5. Cấu trúc luận văn
2.2.5.Yêu cầu chung về CSDL
Cơ sở dữ liệu được thiết kế bao gồm các nội dung sau:
- Xác định và phân loại các loại dữ liệu cần thu thập và quản lý.
- Xác định mô hình dữ liệu số, cấu trúc, thuộc tính cho từng loại dữ liệu được thu thập.
- Xác lập mối quan hệ giữa các dữ liệu, thông tin thứ cấp và sản phẩm. - Lựa chọn, thiết kế các gói phần mềm và các phần cứng quản trị CSDL.
37
- Nhát quán hóa sổ liệu: đây là công việc kỹ thuột quan trọng đầu tiên để phân loại so liệu, mâ hỏa sổ liệu trong CSDL, từ đó có thể nhập vào hệ thổng một cách có trật tự. logic.
Cơ sở mô hỉnh hỏa dữ liệu: ià cáu trúc của toàn bộ CSDL. Chức năng của mô hỉnh là lưu các sổ liệu địa kỹ thuột dạng sổ và phục vụ việc cung cấp dữ liệu dạng sổ cho mọi yêu cầu sử dụng.
Các thông tin được lưu giữ bao gồm các loại thông tin không gian (bản đồ) và thòng tin phi không gian ( chủ giải, chỉ dẫn, ký hiệu, bảng biểu và thuyết minh).
- Các dừ liệu được phân loại theo từng cấp tỷ lệ, phương thức thể hiện là v ector và nội dung thể hiện cho cảc đổi tượng vừa là đom vị vừa là phức hợp, có thể là bề mặt, vùng, đường, điểm.... với các thuộc tính của chúng.
- Tổng quan về cơ sở dữ liệu quan hệ: đã nêu rõ phương thức biểu diễn trình bày các lớp, các chi tiết thông tin.... Tính chất của quan hệ là tính chất linh hoạt, một - nhiều hay một- một, nhiều - nhiều. Mổi quan hệ đó giúp cho việc tra cứu và khai thác thông tin rẩt linh hoạt, phong phú.
- Mô hình dữ liệu: được trình bày bằng các ký tự và ID riêng biệt, đây là phương pháp phổ biến.
- Dữ liệu phi không gian được thể hiện trong các bảng quan hệ với các liên kết trong hệ thống.
- Dữ liệu không gian: được xây dựng từ cơ sở toán học bản đồ và các lớp thông tin địa kỹ thuật, bao gồm các loại đối tượng khác nhau của các nhóm thông tin. Các lớp thông tin được gắn các chi số và ID cùng tên và tính chát theo nguyên lý dừ liệu của phần mềm ArcGIS hoặc ArcView với hệ thống mã khỏa chính, phụ và phương thức trong nhập thông tin, phương thức thiết lập các trường, phần dẫn giải đả minh họa cụ thể cho từng loại thông tin, đây cũng là những chỉ dẫn kỹ thuật cụ thể cho người sử dụng.
38 2.2.6. GIS 3D
Hệ thông tin địa lý 3 chiều (GIS 3D) được xây dựng trên nền thông tin địa lý hai chiều và chồng phủ lên trên DEM. Hệ thông tin địa lý 3 chiều xây dựng đòi hỏi công phu tồn nhiều công.
2.3. Phần mềm sử dụng trong đề tài để xây dựng cơ sở dữ liệu GIS 3D 2.3.1. Phần mềm Skyline
2.3.1.1. Giới thiệu chung về Skyline
Được thành lập vào năm 1992, tại Tel Aviv, Israel
- Skyline bắt đầu như một nhà phát triển trò chơi máy tính
- Năm 1997, để đáp ứng nhu cầu từ các khách hàng quân sự và tình báo Mỹ, Skyline chuyển sang phát triển các ứng dụng mới trong lĩnh vực địa không gian
- SKYLINE là một nhà cung cấp hàng đầu về dịch vụ phần mềm 3D mô phỏng trái đất
- Skyline là Bộ phần mềm phục vụ cho các ứng dụng không gian 3 chiều, cung cấp giải pháp hiển thị trực quan, phân tích địa hình, lập kế hoạch trong không gian 3 chiều
Hình 2.5. Cấu trúc hoạt động của Bộ phần mềm Skyline
2.3.1.2. Terra builder
Skyline là Bộ phần mềm phục vụ cho các ứng dụng không gian 3 chiều, cung cấp giải pháp hiển thị trực quan, phân tích địa hình, lập kế hoạch trong không gian
39
3 chiều với các gói dữ liệu cơ bản sau: Terrabuilder, TerraExplorer (Pro, Plus, Viewer), TerraGate, Web. Có cấu trúc hoạt động như sau
Hình 2.6. Cấu trúc hoạt động của TerraBuilder
Gói modul TerraBuilder có chức năng chính như: - Tạo nền địa hình 3D
- Hỗ trợ nhiều định dạng dữ liệu ảnh, dữ liệu độ cao - Có thể thực hiện với khối lượng dữ liệu lớn
- Sử dụng đồng thời nhiều máy tính để tạo 01 nền địa hình 3D. - Tối ưu hóa quá trình hiển thị dữ liệu qua mạng Internet, Intranet, (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
40
2.3.1.3. TerraExplorer
TerraExplorer Viewer
- Miễn phí
- Sử dụng một số công cụ khảo sát địa hình, tra cứu tìm kiếm thông tin. - Không có khả năng thêm, xóa, sửa..
Hình 2.8. Giao diện phần mềm TerraExplorer Viewer
TerraExplorer Plus
- Phải mua.
- Sử dụng được một số công cụ phân tích địa hình của Terra Explorer - Không có khả năng chia sẻ dữ liệu qua mạng
Hình 2.9. Giao diện phần mềm TerraExplorer Plus
TerraExplorer Pro
- TerraExplorer Pro là một phần mềm thuộc hệ thống phần mềm Skyline được sử dụng để thành lập và xuất bản mô hình bản đồ 3D. Người sử dụng có thể tạo mới và chỉnh sửa các đối tượng, nhóm đối tượng bằng các công cụ trên giao diện của phần mềm. Phần mềm cũng cho phép chia sẻ dữ liệu hoặc tổ chức tác
41
nghiệp trên cùng một cơ sở dữ liệu, tại cùng một thời điểm với nhiều máy PC khác nhau qua hệ thống mạng.
- TerraExplorer Pro còn chứa một thư viện ký hiệu tương đối phong phú và cho phép người sử dụng khai thác trong quá trình biên tập mô hình bản đồ 3D. Bên cạnh đó, phần mềm cũng cho phép thiết kế một số ký hiệu đơn giản và cập nhật các ký hiệu 3D đã thiết kế từ một số phần mềm chuyên dụng khác. Trên mô hình bản đồ 3D đã xây dựng, người dùng cũng có thể thực hiện các phép phân tích địa lý và địa hình cơ bản.
Sản phẩm mô hình bản đồ 3D có thể được tổ chức và lưu trữ trên máy theo các Project riêng biệt, kết xuất dưới dạng phim (*.avi), các tập tin ghi lại hình ảnh theo một đường bay (*.fly) hoặc các gói dữ liệu cho các dự án khác nhau.
Hình dưới là giao diện của phần mềm TerraExplorer Pro.
42 -Phải mua.
-Đầy đủ các chức năng thêm, xóa, chỉnh sửa.
-Tạo mới lớp thông tin (*.shp), chia sẻ dữ liệu qua mạng
2.3.1.4. Các lĩnh vực áp dụng
Trong An ninh quốc phòng: Mô phỏng chiến trường, lập kế hoạch huấn
luyện, diễn tập, giám sát phương tiện di động.
Hình 2.11. Skyline ứng dụng bảo vệ an ninh tòa nhà Bộ Quốc Phòng
Trong xây dựng dân dụng: Mô phỏng tác động của một sự phát triển, hình
dung tiến trình phát triển của một dự án, quản lý dự án quy mô lớn…
Hình 2.12. Skyline ứng dụng trong xây dựng
43
Hình 2.13. Skyline ứng dụng trong khảo sát tài nguyên
44 Hình 2.14. Skyline ứng dụng bất động sản (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2.3.2. Phần mềm Google SketchUp 7
Phần mềm Google Sketchup được phát triển bởi @Last Software sau đó Google mua lại và xây dựng nên. Đây là phần mềm dùng để thiết kế các bản vẽ kỹ thuật và đặc biệt là xây dựng mô phỏng nên các công trình kiến trúc hạ tầng cơ sở mà không đòi hỏi một trình độ cao về đồ hoạ. Google Sketchup có thể thêm vào các chi tiết, kết cấu và kính vào mẫu thiết kế của bạn, thiết kế với kích thước chính xác, và đặt các mẫu thiết kế đã hoàn thành của bạn lên Google Earth. Tất cả các hình 3D trên Google Earth đều sử dụng Google Sketchup để thiết kế.
Đối với hầu hết người dùng máy tính bình thường, không học qua về đồ hoạ và thiết kế, thì việc thiết kế các mô hình 3D gần như là "nhiệm vụ bất khả thi". Tuy nhiên, giờ đây chúng ta đã có thể tự thiết kế các mô hình 3D với công cụ rất hữu dụng Google SketchUp.
Google SketchUp là một phần mềm hỗ trợ khá mạnh cho việc vẽ và xây dựng các công trình thông qua những việc làm đơn giản bằng các icon. Nhanh, đơn giản và dễ sử dụng là những từ ngữ được mọi người sau khi sử dụng chương đưa ra. Thật vậy, chỉ cần bạn sử dụng icon hình cây bút, chỉnh camera 3D theo hướng thích hợp thì nó sẽ tự động phân biệt đâu là vẽ thẳng cao theo đường cột hay vẽ nằm ngay…
Sau khi cài đặt xong, bạn hãy khởi động bằng những bài tập đơn giản như chọn công cụ tứ giác, kéo một hình tứ giác lên khu vực làm việc. Chọn công cụ Push/Pull, giữ lên trên hình tứ giác rồi kéo lên trên để tạo một khối lập phương. Vẽ một hình tròn trên một mặt khối lập phương rồi dùng công cụ Push/Pull để kéo nó ra hoặc đẩy nó vào trong khối lập phương.
Một ứng dụng hữu hiệu của phần mềm này là thiết kế mẫu nhà. Điều thú vị hơn nữa là sau khi thiết kế xong, bạn có thể kết hợp sử dụng Google Earth để "dán" mẫu nhà vừa thiết kế lên hình ảnh khu vực có lô đất đó, để xem nó phù hợp với toàn cảnh ra sao. Việc này giúp ta chuẩn bị kỹ càng và phù hợp trước khi quyết định xây nhà. Ngoài ra, chúng ta cũng có thể chia sẻ thiết kế của mình với những người dùng
45
khác thông qua tính năng 3D warehouse. Thậm chí, nếu người khác cũng dùng Google Earth, bạn có thể đưa địa chỉ để họ xem trực tiếp thiết kế mới của chúng ta tại địa điểm bạn đặt thiết kế.
Đồng thời tại 3D warehouse, chúng ta có thể tham khảo và lấy về sử dụng rất nhiều mẫu thiết kế do những người dùng khác tạo ra và chia sẻ, từ nhà cửa cho tới đồ đạc, vật dụng, xe cộ, tượng, cầu...
Google SketchUp là một chương trình dễ sử dụng để giúp chúng ta học cách tạo các mẫu 3D như nhà ở, nhà chứa đồ, boong tàu, các phần bổ sung cho ngôi nhà, các dự án với gỗ – và ngay cả tàu không gian nữa.
Chúng ta có thể thêm các chi tiết, kết cấu vào mẫu thiết kế với kích thước chính xác, và đặt các mẫu thiết kế đã hoàn thành của bạn lên Google Earth, chia sẻ chúng với người khác bằng cách gửi chúng vào 3D Warehouse, hoặc in ra. Google SketchUp (miễn phí) là cách tuyệt vời nhất để bạn có thể khám phá các mẫu 3D.
Phiên bản chuyên nghiệp của SketchUp cho các nhà thiết kế chuyên nghiệp có khả năng khám phá và tạo ra các thiết kế phức tạp.
SketchUp Pro cho phép
- Xuất ra các mẫu có định dạng 3DS, DWG, DXF, OBJ, XSI, VRML, và FBX.
- Xuất ra các hình động và các cảnh tham quan dưới dạng file MOV hoặc AVI.
- Sử dụng các mẫu thiết kế có hệ thống (Sandbox) và công cụ Film & Stage (pre-viz).
- Import và export dữ liệu GIS(Geographic Information System).
- In và xuất các bức ảnh quét với độ phân giải cao hơn độ phân giải của màn hình
46
Hình 2.15. Giao diện phần mềm Google SketchUp
2.3.3. Phần mềm ARCGIS
Giới thiệu chung về phần mềm ArcGIS
ArcGIS (ESRI Inc. - http://www.esri.com): là hệ thống GIS hàng đầu hiện nay, cung cấp một giải pháp toàn diện từ thu thập / nhập số liệu, chỉnh lý, phân tích và phân phối thông tin trên mạng Internet tới các cấp độ khác nhau như CSDL địa lý cá nhân hay CSDL của các doanh nghiệp. Về mặt công nghệ, hiện nay các chuyên gia GIS coi công nghệ ESRI là một giải pháp mang tính chất mở, tổng thể và hoàn chỉnh, có khả năng khai thác hết các chức năng của GIS trên các ứng dụng khác nhau như: desktop (ArcGIS Desktop), máy chủ (ArcGIS Server), các ứng dụng Web (ArcIMS, ArcGIS Online), hoặc hệ thống thiết bị di động (ArcPAD)... và có khả năng tương tích cao đối với nhiều loại sản phẩm của nhiều hãng khác nhau.
47
Hình 2.16. Bộ phần mềm ứng dụng ArcGIS (Nguồn: ESRI)
ArcGIS Desktop (với phiên bản mới nhất là ArcGIS 10) bao gồm những công cụ rất mạnh để quản lý, cập nhật, phân tích thông tin và xuất bản tạo nên một hệ thống thông tin địa lý (GIS) hoàn chỉnh, cho phép:
- Tạo và chỉnh sửa dữ liệu tích hợp (dữ liệu không gian tích hợp với dữ liệu thuộc tính) - cho phép sử dụng nhiều loại định dạng dữ liệu khác nhau thậm chí cả những dữ liệu lấy từ Internet;
- Truy vấn dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính từ nhiều nguồn và bằng nhiều cách khác nhau;
- Hiển thị, truy vấn và phân tích dữ liệu không gian kết hợp với dữ liệu thuộc tính;
- Thành lập bản đồ chuyên đề và các bản in có chất lượng trình bày chuyên nghiệp. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
ArcGIS Destop là một bộ phần mềm ứng dụng gồm: ArcMap, ArcCatalog, ArcToolbox, ModelBuilder, ArcScene và ArcGlobe. Khi sử dụng các ứng dụng này đồng thời, người sử dụng có thể thực hiện được các bài toán ứng dụng GIS bất kỳ, từ đơn giản đến phức tạp, bao gồm cả thành lập bản đồ, phân tích địa lý, chỉnh sửa và biên tập dữ liệu, quản lý dữ liệu, hiển thị và xử lý dữ liệu. Phần mềm ArcGIS
48
Desktop được cung cấp cho người dùng ở 1 trong 3 cấp bậc với mức độ chuyên sâu khác nhau là ArcView, ArcEditor, ArcInfo:
ArcView: Cung cấp đầy đủ chức năng cho phép biểu diễn, quản lý, xây dựng và phân tích dữ liệu địa lý, các công cụ phân tích không gian cùng với việc biên tập và phân tích thông tin từ các lớp bản đồ khác nhau đồng thời thể hiện các mối quan hệ và nhận dạng các mô hình. Với ArcView, cho phép:
- Ra các quyết định chuẩn xác hơn dựa trên các dữ liệu địa lý;
- Xem và phân tích các dữ liệu không gian bằng nhiều phương pháp; - Xây dựng đơn giản và dễ dàng các dữ liệu địa lý;
- Tạo ra các bản đồ có chất lượng cao;
- Quản lý tất cả các file, CSDL và các nguồn dữ liệu; - Tùy biến giao diện người dùng theo yêu cầu.
ArcEditor: Là bộ sản phẩm có nhiều chức năng hơn, dùng để chỉnh sửa và quản lý dữ liệu địa lý. ArcEditor bao gồm các tính năng của ArcView và thêm vào đó là một số các công cụ chỉnh sửa, biên tập. Với ArcEditor, cho phép:
- Dùng các công cụ CAD để tạo và chỉnh sửa các đặc tính GIS; - Tạo ra các CSDL địa lý thông minh;
- Tạo quy trình công việc một cách chuyên nghiệp cho 1 nhóm và cho phép nhiều người biên tập;
- Xây dựng và giữ được tính toàn vẹn của không gian bao gồm các quan hệ hình học topo giữa các đặc tính địa lý;
- Quản lý và mở rộng mạng lưới hình học; - Làm tăng năng suất biên tập;
- Quản lý môi trường thiết kế đa người dùng với versioning;
- Duy trì tính toàn vẹn giữa các lớp chủ đề và thúc đẩy tư duy logic của người dùng;
- Cho phép chỉnh sửa dữ liệu độc lập (khi tạm ngừng kết nối với CSDL). ArcInfo: Là bộ sản phẩm ArcGIS đầy đủ nhất. ArcInfo bao gồm tất cả các chức năng của ArcView lẫn ArcEditor. Cung cấp các chức năng tạo và quản lý một
49
hệ GIS, xử lý dữ liệu không gian và khả năng chuyển đổi dữ liệu, xây dựng dữ liệu, mô hình hóa, phân tích, hiển thị bản đồ trên màn hình máy tính và xuất bản bản đồ ra các phương tiện khác nhau. Với ArcInfo, cho phép:
- Xây dựng một mô hình xử lý không gian rất hữu dụng cho việc tìm ra các mối quan hệ, phân tích dữ liệu và tích hợp dữ liệu;
- Thực hiện chồng lớp các lớp vector, nội suy và phân tích thống kê;
- Tạo ra các đặc tính cho sự kiện và chồng xếp các đặc tính của các sự kiện đó;
- Chuyển đổi dữ liệu và các định dạng của dữ liệu theo rất nhiều loại định dạng;
- Xây dựng những bộ dữ liệu phức tạp, các mô hình phân tích và các đoạn mã để tự động hóa các quá trình GIS;
- Sử dụng các phương pháp trình diễn, thiết kế, in ấn và quản lý bản đồ để