L ấy mẫu cỏc đối tượng điểm
A ND B, OR B, NOR B, NOT B
1.2. GIỚI THIỆU VỀ CÁC THIẾT BỊ XUÂT NHẬP DỮ LIỆU
Một trong những mảng cụng việc rất quan trong của HTTĐL là nhập dữ liệu, đú là cụng việc nhằm thiết lập cỏc đối tượng và mối liện hệ giữa chỳng trong thế giới số. Nhập dữ liệu là cụng việc thiết lập và tập hợp tư liệu dưới dạng số nhằm xõy dựng nờn một cơ sở dữ liệu, trong đú toàn bộ cỏc bản đồ, cỏc hỡnh ảnh là cỏc bảng thuộc tớnh. Khụng gian được mó hoỏ và được xỏc định về mặt khụng gian.
Cụng việc này thường chiếm tới 75% về thời gian cũng như 75% về kinh phớ thực hiện của một đề ỏn. Tất nhiờn trong đú cú cả việc bổ sung, chỉnh sửa dữ liệu để tạo nờn một cơ sở dữ liệu hoàn chỉnh.
Những nội dung cần thiết của việc nhập dữ liệu bao gồm: lựa chọn cỏc nguồn t liệu, lựa chọn lới chiếu bản đồ, số hoỏ, quột và chuyển đổi hệ thống toạ độ.
Cỏc nguồn tư liệu cú thể phõn loại sơ bộ thành cỏc loại: tài liệu nguờn thuỷ (gốc), tài liệu thứ cấp (tài liệu số hoặc khụng phải dạng số). Đại đa số cỏc HTTĐL sử dụng t liệu dạng thứ cấp nghĩa là những tài liệu đó đựoc thu thập từ trước, được tổng hợp và lu trữ ở những nơi khỏc. Tài liệu thứ cấp thường bao gồm cỏc dạng như cỏc bản đồ (khụng phải dạng số hoặc là dạng analog), cỏc biểu bảng (dạng giấy hoặc dạng số) vỏ cỏc hỡnh ảnh (dạng số là chủ yếu, nếu khụng cú thỡ phải quột tạo dạng số).
• Lựa chọn lới chiếu bản đồ: đõy là cụng việc cần được sự quan tõm đầu tiờn của người sử dụng HTTĐL, nú cần phải được xỏc định và giải quyết trước khi những cụng việc nghiờn cứu bắt dầu. Mặt khỏc, lưới chiếu bản đồ luụn là vấn đề được quan tõm đến trong suốt quỏ trỡnh nhập dữ liệu, xử lý dữ liệu hiển thị và xuất dữ liệu.
• Số hoỏ bản đồ: cú hai phương phỏp số hoỏ bằng tay và số hoỏ tự động. Việc phỏt triển kỹ thuật quột và nhận dạng tự động đối tượng là một xu thế đó và đang được phỏt triển trong HTTĐL.
• Chuyển đổi khuụn dạng dữ liệu: cỏc dữ liệu số ban đầu cú thể được xõy dựng từ những phần mềm khỏc nhau cú khuụn dạng khỏc nhau, vỡ vậy việc chuyển đổi khuụn dạng (format) là vần đề hết sức cần thiết. Trong việc chuyển đổi đú yờu cầu là khụng biến đổi cỏc thụng tin cần thiết, hoặc cú thể bổ sung, chỉnh sửa cho phự hợp với HTTĐL đang sử dụng. Trong đú, việc chuyển hệ thống toạ độ là điều quan trọng trước tiờn (bằng cỏc file coordinate – conversion). Việc chuyển đổi đú cú thể từ bảng toạ độ được thiết lập trong quỏ trỡnh số hoỏ, cú thể là từ toạ độ địa lý sang lới chiếu quy định hoặc từ bảng toạ độ tuỳ ý sang một hệ toạ độ chuẩn đó biết.
Như vậy, nhập dữ liệu là cụng việc cần phải được chuẩn bị và thực hiện chu đỏo trớc khi xử lý cỏc mụ hỡnh. Với cỏc phần mềm HTTĐL hiện đại thỡ việc xử lý càng nhanh chong, chớnh xỏc một khi ta cú cơ sở dữ liệu hoàn chỉnh.
- Cú nhiều dạng bao gồm cỏc tài liệu, bản đồ đo vẽ ngoài thực địa, cỏc số liệu đo đạc, mụ tả, … đặc biệt những điểm lấy mẫu và quan trắc cần phải được xỏc định rừ vị trớ toạ độ bằng mỏy định vị vệ tinh GPS. Đối với ảnh mỏy bay và ảnh vệ tinh, vị trớ cỏc điểm lấy mẫu và vị trớ cỏc đối tượng quan trắc ngoài thự địa cũng phải được xỏc định rừ. Ngoài những ảnh chụp thực địa với những xỏc định về tỷ lệ, thời gian chụp … cũng là những tài liệu nguyờn thuỷ cần thiết.
• Cỏc tài liệu thứ cấp
- Khi cỏc tài liệu nguyờn thuỷ được hệ thống hoỏ, phõn tớch, bổ sung thớ nú trở thành tài liệu thứ cấp song hết sức quan trọng. Đú là cỏc loại bản đồ được biờn vẽ bản tỏc giả sau khi cú tổng hợp tài liệu thực địa và chỉnh lý ngay tại thực địa. Đối với cỏc bản đồ ở cạnh nhau, phải cú sự giỏp nới ranh giới cỏc khoanh vị một cỏch liờn tục.
Ngoài cỏc tài liệu thứ cấp cú thể là cỏc số liệu hoăc bản đồ dạng số đó được số hoỏ bởi cỏc cơ quan khỏc. Tuy nhiờn cũng cần lu ý đến khuụn dạng dữ liệu, nếu khụng sẽ mất nhiều thời gian, để chuyển đổi cho tương thớch với HTTĐL mà đề ỏn sẽ sử dụng. Nếu khụng lưu ý thỡ cú thể tài liệu đú sẽ khụng sử dụng được.
Đối với một bản đồ chuyờn đề, việc vẽ cỏc đối tượng cần phải cú sự phối hợp chặt chẽ với yờu cầu dữ liệu trong HTTĐL để lựa chọn cỏc ký hiệu hoặc cỏc đ- ường Contour hoặc vị trớ cỏc điểm một cỏch phự hợp. Vớ dụ, để nghiờn cứu tai biến trượt lở, cỏc vị trớ trượt phải được thể hiện thành cỏc vựng cú ranh giới cụ thể, nếu khụng thể hiện được thành vựng thỡ phải cú những mụ tả chi tiết.
Đối với những tài liệu khỏi quỏt hay tài liệu của tài liệu, được gọi là metadata, nú cũng là một dạng tài liệu. Metadata thường giới thiệu về nguồn tài liệu, nơi quản lý, người thành lập.
Khi thành lập cỏc bản đồ thứ cấp, nhất thiết phải chỳ ý tới hệ lới chiếu của bản đồ. Hệ lưới chiếu của bản đồ tài liệu nờn cựng với lới chiếu của bản đồ sản phẩm. Trong trường hợp khụng thể đỏp ứng được thỡ phải chuyển đổi trong quỏ trỡnh xử lý.
Cỏc thiết bị nhập dữ liệu
Rất nhiều thiết bị đó và đang được sử dụng cho việc nhập dữ liệu:
• Thiết bị đơn giản nhất song đó và đang được sử dụng là lới kẻ ụ vuụng trờn giấy nhựa trong. Lưới này được sử dụng để xỏc định vị trớ nghiờn cứu cỏc đối tượng theo toạ độ lới, sau đú nhập cỏc dữ liệu vào mỏy tớnh. Trong cụng việc này, cần lưu ý cỏc vị trớ đó được xỏc định và tớnh toạ độ nằm ở tõm hay ở gúc của ụ lới.
Trong khõu tổng hợp và nội suy cỏc điểm thỡ những thụng tin đú sẽ giỳp cho việc đỏnh giỏ độ chớnh xỏc của quỏ trỡnh xử lý.
• Bàn số hoỏ: Đõy là thiết bị và cụng việc phổ biến nhất của việc nhập dữ liệu vỡ nú cú khả năng cho nhập dữ liệu từ dạng khụng số vào dạng số Vector một cỏch chớnh xỏc nhất. Bàn số cú hai bộ phận chớnh là bàn số và chuột:
- Chuột (cursor) là thiết bị cho phộp di chuyển một cỏch tự do trờn bàn số. Trong chuột cú thiết bị cảm ứng từ và sự cảm ứng được thiết kế tương ứng với sự chuyển động của cầu cao su. Thiết bị được bọc ngoài băgf vỏ nhựa, trờn đú cú cỏc nỳt điều khiển. toàn bộ thụng tin vố vị trớ được ghi nhận bằng tơng tỏc của chuột và bàn số để tớnh độ chớnh xỏc của thụng tin phụ thuộc vào độ nhạy cảm của thiết bị và tốc độ di chuyển của chuột. Số phớm của chuột và tớnh năng cỏc phớm phụ thuộc vào đặc điểm của bàn số và phần mềm điều khiển chuột cú thể cú dõy nối với mỏy tớnh và bàn số, song cũng cú thể là dạng khụng cú dõy.
- Bàn số: là bàn chế tạo theo nguyờn tắc thống kờ điện, tổ chức theo hệ thống lưới. Kớch thước của bàn được qui định cho vựng hoạt động cú tớn hiệu khi di chuyển chuột trờn bàn. Giỏ cả của thiết bị phụ thuộc vào độ chớnh xỏc của tớn hiệu, độ phõn giải và kớch thước của bàn số. Thụng thờng, độ phõn giải của bàn là 0,001inch. Độ chớnh xỏc của việc số hoỏ phụ thuộcvào số điểm khống chế. Số điểm cần thiết tối thiểu là 3 điểm. Theo kinh nghiệm thao tỏc, cỏc điểm này cần lấy ở cỏc gúc của bản đồ hoặc cần thiết lấy ở ngoài khung nội dung nghiờn cứu, nh vậy, những thụng tin trong quỏ trỡnh số hoỏ sẽ được giữ đầy đủ.
Quỏ trỡnh số hoỏ cú thể thực hiện dới 3 dạng (mode) là điểm, đường cong hoặc dũng (Stream). Với mode điểm, cỏc vị trớ ngẫu nhiờn được xỏc định theo từng điểm tuỳ theo từng nỳm điều khiển mà cú thể đa vào cỏc thuộc tớnh cho cỏc điểm đú. Với mode đường, đú là quỏ trỡnh tạo nờn hàng loạt cỏc đoạn thẳng nhỏ nối liờn tục với nhau. Cỏc đoạn thẳng này được hỡnh thành do quỏ trỡnh số hoỏ từng điểm dọc theo tuyến. Với mode dũng thờng được số hoỏ cho cỏc file dữ liệu lớn. Trong quỏ trỡnh số hoỏ cú thể đa thuộc tớnh cho đối tượng, chỉnh cỏc điểm nối của Vector hoặc tạo cỏc điểm nối mới, tạo polygon chỉnh sửa và thay đổi thuộc tớnh.
Quỏ trỡnh chỉnh sửa cỏc đường Vector cú thể thực hiện bằng tay hoặc chỉnh sửa tự động. Một số chỉ tiờu để lựa chọn bàn số là: tớnh ổn định (stability), tớnh tuyến tớnh (linearily), độ phõn giải (resolution), độ lệch (skew) và độ nhạy, an toàn. Để kiểm tra tớnh ổn định, ta cú thể xem cỏc đặc điểm số hoỏ cú bị lệch khi bàn số núng lờn, hoặc cú thể số hoỏ lại 1, 2 lần một đối tượng rồi xem hỡnh dạng
kết quả cú giống nhau hay khụng. Cỏc tớnh chất khỏc cú thể kiểm tra ngay được khi số hoỏ.
Kớch cỡ của bàn số được quy định theo kớch thước khổ giấy: loại kớch thước 60x90 cm (khổ Al), hay 90x120 cm là loại bàn số được sử dụng phổ biến nhất.
Bàn số hoạt động theo sự điều hành của phần mềm, vỡ vậy cần lựa chọn phần mềm HTTĐL cú chức năng số hoỏ và hoạt động với những loại bàn số phổ biến. Muốn bàn số hoạt động thỡ trớc hết nú phải được cài đặt cỏc thụng số tương ứng với phần mềm điều hành.
• Mỏy quột bàn số (scanner): là thiết bị nhận dữ liệu dạng Raster phổ biến nhất, nú hoạt động theo quy tắc quang học. Hiện nay mỏy quột được sử dụng nhiều hơn bàn số vớ nhiều ưu việt của nú như độ chớnh xỏc, tớnh ổn định, đa dạng. Với sự tiến bộ về cụng nghệ điện tử và tin họcthỡ cú khả năng nhận dạng, biến đổi dữ liệu quột Raster thành dữ liệu Vector – vỡ vậy quột càng được ưa chuộng hơn trong việc nhập dữ liệu.
Mỏy quột cú thể cấu tạo theo nguyờn tắc trũn quay (hỡnh …) hoặc bàn quột phẳng, nú đó được ứng dụng cho cụng tỏc bản đồ từ những năm 1960 (caritensen va compbell 1990). Mỏy quột được thiết kế như một ma trận lớn của cỏc giỏ trị số, mỗi pixel của ma trận sẽ ghi nhận một giỏ trị độ sỏng của hỡnh ảnh cú diện tớch t- ương ứng với pixel. Độ phõn giải về phổ được thể hiện là giải sỏng mà thiết bị cú thể phõn biệt được cho mỗi pixel. Đa số cỏc mỏy quột scanner cú khả năng phõn giải là 8 bit (256 cấp độ sỏng). Độ phõn giải khụng gian của mỏy quột cú thể thay đổi từ 600 điểm trờn 1 inch (dpi) (nghĩa là khoảng cỏch khoảng 42 micro) đến 200 dpi. Kớch thước của mỏy quột cũng được gọi theo kớch thước của khổ giấy của vựng hoạt động quột. Mỏy quột cũng được thiết kế và hoạt động theo phần mềm điều khiển. Mỏy quột cú thể tỏch màu để quột riờng cho độ sỏng của cỏc màu cơ bản (B, G, R).
Hạn chế lớn nhất của việc quột là dữ liệu đũi hỏi bộ nhớ lớn, hỡnh ảnh thu được ở dạng Raster nờn toạ độ chỉ là hàng và cột. Muốn chuyển đổi vào CSDL vector của HTTĐL thỡ cụng việc chỉnh sửa và bổ sung dữ liệu được thực hiện bằng quỏ trỡnh vector hoỏ và edit với những phần mềm riờng. Cụng việc đú cũng sẽ tốn rất nhiều thời gian tương tự như việc số hoỏ bằng bàn số, song cú thể đưa ra kết quả chớnh xỏc hơn do được thao tỏc trực tiếp trờn màn hỡnh với hỡnh ảnh quột làm nền.
Mỏy quột được ứng dụng nhất trong những cụng việc chỉ đũi hỏi dữ liệu
raster, hỡnh ảnh vớ dụ: biờn tập sỏch bỏo tạp chớ, lập cỏc trang Web, tạo ảnh nghệ
thuật. Trong kỹ thuật HTTĐL, mỏy quột cũng dần dần được sử dụng nhiều cựng với sự phỏt triển của phần mềm cú chức năng vector hoỏ mạnh.
• Nhập tài liệu theo bảng
Bảng là dạng tài liệu quan trọng của HTTĐL, bảng cú thể là ở dạng nguyờn thủy hay thứ cấp. Bảng cú thể là tài liệu gốc song cũng cú thể là bảng thuộc tớnh.
Trong CSDL của HTTĐL, cỏc bảng thống kờ hoặc mụ tả khụng theo những quy định của phần mềm thỡ vẫn chỉ cú tớnh chất như phần mụ tả bằng lời để minh hoạ cho cỏc đối tượng. Những bảng như vậy khụng thể sử dụng điều hành thụng tin trong quỏ trỡnh xử lý. Việc nhập dữ liờu dạng bảng là nhập cỏc bảng thuộc tớnh của dữ liệu vector hoặc raster. Cấu tạo của cỏc bảng này phải theo quy định của từng phần mềm, bảng thuộc tớnh cú thể là bảng 1 chiều, bảng 2 chiều hoặc nhiều chiều. Trong mỗi bảng, thụng tin quan trọng cần được nhập vào đú là toạ độ của đối tượng điểm vỡ thụng thường bảng được sử dụng để nhập thuộc tớnh điểm, toạ độ cú thể được ghi theo toạ độ địa lý hoặc theo hàng, cột của dữ liệu lưới. Cỏc chiều khỏc của bảng là những thuộc tớnh của đối tượng. Trong khi nhập dữ liệu bảng, phải lựa chọn phần mềm thớch hợp để cú thể dễ dàng chuyển đổi khuụn dạng của bảng vào trong HTTĐL chớnh, phục vụ cho những xử lý tiếp theo.
Xuất dữ liệu
Phõn tớch xử lý là khõu mạnh và quan trọng nhất của một HTTĐL vỡ đú là một quỏ trỡnh xử lý biến đổi phức tạp theo những mụ hỡnh khụng gian. Trong quỏ trỡnh đú chỳng ta thường ớt quan tõm đến việc hiển thị những kết quả đó làm. Xuất dữ liệu là cụng việc cuối cựng của bất kỳ một việc phõn tớch nào. nếu dữ liệu xuất ra khụng được rừ ràng sỏng sủa thỡ chỳng ta đó làm mất đi rất nhiều chất lượng cụng việc đó làm từ trước.
Trước hết, mục đớch của khõu xuất dữ liệu là hiển thị cỏc kết quả, đõy khụng phải là việc hiển thị bỡnh thường mà phả là sự liờn kết với kết quả nghiờn cứu xử lý của cỏc khõu trước. Để cú được kết quả tốt đẹp, khõu hiển thị và xuất dữ liệu phải được đặt trong khỏi niệm thiết kế bản đồ số. đú là cụng việc cú sự kết hợp giữa kiến thức bản đồ và tin học. Tất nhiờn trong cụng việc đú, cỏc yếu tố mỹ thuật cần thiết được ỏp dụng một cỏch hài hoà để sản phẩm xuất ra cú hỡnh thức và chất lượng tốt nhất.
Hiển thị cỏc kết quả phõn tớch
Hiển thị là cụng đoạn rất quan trọng trước khi in ấn hoặc lưu trữ kết quả. Cú một số cụng việc cần thực hiện trong hiển thị như sau:
• Thiết kế bản đồ kết quả
Phải xỏc định vị trớ bản đồ, số lớp cần hiển thị, hệ thống ký hiệu, màu sắc, hệ thống chỳ giải. Hệ thống ký hiệu phải lựa chọn cỏc loại ký hiệu cú sẵn trong phần mềm phự hợp với nguyờn tắc thể hiện của bản đồ truyền thống. Vớ dụ cú cỏc bộ màu ký hiệu cho bản đồ sử dụng đất, bản đồ địa chất, bản đồ lõm nghiệp … Trong trường hợp cần thiết, phải thiết kế mới cỏc ký hiệu.
- Chữ: Thiết kế chữ trờn bản đồ kết quả là cụng việc cần làm hết sức cẩn thận để nõng cao giỏ trị của kết quả nghiờn cứu. Trong HTTĐL, lớp thụng tin cú chữ như tờn sụng suối, địa danh … cần phải để riờng để khi cần thiết cú thể chỉnh sửa.
- Màu sắc: Việc chọn màu cũng phải dựa theo cỏc bảng màu quy định. Trong phần mềm, việc chọn màu được trợ giỳp bằng cỏc bảng tra màu.
Trong quỏ trỡnh thiết kế, một nguyờn tắc cần được thực hiện là phải cú sự liờn hệ chặt chẽ và logic giữa kết quả nghiờn cưỳ, bản đồ sản phẩm và hệ thống chỳ giải. Mỗi một sự thay đổi về màu sắc và ký hiệu trờn bản đồ phải được thay đổi một cỏch tương ứng trờn hệ thống chỳ giải. Vỡ vậy trong phần lớn cỏc phần mềm HTTĐL đều cú chức năng tự động lựa chọn màu, ký hiệu hoặc tự động lập bảng chỳ giải.
- Cỏc lớp trờn bản đồ sản phẩm: Cần xem xột số lượng cỏc thụng tin cần thiết để đưa lờn bản đồ kết quả, vớ dụ trờn bản đồ kết quả cú thể cú thờm cỏc lớp:
