Là một mụ hỡnh phức tạp, cỏc đối tượng được quản lý khụng chỉ bởi toạ độ mà cũn bằng cả mối quan hệ khụng gian giữa cỏc đối tượng.
Mụ hỡnh này mụ tả trọn vẹn cỏc thụng tin của cỏc đối tượng khụng gian bao gồm:
- Thụng tin về vị trớ khụng gian (Spatial data): Thụng tin được thể hiện theo mụ hỡnh vector, bằng cỏc tọa độ mụ tả vị trớ, hỡnh dạng, đường biờn của cỏc đối tượng.
- Thụng tin về quan hệ khụng gian (Relational Spatial data - Topology). Mụ hỡnh dữ liệu Topo thể hiện quan hệ khụng gian dưới 3 kiểu quan hệ là:
- Liờn thụng với nhau: thể hiện dưới dạng file đường - điểm nối (Arc- Node Topology);
- Kề nhau: thể hiện dưới dạng file mụ tả đường bao (Polygon-Arc Topology);
- Nằm trong nhau, phủ nhau.
Dữ liệu khụng gian cỏc đối tượng vựng là một tập cỏc đối tượng đường định nghĩa đường bao vựng và một điểm nhón.
Mụ hỡnh Topo dựng cỏc quan hệ khụng gian để định nghĩa cỏc đặc tớnh khụng gian của cỏc đối tượng.
Mụ hỡnh Topo cú nhiều cỏch quản lý cơ sở dữ liệu với cỏc cấu trỳc khỏc nhau, đặc điểm chớnh của mụ hỡnh là khụng những cú thể quản lý được cỏc đối tượng đồ họa Vector mà cũn quản lý được mối quan hệ Topo giữa cỏc đối tượng. Một số cấu trỳc dữ dữ liệu mụ hỡnh Topo thường ỏp dụng cho đối tượng thửa đất:
2.4.2.1. Cấu trỳc Winged-Edge Topology
Cấu trỳc Winged-Edge Topology (cũn gọi là cấu trỳc cạnh cú cỏnh như hỡnh 2.4) quản lý cỏc cạnh thửa đất với cỏc mối liờn kết cạnh trỏi trước, trỏi
sau, phải trước, phải sau, mặt trỏi, mặt phải. Cỏc cạnh đều phải xỏc định hướng. Trỏi sau Trỏi trước Mặt trỏi Mặt phải Phải trước Phải sau
Hỡnh 2.4. Mụ hỡnh cấu trỳc Winged-edge Topology
e 2 e3 e6 f1 e1 f2 e4 e 7 e5
Hỡnh 2.5. Hai thửa đất kề nhau
Bảng 2.2. Bảng dữ liệu thửa đất cấu trỳc Winged-edge Topology
Cạnh Trỏi trước Trỏi sau Phải trước Phải sau Thửa Cạnh đầu f1 e1 f2 e5
Đặc điểm của cấu trỳc này lưu trữ cỏc cạnh theo hướng do đú việc xỏc định hướng của cạnh thửa cần đặc biệt quan tõm, từ đú mới xỏc định được cỏc cạnh trỏi trước, trỏi sau, phải trước, phải sau.
Ưu điểm: Khối lượng lưu trữ dữ liệu nhỏ do khụng dư thừa dữ liệu, mỗi cạnh liờn kết với bốn cạnh khỏc.
Nhược điểm: Nhỡn vào bảng 2.2 cho thấy cỏch lưu trữ này tương đối phức tạp, phải tạo mụ hỡnh Topo trước thỡ mới xõy dựng được cấu trỳc dữ liệu.
2.4.2.2. Cấu trỳc dữ liệu Doubly Connected Edge List (DCEL)
DCEL là cấu trỳc dữ liệu danh sỏch cạnh liờn kết kộp quản lý bản vẽ và mối quan hệ Topo giữa cỏc thửa đất (Hỡnh 2.6). Mỗi cạnh thửa đất được quản lý bởi hai nửa cạnh cú hướng ngược nhau và nửa cạnh này là nửa cạnh đảo của nửa cạnh kia. DCEL quản lý dữ liệu bởi 3 bảng: Bảng danh sỏch đỉnh; bảng danh sỏch nửa cạnh và bảng danh sỏch vựng.
a3 v1 e'1 e1 a1 v2 e3 e'2 a2 e2 v3 e'3 e' 5 e'4 v6 e5 v5 e4 v4
Hỡnh 2.6. Mụ hỡnh cấu trỳc danh sỏch cạnh liờn kết kộp
- Bảng danh sỏch đỉnh (Bảng 2.3): Số hiệu đỉnh (số nguyờn), tọa độ X (số thực), tọa độ Y (số thực), số hiệu nửa cạnh gắn liền với đỉnh (số nguyờn)
Bảng 2.3. Bảng danh sỏch đỉnh
- Bảng danh sỏch nửa cạnh (Bảng 2.4): Số hiệu nửa cạnh (số nguyờn), số hiệu đỉnh gốc (số nguyờn), số hiệu nửa cạnh đảo (số nguyờn), số hiệu nửa cạnh trước (số nguyờn), số hiệu nửa cạnh sau (số nguyờn), số hiệu vựng bờn phải của nửa cạnh (số nguyờn). Ngoài ra cũn cú thể cú cờ bỏo hiệu đưa nú vào lịch sử để lưu trữ (lụ gớc) trong trường hợp cập nhật biến động đất đai.
Bảng 2.4. Bảng danh sỏch nửa cạnh
- Bảng danh sỏch vựng (Bảng 2.5): Số hiệu vựng (số nguyờn), số hiệu nửa cạnh đường bao (số nguyờn), danh sỏch số hiệu nửa cạnh của cỏc vựng
đảo tương ứng. Nửa cạnh Đỉnh gốc Nửa cạnh Đỉnh Tọa độ X Tọa độ Y Nửa cạnh gắn liền với đỉnh v1 X1
Bảng 2.5. Bảng danh sỏch vựng
Ưu điểm: cấu trỳc dữ liệu đơn giản, dễ quản lý, cú thể tạo ngay được cấu trỳc dữ liệu DCEL chớnh mà chưa cần tạo mụ hỡnh Topo, chỉ cần dựa vào mối quan hệ khụng gian giữa cỏc nửa cạnh.
Nhược điểm: mụ hỡnh này cú nhược điểm là dung lượng lưu trữ lớn..
2.4.2.3. Cấu trỳc dữ liệu Link-Node
Cấu trỳc dữ liệu Link-Node là cấu trỳc liờn kết cỏc điểm (Hỡnh 2.7). + Link là chuỗi cỏc đoạn khụng cắt nhau cú cựng những thuộc tớnh chung và khụng cắt cỏc link khỏc trừ điểm đầu và điểm cuối.
+ Node: là điểm đầu hoặc điểm cuối của Link, một Node cú thể là điểm chung của nhiều Link.
Cỏc tọa độ của Node được lưu vào một file riờng biệt, nú cú thể được tham chiếu tới cỏc Link khỏc qua điểm đầu và điểm cuối của Link đú.
10 15 101 16 27 100 3 0 1 152 2 153 154 151 23 21 19 17
Hỡnh 2.7. Mụ hỡnh cấu trỳc dữ liệu Link-Node
Vựng Danh sỏch nửa cạnh vựng bao Danh sỏch nửa cạnh vựng đảo
Bảng 2.6. Bảng lưu trữ Nodes
Bảng 2.7. Bảng lưu trữ Links
Bảng 2.8. Bảng lưu trữ vựng
Ưu điểm của cấu trỳc dữ liệu Link-Node là dung lượng lưu trữ ớt hơn, thay cỏc đoạn liền kề chung của hai vựng bằng cỏc Link, ớt dư thừa dữ liệu.
Nhược điểm lưu trữ tương đối phức tạp, cần xỏc định chớnh xỏc cỏc Nodes, cỏc Links ngoài ra trờn mỗi Link cần quản lý danh sỏch tọa độ cỏc
STT bản ghi Links Vựng Node Số STT bản ghi Số hiệu Node X Y STT bản ghi Số hiệu vựng 1 0 2 1
điểm trong Link, cần phải tạo mụ hỡnh Topo trước mới tạo được cấu trỳc dữ liệu.
Qua nghiờn cứu cỏc mụ hỡnh dữ liệu cho thấy, cỏc mụ hỡnh Topo đều thuận lợi cho việc quản lý mụ hỡnh Topo thửa đất, tuy nhiờn cấu trỳc dữ liệu DCEL quản lý cỏc nửa cạnh độc lập là cấu trỳc đơn giản, dễ hiểu, nờn dễ xử lý. Chớnh vỡ vậy, trong nghiờn cứu của luận ỏn, chọn mụ hỡnh Topo với cấu trỳc dữ liệu DCEL để nghiờn cứu.
Tuy vậy, làm thế nào để khi biờn tập thửa đất phải phỏt sinh dữ liệu để bảo toàn cấu trỳc như trờn, khi cập nhật biến động đất đai khụng làm phỏ vỡ mối quan hệ Topo của thửa đất. Ngoài ra, quỏ trỡnh cập nhật bản đồ địa chớnh với nhiều đơn vị cập nhật khỏc nhau vào bản đồ tổng thể lưu trữ trong hệ thống quản lý. Vậy cần xử lý như thế nào để khụng bị xung đột và cú thể cập nhật được cỏc dữ liệu đó được biờn tập lờn toàn hệ thống. Chương sau sẽ nghiờn cứu sử dụng cấu trỳc dữ liệu DCEL trong cụng nghệ thành lập và ứng dụng bản đồ số địa chớnh.
CHƯƠNG 3. SỬ DỤNG CẤU TRÚC DỮ LIỆU DCEL TRONG THÀNH LẬP VÀ ỨNG DỤNG BẢN ĐỒ SỐ ĐỊA CHÍNH
Thuật toỏn tạo mụ hỡnh Topo đó được nghiờn cứu trong [12], [13]. Cỏc thuật toỏn tạo mụ hỡnh Topo đó được ứng dụng trong cỏc mụ đun phần mềm như Picklot, Famis, TMV-Map, AcadMap, ArcTopo ...
Mụ hỡnh Topo DCEL được trỡnh bày chi tiết trong [33], cỏc mụ hỡnh Topo khỏc được mụ tả trong cỏc tài liệu [34] và [39]. Để thể hiện mối quan hệ Topo của cỏc thửa đất hiện nay, chuẩn dữ liệu địa chớnh (Bộ Tài nguyờn và Mụi trường (2010)-điều 9)[3] đó quy định chuẩn định dạng dữ liệu và siờu dữ liệu theo ngụn ngữ định dạng GML, XML với cơ sở là cấu trỳc dữ liệu
DCEL.
Cỏc phần mềm biờn tập bản đồ địa chớnh ở Việt Nam hiện nay hầu hết chỉ tập trung tạo mụ hỡnh Topo mà chưa chỳ trọng đến việc lưu trữ mối quan hệ Topo của cỏc vựng. Chớnh vỡ vậy, mỗi khi cú sự biến động về thụng tin khụng gian của vựng cần phải xõy dựng lại mụ hỡnh Topo. Quỏ trỡnh này vừa tốn thời gian, vừa mất đi cỏc thụng tin thuộc tớnh của cỏc vựng đó cú. Sau khi tạo lại Topo người sử dụng phải gắn thờm cỏc dữ liệu thuộc tớnh cho cỏc vựng phỏt sinh và việc này thường khú kiểm soỏt bởi cỏc vựng biến động cú thể ở nhiều nơi trờn bản vẽ. Chớnh vỡ vậy, người sử dụng thụng thường gỏn lại toàn bộ cơ sở dữ liệu thuộc tớnh trờn bản vẽ khi cú bất kỳ một biến động nào về vựng dự chỉ những thay đổi nhỏ. Đõy là một trong những cụng việc tốn thời gian và dễ nhầm lẫn, bỏ sút trong cụng tỏc nội nghiệp.
Để giải quyết vấn đề này, cần phải xõy dựng một hệ thống biờn tập chuyờn dụng với một mụ hỡnh cấu trỳc dữ liệu Topo phự hợp đồng thời cú cỏc giải phỏp để quản lý cơ sở dữ liệu khi cú biến động về vựng mà vẫn đảm bảo mối quan hệ Topo giữa cỏc vựng. Với cấu trỳc dữ liệu lựa chọn là cấu trỳc DCEL một số vấn đề quan trọng trong cụng tỏc thành lập và ứng dụng bản đồ
số như tạo mụ hỡnh Topo, biờn tập thửa đất, chồng phủ cỏc vựng cần cú những giải phỏp, thuật toỏn cụ thể để thực hiện.
Trước hết cần nghiờn cứu một số thuật toỏn cơ sở sẽ ỏp dụng trong việc sử dụng cấu trỳc DCEL thành lập và ứng dụng bản đồ số địa chớnh.