2020)

 Chuyển raster trên sang lớp vector dạng điểm theo giá trị. lượng mưa.[r]

1

Mơ hình dữ liệu GIS (không gian)

Nội dung

 Mơ hình thơng tin- dữ liệu địa lý

 Lớp liệu (khơng gian, thuộc tính)

 Mơ hình dữ liệu (khơng gian, thuộc tính)

 Mơ hình vector

 Khái niệm

 Cấu trúc liệu: Spaghetti, Topology

 Mơ hình raster

 Khái niệm

 Cấu trúc liệu: mã hóa ơ, mã hóa đoạn chạy

 So sánh vector, raster

 Ưu điểm

 Nhược điểm

 Chuyển đổi vector raster

 Vector  Raster

Mơ hình thơng tin - dữ liệu địa lý

3

Thế giới thực

Mơ hình nhận thức

Mơ hình liệu không gian

GIS

n lớp

thơng tin Mơ hình liệu thuộc tính

Khơng gian: Mơ tả vị trí đối tượng, vị trí tương đối (so với đối tượng khơng gian khác) vị trí tuyệt đối (so với hệ tọa độ)

●

Cặp hàng, cột (pixel)

●

Cặp tọa độ X, Y

Thế giới thực mơ hình liệu khơng gian

 Bản đồ giấy

 Bản đồ số Vector

Raster

4

Điểm

●

Chấm mực

Đường

Vệt mực kéo dài

Vùng

Vệt mực kéo dài lấp đầy

Chuỗi tọa độ X, Y Chuỗi tọa độ X, Y tạo thành đường bao

Điểm

Một cặp tọa độ (x, y) 0D

Đường

Chuỗi điểm có thứ tự với 2 điểm đầu, cuối khơng trùng nhau, có thể có điểm trung gian 1D (chiều dài)

Vùng

Các đường kết nối khơng trùng nhau nhưng có chung điểm đầu, cuối

Chuỗi điểm có thứ tự với 2 điểm đầu, cuối trùng nhau, có ít nhất điểm trung gian

2D (chiều dài, chiều rộng) Mơ hình vector

 Thể đối tượng rời rạc (có ranh giới tách biệt rõ

ràng ngồi thực tế) sử dụng phần tử hình học.

5

● (x1, y1) 1 ● 2 ● (x4, y4) (x1, y1)

(x2, y2) (x3, y3)

Thế giới thực mơ hình vector

6

Trong không gian lớp học, rời rạc?

Mơ hình vector

 Đối tượng dạng điểm

Mơ hình vector

 Đối tượng dạng đường

Mơ hình vector

 Đối tượng dạng vùng

Mơ hình vector

 Tỉ lệ đồ xác định kích thước hình dạng

đối tượng.

Mơ hình vector

12

Mơ hình vector

13

Mơ hình vector

Tỉ lệ đồ (M) Kích thước thực tế nhỏ (L)

1/500 500 x 0,5 mm = 250 mm = 0,25 m

1/24.000 24.000 x 0,5 mm = 12.000 mm = 12 m 1/250.000 250.000 x 0,5 mm = 125.000 mm = 125 m

… …

1/M M x 0,5 mm = L

14

0,5 mm là khoảng cách nhỏ mà mắt người phân biệt điểm riêng biệt.

Một đối tượng hình chữ nhật với chiều dài 10 m, chiều rộng m thể hiện dạng điểm, đường, vùng mơ hình vector theo tỉ lệ khác nhau.

1/20.000 1/10.000

Vùng ≥ 1/10.000

Điểm < 1/20.000

Đường

[1/20.000; 1/10.000)

.

Lmin/ 0,5 mm = m/ 0,5 mm Lmax/ 0,5 mm = 10 m/ 0,5 mm

Bài tập 1

 Cho đất hình vng với kích thước thực tế là

250 m x 250 m Biết mắt người phân biệt điểm riêng biệt với khoảng cách nhỏ 0,5 mm.

 Trong mơ hình vector, xác định cách thể phù hợp cho

thửa đất theo tỉ lệ đồ?

 Ở tỉ lệ đồ 1/1.000, đất thể dạng

điểm, đường hay vùng trong mơ hình vector?

15

Mơ hình vector

 Cấu trúc liệu Spaghetti

 Điểm  mã hóa bởi cặp tọa độ x, y

 Đường  mã hóa bởi chuỗi cặp tọa độ x, y

 Vùng  mã hóa bởi chuỗi cặp tọa độ x, y với điểm đầu và

điểm cuối trùng nhau

17

10 20

1 2

30

40

Đối tượng Mã số Vị trí

Điểm 10 1 1 20 2 4

Đường 1 5 0,5 0,7 2 6 1,5 1,7 6

Vùng 30 3 5,5 6,5 6,5 5,5 5,5 40 3 3,2 4,5 1,8 2

Hệ tọa độ Oxy Cấu trúc Spaghetti

Bài tập 2

 Cho cấu trúc liệu Spaghetti bảng Hãy

phác họa đối tượng hệ tọa độ Oxy?

18

Đối tượng Mã số Vị trí

Điểm 1 1 3

2 2 4

Đường 3 1 4

4 6 5 0

5 3 6

Vùng 6 3 4 2

7 1 1 3 0

Hết (5 phút)

x

Mô hình vector

 Cấu trúc liệu Spaghetti

Ưu điểm:

Cấu trúc đơn giản  hiển thị, in ấn đối tượng dễ dàng.

Nhược điểm:

Cạnh vùng lân cận lưu trữ hơn lần  dư thừa dữ liệu, biên tập liệu không quán.

Quan hệ không gian đối tượng khơng được mã hóa 

phân tích dữ liệu khó khăn.

20 1● 2● 3● 4● ● 1 ● 2 ● 3 ● 4 A+ +C +B +D E+ x y I II

Đối tượng Mã số Vị trí

Vùng I 3 3,5 2 2,5 1

. N3 . N2

Mơ hình vector

 Cấu trúc liệu Topology

 Tọa độ đường  lưu trữ tọa độ đường  Topology vùng  lưu trữ đường tạo nên vùng  Topology nút  lưu trữ nút tạo nên đường

 Topology đường  lưu trữ quan hệ nút, vùng với đường

21

A

Đường X, Y đầu X, Y trung gian X, Y cuối

a1 1

a2 1 2 a3 3 5; 4

Hệ tọa độ Oxy Cấu trúc Topology

Tọa độ đường

a1 N1 . a2 a2 a3 N4 . . N5 a3 a3 Vùng Đường

A a1, a2 B a3 Topology vùng

B

Nút Đường

N1 a1, a2, a3 N2 a1, a2 N3 a2, a3 N4 a3 N5 a3 Topology nút

Đường Nútbắt đầu Nút kết thúc Vùng bên trái Vùng bên phải

a1 N1 N2 A

a2 N2 N1 A B

a3 N1 N3 B

Topology đường

Nhược điểm:

Cấu trúc phức tạp  hiển thị, in ấn đối tượng khó khăn.

Mơ hình vector

 Cấu trúc liệu Topology

Ưu điểm:

Cạnh vùng lân cận lưu trữ chỉ lần  tối ưu dữ liệu, biên tập liệu quán.

Quan hệ không gian đối tượng được mã hóa  phân tích dữ liệu đơn giản.

22 1● 2● 3● 4● ● 1 ● 2 ● 3 ● 4 A+ +C +B +D E+ x y a b c d e f I II Vùng Đường

I a, b, c

II d, e, f

Topology vùng

Đường Nút bắt đầu Nút kết thúc Vùng bên trái Vùng bên phải

a A D I II

b A B I

c B D I

d A E II

e E C II

f C D II

Mơ hình raster

 Thể đối tượng liên tục (khơng có ranh giới tách

biệt rõ ràng thực tế) sử dụng pixel.

23

Hàng

Cột

Pixel

Số hàng

Số cột

Thế giới thực mơ hình raster

24

Mơ hình raster

Trong khơng gian lớp học, liên tục?

Mơ hình raster

 Kích thước pixel

 Được xác định cụ thể, không đổi.

 Diện tích raster = diện tích pixel x số pixel  Tỉ lệ nghịch với độ xác khơng gian

của liệu.

27

Thế giới thực 71 m²

Kích thước m 16 x 16 pixel

73 m²

Kích thước m 8 x pixel

76 m²

Kích thước m 4 x pixel

80 m²

Kích thước pixel tăng dần Độ xác khơng gian giảm dần

Mơ hình raster

 Giá trị pixel

Định lượng (numerical) | Định tính (non-numerical) Khuyết liệu: NO DATA

28 Có pixel có giá trị 2?

Mơ hình raster

 Hệ tọa độ

Tọa độ thực thiết lập góc bên trái (hệ tọa độ địa

lý/ hệ tọa độ chiếu).

29

Hàng

Cột

Tọa độ hàng/ cột được

đánh tăng dần từ góc trên trái theo chiều trái sang phải, xuống (hệ tọa độ hàng cột).

x= 10 y= 10

A● 1 2 1

2

x

y

Vị trí X Y

Góc phải (B)

XA YA+ số cột * kích thước pixel Góc

trái (C)

XA– số hàng * kích thước pixel

YA Góc

phải (D)

XA– số hàng * kích thước pixel

YA+ số cột * kích thước pixel Tâm pixel

hàng m, cột n (E)

XA– (m – 0,5) * kích thước pixel

YA+ (n – 0,5) * kích thước pixel

●B

●C ●D

●E

Xác định tọa độ hàng cột điểm E? Với kích thước pixel m, xác định tọa độ

Bài tập 3

 Trong hệ tọa độ Oxy (đơn vị:

km), cho raster thể giá trị độ cao (m) với kích thước pixel 10 km, góc bên

trái A (200, 400), xác định:

 Số pixel raster?  Diện tích raster (km²)?

 Tọa độ chiếu góc lại

(B, C, D)?

 Tọa độ chiếu tâm pixel tại

hàng 3, cột 4?

 Số pixel có độ cao m?

30

Hết (5 phút)

x

y

A B

Mô hình raster

 Cấu trúc liệu mã hóa ô

Giá trị pixel ghi theo ma trận hàng cột

Áp dụng tốt giá trị pixel biến thiên liên tục

 Cấu trúc liệu mã hóa đoạn chạy

Giá trị pixel lân cận gom nhóm

Áp dụng tốt giá trị pixel đồng nhất, khác biệt

32

A A A A B C C C D D A A

Mã hóa ơ Raster

A A A A B C C C D D A A

Mã hóa đoạn chạy

Giá trị Độ dài Hàng

A 4 0

B 1 1

C 3 1

D 2 2

Bài tập 4

 Cho raster lưu trữ độ cao như

hình bên Hãy mơ tả raster theo cấu trúc liệu mã hóa đoạn

chạy?

 Cho cấu trúc liệu mã hóa

đoạn chạy raster lưu trữ nhiệt độ hình bên Hãy chuyển đổi sang cấu trúc dữ

liệu mã hóa từng ơ?

33

2 3 1 0

0 0 0 5

5 5 5 5

4 3 3 3

2 2 0 0

Hết (5 phút)

Giá trị Độ dài Hàng

22 3 0

24 1 0

25 2 1

23 2 1

 Vector

Cấu trúc liệu phức tạp

(Shapefile,…)

Raster

Cấu trúc liệu đơn giản

(ASCII GRID,…)

 Vector

Cấu trúc liệu phức tạp

(Shapefile,…)

Dung lượng nhỏ gọn

Raster

Cấu trúc liệu đơn giản

(ASCII GRID,…)

Dung lượng lớn

36

 Vector

Cấu trúc liệu phức tạp

(Shapefile,…)

Dung lượng nhỏ gọn

Thích hợp cho topology Phù hợp cho quản lý

thuộc tính

Raster

Cấu trúc liệu đơn giản

(ASCII GRID,…)

Dung lượng lớn

Cần thiết cho hình ảnh Ưu tiên cho phân tích dữ

liệu

37

Không gian ID X,Y

X,Y X,Y …

IDRừng

ID Lúa ID Nước …

Thuộc tính

 Vector

Cấu trúc liệu phức tạp

(Shapefile,…)

Dung lượng nhỏ gọn

Thích hợp cho topology Phù hợp cho quản lý

thuộc tính

Chất lượng đồ họa tốt

Raster

Cấu trúc liệu đơn giản

(ASCII GRID,…)

Dung lượng lớn Cần thiết cho hình ảnh Ưu tiên cho phân tích dữ

liệu

Chất lượng đồ họa kém

Chuyển đổi vector raster

Chuyển đổi vector sang raster

 Khai báo kích thước pixel raster: m, …

 Xác định góc bên trái raster: Trùng với điểm

giao nhau giữa hai giá trị X lớn nhất và Y nhỏ nhất của vector.

 Từ góc bên trái, phác họa phạm vi raster: Chứa

Chuyển đổi vector sang raster

 Ánh xạ đối tượng vector qua raster

Điểm  Pixel:

Tọa độ điểm thuộc pixel thì lấy pixel đó.

Nếu điểm thuộc ranh giới nhiều pixel lấy theo thứ tự ưu tiên: pixel trái > pixel trên phải > pixel trái > pixel dưới

phải.

41

x

y 1●

2● 3● 4●

● 1

● 2

● 3

● 4

+A

+C

Chuyển đổi vector sang raster

 Ánh xạ đối tượng vector qua raster

42 x y 1● 2● 3● 4● ● 1 ● 2 ● 3 ● 4 +A +C +B +D

Đường  Chuỗi pixel:

Đường đi qua pixel nào thì lấy pixel đó.

Vùng  Chuỗi pixel:

Vùng chiếm ≥ ½ diện tích pixel thì lấy pixel đó.

Bài tập 5

 Chuyển sang lớp raster với kích thước pixel m cho

lớp vector sau:

Lớp vector điểm chứa A (4, 1), B (3/2, 3/2), C (2, 4) Lớp vector đường chứa DE với D (3, 3/2), E (0, 4)

Lớp vector vùng chứa FGH với F (3, 2), G (4, 4), H (4, 5/2)

 Tất tọa độ thuộc hệ tọa độ Oxy (đơn vị: m)

43

Hết (5 phút)

x

Chuyển đổi raster sang vector

 Raster  Điểm

Tọa độ tâm của pixel thành điểm.

 Raster  Đường

Nối tâm của chuỗi pixel (cùng giá trị)

Chuyển đổi raster sang vector

 Raster  Vùng

Nối đường bao của chuỗi pixel (cùng giá trị) thành từng

vùng.

46

x

y 1●

2● 3● 4●

● 1

● 2

● 3

● 4

A

C

B

D

E F

Bài tập 6

 Trong hệ tọa độ Oxy (đơn vị: m), cho lớp raster chứa giá

trị lượng mưa (mm) Giá trị N nghĩa khuyết liệu.

 Chuyển raster sang lớp vector dạng điểm theo giá trị

lượng mưa Trả lời câu hỏi sau:

47

Hết (5 phút)

10 20 20 20 50 10 20 40 N 30 10 20 N 40 30 10 20 20 20 30 10 10 10 0 30

x y 1● 2● 3● 4● ● 1 ● 2 ● 3 ● 4 5● ● 5 0●

 Tổng số điểm lớp vector bao

nhiêu?

 Có bao nhiêu điểm có lượng mưa 10 mm?  Tọa độ X, Y điểm có lượng mưa lớn

nhất bao nhiêu?

 Tọa độ X, Y điểm có lượng mưa nhỏ

Bài tập (về nhà)

 Trong hệ tọa độ Oxy (đơn vị: m), cho lớp raster chứa giá trị

lượng mưa (mm) Giá trị N nghĩa khuyết liệu.

 Chuyển raster sang lớp vector dạng đường theo giá trị

lượng mưa? Tổng số đường lớp vector bao nhiêu?

 Chuyển raster sang lớp vector dạng vùng theo giá trị

lượng mưa? Tổng số vùng lớp vector bao nhiêu?

49

10 20 20 20 30 10 20 40 N 30 10 20 40 40 30 10 20 20 20 30 10 10 10 10 30

u cầu cần đạt

 Mơ hình vector thể đối tượng rời rạc sử dụng

phần tử hình học: điểm, đường, vùng.

 Tỉ lệ đồ ảnh hưởng đến việc hiển thị đối tượng dưới

dạng điểm, đường, vùng.

 Mơ hình vector có thể biểu diễn cấu trúc liệu

Spaghetti, Topology.

 Mơ hình raster thể đối tượng liên tục sử dụng

pixel.

 Kích thước pixel ảnh hưởng đến độ xác khơng

gian của đối tượng.

 Mơ hình raster có thể biểu diễn cấu trúc liệu mã

hóa từng ơ, mã hóa đoạn chạy.