Mô hình dữ liệu như là một bộ các quy tắc để biểu diễn sự tổ chức logic của dữ liệu trong CSDL bao gồm những mô tả số của các hình ảnh bản đồ, mối quan hệ giữa các hình ảnh đó, những số liệu thể hiện các đặc tính của hình ảnh và các thông tin về các hiện tượng xảy ra tại các vị trí địa lý xác định.
Một CSDL của GIS có thể chia ra làm hai loại số liệu cơ bản: Số liệu không gian và phi không gian (số liệu thuộc tính).
Hình 2.6. Mối liên quan giữa dữ liệu không gian với phi không gian
2.2.5.1. Dữ liệu phi không gian
Dữ liệu phi không gian hay còn gọi là dữ liệu thuộc tính (non-spatial data) là những mô tả về đặc tính, đặc điểm và các hiện tượng xảy ra tại các vị trí địa lý xác định hay chính là sự mô tả thông tin của các hình ảnh bản đồ.
2.2.5.2. Dữ liệu không gian
Dữ liệu không gian hay còn gọi là dữ liệu bản đồ được dùng để diễn tả hình ảnh của thông tin bản đồ trong một khuôn dạng hiểu được của máy tính. Các dữ liệu này là những thông tin mô tả về đăc tính hình học của các đối tượng địa lý như hình dạng, kích thước, vị trí... tồn tại trong thế giới thực của chúng. Vì tính đa dạng và phức tạp về đặc tính hình học của các đối tượng địa lý trên thực tế cho nên người ta phải thực hiện trừu tượng hoá các đối tượng đó và quy chúng về các loại đối tượng hình học cơ bản để lưu trữ và thể hiện trên bản đồ cũng như trong CSDL. Các đối tượng hình học cơ bản đó là: điểm, đường, vùng.
Hình 2.7. Biểu diễn các đối tượng cấu trúc dữ liệu vector
Cấu trúc dữ liệu vector
Xét về mặt toán học, vector là đoạn thẳng có hướng và độ dài xác định. Theo đó điểm là được xác định là một vector nhưng có độ dài bằng 0. Trong kiểu cấu trúc dữ liệu vector, vị trí của đối tượng không gian được ghi nhận chính xác bằng các toạ độ (x,y) trong một hệ toạ độ tham chiếu với một hệ toạ độ dùng cho Trái đất.
+ Đối tượng điểmđược biểu diễn bằng một cặp toạ độ (x,y); điểm là một vector vô hướng và không có độ dài.
+ Đối tượng đường: đường đơn giản nhất là đoạn thẳng nối hai điểm bất kỳ có toạ độ (x;,yi) và (xj,yj). Các đoạn được nối với nhau tại các điểm trung gian (vertex) và toạ độ của chúng cũng được xác định trong CSDL GIS. Điểm xuất phát và kết thúc của đường gọi là nút (node).
+ Đối tượng vùng: vùng được thể hiện là một đa giác (polygon) khép kín bởi nhiều đường có các toạ độ các điểm (node hoặc vertex)
Cấu trúc dữ liệu lưới điểm rất đơn giản nó được tạo nên bởi một ma trận, trong đó mỗi phần tử được xác định bởi một toạ độ hàng, cột và giá trị của phần tử.
Các đối tượng trong thế giới thực được biểu diễn theo kiểu cấu trúc raster dưới dạng ma trận không gian của các điểm ảnh gọi là pixel. Các pixel có kích thước đồng nhất, chúng là các ô lưới nhỏ của một ma trận không gian và được sắp xếp theo quy luật hàng và cột.
Ba đối tượng chính là điểm, đường, vùng được thể hiện dưới dạng cấu trúc raster khác hẳn cấu trúc vector.
+ Một điểm trong thế giới thực có thể là một hoặc một vài pixel có cùng giá trị số (mã).
+ Một đường trong thế giới thực thể hiện trên cấu trúc raster là tổ hợp một dãy pixel (có cùng giá trị số) liên tiếp nhau. Giá trị của pixel chính là mã được gán cho đối tượng đường và nó đôi khi được thể hiện bằng một màu nhất định.
+ Đối tượng vùngvề bản chất cũng là một nhóm các pixel liên tiếp nhau, tuy nhiên nó được phân biệt với đường do bản chất đối tượng mà người sử dụng quan tâm hoặc do mục đích của người dùng.
Hình 2.8. Sự khác biệt giữa cấu trúc dữ liệu vector (a) và raster (b) trong việc thể hiện đối tượng đường
Tuỳ thuộc vào mục đích, yêu cầu cụ thể người sử dụng có thể lựa chọn một trong hai mô hình dữ liệu trên (hoặc cả hai mô hình dữ liệu) cho nghiên cứu của mình bởi vì chúng đề có những ưu điểm và hạn chế riêng. Trong những trường hợp cụ thể, hai dạng dữ liệu này có thể chuyển đổi cho nhau.
Bảng 2.3. So sánh sự khác nhau giữa giữa dữ liệu vector và raster
Chức năng Vector Raster
Xử lý đồ họa Tốt Khó
Độ chính xác Cao Thấp
Cấu trúc dữ liệu Chặt chẽ Đơn giản
Dung lượng dữ liệu Nhỏ Lớn
Phân tích không gian Kém Tốt
Công nghệ xử lý phần cứng, phần mềm Phức tạp Rẻ
(Nguồn: Nguyễn Trọng Đài, 2004)