Mụ hỡnh raster biểu diễn khụng gian như là một ma trận số nguyờn, mỗi giỏ trị số nguyờn đại diện cho một thuộc tớnh, vị trớ của số nguyờn chớnh là vị trớ của đối tượng
Thớ dụ:
Hỡnh 2.8: Mụ hỡnh dữ liệu raster và vector
Hỡnh 2.9: Mụ hỡnh dữ liệu raster và vector
Liờn hệ với thế giới thực: mỗi pixel sẽ tương ứng với một ụ nào đú trong thế giới thực.
Trong cấu trỳc raster:
- Đường được biểu diễn bằng những pixel cú cựng giỏ trị f(x,y) liờn tiếp nhau.
- Vựng được xỏc định thành một mạng gồm nhiều pixel cú cựng giỏ trị thuộc tớnh f(x,y).
Hỡnh 2.10: Cấu trỳc dữ liệu raster 2.12.2. Đặc điểm
Mụ hỡnh dữ liệu dạng raster phản ỏnh toàn bộ vựng nghiờn cứu dưới dạng một lưới cỏc ụ vuụng hay điểm ảnh (pixcel). Mụ hỡnh raster cú cỏc đặc điểm:
- Cỏc điểm được xếp liờn tiếp từ trỏi qua phải và từ trờn xuống dưới. - Mỗi một điểm ảnh (pixcel) chứa một giỏ trị.
- Một tập cỏc ma trận điểm và cỏc giỏ trị tương ứng tạo thành một lớp (layer). - Trong cơ sở dữ liệu cú thể cú nhiều lớp.
Mụ hỡnh dữ liệu raster là mụ hỡnh dữ liệu GIS được dựng tương đối phổ biến trong cỏc bài toỏn về mụi trường, quản lý tài nguyờn thiờn nhiờn.
Mụ hỡnh dữ liệu raster chủ yếu dựng để phản ỏnh cỏc đối tượng dạng vựng là ứng dụng cho cỏc bài toỏn tiến hành trờn cỏc loại đối tượng dạng vựng: phõn loại; chồng xếp.
Cỏc nguồn dữ liệu xõy dựng nờn dữ liệu raster cú thể bao gồm: - Quột ảnh
- Ảnh mỏy bay, ảnh viễn thỏm - Chuyển từ dữ liệu vector sang - Lưu trữ dữ liệu dạng raster.
- Nộn theo hàng (Run lengh coding).
- Nộn theo chia nhỏ thành từng phần (Quadtree). - Nộn theo ngữ cảnh (Fractal).
Trong một hệ thống dữ liệu cơ bản raster được lưu trữ trong cỏc ụ (thường hỡnh vuụng) được sắp xếp trong một mảng hoặc cỏc dóy hàng và cột. Nếu cú thể, cỏc hàng và cột nờn được căn cứ vào hệ thống lưới bản đổ thớch hợp.
Việc sử dụng cấu trỳc dữ liệu raster tất nhiờn đưa đến một số chi tiết bị mất. Với lý do này, hệ thống raster-based khụng được sử dụng trong cỏc trường hợp nơi cú cỏc chi tiết cú chất lượng cao được đũi hỏi.
Hỡnh 2.11: Sự biểu thị kết quả bản đồ dưới dạng Raster 2.12.3. Cỏc loại cấu trỳc Raster
Cú hai cấu trỳc lưu trữ raster cơ bản:
- Cấu trỳc lưu mó chi tiết (exhaustive enumeration) - Cấu trỳc lưu mó chạy dài (run-length encoding).
Đối với cấu trỳc lưu mó chi tiết, mỗi một điểm lưới được gắn với giỏ trị
Hỡnh 2.12: Minh họa cấu trỳc mó chi tiết
Cấu trỳc lưu mó chạy dài cú ý nghĩa như là một kỹ thuật nộn dữ liệu nếu
raster chứa cỏc nhúm điểm lưới cú cựng một giỏ trị. Khi đú thay vỡ phải lưu trữ riờng cho từng điểm lưới, cấu trỳc này lưu trữ theo từng thành phần cú một giỏ trị duy nhất và số lượng điểm lưới chứa đựng giỏ trị đú.
Hỡnh 2.13: Minh họa cấu trỳc mó run length 2.12.4. Ưu nhước điểm của cấu trỳc raster
a. Ưu điểm
- Vị trớ địa lý của mỗi ụ được xỏc định bởi vị trớ của nú trong ụ biểu tượng, hỡnh ảnh cú thể được lưu trữ trong một mảng tương xứng trong mỏy vi tớnh cung cấp đủ dữ liệu bất kỳ lỳc nào. Vỡ vậy mỗi ụ cú thể nhanh chúng và dễ dàng được định địa chỉ trong mỏy theo vị trớ địa lý của nú.
- Những vị trớ kế cận được hiện diện bởi cỏc ụ kế cận, vỡ vậy mối liờn hệ giữa cỏc ụ cú thể được phõn tớch một cỏch thuận tiện
- Quỏ trỡnh tớnh toỏn đơn giản hơn và dễ dàng hơn cơ sở hệ thống dữ liệu vector.
- Đơn vị bản đồ ranh giới vừa được trỡnh bày một cỏch tự nhiờn bởi giỏ trị ụ khỏc nhau, khi giỏ trị thay đổi, việc chỉ định ranh giới thay đổi.
b. Nhược điểm
- Khả năng lưu trữ đũi hỏi lớn hơn nhiều so với hệ thống cơ sở dữ liệu vector.
- Kớch thước ổn định rừ sự quyết định ở phương phỏp đại diện ở phương phỏp đại diện. Điều này đặc biệt khú dễ cõn xứng với sự hiện diện đặc tớnh thuộc về đường thẳng.
Thường hầu như hỡnh ảnh gần thỡ nối tiếp nhau, điều này cú nghĩa là nú phải tiến hành một bản đồ hoàn chỉnh chớnh xỏc để thay đổi 1 ụ đơn. Quỏ trỡnh tiến hành của dữ liệu về kết hợp thỡ choỏng nhiều chỗ hơn với 1 hệ thống cơ sở vector.
Dữ liệu được đưa vào hầu như được số hoỏ trong hỡnh thức vector, vỡ thế nú phải chớnh xỏc 1 vector đến sự thay đổi hoạt động raster để đổi dữ liệu hệ số hoỏ vào trong hỡnh thức lưu trữ thớch hợp.
Điều này thỡ khú hơn việc xõy dựng vào trong bản đồ từ dữ liệu raster.
c. Chuyển đổi qua lại giữa dữ liệu vector và dữ liệu rastor
Việc chọn của cấu trỳc dử liệu dưới dạng vector hoặc raster tuỳ thuộc vào yờu cầu của người sử dụng, đối với hệ thống vector, thỡ dữ liệu được lưu trữ sẽ chiếm diện tớch nhỏ hơn rất nhiều so với hệ thống raster, đồng thời cỏc đường contour sẽ chớnh xỏc hơn hệ thống raster. Ngoài ra cũng tuỳ vào phần mềm mỏy tớnh đang sử dụng mà nú cho phộp nờn lưu trữ dữ liệu dưới dạng vector hay raster. Tuy nhiờn đối với việc sử dụng ảnh vệ tinh trong GIS thỡ nhất thiết phải sử dụng dưới dạng raster.
Một số cụng cụ phõn tớch của GIS phụ thuộc chặt chẽ vào mụ hỡnh dữ liệu raster, do vậy nú đũi hỏi quỏ trỡnh biến đổi mụ hỡnh dữ liệu vector sang
dữ liệu raster, hay cũn gọi là raster hoỏ. Biến đổi từ raster sang mụ hỡnh vector, hay cũn gọi là vector hoỏ, đặc biệt cần thiết khi tự động quột ảnh. Raster hoỏ là tiến trỡnh chia đường hay vựng thành cỏc ụ vuụng (pixcel). Ngược lại, vector hoỏ là tập hợp cỏc pixcel để tạo thành đường hay vựng. Nết dữ liệu raster khụng cú cấu trỳc tốt, thớ dụ ảnh vệ tinh thỡ việc nhận dạng đối tượng sẽ rất phức tạp.
Nhiệm vụ biến đổi vector sang raster là tỡm tập hợp cỏc pixel trong khụng gian raster trựng khớp với vị trớ của điểm, đường, đường cong hay đa giỏc trong biểu diễn vector. Tổng quỏt, tiến trỡnh biến đổi là tiến trỡnh xấp xỉ vỡ với vựng khụng gian cho trước thỡ mụ hỡnh raster sẽ chỉ cú khả năng địa chỉ hoỏ cỏc vị trớ toạ độ nguyờn. Trong mụ hỡnh vector, độ chớnh xỏc của điểm cuối vector được giới hạn bởi mật độ hệ thống toạ độ bản đồ cũn vị trớ khỏc của đoạn thẳng được xỏc định bởi hàm toỏn học.
Bảng 2.6: So sỏnh dữ liệu vector và dữ liệu rastor
STT RASTER VECTOR
1 Cấu trỳc dữ liệu đơn giản Cấu trỳc dữ liờu phức tạp hơn raster 2 Cỏc thao tỏc chập bản đồ thực hiện
dễ dàng và đơn giản
Cỏc phộp chập bản đồ khú thực hiện được
3 Bài toỏn mụ hỡnh thực hiện dễ dàng Bài toỏn mụ hỡnh khú thực hiện
4 Dữ liệu cồng kềnh Dữ liệu gọn (chiếm ớt bộ nhớ) hơn
mụ hỡnh raster
5 Mối quan hệ topo khú cú thể thể hiện được. Bài toỏn mạng khú thực hiện
Cho phộp mó húa topo hiệu quả hơn và vỡ vậy cho phộp thực hiện cỏc phộp liờn quan đến cỏc thụng tin topo (như trong phõn tớch mạng)
6 Thớch hợp với việc sử dụng dữ liệu viễn thỏm
Thớch hợp với dữ liệu đo đạc trực tiếp
Chương 3
ĐO ĐẠC CHỈNH Lí VÀ XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỊA Lí TUYẾNN ĐƯỜNG ĐẠI LỘTHĂNG LONG.
3.1. Quy định chung.
Quy định về sử dụng hệ thống tham số tớnh chuyển giữa hệ tọa độ quốc tế WGS-84 và Hệ tọa độ quốc gia VN-2000 của Bộ tài nguyờn và mụi trường năm 2002.
- Tham số dịch chuyển gốc tọa độ: = ∆x0 -191,90441429 m; ∆y0 = -39,30318279 m; ∆z0 = -111,4503283 m. - Gúc xoay trục tọa độ: = 0 ω -0,00928836”; ψ0 = 0,01975479”; ε0 = -0,00427372”. - Hệ số tỷ lệ chiều dài: k = 1,000000252906278. 3.2. Quy trỡnh cụng nghệ
Trong bản thiết kế này chỉ đề cập chủ yếu đến cụng tỏc chọn vị trớ của trạm BASE, xỏc định cỏc đối tượng chủ yếu cần cập nhật từ đú lập ra một thư viện chứa số liệu đầy đủ cỏc thụng số, thuộc tớnh và độ chớnh xỏc về mặt khụng gian của cỏc đối tượng cần chỉnh lý.
Sơ đồ 3.1: Quy trỡnh cụng nghệ chỉnh lý giao thụng và xõy dựng cơ sở dữ liệu
Khảo sỏt thực địa, lập kế hoạch
Đo trạm BASE Đo trạm ROVE
Quột, nắn bản đồ
Xử lý số liệu
Biờn tập số liệu
In bản đồ
3.2.1. Chọn điểm đặt Trạm BASE
- Chọn vị trớ điểm.
Đặt một mỏy thu dựng để đo tọa độ trạm Base tại một điểm cố định. Tọa độ điểm đặt mỏy cú thể biết hoặc chưa biết trước tọa độ.
- Đặt chế độ đo Base. - Tạo file đo.
- Vào tọa độ của trạm cố định (nếu khụng thỡ khi xử lý chỳng ta cú thể nhập lại).
- Tiến hành đo, đo xong đúng chương trỡnh và tắt mỏy.
3.2.2. Đo đạc, chỉnh lý và thu thập thụng tin đối với trạm ROVE
Một mỏy thu dựng để đo Rover - Đặt chế độ đo Rover trờn mỏy thu. - Tạo file đo.
- Chọn thư viện (thư viện bao gồm cỏc trường dữ liệu thụng tin thuộc tớnh). - Thực hiện đo.
+ Đối với đo đối tượng dạng điểm (point): Đặt mỏy thu tại điểm cần đo chọn đối tượng cần đo trong thư viện, nếu chưa cú ta cú thể chọn Point - generic tuy nhiờn như vậy phần thu thập thụng tin địa lý sẽ bị hạn chế, điều này đũi hỏi việc lập thư viện phải thật chặt chẽ đảm bảo tớnh đầy đủ, rừ ràng. Chọn kiểu thu tớn hiệu Carier, thời gian ghi tớn hiệu (logging interval) là 5 giõy. Quỏ trỡnh đo ta vẫn phải nhập cỏc thụng tin thuộc tớnh cho đối tượng. Trường hợp tại điểm đo mỏy thu khụng thể thu được tớn hiệu vệ tinh hoặc đồ hỡnh vệ tinh kộm ta cú thể đứng ở vị trớ gần đú để đo Offset tới điểm cần đo.
+ Đối với đo đối tượng dạng đường (line): Mỏy thu được đặt tại điểm đầu đối tượng, cú cỏc cỏch đo đối tượng dạng đường như sau: trường hợp đo chỉnh lý giao thụng, ta cú thể di chuyển mỏy thu theo đỳng tim đường cần chỉnh lý, số liệu đo được khụng cần can thiệp gỡ cả. Tuy nhiờn việc đi theo đỳng tim đường thường gặp rất nhiều khú khăn, vỡ vậy ta cú thể đi theo một bờn mộp đường rồi Offset vào tim đường, cỏch này sẽ thuận lợi hơn rất nhiều,
khi đo Offset với đối tượng đường ta phải chọn khoảng cỏch ngang và khoảng cỏch đứng tới điểm cần Offset. Đối với những đối tượng cú dạng đường thẳng ta cú thể sử dụng cỏch đo đối tượng dạng điểm, chẳng hạn để đo đường ta cú thể đặt một điểm ở đầu đường tại chớnh giữa tim đường, một điểm tại mộp đường để từ đú tớnh độ rộng của đường sau đú đi theo mộp đường đú cứ khoảng 50-100 m lại đo tiếp tựy theo mức độ thay đổi và chiều dài của đường. Cỏch này đem lại độ chớnh xỏc cao hơn tuy nhiờn việc thu thập thụng tin sẽ phức tạp hơn rất nhiều, với yờu cầu về độ chớnh xỏc của bản đồ tỷ lệ 1/10.000 núi chung ta khụng cần thiết phải sử dụng phương phỏp này, phương phỏp này chỉ sử dụng đối với trường hợp con đường bị ngắt quóng khụng thể đảm bảo cho mỏy thu được tớn hiệu liờn tục. Phần thu thập thụng tin thuộc tớnh được nhập theo file thư viện đó lập ra. Khi đo xong nhấn OK và chuyển sang đo đối tượng khỏc. Trường hợp khi đang đo đường gặp đối tượng khỏc cần đo ta cú thể tạm dừng (pause) việc đo đường lại và chuyển sang đo đối tượng khỏc khi đo xong lại chuyển về đối tượng cũ chọn update/continue sau đú chọn log để đo tiếp.
+ Đối với đối tượng dạng vựng: Phương phỏp đo tương tự khi đo đối tượng dạng đường, tuy nhiờn khi đo đối tượng dạng vựng đối tượng đo cần phải được khộp kớn, điểm đầu và điểm cuối cú thể gần trựng nhau khụng nhất thiết phải trựng khớt, khoảng cỏch giữa điểm đầu và điểm cuối đủ để mỏy thu cú thể nhận ra và tự động nối điểm đầu và điểm cuối tạo thành vựng. Đối với cỏc đối tượng dạng vựng thụng thường người ta chỉ cần đo cỏc điểm đặc trưng mang tớnh chất bao vựng chẳng hạn khi đo khu tập thể hoặc cỏc khu dõn cư cú thể đo cỏc gúc nhà và một điểm tượng trưng trong khu vực đú để lấy dữ liệu thụng tin thuộc tớnh, cỏc gúc nhà khi biờn tập ta cú thể nối chỳng lại tạo thành vựng.
Bảng 3.1: Nội dung mẫu cơ bản của thư viện
TT TT Features Attibutes 1 Attibutes 2 Ghi chỳ
1 1 Điểm C_cõy số 213
2 (Point) T_xăng Hũang Hà
3 Cầu Giẽ Tớnh chất cầu
4 Ngó ba Phỳ Xuyờn 5 Cột địa giới HN-PX 6 … … 2 1 Đường Quốc_lộ 1b 2 (Line) Tỡnh_lộ 378 6 … … 3 1 Vựng Họ Bài mẫu
2 (Area) Vườn hoa Hang đậu
4 … …
Bảng 3.2: Cấu hỡnh của GPS GeoExplorer 3
Cấu hỡnh Phương thức cài đặt
Data
Log between Feature (Thời gian hoặc khoảng cỏch đo giữa
hai lần đo): 5s
Log PPRT data: No Log velocities: No
Antenna height: Chiều cao angten thực tế đo được Allow GPS Update : Yes
Warning distance: Always Filename prefix: R GPS PDOP mask: 4 SRN mask: 3.5 Elivation mask:15 Minimum satellites: 4 2D Altitude: N/A Coordinates Coordinates System: Latitude/Longitde Zone: N/A Datum: WGS 1984 Altitude reference: MSL
Geoid: DMA10x10(Global) Coordinate unit: N/A Altitude unit: Meters
Real-time
Mod: Best available RTCM age limit: 20s Distance: Meters Area: Square meters Velocity: Km/h Angle: Degrees
Noth referance: True
Declination: Auto Station ID: Any
Unit
Distance: Meters Area: Square meters Velocity: Km/h Angle: Degrees
Noth referance: True Declination: Auto Formats Language: English Offset: Horz/Vert Degrees: DDoMM’SS” Date:DD/MM/YY Time: 24h Time zone: 07:00
Coordinate order: Lat/Long COMMS Data tranfer: Support modul
RTCM input: Cable-free BOB NMEA output:Off
Port setting
Input baud rate: 9600 Output baud rate: 9600 Data bits: 8
Stop bits: 1 Parity: None
Other
Beep volume: off
NMEA output interval: 10s
NMEA message
GGA: Yes VTG: Yes
+ Xử lý kết quả bằng phần mềm PathFinder và cỏc phần mềm của cục Bản đồ, Tổng cục địa chớnh.
3.2.3. Tớnh toỏn nội nghiệpa. Trỳt số liệu a. Trỳt số liệu
Nối mỏy GPS với mỏy tớnh bằng cổng USB, sau khi đó đồng bộ húa giữa mỏy tớnh với mỏy đo, khởi động Parthfinder.
Nhấn Receive/Add/Transfer all.
Trỳt tất cả dữ liệu đo trờn cả hai mỏy thu Base và Rover lờn mỏy tớnh để phục vụ trong quỏ trỡnh xử lý nội nghiệp.
b. Tớnh tọa độ
- Đối với trường hợp cú sử dụng trạm Base: Chạy phần mềm Pathfinder Office.
Kết quả của quỏ trỡnh tớnh toỏn hiệu chỉnh sai phõn cho kết quả là cỏc file *.cor. Sử dụng file số liệu này để export ra dạng fomat chuẩn.
- Lập hệ tọa độ địa phương (VN2000) trong phần mềm Parthfinder. Chọn Utilitier/Other/Coodinate System Manager.
Chọn Edit/Add Coodinate System Group…
Chọn Edit/ Add Datum Transfomation/ Seven parameter(mụ hỡnh 7 tham số). Tạo Datum mới. Nhập tờn hệ quy chiếu, chọn Elipxoid nhập 7 tham số đó được quy định của bộ tài nguyờn mụi trường năm 2002 rồi chọn Apply và OK.
Tạo hệ tọa độ phẳng, chọn phộp chiếu cho hệ tọa độ VN-2000. Nhấn Edit\Add Coodinate System\ Tranrverse mecator.
Lập hệ tọa độ địa phương (Mỳi 30) trong hệ tọa độ VN-2000:
Chọn mụ hỡnh số độ cao EGM 96, sau đú nhập tham số cho hệ tọa độ với mỳi chiếu 105°:
Sau đú nhấn Finish để kết thỳc.
3.3. Thực hành đo chỉnh lý và xõy dựng cơ sở dữ liệu địa lý tuyến đường Đại lộ Thăng Long đường Đại lộ Thăng Long
3.3.1. Thực hành đo chỉnh lý