1.2.2.2.Mơ hỡnh thơng tin thuộc tớnh
Số liệu phi khụng gian hay cũn gọi là thuộc tớnh là những mơ tả về đặc tớnh, đặc điểm và cỏc hiện tƣợng xảy ra tại cỏc vị trớ địa lý xỏc định. Một trong cỏc chức năng đặc biệt của cụng nghệ GIS là khả năng của nú trong việc liờn kết và xử lý đồng thời giữa dữ liệu bản đồ và dữ liệu thuộc tớnh. Thụng thƣờng hệ thống thụng tin địa lý cú 4 loại số liệu thuộc tớnh:
- Đặc tớnh của đối tƣợng: liờn kết chặt chẽ với cỏc thụng tin khơng gian cú thể thực hiện SQL (Structure Query Language) và phõn tớch
- Số liệu hiện tƣợng, tham khảo địa lý: miờu tả những thụng tin, cỏc hoạt động thuộc vị trớ xỏc định.
- Chỉ số địa lý: tờn, địa chỉ, khối, phƣơng hƣớng định vị, …liờn quan đến cỏc đối tƣợng địa lý.
- Quan hệ giữa cỏc đối tƣợng trong khụng gian, cú thể đơn giản hoặc phức tạp (sự liờn kết, khoảng tƣơng thớch, mối quan hệ đồ hỡnh giữa cỏc đối tƣợng).
Để mụ tả một cỏch đầy đủ cỏc đối tƣợng địa lý, trong bản đồ số chỉ dựng thờm cỏc loại đối tƣợng khỏc: điểm điều khiển, toạ độ giới hạn và cỏc thơng tin mang tớnh chất mụ tả (annotation).
Annotation: Cỏc thụng tin mụ tả cú cỏc đặc điểm:
• Cú thể nằm tại một vị trớ xỏc định trờn bản đồ • Cú thể chạy dọc theo arc
• Nhiều mức của thụng tin mụ tả cú thể đƣợc tạo ra với ứng dụng khỏc nhau.
• Cú thể tạo thơng tin cơ sở dữ liệu lƣu trữ thuộc tớnh
• Cú thể tạo độc lập với cỏc đối tƣợng địa lý ùcú trong bản đồ
• Khơng cú liờn kết với cỏc đối tƣợng điểm, đƣờng, vựng và dữ liệu thuộc tớnh của chỳng
Bản chất một số thụng tin dữ liệu thuộc tớnh nhƣ sau:
- Số liệu tham khảo địa lý: mụ tả cỏc sự vật hoặc hiện tƣợng xảy ra tại một vị trớ xỏc định. Chỳng mơ tả cỏc danh mục hoặc cỏc hoạt động nhƣ cho phộp xõy dựng, bỏo cỏo tai nạn, nghiờn cứu y tế, … liờn quan đến cỏc vị trớ địa lý xỏc định. Cỏc thụng tin tham khảo địa lý đặc trƣng đƣợc lƣu trữ và quản lý trong cỏc file độc lập và hệ thống khụng thể trực tiếp tổng hợp chỳng với cỏc hỡnh ảnh bản đồ trong cơ sở dữ liệu của hệ thống. Tuy nhiờn cỏc bản ghi này chứa cỏc yếu tố xỏc định vị trớ của sự vật hay hiện tƣợng.
- Chỉ số địa lý: đƣợc lƣu trong hệ thống thụng tin địa lý để chọn, liờn kết và tra cứu số liệu trờn cơ sở vị trớ địa lý mà chỳng đó đƣợc mụ tả bằng cỏc chỉ số địa lý xỏc định. Một chỉ số cú thể bao gồm nhiều bộ xỏc định cho cỏc thực thể địa lý sử dụng từ cỏc cơ quan khỏc nhau nhƣ là lập danh sỏch cỏc mó địa lý mà chỳng xỏc định mối quan hệ khơng gian giữa cỏc vị trớ hoặc giữa cỏc hỡnh ảnh hay thực thể địa lý. Vớ dụ: chỉ số địa lý về đƣờng phố và địa chỉ địa lý liờn quan đến phố đú.
- Mối quan hệ khụng gian: của cỏc thực thể tại vị trớ địa lý cụ thể rất quan trọng cho cỏc chức năng xử lý của hệ thống thụng tin địa lý. Cỏc mối quan hệ khụng gian cú thể là mối quan hệ đơn giản hay lơgic, vớ dụ tiếp theo số nhà 101 phải là số nhà 103 nếu là số nhà bờn lẻ hoặc nếu là bờn chẵn thỡ cả hai đều phải là cỏc số chẵn kề nhau. Cỏc quan hệ khụng gian cú thể đƣợc mó hố nhƣ cỏc thụng tin thuộc tớnh hoặc ứng dụng thơng qua giỏ trị toạ độ của cỏc thực thể.
- Mối quan hệ giữa dữ liệu khụng gian và phi khụng gian: thể hiện phƣơng phỏp chung để liờn kết hai loại dữ liệu đú thơng qua bộ xỏc định, lƣu trữ đồng thời trong cỏc thành phần khụng gian và phi khụng gian. Cỏc bộ xỏc định cú thể đơn giản là một số duy nhất liờn tục, ngẫu nhiờn hoặc cỏc chỉ bỏo địa lý hay số
liệu xỏc định vị trớ lƣu trữ chung. Bộ xỏc định đƣợc lƣu trữ cựng với cỏc bản ghi toạ độ hoặc mơ tả số khỏc của cỏc hỡnh ảnh khơng gian và cựng với cỏc bản ghi số liệu thuộc tớnh liờn quan.
Sự liờn kết giữa hai loại thụng tin cơ bản trong cơ sở dữ liệu GIS thể hiện theo sơ đồ sau:
Hỡnh 1.12: Mối quan hệ giữa thơng tin bản đồ và thơng tin thuộc tớnh (Nguồn: Nguyễn Thế Thận, Trần Cụng Yờn, 2000)
1.3 Quy trỡnh xõy dựng cơ sở dữ liệu trong GIS
1.3.1. Quy trỡnh xõy dựng cơ sở dữ liệu trong GIS
Cỏc tham khảo ban đầu
(Xỏc định vựng nghiờn cứu, mục tiờu, nội dung của CSDL GIS)
Bản đồ nền
Bản đồ chuyờn đề
ảnh vệ tinh
ảnh mỏy bay
...........
Nhúm dữ liệu khơng gian
Hệ thống hoỏ cỏc lớp thụng tin nền, chuyờn
đề... NHẬP VÀ KẾT NỐI DỮ
LIỆU VÀO CSDL GIS
LƯU TRỮ VÀ QUẢN Lí DỮ LIỆU
QUY TRè NH X ÂY D Ự NG C SDL GIS Cỏc lựa chọn
Cỏc lớp thụng tin, lƣới chiếu, tỷ lệ bản đồ, phần mềm xử lý và lƣu trữ
THU THẬP DỮ LIỆU
Xỏc định cỏc thơng tin thuộc
tớnh cho từng đối tƣợng. Mó hoỏ cỏc giỏ trị
thuộc tớnh
BIấN TẬP, KIỂM TRA HIỆU CHỈNH CSDL
Kh ờ i đ ầu Thu t h ập b ản đ ồ, s ố liệ u Bảng biểu thống kờ
Bỏo cỏo khoa học
Tài liệu nghiờn cứu
........... Nhúm dữ liệu thuộc tớnh T ổ ch ứ c C S D L Lưu tr ữ , q u ản lý D L
Để xõy dựng CSDL GIS cần tuõn theo cỏc bƣớc cơ bản sau :
a. Giai đoạn khởi đầu :
Trong giai đoạn này cần phải xỏc định phạm vi khu vực nghiờn cứu và phải xỏc định rừ : CSDL nhằm mục đớch gỡ, cho ai dựng và bao gồm những nội dung gỡ. Từ đú sẽ quyết định những nội dung tiếp theo trong quy trỡnh xõy dựng CSDL GIS. Tựy từng mục đớch khỏc nhau mà CSDL sẽ cú cấu trỳc khỏc nhau, dữ liệu sẽ đƣợc tổ chức khỏc nhau và cú cỏc thuộc tớnh khỏc nhau. Từ những mục tiờu trờn sẽ quyết định lựa chọn cỏc lớp thơng tin cần cú trong CSDL, lựa chọn lƣới chiếu, tỷ lệ bản đồ và lựa chọn phần mềm sử dụng trong CSDL GIS.
b. Thu thập bản đồ, số liệu cần thiết :
Đõy là bƣớc quan trọng. Những tài liệu thu thập là cỏc bản đồ nền, bản đồ chuyờn đề, cỏc tài liệu ảnh vệ tinh, ảnh mỏy bay của khu vực nghiờn cứu, cỏc bảng biểu thống kờ, cỏc bỏo cỏo khoa học, cỏc tài liệu nghiờn cứu cú liờn quan đến mục đớch và nội dung của CSDL.
Những tài liệu này đƣợc chia thành hai nhúm chớnh. Đú là cỏc dữ liệu khụng gian (dữ liệu bản đồ) và dữ liệu thuộc tớnh thể hiện đặc trƣng của cỏc đối tƣợng nghiờn cứu. Điều này cũn liờn quan đến sự lựa chọn phƣơng phỏp lƣu trữ dữ liệu.
c. Tổ chức CSDL :
Bƣớc này bao gồm :
- Hệ thống húa cỏc lớp thụng tin trong CSDL (lớp thụng tin nền, lớp thụng tin chuyờn đề). Tựy theo mục đớch, yờu cầu mà lựa chọn và hệ thống húa dữ liệu thành cỏc lớp thụng tin, cú thể là cỏc lớp thụng tin dạng raster, dạng vector (điểm, đƣờng, vựng) hoặc là dạng text...
- Xỏc định cỏc thụng tin thuộc tớnh cho từng đối tƣợng địa lý. Những thơng tin thuộc tớnh đƣợc sắp xếp theo đặc điểm và tớnh chất của dữ liệu để lựa chọn phƣơng phỏp lƣu trữ. Với những thụng tin định lƣợng, quản lý bằng số nguyờn, số thập phõn hay số thực. Cịn với cỏc thơng tin định tớnh, miờu tả hay phõn loại thỡ mó húa cỏc giỏ trị thuộc tớnh hoặc đặc tả bằng ký tự.
- Nhập dữ liệu vào GIS : Nhập dữ liệu khụng gian và dữ liệu thuộc tớnh vào CSDL. Liờn kết dữ liệu khơng gian với dữ liệu thuộc tớnh của cỏc đối tƣợng địa lý tƣơng ứng để hỡnh thành CSDL thống nhất.
- Biờn tập, kiểm tra, hiệu chỉnh CSDL
d. Lưu trữ và quản lý dữ liệu :
Dữ liệu sau khi đó đƣợc kiểm tra, loại bỏ lỗi sẽ đƣợc đƣa vào lƣu trữ và quản lý trong CSDL để sử dụng phõn tớch tiếp theo.
Hiện nay cú nhiều cơng nghệ hỗ trợ cho việc xõy dựng CSDLGIS , lƣu trữ, xử lý thụng tin và biờn tập bản đồ, nhƣng cú hai phần mềm đƣợc sử dụng rộng rói nhất là phần mềm MapInfo, phần mềm ArcViewGIS và ArcGIS của hóng ESRI chạy trờn nền phần cứng server hoặc personal, hệ điều hành windows hay linux.
* Phần mềm MapInfo
Mapinfo là hệ phần mềm GIS chuyờn về quản lý dữ liệu và in ấn bản đồ. Ƣu điểm nổi bật của nú là khả năng hỏi đỏp cơ sở dữ liệu địa lý mà sử dụng đƣợc cỏc tài nguyờn của mụi trƣờng Windows. Cho đến nay theo nhiều chuyờn gia đó sử dụng Mapinfo đều đỏnh giỏ rằng ớt cú hệ mềm nào lại dễ sử dụng và in ấn bản đồ đẹp nhƣ Mapinfo. Chớnh vỡ vậy rất nhiều cơ quan và rất nhiều dự ỏn đó sử dụng Mapinfo nhƣ một giai đoạn cuối trong quan hệ cơng nghệ GIS của mỡnh.
Cỏc chức năng của Mapinfo:
- Trao đổi dữ liệu với cỏc phần mềm khỏc (Import và Export) - Mụ tả cỏc đối tƣợng bằng cỏc dữ liệu, khơng gian và thuộc tớnh.
- Khả năng hỏi đỏp và tạo lập Selection để sửa lỗi dữ liệu cũ, tạo cơ sở dữ liệu mới một cỏch dễ dàng.
- Cú khả năng hiển thị số liệu theo 3 cỏch: Map Windows, Browser và Graph Windows.
- Mapinfo cung cấp một tập hợp cỏc phớm lệnh (button) rất thuận tiện cho việc sửa chữa (Editing) và vẽ (Drawing)
- Trỡnh bày và in ấn cỏc bản đồ dạng Vector với đầy đủ hệ thống ký hiệu. - Ngồi ra, Mapinfo Corporation đƣa ra ngơn ngữ lập trỡnh MapBasic tạo khả năng xõy dựng cỏc ứng dụng (Application) riờng trong Mapinfo.
* Phần mềm ArcViewGIS
ArviewGIS là phần mềm nhỏ của Mỹ cài trờn PC đƣợc xõy dựng để ghộp nối với Arcinfo nhằm phục vụ chủ yếu cho nhu cầu nhập, quản lý dữ liệu, in ấn và hiển thị cỏc kết quả của ArcInfo. Cỏc chức năng chớnh của ArcviewGIS:
Nhập dữ liệu: cỏc dữ liệu vector cú thể nhập đƣợc vào Arview gồm: dữ liệu của Arc Info, dBASE (dữ liờu bảng), AUTOCAD, ACCESS, SDE, ODBC. Cỏc dữ liệu hỡnh ảnh dạng Bitmap, TIFF, IMAGINE.
- Hiển thị hỡnh ảnh và dữ liệu bảng.
- Tự động tớnh tốn thống kờ để tạo cơ sở dữ liệu dạng bảng (tớnh tốn diện tớch, độ dài , chu vi …)
- Tạo lập đồ thị từ cỏc số liệu thống kờ.
- Tạo lập cỏc layout mới (cỏc lớp thụng tin tổng hợp).
- Bổ sung cơ sở dữ liệu khụng gian dƣới dạng bản đồ, hoặc biểu bảng: Chỉnh sửa vector, thay đổi màu sắc, ký hiệu…
-Tổ chức in ấn bản đồ với hệ thống toạ độ địa lý.
-Giao diện với cỏc phần mềm khỏc: chuyển dữ liệu thành cỏc format: Bitmap, JPEG và cỏc dạng khỏc nhƣ: WWF, EPS.
Hiện nay, do tớnh chất thuận tiện và gọn nhẹ của Arview mà nú luụn đƣợc sử dụng , nõng cấp để cú thờm nhiều chức năng mới, đặc biệt là chức năng xử lý thụng tin khụng gian cho một hoặc nhiều lớp với những mụdul mở rộng( Modul EXENTION). Trờn cơ sở của Acview mà nhiều phần mềm mới đƣợc đƣa ra nhƣ : ARC GIS 8.0 và 8.1
* Phần mềm ArcGIS của hóng ESRI
Cỏc giải phỏp GIS thƣơng phẩm của ESRI cung cấp cho quõn đội cụng nghệ siờu cấp và cỏc thuận lợi về giỏ thành thấp và mở ra khả năng rộng lớn và hỗ trợ kết hợp với giao tiếp ngƣời dựng. Cụng nghệ GIS của ESRI ngày nay
đƣợc dựa trờn cỏc tiờu chuẩn kỹ nghệ cụng nghệ thụng tin. Thay vỡ việc tạo ra cỏc cụng nghệ đặc thự. ESRI đang bổ sung cỏc khả năng khụng gian cho cỏc hệ thống quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ (RDBMS), mơ hỡnh đối tƣợng thành phần của MicroSoft (COM), Java, XML, HTML và nhiều nữa, mà chớnh là cỏc khối xõy dựng mang tớnh thƣơng phẩm làm cơ sở cho cỏc hệ thống điều khiển và chỉ huy hiện đại.
Hỡnh 1.14: Mụ tả tổ chức và cỏc ứng dụng mở rộng trờn ArcGIS của ESRI Hiện nay, cụng nghệ của hóng ESRI (Mỹ) đang đƣợc cỏc chuyờn gia GIS coi là một giải phỏp mang tớnh chất mở, tổng thể và hồn chỉnh, cú khả năng khai thỏc hết cỏc chức năng của GIS trờn cỏc ứng dụng khỏc nhau nhƣ: Desktop, Server, cỏc ứng dụng WEB hoặc hệ thống thiết bị di động,…và cú khả năng tƣơng thớch cao đối với nhiều loại sản phẩm của nhiều hóng khỏc nhau.
ArcGIS Desktop là một dũng sản phẩm phần mềm GIS
- Chứa dựng một loạt cỏc ứng dụng Windows bao gồm cỏc lớp sản phẩm sau: ArcView, ArcEditor, ArcInfo
- ArcView: Chứa đựng cỏc cụng cụ để hiển thị dữ liệu, lập bản đồ, và thực
hiện cỏc phõn tớch trờn đú.
- ArcEditor: Chứa đựng tất cả cỏc chức năng của ArcView và kốm theo
- ArcInfo: Là một sản phẩm hoàn thiện, là một ứng dụng GIS chuyờn
nghiệp, nú cú đầy đr cỏc chức năng cần thiết cho một hệ thụng tin địa lý kể cả cỏc cụng cụ xử lý thụng tin liờn quan đến đối tƣợng địa lý.
1.3.2 .Cụng nghệ xõy dựng và phỏt triển CSDL GIS Savannakhet
Hỡnh 1.15: Sơ đồ cơng nghệ xõy dựng và phỏt triển CSDL GIS Savannkhet CSDL GIS của Savannkhet đƣợc xõy dựng và phỏt triển trờn nền tảng CSDL GIS của Savannkhet đƣợc xõy dựng và phỏt triển trờn nền tảng DotNet Framework của hóng Microsoft. Do yếu tố sử dụng miễn phớ và dễ cài đặt nờn đõy là nền tảng phần mềm phổ biến nhất thế giới hiện nay và đƣợc cỏc cụng ty phần mềm định hƣớng xõy dựng cỏc phần mềm theo yờu cầu của khỏch hàng. Phần mềm này cũng cấp cỏc bộ thƣ viện trong lập trỡnh mỏy tớnh, hỗ trợ cho nhiều ngơn ngữ lập trỡnh và thơng tin về tài ngun của nú cú thể tỡm thấy rất dễ dàng trờn Internet.
NET Framework là một cụng nghệ hỗ trợ xõy dựng và chạy cỏc thế hệ tiếp theo của cỏc ứng dụng và dịch vụ Web XML…NET Framework đƣợc thiết kế để thực hiện cỏc mục tiờu sau đõy:
- Cung cấp một mơi trƣờng lập trỡnh hƣớng đối tƣợng phự hợp, xem mó đối tƣợng đƣợc lƣu trữ và thực hiện cục bộ, thực hiện cục bộ nhƣng phõn tỏn trờn Internet, hoặc thực hiện từ xa.
ArcGIS Engine Programming Language (C#) DotNet FrameWork FTool
- Cung cấp một mụi trƣờng thực thi mó nguồn giảm thiểu việc triển khai phần mềm và cỏc xung đột versioning.
- Cung cấp một mụi trƣờng thực hiện mó nguồn thỳc đẩy thực thi mó an tồn, bao gồm mó nguồn đƣợc tạo ra bởi một bờn thứ ba.
- Tạo ra sự nhất quỏn trong kinh nghiệm phỏt triển trờn cỏc loại khỏc nhau của cỏc ứng dụng, chẳng hạn nhƣ cỏc ứng dụng Windows và cỏc ứng dụng trờn Web.
- Xõy dựng kờnh thụng tin liờn lạc tiờu chuẩn cụng nghiệp để đảm bảo rằng mó nguồn trờn NET Framework. cú thể tớch hợp với cỏc mó nguồn khỏc.
Đi kốm với việc phỏt triển cơng cụ này trờn nền DotNet, thỡ việc sử dụng ngụn ngữ lập trỡnh C# trong bộ Visual Studio 2005 để viết cỏc hàm xử lý và xõy dựng giao diện cho ngƣời dựng. Ngụn ngữ này phự hợp với nền tảng DotNet.
Phần truy xuất và hiển thị dữ liệu khụng gian sử dụng cỏc hàm trong bộ phần mềm ArcGIS Engine runtime của hóng ESRI. ArcGIS Engine là một thƣ viện đầy đủ của cỏc thành phần GIS nhỳng cho cỏc nhà phỏt triển để xõy dựng cỏc ứng dụng tựy chỉnh. Sử dụng ArcGIS Engine, bạn cú thể nhỳng cỏc chức năng GIS vào cỏc ứng dụng hiện cú, bao gồm cả cỏc sản phẩm Microsoft Office, chẳng hạn nhƣ Word và Excel, và xõy dựng tập trung cỏc ứng dụng tựy chỉnh để cung cấp cỏc hệ thống GIS tiờn tiến tới nhiều ngƣời dựng. ArcGIS Engine bao gồm một bộ phỏt triển phần mềm và một bộ runtime cung cấp nền tảng cho tất