởi độ dày và không thay đổi nếu như vùng được mở rộng. Trang 3 Trung tâm NC&ƯD CN Địa chính Bài giảng Mapinfo Trong cấu trúc vectơ, không gian 2D được coi như liên tục và biểu diễn chính xác vị trí, độ dài, khoảng cách và diện tích. Vị trí được mô tả bằng các cặp tọa độ. Trong cấu trúc vectơ, các điểm được biểu diễn bằng cặp tọa độ X,Y. Các đối tượng đường và vùng được tạo thành từ các đoạn thẳng nối hai cặp tọa độ (X i ,Y i ), X i+1 ,Y i+1 ). Các quan hệ không gian quan trọng đối với hệ thống các đường và đa giác là được tạo bởi các cung - nút (arc - node). Các giá trị thuộc tính đối với điểm, đường và đa giác được lưu trữ độc lập với các quan hệ không gian của các thực thể. Các dữ liệu vectơ được số hóa với một độ chính xác theo yêu cầu. Độ chính xác vectơ, dù sao cũng chỉ đúng với một số nhóm dữ liệu. Trên thực tế để biểu diễn một đường cong liên tục chúng ta thường xấp xỉ bằng đường gấp khúc. Trong trường hợp này độ chính xác biểu diễn đối tượng sẽ phụ thuộc vào mức độ rời rạc hóa các điểm đường cong. 2. Mô hình dữ liệu Rastơ Cấu trúc dữ liệu rastơ 2D được xem như một ma trận các ô lưới (cells - pixels - picture element). Mỗi cell đặc trưng cho một ô vuông của bề mặt đất. Độ phân giải của dữ liệu rastơ được xác định bởi kích thước của ô lưới, như vậy số liệu rastơ đặc trưng cho không gian rời rạc trong đó độ chính xác vị trí phụ thuộc vào kích thước của ô lưới. Ô càng nhỏ thì độ phân giải càng cao và yêu cầu bộ nhớ càng lớn. Ngược lại ô càng to thì độ phân giải càng thấp và yêu cầu bộ nhớ giảm. Mỗi ô lưới chỉ có một giá trị duy nhất ứng với một thuộc tính nào đấy. Mỗi giá trị thuộc tính có thể đặc trưng cho phép đo một điểm (như độ cao) hoặc phép đo vùng được chia nhỏ. Các thuộc tính cho nhiều đối tượng địa lý được khái niệm như nhiều lớp ảnh quét. Trong cấu trúc ảnh quét, các điểm được coi như những ô độc lập, các đường và các cùng được đặc trưng như các ô liên tục. Độ chính xác tọa độ của số liệu ảnh quét là do kích thước ô quyết định. Sự cân nhắc rõ ràng các đặc tính không gian (điểm, đường, vùng) và các đặc điểm địa hình, hình học không gian sẵn có trong số liệu rastơ , nhưng có thể trích ra từ cấu trúc nếu như cần thiết. Hiện nay, những phương pháp mới thu nhận thuộc tính trực liếp bằng các bộ cảm nhận điện từ và máy quét ảnh đã tăng khả năng sử dụng của cấu trúc rastơ - công tác xử lý ảnh và viễn thám đã tạo ra một khối lượng thông tin rất phong phú, mà phương pháp vectơ không thể so sánh nổi. I.2.4 - Số hóa bản đồ Việc đưa bản đồ theo nghĩa truyền thống về dạng số là tạo ra cơ sở dữ liệu mềm được tin học hóa và được đảm bảo 3 mục tiêu sau: Trang 4 Trung tâm NC&ƯD CN Địa chính Bài giảng Mapinfo - Giữ được nội dung đồ họa bao gồm các chức năng và đối tượng thể hiện, cũng như các quan hệ giữa chúng và các thông tin tổng hợp dưới dạng các ký hiệu. - Khả năng phân tích không gian - Khả năng tích hợp các thông tin cơ sở để xác định các thông tin tổng hợp Khả năng sử dụng cấu trúc vec tơ và ma trận: Trong vài năm gần đây, những người sử dụng dữ liệu địa lý được chia làm hai trường phái: trường phái vectơ và trường phái rastơ. Trường phái vectơ cho rằng kiểu ma trận yêu cầu bộ nhớ lớn và không đảm bảo độ chính xác cần thiết, trường phái ma trận thì cho rằng hệ vectơ nặng nề về kỹ thuật và rất đắt, hơn nữa khó thực hiện các xử lý trong nhiều lớp. Ngày nay, các nhược điểm trên đều có thể khắc phục nhờ những tiến bộ nhanh chóng của công nghệ tin học. Do đó các vấn đề tồn tại chỉ còn là: - Việc tối ưu hóa khối lượng bộ nhớ và thời gian tính toán - Đúng mức với hiện tượng phân tích Chuyển đổi giữa các kiểu cấu trúc Để tạo điều kiện thuận lợi khi xử lý các dữ liệu, việc chuyển đổi các kiểu cấu trúc có tính khả thi dễ dàng. Chuyển đổi rastơ - vectơ sử dụng nhằm mục đích để vẽ, kiểu vectơ tạo ra những đường viền chính xác và làm cho tọa độ mềm mại hơn. Chuyển đổi vectơ - rastơ thường dùng để mô tả phân bố trong không gian một đối tượng, mà vị trí của nó không đòi hỏi độ chính xác cao. Trang 5 Trung tâm NC&ƯD CN Địa chính Bài giảng Mapinfo I.3 - Xây dựng cơ sở dữ liệu I.3.1 - Khái niệm CSDL là một tập hợp các lớp thông tin (các tệp dữ liệu) ở dạng vectơ, rastơ, bảng số liệu, văn bản với những cấu trúc chuẩn bảo đảm cho các bài toán chuyên đề đó có mức độ phức tạp khác nhau. Mục tiêu cuối cùng của việc xây dựng cơ sở dữ liệu là thành lập các bản đồ chuyên ngành, phục vụ cho việc quản lý tài nguyên thiên nhiên, quản lý lãnh thổ, dự báo thiên tai, theo dõi tình trạng phát triển của các hiện tượng thiên nhiên và xã hội. Cũng có thể hiểu đơn giản một CSDL là tập hợp hệ thống hóa các tài liệu bản đồ, số liệu thống kê, các văn bản và chuyển chúng sang ngôn ngữ của máy tính. Xây dựng CSDL bao gồm các nội dung sau: - Thu thập, sửa chữa và hiệu chỉnh dữ liệu - Nhập dữ liệu - Quản lý dữ liệu I.3.2 - Thu thập dữ liệu Bản đồ chứa những thông tin về các đối tượng trên bề mặt vỏ Quả đất. Các thông tin này được chia làm ba nhóm: - Vị trí địa lý (hệ toạ độ theo một hệ chiếu nhất định); - Những đặc trưng của đối tượng, hay các thuộc tính của chúng (tên, giá trị số, nội dung chuyên đề); - Mối quan hệ hình học giữa các đối tượng. Chọn dữ liệu bao gồm chọn các dữ liệu đã có, chọn các dữ liệu mới, tuyển lựa dữ liệu. Dữ liệu thông tin địa lý xuất phát từ nhiều nguồn khác nhau, nhiều dạng khác nhau và được lưu dưới nhiều phương pháp khác nhau. Công nghệ tin học cung cấp các công cụ và phương pháp kết hợp những số liệu này vào một dạng cho phép so sánh chúng với nhau. Trang 6 Trung tâm NC&ƯD CN Địa chính Bài giảng Mapinfo Sơ đồ: Nguồn dữ liệu phục vụ xây dựng cơ sở dữ liệu I.3.3 - Nhập & quản lý dữ liệu Việc nhập dữ liệu để xây dựng cơ sở dữ liệu được thực hiện theo các bước sau: - Mã hóa - Nhập dữ liệu từ nguồn - Nhập dữ liệu có cấu trúc vectơ - Nhập dữ liệu phi không gian Độ chính xác dữ liệu Đối với các dữ liệu có sẵn, các sai số gồm: - Ngày tháng của dữ liệu - Độ chính xác của dữ liệu cùng họ với nhau - Tỷ lệ của dữ liệu - Sai số liên quan đến dữ liệu: vị trí, tỷ lệ, độ phân giải,… - Sai số do phân tích không chính xác các đặc tính topo - Sai số do chuyển đổi dữ liệu từ dạng vectơ sang rastơ và ngược lại Kiểm tra dữ liệu Trang 7 Cỏc phương pháp thu thập dữ liệu Chuyển đổi Quét Viễn thám Toàn đạt điện tử GPS Cácphươn g pháp thu thập dữ liệu Chuyên đổi Trung tâm NC&ƯD CN Địa chính Bài giảng Mapinfo Kiểm tra dữ liệu thực hiện bằng cách cho hiển thị ra màn hình hoặc in ra giấy để kiểm tra. Đối với dữ liệu không gian có thể chồng một cách cơ học các kết quả lên nhau. Đối với dữ liệu phi không gian có thể kiểm tra trên máy tính hoặc theo dõi số liệu trên giấy so với các dữ liệu lúc chưa xử lý. Quản lý dữ liệu: - Phối hợp dữ liệu không gian và dữ liệu mô tả - Chỉnh lý, bổ sung dữ liệu - Chuyển đổi và lưu trữ dữ liệu I.4 - một số phần mềm xây dựng cơ sở dữ liệu I.4.1 - Phần mềm Mapinfo I.4.2 - Hệ thống phần mềm MicroStation & Mapping Office I.4.3 - Phần mềm Arcview I.4.4 - Hệ thống phần mềm Famis - Caddb I.4.5 - Phần mềm SB1990 Trang 8 Trung tâm NC&ƯD CN Địa chính Bài giảng Mapinfo Chương II Xây dựng cơ sở dữ liệu không gian II.1 - Tổ chức thông tin không gian Hiện nay trên thế giới đang phổ biến các phần mềm phục vụ cho việc xây dựng CSDL thông tin địa lý như: ARC/INFO, ARCVIEW, INTERGRAPH, MAPINFO, IDRISI, ENTEC, … Việc tổ chức các lớp thông tin không gian trên một CSDL thông thường được tổ chức theo hai dạng: - Tổ chức trên một file dữ liệu chứa nhiều lớp thông tin: điển hình là cách tổ chức dữ liệu trên phần mềm MicroStation, Autocad - Mỗi file dữ liệu là một lớp thông tin: tổ chức dữ liệu của phần mềm Mapinfo, ArcView Phần mềm Mapinfo là một công cụ khá hữu hiệu để tạo ra và quản lý cơ sở dữ liệu địa lý vừa và nhỏ trên máy tính cá nhân. Sử dụng công cụ Mapinfo có thể thực hiện xây dựng một hệ thống thông tin địa lý, phục vụ cho mục đích nghiên cứu khoa học và sản xuất của các tổ chức kinh tế và xã hội của các ngành và địa phương. Ngoài ra, Mapinfo là một phần mềm tương đối gọn nhẹ và dễ sử dụng. Đặc biệt dùng cho mục đích giảng dạy về GIS, tin học chuyên ngành rất có hiệu quả. Vì vậy, chúng tôi chỉ giới thiệu kỹ về phần mềm Mapinfo trong việc xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý. Mapinfo là một phần mềm hệ thông tin địa lý (GIS - Geographical information systems) cho giải pháp máy tính để bàn. Các thông tin trong Mapinfo được tổ chức theo từng bảng (Table), mỗi một Table là một tập hợp các file về thông tin đồ họa hoặc phi đồ họa chứa các bảng ghi dữ liệu mà hệ thống tạo ra. Chỉ có thể truy cập vào các chức năng của phần mềm Mapinfo khi mà ta đã mở ít nhất một Table. Cơ cấu tổ chức thông tin của các đối tượng địa lý được tổ chức theo các file sau đây: Trang 9 Trung tâm NC&ƯD CN Địa chính Bài giảng Mapinfo Bảng: Hệ thống các file dữ liệu File và phần mở rộng ý nghĩa của file *.tab Chứa các thông tin mô tả cấu trúc dữ liệu *.dat Chứa các thông tin nguyên thủy, phần mở rộng của tập tin này có thể là *.wks, dbf, xls nếu chúng ta làm việc với các thông tin nguyên thủy là các số liệu từ Lotus 1-2-3, dbase/Foxbase và Excel. *.map Chứa các thông tin mô tả các đối tượng đồ họa *.id Chứa các thông tin về sự liên kết giữa các đối tượng với nhau. *.ind Chứa các thông tin về chỉ số đối tượng. Tập tin này chỉ có khi trong cấu trúc của Table đã có ít nhất một trường dữ liệu đã được chọn làm chỉ số hóa (Index). Thông qua các thông tin của file này chúng ta có thể thực hiện tìm kiếm thông tin thông qua một chỉ tiêu cho trước bằng chức năng Find của Mapifo. *.wor Tập tin quản lý chung (lưu trữ tổng hợp các Table hoặc các cửa sổ thông tin khác nhau của Mapinfo) II.2 - Thao tác trên lớp dữ liệu và cửa sổ bản đồ II.2.1 - Các thủ tục chung để tạo ra bản đồ máy tính: - Mở ít nhất một lớp thông tin : Menu File - chọn Open (Ctrl - O hoặc chọn công cụ trên thanh Standar) Trang 10 [...]... Chọn OK để nhập dữ liệu - Đặt tên file dữ liệu 2 Trao đổi dữ liệu bằng chức năng Universal Tranlator Chọn Menu Tool - Universal Tranlator để tiến hành trao đổi dữ liệu: Trang 25 Trung tâm NC&ƯD CN Địa chính Bài giảng Mapinfo - Trong khung Source chọn định dạng file dữ liệu và file dữ liệu nguồn cần trao đổi dữ liệu - Trong khung Destination chọn định dạng file dữ liệu và thư mục lưu dữ liệu II.4 - biên... sử dụng trong quá trình số hóa Đế lưu dữ liệu, bấm Ctrl + S hay vào File - Save Table II.3.3 - Trao đổi dữ liệu với hệ thống khác 1 Trao đổi với dữ liệu của Autocad Để trao đổi dữ liệu với một file dữ liệu của Autocad chúng ta vào: Menu Table - Import, cửa sổ Import File : Hình: Hộp thoại nhập dữ liệu dạng *.dxf Trang 24 Trung tâm NC&ƯD CN Địa chính Bài giảng Mapinfo - Trong Files of Type: chọn AutoCad... tâm NC&ƯD CN Địa chính Bài giảng Mapinfo - Khai báo trường dữ liệu chứa dữ liệu về kinh độ và vĩ độ của các điểm cần tạo - Chọn OK để thực hiện II.3.2 - Vectơ hóa các đối tượng bản đồ 1 Tạo dữ liệu mới trong Mapinfo Để xây dựng một dữ liệu mới theo dạng của Mapinfo (Table), chọn Menu File - chọn New Table (Ctrl + N), cửa sổ New Table xuất hiện: Hình: Hộp thoại tạo một lớp dữ liệu mới - Chọn Open New... trong hộp công cụ Drawing Trang 14 Trung tâm NC&ƯD CN Địa chính Bài giảng Mapinfo Chúng ta cũng có thể sử dụng các chức năng Cut, Copy và Paste trong Menu Edit để cắt, sao và dán các đối tượng trong một lớp dữ liệu hay giữa các lớp dữ liệu Lớp dữ liệu tạm thời trong cửa sổ bản đồ (Cosmetic Layer) Khi mở một hay nhiều lớp dữ liệu, mỗi lớp dữ liệu này trong cửa sổ bản đồ là một "layer" Trong cửa số bản... chính Bài giảng Mapinfo Hình: Hộp thoại mở một Table Trong Files of type, chọn MapInfo (*.tab) Trong Preferred View, mặc định là Automatic, có nghĩa: - Nếu lớp dữ liệu có chứa dữ liệu không gian (spatial data), tức các đối tượng địa lý với tọa độ tương ứng được lưu trữ dưới dạng số (digital format), trên màn hình sẽ xuất hiện cửa sổ bản đồ (map window) với các đối tượng của lớp dữ liệu - Nếu lớp dữ liệu. .. phương pháp tổng hợp dữ liệu, bao gồm: - Sum: cộng các giá trị số của các trường dữ liệu và gán tổng số đó cho trường dữ liệu của đối tượng mới - Average: tính giá trị trung bình của các dữ liệu trong các đối tượng gốc và gán nó cho trường dữ liệu của đối tượng mới - Weighted Average: tính giá trị trung bình có trọng số của các dữ liệu trong các đối tượng gốc và gán nó cho trường dữ liệu của đối tượng mới... F2), chọn tên lớp dữ liệu trong cửa sổ Browse Table và click OK II.3 - Nhập dữ liệu không gian Dữ liệu được nhập vào hệ thống thông qua 03 phương pháp như sau: - Tạo đối tượng điểm - Vectơ hóa (thực hiện phát sinh đối tượng bằng công cụ vẽ) - Trao đổi dữ liệu với hệ thống khác II.3.1 - Tạo đối tượng điểm trên trang bản đồ Từ số liệu về toạ độ địa lý (kinh độ và vĩ độ) của các điểm, Mapinfo có thể thể... cửa sổ bản đồ (map window) với các đối tượng của lớp dữ liệu - Nếu lớp dữ liệu không có dữ liệu không gian, chỉ có các dữ liệu phi không gian (còn gọi là dữ liệu thuộc tính): trên màn hình sẽ xuất hiện một cửa sổ dữ liệu theo dạng hàng - cột (browser window) của lớp dữ liệu đó Ta có thể chọn Browser để xem dữ liệu, Current Mapper: mở trong cùng cửa số đang mở, New Mapper: cửa số bản đồ mới, hay No View:... II.5 - Phân tích không gian Phần mềm Mapinfo cung cấp một số chức năng phân tích không gian như kết hợp, chia cắt, xóa một phần đối tượng bản đồ, tạo vùng đệm của một đối Trang 27 Trung tâm NC&ƯD CN Địa chính Bài giảng Mapinfo tượng hay tạo điểm chung của hai đối tượng Các chức năng này được thực hiện cho các đối tượng trong cùng một lớp dữ liệu hay trên hai lớp dữ liệu khác nhau Các đối tượng này thường... x Chữ II.5.1 - Tổng hợp và phân tách dữ liệu (Aggregating and disaggregating data) Các dữ liệu thuộc tính đã được liên kết với các thông tin không gian do đó khi thực hiện các chức năng phân tích không gian hệ thống có thể tự động tổng hợp hoặc phân tách các dữ liệu đã có và gán chúng cho các đối tượng mới tạo ra Trang 28 Trung tâm NC&ƯD CN Địa chính Bài giảng Mapinfo  Khi thực hiện tổng hợp các đối . mềm Mapinfo khi mà ta đã mở ít nhất một Table. Cơ cấu tổ chức thông tin của các đối tượng địa lý được tổ chức theo các file sau đây: Trang 9 Trung tâm NC&ƯD CN Địa chính Bài giảng Mapinfo Bảng:. thanh Standar) Trang 10 Trung tâm NC&ƯD CN Địa chính Bài giảng Mapinfo Hình: Hộp thoại mở một Table Trong Files of type, chọn MapInfo (*.tab) Trong Preferred View, mặc định là Automatic,. chính Bài giảng Mapinfo - Khai báo trường dữ liệu chứa dữ liệu về kinh độ và vĩ độ của các điểm cần tạo. - Chọn OK để thực hiện II.3.2 - Vectơ hóa các đối tượng bản đồ 1. Tạo dữ liệu mới trong Mapinfo