NGHIÊN CỨU VỀ GIS
2.5. Mô hình dữ liệu trong GIS
2.5.1. Mô hình dữ liệu kiểu RASTER
Đây là hình thức đơn gỉản nhất đề thể hiện dữ liệu không gian, mô hình Raster bao gồm một hệ thống ô vuông hoặc ô chữ nhật được gọi là pixel. Vị trí của mễỉ pixel được xác định bởi số hàng và số cột. Giá trị được gán vào pixel tượng trưng cho một thuộc tính mà nó thể hiện. Ví dụ: một căn nhà được thể hiện bằng 1 pixel có giá trị là H, con sông được thể hiện bằng nhiều pixel có củng giá trị là R, tương tự khu rừng cũng được thể hiện bằng một nhóm pixel có cùng giá trị làD.
Kích thước của pixel càng nhỏ thì hình ảnh nó thể hiện càng sắc nét, thông số thể hiên độ sắc nét gọi là độ tương phản. Anh có độ tương phản cao, thì độ sắc nét càng cao, kích thước pixel nhỏ. Tuy nhiên, hai ảnh Raster có cùng kích thước, nếu ảnh nào có độ tương phản cao thì file dữ liệu chứa nó sẽ lán hơn. Ví dụ: nếu 1 pixel thể hiện một diện tích là 250m X 250m mặt đất trên thực tế, thì để thể hiện một khoảng cách lkm ta cấn 4 pixel, để thể hiện một diện tích lkm x lkm ta cần 16 pixel. Khi ta giảm kích thước pixel xuống còn 100m X 100m, để thể hiện một khoảng cách lkm ta cần 10 pixel, để thể hiện một diện tích lkm X lkm tâ cần 100 pixel. Vì kích thước của file dữ liệu liên quan tới sế lượng pixel nên ta thấy rằng kích thước của file tầng lên đáng kể khỉ ta tầng độ tương phản của ảnh Raster.
2.5.2. Mô hình dữ liệu kiểu VECTOR
Mô hlnh dữ liệu vector thể hiện vị trí chính xác của vật thể hay hiện tượng trong không gỉan. Trong mô hình dữ liệu vector, người ta giả sử rằng hệ thống tọa
Hình 2.4 Mô hình dữ liệu kiểu RASTER
độ là chính xác. Thực tế, mức độ chinh xác bị giới hạn bởi số chữ số dùng để thể hiện một giá trị trong máy tính, tuy nhiên nó chính xác hơn nhiều so vói mô hình dữ liệu Raster.
Vật thể trên trái đất được thề hiện trên bản đề dựa trên hệ tọa độ hai chiều x,y, trên bản đồ vật thể có thể được thể hiện như là các điểm (point), đường (line) hay vùng (area). Mô hình dữ liệu vector cũng tương tự nhu vậy, một vật thể dạng điểm (point feature) được chứa dưới dạng cặp tọa độ (x, y). Một vật thể dạng đường (line feature) được chửa dưới dạng một chuỗi các cặp tọa độ (x,y). Một vật thể dạng vùng (area feature) được chứa dưới dạng một chuỗi các cặp tọa độ (x,y) với cặp đầu tọa độ bằng với cặp tọa độ cuối, hay còn gọi là đa giác (polygon).
Hình 2.5 Mô hình dữ liệu kiểu VECTOR 2.6. Cách thức làm việc của GIS
GIS lưu giữ thông tin về thế giới thực dưới dạng tập hợp các lớp chuyên đề có thể liên kết với nhau nhờ các đặc điểm địa lý. Điều này đơn giản nhưng vô củng quan trọng và là một công cụ đa năng đã được chứng minh là rất có giá trị trong việc giải quyết nhiều vấn đề thực tế, từ thiết lập tuyến đường phân phối của các chuyến xe, đến lập báo cáo chi tiết cho các ứng dụng quy hoạch, hay mô phỏng sự lưu thông khí quyển toàn cầu.
2.6.1. Tham kháo địa lý
Các thông tin địa lý hoặc chứa những tham khảo địa lý hiện (chẳng hạn như kinh độ, vĩ độ hoặc toạ độ lưới quốc gia), hoặc chứa những tham khảo địa lý ẩn (như địa chỉ, mã bưu điện, tên vùng điều tra dân số, bộ định danh các khu vực rừng
hoặc tên đường). Mã hoá địa lý là quá trình tự động thường được dùng để tạo ra các tham khảo địa lý hiện (vị trí bội) từ các tham khảo địa lý ẩn (là những mô tả, như địa chỉ). Các tham khảo địa lý cho phép định vị đối tượng (như khu vực rừng hay địa điểm thưomg mại) và sự kiện (như động đất) trên bề mặt quả đất phục vụ mục đích phân tích.
2.6.2. Mô hình vector và Raster
Hệ thống thông tin địa lý làm việc với hai dạng mô hình dữ liệu địa lý khác nhau về cơ bản - mô hình vector và mô hình raster. Trong mô hình vector, thông tin về điểm, đường và vùng được mã hoá và lưu dưới dạng tập họp các tọa độ x,y. Vị ưí của đối tượng điểm, như lỗ khoan, có thể được biểu diễn bởi một toạ độ đơn x,y.
Đối tượng dạng đường, như đường giao thông, sông suối, có thể được lưu dưới dạng tập họp các toạ độ điểm. Đối tượng dạng vùng, như khu vực buôn bán hay vùng lưu vực sông, được lưu như một vòng khép kín của các điểm toạ độ.
Mô hình vector rất hữu ích đối với việc mô tả các đối tượng riêng biệt, nhưng kém hiệu quả hơn trong miêu tả các đối tượng có sự chuyển đổi liên tục như kiểu đất hoặc chi phí ước tính cho các bệnh viện. Mô hình raster được phát triển cho mô phỏng các đối tượng liên tục như vậy. Một ảnh raster là một tập họp các ô lưới.
Cả mô hình vector và raster đều được dùng để lưu dữ liệu địa lý với nhưng ưu điểm, nhược điểm riêng, Các hệ GIS hiện đại có khả năng quản lý cả hai mô hình này.
Mô hình vector:
Trong mô hình vector, thông tin về điểm, đường và vùng được mã hoá và lưu dưới dạng tập họp các toạ độ x,y. Vị trí của đối tượng điểm, như lỗ khoan, có thể được biểu diễn bởi một toạ độ đơn x,y. Đối tượng dạng đường, như đường giao thông, sông suối, có thể được lưu dưới dạng tập hợp các toạ độ điểm. Đối tượng dạng vùng, như khu vực buôn bán hay vùng lưu vực sông, được lưu như một vòng khép kín của các điểm toạ độ.
Mô hình raster
Một ảnh raster là một tập hợp các ô lưới. Với dữ liệu raster thì các tệp thuộc tính thông thường chứa dữ liệu liên quan đến lớp hiện tượng tự nhiên thay cho các đối tượng rời rạc.
Phân tích các yếu tố
Có hai phương pháp chính để lưu trữ thông tin bản đồ: GIS lưu các đối tượng bản đồ trong định dạng vector và trong định dạng raster. Trong định dạng vector, các đối tượng bản đồ được biểu diễn bởi các đối tượng hình học cơ bản point (điểm), line (đường), polygon (vùng). Point dùng xác định các đối tựợng không có hình dạng kích thước cụ thể, hay có kích thước quá nhỏ so với tỷ lệ bản đồ. Line để xác định các đối tượng có chiều dài xác định. Polygon để xác định các vùng, miền trên mặt đất. Trong định dạng này, thông tin được mô tả có tính chính xác cao đồng thời tiết kiệm không gian lưu trữ. Thông tin lưu trong định dạng vector chủ yếu được ứng dụng trong bài toán về mạng, hệ thống thông tin đất đai.
Trong định dạng raster, các đối tượng bản đồ được biểu diễn trong một chuỗi các điểm ảnh trong một lưới hình chữ nhật. Mỗi điểm ảnh được xác định thông qua chỉ số hàng và cột trong lưới. Trong raster, point sẽ được biểu diễn bởi một điểm ảnh đơn, line được biểu diễn bởi một chuỗi các điểm ảnh liên tiếp nhau, và polygon xác định bởi một nhỏm các điểm ảnh kề sát nhau. Dữ liệu được lưu trong định dạng này rất đơn giản nhưng lại đòi hỏi dung lượng bộ nhớ lớn. Raster phù họp với các dạng dữ liệu cú đường biờn khụng rừ ràng. Raster được ứng dụng nhiều trong phõn tích bề mặt liên tục.
Hình 2.6 Định dạng dữ liệu Vector và Raster 2.7. Nhiêm vu của GIS
m •
Một hệ GIS phải đảm bảo được 6 chức năng cơ bản sau:
- Capture: thu thập dữ liệu. Dữ liệu có thể lấy từ rất nhiều nguồn, có thể là bản đồ giấy, ảnh chụp, bản đồ số...
- Store: lưu trữ. Dữ liệu có thể được lưu dưới dạng vector hay raster.
- Query: truy vấn (tim kiếm). Người dùng có thể truy vấn thông tin đồ hoạ hiển thị trên bản đồ.
- Analyze: phân tích. Đây là chức năng hộ trợ việc ra quyết định của người đùng. Xác định những tình huống có thể xảy ra khỉ bản đề có sụ thay đổi.
- Display: hiển thị. Hiển thị bản đồ.
- Output: xuất dữ liệu. Hỗ trợ việc kết xuất dữ liệu bản đồ dưới nhiều định dạng: giấy in, Web, ảnh, file ...
Hình 2.7 Quan hệ giữa các nhỏm chức năng của GIS 2.8. Kêt luận chưotng
Chương này đã tìm hiểu về GIS - hệ thông tin địa lý:
- GIS là một hệ thống thông tín được thiết kế để làm việc với các dữ liệu trong một hệ toạ độ quy chiếu. GIS bao gồm một hệ cơ sở dữ liệu và các phương thức để thao tác với dữ liệu đó.
- GIS là một hệ thống nhằm thu thập, lưu trữ, kiểm tra, tích hợp, thao tác, phân tích và hiển thị dữ liệu được quy chiếu cụ thể vào trái đất.
- GIS là một chương trình máy tính hỗ trợ việc thu thập, lưu trữ, phần tích và hiển thị dữ liệu bản đồ.
- Nguồn gấc của GIS: là việc tạo các bản đồ chuyên đề, các nhà quy hoạch sử dụng phương pháp chồng lắp bản đồ, kỹ thuật này còn được sử dụng trong việc tìm kiếm vị trí thích hợp cho các công trình được quy hoạch.
- Cách thức hoạt động: Lập bản đồ và phân tích địa lý không phải là kỹ thuật mới, nhưng GIS thực thỉ các công việc này tốt hơn và nhanh hơn các phương pháp thủ công cũ.