ý t−ëng cÊu tróc c¸c thµnh phÇn lÇ chia c¸c thµnh phÇn chøc n¨ng phÇn mÒm thµnh nh÷ng phÇn riªng rÏ, nh÷ng m¶ng ®éc lËp, ®−îc thö nghiÖm vµ kÕt hîp l¹i thµnh nh÷ng ch−¬ng tr×nh.. Lîi [r]
(1)iCh−¬ng III
cấu trúc liệu thông tin địa lý
Dữ liệu địa lý gồm có liệu khơng gian liệu thuộc tính Mỗi phần mềm GIS có cách tổ chức xắp xếp liệu riêng Khi sử dụng phần mềm để thực công việc, ta phải tìm hiểu cách tổ chức liệu phần mềm tạo máy tính nh− để tiện sử dụng
Cuốn sách trình bày vấn đề chung việc tổ chức liệu thông tin địa lý sau điểm qua cách tổ chức ArcInfo MapInfo
3.1 Cấu trúc chung sở liệu thông tin địa lý
3.1.1 Các kiểu sở liệu kinh điển
Cơ sở liệu xem nh tập hợp thông tin đợc nhóm vào files §Ĩ cã thĨ truy cËo d÷ liƯu mét hay nhiều files dẽ dàng
Tu theo cỏch thức files đ−ợc tổ chức nh− để phân loại cấu trúc liệu Có kiểu cấu trúc chính: Cấu trúc tầng bậc, cấu trúc mạng, cấu trúc quan hệ
- CÊu tróc tÇng bËc:
Khi liệu có mối quan hệ kiểu cha hay nhiều mối quan hệ đ−ợc thiết lập files, ví dụ loại đất gia đình loại đất, diểm vùng Cấu trúc tầng bậc cho phép truy cập vào liệu cách nhanh chóng thuận tiện Hệ thống tầng bậc tổ chức liệu hệ thống đ−ợc sử dụng nhiều Những liệu mức thấp thừa h−ởng tất thuộc tính liệu cấp cao Chẳng hạn nh− điểm thuộc cung, thuộc đa giác hệ thống tầng bậc có −u điểm dễ hiểu dễ cập nhật, dễ phát triển Dữ liệu đ−ợc truy cập chèn thêm tính dễ dàng, nh−ng nh−ợc điểm hệ thống khó khăn việc liên kết thuộc tính Một nh−ợc điểm hệ thống cấu trúc liệu tầng bậc có số l−ợng lớn mục files phải quản lý, số giá trị thuộc tính phải nhắc nhắc lại nhiều lần, làm cho liệu bị r−ờm rà, điều làm cho tăng phí tổn nhớ
- CÊu tróc kiĨu m¹ng:
(2)đ−ợc viết phần khác sở liệu Hệ thống mạng làm thoả mãn yêu cầu liên kết
Trong hình 3.1 hình ảnh đồ đơn giản gồm có đa giác Hình 3.1 (a) cho thấy đồ theo hình ảnh xuất não ng−ời: đa giác đ−ợc xác định tập hợp đ−ờng đ−ờng đ−ợc dùng chung cho hai đa giác Còn đ−ờng lại đ−ợc định nghĩa cặp điểm có toạ độ, cặp điểm toạ độ lại đ−ợc dùng cho hai đ−ờng Rõ ràng cấu trúc liệu kiểu tầng bậc cho đồ dẫn tới kết biểu diễn vụng thừa d− (hình 3.1 (b,e)) Mỗi cặp toạ độ phải đ−ợc nhắc lại hai lần toạ độ điểm 3, phải nhắc lại4 lần cạnh c bị nhắc lại lần Cấu trúc tầng bậc khơng lãng phí khơng gian, r−ờm rà, mà thao tác làm cho đa giác I II tên, không dễ dàng loại bỏ việc biểu diễn cạnh c trở nên khơng cần thiết Những vấn đề vừa nêu tránh đ−ợc cách liên kết theo cấu trúc mạng đ−ợc thể hình 3.1 (c), cạnh điểm xuất lần Với cấu trúc mạng huỷ bỏ việc in cạnh c đa giác đ−ợc mạng tên, dễ dàng tạo đồ
Hình 3.1 Cấu trúc liệu quan hệ cho đa giác đơn giản, (a) Bản đồ M, (b) đa giác thành phần, (c) Network liên kết đa giác đ−ờng điểm, (d) cấu trúc mạng vòng điểm M, (e) cấu trúc liệu tầng bậc của M
Khi thể đối t−ợng hình học, ng−ời ta hay sử dụng mạng vòng cấu trúc điểm Mạng vòng cấu trúc điểm hình 3.1 (d) ph−ơng pháp rât có ích cấu trúc hình học Hệ thống mạng có lợi liên hệ liên kết, tránh đ−ợc trùng lặp dễ dàng cho việc cung cấp liệu
(3)Những điểm phải sửa chữa, cập nhật thay đổi, điều làm cho trở phí sở liệu lớn đáng kể
- CÊu tróc d÷ liƯu quan hÖ:
Cấu trúc kiểu quan hệ cách tổ chức l−u giữ liệu đơn giản nhất, khơng có điểm khơng có tầng bậc Thay vào đó, liệu đ−ợc cất giữ bảng ghi đơn giản đ−ợc hiểu tuples Các bảng chứa đựng tập hợp có trật tự giá trị thuộc tính, chúng đ−ợc nhóm lại với bảng hai chiều, đ−ợc coi quan hệ Mỗi bảng th−ờng hay quan hệ th−ờng file riêng biệt Hình 3.2 biểu thị mối quan hệ đồ M gồm hai đa giác I II
Dữ liệu đ−ợc rút từ sở liệu quan hệ thơng qua thủ tục, ng−ời sử dụng định rõ mối quan hệ thích hợp cho vấn tin (query) Quan hệ khơng thiết đ−ợc biểu diễn file có mà ch−ơng trình điều khiển sử dụng ph−ơng pháp quan hệ đại số xây dựng bảng
Cơ sở liệu quan hệ có −u điểm lớn, cấu trúc linh hoạt thoả mãn đ−ợc yêu cầu vấn tin, lập cơng thức sử dụng quy tắc logic phép tốn tốn học Nó cho phép nhiều loại liệu khác tìm kiếm, kết hợp so sánh Việc ghép thêm loại bỏ liệu thực dẽ dàng thêm vào hay loại bỏ tuples Nh−ợc điểm sở liệu quan hệ nhiều thao tác tìm kiếm file để tìm đ−ợc liệu cần thiết thoả mãn mối quan hệ, điều chiếm thời gian đáng kể sở liệu lớn, máy tính mạnh Do vậy, hệ thống sở liệu quan hệ th−ơng mại phải đ−ợc thiết kế cách khôn khéo để hỗ trợ khả tìm kiếm với tốc độ hợp lý, mà th−ờng đắt tiền
(4)3.1.2 Cách tiếp cận lớp (layer) biểu diễn liƯu kh«ng gian.
Trong nhiều sở liệu địa lý, giới thực đ−ợc mơ hình hố theo dạng layer riêng biệt, layer biểu diên chủ đề riêng biệt (Ví dụ nh− layer sơng, si, layer đất, layer thực vật, layer cơng trình) Khái niệm layer đ−ợc áp dụng rộng rãi việc xây dựng đồ chỗ dựavững cho cấu trúc sở liệu quan hệ Layer đ−ợc nhiều cơng nghệ phần mềm GIS lựa chọn, tiếng Viện nghiên cứu hệ thống môi tr−ờng (Environmental System Reseach Institute, Inc, (ESRI))
3.1.3 Cách tiếp cận h−óng đối t−ợng
Thế gới thực đ−ợc mơ hình hố nh− tập hợp đối t−ợng đ−ợc nhóm lại với lớp (classes) có loại khác mối quan hệ chúng Cần phải phân biết lớp (layer) với thuật ngữ lớp (class) Tổ chức sở liệu hồ trộn ngun tắc mơ hình tầng bậc mơ hình mạng Mọi đối t−ợngtrong class chia sẻ tập hợp thuộc tính, đặc tính phwơng thức Điều nói hoạt động đ−ợc áp dụng cho đối t−ợng đặc tính class Thuộc tính bao phủ phạm vi rộng lớn, bao gồm định l−ợng thơng th−ờng thuộc tính định l−ợng (quantitative attributes), mà cịn chữ, đồ thị, hình ảnh, âm (text, chars, image, sounds)… Các lớp thừa h−ởng thuộc tính ph−ơng thức (method) lớp cao Ví dụ nh− lớp mang tên "Building" thừa h−ởng từ lớp "Polygon" thuộc tính (bề mặt (surface), chu vi (perimer)), thừa h−ởng ph−ơng thức (kiểm tra đ−ờng chu vi có khep kín , tính tốn diện tích chúng)
Mơ hình đ−ợc phát triển để trợ giúp thu liệu trình trắc quang đ−ợc số cơng ty phần mềm lựa chọn, tiếng Wild (nay đ−ợc Prime phát triển)
Mơ hình h−ớng đối t−ợng lý thuyết điều khiển đ−ợc đối t−ợng phức tạp mơ hình quan hệ thực đáp ứng yêu cầu thực trí tuệ nhân tạo Tuy cịn cứng nhắc linh hoạt so với mơ hình quan hệ), khả phân tích cịn nghèo, làm cho việc nhiệm vụ quản trị liệu khó khăn
3.2 Tiến trình kiểu liệu địa lý
(5)3.2.1 Mô hình liệu CAD (The CAD Data Model)
Hệ thống vẽ đồ dạng vector sớm máy tính đ−ờng biểu diễn ống tia điện tử hình máy tính đồ raster Vào năm 60 70 kỷ XX, với phần cứng máy tính phần mềm xây dựng đồ tinh xảo cho đồ với mức độ trung thực cao
Kỷ nguyên đó, đồ th−ờng đ−ợc tạo phần mềm đa CAD (computer-aid design) Mơ hình liệu CAD l−u liệu địa lý file dạng nhị phân cách biều diễn điểm , đ−ờng diện tích Một l−ợng thơng tin ỏi thuộc tính đ−ợc giữ files này; Các lớp (layer) đồ nhãn giải biểu diễn ban đầu ca thuc tớnh
3.2.2 Mô hình liệu kết hỵp (The Coverage Data Model).
Năm 1981 ESRI giới thiệu phần mềm GIS th−ơng phẩm họ - ArcInfo, cơng cụ thứ hai tạo mơ hình liệu địa lý Mơ hình liệu kết hợp cịn đ−ợc coi mơ hình liệu quan hệ Mơ hình có khía cạnh bn:
Hình 3.3 Mô hình liệu kết hợp ã Dữ liệu không gian đợc kết hợp với
liệu thuộc tính Dữ liệu khơng gian đ−ợc cất file nhị phân mục, cách tối −u để trình diễn truy cập liệu Dữ liệu thuộc tính đ−ợc cất bảng với số hàng t−ơng ứng với số đối t−ợng bảng nhị phân nối c−ớc chung
• Quan hệ hình học đối t−ợng vector đ−ợc l−u giữ Điều có nghĩa hồ sơ liệu không gian đ−ờng bao gồm thông tin nút xác định nên đ−ờng đó, đ−ờng đ−ợc nối từ nút Hồ sơ cịn bao gồm thơng tin đa giác bên phải bờn trỏi
Ưu điểm mô hình liệu kÕt hỵp
Ng−ời sử dụng tuỳ biến đ−ợc bảng đối t−ợng tr−ờng mà sở liệu liên kết đặt cho bảng liệu bên ngồi
Bëi v× hạn chế phần cứng máy tính phần mềm tin học tại, thực cất liệu không gian trực tiếp sở liệu quan hệ Hơn nữa, mô hình liệu kết hợp kết hợp liệu không gian files liệt kê nhị phân với liệu thuộc tính b¶ng
(6)3.9.2 Giao diƯn ng−êi sư dông.
Các ứng dụng đ−ợc phát triển cho Microsoft Windows xắp đặt tiêu chuẩn để dễ sử dụng ổn định Ng−ời sử dụng quen thuộc với thao tác với chuột, thực đơn, hộp thoại, điểm t−ơng tự Những tiêu chuẩn giao diện ng−ời sử dụng tạo ứng dụng mạnh để ng−ời chuyên gia tin học tiếp cận sử dụng
ArcInfo ứng dụng hoàn hảo tiêu chuẩn Windows tạo giao diện ngời sử dụng giữ vai trò mốc việc tạo phần mềm GIS dƠ sư dơng
3.9.3 CÊu tróc phÇn mỊm.
Phần mềm đại đ−ợc xây dựng cấu trúc thành phần phần mềm, ví dụ, Microsoft Component Object Model (COM), the Common Object Request Broker Architecture (CORBA), Java Rempte Methode Invocation (RMI)
ý t−ởng cấu trúc thành phần lầ chia thành phần chức phần mềm thành phần riêng rẽ, mảng độc lập, đ−ợc thử nghiệm kết hợp lại thành ch−ơng trình Với cách thiết kế này, phần đ−ợc dùng để xây dựng ứng dụng bất lỳ khơng cần có thay đổi
Lợi ích cấu trúc thành phần chất l−ợng, đặc tính phần mềm tốt khả cập nhật phiên cài đặt lại phần mềm
ArcInfo đ−ợc xây dựng cấu Microsoft COM, cấu trúc tổ chức phần vững chắc, hoạt động tốt
3.9.4 M«i tr−êng lËp tr×nh.
Mơi tr−ờng lập trình visual nh− Visual Basic trở thành tiêu chuẩn phát triển ng dng
Lợi ích việc ứng dụng ngôn ngữ có kinh nghiệm nhà lập trình trớc, với môi trờng mạnh mẽ Không cần tới ngôn ngữ macro sở hữu riªng (proprietary macro langguages)
ArcInfo sử dụng Visual Basic fo Applications (VBA) nh− ngôn ngữ macro nhúng để ng−ời sử dụng tuỳ biến ứng dụng mình, ArcMap, ArcCatalog Những ngơn ngữ COM khác nh− Visual C++ đ−ợc dùng để mở rộng mơ hình liệu sở liệu
3.9.5 Tãm tắt chiều hớng.
(7)