2.3 Cách thức tổ chức dữ liệu bản đồ của MAPINFO
Mapinfo sử dụng công nghệ hướng đối tượng làm nền tảng do đó đơn vị quản lý nhỏ nhất của Mapinfo là đối tượng điểm. Mỗi đối tượng gồm các thông tin không gian và phi không gian được lưu trữ một cách riêng rẽ trong các file khác nhau. Tập hợp các đối tượng có đặc điểm giống nhau theo một tiêu chí của người dùng sẽ được đưa vào một tầng. Dữ liệu về tầng sẽ được lưu trữ trong các file khác nhau như:
Các file *.tab: lưu trữ cấu trúc của tầng, khi truy cập dữ liệu của Mapinfo phải thông qua file này. Trong cấu trúc của mình phải tồn tại ít nhất một trường.
Các file *.dat (*.mdb, *.aid, *.dbf) : lưu trữ dữ liệu theo các danh sách liên kết.
MAPX
Geoset DataSet Phƣơng thức
HideLayer Selectable layer AnimationLayer Label Layer Liên kết dữ liệu Cập nhật dữ liệu Xuất dữ liệu Phóng to, thu nhỏ In bản đồ Chọn công cụ
Các file *.map : mô tả các đối tượng đồ hoạ, file này sẽ không tồn tại nếu trong tầng không tồn tại một đối tượng nào.
Các file *.id : lưu trữ địa chỉ tham chiếu nhằm liên kết các đối tượng với dữ liệu của nó cũng như liên kết giữa dữ liệu không gian và phi không gian. File này cũng không tồn tại nếu như không có một đối tượng nào trong tầng.
Các file *.ind : mỗi đối tượng khi được sinh ra sẽ được chương trình quản lý thông qua index và dữ liệu về index sẽ được lưu trữ trong file này, index file sẽ giúp tìm kiếm một đối tượng trong quá trình tìm kiếm.
Các tầng của cùng một bản đồ chuyên đề được quản lý dưới dạng một Geoset (*.gst). Ví dụ bản đồ chuyên đề về hệ thống giao thông công cộng của thành phố Hải Phòng có thể coi là 1 Geoset được tạo thành từ các tầng : tầng nhà cửa, tầng địa hình, tầng đường bộ, tầng đường sắt…
Dữ liệu đồ hoạ của Mapinfo gồm các dạng như : điểm, đường, vùng, hình chữ nhật, ellip và text... chúng được lưu trữ như sau :
Nếu không tồn tại một dữ liệu đồ hoạ nào trong tầng, Mapinfo sẽ lưu trữ duy nhất một bản ghi có nội dung NONE
Dữ liệu điểm sẽ được lưu trữ bởi hai thông số, một thông số về toạ độ X và thông số kia là toạ độ Y. Ngoài ra có thể lựa chọn dạng hiển thị của điểm thông qua SYMBOL, giá trị SYMBOL là một số tự nhiên ứng với thứ tự của kí hiệu trong bảng. Nếu giá trị SYMBOL bị bỏ trống khi đó chương trình sẽ sử dụng kí hiệu mặc định của Mapinfo.
POINT X Y [ SYMBOL]
Dữ liệu đường được lưu trữ theo 4 thông số đó là toạ độ X, Y của hai điểm tạo nên đường đó. Ngoài ra chúng ta có thể lựa chọn dạng hiển thị của đường thông qua tham số PEN. Nếu giá trị này bị bỏ trống chương trình sẽ hiển thị đường theo dạng mặc định mà Mapinfo đang sử dụng.
LINE X1 Y1 X2 Y2 [PEN]
Dữ liệu đường gấp khúc được lưu trữ dựa theo các thông số: số lượng điểm, toạ độ X, Y của mỗi điểm, dạng hiển thị của đường qua tham số PEN. Ngoài ra còn có tham số làm trơn đuờng SMOOTH, nếu giá trị SMOOTH càng lớn độ trơn đường càng cao.
X1 Y1 X2 Y2
:
[ PEN] [SMOOTH]
Một đối tượng vùng có thể được tạo thành bởi một hoặc nhiều đường gấp khúc. Do đó để lưu trữ một đối tượng vùng chúng ta phải lưu trữ các đường gấp khúc tạo nên nó, với mỗi một đường gấp khúc cần lưu các tham số về toạ độ X, Y của từng điểm. Có thể lựa chọn dạng hiển thị của vùng qua tham số BRUSH và dạng hiển thị của đường biên qua tham số PEN. Nếu hai tham số này không được xác lập chương trình sẽ sử dụng định dạng hiển thị của vùng và đường biên theo mặc định. Tham số CENTER X Y lưu trữ toạ độ trọng tâm của đối tượng vùng.
REGION # pgons Numpts1 X1 Y1 X2 Y2 : Numpts2 X1 Y1 X2 Y2 : [ PEN] [BRUSH] [ CENTER X Y]
Một đối tượng cung được xác định thông qua một hình chữ nhật bao quanh cung có diện tích nhỏ nhất và các góc bắt đầu (a), góc kết thúc (b). Do đó một đối tượng cung được lưu trữ cùng các tham số về toạ độ đỉnh trên trái, đỉnh dưới phải của hình chữ nhật và độ lớn các góc bắt đầu (a) góc kết thúc (b), các góc được xác định theo chiều quay của kim đồng hồ. Tham số PEN xác lập dạng hiển thị của cung.
ARC X1 Y1 X2 Y2
a b
[PEN]
Một đối tượng TEXT được lưu trữ gồm một chuỗi kí tự mà nó thể hiện cùng với toạ độ các đỉnh trên trái, dưới phải của hình chữ nhật có diện tích nhỏ nhất bao quanh đối tượng TEXT đó. Có thể lựa chọn font chữ thể hiện cùng màu sắc của đối tượng text qua thông số FONT. Nếu thông số này không được xác lập Mapinfo sẽ sử dụng dạng mặc định của mình để hiển thị đối tượng TEXT.
X1 Y1 X2 Y2 [FONT]
Một đối tượng là hình chữ nhật được lưu trữ qua các thông số về toạ độ các đỉnh trên trái, dưới phải của hình chữ nhật. Các tham số PEN và BRUSH xác định dạng thể hiện của hình chữ nhật. Nếu các tham số này không được thiết lập chương trình sẽ thể hiện theo dạng mặc định của Mapinfo.
REC X1 Y1 X2 Y2 [PEN]
[BRUSH]
Một đối tượng hình chữ nhật góc tròn được lưu trữ bằng các tham số chỉ toạ độ các đỉnh trên trái, dưới phải của hình chữ nhật và độ lớn góc vát (a). Các tham số PEN và BRUSH được xác lập để xác định dạng thể hiện của hình chữ nhật. Nếu các tham số này không được thiết lập chương trình sẽ thể hiện theo dạng mặc định của Mapinfo.
ROUNDREC X1 Y1 X2 Y2
a
[PEN] [BRUSH]
Một đối tượng ELLIPSE được lưu trữ bằng các thông số xác định toạ độ các đỉnh trên trái, dưới phải của hình chữ nhật bao quanh ELLIPSE có diện tích nhỏ nhất. Các tham số PEN và BRUSH xác định dạng thể hiện của hình ELLIPSE. Nếu các tham số này không được thiết lập chương trình sẽ thể hiện theo dạng mặc định của Mapinfo.
ELLIPSE X1 Y1 X2 Y2 [PEN]
[BRUSH]
Các tham số PEN, BRUSH, SYSBOL, FONT được xác định như sau :
Tham số PEN thường được sử dụng để xác định dạng thể hiện của các đường hoặc các đường biên của vùng. Cấu trúc tham số như sau :
PEN= PEN (width, pattern, style, color)
Tham số BRUSH được sử dụng để xác định dạng thể hiện của vùng. Cấu trúc của tham số này gồm :
BRUSH= BRUSH (pattern, forecolor, backcolor)
Tham số SYSBOL được thiết lập để xác định dạng thể hiện của điểm.Cấu trúc của tham số này gồm :
Tham số FONT thiết lập để xác định dạng thể hiện của đối tượng TEXT. Cấu trúc của tham số này gồm :
FONT=FONT(“<font name>”, style, size, forecolor [, backcolor])
2.4 Kết luận
Trong hệ thống thông tin địa lý biển Vịnh Bắc Bộ việc xây dựng cơ sở dữ liệu không gian, xây dựng Bản đồ số, là bài toán phức tạp. Dữ liệu không gian xây dựng vừa đảm bảo tính chính xác đồng thời việc cấu trúc và lưu trữ dữ liệu cũng phải phù hợp với yêu cầu quản lý của bài toán. Nội dung phần II đã trình bày chi tiết các bước trong việc xây dựng hệ thống dữ liệu không gian Vịnh Bắc Bộ. Việc kết hợp nhiều phương pháp xây dựng bản đồ số trong việc mã hóa bản đồ Vịnh Bắc Bộ giúp thu được dữ liệu đảm bảo độ chính xác cao phù hợp với yêu cầu của hệ thống đồng thời các phương pháp này cũng phù hợp với khả năng triển khai hệ thống.
CHƢƠNG III : PHÂN TÍCH THIẾT KẾ VÀ CÀI ĐẶT THỬ NGHIỆM THỬ NGHIỆM
3.1 Phân tích các yêu cầu đặt ra cho hệ thống
Trong chương trình ứng dụng GIS CSDL là thành phần quan trọng nhất, có thể coi đây là trọng tâm của chương trình. Với chương trình ứng dụng GIS bất kì CSDL bao gồm CSDL không gian và CSDL phi không gian, chúng có thể được quản trị song song trên cùng một hệ quản trị CSDL hoặc quản trị độc lập trên các hệ quản trị CSDL khác nhau tuỳ thuộc theo yêu cầu và thiết kế của chương trình.
Với bài toán xây dựng hệ thống thông tin địa lý biển Vịnh Bắc Bộ, CSDL của chương trình gồm CSDL đồ hoạ các đối tượng và CSDL thuộc tính tương ứng của các đối tượng đó. Tuy nhiên các đối tượng lại có đặc điểm là ít thay đổi theo thời gian như vậy CSDL đồ hoạ có thể coi là không đổi. Do đó tính độc lập giữa CSDL đồ hoạ và thuộc tính là lớn. Nhằm tạo khả năng linh hoạt trong quá trình xử lý dữ liệu chương trình được xây dựng trên cơ sở của kiến trúc đối ngẫu.
Theo đó CSDL của chương trình gồm hai mảng riêng biệt, các dữ liệu đồ hoạ được lưu trữ bằng phần mềm quản lý dữ liệu MAPINFO qua hệ thống gồm các tệp tin : *.tab, *.map, *.ID, *.Dat…Ví dụ thông tin đồ hoạ về đảo, đất liền thuộc tầng DAO được lưu trữ qua hệ thống 4 tệp tin sau :
1. Dao.tab : Lưu trữ cấu trúc của tầng Dao. Khi tác động các đối tượng của tầng DAO trước hết chương trình phải đọc tệp tin này để xác định cấu trúc tầng.
2. Dao.ID : Lưu trữ địa chỉ tham chiếu của các đối tượng thuộc tầng đảo. Các địa chỉ tham chiếu này được sử dụng trong quá trình tác động tới từng đối tượng đồ hoạ riêng biệt.
3. DAO.map : Mô tả đặc điểm chi tiết các đối tượng đồ hoạ thuộc tầng DAO để có thể xử lý khi hiển thị và cập nhật đối tượng.
4. DAO.dat : tệp tin này liên kết các đối tượng thuộc tầng DAO theo danh sách móc nối.
Tương tự như vậy thông tin đồ họa của các đối tượng thuộc các tầng Bailay, Ctbien… cũng được lưu trữ theo hệ thống tệp tin tương ứng. Điều này giúp chúng ta dễ dàng quản lý, hiển thị cũng như cập nhật thông tin cho các đối tượng thuộc các tầng khác nhau. Đây chính là thế mạnh của hệ quản trị CSDL GIS so với các hệ quản trị CSDL thường gặp.
CSDL thuộc tính được lưu trữ bằng hệ quản trị CSDL Access thông qua tệp tin GISOS.mdb nhằm tăng sự linh hoạt với CSDL đồ hoạ, ngoài ra điều này cũng giúp cho quá trình cập nhật các thông tin thuộc tính cho các đối tượng cũng như tìm kiếm, truy vấn thông tin được thực hiện nhanh chóng và dễ dàng hơn khi tích hợp chúng với CSDL đồ hoạ.
3.2 Phân tích chức năng nhận tín hiệu GPS
Nội dung chức năng này của chương trình cho phép nhận tín hiệu từ vệ tinh thông qua máy thu GPS khi kết nối máy này với máy tính, hiển thị toạ độ thu được qua quá trình phân tích tín hiệu GPS lên bản đồ số theo những khoảng thời gian đã được định trước.
3.2.1 GPS và tín hiệu GPS 3.2.1.1 Giới thiệu GPS 3.2.1.1 Giới thiệu GPS
Hệ định vị toàn cầu GPS là hệ dẫn đường dựa trên một mạng lưới 24 quả vệ tinh được đặt trên quỹ đạo không gian. Các hệ thống dẫn đường truyền thống hoạt động dựa trên các trạm phát tín hiệu vô tuyến điện. Được biết nhiều nhất là các hệ thống có tên gọi LORAN, hoạt động ở giải tần 90-100kHz chủ yếu dùng cho hàng
MapX Giao diện chƣơng trình PM quản lý dữ liệu Mapinfo Hệ quản trị CSDL Access CSDL Hình Học Tệp tọa độ Tệp tôpô CSDL Thuộc Tính Bảng thuộc tính Tệp tôpô Hình 3.1 Mô hình của hệ thống
hải, hay TACAN dùng cho quân đội Mỹ và biến thể với độ chính xác thấp VOR/DME, dùng cho hàng không dân dụng. Gần như đồng thời với Mỹ phát triển GPS, Liên Xô cũng phát triển một hệ thống tương tự với tên gọi GLONAS. Hiện nay Cộng đồng Châu Âu đang phát triển hệ dẫn đường vệ tinh của mình mang tên Galileo. Chú ý rằng cả GPS và GLONAS đều được phát triển trước hết cho mục đích quân sự. Nên mặc dù chúng có cho dùng dân sự nhưng không hệ nào đưa ra sự đảm bảo tồn tại liên tục và độ chính xác. Vì thế chúng không thoả mãn được những yêu cầu an toàn cho dẫn đường dân sự hàng không và hàng hải, đặc biệt là tại những vùng và tại những thời điểm có hoạt động quân sự của những quốc gia sở hữu các hệ thống đó. Chỉ có hệ thống dẫn đường vệ tinh châu Âu GALILEO (đang được xây dựng) ngay từ đầu đã đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt của dẫn đường và định vị dân sự.)
GPS ban đầu chỉ dành cho các mục đích quân sự, nhưng từ năm 1980 đã được sử dụng dân sự. GPS hoạt động trong mọi điều kiện thời tiết, mọi nơi trên trái đất, 24 giờ một ngày. Không mất phí thuê bao hoặc mất tiền trả cho việc thiết lập sử dụng GPS.
3.2.1.2 Cách hoạt động của GPS
Các vệ tinh GPS bay vòng quanh trái đất hai lần trong một ngày theo một quỹ đạo rất chính xác và phát tín hiệu có thông tin xuống trái đất. Các máy thu GPS nhận thông tin này và bằng phép tính lượng giác tính được chính xác vị trí của người dùng. Về bản chất máy thu GPS so sánh thời gian tín hiệu được phát đi từ vệ tinh với thời gian nhận được chúng. Sai lệch về thời gian cho biết máy thu GPS ở cách vệ tinh bao xa. Rồi với nhiều quãng cách đo được tới nhiều vệ tinh máy thu có thể tính được vị trí của người dùng và hiển thị lên bản đồ điện tử của máy. Máy thu GPS phải khoá được với tín hiệu của ít nhất ba quả vệ tinh để tính ra vị trí hai chiều (2D, kinh độ và vĩ độ) và để theo dõi được chuyển động. Với bốn hay nhiều hơn số quả vệ tinh trong tầm nhìn thì máy thu có thể tính được vị trí ba chiều (3D, kinh độ, vĩ độ và độ cao). Một khi vị trí người dùng đã tính được thì máy thu GPS có thể tính các thông tin khác, như tốc độ, hướng chuyển động, bám sát di chuyển, khoảng hành trình, quãng cách tới điểm đến, thời gian mặt trời mọc, lặn và nhiều thứ khác nữa.
3.2.1.3 Chính xác của GPS
Các máy thu GPS hôm nay cực kì chính xác, nhờ vào thiết kế nhiều kênh hoạt động song song của chúng. Các máy thu 12 kênh song song của Garmin nhanh chóng khoá vào các quả vệ tinh khi mới bật lên và chúng duy trì chắc chắn liên hệ này, thậm chí trong tán lá rậm rạp hoặc thành phố với các toà nhà cao tầng. Tình
trạng nhất định của khí quyển và các nguồn gây sai số khác có thể ảnh hưởng tới độ chính xác của máy thu GPS. Các máy thu GPS có độ chính xác trung bình trong vòng 15 mét.
Các máy thu mới hơn với khả năng WAAS có thể tăng độ chính xác trung bình tới dưới ba mét. Không cần thêm thiết bị hay mất phí để có được lợi điểm của WAAS. Người dùng cũng có thể có độ chính xác tốt hơn với GPS vi sai sửa lỗi các tín hiệu GPS để có độ chính xác trong khoảng 3 đến 5 mét. Cục Phòng vệ Bờ biển Mỹ vận hành dịch vụ sửa lỗi này. Hệ thống bao gồm một mạng các đài thu tín hiệu GPS và phát tín hiệu đã sửa lỗi bằng các máy phát hiệu. Để thu được tín hiệu đã sửa lỗi, người dùng phải có máy thu hiệu vi sai bao gồm cả ăn-ten để dùng với máy thu GPS của họ.
Hệ thống vệ tinh GPS gồm 24 quả vệ tinh làm nên vùng không gian GPS trên quỹ đạo 12 nghìn dặm cách bề mặt trái đất. Chúng chuyển động ổn định, hai vòng quỹ đạo trong khoảng thời gian gần 24 giờ. Các vệ tinh này chuyển động với vận tốc 7 nghìn dặm một giờ.
Các vệ tinh được nuôi bằng năng lượng mặt trời. Chúng có các nguồn pin dự phòng để duy trì hoạt động khi chạy khuất vào vùng không có ánh sáng mặt trời. Các tên lửa nhỏ gắn ở mỗi quả vệ tinh giữ chúng bay đúng quỹ đạo đã định.