CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỊA CHÍNH
3.1. Giới thiệu về phần mềm ArcGIS
ArcGIS (ESRI Inc. - http://www.esri.com): Là hệ thống GIS hàng đầu hiện nay, cung cấp một giải pháp toàn diện từ thu thập / nhập số liệu, chỉnh lý, phân tích và phân phối thông tin trên mạng Internet tới các cấp độ khác nhau như CSDL địa lý cá nhân hay CSDL của các doanh nghiệp. Về mặt công nghệ, hiện nay các chuyên gia GIS coi công nghệ ESRI là một giải pháp mang tính chất mở, tổng thể và hoàn chỉnh, có khả năng khai thác hết các chức năng của GIS trên các ứng dụng khác nhau như: desktop (ArcGIS Desktop), máy chủ (ArcGIS Server), các ứng dụng Web (ArcIMS, ArcGIS Online), hoặc hệ thống thiết bị di động (ArcPAD)... và có khả năng tương thích cao đối với nhiều loại sản phẩm của nhiều hãng khác nhau.
Hình 3.1: Bộ phần mềm ứng dụng ArcGIS (Nguồn: ESRI)
ArcGIS Desktop bao gồm những công cụ rất mạnh để quản lý, cập nhật, phân tích thông tin và xuất bản tạo nên một hệ thống thông tin địa lý (GIS) hoàn chỉnh, cho phép [10]:
- Tạo và chỉnh sửa dữ liệu tích hợp (dữ liệu không gian tích hợp với dữ liệu thuộc tính)
- Cho phép sử dụng nhiều loại định dạng dữ liệu khác nhau thậm chí cả những dữ liệu lấy từ Internet;
- Truy vấn dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính từ nhiều nguồn và bằng nhiều cách khác nhau;
- Hiển thị, truy vấn và phân tích dữ liệu không gian kết hợp với dữ liệu thuộc tính;
- Thành lập bản đồ chuyên đề và các bản in có chất lượng trình bày chuyên nghiệp.
Phần mềm ArcGIS Desktop được cung cấp cho người dùng ở 1 trong 3 cấp bậc với mức độ chuyên sâu khác nhau là ArcView, ArcEditor, ArcInfo:
ArcView: Cung cấp đầy đủ chức năng cho phép biểu diễn, quản lý, xây dựng và phân tích dữ liệu địa lý, các công cụ phân tích không gian cùng với việc biên tập và phân tích thông tin từ các lớp bản đồ khác nhau đồng thời thể hiện các mối quan hệ và nhận dạng các mô hình. Với ArcView, cho phép:
- Ra các quyết định chuẩn xác hơn dựa trên các dữ liệu địa lý;
- Xem và phân tích các dữ liệu không gian bằng nhiều phương pháp;
- Xây dựng đơn giản và dễ dàng các dữ liệu địa lý;
- Tạo ra các bản đồ có chất lượng cao;
- Quản lý tất cả các file, CSDL và các nguồn dữ liệu;
- Tùy biến giao diện người dùng theo yêu cầu.
ArcEditor: Là bộ sản phẩm có nhiều chức năng hơn, dùng để chỉnh sửa và quản lý dữ liệu địa lý. ArcEditor bao gồm các tính năng của ArcView và thêm vào đó là một số các công cụ chỉnh sửa, biên tập. Với ArcEditor, cho phép:
- Dùng các công cụ CAD để tạo và chỉnh sửa các đặc tính GIS;
- Tạo ra các CSDL địa lý thông minh;
- Tạo quy trình công việc một cách chuyên nghiệp cho 1 nhóm và cho phép nhiều người biên tập;
- Xây dựng và giữ được tính toàn vẹn của không gian bao gồm các quan hệ hình học topo giữa các đặc tính địa lý;
- Quản lý và mở rộng mạng lưới hình học;
- Làm tăng năng suất biên tập;
- Quản lý môi trường thiết kế đa người dùng với versioning;
- Duy trì tính toàn vẹn giữa các lớp chủ đề và thúc đẩy tư duy logic của người dùng;
- Cho phép chỉnh sửa dữ liệu độc lập (khi tạm ngừng kết nối với CSDL).
ArcInfo: Là bộ sản phẩm ArcGIS đầy đủ nhất. ArcInfo bao gồm tất cả các chức năng của ArcView lẫn ArcEditor. Cung cấp các chức năng tạo và quản lý một hệ GIS, xử lý dữ liệu không gian và khả năng chuyển đổi dữ liệu, xây dựng dữ liệu, mô hình hóa, phân tích, hiển thị bản đồ trên màn hình máy tính và xuất bản bản đồ ra các phương tiện khác nhau. Với ArcInfo, cho phép:
- Xây dựng một mô hình xử lý không gian rất hữu dụng cho việc tìm ra các mối quan hệ, phân tích dữ liệu và tích hợp dữ liệu;
- Thực hiện chồng lớp các lớp vector, nội suy và phân tích thống kê;
- Tạo ra các đặc tính cho sự kiện và chồng xếp các đặc tính của các sự kiện đó;
- Chuyển đổi dữ liệu và các định dạng của dữ liệu theo rất nhiều loại định dạng;
- Xây dựng những bộ dữ liệu phức tạp, các mô hình phân tích và các đoạn mã để tự động hóa các quá trình GIS;
- Sử dụng các phương pháp trình diễn, thiết kế, in ấn và quản lý bản đồ để xuất bản bản đồ.
Tất cả các phiên bản của ArcGIS Desktop đều bao gồm các ứng dụng ArcMap, ArcCatalog và Arctoolbox.
Hình 3.2: Bộ ba ứng dụng của phần mềm AcrGIS desktop
- ArcCatalog là ứng dụng để quản lý dữ liệu không gian, quản lý thiết kế cơ sở dữ liệu, tạo và xem Metadata.
- ArcMap được sử dụng trong mọi thao tác biên tập và thành lập bản đồ, cũng như là để phân tích bản đồ.
- ArcToolbox cung cấp các công cụ để xử lý xuất nhập chuyển đổi các dữ liệu từ các nguồn khác nhau như: Mapinfo, Microstation, Autocad từ dạng này sang dạng khác.
Khi sử dụng các ứng dụng này đồng thời, người sử dụng có thể thực hiện được các bài toán ứng dụng GIS bất kỳ, từ đơn giản đến phức tạp, bao gồm cả thành lập bản đồ, phân tích địa lý, chỉnh sửa và biên tập dữ liệu, quản lý dữ liệu, hiển thị và xử lý dữ liệu.
3.1.1. Arcmap
ArcMap là thành phần chính của bộ phần mềm ArcGIS, là chương trình xử lý không gian địa lý, nó được sử dụng chủ yếu để hiển thị bản đồ, chỉnh sửa dữ liệu, tạo và phân tích dữ liệu địa lý không gian. ArcMap cho phép người dùng khám phá dữ liệu trong một tập hợp dữ liệu, tượng trưng cho các tính năng phù hợp và tạo ra bản đồ. ArcMap cung cấp cho người sử dụng các chức năng chính sau:
- Hiển thị trực quan: Thể hiện dữ liệu theo sự phân bố không gian giúp người sử dụng nhận biết được các quy luật phân bố của dữ liệu, các mối quan hệ không gian mà nếu sử dụng các phương pháp truyền thống thì rất khó nhận biết.
- Tạo lập bản đồ: Giúp người sử dụng dễ dàng xây dựng các loại bản đồ chuyên đề nhằm truyền tải các thông tin cần thiết một cách nhanh chóng và chuẩn xác. Người sử dụng có thể đưa dữ liệu của họ lên bản đồ và trình bày chúng sao cho hiệu quả, ấn tượng nhất.
- Trợ giúp quyết định: ArcMap cung cấp các công cụ để phân tích, xử lý dữ liệu không gian, giúp cho người sử dụng dễ dàng tìm được lời giải đáp cho các câu hỏi như: “ở đâu”, “có bao nhiêu…?”. Các thông tin này sẽ giúp cho người sử dụng có những quyết định nhanh chóng, chính xác hơn về một vấn đề cụ thể xuất phát từ thực tế cần giải quyết.
- Trình bày: Người dùng có thể xây dựng những bản đồ chất lượng và tạo các tương tác để kết nối giữa những nội dung được hiển thị trên bản đồ với các báo cáo, đồ thị, biểu đồ, bản vẽ, tranh ảnh và những đối tượng khác có trong dữ liệu. Đồng thời, có thể sử dụng các chức năng tìm kiếm, truy vấn thông tin địa lý thông qua các công cụ xử lý dữ liệu của ArcMap.
Hình 3.3: Giao diện ArcMap
- Khả năng tùy biến của ArcMap: Cho phép người dùng tự tạo những giao diện phù hợp với mục đích, đối tượng sử dụng, xây dựng những công cụ mới để thực hiện công việc của người sử dụng một cách tự động hoặc tạo ra những chương trình ứng dụng độc lập trên nền tảng của ArcMap.
Bản đồ là một thành phần cơ bản trong ArcMap, thông qua bản đồ người dùng có thể thể hiện ý tưởng, mục đích của mình bằng cách hiển thị các thông tin địa lý trên bản đồ theo nhiều Layer khác nhau.
Bản đồ được thành lập và lưu trong ArcMap sẽ tạo ra một tập tin trên ổ địa cứng với một phần mở rộng là *.mxd. Khi một tập tin *.mxd được mở trong ArcMap, người sử dụng có thể hiển thị nhiều thông tin, miễn là nó tồn tại trong tập hợp dữ liệu. Tại thời điểm này người sử dụng có thể tạo ra một sản phẩm bản đồ hoàn toàn mới, sử dụng tùy biến và ArcMap cung cấp các tính năng thiết kế để tạo ra một sản phẩm bản đồ thật sự độc đáo.
3.1.2. ArcCatalog
ArcCatalog là ứng dụng cho phép người sử dụng tổ chức và quản lý tất cả các dạng dữ liệu địa lý trong cơ sở dữ liệu. Cung cấp một cái nhìn tích hợp
và thống nhất của tất cả các tập tin dữ liệu, cơ sở dữ liệu, tích hợp thông tin trong nhiều hình thức, định nghĩa lược đồ cấu trúc các lớp thông tin địa lý.
ArcCatalog tồn tại trong nhiều hình thức, bao gồm cả cơ sở dữ liệu quan hệ, tác phẩm, ArcGIS tài liệu, và các dich vụ web GIS từ xa. ArcCatalog quản lý dữ liệu theo dạng hình cây (tree), chứa dữ liệu tất cả các nguồn trên máy tính cũng như trên mạng và các phần mềm cơ sở dữ liệu khác.
Hình 3.4: Giao diện ArcCatalog
ArcCatalog có thể được dùng như một cửa sổ vào cơ sở dữ liệu của bạn, bạn có thể trình duyệt, tìm, xem trước (dữ liệu hoặc các thuộc tính), tổ chức, phân phối, quản lý dữ liệu GIS. ArcCatalog giống với Microsoft Windows Explorer nhưng được thiết kế để xem cơ sở dữ liệu địa lý, bản đồ và siêu dữ liệu. ArcCatalog có thể được bắt đầu từ một shortcut trên desktop cho phép người dùng truy cập tất cả các mục của nội dung.
ArcCatalog có các chức năng chính sau:
- Kết nối tất cả các đường dẫn chứa dữ liệu;
- Khảo sát dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính;
- Tạo dữ liệu mô tả (Metadata);
- Quản lý điều hành ArcSDE Geodatabase;
- Xác định, xuất và nhập các mô hình dữ liệu Geodatabase và Datasets;…
ArcCatalog còn hỗ trợ chức năng kéo thả và sao chép dữ liệu giữa ArcCatalog với ArcMap và Arctoolbox.
3.1.3. ArcToolbox
ArcToolbox là nơi tập trung mà chúng ta có thể tìm thấy, quản lý và thực hiện các công cụ xử lý dữ liệu. Cửa sổ ArcToolbox chứa hàng trăm các công cụ phục vụ cho quá trình xứ lý, phân tích và quản lý dữ liệu như: chuyển đổi định dạng dữ liệu, tạo vùng đệm, chồng xếp các lớp, định nghĩa và chuyển hệ tọa độ, xóa các đối tượng,…Tất cả các công cụ chuyển đổi được trình bày ở ArcMap và ArcCatalog đều có thể thực hiện được ở ArcToolbox.
Ta có thể sử dụng tab Index để tìm kiếm công cụ bằng cách gõ vài chữ cái đầu tiên của tên công cụ muốn tìm và danh sách sẽ di chuyển đến công cụ đó. Khi đã chọn công cụ trong danh sách, có thể
nháy đúp để mở hộp thoại của nó. Tab Search có chức năng tương tự như Tab Index, chỉ khác là khi tìm kiếm công cụ bằng chức năng Search ngoài tên công cụ ta còn có thể thấy được mô tả và danh sách các từ khóa.
Ngoài ra, ArcToolbox còn được tích hợp với giao diện của ArcMap và ArcToolbox giúp cho các thao tác với dữ liệu thuận tiện hơn.