CƠ SỞ DỮ LIỆU KHÔNG GIAN

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG TP.HCM CƠ SỞ DỮ LIỆU KHÔNG GIAN TÀI LIỆU LƢU HÀNH NỘI BỖ MỤC LỤC Chƣơng TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ DỮ LIỆU KHÔNG GIAN 1.1 Tổng quan 1.2 Ai có lợi quản trị sở liệu không gian 1.3 Khái niệm Cơ sở liệu không gian 1.4 Kiểu liệu không gian 1.5 Hệ quản trị CSDL không gian 1.5.1 Khái niệm 1.5.2 Một Thí dụ sở liệu khơng gian 1.6 So sánh SDBMS DBMS 12 1.7 Các thành phần SDBMS 12 1.8 Kiến trúc SDBMS 12 1.9 Một số hệ quản trị CSDL không gian 13 Chƣơng 15 TRUY VẤN KHÔNG GIAN 15 2.1 Các khái niệm 17 2.1.1 SRID 17 2.1.2 Geometry Geography 17 2.1.3 WKT 18 2.1.4 WKB 21 2.2 Các hàm hỗ trợ 22 2.2.1 ST_GeoFromText 22 2.2.2 ST_GeoFromWKB 23 2.2.3 ST_asText 23 2.2.4 ST_asBinary 23 2.2.5 AddGeometryColumm 24 2.3 Phép toán đo lƣờng 25 2.3.1 ST_Distance 26 2.3.2 ST_Length 27 2.3.3 ST_Area 28 2.3.4 ST_Perimeter 29 2.4 Tạo đối tƣợng 30 2.4.1 ST_Buffer 30 2.4.2 ST_Intersection 32 2.4.3 ST_Union 33 2.4.4 ST_Difference 34 2.5 Phép toán Quan hệ Topology 35 2.5.1 ST_Equals 35 2.5.2 ST_Disjoint 36 2.5.3 ST_Intersects 37 2.5.4 ST_Touches 38 2.5.5 ST_Crosses 40 2.5.6 ST_Within 41 2.5.7 ST_Contains 42 2.5.8 ST_Overlaps 42 2.6 Minh họa 43 2.7 Câu lệnh Select … Into 46 2.8 Phép toán Insert 46 2.9 Phép toán Create Table 46 2.10 Tạo bảng ảo (View) 48 Chƣơng 52 MƠ HÌNH GEODATABASE 52 3.1 Khái niệm Geodatabase 52 3.2 Các tiện ích Geodatabse 53 3.3 Các mơ hình Geodatabase 53 3.4 Cấu trúc Geodatabse 56 Chƣơng 62 THIẾT KẾ CƠ SỞ DỮ LIỆU GIS 62 4.1 CÁC BƢỚC THIẾT KẾ CƠ SỞ DỮ LIỆU GIS 62 4.2 THIẾT KẾ Ở MỨC Ý NIỆM 69 4.3 THIẾT KẾ Ở MỨC VẬT LÝ 72 4.4 METADATA 73 Chƣơng 78 XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU GIS 78 5.1 HƢỚNG DẪN CÀI ĐẶT ARCSDE FOR SQL SERVER 78 5.2 CƠ SỞ ĐỊNH VỊ DỮ LIỆU KHÔNG GIAN 82 5.3 KHỞI TẠO CÁC LỚP DỮ LIỆU 84 5.3.1 Chuyển mô hình mức vật lý xuống personal geodatabase 84 5.3.2 Chuyển mơ hình mức vật lý xuống multiuser geodatabase 85 5.3.3 Khởi tạo lớp liệu 86 5.4 SỐ HOÁ DỮ LIỆU 93 5.5 CHUYỂN ĐỔI DỮ LIỆU 96 5.5.1 Chuyển đổi liệu từ shape file sang Geodatabase 96 5.5.2 Chuyển đổi liệu từ bảng Event sang Geodatabase 97 5.6 NHẬP DỮ LIỆU THUỘC TÍNH 98 5.7 XÂY DỰNG TOPOLOGY 100 5.8 TẠO VÀ HIỆU CHỈNH METADATA 106 Chƣơng 109 CHUYỂN DỮ LIỆU SHAPEFILE VÀO POSTGRESQL 109 6.1 GIỚI THIỆU 109 6.1.1 Tổng quan PostgreSQL 109 6.1.2 Tính 110 6.1.3 PostGIS 112 6.1.4 Lƣu trữ liệu không gian 112 6.2 TẠO DATABASE 114 6.3 Chuyển liệu Chuyển từ shapefile sang PostgreSQL 116 6.4 Chuyển liệu Chuyển từ PostgreSQL sang shapefile 117 6.5 LIÊN KẾT DỮ LIỆU VỚI POSTGRESQL 118 6.5.1 Tổng quan gvSIG 118 6.5.2 Đặc điểm phần mềm gvSIG 121 Chƣơng 125 GEODATABASE VỚI ARCGIS 125 7.1 Kết nối thƣ mục làm việc 125 7.2 Tạo Personal Geodatabase 126 7.3 Import/Export liệu 132 7.3.1 Import liệu 132 7.3.2 Export liệu 135 PHỤ LỤC SRIDs 138 TÀI LIỆU THAM KHẢO 147 Chƣơng TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ DỮ LIỆU KHÔNG GIAN Mục tiêu: - Tổng quan CSDL không gian - Kiểu liệu không gian - Hệ quản trị CSDL không gian - Các thành phần kiến trúc CSDL không gian 1.1 Tổng quan Cơ sở liệu không gian thuật ngữ đƣợc sử dụng quen thuộc năm gần thay cho liệu tập tin (data file) nhƣ shapefile, tab,… Nhờ vào mạnh sẵn có hệ quản trị sở liệu: nhƣ tính bảo mật, tính tồn vẹn liệu, tính chia sẻ,… nên ngày xây dựng hệ thống thông tin địa lý, nhà quản lý quan tâm đến vấn đề lƣu trữ liệu đảm bảo đƣợc tính Ngồi ra, liệu không gian thân chúng chứa đựng số lƣợng tƣơng đối lớn đối tƣợng không gian Nếu tổ chức lƣu trữ liệu dƣới dạng tập tin gặp số hạn chế vấn đề tốc độ truy xuất tìm kiếm, chia sẻ liệu cho nhiều ngƣời dùng gặp khó khăn Thậm chí, muốn thiết kế hệ thống cho nhiều ngƣời truy cập không đƣợc thuận tiện khó triển khai thực tế Các hệ quản trị sở liệu truyền thống (không chứa thành phần khơng gian – non spatial database) có sẵn mạnh nhƣ cho phép lƣu trữ liệu kích thƣớc lớn, đảm bảo tính bảo mật tồn vẹn liệu tƣơng đối cao Bên cạnh đó, hệ quản trị sở liệu cho phép ngƣời dùng tạo cấu trúc mục (index), nhờ mục giúp cho kết tìm kiếm/truy vấn đƣợc thực nhanh nhƣng đảm bảo đƣợc độ xác Thí dụ với câu truy vấn: ―Liệt kê danh sách 10 khách hàng thân thiết năm 2013‖ Cơ sở liệu không quét hết tất khách hàng đƣợc lƣu trữ, mà sử dụng cấu trúc mục (index) đƣợc tạo nhờ vào DBMS để tìm kiếm tốt nhanh Tuy nhiên, muốn thực câu truy vấn ―Liệt kê tất khách hàng phạm vi bán kính 50km tính từ vị trí cơng ty‖ Để xử lý câu truy vấn này, liệu cần phải bổ sung thêm thông tin tọa độ (kinh độ, vĩ độ) vị trí cơng ty địa tất khách hàng, sau tính tốn khoảng cách từ khách hàng đến cơng ty so sánh khoảng cách tính tốn nhỏ hay 50km lƣu thơng tin khách hàng lại Nếu thực theo cách khơng thể sử dụng mục để loại bỏ số khách hàng khơng cần thiết, mục khơng có khả xếp liệu có tọa độ Do đó, cần hệ quản trị sở liệu phù hợp để lƣu trữ đƣợc liệu không gian thực truy vấn không gian 1.2 Ai có lợi quản trị sở liệu không gian  Ngƣời quản lý hệ thống cơng trình ngầm (cấp nƣớc, nƣớc, …): xác định đƣợc cách vị trí x mét có cơng trình ngầm thống kê tổng số cơng trình ngầm địa bàn cụ thể  Ngƣời quản lý giao thơng: sử dụng truy vấn khơng gian để xác định muốn mở rộng đƣờng thêm y mét bên phải thu hồi đất ngƣời dân bên đƣờng bao nhiêu, chi tiết diện tích đất nơng nghiệp, đất dân cƣ,… bị thu hồi từ tính tốn đƣợc chi phí đền bù giải tỏa  Ngƣời quản lý tác động biến đổi khí hậu: thống kê nhanh chóng thơng tin diện tích hoa màu, ăn trái, nhà cửa hộ gia đình bị ảnh hƣởng dựa vào liệu nƣớc biển dâng,…  Ngƣời quản lý đất đai: trích lục, y thơng tin GCNQSHNOQSHDO, tách thửa, nhập cách nhanh chóng xác, tiết kiệm nhiều thời gian chi phí cho công tác quản lý  Ngƣời quản lý mơi trƣờng: xác định nhanh chóng xác phạm vi ô nhiễm môi trƣờng dựa vào số liệu quan trắc liệu không gian phù hợp  … 1.3 Khái niệm Cơ sở liệu không gian Cơ sở liệu không gian sở liệu có chứa đối tượng không gian Cơ sở liệu không gian = Cơ sở liệu + đối tƣợng khơng gian Hình 0-1: Minh họa CSDL không gian Đối tƣợng không gian gồm loại: Đối tƣợng không gian: đƣợc biểu diễn thơng qua đối tƣợng hình học (điểm, đƣờng vùng) Các đối tƣợng đƣợc xác định rõ ràng vị trí, kích thƣớc hình dạng ứng với đối tƣợng Đối tƣợng không gian: đƣợc biểu diễn dạng ảnh (raster) Các đối tƣợng trƣờng hợp chƣa đƣợc xác định rõ ràng kích thƣớc hình dạng, phải qua q trình phân tích, xử lý trích lọc ảnh xác định đƣợc đối tƣợng khơng gian cụ thể Hình 0-2: Hệ CSDL không gian  Suy ra: CSDL không gian bao gồm: Dữ liệu phi không gian + liệu khơng gian Trong đó: - Dữ liệu phi khơng gian (hay cịn gọi liệu thuộc tính): dùng để mơ tả tính chất đối tƣợng - Dữ liệu khơng gian: biểu diễn hình dạng đối tƣợng thông qua kiểu liệu không gian 1.4 Kiểu liệu không gian Kiểu liệu không gian (SDT – Spatial Data Types): - Là phần quan trọng mơ hình liệu, đƣợc sử dụng để mơ tả đối tƣợng hình học (đối tƣợng khơng gian) hệ sở liệu - Cung cấp tảng cho mơ hình hóa cấu trúc hình học đối tƣợng không gian, mối quan hệ chúng, thuộc tính phép tốn - Các kiểu liệu không gian bản: Point Linestring Polygon Multipoint Multilinestring Multipolygon Hình 0-3: Mơ hình thiết kế đối tƣợng không gian Kiểu liệu phi khơng gian (dữ liệu thuộc tính) bản: Varchar Integer Real Date … 1.5 Hệ quản trị CSDL không gian 1.5.1 Khái niệm Hệ quản trị sở liệu không gian (SDBMS – Spatial Database Manage System) là: - Hệ quản trị sở liệu ... dựa vào số liệu quan trắc liệu không gian phù hợp  … 1.3 Khái niệm Cơ sở liệu không gian Cơ sở liệu khơng gian sở liệu có chứa đối tượng khơng gian Cơ sở liệu không gian = Cơ sở liệu + đối tƣợng... TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ DỮ LIỆU KHÔNG GIAN 1.1 Tổng quan 1.2 Ai có lợi quản trị sở liệu khơng gian 1.3 Khái niệm Cơ sở liệu không gian 1.4 Kiểu liệu không gian ... đối tƣợng không gian cụ thể Hình 0-2: Hệ CSDL khơng gian  Suy ra: CSDL không gian bao gồm: Dữ liệu phi không gian + liệu khơng gian Trong đó: - Dữ liệu phi khơng gian (hay cịn gọi liệu thuộc