8. Bố cục của luận văn
2.2.3Yêu cầu trong thiết kế CSDL GIS phục vụ công tác quản lý lớp phủ rừng
cấp tỉnh
Cơ sở dữ liệu GIS phục vụ công tác quản lý lớp phủ rừng cấp tỉnh đƣợc thiết kế theo những yêu cầu sau:
- Cơ sở dữ liệu GIS phục vụ công tác quản lý rừng cấp tỉnh đƣợc thiết kế theo chuẩn cấu trúc của CSDL hệ thông tin địa lý (GIS).
- Cấu trúc của CSDL cần phải đảm bảo tính khoa học, mạch lạc.
- CSDL phải có cấu trúc mở đáp ứng cho việc phát triển hệ thống và cập nhật dữ liệu sau này.
- Khuôn dạng của dữ liệu trong CSDL phải phù hợp với hiện trạng và trình độ công nghệ chung tại địa phƣơng và có khả năng dễ dàng tích hợp với CSDL địa lý quốc gia
Mô hình phát triển CSDL GIS phục vụ công tác quản lý lớp phủ rừng cấp tỉnh đƣợc xác định nhƣ hình 2.4
Hình 2.4. Mô hình phát triển CSDL GIS lớp phủ rừng cấp tỉnh
Cơ sở dữ liệu địa lý là sự tích hợp giữa cơ sở dữ liệu không gian địa lý và cơ sở dữ liệu thuộc tính. Quy trình thiết kế một mô hình CSDL địa lý đƣợc thực hiện theo tiến trình chung thiết kế một mô hình CSDL quan hệ và có sự phối hợp phân tích thuộc tính hình học không gian và mối quan hệ đối tƣợng không gian địa lý để đảm bảo đồng thời nguyên lý của hai loại mô hình CSDL. Quy trình thiết kế đƣợc thực hiện qua các bƣớc sau:
CSDL GIS lớp phủ rừng cấp tỉnh CSDL nền địa lý CSDL không gian chuyên đề CSDL thuộc tính chuyên đề CSDL không gian nền địa lý CSDL thuộc tính nền địa lý CSDL chuyên đề
Bƣớc 1: Mô hình hóa khái niệm (Conceptual model) từ thế giới thƣc. Ở mức này cần phát hiện ra các khối chức năng cơ bản mô tả hoạt động của thế giới thực.
Bƣớc 2:
- Định nghĩa các đối tƣợng: mô hình hóa các đối tƣợng địa lý (define objects and relationship). Ở mức này xác định rõ các đối tƣợng trong mô hình không gian, xác định rõ danh mục các đối tƣợng trong từng lớp thông tin, mô tả đối tƣợng, xác định các thuộc tính mô tả, miền giá trị các thuộc tính, dạng biểu thị của chúng và các quan hệ của chúng.
- Lựa chọn biểu thị cho các đối tƣợng địa lý (selectgeographic representation). Ở mức này xây dựng cách biểu thị các đối tƣợng (features) bằng các dạng hình học cơ bản nhƣ điểm, đƣờng, vùng, hoặc mô hình rasters, topo, TIN... cho thuộc tính hình học; cấu trúc bảng dữ liệu thông tin thuộc tính phi không gian.
- Kết quả: Đƣa ra lƣợc đồ cơ sở dữ liệu phục vụ cho giai đoạn thiết kế vật lý tiếp theo. Kết hợp với các nhà chuyên môn kiểm tra phần thông tin các yếu tố chuyên đề và miền xác định của các thông tin đó.
Bƣớc 3:
- Xây dựng cấu trúc từng lớp dữ liệu bao gồm cấu trúc dữ liệu thuộc tính không gian, cấu trúc dữ liệu thuộc tính (phi không gian) với các quy định chi tiết về biểu thị hình học, bảng thông tin thuộc tính với các trƣờng, kiểu, kích thƣớc và quan hệ liên kết.
- Kết quả: Đƣa ra mô hình cơ sở dữ liệu địa lý trong đó quy định cụ thể, chi tiết nội dung, cấu trúc từng chủ đề, từng lớp thông tin và theo quy định số 06/2007/QĐ-BTNMT, ngày 27/02/2007 đã quy định áp dụng chuẩn thông tin địa lý Quốc gia. Tại quy định này đã đƣa ra quy định áp dụng chuẩn mô hình cấu trúc dữ liệu GIS, ngôn ngữ biểu diễn mô hình cấu trúc dữ liệu địa lý. Chuẩn thông tin địa lý cơ sở quốc gia là chuẩn bắt buộc áp dụng thống nhất trong việc xây dựng hệ thống thông tin địa lý cơ sở quốc gia và các hệ thống thông tin địa lý chuyên ngành trong phạm vi ngành tài nguyên môi trƣờng.
2.2.4 Thiết kế CSDL GIS phục vụ công tác quản lý lớp phủ rừng cấp tỉnh a. Thiết kế cấu trúc cơ sở dữ liệu không gian a. Thiết kế cấu trúc cơ sở dữ liệu không gian
- Cơ sở dữ liệu GIS phục vụ công tác quản lý lớp phủ rừng đƣợc thiết kế theo cấu trúc của CSDL hệ thông tin địa lý và theo công nghệ ArcGIS.
- Các đối tƣợng địa lý trong CSDL phải lƣu theo tính chất topology tức là tách riêng thành các đối tƣợng dạng điểm, đƣờng, vùng. Đồng thời đƣợc liên kết với các bảng thuộc tính mô tả những đặc điểm cơ bản của chúng.
- Các chuyên đề trong CSDL đƣợc thiết lập trong ArcGIS theo các feature
dataset bao gồm nhiều nhóm lớp đối tƣợng, mỗi lớp đối tƣợng trong mô hình đƣợc gọi là feature class, một lớp đối tƣợng (feature class) có các đối tƣợng, một đối tƣợng đƣợc gọi là feature.
- Các đối tƣợng địa lý trong CSDL sẽ đƣợc quản lý theo chuyên đề.
- Trong một lớp, các đối tƣợng phải đồng nhất về mô hình không gian (hoặc là điểm, hoặc là đƣờng, hoặc là vùng) và đƣợc lƣu ở khuôn dạng SHP của ArcGIS.
- Các đối tƣợng địa lý trong CSDL phải đƣợc định nghĩa rõ ràng và lập thành danh mục đối tƣợng.
- Việc đặt tên cho các chuyên đề (feature dataset), các lớp đối tƣợng (feature class) phải tuân thủ theo nguyên tắc: có tính hệ thống, nhất quán và logic.
- Mỗi đối tƣợng địa lý phải đƣợc gán một mã (code) riêng và có tính duy nhất. Trong CSDL đối tƣợng địa lý đƣợc quản lý thông qua mã (code). Mã (code) gồm 3 thành phần đại diện cho chuyên đề, lớp và đối tƣợng. Để có thể sẵn sàng tích hợp với CSDL địa lý quốc gia, cần vận dụng triệt để cách đặt mã (code) nhƣ trong "Danh mục đối tƣợng địa lý cơ sở quốc gia".
b. Thiết kế cấu trúc CSDL GIS thông tin thuộc tính
- Cấu trúc CSDL thuộc tính phải đồng nhất và bao gồm: tên thuộc tính, mã thuộc tính, kiểu dữ liệu, đơn vị, giá trị, mô tả thuộc tính.
- Cấu trúc CSDL thuộc tính của các lớp đối tƣợng địa lý cùng loại có mặt trong cả 2 hoặc nhiều chuyên đề phải có tên thuộc tính, mã thuộc tính, kiểu dữ liệu, đơn vị đo, độ lớn của trƣờng... hoàn toàn giống nhau. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Dữ liệu thông tin thuộc tính đƣợc tổ chức quản lý theo mô hình dữ liệu quan hệ: thông tin thuộc tính đối tƣợng đƣợc lƣu trữ quản lý trong bảng dữ liệu có cấu trúc kiểu dòng - cột trong đó mỗi dòng là một bản ghi tƣơng ứng với một thực thể và mỗi cột chứa một thuộc tính của thực thể. Trong các phần mềm ứng dụng GIS mối liên kết giữa các bản ghi trong cơ sở thông tin thuộc tính với đối tƣợng địa lý trong cơ sở dữ liệu không gian địa lý cấu thành thông tin đầy đủ của mỗi đối tƣợng địa lý đƣợc thể hiện.
Cơ sở dữ liệu thông tin thuộc tính đối tƣợng với cấu trúc theo mô hình dữ liệu quan hệ có ƣu điểm: Dữ liệu đƣợc thể hiện dƣới dạng logic nên ngƣời sử dụng không cần hiểu cấu trúc cơ sở dữ liệu mà vẫn sử dụng đƣợc dữ liệu , việc truy cập dữ liệu dễ dàng, đáp ứng đƣợc việc truy cập, sử dụng, phân tích dữ liệu bằng SQL (Structured Query Language), dễ dàng thực hiện đƣợc toàn vẹn dữ liệu, thể hiện đƣợc tính đúng đắn của dữ liệu và dễ thay đổi cấu trúc dữ liệu, dễ phát triển chƣơng trình ứng dụng.
Tiến trình thiết kế cơ sở dữ liệu thông tin thuộc tính đối tƣợng chia thành 2 bƣớc:
- Trƣớc hết thực hiện thiết kế logic với nội dung chính là mô hình hóa đối tƣợng: biểu diễn khái quát các đối tƣợng và thuộc tính đã đƣợc xác định ở phần trƣớc và mối quan hệ giữa chúng. Trong quá trình thiết kế logic, thực hiện chuẩn hóa cơ sở dữ liệu nhằm loại bỏ dữ liệu dƣ thừa và đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu. Việc chuẩn hóa đƣợc thực hiện thông qua việc phân tích các thuộc tính đối tƣợng, mối quan hệ không gian giữa các đối tƣợng, phân rã đối tƣợng để giảm thiểu việc trùng lặp dữ liệu trên các bảng khác nhau của các lớp đối tƣợng hoặc trên các bảng khác nhau của các lớp đối tƣợng đồng thời đơn giản hóa cấu trúc cơ sở dữ liệu, xác định mối quan hệ giữa các bảng, chuyển các mối quan hệ nhiều – nhiều thành mối quan hệ một – nhiều làm cơ sở cho bƣớc tiếp theo của tiến trình thiết kế.
- Thiết kế vật lý: nội dung của thiết kế vật lý là thiết kế bảng thông tin thuộc tính đối tƣợng. Các bảng đƣợc kế thừa từ các lớp đối tƣợng, trƣờng dữ liệu đƣợc kế thừa từ thuộc tính đối tƣợng, quan hệ giữa các bảng đƣợc kế thừa từ quan hệ đối tƣợng, quan hệ thuộc tính đã đƣợc thiết kế trong quá trình thiết kế logic.
Bảng dữ liệu thông tin thuộc tính đƣợc thiết kế đảm bảo nguyên tắc chung: - Tên bảng: đƣợc lựa chọn trên cơ sở tên loại đối tƣợng, tên lớp đối tƣợng đã đƣợc thiết kế ở các bƣớc trên sao cho tránh đƣợc sự xung đột trong cơ sở dữ liệu, tên mỗi bảng là duy nhất trong cơ sở dữ liệu, ngắn gọn, súc tích nhƣng tạo sự gợi ý đến nội dung dữ liệu trong bảng là tốt nhất, có độ dài tối đa không vƣợt quá độ dài cho phép của hệ quản trị cơ sở dữ liệu và tên các bảng đƣợc đặt theo một quy tắc chung, trong đó có sử dụng dấu gạch dƣới để tạo sự tách bạch giữa các từ khi cần thiết. Để phù hợp với các phần mềm GIS hiện nay cùng nhƣ tránh sự thay đổi khi chuyển đổi khuôn dạng dữ liệu, tên bảng đƣợc viết bằng bộ chữ cái tiếng Việt không dấu, font chữ unicode.
- Số lƣợng bảng thông tin thuộc tính: kết quả của quá trình thiết kế logic giai đoạn trƣớc đã chỉ ra số lƣợng bảng cần thiết, tuy nhiên trong quá trình thiết kế có thể thay đổi số lƣợng bảng và loại bảng cho phù hợp hơn.
- Trƣờng (cột): trƣờng trong bảng đƣợc kế thừa từ thuộc tính đối tƣợng và mối quan hệ đã đƣợc xây dựng trong giai đoạn mô hình hóa đối tƣợng.
Mỗi cột trong bảng đƣợc kế thừa từ một loại thuộc tính đối tƣợng đã đƣợc xác định trong giai đoạn thiết kế logic. Kiểu dữ liệu cho mỗi trƣờng đƣợc thiết kế cụ thể trên cơ sở loại thuộc tính đối tƣợng. Độ rộng trƣờng đƣợc thiết kế trên cơ sở kiểu dữ liệu đã lựa chọn và kích thƣớc thông tin lớn nhất trong miền giá trị của trƣờng. Thiết kế kiểu dữ liệu và kích thƣớc trƣờng phải đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu, tránh dƣ thừa. Kiểu dữ liệu đƣợc lựa chọn dựa trên bản chất của thông tin thuộc tính (Ví dụ nhƣ thông tin đối tƣợng phục vụ cho quá trình tính toán sau này cần đƣợc thể hiện theo kiểu số nguyên hoặc số thực tùy theo yêu cầu sử dụng, mã định danh đối tƣợng tuy là chữ số Ả rập song cần phải thể hiện trong dữ liệu theo
kiểu ký tự,…); kích thƣớc trƣờng nhỏ hơn yêu cầu làm mất mát thông tin và lớn hơn yêu cầu thực tế làm tăng dung lƣợng dữ liệu và bất tiện khi kết quả sử dụng dữ liệu sau này đƣợc đƣa ra dƣới dạng bảng.
Bảng dữ liệu có khóa chính cho một hoặc một số trƣờng để định danh duy nhất cho 1 đối tƣợng của 1 lớp. Trong mỗi bảng dữ liệu không có một trƣờng nào đƣợc dẫn xuất từ một trƣờng đã có trong bảng và không có trƣờng lặp lại. Để đảm bảo sự không lặp lại của một trƣờng trong một bảng, quá trình thiết kế logic cần phải xác định và mô hình hóa quan hệ giúp cho quá trình thiết kế vật lý xây dựng bảng kết nối, bảng con và bảng kiểm tra.
Một trong những điều kiện đảm bảo tính chuẩn hóa của cơ sở dữ liệu là tính nhất quán của dữ liệu. Để đảm bảo tính nhất quán của dữ liệu quy định thông tin thuộc tính trong các bảng dữ liệu đƣợc viết bằng bộ chữ tiếng Việt, font chữ unicode, theo nguyên tắc ngữ pháp tiếng Việt. Miền giá trị thông tin thuộc tính đƣợc xây dựng trong bƣớc công việc trƣớc là một trong số giải pháp đảm bảo yêu cầu tính nhất quán của dữ liệu.