3. 2H th ng thông tin đa lý
3.2.3.1 Mô hình d li u không gian
Tùy vào m c đích s d ng c a t ng ng d ng GIS c th , đ c tính không gian c a th gi i th c có th đ c mô hình hóa theo nh ng cách khác nhau. Có hai cách ti p c n chính đó là nhìn th gi i th c theo th c th (object) và theo m t (field).
Ø Cách ti p c n theo th c th : th gi i th c đ c xem xét nh là m t t p h p nh ng đ i t ng r i r c có tham chi u không gian. Hai mô hình chính đ c dùng đ th hi n cho các đ i t ng này là mô hình Raster và mô hình Vector.
Ø Cách ti p c n theo m t: cách ti p c n này nh m m c đích mô t các hi n
t ng đa lý thay đ i liên t c qua không gian, ví d nh đ cao, nhi t đ , áp su t không khí, tr ng l c, th nh ng… Các ph ng pháp đ c s d ng đ
mô t b m t g m có phân m t, đ ng m c và l y m u.
a. Mô hình theo th c th
Hai mô hình chính đ c dùng đ th hi n các đ i t ng trong th gi i th c
đó mà mô hình Raster và mô hình Vector
Mô hình Raster
Mô hình d li u d ng raster bi u di n th gi i th c d i d ng m t l i các ô vuông hay đi m nh (pixcel). Mô hình này có các đ c đi m sau:
Ø Các đi m đ c x p liên ti p t trái qua ph i, t trên xu ng d i.
Ø M i đi m nh ch a m t giá tr thu c tính d a trên m t ho c m t vài h th ng mã hóa, tr ng h p đ n gi n nh t là mã hóa nh phân.
Ø M t t p các ma tr n đi m và các giá tr t ng ng t o thành m t l p và trong c s d li u có th có nhi u l p nh v y đ di n t đ y đ v th gi i th c.
Mô hình Raster có hai c u trúc l u tr c b n:
Ø C u trúc l u mã chi ti t: m i đi m l i đ c g n v i m t giá tr duy nh t, d li u không đ c nén g n, cho nên c u trúc l u tr này t n nhi u vùng nh .
Ø C u trúc l u mã đo n ch y: thay vì ph i l u giá tr t ng đi m l i, c u trúc này l u tr theo t ng thành ph n có m t giá tr chung và s l ng các đi m l i liên t c cùng ch a giá tr đó. Do đó c u trúc này l u tr
đ t n vùng nh h n so v i c u trúc l u mã chi ti t.
Mô hình Raster là mô hình GIS đ c dùng t ng đ i ph bi n trong các bài toán v môi tr ng, qu n lý tài nguyên thiên nhiên.
Mô hình Vector
Trong mô hình Vector, d li u đa lý đ c th hi n d i d ng các t a đ . Các đ n v c b n c a thông tin không gian là đi m, đ ng và vùng.
Ø i m: đ c xác đnh b ng m t c p giá tr . Các đ i t ng đ n trong th gi i th c s đ c ph n ánh b ng đ i t ng đi m khi có các đ c đi m:
Ø Là t a đ đ n (x,y)
Ø Không c n th hi n chi u dài và di n tích
Ø ng: đ c xác đnh nh m t t p h p các đi m, dùng đ mô t các
đ i t ng đa lý có d ng tuy n v i các đ c đi m:
Ø Là m t dãy các c p t a đ
Ø Các đ ng n i v i nhau và c t nhau t i đi m
Ø Hình d ng đ ng đ c xác đnh b ng các đnh t o nên đ ng đó
Ø dài c a đ ng đ c xác đnh b ng các c p t a đ
Ø Vùng: đ c xác đnh b i ranh gi i các đ ng th ng. Các đ i t ng đa lý có di n tích và đóng kín b i m t đ ng đ c g i là vùng, g m các
Ø Vùng đ c mô t b ng t p các đ ng và đi m nhãn
Ø M t ho c nhi u đ ng đnh ngh a nên đ ng bao c a vùng
Ø M t đi m nhãn n m trong vùng đ mô t , xác đ nh cho m i vùng
Hình 3. 15 Mô hình d li u vector
Chuy n đ i c s d li u d ng vector và raster
Vi c l a ch n c u trúc l u tr d li u d ng raster ho c vector là tùy thu c vào nhu c u c a ng i s d ng. i v i h th ng vector thì d li u
đ c l u tr chi m di n tích nh h n r t nhi u so v i h th ng raster. Tuy nhiên, đ i v i vi c s d ng nh v tinh trong GIS thì nh t thi t ph i s d ng
d i d ng raster. Chính vì v y các h th ng GIS cung c p ch c n ng chuy n
đ i vi c l u tr d li u gi a hai c u trúc này v i nhau, đem l i tính linh ho t
h n trong vi c s d ng d li u.
Raster Vector u đi m 1. C u trúc d li u đ n gi n 2. Các thao tác ch ng b n đ th c hi n d dàng và hi u qu h n 3. X lý hi u qu các nh s 4. Thích h p v i vi c s d ng d li u vi n thám
5. Bài toán mô ph ng có th th c hi n
đ c do đ n v không gian gi ng nhau (ô l i) 6. K thu t ít t n kém và có th phát tri n m nh 1. D li u g n (chi m ít b nh ) h n mô hình Raster 2. Cho phép mã hóa và th c hi n các phép phân tích các quan h không gian hi u qu 3. Phù h p cho các th hi n b n đ gi ng v i b n đ v tay truy n th ng 4. Thích h p v i d li u t a đ , đo đ c tr c ti p Nh c đi m 1. D li u c ng k nh (t n vùng nh l u tr - k thu t nén có th gi i quy t m t ph n v n đ này)
2. M i quan h không gian khó th hi n
đ c, vì v y khó gi i quy t các bài toán
m ng
3. Trình bày b n đ không đ p nh mô hình vector. 4. chính xác có th gi m n u dùng kích th c l i không h p lý 5. Kh i l ng tính toán trong bi n đ i h t a đ r t l n 1. C u trúc d li u ph c t p h n raster 2. Các phép ch ng l p b n đ khó th c hi n, đòi h i t c đ x lý máy tính cao
3. S bi n thiên không gian khó th hi n m t cách hi u qu (trong các bài toán mô ph ng)
4. Các thao tác x lý nh s khó th c hi n
5. Chi phí in n cao, k thu t t n kém
b. Mô hình b m t
Trong GIS, đ th c hi n mô hình các b m t có tính thay đ i liên t c nh trong th gi i th c, các ph ng pháp có th đ c s d ng đó là phân m t, đ ng
đ ng m c và l y m u.
v Phân m t: ây là ph ng pháp chia b m t c n th hi n ra thành nh ng vùng riêng bi t. Nh ng vùng này có th có di n tích b ng nhau
d ng ô vuông (cell), d ng ô vuông chia nh (divided cell) ho c các ô l c giác (hexagon cell) và c ng có th d ng các tam giác không đ u. Khi đó, giá tr c a bi n dùng đ phân m t các vùng có th d ng h ng s , d ng tuy n tính ho c hàm b c cao
Ø Phân m t h ng s : ki u phân m t này, giá tr c a bi n là h ng s trong m i vùng.
Ø Phân m t tuy n tính: ki u phân m t này, giá tr c a bi n s thay
đ i nh là hàm tuy n tính trong m i vùng. Ví d mô hình m ng các tam giác không đ u TIN là thu c d ng phân m t này.
Ø Phân m t hàm b c cao: ki u phân m t này, giá tr c a bi n thay
đ i nh là hàm phi tuy n trong m i vùng. Ví d ki u phân m t này đó là m t TIN mà trong đó m i tam giác không th hi n d ng m t ph ng mà là m t cong.
v ng đ ng m c: ây là ph ng pháp chia b m t c n th hi n ra thành nh ng đ ng có cùng giá tr v i nhau. M i chênh l ch gi a hai
Hình 3. 16 ng đ ng m c
v L y m u: ph ng pháp này, giá tr c a bi n thu c tính đ c ghi nh n nh m t t p h u h n các đi m. Các m u này có th phân b đ u ho c không đ u.
T nh ng ph ng pháp trên, mô hình c a các b m t liên t c có th đ c th hi n d ng các b m t 3 chi u. Trên c s mô hình đã xây d ng, giá tr c a b m t
t i m t đi m b t k có th đ c n i suy t các đi m đã bi t tr c. M t s mô hình 3D có th đ c xây d ng g m có:
v Mô hình đ cao s DEM
Mô hình đ cao s là m t m ng các đ cao (z) đ c l y m u các kho ng không gian cách đ u theo h ng x và y. Mô hình này đ c xây d ng d a trên l i các ô vuông b ng nhau (n n raster), giá tr trong m i ô có th là h ng s ho c thay
Hình 3. 17 Mô hình đ cao s DEM
v M ng các tam giác không đ u TIN
ây là mô hình đ c xây d ng t t p các tam giác lân c n không g i lên nhau, đ c tính t các đi m (x, y, z) phân b không đ u. M t đi m b t k thu c vùng bi u di n s n m trên đnh, c nh ho c trong m t tam giác c a l i tam giác. N u m t
đi m không ph i là đnh thì giá tr c a nó có đ c t phép n i suy tuy n tính (c a hai
đi m khác n u đi m này n m trên c nh ho c c a ba đi m n u đi m này n m trong tam giác).
v Mô hình TIN d a trên đ ng đ ng m c
Trong tr ng h p này, đnh c a các tam giác n m trên các đ ng đ ng m c nh hình minh h a sau:
Hình 3. 19 Mô hình TIN t các đ ng đ ng m c
Trong các mô hình trên, mô hình TIN đ c đánh giá là ph n nh tính ch t tuy n tính c a b m t t t h n so v i mô hình DEM. Không ch v y, qua mô hình TIN, tính ch t v đ cao, đ d c, h ng d c… đ c th hi n rõ nét và chính xác h n. i v i nh ng vùng ph ng thì mô hình này đòi h i ít tam giác h n, không nh ng giúp cho vi c hình dung b m t đ c d dàng mà còn ti t ki m đ c vùng nh và các thao tác khi tính toán, phân tích mô hình. Ta có th ng d ng TIN trên b n đ hai chi u trong đó s d ng màu s c đ th hi n: đ cao, đ d c, h ng d c. hi n th ba chi u thì có th dùng các ph n m m h tr nh ArcInfo c a ESRI. Ph n m m cho phép ta nhìn các b m t nhi u góc nhìn khác nhau v i các hình nh, đ ng m c
đ c g p thành các n p.