Phát triển một số mô hình dữ liệu không thời gian trong GIS

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN GIA TUẤN ANH PHÁT TRIỂN MỘT SỐ MÔ HÌNH DỮ LIỆU KHÔNG-THỜI GIAN TRONG GIS LUẬN ÁN TIẾN SĨ TOÁN HỌC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN GIA TUẤN ANH PHÁT TRIỂN MỘT SỐ MÔ HÌNH DỮ LIỆU KHÔNG -THỜI GIAN TRONG GIS Chuyên ngành: ĐẢM BẢO TOÁN HỌC CHO MÁY TÍNH VÀ HỆ THỐNG TÍNH TOÁN Mã số chuyên ngành: 1.01.10 Phản biện 1: PGS.TS Nguyễn Kim Lợi Phản biện 2: TS Võ Thị Ngọc Châu Phản biện 3: TS Lý Quốc Ngọc Phản biện độc lập 1: TS Nguyễn Đình Thuân Phản biện độc lập 2: PGS.TS Nguyễn Kỳ Phùng NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS TRẦN VĨNH PHƯỚC Tp HỒ CHÍ MINH – 2012 Lời cam kết Tôi xin cam kết luận án khoa học công trình nghiên cứu khoa học thân Các đóng góp luận án trung thực chưa công bố tác giả Nghiên cứu sinh Nguyễn Gia Tuấn Anh Lời cám ơn Tôi chân thành cám ơn đến thầy hướng dẫn, động viên tinh thần đóng góp ý kiến chuyên môn đến luận án, báo khoa học Thầy cung cấp số tài liệu liên quan đến vấn đề mà nghiên cứu ân cần nhắc nhở đến tiến độ thực luận án Tôi chân thành cám ơn đến Thầy, Cô thuộc khoa Công nghệ thông tin trường Đại học Khoa học Tự nhiên thành phố Hồ Chí Minh trang bị kiến thức cấp: đại học, cao học nghiên cứu sinh, từ kiến thức đến vấn đề chuyên sâu Tôi xin gởi lời cám ơn đến anh, chị, đồng nghiệp, bạn, em, bạn cũ lớp 6-SB74, nhiều hình thức khác giúp đở trình học tập thời gian hoàn thành luận án Đặc biệt xin gởi lời tri ân đến cha mẹ, anh chị em gia đình khuyến khích, chia sẻ, đồng hành với nhiều suốt năm qua MỤC LỤC Chương GIỚI THIỆU 1.1 Giới thiệu 1.2 Mục tiêu luận án 1.3 Phương pháp tiếp cận .3 1.4 Phạm vi nghiên cứu luận án 1.5 Các đóng góp luận án 1.6 Ý nghĩa khoa học thực tiễn 1.7 Bố cục luận án Chương CÁC MÔ HÌNH DỮ LIỆU GIS CHIỀU 2.1 Các khái niệm không gian 2.1.1 Các dạng thức tồn đối tượng 2.1.2 Không gian 2.1.3 Chiều 2.1.4 Vị trí 10 2.1.5 Hình học 10 2.1.6 Quan hệ thứ tự 12 2.1.7 Quan hệ độ đo 12 2.1.8 Quan hệ topology 12 2.1.9 Truy vấn không gian 15 2.1.10 Hướng 16 2.1.11 Cấu trúc không gian 17 2.2 Các mô hình liệu GIS 3D 18 2.2.1 Các khái niệm 18 2.2.1.1 Mô hình, mô hình liệu, mô hình liệu không gian 19 2.2.1.2 Mô hình liệu GIS 3D 21 2.2.2 Biểu diễn đối tượng 3D đường biên 22 2.2.2.1 Mô hình 3D-FDS (Format Data Structure) 22 2.2.2.2 Mô hình TEN (Tetrahedral Network) 23 2.2.2.3 Mô hình OO (Object Oriented) 24 2.2.2.4 Mô hình SSM (Simplified Spatial Model) 25 2.2.2.5 Mô hình SOMAS (Solid Object Management System) 26 2.2.2.6 Mô hình UDM (Urban Data Model) 27 2.2.2.7 Mô hình OO3D (Object Oriented 3D) 27 2.2.2.8 Mô hình CITYGML 28 2.2.3 Biểu diễn đối tượng 3D phần tử voxel 29 2.2.3.1 Mô hình 3D Array 29 2.2.3.2 Mô hình Octree 30 2.2.4 Biểu diễn đối tượng theo CSG 31 2.2.5 Các mô hình tổ hợp 31 2.2.5.1 Mô hình tổ hợp V3D 31 2.2.5.2 Mô hình tổ hợp B_REP CSG 32 2.3 So sánh mô hình 33 2.3.1 So sánh mô hình tiêu chí: biểu diễn mặt, biểu diễn bên mô hình 34 2.3.2 So sánh mô hình tiêu chí: phần tử chính, đối tượng phụ, sở ứng dụng 34 2.3.4 So sánh mô hình tiêu chí: cấu trúc không gian, hướng, độ đo topology 35 2.3.5 So sánh mô hình theo chuẩn truy vấn: thuộc tính, vị trí topology 37 2.4 Kết luận chương 38 Chương MÔ HÌNH SUDM, TUDM, LUDM 3.1 Mô hình UDM (Urban Data Model) 40 3.2 Các quan hệ mô hình UDM 40 3.3 Mô hình SUDM (Specialized Urban Data Model) 43 3.3.1 Cải tiến đối tượng Bề mặt (Surface) 43 3.3.2 Cải tiến khối dạng hình trụ 45 3.3.3 Cải tiến khối 3D dạng hình lăng trụ 46 3.3.4 Các cải tiến khác 48 3.3.5 UDM sau đề xuất 1, 2, 3, 51 3.3.6 Tiểu kết phần 3.3 55 3.4 Mô hình TUDM (Temporal Urban Data Model) .55 3.4.1 Các khái niệm liên quan đến thời gian 55 3.4.1.1 Sự cần thiết thời gian mô hình liệu không gian-thời gian (2D+1) 55 3.4.1.2 Đặc điểm thời gian 58 3.4.1.3 Các ngữ nghĩa liên quan đến thời gian 59 3.4.1.4 Các loại liệu thời gian 59 3.4.1.5 Các yếu tố liên quan đến lớp thời gian 61 3.4.2 Truy vấn theo thời gian 63 3.4.3 Các lớp tích hợp mô hình TUDM 64 3.4.4 Mô hình TUDM 67 3.4.5 Các truy vấn theo thời gian 69 3.4.6 Tiểu kết phần 3.4 72 3.5 Mô hình LUDM (Levels of detail Urban Data Model) 72 3.5.1 Khái niệm LOD (Levels of Detail) 72 3.5.2 OGC-Mô hình CityGML 73 3.5.3 Mô hình Mingyuan Min 75 3.5.4 So sánh LOD nhóm tác giả 76 3.5.5 Đề xuất tích hợp lớp LOD mối liên kết vào mô hình LUDM 77 3.5.6 Mô hình liệu LUDM 78 3.5.7 Các truy vấn mẫu 84 3.5.8 Tiểu kết phần 3.5 84 Chương THỰC NGHIỆM 4.1 Mô hình SUDM .86 4.1.1 Mục đích thực nghiệm 86 4.1.2 Mô tả quan hệ tính khối lượng liệu cho UDM 87 4.1.3 Mô tả quan hệ tính khối lượng liệu cho SUDM 88 4.1.4 Tính thời gian hiển thị 400 khối B1, 150 khối B2 cho UDM SUDM 89 4.1.5 Phân tích kết 90 4.2 Mô hình TUDM .91 4.2.1 Mô tả liệu mẫu 91 4.2.2 Các truy vấn 95 4.2.3 Đánh giá kết 104 4.3 Mô hình LUDM .106 4.3.1 Mô tả liệu mẫu 107 4.3.2 Khối lượng liệu LOD 111 4.3.3 Đánh giá kết 111 4.4 Kết luận chương 113 Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Kết luận 114 5.2 Hướng phát triển 116 Danh mục công trình tác giả Tài liệu tham khảo Danh mục hình vẽ Hình 2.1 Các dạng thức đối tượng Hình 2.2 Các thành phần đối tượng GIS Hình 2.3 Các thành phần không gian đối tượng GIS Hình 2.4 Chiều GIS 1D, 2D, 3D 10 Hình 2.5 Minh họa cho Điểm, Đường, Đa giác 2D 10 Hình 2.6 Minh họa cho Điểm, Đường, Bề Mặt, Khối 3D 11 Hình 2.7 Một ví dụ quan hệ thứ tự 12 Hình 2.8 Minh họa thành tố topology đối tượng 13 Hình 2.9 Định nghĩa hướng 17 Hình 2.10 Minh họa cấu trúc Raster 18 Hình 2.11 Minh họa cấu trúc Vector Raster 18 Hình 2.12 Các phương pháp tiếp cận mô hình liệu 3D GIS 22 Hình 2.13 Mô hình 3D-FDS 23 Hình 2.14 Mô hình TEN 24 Hình 2.15 Minh họa TETRA 24 Hình 2.16 Mô hình OO 25 Hình 2.17 Ví dụ lổ hỗng 2D mặt phẳng 25 Hình 2.18 Mô hình SSM 26 Hình 2.19 Mô hình SOMAS 26 Hình 2.20 Mô hình UDM 27 Hình 2.21 Mô hình OO 3D 28 Hình 2.22 Mô hình CityGML 29 Hình 2.23 Mô hình 3D Array 30 Hình 2.24 Mô hình Octree 31 Hình 2.25 Mô hình CSG 31 Hình 2.26 Mô hình V-3D 32 Hình 2.27 Mô hình tổ hợp B-REP CSG 33 Hình 3.1 Mô hình UDM 40 Hình 3.2 Khối B1 biểu diễn theo UDM 41 Hình 3.3 Tam giác hóa đa giác S1 44 Hình 3.4 Minh họa dạng hình trụ 45 Hình 3.5 Tam giác hóa hình trụ B1 45 Hình 3.6 Tam giác hóa bề mặt hình lăng trụ B1 47 Hình 3.7 Hình chóp B1 48 Hình 3.8 Mô hình liệu biểu diễn cho hình chóp 48 Hình 3.9 Hình chóp cụt B1 49 Hình 3.10 Mô hình liệu biểu diễn cho hình chóp cụt 49 Hình 3.11 Khối hình nón B1 51 Hình 3.12 Mô hình liệu biểu diễn cho hình nón 51 Hình 3.13 Mô hình SUDM 52 Hình 3.14 Minh họa thay đổi không gian theo thời gian 54 Hình 3.15 Minh họa loại thứ tự thời gian 60 Hình 3.16 Mối liên kết Time Event 65 Hình 3.17 Mối liên kết Time DMY 65 Hình 3.18 Mối liên kết Event Eventype 66 Hình 3.19 Mối liên kết Time Body, Surface, Line, Point 66 Hình 3.20 Mối liên kết Body Event với ngữ nghĩa 66 Hình 3.21 Mối liên kết Body Event với ngữ nghĩa sinh 66 Hình 3.22 Mối liên kết Surface, Line, Point Event với ngữ nghĩa sinh ra, Hình 3.23 Mô hình TUDM 67 Hình 3.24 Minh họa LOD tòa nhà 74 Hình 3.25 Mô hình LOD CityGML 75 Hình 3.26 Mô hình LOD Mingyuan Min 76 Hình 3.27 Mô hình liệu Body cha, Body LOD 77 Hình 3.28 Mô hình liệu Body, Surface LOD 77 Hình 3.29 Mô hình liệu Body, Line LOD 78 Hình 3.30 Mô hình liệu Body, Point LOD 78 Hình 3.31 Mô hình liệu LUDM 79 Hình 3.32 Khối H1 (trái), H2 (phải) 79 Hình 4.1 Hình ảnh B1 (căn nhà), B2 (biệt thự) liệu kiểm chứng 86 Hình 4.2 So sánh tỉ lệ khối lượng liệu UDM SUDM dạng biểu đồ 89 Hình 4.3 So sánh thời gian hiển thị 400 nhà 150 biệt thự UDM SUDM dạng biểu đồ 90 Hình 4.4 210 khối, nhìn từ góc A 95 Hình 4.5 210 khối, nhìn từ góc khác A 95 Hình 4.6 Kết truy vấn nhìn từ góc A 96 Hình 4.7 Kết truy vấn nhìn từ góc khác A 96 Hình 4.8 Kết truy vấn nhìn từ góc A 97 Hình 4.9 Kết truy vấn nhìn từ góc khác A 97 Hình 4.10 Kết truy vấn nhìn từ góc A 98 Hình 4.11Kết truy vấn nhìn từ góc khác A 98 Hình 4.12 Kết truy vấn nhìn từ góc A 99 Hình 4.13 Kết truy vấn nhìn từ góc khác A 99 Hình 4.14 Kết truy vấn nhìn từ góc A 100 Hình 4.15 Kết truy vấn nhìn từ góc khác A 100 Hình 4.16 Kết truy vấn nhìn từ góc A 101 Hình 4.17 Kết truy vấn nhìn từ góc A 101 Hình 4.18 Kết truy vấn nhìn từ góc khác A 102 Hình 4.19 Kết truy vấn nhìn từ góc A 102 Hình 4.20 Kết truy vấn nhìn từ góc khác A 103 Mô hình TUDM đề xuất luận án bổ sung chiều thời gian vào mô hình không gian UDM Tính chất thời gian mô hình phân loại điểm thời gian đoạn thời gian Lịch sử thay đổi đối tượng ghi nhận thời điểm xuất biến thời đoạn hình thành, thời đoạn biến Mô hình TUDM đáp ứng yêu cầu lưu trữ tìm kiếm đối tượng khối theo thời gian lịch sử tồn câu truy vấn mẫu trình bày chương Mô hình LUDM [CT3, CT5, CT6, CT7] Mô hình UDM biểu diễn đối tượng 3D khối đơn giản, mức chi tiết Mô hình LUDM đề xuất luận án biểu diễn đối tượng Khối nhiều mức chi tiết khác cách tích hợp lớp LOD số mức chi tiết người dùng định nghĩa Từ hình chiếu 2D đến hình khối phức tạp thực thể không gian, LUDM biểu diễn Khối gần thực tế Mô hình LUDM hiển thị mức chi tiết đối tượng Khối từ đơn giản đến phức tạp để đáp ứng nhu cầu thực tế khác người dùng, trình bày chi tiết chương Các mô hình SUDM, TUDM LUDM đề xuất luận án chuyển sang mức vật lý thực nghiệm liệu không gian, thời gian mẫu, kết sau: - Về thời gian truy vấn hiển thị: Thời gian truy vấn hiển thị mô hình SUDM giảm khoảng 2.96 lần với dạng biệt thự, 6.13 lần với dạng nhà so với thời gian truy vấn hiển thị mô hình UDM - Về dung lượng: mô hình liệu SUDM giảm khoảng 1.89 lần dạng biệt thự 3.06 lần dạng nhà so với dung lượng mô hình UDM 115 - Thực nghiệm mô hình TUDM LUDM cho kết tốt, đáp ứng mục tiêu đặt phần 1.2 5.2 Hướng phát triển Hướng phát triển SUDM Mô hình SUDM phát triển để biểu diễn lại cách lưu trữ số mặt phẳng có hình dạng thường gặp ứng dụng quản lý đô thị như: hình chữ nhật, hình tròn Việc biểu diễn lại dựa chuyện biệt hóa đối tượng Surface mô hình SUDM, nhằm làm giảm kích thước lưu trữ Hướng phát triển TUDM Mô hình TUDM phù hợp cho việc biểu diễn đối tượng mà việc thay đổi thuộc tính không gian rời rạc Mô hình TUDM cần tiếp tục phát triển nhằm biểu diễn đối tượng khối mà thuộc tính không gian thay đổi liên tục theo thời gian Việc tìm hiểu mô hình Geodeform gợi ý cho hướng phát triển này, khối biểu diễn thông qua bề mặt bao quanh khối Hướng phát triển LUDM Các chi tiết khối B gồm nhiều bề mặt Nếu bề mặt thực tế tham gia vào hành vi như, đóng, mở (ví dụ: cửa sổ, cổng .) mô hình LUDM cần bổ sung lớp mới, để lưu trữ hàm biểu diễn cho chuyển động Tích hợp mô hình SUDM, TUDM, LUDM a Nhằm tạo mô hình biểu diễn không gian thời gian, tích hợp mô hình SUDM TUDM thành mô hình mới, có tên STUDM b Để biểu diễn đối tượng không gian nhiều mức khác giảm thiểu khối lượng lưu trữ, tích hợp mô hình SUDM LUDM thành mô hình mới, có tên SLUDM 116 c Để tạo mô hình thỏa (a) (b), tích hợp mô hình SUDM, LUDM, TUDM thành mô hình mới, có tên SLTUDM 117 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ [CT1] Nguyen gia Tuan Anh, “Cải tiến mô hình UDM ứng dụng quản lí khu dân cư mới”, ACIIDS 2010, Hội thảo Châu Á lần thứ hệ thống sở liệu hệ thống thông minh, Huế, Việt Nam, phiên dành cho nghiên cứu sinh, Tạp chí khoa học Huế-chuyên san khoa học tự nhiên, ISSN 1859-1399, số 65, trang 5-18, 2011 [CT2] Nguyen gia Tuan Anh, “Integrated time and semantic classes in the buildings model”, Proceeding of XVII International Conference on Systems Science, Wrocław University of Technology Poland, Academic Publishing House EXIT, ISBN 978-8360434-77-2, pp 345-354, 2010 [CT3] Nguyen gia Tuan Anh, “Adding time and levels of detail in the buildings model”, The Journal of Science and Technology–Vietnamese Academy of Science and Technology ISSN 0866 708X, Can tho, Vietnam, pp 82-90, 2010 [CT4] Nguyen Gia Tuan Anh, “Overview of Three-Dimensional GIS Data Models”, International Conference on Technological Advancements in Civil Engineering ICTACE India, IEEE Computer Society Press ISBN 978-1-4244-9541-2, pp 155-159, 2011 [CT5] Nguyen gia Tuan Anh, “Propose New Structure for the Buildings Model”, The 2nd International Conference Ubiquitous Computing and Multimedia Applications, Daejeon Korea UCMA, Part I, CCIS 150 Springer-Verlag Berlin Heidelberg, ISBN 978-3-642-20974-1, pp 23–32, 2011 [CT6] Pham Van Dang, Nguyen gia Tuan Anh, Tran Vinh Phuoc “Levels of detail for Surface in Urban Data Model”, International Conference on Future Information Technology - ICFIT, Singapore, IACSIT Press, ISBN 978-981-08-9916-5, pp 460-464, 2011 118 [CT7] Nguyen gia Tuan Anh, Tran Vinh Phuoc, Phan Thanh Vu, Tran Anh Sy, Pham van Dang, “Representing Multiple Levels for Objects in Three-Dimensional GIS Model”, The 13th International Conference on Information Integration and Web-based Applications & Service (iiWAS2011), ACM Press ISBN 978-1-4503-0784-0, Ho Chi Minh City, Vietnam, pp 495-499, 2011 [CT8] Nguyen gia Tuan Anh, Tran Vinh Phuoc, Huynh Khac Duy, “A Study on FourDimensional GIS Spatio-Temporal Data Model”, KSE 2012 The 4th International Conference on Knowledge and Systems Engineering, IEEE ISBN 978-0-7695-4760-2, Da nang Vietnam, pp 34-38, 2012 [CT9] Nguyen Gia Tuan Anh “Propose New Primitives for a Urban Data Model”, International Journal of Computer and Electrical Engineering, ISSN: 1793-8163, Vol 4, No 6, pp 962-966, 2012 119 Tài liệu tham khảo tiếng Việt [1] Trần Vĩnh Phước (2001), Một vài vấn đề chọn lọc GIS, NXB Giáo dục [2] Trần Vĩnh Phước đồng nghiệp (2003), Mở đầu thực hành GIS, NXB ĐHQG Tp.HCM Tài liệu tham khảo tiếng Anh [3] Alias Abdul Rahman1, Sisi Zlatanova, Morakot Pilouk (2000) “The 3D GIS software development: global efforts from researchers and vendors” Geoinformation Science Journal, Vol 1, No [4] Alias Abdul Rahman, Sisi Zlatanova (2003) “Topology for 3D spatial objects” Geoinformation Science Journal, (1) ISSN 1511 – 9491 pp 56-65 [5] Alias Abdul Rahman (2005) “Developing three dimensional topological model for 3D GIS” Project Report UTM, Faculty of Geoinformation Science and Engineering, Skudai, Johor [6] Alias Abdul Rahman (2008), Spatial Data Modelling for 3D GIS, Springer Verlag Berlin Heidelberg [7] Raza Ale (2001), Object-oriened temporal GIS for urban applications, PhD thesis, University of Twente ITC [8] Mehmet Alkan, Çetin Cömert (2010), “A design of temporal geographic information systems (TGIS) for Turkish land register and cadastre data”, Scientific Research and Essays Vol 5(7), pp 700-708, ISSN 1992-2248, Academic Journals [9] Koch Andreas, Heipke, Christian (2006), “Semantically correct 2.5D GIS data - The integration of a DTM and topographic vector data”, International Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, v 61, iss 1, p 23-32 120 [10] Dionnald Beh BoonHeng, Benoit Fredericque, Alias Abdul Rahman (2010) “Implementing an operational 3D City GIS by using 3D Geospatial solutions”, Map Asia & ISG, Malaysia, pp 1-21 [11] Roland Billen, Siyka Zlatanova (2003), ”3D spatial relationships model: a useful concept for 3D cadastre?”, Journal Computers, Environment and Urban Systems , vol 27, no 4, pp 411-425 [12] Martin Breunig, Oleg Balovnev, Cremers, Shumilov (2002), “Spatial and Temporal Database Support for Geologists – An Example from the Lower Rhine Basin”, Netherlands Journal of Geosciences 81 (2), pp 251-256 [13] Helmut Cantzler, Robert B Fisher, Michel Devy (2002), “Improving architectural 3D reconstruction by plane and edge constraining” Proc British Machine Vision Conf, pp 43-52 [14] Chokri, Koussa, Mathieu, Koehl (2009) “A Simplified Geometric And Topological Modeling Of 3D Building Enriched By Semantic Data: Combination Of Surface-Based And Solid-Based Representations” ASPRS 2009 Annual Conference Baltimore, Maryland, USA [15] Comert, Alkan Mehmet (2004) “The Design and Development of A Temporal GIS for Cadastral and Land Title Data of Turkey”, International Archives Of Photogrammetry Remote Sensing And Spatial Information Sciences, Natural Resources Canada, pp 19-24 [16] Fritsch Dieter (1996) “Three-dimensional geographic information systems—status and prospects” International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing Vol XXXI, Part B3, pp 215-221 [17] Verbree Edward, Zlatanova (2005), “3D modeling with respect to boundary representation with Geo DBMS”, GIS Report No 29, 30pp 121 [18] Ramos Fabien (2002), “A multi-level approach for 3D modeling in geographical information systems” ISPRS Commision IV Symposium, Ottawa Canada, 9-12 July [19] Ricardo Fernandes, Vasilis Valavanis (2008), “A GIS-based tool for storage, selection and visualization of time series 4D marine datasets”, Journal of Hydrobiologia (Springer), October, pp 297-300 [20] Gerhard Gröger, Markus Reuter, Lutz Plümer (2004), “Representation of a 3D city model in spatial object-relational databases” XXth ISPRS Congress, Geo-Imagery Bridge- ing Continents, Commission 4, Turkey [21] Ralf Hartmut Güting (2000), “A foundation for representing and querying moving objects”, Geoinformatica, - ACM Transactions on Databases Systems, pp 1-42 [22] Samet Hanan (1989), “Hierarchical spatial data structures in design and implementation of large spatial databases”, First Symposium SSD’89, published by Springer, Santa Barbara, California, pp.193–212 [23] Yongjin Joo, Myungjun Jang, Chulmin Jun (2010), “Developing a Time-series Visualization Technique using a Temporal GIS Database for Urban Growth Simulation”, International Journal of Urban Sciences , 14(1), 2010, pp.98-110 [24] Souheil Khaddaj, Adam Adamu, Munir Morad (2005), “Construction of an integrated object oriented system for temporal GIS” American Journal of Applied Sciences, ISSN 1546-9239, pp 1584-1594 [25] Tet Khuan Chen, Alias Abdul-Rahman, Sisi Zlatanova (2008), “3D Spatial Operations For Geo-Dbms: Geometry Vs Topology”, The International Achieves of the photogrammetry, Remote sensing and Spatial Information SciencesVol XXXVIII, Beijing, pp 549-554 [26] Deren Li, Wuhan (2004) “From 2D to 3D GIS for CyberCity”, From 2D to 3D GIS for CYBERCITY, Geo-spatial Information Science , Vol 7, no 1, pp 1-5 122 [27] Undine Lieberwirth (2008), “3D GIS voxel-based model building in archaeology” Publisher Archaeopress, Vol 10 [28] Ljungqvist (2003), Establishing Methods of 3D City Modeling based on Multiple Data Sources, Master of Science Thesis, Department of Design Sciences, Lund Institute of Technology, in corporation with: GIS Centre Lund University, Sweden [29] Jing Lu Lo, Mordechai Haklay (2003), “Extending Geographic Information System from two-dimensional to three-dimensional approaches”, In :Map Asia Conference, pp 1-11 [30] Donald Meagher (1982) “Geometric modeling using octree encoding” Computer Graphics and Inkage Processing 19, pp 129-147 [31] Shiode Naru (2000), “3D urban models: Recent developments in the digital modelling of urban environments in three-dimensions”, Springer Volume 52, Number 3, pp 263-226 [32] Zhang Ning (2006), “Spatio-temporal cadastral data model: Geo-information management perspective in China”, Master thesis, International Institute for Geoinformation science and earth observation enschede, The Netherlands [33] OGC (2007), “City geography markup language Citygml encoding standard” Open Geospatial Consortium inc [34] Thomas Ott, Frank Swiaczny (2000), Time-Integrative GIS, Springer [35] Nikos Pelekis, Batis Theodoulidis, Ioannis Kopanakis, Yannis Theodoridis (2005), “Literature review of spatio-temporal database models” Knowledge Engineering Review, pp 235-274 [36] Acvinda Prasad Sistla, Ouri Wolfson, Sam Chamberlain, Son Dao (1997), “Modeling and Querying Moving Objects”, Proc of the 13th Int Conf on Data Engineering (ICDE13), 1997, Birmingham, pp 422-432 123 [37] Zhang Qiaoping Isabelle Couloigner (2005), “Spatio-temporal Modeling in Road Network Change Detection and Updating”, Proceedings of the International Symposium on Spatial-temporal Modeling, pp 360-365 [38] Philippe Rigaux, Michel Scholl, Agnes Voisard (2002), Spatial Databases: With Application to GIS [39] Billen Rollan, Zlatanova Sisi (2003) “3D spatial relationships model: a useful concept for 3D cadastre” Computers, Environment and Urban, Vol27, No 4, pp 411425 [40] Philip J Schneider (2003), Geometric Tools for Computer graphics, Morgan Kaufmann Publisher [41] Bianca Schön, Debra Fern Laefer, Sean W Morrish, Michela Bertolotto (2009) “Three-Dimensional Spatial Information Systems: State of the Art Review”, Recent Patents on Computer Science, Vol ISSN: 1874-4796, pp 21-31 [42] Adrea Scianna, Alessio Ammoscato (2010), “3D Gis Data Model Using Open Source Software”, ISPRS Archive Vol XXXVIII, Part 4-8-2-W9, Core Spatial Databases - Updating, Maintenance and Services - from Theory to Practice, Haifa, Israel, pp 120-125 [43] Schmittwilken, Jörg Saatkamp, Jens Förstner, Wolfgang, Kolbe, Thomas H Plümer, Lutz (2007) “A Semantic Model Of Stairs In Building Collars”, Photogrammetric, Fernerkundung, Geoinformation, pp 415-428 [44] Shekhar, Shashi Liu, Xuan Chawla, Sanjay (1999), “An object model of direction and its implications”, GeoInformatica 3, pp 357-379 [45] Wang Shuo, Ken Nakayama, Yoshitake Kobayashi, Mamoru Maekawa (2005), “An event-based spatiotemporal approach”, ECTI Transactions on Computer and Information Theory, pp 15-23 124 [46] Zlatanova Sisi (2000), 3D GIS for urban development PhD Thesis, ITC The Netherlands [47] Zlatanova Sisi (2000), “On 3D topological relationships”, 11th International Workshop on Database and Expert Systems Applications DEXA, pp 913-919 [48] Zlatanova Sisi (2002), “Advances in 3D GIS”, Quarterly Review of Disegno Digitale e Design, 1(4) pp 24-29 [49] Zlatanova Sisi (2002), “The future of 3D geo-information”, In Proceedings of the jubilee scientific conference on the occassion of the 60th anniversary of the University of Architecture, Civil Engineering and Geodesy, Sofia, Bulgaria, Vol pp 31-41 [50] Zlatanova Sisi, Abdul Rahman Alias, Shi Wenzhoung Zhong (2004), “Topology models and framework for 3D spatial objects”, Journal of Computer & Geosciences, pp 419-428 [51] Zlatanova Sisi, Alias Abdul Rahman (2004), “3D GIS: Current Status And Perspectives”, 3rd International Conference on Public Participation GIS 2002, Vol 34, part [52] Zlatanova Sisi, Stoter Jantien, Quak (2004), “Management of multiple representations in spatial DBMS's”, In AGILE 2004: proceedings of the 7th conference on geographic information science, P Heraclion: Crete University Press, pp 269-278 [53] Stephano Spaccapietra, Christine Parent, Estaban Zimanyi (1999), “SpatioTemporal Conceptual Models: Data Structures+Space+Time”, 7th ACM Symposium on Advances in Geographic, pp 26-33 [54] Jantien Stoter, Sisi Zlatanova (2003), “3D GIS, where are we standing” Spatial, Temporal and Multi-Dimensional Data Modeling and Analysis, Canada, pp 153-160 125 [55] Richard Szeliski (1997), “From images to models and beyond: a personal retrospective”, In Vision Interface '97, Canadian Image Processing and Pattern Recognition Society, pp 126-137 [56] Xiaojun Tan, Fuling Bian, Jun Li (2002), “Research on object-oriented three dimensional data model”, Symposium on geospatial theory, processing and Applications, Ottawa, pp 65-69 [57] Chen Tet Khuan, Alias Abdul-Rahman (2007) “New 3D data type and topological operations for Geo-DBMS” UDMS Annual, Taylor Francis Group, pp 211222 [58] Chen Tet-Khuan, Alias Abdul-Rahman, Sisi Zlatanova (2007) “3D Spatial Operations in Geo DBMS Environment for 3D GIS”, Computational Science and Its Applications: ICCSA [59] Nectaria Tryfona, Rasanne Price, Christian Jensen (2003), “Conceptual Models for Spatio-temporal Applications”- Lecture Notes in Computer Science, Springer, pp.79116 [60] Havard Tveite, (1997), Data Modelling and Database Requirements for Geographical Data Phd thesis, Norwegian Institute of Technology, ISBN: 978-98995079-6-8 [61] Coors Volker (2003) “3D-GIS in networking environments” In Proceedings of Computers, Environment and Urban Systems, pp 345-357 [62] Meng Xiangjan, Liu Gang (2008), “Development of 3D GIS modeling Technology”, IFIP International Federation for Information Processing, Volume 259, pp 1329-1333 126 [63] Noh Young Soe (2004), “Literature review on temporal, spatial, and spatiotermporal data models” Technical Report 04-12, Computer Science, Iowa State University [64] Ming Yuan Hu (2008), “Semantic Based LOD Models Of 3D House Property” Proceedings of Commission II, ISPRS Congress Beijing [65] Xinhua Wang, Armin Gruen (2000), “A hybrid GIS for 3D city models”, IAPRS, Vol 23, Amsterdam, pp 1165-1172 [66] Yanbing Wang, Lixin Wu, Wenzhong Shi, Xiaojuan Li (2006), “3D integral modeling for city surface & subsurface”, Innovations in 3D Geo Information Systems, Springer Berlin, pp 95-105 [67] Shi Wenzhong, Zang Minwen (2000), “Development of a GIS Data Model with Spatial, Temporal and Attribute Components Based on Object-oriented Approach”, Geo-Spatial Information Science, Springer, pp 17-23 [68] Michael Workboys (1994), “A unified model for spatial and temporal information”, The Computer Journal 37, pp 25-34 [69] http://fluidbook.geoinformatics.com/GEO-Informatics_3_2011/#/6/ (Ton De Vries, Sisi Ztananova “3D intellgent Cities”, 2011, 14h, 12.3.2012) [70]http://maps.unomaha.edu/Peterson/gis/Final_Projects/1996/Swanson/GIS_Paper.ht ml (James Swanson “The Three Dimensional Visualization & Analysis of Geographic Data”, 14h, 12.3.2012) [71]http://www.cadalyst.com/gis/bentley-forges-gis-tools-build-3d-cities-13303 (Cyrena Respini-Irwin “Bentley Forges GIS Tools to Build 3D Cities”, 2010, 14h, 10.6.2012) [72]http://www.digitalurban.org/2010/05/bentley-3d-gis-for-intelligentcities.html?utm_source=feedburner&utm_medium=feed&utm_campaign=Feed%3A+bl 127 ogspot%2FEYWY+%28Digital+Urban%29 (Andy, “Bentley: 3D GIS for Intelligent Cities”, 2010, 14h25, 10.6.2012) [73] http://www.hbp.usm.my/thesis/heritageGIS/2Dto3DGIS.htm (Wadembere, M I, Lee L M “3D GIS Demographic Spatial Analysis And Modeling”, 14h25, 11.3.2012) [74] www.innovativegis.com/basis/Papers/Other/3D_GIS/ (“Innovation Drives GIS Evolution", GeoWorld 2007, 14h25, 11.3.2012) [75]www.oracle.com/technetwork/database/enterprise-edition/spatial-best-practices132197.pdf (Oracle Spatial, 2003, 15h, 12.3.2012) [76] www.oracle.com/us/products/database/options/spatial/039948.pdf (Oracle Spatial 11g: Advanced spatial data management for enterprise applications”, 15h, 12.3.2012) [77]www.realworld-systems.com/01/MyDocuments/Presentatie_06_Oracle.pdf (Han Wammes, Everything You Ever Wanted to Know about Oracle Spatial 11g and Fusion Middleware MapViewer , 15h, 12.6.2012) [78] www.stanford.edu/dept/itss/docs/oracle/10g/appdev/b10826.pdf (Oracle Spatial: User’s Guide and Reference, 2003, 15h30, 12.6.2012) [79] http://docs.oracle.com/cd/B28359_01/appdev.111/b28396/long_vt.htm (Oracle Database Workspace Manager Developer's Guide 11g, 15h30, 13.6.2012) [80]http://webhelp.esri.com/arcgisserver/9.3/java/index.htm#geodatabases/raster_basics htm (Raster basic -ArcGIS Server, 15h30, 13.3.2012) [81] http://www.cs.iusb.edu/~danav/teach/c481/c481_11_scenegr.html (Scene graphs Computer graphics, 16h, 9.6.2012) [82] http://www.cookbook.hlurb.gov.ph/book/export/html/6 (The Cornerstones of a Functioning GIS, 16h, 10.6.2012) [83] http://www.teamxbow.org/cube/editing.htm (Magic map editing, 16h, 12.3.2012) 128 [84]http://www.sensysmag.com/spatialsustain/wpcontent/uploads/2008/03/csg_tree.png (16h30, 12.3.2012) [85]https://collada.org/mediawiki/index.php/COLLADA_FAQ#Is_COLLADA_devoted _only_to_the_video_game_industry.3F (Collada FAQ, 2008, 16h30, 8.6.2012) [86] http://support.esri.com/en/downloads/datamodel (Data models, 2012, 17h, 9.6.2012) 129 [...]... tập trung phát triển các mô hình dữ liệu không- thời gian trên nền tảng mô hình UDM do Coors đã đề xuất năm 2003 Nội dung chính của luận án bao gồm 3 bài toán Nghiên cứu những ưu điểm của các mô hình dữ liệu GIS 3D sẵn có, đặc biệt là mô hình UDM, tiến hành xây dựng 3 mô hình: 2 ƒ SUDM: được phát triển mô hình dữ liệu GIS 3D đã có -mô hình UDM Đặc điểm của mô hình mới là giảm chi phí về thời gian hiển... 2.2 Các mô hình dữ liệu GIS 3D 2.2.1 Các khái niệm 18 2.2.1.1 Mô hình, mô hình dữ liệu, mô hình dữ liệu không gian Mô hình là thuật ngữ để biểu diễn các hiện tượng trong một phương thức dễ đọc [46] Mô hình cũng có thể là sự trừu tượng hóa, đơn giản hóa về một thế giới thực, là cầu nối giữa lí thuyết và thực tiễn [46] Mô hình có thể được chia thành hai loại: số hóa và không số hóa Mô hình không số hóa... máy tính [46] Mô hình dữ liệu là phương thức biểu diễn thế giới thực một cách dễ hiểu đối với máy tính [46] Các mô hình dữ liệu quen thuộc gồm: mô hình quan hệ, mô hình thực thể kết hợp, mô hình hướng đối tượng Mô hình dữ liệu không gian là một mô hình dữ liệu định nghĩa các thuộc tính và các thao tác trên các đối tượng không gian Những đối tượng này được mô tả bằng các loại dữ liệu không gian như: Điểm,... gồm [46]: ƒ Mô hình dữ liệu 3D: vì mô hình dữ liệu sẽ qui định mối quan hệ giữa các đối tượng, cách thức lưu trữ, cách phân tích dữ liệu và truy xuất dữ liệu Hiện tại có một số mô hình dữ liệu quan niệm đã được đề nghị, tuy vậy không có mô hình nào là hoàn hảo Hơn nữa các mô hình thiếu chiều thời gian, nhằm biểu diễn và lưu trữ lịch sử thay đổi trong vòng đời của các đối tượng ƒ Nhập dữ liệu: việc tăng... o Phát triển mô hình dữ liệu SUDM: SUDM xây dựng trên nền mô hình dữ liệu UDM do Coor đề xuất 2003 và những ứng dụng thực tế tại các dự án Tác giả đã đề xuất mô hình SUDM để biểu diễn các đối tượng 2D, 3D khi các đối tượng này có các hình dạng đặc biệt SUDM rút gọn dung lượng lưu trữ dữ liệu, giảm thời gian hiển thị [CT1], [CT9] o Phát triển mô hình dữ liệu LUDM: LUDM xây dựng trên nền mô hình dữ liệu. .. độ, GIS 2D hỗ trợ bởi (x,y) GIS 2.5D dùng hệ tọa độ Descartes nhưng cộng thêm thuộc tính chiều cao để tạo ra chiều 0.5 [73] 9 Hình 2.4 Chiều trong GIS 1D, 2D, 3D Thời gian trong GIS có thể xem như là một chiều mới Khi đó GIS 2D và thời gian còn gọi là 3D (2D không gian + 1D thời gian) ; GIS 3D và thời gian còn gọi là 4D (3D không gian + 1D thời gian) 2.1.4 Vị trí Vị trí của các đối tượng trong không gian. .. quan, phân tích các mô hình dữ liệu 3D, lập bảng tổng hợp, phân loại và so sánh các mô hình theo các tiêu chí cần có của các mô hình dữ liệu 3D Chương 3: MÔ HÌNH DỮ LIỆU SUDM, TUDM, LUDM 5 Luận án mô tả chi tiết mô hình UDM, phân tích các ưu điểm và giới hạn của UDM Phát triển mô hình SUDM để giảm dung lượng lưu trữ và tăng tốc độ truy xuất, hiển thị trong một số trường hợp Mở rộng mô hình UDM thành TUDM... sánh tổng quan các mô hình dữ liệu 3D ƒ Phát triển mô hình dữ liệu GIS 3D mới ở 3 mức quan niệm, logic, vật lý theo các tiêu chí về dung lượng, độ chi tiết trong hiển thị và tích hợp chiều thời gian ƒ Các vấn đề thu thập dữ liệu không liên quan đến luận án 1.5 Các đóng góp chính của luận án 3 o Phân tích các mô hình dữ liệu 3D: Luận án đã trình bày tổng quan các mô hình dữ liệu GIS 3D của nhiều tác... thuộc tính không gian mô tả một đối tượng với 3 yếu tố: vị trí, hình dạng, kích thước Các yếu tố này phù hợp cho cách biểu diễn đồ họa hơn là biểu diễn bởi các giá trị số, chuỗi Sự nghiên cứu và phát triển các mô hình dữ liệu không gian 2D bắt đầu vào những năm 1990 Sự phát triển của GIS 3D kế tục trên nền GIS 2D và 2.5D Trong nhiều trường hợp, GIS 2.5D dùng trong các mô hình số hóa địa hình, biểu... hợp thời gian vào mô hình dữ liệu 3D đã có -mô hình UDM để biểu diễn và lưu trữ những thay đổi của đối tượng không gian theo thời gian ƒ LUDM: biểu diễn các thuộc tính không gian trên nhiều mức chi tiết khác nhau để đáp ứng các yêu cầu đa dạng từ các ứng dụng và người dùng khác nhau 1.3 Phương pháp tiếp cận ƒ Phân tích đánh giá: các mô hình dữ liệu GIS 3D của các tác giả ƒ Tổng hợp: các mô hình dữ liệu