Chương 2. CÁC MÔ HÌNH DỮ LIỆU GIS 3 CHIỀU
2.3 So sánh các mô hình
Bằng cách phân tích những đặc điểm trong phần mô tả tổng quan của mỗi mô hình dữ liệu được trình bày ở phần trên, phần này rút trích ra các tiêu chí chung trên các mô hình và lập các bảng so sánh trên những mô hình.
2.3.1 So sánh các mô hình trên các tiêu chí: biểu diễn mặt, biểu diễn bên trong giữa các mô hình.
Bảng 2.9 sử dụng để so sánh trên hai tiêu chí. Tiêu chí một trình bày cách thức biểu diễn bề mặt của mỗi mô hình dựa trên cơ chế sử dụng tam giác hóa hay không tam giác hóa. Nghĩa là có chia một bề mặt hay mặt ngoài của một khối thành tập các tam giác con hay không. Tiêu chí hai xét mô hình có biểu diễn được các phần bên trong của các khối hay không.
Đa phần các mô hình không áp dụng phương pháp tam giác hóa các bề mặt. Một số mô hình còn lại vẫn sử dụng phương pháp tam giác hóa. Một số mô hình có chú trọng vào việc biểu diễn bên trong các khối, đó là các mô hình có cách tiếp cận hướng đối tượng, CSG và 3D Array. Các mô hình còn lại đặt trọng tâm vào phần biểu diễn bên ngoài, việc biểu diễn các phần bên trong các khối xem như bỏ qua.
2.3.2 So sánh các mô hình trên các tiêu chí: các phần tử chính, các đối tượng phụ, cơ sở và ứng dụng
Bảng 2.10 dùng để so sánh trên bốn tiêu chí. Tiêu chí 1, 2 xét các mô hình đã sử dụng các đối tượng hình học chính (phần tử chính) và các đối tượng hình học phụ trong các mô hình. Tiêu chí 3 so sánh về quan điểm nền tảng được mỗi mô hình triển khai. Tiêu chí 4 cho biết các mô hình khi sử dụng là phù hợp cho các ứng dụng GIS gì.
Các mô hình đã có quan niệm khá giống nhau về các phần tử chính là các đối tượng có thật trong thực tế, gồm Điểm, Đường, Bề mặt, Khối. Các phần tử phụ là các đối tượng hình học không có thật trong thực tế, là các đối tượng trung gian để biểu diễn cho các phần tử chính. Các phần tử phụ trong các mô hình khác nhau thường là khác nhau. Nền tảng của mô hình phụ thuộc vào các yếu tố sau: tập trung mô tả bề mặt của khối hay biểu diễn bên trong, quan niệm về các phần tử chính và phần tử phụ, quan niệm về
phương pháp tiếp cận (hướng dữ liệu hay hướng đối tượng) và được kế thừa từ mô hình nào trước đó.
Bảng 2.9 So sánh các mô hình theo tiêu chí: biểu diễn mặt, biểu diễn bên trong Kiểu
mô hình
Tác giả, năm Tên
mô hình
Biểu diễn mặt
Biểu diễn bên trong
Molenaar, 1990 3D-FDS Không Không
Pilouk, 1996 TEN Tam giác hóa Có
Zlatanova, 2000 SSM Không Không
De la Losa, Cervelle, 1999 OO Tam giác hóa Có
Pfund, 2001 SOMAS Không Không
Coors, 2003 UDM Tam giác hóa Không
Shi và đồng nghiệp, 2003 OO 3D Tam giác hóa Có BREP
Groger và đồng nghiệp, 2007 CityGML Tam giác hóa Không
3D Array Không Có
Voxel
Meagher, 1984 Octree Không Có
CSG Samet, 1990 CSG Không Có
Xinhua và đồng nghiệp, 2000 V3D Không Có Tổ hợp
Chokri và đồng nghiệp, 2009 B_REP+
CSG
Không Không
2.3.4 So sánh các mô hình trên các tiêu chí: cấu trúc không gian, hướng, độ đo và topology
Hầu hết các mô hình có cấu trúc không gian là vector ngoại trừ mô hình Octree và 3D Array. Các mối quan hệ topology chỉ tồn tại trong hai mô hình 3D-FDS và SSM. Tuy vậy, số các quan hệ topology giữa các đối tượng trong hai mô hình này là rất giới hạn so với các khả năng có thể có.
Bảng 2.10 So sánh theo tiêu chí: các phần tử chính, các phần tử phụ, nền tảng và ứng dụng
Kiểu mô hình
Tên mô hình
Phần tử chính Phần tử phụ
Nền tảng Ứng
dụng 3D-FDS Point, Line,
Surface, Body
Node, Arc, Face
Mô hình GIS 2D Quản lí đô thị 3D TEN Point, Line,
Surface, Body
Node, Arc, Triangle, Tetra
Tứ diện hóa Ứng dụng địa chất OO n-Simplex,
Volume
Node, Arc, Face Hướng đối tượng và n- simplex
Quản lí đô thị 3D SSM Point, Line,
Surface, Body
Node, Face Biểu diễn topology giữa các đối tượng
WEB 3D đô thị
SOMAS Point, Line, Polygon, Solid
Vertex, Edge, Face, Solid
Hướng đối tượng Quản lí đô thị 3D UDM Point, Line,
Surface, Body
Node, Face Tam giác hóa Quản lí đô thị 3D OO3D Point, Line,
Surface, Volume
Triangle, Segment, Node
Tam giác hóa và hướng đối tượng
Quản lí đô thị 3D BREP
CityGML Point, Curve, Surface, Solid
Polygon, Linestring,
Định nghĩa chuẩn lại các khái niệm
Quản lí đô thị 3D 3D Array Phần tử
mảng 3D
Không Chia đối tượng bằng các voxel
Ứng dụng địa chất Voxel
Octree Hình lập phương Không Chia đối tượng bằng các voxel bởi Octree
Ứng dụng địa chất CSG CSG Các khối 3D cơ
bản
Phép biến đổi , luận lí
Tổ hợp các khối 3D cơ bản
Quản lí đô thị 3D V3D Point, Line,
Surface, Body, ảnh Raster
Node, Edge, Face Tổ hợp 2 cách biểu diễn BREP và Raster
Quản lí đô thị 3D Tổ hợp
B_REP+C SG
Point, Line, Surface, Body và các khối 3D cơ bản
LINEstring,
FACE và phép biến đổi, luận lí
Tổ hợp 2 cách biểu diễn BREP và CSG
Quản lí đô thị 3D
Hướng của các đối tượng không gian như trái-phải, trước-sau, trên-dưới có trong 4 mô hình: 3D-FDS, OO, SOMAS và UDM. Các độ đo về diện tích, thể tích của các đối tượng bề mặt, khối có thể tính toán trong các mô hình TEN, UDM, 3D Array, Octree, CSG, CSG+B_REP (bảng 2.11).
Bảng 2.11 .So sánh các mô hình trên các tiêu chí: cấu trúc không gian, hướng, độ đo và topology
Mô hình Cấu trúc không gian Hướng Độ đo Topology
3D-FDS V Có Không Có
TEN V Không Có Không
SSM V Không Không Có
OO V Có Không Không
SOMAS V Có Không Không
UDM V Có Có Không
OO 3D V Không Không Không
CityGML V Không Không Không
3DArray R Không Có Không
Octree R Không Có Không
CSG V Không Có Không
B_REP+CSG V Không Có Không
V-3D VR Không Không Không
Chú thích: V-Vector; R-Raster
2.3.5 So sánh các mô hình theo các chuẩn về truy vấn: thuộc tính, vị trí và topology
Truy vấn không gian bao gồm ba loại: truy vấn theo vị trí, theo thuộc tính và theo topology (bảng 2.12). Chỉ có hai mô hình 3D-FDS, SSM là lưu trữ topology nên hỗ trợ cho truy vấn loại này. Hầu hết các mô hình chỉ biểu diễn phần không gian, chỉ có hai mô hình sau biểu diễn phần ngữ nghĩa: City GML, B_REP + CSG. Các mô hình có cấu trúc không gian là vector có thể truy vấn theo vị trí.
Bảng 2.12 So sánh các mô hình dựa theo các chuẩn về truy vấn: thuộc tính, vị trí và topology
Mô hình Truy vấn thuộc tính Truy vấn vị trí Truy vấn Topology
3D-FDS Không Có Có
TEN Không Có Không
SSM Không Có Có
OO Không Có Không
SOMAS Không Có Không
UDM Không Có Không
OO 3D Không Có Không
CityGML Có Có Không
3D Array Không Không Không
Octree Không Không Không
CSG Không Có Không
B_REP+CSG Có Có Không
V-3D Không Có Không