MỤC LỤC CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ DỮ LIỆU 1 1.1 Giới thiệu chung về cơ sở dữ liệu 1 1.1.1 Khái niệm về cơ sở dữ liệu 1 1.1.2 Cấu trúc cơ sở dữ liệu GIS 1 1.1.3 Tổ chức cơ sở dữ liệu 9 1.2 Tổng quan về cơ sở dữ liệu nền địa lý 10 1.2.1 Khái niệm CSDL nền địa lý 10 1.2.2 Đặc điểm của CSDL nền địa lý 11 1.2.3 Ứng dụng của CSDL nền địa lý 12 Chương 2. PHẦN MỀM ENTERPRISE ARCHITECT VÀ ARCGIS 14 2.1.Giới thiệu phần mềm ENTERPRISE ARCHITECT 14 2.2. Giới thiệu phần mềm biên tập bản đồ ArcGis 10.2 15 CHƯƠNG 3. NỘI DUNG BIÊN TẬP BẢN ĐỒ HÀNH CHÍNH VÀ BẢN ĐỒ CHUYÊN ĐỀ TỈNH QUẢNG TRỊ 19 3.1. Chuẩn bị dữ liệu 19 3.2. Bản đồ chuyên đề. 19 1. Nội dung bản đồ chuyên đề 19 2. Quá trình biên tập bản đồ hành chính và bản đồ chuyên đề tỉnh Thừa ThiênHuế. 19 1.3. Tạo các dữ liệu và các trường trong dữ liệu. 20 1.4.Xuất dữ liệu từ EA qua ARCMAP. 21 1.5. Làm việc với ArcMap. 21 3.3. Bản đồ chuyên đề dân cư. 24
Trang 1MỤC LỤC
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ DỮ LIỆU 1
1.1 Giới thiệu chung về cơ sở dữ liệu 1
1.1.1 Khái niệm về cơ sở dữ liệu 1
1.1.2 Cấu trúc cơ sở dữ liệu GIS 1
1.1.3 Tổ chức cơ sở dữ liệu 9
1.2 Tổng quan về cơ sở dữ liệu nền địa lý 10
1.2.1 Khái niệm CSDL nền địa lý 10
1.2.2 Đặc điểm của CSDL nền địa lý 11
1.2.3 Ứng dụng của CSDL nền địa lý 12
Chương 2 PHẦN MỀM ENTERPRISE ARCHITECT VÀ ARCGIS 14
2.1.Giới thiệu phần mềm ENTERPRISE ARCHITECT 14
2.2 Giới thiệu phần mềm biên tập bản đồ ArcGis 10.2 15
CHƯƠNG 3 NỘI DUNG BIÊN TẬP BẢN ĐỒ HÀNH CHÍNH VÀ BẢN ĐỒ CHUYÊN ĐỀ TỈNH QUẢNG TRỊ 19
3.1 Chuẩn bị dữ liệu 19
3.2 Bản đồ chuyên đề 19
1 Nội dung bản đồ chuyên đề 19
2 Quá trình biên tập bản đồ hành chính và bản đồ chuyên đề tỉnh Thừa Thiên-Huế 19
1.3 Tạo các dữ liệu và các trường trong dữ liệu 20
1.4.Xuất dữ liệu từ EA qua ARCMAP 21
1.5 Làm việc với ArcMap 21
3.3 Bản đồ chuyên đề dân cư 24
Trang 2LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian học tập vừa qua tôi xin chân thành cảm ơn giảngviên Lê Thị Thu Hà Khoa Kỹ thuật Trắc địa bản đồ Trường Đại học Tàinguyênvà Môi trường đã tạo điều kiện tốt cũng như giúp đỡ tôi tận tình trongmôn học Thực hành xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý này
Dù thời gian học tập cũng chưa lâu và kiến thức cũng như kinh nghiệmcủa bản thân tôi còn hạn chế nhưng tôi vẫn cố gắng hoàn thành tốt nhất Báocáo môn học trong khả năng cho phép Trong quá trình học tập và làm báo cáocũng không thể tránh khỏi những thiếu sót Tôi rất mong nhận được sự góp ýcủa cô để bản Báo cáo môn học của tôi được hoàn chỉnh hơn
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Lê Hoàn
Trang 3
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ DỮ LIỆU
1.1 Giới thiệu chung về cơ sở dữ liệu
1.1.1 Khái niệm về cơ sở dữ liệu
CSDL là một tập hợp các dữ liệu có liên quan với nhau, được lưu trữ trênmáy tính, có nhiều người sử dụng và được tổ chức theo một mô hình “Dữ liệu”
là những sự kiện có thể ghi lại được và có ý nghĩa
Hệ quản trị CSDL là hệ thống quản lý, lưu trữ, bảo trì toàn bộ CSDL Hệquản trị CSDL cũng cung cấp các công cụ cho phép người dùng hỏi đáp, tracứu và tác động vào CSDL Thông thường hệ quản trị CSDL GIS được xâydựng bao gồm 3 hệ quản trị CSDL con:
- Hệ quản trị CSDL cho CSDL địa lý
- Hệ quản trị CSDL quan hệ ở mức tra cứu, hỏi đáp
- Hệ quản trị CSDL thuộc tính
1.1.2 Cấu trúc cơ sở dữ liệu GIS
Cơ sở dữ liệu của hệ thống thông tin địa lý thường gồm 2 loại dữ liệu cơbản: dữ liệu không gian và phi không gian Mỗi loại có những đặc điểm riêng
và chúng khác nhau về yêu cầu lưu trữ dữ liệu, hiệu quả, xử lý và hiển thị
a Cơ sở dữ liệu không gian
Dữ liệu không gian là những mô tả số của hình ảnh bản đồ, chúng baogồm toạ độ, quy luật và các ký hiệu dùng để xác định một hình ảnh bản đồ cụthể trên từng bản đồ Hệ thống thông tin địa lý dùng các số liệu không gian đểtạo ra một bản đồ hay hình ảnh bản đồ trên màn hình hoặc trên giấy thông quathiết bị ngoại vi Có 6 loại thông tin bản đồ dùng để thể hiện hình ảnh bản đồ
và ghi chú của nó trong HTTTĐL: Điểm (Point); Đường (Line); Vùng(Polygon); Ô lưới (Grid cell); Ký hiệu (Symbol); Điểm ảnh (Pixel)
Dữ liệu không gian có 2 mô hình lưu trữ là Raster và Vector
Trang 4 Dữ liệu dạng Raster
Mô hình dữ liệu dạng raster phản ánh toàn bộ vùng nghiên cứu dưới dạngmột lưới các ô vuông hay điểm ảnh (pixel) Mô hình raster có các đặc điểm:
- Các điểm được xếp liên tiếp từ trái qua phải và từ trên xuống dưới
- Mỗi một điểm ảnh (pixel) chứa một giá trị
- Một tập các ma trận điểm và các giá trị tương ứng tạo thành một lớp(layer)
- Trong cơ sở dữ liệu có thể có nhiều lớp
Mô hình dữ liệu raster là mô hình dữ liệu GIS được dùng tương đối phổbiến trong các bài toán về môi trường, quản lý tài nguyên thiên nhiên Mô hình
dữ liệu raster chủ yếu dùng để phản ánh các đối tượng dạng vùng là ứng dụngcho các bài toán tiến hành trên các loại đối tượng dạng vùng: phân loại; chồngxếp
Các nguồn dữ liệu xây dựng nên dữ liệu Raster có thể bao gồm:
- Quét ảnh
- Ảnh máy bay, ảnh viễn thám
- Chuyển từ dữ liệu Vector sang
- Lưu trữ dữ liệu dạng Raster
- Nén theo hàng (Run lengh coding)
- Nén theo chia nhỏ thành từng phần (Quadtree)
- Nén theo ngữ cảnh (Fractal)
Trong một hệ thống dữ liệu cơ bản raster được lưu trữ trong các ô (thườnghình vuông) được sắp xếp trong một mảng hoặc các dãy hàng và cột Nếu cóthể, các hàng và cột nên được căn cứ vào hệ thống lưới bản đổ thích hợp
Việc sử dụng cấu trúc dữ liệu raster tất nhiên đưa đến một số chi tiết bịmất Với lý do này, hệ thống raster-based không được sử dụng trong các trườnghợp nơi có các chi tiết có chất lượng cao được đòi hỏi
Trang 5Hình 1.1 Ma trận không gian của một file ảnh Raster có cầu trúc pixel
Trong cấu trúc dữ liệu Raster, các yếu tố cơ bản được biểu diễn:
- Yếu tố điểm: Điểm được xác định tương ứng với một pixel độc lập
- Yếu tố đường: Đường được coi là tập hợp các pixel kế nhau theo mộthướng nào đó của thuộc tính
- Yếu tố vùng: Vùng được xác định bởi một tập hợp các pixel kế nhaucùng thuộc tính
Ưu điểm của cấu trúc dữ liệu Raster:
- Cấu trúc đơn giản và dễ tham khảo
- Việc chồng xếp các lớp bản đồ được thực hiện một cách thuận tiện đưađến kết quả
- Đối với mô hình không gian, các đơn vị địa lý được xác định trong cấutrúc Raster, bao gồm hình dạng và kích thước Như vậy trong kết quả mối quan
hệ giữa các pixel là ổn định và dễ dàng vẽ ra được
- Dễ thiết lập một bề mặt liên tục bằng phương pháp nội suy
Trang 6- Chương trình xử lý dữ liệu tương đối ngắn gọn và đơn giản.
- Lưu trữ, mô tả chi tiết và dày đặc thông tin
- Máy vẽ Raster có tốc độ đầu ra nhanh
Nhược điểm của cấu trúc dữ liệu Raster:
- Dung lượng thông tin quá lớn
- Mối quan hệ về hình học giữa các yếu tố không gian thì khó vẽ và khóthiết lập được
- Việc chuyển đổi các thuộc tính không gian của cấu trúc Raster thì dễ bịnhiễu
- Đối với phân tích không gian, hạn chế nhất của cấu trúc Raster là độchính xác thường thấp so với mong muốn
- Các bản đồ có hình ảnh thô và đơn điệu
Dữ liệu dạng Vector: Là các điểm tọa độ (X,Y) hoặc là các quy luật tính
toán tọa độ và nối chúng thành các đối tượng trong một hệ thống tọa độ nhất định.Các kiểu đối tượng địa lý dạng Vector:
- Đối tượng điểm (Point): Điểm được xác định bởi cặp giá trị tọa độ X,Ytrong một hệ tọa độ nhất đinh Các đối tượng đơn, thông tin về địa lý chỉ gồm
cơ sở vị trí sẽ được phản ánh là đối tượng điểm Các đối tượng kiểu điểm cóđặc điểm:
+ Là toạ độ đơn (x,y)
+ Không cần thể hiện chiều dài và diện tích
Hình 1.2 Dữ liệu Vector được biểu thị dưới dạng điểm
Trang 7Tỷ lệ trên bản đồ tỷ lệ lớn, đối tượng thể hiện dưới dạng vùng Tuy nhiêntrên bản đồ tỷ lệ nhỏ, đối tượng này có thể thể hiện dưới dạng một điểm Vìvậy, các đối tượng điểm và vùng có thể được dùng phản ánh lẫn nhau.
- Đối tượng đường (Line): Là tập hợp vô số các điểm liên tiếp mô tả cácđối tượng địa lý dạng tuyến Trong cấu trúc dữ liệu Vector thường mô tả đường
là tập hợp các cung (ARC), mỗi cung là tập hợp của các đoạn thẳng nhỏ nốigiữa các điểm kề nhau đã được chọn Các điểm của đường được chọn để lưutrữ thường là các điểm ngoặt (điểm đặc trưng) phản ánh đúng hình thái củađường một cách đơn giản nhất Các đối tượng kiểu đường có các đặc điểm sau:+ Là một dãy các cặp toạ độ
+ Một đường bắt đầu và kết thúc bởi node
+ Các đường nối với nhau và cắt nhau tại node
+ Hình dạng của đường được định nghĩa bởi các điểm vertices
+ Độ dài chính xác bằng các cặp toạ độ
Hình 1.3 Dữ liệu Vector được biểu thị dưới dạng đường
- Đối tượng vùng (Polygon): Vùng có thể coi là tập hợp vô số điểm đượcgiới hạn bởi một đường khép kín Các đối tượng địa lý có diện tích và đóng kínbởi một đường được gọi là đối tượng vùng polygons, có các đặc điểm sau:+ Polygons được mô tả bằng tập các đường và điểm nhãn (label points).+ Một hoặc nhiều arc định nghĩa đường bao của vùng
Trang 8+ Một điểm nhãn label points nằm trong vùng để mô tả, xác định cho mỗimột vùng.
Hình 1.4 Dữ liệu Vector được biểu thị dưới dạng vùng
Ưu điểm của dữ liệu Vector:
- Việc lưu trữ được đòi hỏi ít hơn hệ thống cơ sở dữ liệu raster
- Có độ chính xác cao trong việc tính toán và xử lý các yếu tố không gian
- Các yếu tố không gian về mặt hình học thì dễ dàng được xác định
- Thông tin đồ họa đẹp, sản phẩm in đạt chất lượng cao
Nhược điểm của dữ liệu Vector:
- Cấu trúc dữ liệu phức tạp
- Xử lý chồng xếp các lớp bản đồ rất khó thực hiện được, ngay cả nhữngviệc chồng xếp rất đơn giản của dữ liệu Raster
Chuyển đổi cơ sở dữ liệu dạng vector và raster: Raster và Vector là hai
phương pháp mô tả các thông tin không gian khác nhau và thể hiện sự mở rộngkhông gian thực thể, chúng có thể chuyển đổi từ dữ liệu Raster sang Vector vàngược lại
- Raster hoá (biến đổi từ Vector sang Raster) là tiến trình chia đường hayvùng thành các ô vuông (pixcel)
- Ngược lại, Vector hóa (biến đổi từ Raster sang Vector) là tập hợp cácpixcel để tạo thành đường hay vùng Nếu dữ liệu raster không có cấu trúc tốt,thí dụ ảnh vệ tinh thì việc nhận dạng đối tượng sẽ rất phức tạp
Trang 9Hình 1.5 Sự chuyển đổi dữ liệu giữa Raster và Vector
Dữ liệu không gian thể hiện quan hệ hình học Topology Topology là kháiniệm dùng để xác định các quan hệ không gian giữa các đối tượng địa lý.Topology xác định nhiều mối quan hệ như kế cận, liền kề hay trùng khớp củađối tượng địa lý
Cấu trúc dữ liệu thuộc Topology có lợi vì chúng cung cấp một cách tựđộng hóa để xử lý việc số hóa, xử lý lỗi, giảm dung lượng lưu trữ dữ liệu chocác vùng vì các ranh giới giữa những vùng nằm kề nhau được lưu trữ chỉ mộtlần, cho phép chúng ta cấu trúc dữ liệu dựa trên các nguyên lý về tính kề cận vàkết nối để xác định các quan hệ không gian Phần lớn cấu trúc dữ liệu mangtính Topology là mô hình dữ liệu Vector kiểu cung/nút (arc/node)
- Cung: là 1 chuỗi các đoạn thẳng nối giữa các nút, có nút đầu và cuối
- Nút: là nơi 2 cung gặp nhau
- Vùng: là chuỗi khép kín các cung
Quan hệ không gian của các đối tượng trong các phần mềm GIS được xâydựng theo khuôn dạng thích hợp Thường lập thành 3 bảng (table) có quan hệ,tương ứng với 3 kiểu đối tượng: điểm, đường và vùng do phần mềm tạo ra saukhi kiểm tra lỗi số hóa
Trang 10b Cơ sở dữ liệu phi không gian
Dữ liệu phi không gian hay còn gọi là thuộc tính là những mô tả về đặctính, đặc điểm và các hiện tượng xảy ra tại các vị trí địa lý xác định Một trongcác chức năng đặc biệt của công nghệ GIS là khả năng của nó trong việc liênkết và xử lý đồng thời giữa dữ liệu bản đồ và dữ liệu thuộc tính Thông thường
hệ thống thông tin địa lý có 4 loại số liệu thuộc tính:
- Đặc tính của đối tượng: liên kết chặt chẽ với các thông tin không gian cóthể thực hiện SQL (Structure Query Language) và phân tích
- Số liệu hiện tượng, tham khảo địa lý: miêu tả những thông tin, các hoạtđộng thuộc vị trí xác định
- Chỉ số địa lý: tên, địa chỉ, khối, phương hướng định vị,…liên quan đếncác đối tượng địa lý
- Quan hệ giữa các đối tượng trong không gian, có thể đơn giản hoặc phứctạp (sự liên kết, khoảng tương thích, mối quan hệ đồ hình giữa các đối tượng)
Để mô tả một cách đầy đủ các đối tượng địa lý, trong bản đồ số chỉ dùngthêm các loại đối tượng khác: điểm điều khiển, toạ độ giới hạn và các thông tinmang tính chất mô tả (annotation)
Dữ liệu thuộc tính có thể được nhập vào trực tiếp từ bảng dữ liệu, các tệpvăn bản hoặc thu nhận từ các phần mềm khác nhau
c Mối liên kết dữ liệu
Dữ liệu không gian và dữ liệu phi không gian của cùng yếu tố cũng đượclưu trữ và đều được liên kết với nhau
Mối liên kết dữ liệu không gian và dữ liệu phi không gian có thể đượcthực hiện bằng cách đặt dữ liệu phi không gian vào đúng vị trí của dữ liệukhông gian Cách thứ hai để thực hiện mối liên kết này là sắp xếp các dữ liệukhông gian và dữ liệu phi không gian theo cùng một trình tự, sau đó gán mãduy nhất cho cả hai loại dữ liệu
Mối liên kết dữ liệu phản ánh quan hệ mật thiết giữa hai loại thông tin.Mối liên kết đảm bảo cho mỗi đối tượng bản đồ đều được gắn liền với các
Trang 11dữ liệu ISO-TC 211 và chuẩn dữ liệu của Bộ Tài nguyên và Môi trường, dữliệu được tổ chức theo khuôn dạng chuẩn là Geodatabase.
- Geodatabase: là một CSDL được chứa trong một file có đuôi là *.gdb.
Geodatabase cho phép lưu giữ topology của các đối tượng Cấu trúc củaGeodatabase như sau:
- Feature dataset: là tập dữ liệu đối tượng nằm ở bên trong của
geodatabase cá nhân và chứa các feature class có cùng phần mở rộng và cùng
hệ tọa độ
- Feature class: là một trong các dữ liệu thường hay sử dụng nhất Mỗi
feature class bao gồm tập hợp nhiều đối tượng địa lý có cùng kiểu hình học(point, line, polygon) và có cùng thuộc tính Các feature classs chứa đặc trưng
Trang 12topology được xếp trong các feature dataset nhằm đảm bảo duy trì hệ tọa độchung cho dữ liệu bên trong
- Attribute Table: là thuộc tính của từng lớp đối tượng, được lưu giữ dưới
dạng các bảng Trong đó, các thuộc tính được thể hiện trong từng cột, mỗi đốitượng địa lý ở trong mỗi hàng
1.2 Tổng quan về cơ sở dữ liệu nền địa lý
1.2.1 Khái niệm CSDL nền địa lý
Cơ sở dữ liệu nền thông tin địa lý là một dạng tài liệu đặc biệt Khác vớibản đồ bằng giấy truyền thống, CSDL nền thông tin địa lý (trong đó có bản đồsố) đã thể hiện bức tranh về tự nhiên, dân cư, cơ sở hạ tầng, hệ thống giaothông đường bộ, mạng lưới đường bộ, mạng lưới sông, suối,… tương đối chitiết Đặc biệt là, thông qua bộ sản phẩm này, chúng ta có thể truy cập đượcnhiều thông thuộc tính, trình bày hiển thị và chiết xuất theo phạm vi địa giớihành chính đến cấp xã, trong đó người dùng có thể lựa chọn theo từng đốitượng, chủ đề hoặc nhiều đối tượng trên phạm vi mà mình quan tâm cùng mộtlúc mà trên bản đồ giấy trước đây không có
Một trong những ưu điểm của hệ thống CSDLNĐL là khai thác dữ liệuthông qua các lớp đối tượng được chồng xếp với nhau, đồng thời được cập nhậtnhanh và dễ dàng hơn so với các sản phẩm bản đồ trước đây
Điểm khác biệt chính giữa CSDLNĐL với các tài liệu trước đây là toàn bộ
dữ liệu được xây dựng theo bộ chuẩn thông tin địa lý thống nhất do Bộ Tàinguyên và Môi trường ban hành Điều này đảm bảo tính nhất quán về nội dung
và chất lượng dữ liệu nền để phục vụ cho các ứng dụng của các sở, ngành, địaphương trong tỉnh, có vai trò rất quan trọng trong điều kiện hiện nay
Mô hình cấu trúc dữ liệu nền địa lý
Cơ sở dữ liệu nền địa lý có 7 chủ đề (lớp dữ liệu) là 6 file độc lập, baogồm: Đầm, Đào, Kênh Mương, Nền Địa Lý, Nước Mặt, Sông Suối
Trang 13Bảng 1.1 Quy định cấu trúc dữ liệu nền địa lý
Tên gói dữ liệu nền địa
KenhMuong Quy định cấu trúc dữ liệu của các kiểu đối tượng địa
lý thuộc chủ đề kênh mương
NenDiaLy Quy định cấu trúc dữ liệu của các kiểu đối tượng địa
lý thuộc chủ đề nền địa lý
NuocMat Quy định cấu trúc dữ liệu của các kiểu đối tượng địa
lý thuộc chủ đề nước mặt
SongSuoi Quy định cấu trúc dữ liệu của các kiểu đối tượng địa lý
thuộc chủ đề sông suối
1.2.2 Đặc điểm của CSDL nền địa lý
- Đây là bộ cơ sở dữ liệu có công nghệ tiên tiến và độ chính xác cao
- Có thể truy cập, tra cứu được nhiều thông tin thuộc tính, trình bày hiểnthị và chiết xuất theo phạm vi địa giới hành chính chi tiết đến cấp xã Trong đó,người dùng có thể lựa chọn theo từng đối tượng, chủ đề hoặc nhiều đối tượngtrên phạm vi quan tâm cùng một lúc mà trên bản đồ thông thường trước đâykhông có
- Khai thác dữ liệu thông qua các lớp đối tượng được chồng xếp với nhau,đồng thời được cập nhật nhanh và dễ dàng hơn so với các sản phẩm bản đồ trướcđây
- Toàn bộ dữ liệu được xây dựng theo bộ chuẩn thông tin địa lý thống nhất
do Bộ Tài nguyên và Môi trường ban hành Điều này đảm bảo tính nhất quán
về nội dung và chất lượng dữ liệu nền để phục vụ cho các ứng dụng của các sở,ngành, địa phương trong tỉnh, có vai trò rất quan trọng trong điều kiện hiệnnay