Điều khiển thông tin một lớp đ−ợc gọi là điều khiển theo ph−ơng thức nằm ngang (horizontal operation) với ý nghĩa là chỉ có một lớp t− liệu và xử lý t− liệu chỉ theo ph−ơng thức nằm ngang hay hai chiều mà thôi. Tuy nhiên, việc điều khiển này cũng sẽ đ−ợc trình bày ở ch−ơng tiếp theo. Trong điều khiển thông tin một lớp, t− liệu gôc đ−ợc tổ chức ở dạng vector và mỗi lớp bao gồm đặc điểm riêng của từng đối t−ợng. Ví dụ: toàn bộ các điểm đ−ợc tổ chức thành một lớp riêng và nó không pha trộn với các thuộc tính của đ−ờng hoặc polygon. Nh− vậy, việc xử lý cũng chỉ đ−ợc thực hiện ở chức năng xử lý nhiều lớp thôgn tin. Trong nội dung xử lý thông tin một lớp, có 3 loại chính là: điều khiển tích chất (Feature Manipulation); phân loại tính chất (Feature Classification); Lựa chọn tính chất (Feature Selection).
Điều khiển tính chất: có những việc chính là xử lý ranh giới và phân tích sự
quan hệ gần nhau (proximity).
Lựa chọn tính chất: có nội dung là xác định tính chất thông qua xử lý đồ hoạ
hay phân tích logic hoặc mô tả đặc điểm của các đối t−ợng đ−ợc phân biệt.
Phân loại tính chất: lựa chọn và phân nhóm đối t−ợng theo tính chất với các chỉ
tiêu thông kê.
Điều khiển chi tiết (Feature Manipulation)
Điều khiển chi tiết của một lớp thông tin bao gồm hai nội dung chính là xác định t−ơng quan về ranh giới của các đối t−ợng có sự biến đổi. Trong một số tr−ờng hợp, sự thay đổi đó xác định nên các đối t−ợng mới.
Phân tích quan hệ gần gũi là xử lý để tạo nên các polygon mới trên cơ sở khoảng cách từ các đối t−ợng đ−ợc lựa chọn trên bản đồ.
Điều khiển ranh giới (Boundary Operation)
Các công việc đ−ợc thực hiện trong điều khiện ranh giới gồm có: cắt nhỏ (chipping), xoá (erasing), cập nhật (updating), chia đôi (spliting) và tẩy bỏ, xoá (dissolving), các thuật ngữ trên đ−ợc dùng trong ARC/INFO. Đối với một số phần mềm khác, tên gọi của công việc (hay thuật ngữ) có thể khác đi.
Cắt nhỏ (SPLIT). Quá trình chia cắt nhỏ là việc tạo ra một tập hợp (coverage)
mới, trong đó có chứa một phần của bản đồ ban đầu. Toàn bộ các tính chất của bản đồ ban đầu. Toàn bộ các tính chất của bản đồ năm trong một tập hợp các ranh giới đ−ợc l−a chọn và l−u ở một tập hợp (converage) mới. Nói tóm lại, tập hợp mới là một phần của bản đồ gốc và đ−ợc xác định bằng tính chất địa lý. Công việc này hay đ−ợc thực hiện khi một phần của bản đồ đ−ợc sử dụng trong phân tích. Ví dụ: mạng l−ới giao thông của một vùng hay một tỉnh đ−ợc tách từ mạng l−ới giao thông của cả n−ớc. Khi đó, công việc phải làm là tách tất cả những đ−ờng thuộc ranh giới khu vực nghiên cứu để tạo nên một lớp thông tin về đ−ờng của khu vực (hình 18).
Hình 18. Cắt nhỏ bản đồ gốc để tạo nên bản đồ mới với diện tích nhỏ hơn
Sơ đồ sau sẽ minh hoạ rõ hơn: converage ban đầu có 5 vùng. Nếu dùng SLIP để cắt ở giữa thì sẽ có một bản đồ mới với thuộc tính là một phần của bản đồ cũ
12 2 4 3 5 1 2 4 3 5 A b c
Hình 19. Kết quả của việc cắt để tạo nên một coverage mới
Khi sử dụng thì vòng tròn bên ngoài của b đ−ợc sử dụng làm ranh giới cắt. Kết quả là tạo ra bản đồ C với một số thuộc tính của bản đồ A vẫn còn giữa nguyên song có diện tích đ−ợc quy định bởi ranh giới cắt. Tóm lại, cắt lại việc copy một phần của bản đồ gôc để toạ nên một bản đồ mới
Xoá (ERASE): xoá là quá trình ng−ợc lại với việc cắt. Xoá là công việc loại bỏ
những phần mà công việc trung gian tạo nên (ví dụ việc cắt) là làm khôi phục lại những phần có thuộc tính của bản đồ gốc ở trong vùng đã đ−ợc cắt ra sẽ bị xoá.
35 5 1 2 3 5 4 2 4 1 gốc xoá kết quả
Hình 20. Ví dụ của việc xoá để tạo nên một coverage mới
Công việc xoá là rất có ích khi mà tính chất các vùng ở ngoài vùng phân tích cần vẽ lại nh− cũ hoặc ng−ợc lại cần loại bỏ đi. Việc này cũng hữu ích khi có nhiều lỗi tập trung ở một vùng nào đó thì có thể xoá chúng đi để rồi chỉnh sửa lại. Các vùng cần xóa th−ờng có hình dạng đều đặn hoặc không đều tuỳ ng−ời đều hành.
Cập nhật (update) hay bổ sung: Cập nhật là công việc thay đổi dữ liệu không
gian trong một vùng nào đó của bản đồ với những thộc tính mới.
A b c
thuộc tính vào cập nhật thuộ c tính kết qu ả thuộ c tính
Hình 21. Cập nhật thuộc tính của B cho A để tạo nên một thuộc tính mới
Trong ví dụ ở hình A, hai đ−ờng thẳng cắt vuông gọi là không chính xác và cần phải chỉnh sửa phần ở giữa. Nếu chỉnh toàn bộ A thì khó khăn hơn là chỉnh một phần ở giữa. Để chỉnh sửa, ta dùng phần thuôc tính bổ sung ở B để sửa, kết quả là tạo nên phần thuộc tính mới, ở đó có giữa lại một phần thuộc tính cũ của A và có chỉnh sửa một phần giữa theo B. Vì vậy, tình năng cập nhật có tác dụng rất hiệu quả khi cần chỉnh sửa từng phần của một cơ sở dữ liệu rộng lớn.
Gắn/ nối (append mapjoin): Việc gắn và giáp nối bản đồ là công việc t−ơng tự, (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
thay cho quá tách, chia bản đồ, đây là việc ghép nối các bản đồ thành một bản đồ lớn. Hai chức năng này hơi khác nhau một chút, tuỳ thuộc vào việc tổ chức dữ liệu. Sự khác biệt là việc giáp nối thì không tái tạo hay chia cắt thuộc tính hình học ở phần bản đồ kết quả. Quá trình gắn và giáp nối là ng−ợc với quá trình chia đã nêu ở trên. Hình d−ới đây là minh hoạ của quá trình gắn và giáp nối bản đồ.
1 1 1 2 2 2 3 3 4 4 4 5 5 5 5 6 5 6 7 8 8 9 6 7 8 9
Hình 22. 4 Bản đồ đ−ợc ghép nối bằng chức năng gắn/ nối bản đồ
Trên hình vẽ 17, 4 bản đồ đất nguyên thuỷ có 4 thuộc tính (coverage) riêng. Khi gắn/ giáp nối, 4 bản đồ tạo thành một bản đồ lớn ở bên phải. Có một chức năng phụ phải thực hiện sau khi giáp nối là làm sạch, tẩy n−ớc ranh giới không cần thiết ở bản đồ kết quả. Thông th−ờng ở ARC/INFO, đó là chức năng dissolving.
Tẩy sạch (dissolving): chức năng tẩy là loại bỏ các ranh giới không cần thiết
sau khi các bản đồ đã đ−ợc giáp nội. Ngoài ra, chức năng này còn cho phép đặt tên lại các điểm nối giữa các đ−ờng với các giá trị thuộc tính xác định. Thông th−ờng, chức năng này kiểm tra tất cả các đoạn thẳng để xác định xem các đoạn thẳng khi nối với nhau có cùng thuộc tính nh− yêu cầu hay không. Trong tr−ờng hợp hai polygon giáp nối là có cùng thuộc tính (ID) trong khi ở bản đồ kết quả có một segment ở giữa thì có thể loại bổ segment đó đi để giáp nối cả hai polygon đó với nhau.
a a a a b b b b b c c
Hình 23. Kết quả của việc tẩy sạch để tạo nên một coverage mới
ở hình bản đồ bên trái sau khi ghép nối còn có 7 polygon. Tuy nhiên thực tế chỉ có 3 loại đất là ABC, sau khi kiểm tra toàn bộ các segment thì loại bỏ các segmen grafi nối các polygon có cùng tên (cùng loại đất). Kết quả là các
polygon A đ−ợc ghép lại, các polygon B cũng đ−ợc ghép. Bản đồ kết quả chỉ cò 4 polygon với 3 loại đất riêng biệt.
Đối với phân tích không gian, chức năng tẩy hay làm sạch hay đ−ợc sử dụng để thiết lập các mô hình. Trong tr−ờng hợp đó, một mô hình đ−ợc thiết lập để mô tả các mẫu không gian và hệ số đánh giá đ−ợc sử dụng để hiệu chỉnh cho các đặc điểm không gian. Mỗi đối t−ợng đ−ợc xác định với một giá trị thuộc tính phù hợp, căn c− vào hệ số đánh giá của mô hinh. Ranh giới giữa các đối tr−ợng tiếp giáp nhau mà có cùng tính chất thì đ−ợc tẩy đi để tạo nên một mẫu không gian mới. Chức năng tẩy sẽ đ−ợc đề cập tiếp ở phần sau.
Loại bỏ (Eliminate): chức năng loại bỏ đ−ợc áp dụng phổ biến trong tr−ờng hợp
do lỗi của t− liệu có những đ−ờng không muốn đ−ợc hình thành tạo nên nhiều đ−ờng nhỏ và nhiều polygon nhỏ vụn (Sliver polygons). Tình trạng có nhiều
polygon nhỏ vụn thừa luôn xảy ra trong kết quả của việc chồng xếp các lớp bản đồ. Khi có 2 polygon chồng lên nhau, do qua trình số hoá mà hai mảng thuộc tính của hai lớp sẽ có xu h−ớng tạo nên nhiêu polygon nhỏ vụn.
Bản đồ ban đầu Bản đồ sau khi loại bỏ
Hình 24. áp dụng chức năng loại bỏ để chỉnh sửa bản đồ.
Tạo vùng đệm từ các đối t−ợng polygon: khi mở rộng, hai polygon (bên trái) sẽ tạo nên một polygon ở bên phải:
Hình 25. Tạo vùng đệm từ các đối t−ợng
Trong việc tạo vùng đệm chiều rộng của vùng đệm có thể tạo khác nhau cho từng phần (đệm), đ−ờng (polygon) hoặc có các mức khác nhau song cũng có thể là tạo tất cả giống nhau (nghĩa là cùng một chiều rộng). Ví dụ: khi nghiên cứu sự ô nhiễm không khí, vùng mở rộng tính từ nguồn là một hàm của mức độ ô nhiễm tính từ mỗi nguồn điểm. Trong tr−ờng hợp này, chiều rộng của vùng bị ô nhiễm sẽ có cá mức khác nhau tuỳ theo mức ô nhiễm.
Lợi ích của việc tạo vùng đệm trong phân tích không gian là tạo nên các vùng có cùng khoảng cách với một đối t−ợng lựa chọn. Chức năng này rất có ích cho việc phân tích mối quan hệ về sự phân bố và tác động giũa các đối t−ợng không gian.
Ví dụ, giả sử muốn nghiên cứu sự t−ơng quan giữa các giá trị và khoảng cách của mạng l−ới giao thông huyết mạch (chính) thì khoảng cách của từng chỗ đến đ−ờng giao thông gần nhất cần phải đ−ợc xác định (hình)
Trong hình, các vùng có cùng khoảng cách tới đ−ờng giao thông chính đ−ợc vạch ra. Ph−ơng pháp này có thể áp dụng cho việc định giá đất tính từ đ−ờng giao thông chính quy hoạch t−ới tiêu tính từ sông hoặc để tính các vùng kế cận nhau.
Hình 26. Tạo các vùng đệm với các khoảng cách khác nhau
Phân tích sự gần gũi (Proximity analysis): Phân tích sự gần gũi là công việc
dựa vào cơ sở về khoảng cách của các điểm lựa chon. Tạo một vùng mở rộng của một đối t−ợng, thông th−ờng đ−ợc hiểu là việc tạo vùng đệm (buffer operation). Việc tạo vùng đệm có thể thực hiện cho rất nhiều kiểu đối t−ợng, bao gồm cả điểm, đ−ờng và polygon. Vì quá trình tạo vùng đệm là sự mở rộng về diện tích nên kết quả luôn tạo thành các đối t−ợng polygon.
Hình : Quá tr ình tạo vùng đệm cho đối t−ợ ng đ iểm
Hình : Quá tr ình tạo vùng đệm cho đối t−ợ ng đ−ờng
Figure 27. Kết quả phân tích sự gần gũi
Trong quá trình tạo vùng đệm, nếu có nhiều mức với nhiều khoảng cách khác nhau tính từ một đối t−ợng, thì ranh giới giữa các mức sẽ đ−ợc vạch ra hay là tạo nên các đ−ờng đẳng giá trị (isolines)
Một kiểu phân tích sự gần gũi khác là tạo nên các polygon Thiessen - hay cũng gọi là các polygon gần nhất. Các polygon Thiessen đ−ợc tạo từ một loạt điểm và các polygon đ−ợc tao ra chia khu vực thành các vùng phụ (t−ơng tự nh− phụ l−u vực trong thuỷ văn). Mỗi một phụ vùng đó thì phần bên trong là gần gũi với điểm đó hơn là so với điểm khác. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 28. Kết quả phân tích sự gần gũi Thiessen
Việc tạo lập các polygon thiessen có thể áp dụng cho nhiều nội dung nghiên cứu khác nhau, kể cả tự nhiên và xã hội. Trong kinh tế, ví dụ của hình là sự phân chia các vùng kinh tế, với trung tâm là các tụ điểm th−ơng mại. Nh− vậy, các đ−ờng segment tạo nên nơi giáp nhau của các vùng nhỏ sẽ là nơi có khả năng buôn bán tốt.
Việc phân tích sự gần gũi có thể áp dụng cho điều hành nhiều lớp thông tin mà ở đó các khoảng cách khác nhau đ−ợc tạo nên trong quá trình phân tích, áp dụng cụ thể sẽ đ−ợc đề cập đến ở phần sau.
Phân biệt và lựa chọn (identification and selection): việc xử lý thông tin theo ph−ơng nằm ngang cũng cho phép sử dụng để phân biệt các đối t−ợng không gian trong một bản đồ hay một cơ sở dữ liệu. Tr−ớc hết, công việc này có thể thực hiện bằng việc xử lý sơ đồ t−ơng tác, sau đó có thể áp dụng ph−ơng pháp xử lý logic với cơ sở dữ liệu.
Phân tích sơ đồ t−ơng tác cho phép ng−ời sử dụng có thể phân biệt các đặc điểm đối t−ợng bản đồ trực tiếp từ màn hình máy tính. Ví dụ: di chuyển con trỏ vào các vị trí cần quan tâm và ngay lập tức có thể tìm đ−ợc các đối t−ợng và thuộc tính của chúng để xử lý (kể cả đối t−ợng đ−ờng, điểm). Với polygon thì phải đ−a con trỏ vào bên trong polygon để phân tích và xác định các thuộc tính (hình)
Cho một ví dụ về quản lý đất đai: có thể tìm thuộc tích của bất kỳ một thửa ruộng nào bằng một bảng thống kê cụ thể: số thứ tụ, tên chủ đất, ký hiệu (code), diện tích, giá trị đất.
Hình Cho 1 ví dụ về quản lý đất parcel owner zoning area value 231-12- join Doe A3 7500 235-790 elevation = 347
Hình 29. Xác định độ cao của một điểm bằng con trỏ và màn hình
Công việc xác định đó cũng có thể thực hiện bằng cách dựa vào các thuộc tính trong cơ sở dữ liệu. Việc xác định các đối t−ợng còn đ−ợc gọi là lựa chọn đối t−ợng (feature selection). Tóm lại, việc lựa chọn đặc điểm đối t−ợng có thể áp dụng một cách linh hoạt, tuỳ điều kiện của ng−ời sử dụng.
Ví dụ: có thể căn cứ các điều kiện để lựa chọn trong mô hình không gian (if...then), trong đó có một số đặc điểm sau:
• Các đặc điểm có thể lựa chọn trực tiếp từ bản đồ: ví dụ có thể đ−a con trỏ chạy đến từng vị trí trên bản đồ để lựa chọn các đối t−ợng địa lý đồ hoạ.
• Có thể lựa chọn theo thuộc tính theo vùng đánh dấu, ví dụ chọn các vùng có cùng một số thuộc tích trong một bản đồ có nhiều vùng khác nhau. Lựa
đối t−ợng điểm
điểm đ−ợc lựa chọ n
Khu vực chung
k hu vực đ−ợc chọ n
Hình : lựa chọn theo vùng
Hình 30. Sự lựa chọn đối t−ợng theo vùng
Ngoài ra, xử lý logic có thể đ−ợc thực hiện bằng việc xử lý các câu hỏi hoặc xử lý logic toán học với các điều kiện đặt ra (nh− thuật toán). Tuy nhiên thuật toán này th−ờng chỉ áp dụng cho xử lý nhiều lớp thông tin và phần sau sẽ đề cập kỹ hơn.
Khi đã lựa chọn xong thì các yếu tố đ−ợc lựa chọn. Các phép tính thống kê cơ bản bao gồm tính các giá trị trung bình, độ lệch, cực đại, cực tiểu, ng−ỡng, tần số của các thuộc tính lựa chọn. Những phép tính thống kê đó cung cấp cơ sở cho việc xử lý không gian. Ngoài ra, việc phân tích tần số còn cung cấp những thông tin hữu ích về dữ liệu.
a
b c
c
c
Khu buôn bán không bj ngập
Khu dân c− không bj ngập Khu dân c− bj ngập Khu buôn bán bj ngập Khu buôn bán không bj ngập
Khu dân c− không bj ngập
Khu dân c− bj ngập
Hình 31. Kết quả nhom gộp các nhóm đối t−ợng
Trong đa số các tr−ờng hợp áp dụng, sự phân bố tần số đ−ợc tính từ sơ đồ phân loại đ−a ra tr−ớc. Với sơ đồ đó ta có thể tiến hành gộp nhóm các đối t−ợng hoặc phân tích, mô tả quy luật phân bố. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Với HTTĐL, việc phân tích tần số của bản đò cần phải có cơ sở dữ liệu với nhiều thuộc tính hoặc nhiều đối t−ợng khác nhau.
Phân loại t− liệu (Data Classification)
Phân loại là công việc rất phổ biến trong xử lý dữ liệu không gian. Đó là một trong những công việc tổ chức lại dữ liệu ban đầu với nhiều thuộc tính thành những dữ liệu mới theo mục đích sử dụng. Trong phân loại, tr−ớc hết phải xác