Với mục tiêu đặt ra là phân tích thiết kế cơ sở dữ liệu không gian hỗ trợ một số hành vi tổng quát hóa bản đồ, luận văn đã đưa ra được giải pháp thiết kế cơ sở dữ liệu hướng đối tượng-qu
Trang 1Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
LÊ ĐĂNG KHÔI
Trang 2CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
- oOo -
Cán bộ hướng dẫn khoa học : Tiến sĩ Vũ Xuân Cường
Cán bộ chấm nhận xét 1 : Tiến sĩ Trần Trọng Đức
Cán bộ chấm nhận xét 2 : Tiến sĩ Lê Minh Vĩnh
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 15 tháng 10 năm 2010
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1 Ts Lê Trung Chơn
2 Ts Vũ Xuân Cường
3 Ts Trần Trọng Đức
4 Pgs Ts Đào Xuân Lộc
5 Ts Lê Minh Vĩnh Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Bộ môn quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa
Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành
Trang 3ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
Tp HCM, ngày 02 tháng 07 năm 2010
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên : LÊ ĐĂNG KHÔI Giới tính : Nam
Ngày, tháng, năm sinh : 08/01/1979 Nơi sinh : Long An
Chuyên ngành: Bản đồ viễn thám và hệ thông tin địa lý
Mã số học viên: 01007145
Khoá (Năm trúng tuyển) : 2007
1- TÊN ĐỀ TÀI: Phân tích thiết kế cơ sở dữ liệu không gian hỗ trợ một số
hành vi tổng quát hóa tự động dữ liệu bản đồ
2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:
- Nghiên cứu hành vi trong cơ sở dữ liệu và khái niệm tổng quát hóa bản đồ
- Nghiên cứu cơ sở dữ liệu hướng đối tượng và hướng đối tượng quan hệ trong đó nhắm đến đối tượng mở rộng của GDB Nghiên cứu khả năng sử dụng công cụ ArcToolbox trong việc hỗ trợ tổng quát hóa bản đồ
- Phân tích thiết kế cơ sở dữ liệu không gian hỗ trợ một số hành vi tổng quát hóa dữ liệu bản đồ và lập trình hiện thực hành vi tổng quát hóa
3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 22/06/2009
4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 02/07/2010
5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS VŨ XUÂN CƯỜNG
Trang 4Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội đồng Chuyên ngành thông qua
TS VŨ XUÂN CƯỜNG
Trang 5LỜI CẢM ƠN
Đề tài nghiên cứu này sẽ không thể hoàn thành nếu như thiếu sự trợ giúp nhiệt tình và động viên của Thầy hướng dẫn, tập thể quý Thầy, Cô đã dạy tôi trong quá trình học tại Trường Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh
Tôi xin chân thành tri ân TS Vũ Xuân Cường, người đã trực tiếp hướng dẫn truyền đạt rất nhiều kiến thức quý báu và góp ý cho tôi rất nhiều trong suốt thời gian thực hiện đề tài này
Xin chân thành cảm ơn Quý Thầy Cô giảng dạy lớp cao học GIS 2007 đã trang
bị cho tôi những kiến thức nền tảng và những phương pháp nghiên cứu khoa học để tôi
có thể chủ động trong việc nghiên cứu thực hiện luận văn cũng như những công việc khác trong thực tế
Xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo và cán bộ đang làm việc tại Chi cục Đo đạc và Bản đồ phía Nam đã tạo điều kiện, cung cấp dữ liệu và hỗ trợ tôi rất nhiều trong quá trình thực hiện đề tài
Xin cảm ơn các bạn học viên cùng khóa cũng như khác khóa và các bạn đồng nghiệp đã tận tình giúp đỡ tôi trong việc tìm hiểu nghiên cứu công nghệ phục vụ cho luận văn này
Xin cảm ơn tới tất cả những người thân trong gia đình, đặc biệt là vợ tôi, bạn bè khắp nơi đã giúp đỡ, khuyến khích và động viên tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện luận văn này
Lê Đăng Khôi
Trang 6TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
Cơ sở dữ liệu địa lý của các quốc gia phát triển theo hướng xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ đa tỷ lệ phủ trùm toàn bộ lãnh thổ, bao gồm tập hợp các bản đồ tỷ lệ lớn và các bản đồ tỷ lệ nhỏ hơn được tổng quát hóa ở các mức độ khác nhau tùy theo tỷ lệ và mục đích sử dụng Muốn thực hiện được điều đó thì phải có các giải pháp tổng quát hóa bản đồ tự động đáp ứng nhu cầu đặt ra Một trong những giải pháp đó là giải pháp gắn kết hành vi có thể thực hiện được các thao tác tổng quát hóa vào trong cơ sở dữ liệu
Sự ra đời của geodatabase (ESRI) hiện nay đã phần nào đáp ứng được nhu cầu lưu trữ đối với cơ sở dữ liệu địa lý Với khả năng lưu trữ dữ liệu bản đồ dưới dạng
« quan hệ - đối tượng », geodatabase đã trở thành một công nghệ linh hoạt đáp ứng hầu hết các yêu cầu đặt ra cho cơ sở dữ liệu địa lý Tuy nhiên, geodatabase không phải
là cơ sở dữ liệu thuần khiết hướng đối tượng, vì vậy việc gắn kết hành vi phải có những nghiên cứu bổ sung Những nghiên cứu này sẽ bao hàm những nội dung sau: tổng quát hóa bản đồ, lập trình hướng đối tượng, COM, UML, ArcObjects v.v
Với mục tiêu đặt ra là phân tích thiết kế cơ sở dữ liệu không gian hỗ trợ một số hành vi tổng quát hóa bản đồ, luận văn đã đưa ra được giải pháp thiết kế cơ sở dữ liệu hướng đối tượng-quan hệ, kết hợp với các kỹ thuật, công nghệ UML, COM, ArcObjects và lập trình hướng đối tượng nhằm gắn kết hành vi vào trong geodatabase
Kết quả thu được là một cơ sở dữ liệu geodatabase được thiết kế hoàn chỉnh hỗ trợ các hành vi tổng quát hóa nằm ngay trong các đối tượng bản đồ Mặc dù các hành
vi tổng quát hóa chưa phong phú và chỉ đáp ứng được một phần yêu cầu thực sự của quá trình tổng quát hóa bản đồ tự động Nhưng việc minh chứng khả năng gắn kết hành vi trong geodatabase có thể làm tiền đề cho một hướng nghiên cứu rất có tương lai trong tổng quát hóa bản đồ tự động nói riêng và xử lý dữ liệu không gian nói chung
Trang 7MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ x
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU xiv
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT xv
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 3
1.2 TỒNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 5
1.2.1 Các nghiên cứu trong nước 5
1.2.2 Các nghiên cứu ngoài nước 6
CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CƠ SỞ LÝ THUYẾT 7
2.1 TỔNG QUÁT HÓA BẢN ĐỒ 8
2.1.1 Khái niệm về tổng quát hóa bản đồ 8
2.1.2 Vấn đề tổng quát hóa bản đồ tự động 10
2.1.3 Một số quy định về tổng quát hóa bản đồ 11
2.2 TỔNG QUAN VỀ CÁC MÔ HÌNH CƠ SỞ DỮ LIỆU 14
2.2.1 Cơ sở dữ liệu quan hệ (RDB – Relational Database) 14
2.2.2 Cơ sở dữ liệu hướng đối tượng 15
2.2.3 Cơ sở dữ liệu hướng đối tượng – quan hệ 20
2.3 GIỚI THIỆU ARCGIS VÀ GEODATABASE CỦA HÃNG ESRI 21
2.3.1 Giới thiệu ArcGIS 21
2.3.2 Giới thiệu Geodatabase 24
2.3.3 Thiết kế và xây dựng Geodatabase 36
2.3.4 Các công cụ tổng quát hóa bản đồ trong ArcGIS 37
2.4 THƯ VIỆN ARCOBJECTS VÀ CÁC CÔNG CỤ PHÁT TRIỂN 45
2.4.1 Thư viện lập trình ArcObjects 45
2.4.2 Visual Basic for Application 46
Trang 82.4.3 Microsoft Visual Basic 6.0 47
2.4.4 Microsoft Visual C++ 6.0 47
2.4.5 Microsoft Visual Studio NET 48
2.5 CÁC CÔNG CỤ HỖ TRỢ 48
2.5.1 Lý thuyết mô hình hóa cơ sở dữ liệu UML 49
2.5.2 Công cụ hỗ trợ xuất mô hình UML ra file XML 51
CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH TỔNG QUAN CƠ SỞ DỮ LIỆU 52
3.1 MÔ HÌNH TỔNG QUAN 52
3.2 MÔ TẢ CÁC THÀNH PHẦN 52
3.3 CÁC NHÓM CHỨC NĂNG 53
3.3.1 Chức năng người dùng 54
3.3.2 Chức năng phần mềm ArcInfo: 54
3.3.3 Chức năng Geodatabase 54
3.3.4 Chức năng của đối tượng mở rộng 55
3.4 ĐỀ XUẤT KIẾN TRÚC HỆ THỐNG 56
CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ CƠ SỞ DỮ LIỆU 57
4.1 PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ CƠ SỞ DỮ LIỆU MỨC Ý NIỆM 57
4.1.1 Phân tích, xác định các lớp đối tượng 57
4.1.2 Xác định các thuộc tính và hành vi của các lớp đối tượng 58
4.2 THIẾT KẾ CƠ SỞ DỮ LIỆU MỨC LUẬN LÝ 59
4.2.1 Thiết kế lược đồ cơ sở dữ liệu 59
4.2.2 Thiết kế lớp đối tượng 62
4.3 PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ CÁC THUẬT TOÁN 63
4.3.1 Chú giải ký hiệu trong các lưu đồ 63
4.3.2 Thuật toán tổng quát hóa đối tượng hình tuyến 64
4.3.3 Gán các trọng số cho đối tượng 65
4.3.4 Lưu đồ giải thuật của các hành vi 66
Trang 94.4 THIẾT KẾ MODUL TRUY XUẤT CƠ SỞ DỮ LIỆU 72
4.4.1 Thiết kế giao diện 72
4.4.2 Thiết kế chức năng 72
CHƯƠNG 5: TRIỂN KHAI, VẬN HÀNH CƠ SỞ DỮ LIỆU 75
5.1 QUY TRÌNH TRIỂN KHAI 75
5.2 HIỆN THỰC MÔ HÌNH LUẬN LÝ 76
5.2.1 Thuật ngữ 76
5.2.2 Triển khai các lớp đối tượng 76
5.3 XUẤT MÔ HÌNH SANG XML 76
5.4 LẬP TRÌNH CÁC HÀNH VI 77
5.4.1 Công cụ phát triển 77
5.4.2 Xây dựng các modul đối tượng 78
5.4.3 Xuất tập tin thư viện liên kết động theo chuẩn COM 79
5.4.4 Đăng ký thư viện dll với windows 80
5.4.5 Tóm tắt quy trình tạo lớp đối tượng và đăng ký với windows 81
5.5.1 Tạo tập tin Personal GDB 82
5.5.2 Nhập dữ liệu 85
5.5.3 Gán hành vi cho Feature Class 87
5.6 TẠO GIAO DIỆN TƯƠNG TÁC 88
5.7 VẬN HÀNH THỬ NGHIỆM 89
5.8 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 101
CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 102
6.1 KẾT LUẬN 102
6.1.1 Kết quả đạt được của đề tài 102
6.1.2 Ý nghĩa của đề tài 102
6.2 ĐỀ XUẤT HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 102
6.3 NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI 103
Trang 106.3.1 Những đóng góp 103
6.3.2 Hạn chế của đề tài 103
TÀI LIỆU THAM KHẢO 103
LÝ LỊCH TRÍCH NGANG 106
Phụ lục 1 107
Trang 11DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 2.1: Ba thành phần của một đối tượng 15
Hình 2.2: Mô hình hướng đối tượng 17
Hình 2.3: Cấu trúc dòng sản phẩm phần mềm ArcGIS 21
Hình 2.4: Giao diện phần mềm ArcMap 22
Hình 2.5: Giao diện phần mềm ArcCatalog 23
Hình 2.6: Giao diện ArcToolbox và ModelBuilder 24
Hình 2.7: Kiến trúc Geodatabase 25
Hình 2.8: Feature Dataset trong ArcCatalog 25
Hình 2.9: Feature Class trong ArcCatalog 26
Hình 2.10: Thể hiện đối tượng lên lưới tọa độ 26
Hình 2.11: Cách chiếu đối tượng lên bề mặt trái đất 26
Hình 2.12: Các thuộc tính của một ngôi nhà 27
Hình 2.13: Ba kiểu dữ liệu phụ của đối tượng Nhà 27
Hình 2.14: Mối quan hệ giữa các đối tượng 27
Hình 2.15: Một ví dụ về chuẩn giới hạn kiểu dữ liệu nhà 28
Hình 2.16: Một ví dụ về việc thể hiện các quy tắc 28
Hình 2.17: Mối quan hệ topology trong mặt phẳng 28
Hình 2.18: Kế thừa của các đối tượng 29
Hình 2.19: Mối quan hệ giữa các bảng 31
Hình 2.20: Kiến trúc geodatabase đa tầng 32
Hình 2.21: Quy trình tương tác giữa ứng dụng và COM 33
Hình 2.22: Sơ đồ mối quan hệ các đối tượng mở rộng trong Geodatabase 34
Hình 2.23: Sơ đồ tạo ra Geodatabase 36
Hình 2.24: Các công cụ trong Generalization Toolset 37
Hình 2.25: Aggregate Polygons 37
Hình 2.26: Collapse Dual Lines To Centerline 38
Hình 2.27: Dissolve 38
Trang 12Hình 2.28: Eliminate 38
Hình 2.29: Simplify Building 39
Hình 2.30: Simplify Line 39
Hình 2.31: Smooth Line 39
Hình 2.32: Làm trơn đa giác 39
Hình 2.33: Hộp thoại Simplify Building 40
Hình 2.34: Công cụ Geoprocessing 41
Hình 2.35: Các bước mô hình bằng Model Builder 41
Hình 2.36: Mô hình sử dụng hai công cụ Aggregate Polygons và Simplify Building 41
Hình 2.37: Dữ liệu ban đầu 42
Hình 2.38: Kết hợp và đơn giản đối tượng 42
Hình 2.39: Tạo Marco sử dụng Tollbox 42
Hình 2.40: Chạy một ứng dụng Macro 43
Hình 2.41: Hàm Generalize của IPolycurve 44
Hình 2.42: Giao tiếp của ArcObjects với các ứng dụng khác 45
Hình 2.43: Môi trường lập trình VBA tích hợp trong ArcMap 46
Hình 2.44: Môi trường lập trình VB6 47
Hình 2.45: Môi trường lập trình VC++ 48
Hình 2.46:Sơ đồ hoạt động 48
Hình 2.47: Đối tượng 49
Hình 2.48: Lớp đối tượng 49
Hình 2.49: Giao diện 49
Hình 2.50: Mối liên kết 50
Hình 2.51: Tổng quát hóa 50
Hình 2.52: Tổng hợp 50
Hình 2.53: Mô hình UML ArcInfo 51
Hình 3.1: Mô hình tổng quan hệ thống 52
Hình 3.2: Mô hình liên kết đối tượng 53
Hình 3.3: Sơ đồ liên kết giữa thuộc tính và hành vi 55
Trang 13Hình 3.4: Kiến trúc hệ thống 56
Hình 5.1:Sơ đồ tạo geodatabase 75
Hình 5.2: Đối tượng đường bộ Hình 5 3: Đối tượng Nhà 76
Hình 5.4: Các bước xuất ra file XML 77
Hình 5.5: Lưu file XML 77
Hình 5.6: Thông báo thành công 77
Hình 5.7: Các modul trong VB6 78
Hình 5.8: Công cụ tạo tập tin dll trong VB6 79
Hình 5.9: Kiểm tra các thông số trước khi xuất 80
Hình 5.10: Thực hiện đăng ký 80
Hình 5.11: Thông báo đã đăng ký thành công 80
Hình 5.12: Quy trình tạo lớp đối tượng và đăng ký với windows 81
Hình 5.13: Tạo file Personal Geodatabase 82
Hình 5.14: Mở Schema Wizard 82
Hình 5.15: Kích hoạt biểu tượng 83
Hình 5.16: Chọn file XML đã lưu ở trên 83
Hình 5.17u: Các feature Class trong lược đồ 83
Hình 5.18: Chọn hệ quy chiếu 84
Hình 5.19: Kiểm tra các thuộc tính 84
Hình 5.20: Xem kết quả trong ArcCatalog 84
Hình 5.21: Cách lấy công cụ tải dữ liệu 85
Hình 5.22: Chuyển sang chế độ Edit 85
Hình 5.23: Chọn dữ liệu nguồn 86
Hình 5.24: Chọn các trường tương ứng 86
Hình 5.25: Tóm tắt trước khi thực hiện 87
Hình 5.26: Mở ThisDocument 87
Hình 5.27: Chọn Feature Class 88
Hình 5.28: Cập nhật thành công cho duongBo 88
Trang 14Hình 5.29: Giao diện đối tượng đường 88
Hình 5.30: Giao diện đối tượng nhà 89
Hình 5.31 : Bắt đầu biên tập 90
Hình 5.32: Chọn công cụ Select Features trên Toolbox 91
Hình 5.33: Xác định tỷ lệ cần tổng quát hóa 91
Hình 5.34: Chọn thuật toán cần sử dụng 91
Hình 5.35: Xác định độ dời offset tương ứng với tỷ lệ 91
Hình 5.36: Chọn chức năng Validate Features trên thanh công cụ 92
Hình 5.37: Kết quả đơn giản hóa đường sông ở tỷ lệ 1:25.000 đưa về tỷ lệ 1:50.000 92
Hình 5.38: Thuật toán Douglas Peuker 93
Hình 5.39: Thuật toán Lang 93
Hình 5.40: Thông số nhập vào cho đối tượng đường 94
Hình 5.41: Một góc các đối tượng nhà ở tỷ lệ 1:2000 95
Hình 5.42 : Bắt đầu biên tập 95
Hình 5.43: Chọn chức năng Lấy ID gần kề 1 khoảng Offset (GetOIDNear()) 95
Hình 5.44: Chọn chức năng Validate Features trên thanh công cụ để thực hiện lệnh 96
Hình 5.45: Các đối tượng bị chia cắt bởi một tuyến đường 96
Hình 5.46: Chọn chức năng “Loại bỏ đối tượng đối diện con đường” 97
Hình 5.47: Chọn chức năng Validate Features trên thanh công cụ để thực hiện lệnh 97
Hình 5.48: Chọn chức năng “Loai bỏ đối tượng khác loại nhà” 98
Hình 5.49: Chọn chức năng Validate Features trên thanh công cụ để thực hiện lệnh 98
Hình 5.50: Chọn chức năng Tạo nhóm IDs 99
Hình 5.51: Chọn chức năng Validate Features trên thanh công cụ để thực hiện lệnh 99
Hình 5.52: Kết quả gộp các đối tượng có cùng nhóm và hiển thị ở tỷ lệ 1:5000 100
Hình 5.53: Dữ liệu ban đầu hiển thị ở tỷ lệ 1:5000 100
Trang 15DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Thuộc tính của một lớp đối tượng 31
Bảng 2.2: GDB_ObjectClasses 34
Bảng 4.1: Bảng thuộc tính lớp Đường bộ 60
Bảng 4.2: Bảng thuộc tính phụ loaiDuongBo 60
Bảng 4.3: Bảng thuộc tính loạiChatLieuTraiMat 61
Bảng 4.4: Bảng thuộc tính lớp nhà 61
Bảng 4.5: Bảng gán trọng số trường loaiChatLieuTraiMat 65
Bảng 4.6: Các giá trị tiểu chuẩn TQH nhà 66
Bảng 5.1: Bảng thuộc tính lớp đường bộ 88
Bảng 5.2: Bảng thuộc tính lớp đường bộ 89
Bảng 5.3: Bảng dữ liệu đã cập nhật các trọng số k,w 90
Bảng 5.4: Bảng dữ thuộc tính của đối tượng nhà Trường OIDNear=0 94
Bảng 5.5: Bảng dữ thuộc tính của đối tượng nhà sau khi cập nhật trường OIDNear 96
Bảng 5.4: Bảng dữ liệu thuộc tính của 3 đối tượng trên hình 5.43 96
Bảng 5.7: Bảng dữ liệu thuộc tính của 3 đối tượng trên hình 5.43 97
Bảng 5.8: Kết quả sau khi loại bỏ giá trị gần kề của các đối tượng khác loại nhà 98
Bảng 5.9: Kết quả sau khi loại bỏ giá trị gần kề của các đối tượng khác loại nhà 99
Trang 16ESRI Environmental Systems Research Institute EXCLSID Extension Class ID
DB Database
DBMS Database Management System
DLL Dynamic Linked Library
GIS Geographical Information System
GDB Geodatabase
TQHTĐ Tổng quát hóa tự động
VBA Viasul Basic for Application
Danh sách các thuật ngữ dịch trong luận văn
Class Lớp
Object Class Lớp đối tượng
Class Extension Lớp mở rộng
Feature Đối tượng bản đồ
Feature Class Lớp không gian
Custom feature Đối tượng bản đồ tùy biến
Validation Rules Những quy tắc kiểm tra
Framework Công việc khung
Implemente Triển khai
Trang 17MỞ ĐẦU Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu giải pháp xây dựng cơ sở dữ liệu không gian hỗ trợ một số hành vi tổng quát hóa tự động dữ liệu bản đồ
Đối tượng nghiên cứu
- Cơ sở dữ liệu không gian GDB của hãng ESRI;
- Các đối tượng bản đồ và tổng quát hóa các đối tượng này trong GDB;
Giới hạn phạm vi nghiên cứu
- Đề tài không nhằm mục đích xây dựng một bộ tiêu chuẩn hoặc những trọng số tiêu chuẩn cho việc tổng quát hóa bản đồ, mà chỉ nhằm giới thiệu việc xây dựng một phương pháp tổng quát hóa dựa trên kỹ thuật hướng đối tượng quan hệ của cơ sở dữ liệu không gian GDB của hãng ESRI Do đó mô hình chính mà đề tài đưa ra là giới thiệu một cách tiếp cận mới về việc thiết kế và sử dụng cơ sở dữ liệu không gian GDB
- Đề tài tập trung vào việc xây dựng hành vi tổng quát hóa cho các đối tượng bản
đồ trong cơ sở dữ liệu địa lý GDB của hãng ESRI Mỗi đối tượng bản đồ sẽ tự động xác định trước các trọng số cần thiết cho việc tổng quát hóa bản đồ Tuy nhiên, mô hình này vẫn trên cơ sở mô hình tương tác (interactive) và cần có sự tham gia của người sử dụng
- Phạm vi nghiên cứu của đề tài chỉ gói gọn trong việc xây dựng một số các hành
vi tổng quát hóa cơ bản cho một tỷ lệ bản đồ, cụ thể là bản đồ nền địa hình tỷ lệ 1:2000
để đưa xuống tỷ lệ nhỏ hơn 1:10 000
- Dữ liệu sử dụng: Lớp đối tượng đường giao thông và lớp dân cư - lớp nhà
- Khu vực nghiên cứu là địa bàn Huyện Tân An, Tỉnh Long An
Nội dung nghiên cứu
- Tìm hiểu hiện trạng những vấn đề nghiên cứu
- Nghiên cứu tài liệu và một số vấn đề có liên quan đến hành vi trong cơ sở dữ liệu và khái niệm tổng quát hóa bản đồ
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết
o Lý thuyết tổng quát hóa bản đồ và tổng quát hóa bản đồ tự động
o Một số quy định về tổng quát hóa bản đồ
o Lý thuyết về cơ sở dữ liệu hướng đối tượng và hướng đối tượng quan hệ, trong đó nhắm đến đối tượng mở rộng của GDB
o Lý thuyết về mô hình hóa đối tượng UML
o Lý thuyết về lập trình hướng đối tượng và mô hình đối tượng thành phần (COM-Component Objects Model)
- Nghiên cứu khả năng sử dụng công cụ ArcToolbox để hỗ trợ cho việc tổng quát hóa
- Nghiên cứu cấu trúc GDB và khả năng mở rộng đối tượng có xác lập hành vi
Trang 18- Nghiên cứu về những ràng buộc toàn vẹn về không gian có thể có trong cơ sở
dữ liệu không gian
- Phân tích, thiết kế cơ sở dữ liệu và giải thuật cho hành vi tổng quát hóa dữ liệu bản đồ
- Lập trình hiện thực hành vi tổng quát hóa bản đồ
- Nghiên cứu khả năng áp dụng và lãnh vực đóng góp thực tiễn của đề tài Định hướng phát triển trong tương lai
Phương pháp nghiên cứu và cách tiếp cận
- Cách tiếp cận đề tài: Sử dụng cách tiếp cận hệ thống Phân tích các thành phần
và mối quan hệ giữa các thành phần để đưa ra mô hình hệ thống phù hợp với
mục tiêu đề tài
- Phương pháp phân tích tổng hợp tài liệu
o Nghiên cứu tài liệu, cơ sở lý thuyết của những vấn đề có liên quan dẫn đến dẫn đến việc xác định mục tiêu và phương pháp thực hiện đề tài
- Phương pháp phân tích, thiết kế hệ thống
o Dựa trên cơ sở lý thuyết đã được nghiên cứu; dựa trên mục tiêu của đề tài
để đưa ra mô hình hệ thống phù hợp
- Phương pháp mô hình hóa
o Vận dụng để đề xuất mô hình của hệ thống và hiện thực mô hình
Những kỹ thuật hỗ trợ nghiên cứu
- ArcInfo 9.2, 9.3 – Môi trường phát triển tích hợp cho việc thi hành toàn bộ hệ thống
- CASE Tools hỗ trợ xây dựng GDB
o Microsoft Visio 2007 – Để thiết kế mô hình bằng ngôn ngữ UML
o Code Generate Wizard cho ngôn ngữ C++ 6.0
o Sử dụng Schema Wizard của ArcGIS trong ArcCatalog
- Microsoft Visual Basic, C++ 6.0 Dùng để lập trình những hành vi trong GDB
Bố cục của báo cáo
Báo cáo gồm 5 chương và 2 phụ lục cùng với nhiều hình vẽ và biểu bảng minh hoạ
Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Nghiên cứu cơ sở lý thuyết
Chương 3: Mô hình tổng quan cơ sở dữ liệu
Chương 4: Phân tích thiết kế cơ sở dữ liệu
Chương 5: Triển khai vận hành cơ sở dữ liệu
Chương 6: Kết luận và đề xuất hướng phát triển của đề tài
Trang 19CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Cho đến hiện nay, công nghệ máy tính đã phát triển rất nhanh và đã đem lại nhiều ích lợi thiết thực cho con người Máy tính đã dần dần trở nên công cụ đắc lực trợ giúp con người trong nhiều lãnh vực khác nhau Trước đây khi công nghệ thông tin địa lý còn chưa phát triển, thì việc thành lập bản đồ đòi hỏi thời gian rất dài, tốn nhiều chi phí mà còn thiếu chính xác nữa Nhưng nay máy tính đã hỗ trợ một cách đắc lực trong quá trình thành lập bản đồ Có thể nói tất cả các công đoạn, bắt đầu từ khâu thành lập, biên tập, in
ấn đến tra cứu đã trở nên nhanh hơn và chính xác hơn
Xu hướng hiện nay mà các nước tiên tiến đã và đang hướng đến là xây dựng cơ sở
dữ liệu bản đồ đa tỷ lệ phủ trùm toàn bộ lãnh thổ bao gồm tập hợp các bản đồ tỷ lệ lớn với mức độ thể hiện nội dung chi tiết nhất có thể và các bản đồ tỷ lệ nhỏ hơn được tổng quát hóa ở các mức độ khác nhau tùy theo tỷ lệ và mục đích sử dụng Lợi ích rất thiết thực mang lại là dữ liệu luôn đảm bảo đồng nhất, giảm chi phí thành lập và nâng cao được chất lượng bản đồ Muốn thực hiện được điều đó thì phải có các giải pháp tổng quát hóa (TQH) bản đồ tự động đáp ứng nhu cầu đặt ra
Tuy nhiên cho đến hiện nay, các công cụ tổng quát hóa được đưa ra chủ yếu dành cho tổng quát hóa các đối tượng độc lập và đòi hỏi phải có sự can thiệp nhiều của các kỹ thuật viên Bản đồ có khả năng mang thông tin một cách xuất sắc, các đối tượng trên đồ rất nhiều và có mối quan hệ phức tạp và cực kỳ khó định lượng Chính vì vậy, cho đến nay cũng chưa có giải pháp tổng quát hóa bản đồ nào mang tính toàn diện và hoàn toàn tự động cả
Trong sản xuất hiện nay quá trình TQH được các tác nghiệp viên thực hiện trên bản đồ số với những công cụ xử lý đồ họa của các phần mềm CAD/GIS Những công cụ này có thể là những công cụ biên tập thông thường hoặc có thể là những công cụ hỗ trợ TQH chuyên dụng được trang bị trong các gói phần mềm
Việc hiện thực bài toán tổng quát hóa bản đồ tự động trên cơ sở công nghệ GIS hiện nay được triển khai theo nhiều phương án khác nhau Một số phương án phổ biến có thể liệt kê ra như: xây dựng mô hình xử lý bằng ngôn ngữ kịch bản (như ModelBuilder của hãng ESRI), viết script để sử dụng các công cụ tổng quát hóa sẵn trong các bộ phần mềm GIS, xây dựng các modul chuyên biệt bằng các ngôn ngữ cấp cao như VBA, VB,
Trang 20VC++, VB.NET, C#, Java kết hợp với các ActiveX Component xử lý bản đồ của các hàng phần mềm GIS (như MapObjects, ArcObjects, MapXtreme, )
Các phương án tổng quát hóa bản đồ nêu trên (cả các phương án tổng quát hóa tự động và thao tác trực tiếp của tác nghiệp viên) mặc dù khác nhau nhưng có chung một đặc điểm về tiếp cận với dữ liệu là những thao tác xử lý, biến đổi dữ liệu đều được thực hiện từ bên ngoài cơ sở dữ liệu Cách tiếp cận với dữ liệu như vậy hoàn toàn đúng đắn và hết sức tự nhiên Tuy nhiên, còn có một cách tiếp cận khác, hay hơn, tiên tiến hơn là hiện thực xử lý, biến đổi dữ liệu ở ngay trong cơ sở dữ liệu
Một cơ sở dữ liệu không gian trong đó các đối tượng có khả năng tự xác định các thuộc tính của mình và tùy vào hoàn cảnh có thể thực hiện một số các hành vi tương ứng như thể hiện ra trên bản đồ hoặc tự chọn lựa cách đơn giản hóa chính mình về mặt không gian sẽ đem lại lợi ích rất lớn cho lĩnh vực thông tin địa lý hiện nay Trong thành lập bản
đồ, khi một đối tượng tự xác định các thuộc tính không gian, sẽ làm giảm thiểu sai sót trong quá trình biên tập, trong việc hiển thị bản đồ ở những tỷ lệ khác nhau, những đối tượng tự động xác định cách thể hiện ra màn hình như là dịch chuyển khi có xung đột với một đối tượng khác có độ ưu tiên cao hơn hoặc tự chọn các ký hiệu thay thế Với cách tiếp cận thông thường thì người dùng phải quản lý các đoạn mã rời rạc để xử lý các đối tượng bản đồ và khi cài đặt một cơ sở dữ liệu thì người dùng phải cài đặt một chương trình đi kèm để quản lý và xử lý cơ sở dữ liệu của mình Ngược lại, với cách tiếp cận mới này, khi đã gắn kết các hành vi cho đối tượng bản đồ thì người dùng không cần phải viết các đoạn mã xử lý bản đồ mà chỉ cần gởi các thông báo kích hoạt hành vi đến các lớp đối tượng bản đồ
Trong các giải pháp quản lý, lưu trữ dữ liệu không gian hiện nay, geodatabase của hãng ESRI được coi là một giải pháp vượt trội, được nhiều người dùng chấp nhận và sử dụng Giải pháp này dựa trên mô hình cơ sở dữ liệu hướng đối tượng-quan hệ nên trong
đó các đối tượng dữ liệu có cả các thuộc tính và hành vi Tuy nhiên geodatabase hỗ trợ khả năng hướng đối tượng như thế nào, làm sao có thể hiện thực các hành vi xứ lý dữ liệu (ví dụ như các thao tác tổng quát hóa bản đồ) vào cơ sở dữ liệu một cách hiệu quả để áp dụng vào thực tế vẫn là một vấn đề cần có những nghiên cứu và thử nghiệm Đó chính là
lý do hình thành đồng thời là vấn đề cần giải quyết chủ yếu của đề tài này
Trang 211.2 TỒNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
1.2.1 Các nghiên cứu trong nước
Tại Việt Nam đã có một số nghiên cứu đánh giá các phần mềm tổng quát hóa bản
đồ hiện có trên thế giới, tình hình áp dụng tại các cơ quan đo đạc bản đồ trên thế giới, nghiên cứu qui trình tổng quát hóa bản đồ thủ công, xác định khả năng tự động hóa, đề ra các nguyên tắc tổng quát hóa với mục đích xây dựng qui trình ứng dụng các phần mềm nước ngoài cho tổng quát hóa thành lập bản đồ địa hình số của Việt Nam Tuy nhiên giới chuyên môn vẫn chưa được tiếp cận với các kết quả nghiên cứu này
Ngoài ra các công cụ tổng quát hóa có sẵn trong các phần mềm thương mại thông dụng cũng được các cơ sở sản xuất và nghiên cứu quan tâm ứng dụng để giảm bớt chi phí
và nâng cao chất lượng thành lập bản đồ số Các công cụ này tương đối nghèo nàn, chủ yếu dành cho TQH các đối tượng độc lập, đòi hỏi sự can thiệp của kỹ thuật viên ở nhiều công đoạn Việc tổng quát hoá mạng lưới, đặc biệt là mạng lưới các đối tượng hình tuyến như giao thông, thuỷ hệ, các đường cấu trúc địa hình , khi thể hiện các đặc điểm mật
độ, phân bố, cấu trúc của toàn hệ thống hiện hoàn toàn dựa vào kinh nghiệm chuyên môn
và quan điểm thẩm mỹ của người biên tập
Trong số công trình nghiên cứu tương đối sâu về tổng quát hóa bản đồ có thể kể đến “Báo cáo tổng kết chi tiết kết quả đề tài Nghiên cứu cơ sở lý luận và công nghệ thành lập bản đồ địa hình cơ bản ở Việt nam ứng dụng công nghệ mô hình số địa hình” (Vũ Bích vân và nnk,1991) Báo cáo đề cập đến đặc điểm và các yêu cầu về tổng quát hóa trong thành lập bản đồ địa hình bằng phương pháp biên vẽ Đề tài Nghiên cứu một số vấn
đề về tổng quát hóa bản đồ và ứng dụng trong các hệ thông tin địa lý (Đặng Văn Đức và nnk, 2003) tập trung vào các thuật toán tổng quát hóa dữ liệu raster Báo cáo kết quả đề tài nghiên cứu ứng dụng công nghệ tổng quát hóa bản đồ địa hình theo công nghệ số cho dải tỷ lệ 1: 25 000-1:50000 (Nguyễn Thị Phương và nnk, 2006) đề cập đến một số vấn đề
lý luận về tổng quát hóa bản đồ địa hình theo hướng công nghệ số trên cơ sở ứng dụng các công cụ của phần mềm ArcGIS như chọn bỏ theo thuộc tính, giản lược đường, gộp vùng v.v dưới dạng một extention của ArcGIS 9.2 Báo cáo kết quả đề tài "Tự động hóa thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất trên cơ sở thông tin bản đồ địa chính số" [1] tập trung vào ứng dụng các công cụ tổng quát hóa vùng cho trong thành lập bản đồ hiện trạng
sử dụng đất và thử nghiệm phần mềm hỗ trợ ghép biên tự động, gộp vùng, giản lược
Trang 22đường bao và biên tập khung bản đồ trong thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất từ các
tư liệu địa chính Đề tài này sử dụng ngôn ngữ lập trình C# và MapExtreme để xây dựng các modul tổng quát hóa
Năm 2007, đề tài nghiên cứu khoa học cấp bộ: “Nghiên cứu cơ sở khoa học tổng quát hoá bản đồ tự động và xây dựng phần mềm tổng quát hoá bản đồ từ dữ liệu bản đồ địa hình tỷ lệ lớn hơn” do TS Đồng Thị Bích Phương thực hiện Đề tài sử dụng ngôn ngữ lập trình C# và bộ thư viện ArcEngine của ArcGIS để xây dựng ứng dụng và tổng quát hóa bằng cách sử dụng các công cụ tổng quát hóa bản đồ đã được viết sẵn trong bộ ArcToolbox [6-p75]
Qua nhiều nghiên cứu về cách thức thực hiện tổng quát hóa các đối tượng bản đồ
ở trên, chưa có cách tiếp cận nào nói đến việc cài đặt và sử dụng hành vi trong cơ sở dữ liệu không gian Điều này minh chứng rằng hành vi của đối tượng chưa được quan tâm
và hay bị lãnh quên trong các hệ thống GIS tuy khái niệm hướng đối tượng trong GIS đã
có từ nhiều năm trở lại đây Do đó có thể nói hướng tiếp cận hướng đối tượng trong cơ sở
dữ liệu không gian cần phải được quan tâm và nghiên cứu nhiều hơn
1.2.2 Các nghiên cứu ngoài nước
Trong khoảng 30 năm trở lại đây đã có nhiều nỗ lực của các chuyên gia toán học, địa lý, bản đồ và công nghệ thông tin để phát triển các phương pháp, giải thuật, công cụ tổng quát hóa tự động Các công cụ TQHTĐ trong thời kỳ đầu được xây dựng chủ yếu nhằm mục đích giảm nhẹ lao động trong thành lập bản đồ bằng cách mô phỏng các thao tác tổng quát hóa trong thành lập bản đồ truyền thống
Để phân biệt mức độ tự động trong tổng quát hóa các nhà bản đồ đưa ra thuật ngữ Tổng quát hóa hoàn toàn tự động (On-the-fly, Real - time) và Tổng quát hóa trên màn hình (On-screen) hoặc tương tác (interactive) Các vấn đề của tổng quát hóa hoàn toàn tự động hiện chưa được giải quyết trọn vẹn Các phần mềm thương mại thường cung cấp các giải pháp TQH On screen đòi hỏi các mức độ can thiệp khác nhau của kỹ thuật viên trong quá trình TQH
Hiện đang có hai xu hướng rõ rệt trong nghiên cứu tổng quát hóa tự động Trong khi tổng quát hóa bản đồ (cartographic generalisation), còn gọi là tổng quát hóa hình học,
có mục đích chính là thành lập bản đồ, chú trọng nhiều hơn đến việc thể hiện các đối tượng theo các qui tắc của bản đồ học truyền thống thì các nghiên cứu về tổng quát hóa
Trang 23mô hình (model generalisation, database generalisation) có mục đích tạo ra các gói, tập
dữ liệu từ CSDL ban đầu
Trước đây các nghiên cứu về tổng quát hóa tự động tập trung vào xây dựng các giải thuật và công cụ dành cho tổng quát hóa hình học, mô phỏng thao tác của kỹ thuật viên Chẳng hạn, các giải thuật tổng quát hóa các yếu tố hình tuyến độc lập như giải thuật làm trơn đường Douglass-Peuker (1973) và giải thuật approximation của Li-Openshaw (1993) đã được áp dụng trong nhiều phần mềm thương mại
Có thể kể đến một số công trình nghiên cứu quan trọng, có nhiều ảnh hưởng đối với các nghiên cứu lý thuyết và ứng dụng tổng quát hóa tự động như McMaster và Shea - Generalization in Digital Catorgraphy (1992) trình bày một cách có hệ thống các vấn đề tổng quát hóa đối với bản đồ số GIS and Generalization: Methodology and Practice (Muller, Weibel và nnk, 1995) đề cập đến mối liên hệ giữa bản đồ và hệ thống thông tin địa lý, vai trò của tổng quát hóa trong xây dựng và duy trì cơ sở dữ liệu
EU vừa qua đã tài trợ cho nhiều dự án nghiên cứu về tự động tổng quát hóa như AGENT và MAGNET Kết quả nghiên cứu của các dự án này là cơ sở để phát triển hệ thống Clarity (Laser-Scan) hiện đang được sử dụng để thành lập bản đồ 1: 50 000 , 1: 250
000 từ bản đồ tỷ lệ 1: 1250 và 1: 2500 ở Anh và đang thành lập bản đồ và các datasets tỷ
lệ 1: 50 000 từ tỷ lệ 1: 10 000 tại Đan Mạch
Nói chung, các nước có diện tích lãnh thổ lớn thì việc áp dụng các giải pháp TQHTĐ có nhiều khó khăn Các nước có nhiều thành tựu trong nghiên cứu và áp dụng TQHTĐ và CSDL phủ trùm là các nước có công nghệ bản đồ phát triển và có diện tích tương đối nhỏ
Qua tìm hiểu về các nghiên cứu tổng quát hóa bản đồ trên thế giới, riêng có dự án nghiên cứu AGENT đã xây dựng các đối tượng dựa trên quan điểm hướng đối tượng, mô phỏng mỗi đối tượng là một nhân tố có các hành vi Ngoài ra cũng có nhiều bài báo và nghiên cứu nói về hành vi trong geodatabase như của Bright Osei Twumasi (2002)[17]
hay là của Tom Wesp, AICP và Henry Hagemeier của hãng ESRI [18]
CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Trang 242.1 TỔNG QUÁT HÓA BẢN ĐỒ
2.1.1 Khái niệm về tổng quát hóa bản đồ
Bản đồ là hình ảnh tổng quan thu nhỏ trong một lưới chiếu của bề mặt trái đất, bề mặt các vật thể không gian ngoài trái đất, thể hiện trên đó các đối tượng bằng một hệ thống các ký hiệu
Tổng quát hoá bản đồ hay đơn giản là tổng quát hoá (generalization) là quá trình lấy bỏ và tổng hợp hình ảnh các đối tượng trên bản đồ tương ứng với mục đích, tỷ lệ và đặc điểm khu vực thể hiện Bản chất của tổng quát hoá là thực hiện lấy bỏ và tổng hợp sao cho có thể bảo toàn được ở mức cao nhất những nét điển hình và những đặc điểm đặc trưng của khu vực được mô tả bằng bản đồ Nói cách khác, tổng quát hoá thể hiện trong việc tổng hợp các đặc trưng về lượng và chất của các đối tượng, thay thế những khái niệm đơn lẻ cụ thể bằng những khái niệm tổng quát hơn, trong việc kết xuất những hình ảnh rõ nét đặc trưng về sự phân bố không gian [6]
Những yếu tố quan trọng nhất của tổng quát hoá thể hiện ngay trong định nghĩa, đó là: mục đích sử dụng, tỷ lệ bản đồ và đặc điểm khu vực bản đồ thể hiện Ngoài ra, còn có thể
kể đến những yếu tố khác như: chuyên đề và loại bản đồ, hiện trạng tư tài liệu, phương pháp trình bày bản đồ …
Sự tác động của mục đích sử dụng bản đồ đến nội dung thể hiện ở sự tương quan của các đối tượng và mục đích của bản đồ Các đối tượng được thể hiện chi tiết trên bản
đồ chỉ khi chúng đáp ứng được đúng mục đích sử dụng của bản đồ Ngược lại, nếu không đáp ứng được mục đích (của bản đồ), chúng chắc chắn sẽ bị loại bỏ khỏi nội dung bản đồ
Tỷ lệ xác định tương quan diện tích bản đồ và diện tích thế giới thực được bao phủ bởi bản đồ Khi thay đổi từ tỷ lệ lớn sang tỷ lệ nhỏ hơn xảy ra hiện tượng hai mặt Đầu tiên, diện tích bản đồ bị giảm đi so với diện tích thực địa kéo theo sự bắt buộc phải thực hiện tác vụ lấy bỏ và tổng hợp Mặt khác, diện tích bao phủ của tờ bản đồ tăng lên sẽ ảnh hưởng đến việc đánh giá mức độ chi tiết của nội dung bản đồ Một số đối tượng được thể hiện trên bản đồ tỷ lệ lớn ban đầu sẽ bị mất ý nghĩa khi tỷ lệ bản đồ giảm xuống và sẽ
bị loại bỏ
Ảnh hưởng của yếu tố đặc điểm khu vực làm bản đồ được thể hiện chính trong bản chất của quá trình tổng quát hoá Đó là lấy bỏ và tổng hợp các đối tượng nội dung phải đảm bảo yêu cầu bảo toàn ở mức cao nhất những nét điển hình và những đặc điểm đặc
Trang 25trưng của khu vực được mô tả bằng bản đồ Lấy bỏ và tổng hợp các đối tượng là những thao tác bắt buộc khi tiến hành tổng quát hoá, tuy nhiên ở một chừng mực nào đó nó đồng thời sẽ phá hỏng hình mẫu của thế giới thực Mâu thuẫn này cũng chính là một trong những vấn đề nan giải khi thực hiện tự động hoá quá trình tổng quát hoá bản đồ
Ngoài những yếu tố kể trên, có một số những yếu tố khác cũng ảnh hưởng đến quá trình tổng quát hoá Chủ đề và loại bản đồ sẽ quy định ưu thế thể hiện của một số nhóm các đối tượng nào đó so sánh với những nhóm khác, còn hiện trạng tư tài liệu sẽ xác định khả năng thể hiện một cách chi tiết các đối tượng nội dung bản đồ trên cơ sở mục đích và
tỷ lệ của bản đồ Cuối cùng, sự trình bày quy định khả năng phản ảnh một khối lượng thông tin cao nhất trong điều kiện phải đảm bảo tốt tính trực quan của bản đồ
Tổng quát hoá là một quá trình trừu tượng hoá phức tạp, đa dạng thể hiện trong việc tổng hợp các đặc điểm không gian và đặc tính nội dung, các chỉ số định lượng cũng như định tính, trong việc lấy bỏ các đối tượng trên bản đồ Có thể phân biệt một số tác vụ liên quan đến nhau trong quá trình tổng quát hoá:
- Tổng hợp các đặc trưng định tính: thể hiện trong việc giảm số lượng các lớp đối tượng bản đồ, có thể hiểu đây là quá trình tổng hợp bảng phân loại đối tượng trên bản đồ;
- Tổng hợp các đặc trưng định lượng: thể hiện trong việc mở rộng khoảng phân chia
dữ liệu, thang chia dữ liệu (ví dụ khoảng cao đều đường đồng mức), tăng trọng số đối tượng (như số lượng dân cư);
- Chuyển đổi những đối tượng, hiện tượng hoặc khái niệm từ đơn giản sang phức tạp hơn bằng cách thay đổi ký hiệu đơn giản bằng những ký hiệu thể hiện những khái niệm mang tính tổng quát cao;
- Quá trình lấy bỏ thể hiện trong việc giới hạn nội dung bản đồ phù hợp với mục đích sử dụng, tỷ lệ và chủ đề Thông thường quá trình lấy bỏ được thực hiện bằng
2 chỉ số định lượng: trị kiểm soát (censor) và trị tiêu chuẩn (norm) Trị kiểm soát lấy bỏ có thể được hiểu như giá trị số đo (về kích thước, diện tích, chiều dài, khoảng cách …) tối thiểu của đối tượng được phép thể hiện trên bản đồ Còn trị tiêu chuẩn là giá trị tải trọng bản đồ tối ưu tính theo số lượng các đối tượng cùng loại;
Trang 26- Tổng hợp hình dạng là việc đơn giản hoá khía cạnh hình học hình dạng các đối tượng dạng đường và vùng trên bản đồ Trong quá trình thực hiện đơn giản hoá cần đặc biệt chú ý tuân thủ yêu cầu bảo toàn những hình dạng đặc trưng của các đối tượng và quan hệ tương quan giữa chúng;
- Tiếp hợp đường bao là việc hợp nhất một số đối tượng nhỏ gần nhau thành một đối tượng lớn hay có thể là kết quả của quá trình tổng hợp các đặc trưng định tính
và định lượng trên bản đồ;
- Dịch chuyển đối tượng là việc giải quyết mâu thuẫn giữa hình ảnh các đối tượng Thường được tiến hành sau khi thực hiện việc tổng hợp hình dạng và tiếp hợp đường bao
- Phóng đại hình ảnh đối tượng được thực hiện nhằm mục đích tăng vai trò so với kích thước của nó
Những thao tác tổng quát hoá kể trên có quan hệ chặt chẽ với nhau và hiện diện trong những những phương án kết hợp khác nhau tuỳ thuộc vào mục đích và chủ đề của bản đồ
2.1.2 Vấn đề tổng quát hóa bản đồ tự động
Phương pháp tổng quát hoá truyền thống có một số những ưu điểm như: phương pháp luận quen thuộc (đã được nghiên cứu kỹ), cách tiếp cận mềm dẻo khi loại bỏ và tổng hợp những đối tượng có quan hệ tương hỗ với nhau Tuy nhiên song song đó phương pháp truyền thống đi kèm với một loạt những yếu điểm điển hình: là một quá trình tốn rất nhiều công sức, đòi hỏi nhiều thời gian của các nhà biên tập bản đồ lão luyện, loại bỏ mang tính chủ quan và hệ quả là tạo ra những kết quả không đồng nhất
Mặc dù bản chất của tổng quát hóa là sự trừu tượng hóa nhưng thực tế cho thấy chính những tác vụ cụ thể của quá trình tổng quát hoá lại mang tính khách quan Quá trình này được thực hiện theo những quy định và yêu cầu kỹ thuật chặt chẽ bởi vậy có thể được tự động hoá từng phần Thêm vào đó, việc các ký hiệu của một tỷ lệ cho trước có những giá trị cố định biết trước (độ dày đường nét, kích thước ký hiệu, tỷ lệ màu tô, vv…) có thể giảm bớt những khó khăn khi đánh giá một cách định lượng nội dung của bản đồ
Khi tiến hành quá trình tự động hoá tổng quát hoá nội dung bản đồ địa hình việc thể hiện các yếu tố định tính và những mối quan hệ qua lại giữa chúng là khó khăn nổi
Trang 27bật Vấn đề này sẽ được giải quyết triệt để nếu dữ liệu được xử lý trong môi trường GIS
mà trong đó ngoài dữ liệu đồ họa còn có những dữ liệu về thông tin thuộc tính mô tả tính chất của các đối tượng Vấn đề quan hệ không gian của các đối tượng là chìa khoá thành công của quá trình thực hiện tổng quát hoá Trong phương pháp truyền thống, kinh nghiệm của tác nghiệp viên cần thiết không chỉ thuần tuý để đánh giá đặc trưng của khu vực làm bản đồ mà còn để giải quyết những quan hệ qua lại đa dạng và phức tạp giữa các đối tượng trên bản đồ Thậm chí một biên tập viên giàu kinh nghiệm cũng cảm thấy khó khăn khi giải quyết những mối quan hệ nói trên, trong khi đó máy tính chỉ có thể xác định một số lượng giới hạn những thông số định lượng đã được định hình trước giữa các đối tượng (khoảng cách, giao cắt…) Sự kết hợp giữa con người và máy tính trong chế độ tương tác sẽ giúp giảm thiểu những yếu điểm đặc trưng cho từng bên trong quá trình tổng quát hoá Khi đó con người sẽ có quyết định cuối cùng trong việc loại bỏ các đối tượng khi tổng quát hoá Mức độ thành công của việc tự động hoá trong trường hợp này sẽ được đánh giá theo mức độ can thiệp nhiều hay ít của con người vào quá trình tổng quát hoá [8]
Như vậy, có thể khẳng định rằng tự động hoá tổng quát hoá nội dung bản đồ có thể thực hiện được trong chế độ tương tác giữa người và máy trong GIS
2.1.3 Một số quy định về tổng quát hóa bản đồ
2.1.3.1 Các yêu cầu đối với việc tổng quát hoá bản đồ:
- Thể hiện các đối tượng tiêu biểu cùng các dấu hiệu của chúng đồng thời đảm bảo bảo toàn các đặc điểm đặc trưng riêng biệt của các đối tượng đơn lẻ
- Đơn giản hóa hình dạng ngoài của các đối tượng đồng thời phải bảo toàn sự tương đương chung về hình dáng (các nét đồng dạng cơ bản) giữa đối tượng ở thực địa
và hình ảnh của chúng trên bản đồ
- Bảo toàn ở mức độ cao nhất độ chính xác về vị trí của các điểm đặc trưng và các đường cơ bản Đồng thời đảm bảo sự tương quan vị trí giữa các đối tượng khi tổng hợp hình ảnh và thay đổi tỷ lệ bản đồ
- Kết hợp hợp lý để đảm bảo đồng thời mức tải thông tin lớn nhất trên tờ bản đồ và tính dễ đọc, dễ truy xuất thông tin trên bản đồ (hai yếu tố này thường phủ định lẫn nhau)
Trang 282.1.3.2 Tổng quát hóa dân cư
Để phản ánh điểm dân cư trên BĐĐH yêu cầu phải nêu được 4 đặc trưng quan trọng:
o Phân bố không gian và tổ chức mặt bằng của điểm dân cư
o Vai trò hành chính của điểm dân cư
o Cấp đô thị của điểm dân cư
o Số dân của điểm dân cư Như vậy trên BĐĐH khi biểu thị yếu tố dân cư cần phải đưa lên được các nội dung để nêu bật được 4 đặc điểm quan trọng
về điểm dân cư như đã nói ở trên
Quá trình TQH điểm dân cư trên BĐĐH chủ yếu là quá trình đơn giản hoá đồ hình mặt bằng của điểm dân cư khi thu về tỉ lệ nhỏ hơn Mức độ chọn lọc biểu thị trên từng tỉ lệ thường được qui định trong qui phạm, tuy nhiên chọn lọc như thế nào thì vẫn phải phụ thuộc vào kiến thức và kỹ năng của người biên tập [6]
Quá trình đơn giản hoá đồ hình mặt bằng điểm dân cư thành thị gồm những nội dung sau:
o Gộp ghép các nhà liền nhau thành khối nhà, ô phố, khối phố
o Phóng to một số đối tượng như đường phố, đình chùa, địa vật kinh tế - xã hội
o Biểu thị mối liên quan giữa điểm dân cư và các yếu tố khác như thuỷ hệ, dáng đất, đường giao thông
Bắt đầu từ tỉ lệ 1: 5.000 và 1: 10.000 được gộp ghép các nhà có khoảng cách gần nhau từ 0.3 mm trở xuống theo tỉ lệ bản đồ thành khối nhà hoặc các khối nhà có khoảng cách từ 0.3 mm trở xuống thành đồ hình mặt của ô phố, các đường phố vẽ theo tỉ lệ
Tỉ lệ 1: 25.000 và 1:50.000 có sự bỏ bớt một số đường phố phụ có độ rộng từ 0.3
mm trở xuống, nên có sự gộp các ô phố nhỏ thành ô phố lớn hơn Các khối nhà, hoặc nhà trong một ô phố có khoảng cách nhỏ hơn 1 mm cũng được gộp lại với nhau thành từng khối nhà cục bộ trong ô phố hay gộp toàn bộ thành đồ hình mặt bằng của ô phố
Trong khi đơn giản hóa điểm dân cư thành thị cần phải chú ý giữ lại đặc điểm quy hoạch và cấu trúc của đô thị Vì thế, trong khi đơn giản hóa đồ hình mặt bằng
Trang 29phải chú ý đến việc đơn giản hoá các yếu tố khác như: thuỷ hệ, địa hình, đường giao thông
Việc đơn giản hoá đồ hình mặt bằng điểm dân cư nông thôn chủ yếu gồm:
o Loại bỏ một số nhà ở vùng dày đặc
o Giản hoá đường viền (khung làng)
Điểm dân cư nông thôn bắt đầu từ tỉ lệ 1: 25.000 được tiến hành đơn giản hoá Trên bản đồ tỉ lệ 1: 25.000 hầu như biểu thị được đầy đủ các ngôi nhà có người ở Đường viền của điểm dân cư có thể gọi là khung làng có ý nghĩa ranh giới phân biệt đất thổ cư với xung quanh, khi thu nhỏ tỉ lệ phải tiến hành đơn giản hoá các khúc ngoặt nhỏ Các góc ngoặt dưới 30o có thể loại bỏ khi không ảnh hưởng đến hình dáng
cơ bản của khung làng và phóng to lên 1.5 lần để biểu thị khi là đặc trưng của hình dáng khung làng
2.1.3.3 Tổng quát hóa đường giao thông
Yếu tố đường giao thông bao gồm toàn bộ mạng lưới giao thông mặt đất Trên BĐĐH thể hiện đường sắt, đường bộ và các phương tiện vượt sông trên tuyến đường
Phân loại đường còn theo ý nghĩa hành chính: đường quốc lộ, đường liên tỉnh Đồng thời phải kể đến các công trình liên quan đến hoạt động của đường bộ: bến xe, cột cây số, biển chỉ đường, đoạn đường cấp cao, đoạn xẻ sâu, đoạn qua hầm Trạng thái hiện tại của đường: đã làm, đang làm, khó đi
Khi tổng quát hóa hệ thống đường giao thông cần thiết phải xét đến những nhân
tố như ý nghĩa kinh tế của đường, ý nghĩa hành chính, cấp hạng đường: căn cứ vào độ bền vững của vật liệu trải mặt và độ rộng của đường và mật độ mạng lưới đường
Trong mọi trường hợp biểu diễn đường giao thông đều phải theo nguyên tắc là
ưu tiên biểu thị đường cấp cao Khi một số đường cấp cao được biểu thị lên bản đồ thì kích thước của nó thường lớn hơn thực tế thì phải giải quyết việc xê dịch những đường cấp thấp hơn hoặc những địa vật kém quan trọng hơn Đường sắt là địa vật hình tuyến có ý nghĩa định hưóng quan trọng nhất Nếu đường ô tô và đường sắt đi sát nhau thì đường ô tô phải xê dịch vị trí để nhường vị trí cho đường sắt Khi đường ô tô (đường trải bê tông, nhựa, rải gạch đá cấp phối) đi sát đường bờ nước thì ký hiệu
Trang 30đường bờ nước không vẽ Nhưng các đường đất cấp thấp lại nhường vị trí cho đường
bờ nước [6]
Việc chọn bỏ đường giao thông chỉ thực hiện ở các tỷ lệ nhỏ Trên bản đồ tỉ lệ 1: 100.000 và lớn hơn biểu thị đầy đủ với cấp đường mòn ở tỉ lệ 1: 100.000 nếu có độ dài dưới 1 cm và không đi đến một địa vật nào hoặc không nối các điểm dân cư thì được chọn bỏ Các tỉ lệ 1: 25.000, 1: 50.000 và 1: 100.000 không biểu thị các loại bờ vùng, bờ thửa, bờ ruộng
2.2 TỔNG QUAN VỀ CÁC MÔ HÌNH CƠ SỞ DỮ LIỆU
2.2.1 Cơ sở dữ liệu quan hệ (RDB – Relational Database)
2.2.1.1 Một số đặc điểm
- Cơ sở dữ liệu (CSDL) quan hệ là mô hình phổ biến nhất trong các ứng dụng GIS Những Hệ quản trị CSDL quan hệ sau thường được sử dụng: INFO trong ARC/INFO, DBASE III đối với một số GIS cho máy tính cá nhân và ORACLE đối với các ứng dụng GIS lớn
- CSDL quan hệ là mô hình liên kết các mối quan hệ phức tạp của các đối tượng không gian
- Các đối tượng không gian được thể hiện trong các bảng gồm những mẫu tin với tập hợp các thuộc tính
- Mỗi bảng (gọi là quan hệ) chứa những số lượng thuộc tính khác nhau (gọi là bậc) Bậc của các thuộc tính được biết đến như những quan hệ n-bậc (unary, binary ) [2]
2.2.1.2 Những khái niệm quan trọng
Khoá (key) của quan hệ: tập con của các thuộc tính
o tạo nên chỉ số duy nhất.;
o không dư thừa dữ liệu;
o thuộc tính bất kỳ được chọn và tạo thành bảng cần đảm bảo khoá có tính duy nhất
Thuộc tính cơ bản (prime attribute): thuộc tính được liệt kê trong ít nhất một khoá
Trang 312.2.1.3 Ưu điểm của CSDL quan hệ
- Khả năng chỉnh sửa: bảng và các dòng có thể thêm vào dễ dàng;
- Có cơ chế kết hợp (join) quan hệ: dựa trên cơ sở lý thuyết đại số quan hệ, có khả năng mạnh và tính mềm dẻo cao;
- Xử lý nhanh: có thể sử dụng với các hệ điều hành đa nhiệm, hỗ trợ xử lý song song, cơ chế clustering, hỗ trợ đa người dùng
2.2.2 Cơ sở dữ liệu hướng đối tượng
2.2.2.1 Khái niệm hướng đối tượng
Một đối tượng là một đơn nguyên được gói gọn, được mô tả đặc điểm bằng các thuộc tính, tập hợp các định hướng và quy luật
Trong những hệ thống hướng đối tượng, một đối tượng được xác định bởi ba thành phần, gồm: Định danh, Trạng thái và Hành vi (Hình 2.1) [17]
Hình 2.1: Ba thành phần của một đối tượng
Mỗi đối tượng là duy nhất Định danh của đối tượng là một thuộc tính của một đối tượng mà nó là duy nhất phận biệt với các đối tượng khác (Khoshafian & Abnous, 1995)
Trạng thái của đối tượng được mô tả bằng giá trị của những thuộc tính tại thời điểm cụ thể hiện thời
Hành vi mô tả sự vận động của bản thân đối tượng và sự tương tác của nó với những đối tượng khác
Trang 322.2.2.2 Mối quan hệ giữa các đối tượng
Những đối tượng và lớp đối tượng không tồn tại một cách riêng biệt Có ba loại mối quan hệ chính giữa các đối tượng hoặc lớp đối tượng là: mối liên kết, tổng quát hóa và tập hợp
Mối liên kết (Association): Mối liên kết là một liên kết vật lý hoặc khái niệm
giữa các đối tượng, và chỉ rõ một số các lệ thuộc giữa các đối tượng Có ba loại mối liên kết: một-một, một-nhiều và nhiều-nhiều
Tổng quát hóa (Generalization): Tổng quát hóa là một mối quan hệ giữa một
lớp cha và một hoặc nhiều lớp con Lớp cha giữ những thuộc tính và những phương thức (hành vi) chung Những lớp con kế thừa và thêm vào những thuộc tính và hành
vi riêng
Kết hợp (Aggregation): Kết hợp là một kỹ thuật trừu tượng, nó cho phép một
đối tượng phức tạp hơn có thể bao gồm một hoặc nhiều hơn một đối tượng Kết hợp là một loại liên kết giữa tổng quan và cụ thể, giữa tổng thể và chi tiết
2.2.2.3 Cơ sở dữ liệu hướng đối tượng
Cơ sở dữ liệu hướng đối tượng là sự kết hợp giữa lập trình hướng đối tượng với các khả năng của cơ sở dữ liệu Một cơ sở dữ liệu hướng đối tượng được mô tả bởi một mô hình dữ liệu luận lý hướng đối tượng và sử dụng ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng như là phần giao diện chính của nó
Trong cơ sở dữ liệu hướng đối tượng, đơn vị căn bản của dữ liệu là một đối tượng Những đối tượng này có chỉ số định danh, những thuộc tính và hành vi được định nghĩa thông qua phương thức, tất cả được thu gọn trong bản thân đối tượng đó
Cơ sở dữ liệu hướng đối tượng khắc phục những giới hạn của mô hình quan hệ và đáp ứng những yêu cầu ứng dụng phức tạp hơn, cái mà mô hình quan hệ không để đạt đến được
Một đặc điểm rất quan trọng cần lưu ý là cơ sở dữ liệu hướng đối tượng sử dụng các chức năng để mô hình hoá quan hệ không gian và phi không gian giữa các đối tượng địa lý và các thuộc tính
Mô hình CSDL hướng đối tượng dựa trên một số nguyên lý, khái niệm chính sau:
Trang 33o Feature classes (a shema) là một tập hợp, trong đó mỗi loại đối tượng có những thuộc tính riêng;
o Các đối tượng dữ liệu (data-features) có những hành vi/phương thức (behavior/methods) riêng được lưu trữ trong CSDL chứ không phải trong chương trình/ứng dụng;
o Có sự kế thừa (inheritance) giữa các lớp đối tượng dữ liệu về dữ liệu (thuộc tính) và hành vi (phương thức) [2]
Hình 2.2: Mô hình hướng đối tượng
2.2.2.4 Một số những đặc điểm chính của CSDL hướng đối tượng
- Định danh đối tượng (Object identity): xác định tính duy nhất của đối tượng trong một hệ thống Định danh đối tượng cho phép các đối tượng quan hệ với nhau cũng như chia sẻ đối tượng bên trong một mạng tính toán phân bố
- Tính bao đóng (Encapsulation): che dấu trạng thái bên trong của các đối tượng Các đối tượng được bao đóng là các đối tượng mà chỉ có thể được truy xuất bởi các phương thức của đối tượng thay vì các trạng thái bên trong của đối tượng
- Sự thừa kế (Inheritance): cho phép phát triển các vấn đề phức tạp một cách tăng dần bởi định nghĩa các đối tượng mới dưới dạng những đối tượng đã được định nghĩa trước
Trang 34- Đa hình và liên kết động (Polymorphism and Dynamic Binding): định nghĩa các hành động của một đối tượng rồi chia sẻ các chi tiết kỹ thuật của các hành động đó với các đối tượng khác, đa hình và liên kết động là các đặc điểm hướng đối tượng mạnh thông qua việc cho phép các đối tượng kết hợp để đưa ra các giải pháp mới
mà không cần viết lại các đoạn mã đặc trưng của đối tượng
- Khả năng mở rộng (Extensibility): các loại dữ liệu của cơ sở dữ liệu hướng đối tượng có thể được mở rộng để hỗ trợ các dữ liệu phức tạp như ảnh, âm thanh, video …, cũng như phát triển các loại dữ liệu trừu tượng mới
- Thuộc tính chung (generic properties): thường là các quan hệ kế thừa;
- Trừu tượng hoá (abtraction): các đối tượng, các lớp, các nhóm lớp được tạo ra bởi các phép phân loại, tổng quát hoá, liên kết và kết hợp;
- Truy vấn bất kỳ (adhoc queries): người sử dụng có thể đặt một thao tác không gian
để thu nhận được các quan hệ không gian giữa các đối tượng địa lý bằng cách sử dụng ngôn ngữ đặc biệt
- Mối quan hệ giữa các đối tượng (Relationship): các quan hệ trong cơ sở dữ liệu hướng đối tượng được trình bày một cách rõ ràng, thường hỗ trợ cả thông tin điều hướng và truy xuất kết hợp nhằm tăng cường hiệu quả truy xuất dữ liệu
- Ngoài ra, cơ sở dữ liệu hướng đối tượng còn thừa hưởng các đặc điểm đặc trưng của một hệ cơ sở dữ liệu như: tính ổn định (Persistene), điều khiển đồng thời (Concurrency), khả năng phục hồi dữ liệu (Recovery)…
2.2.2.5 Những ưu điểm của CSDL hướng đối tượng:
- Phương pháp tư duy tự nhiên, khả năng mô hình hóa phong phú – gần với mô hình đối tượng của thế giới thực
- Khả năng mở rộng – cho phép phát triển các loại dữ liệu trừu tượng mới trên cơ sở
dữ liệu đã có
- Truy vấn nhanh hơn
- Phù hợp với các ứng dụng dữ liệu tiên tiến (bao gồm dữ liệu không gian)
Trang 352.2.2.6 Những ưu điểm không gian của CSDL hướng đối tượng:
- Kiểm soát tính toàn vẹn (integrity control) - bản thân dữ liệu có khả năng tự kiểm tra tính toàn vẹn dữ liệu, tính hợp lệ của các quan hệ với các đối tượng khác, các ràng buộc về topology, ;
- Kiểm soát phiên bản (version control) bao gồm đăng ký, ghi nhận và kiểm tra, kiểm soát các phân đoạn dữ liệu Nơi chứa đối tượng không gian (CSDL) cung cấp cơ chế kiểm soát phiên bản và cho phép người dùng có thể thấy bản copy của tất cả dữ liệu trong khi dữ liệu đang được chỉnh sửa một phần;
- Hỗ trợ khả năng topology mở rộng (advanced topology support);
- Topology hình học (geometric topology) là kết quả của việc chia xẻ/sử dụng chung thành phần hình học của một đối tượng Ví dụ: điểm nối đường cable, giao
lộ, đường ranh giới hành chính sử dụng các đối tượng hình tuyến (đường giao thông, sông, )
- Nơi chứa đối tượng không gian có thể nhận biết sự trùng khớp (hình học) trong không gian và tự động mô hình hoá (thể hiện) điều này vào CSDL Khả năng này
mở ra hai khả năng quan trọng của CSDL đối tượng không gian: khả năng lưu giữ tất cả các loại dữ liệu và khả năng quản lý hiệu quả mạng lưới dày đặc các mối liên kết giữa các đối tượng
- Khả năng trình bày phong phú – Các phương thức hiển thị cho phép đối tượng có thể tự thể hiện khi được cung cấp thông tin Phương thức hiển thị là một thành phần của đối tượng và diện mạo của đối tượng có thể được tạo ra theo tiêu chuẩn quy phạm hoặc phù hợp với quy định riêng của từng địa phương,
- Khả năng đa thể hiện từ một nguồn dữ liệu – đối tượng không gian có thể được liên kết với một số dạng hình học và phương thức hiển thị có thể sử dụng linh động Một đối tượng như vậy có thể xuất hiện dưới các dạng khác nhau trong những bối cảnh khác nhau
2.2.2.7 Những nhược điểm của CSDL hướng đối tượng
- Thiếu kinh nghiệm sử dụng;
- Thiếu chuẩn;
- Thiếu cơ chế hiển thị (view);
- Khả năng bảo mật chưa cao
Trang 362.2.3 Cơ sở dữ liệu hướng đối tượng – quan hệ
2.2.3.1 Một số những đặc điểm chính
- Mô hình cơ sở dữ liệu đối tượng – quan hệ mở rộng RDB với các chức năng cần thiết để hỗ trợ các lớp ứng dụng rộng hơn và bằng nhiều cách, cung cấp một cầu nối giữa mô hình quan hệ và mô hình hướng đối tượng CSDL vẫn bao hàm tập hợp các bảng
- Những khái niệm mới được bổ sung trong khi vẫn bảo toàn được ưu thế của mô hình quan hệ Các đối tượng dữ liệu được cung cấp như là phần mở rộng của nhân
mô hình quan hệ
- Mô hình cơ sở dữ liệu đối tượng – quan hệ được tạo ra để quản lý các loại dữ liệu mới như âm thanh, video, hình ảnh… những loại dữ liệu mà RDB không được trang bị để quản lý
- ORDB cũng tăng cường khả năng sử dụng các ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng
và giải quyết các vấn đề không khớp (mismatch) giữa các ngôn ngữ này với các phần mềm cơ sở dữ liệu
- Các chức năng cơ bản:
o Kiểu dữ liệu mở rộng mới do người dùng định nghĩa;
o Hỗ trợ đối tượng phức tạp;
o Thừa kế;
o Gọi thủ tục Procedure calls (rule or triggers);
o Định danh (OID) tự động bởi hệ thống
o Một số Hệ quản trị CSDL đối tượng – quan hệ (ORDBMS) phổ biến: Informix Dynamic Server; IBM’s DB2 Universal Database; Oracle- 8i, 9i, 10g; UniSQL/X, Ingres II ,Sybase Adaptive Server, PostgresSQL là ORDBMS mã nguồn mở nổi tiếng nhất; ESRI SDE dựa trên tiếp cận ORDBMS [2]
2.2.3.2 Những ưu điểm của mô hình cơ sở dữ liệu đối tượng – quan hệ
- Cơ sở dữ liệu quan hệ thừa hưởng các lợi thế của mô hình quan hệ và mô hình hướng đối tượng
Trang 37- Cho phép các tổ chức tiếp tục sử dụng những hệ thống đang hoạt động mà không cần phải thay đổi lớn
- Cho phép người dùng và người lập trình bắt đầu sử dụng các hệ thống hướng đối tượng một song song với hệ thống quan hệ
2.2.3.3 Những nhược điểm của mô hình cơ sở dữ liệu đối tượng - quan hệ:
- Mô hình đối tượng – quan hệ phải chuyển dữ liệu từ định dạng hướng đối tượng sang định dạng của RDBMS và ngược lại nên hiệu quả tốc độ sẽ giảm rất nhiều, đặc biệt là đối với các loại dữ liệu phức tạp
- Chưa có chuẩn [2]
2.3 GIỚI THIỆU ARCGIS VÀ GEODATABASE CỦA HÃNG ESRI
2.3.1 Giới thiệu ArcGIS
Bộ phần mềm ArcGIS của hãng ESRI cung cấp giải pháp GIS toàn diện và linh hoạt bao gồm cả các ứng dụng cho máy chủ, máy tính cá nhân, thiết bị di động và các ứng dụng hỗ trợ cho các nhà lập trình (Hình 2.3) Trong đề tài sẽ giới thiệu tập trung những thành phần có liên quan trực tiếp bao gồm: ArcGIS Desktop, Geodatabase và ArcObjects [28]
Trang 38- ArcView có thêm các công cụ tương tác với bản đồ và một số bài toán phân tích đơn giản
- ArcEditor gồm chức năng của ArcView cộng thao tác với Geodatabase
- ArcInfo gồm các chức năng ArcEditor và các công cụ xử lý cao cấp hơn
ArcView, ArcInfo và ArcEditor đều có chung ArcMap, ArcToolbox và ArcCatalog
ArcMap: là trung tâm ứng dụng của ArcGIS Desktop Nó bao gồm tất cả các công
cụ liên quan đến bản đồ như biên tập, phân tích, chỉnh sửa Đây là ứng dụng toàn diện cho việc tạo ra bản đồ số
Hình 2.4: Giao diện phần mềm ArcMap
ArcCatalog: Ứng dụng hỗ trợ người dùng tổ chức và quản lý thông tin địa lý như là
bản đồ, tập tin dữ liệu, GDB, những công cụ xử lý tự động geoprocessing Nó bao gồm những công cụ dùng để:
- Duyệt và tìm kiếm thông tin địa lý
- Ghi nhận, xem và quản lý siêu dữ liệu (metadata)
- Định nghĩa, trích xuất và nhập mô hình dữ liệu GDB
- Tìm kiếm và khám phá dữ liệu GIS trong mạng nội bộ và trên Web
Trang 39Hình 2.5: Giao diện phần mềm ArcCatalog
Geoprocessing: Hầu như tất cả những công việc trong GIS là lặp đi lặp lại, và điều này
phát sinh nhu cầu tự động hóa các tác vụ, viết tài liệu và chia sẻ những thủ tục dưới dạng luồng công việc Geoprocessing hỗ trợ tự động hóa luồng công việc bằng cách cung cấp một tập hợp rất nhiều những công cụ và những kỹ thuật để kết hợp một chuỗi các công cụ thành một chuỗi các thao tác bằng cách sử dụng mô hình và ngôn ngữ kịch bản
Hai thành phần quan trọng của geoprocessing là ArcToolbox và ModelBuilder:
o ArcToolbox: là một tập hợp những công cụ geoprocessing có tổ chức
o ModelBuilder: là một ngôn ngữ mô hình hóa trực quan để xây dựng luồng công việc geoprocessing và ngôn ngữ kịch bản
Trang 40Hình 2.6: Giao diện ArcToolbox và ModelBuilder
2.3.2 Giới thiệu Geodatabase
2.3.2.1 Sơ đồ kiến trúc của Geodatabase
Geodatabase là một cơ sở dữ liệu nền tảng của ArcGIS GDB lưu trữ một tập hợp những tập dữ liệu địa lý dưới nhiều định dạng dữ liệu khác nhau và hỗ trợ cấu trúc topology [28]
Có hai loại GDB chính:
o Personal Geodatabase: Sử dụng Microsoft Access (.mdb), dung lượng giới hạn 2 GB; môi trường biên tập đơn nhiệm; không đòi hỏi bổ sung phần mềm
o File Geodatabase: Không giới hạn kích thước file; môi trường biên tập đa nhiệm; đòi hỏi bổ sung phần mềm (ví dụ: Oracle, SQLServer)