Lecture 3a

Bộ môn Thủy văn và BBĐKH

Bài 1:
Cấu trúc dữ liệu khơng gian

Nguyễn Hồng Sơn

Bộ mơn Thủy văn và BĐKH

Cấu trúc dữ liệu khơng gian

Representation
• Entities
• Fields

• Bona Fide
• Fiat

Bộ môn Thủy văn và BĐKH

1


Lecture 3a

Cấu trúc dữ liệu khơng gian

Dữ liệu trong GIS
• Hai dạng dữ liệu chính

• Entities
• Vector
• Fields
• Raster

Cấu trúc dữ liệu khơng gian

Vector
• Điểm Points ( mơ tả
bằng tọa độ X, Y)
• Đường Lines, or
“arcs” (1 mảng tọa độ
X, Y)
• Vùng Areas, or
“polygons” (1 mảng
tọa độ X, Y)

2


Lecture 3a

Cấu trúc dữ liệu khơng gian

Mơ hình dữ liệu Vector
Zoom
in

Cấu trúc dữ liệu khơng gian


Mơ hình dữ liệu Vector
• Locational mơ phỏng vị trí của dữ liệu
• Attribute mơ tả chi tiết hơn về dữ liệu
• Topological quan hệ không gian của dữ liệu, dùng
để mô tả mối quan hệ của đối tượng không gian này
với các đối tượng không gian khác
Topology defines relationships between features:
e.g.,
parcel #16 is adjacent to parcel #234
Main St. is connected to First St.
First St. is a one way street (direction)
…. Basis for powerful spatial analyses

3


Lecture 3a

Cấu trúc dữ liệu không gian

Vector Problems
Vector wetland polygons over a CIR photograph

(graphic courtesy Leslie Morrissey)

Cấu trúc dữ liệu khơng gian

• Grids, or pixels
Raster
• Kích thước của các ơ lưới bằng nhau

• Diện tích của các ơ lưới được xác định
theo độ phân giải
• Raster chỉ có 1 thuộc tính attribute là
giá trị của ơ lưới, thường là giá trị độ
cao “z” , hoặc là các giá trị của ô lưới.

Bộ môn Thủy văn và BĐKH

4


Lecture 3a

Cấu trúc dữ liệu khơng gian

Mơ hình dữ liệu Raster

Cấu trúc dữ liệu khơng gian

Kích thước ơ lưới và độ phân giải của dữ liệu
Raster

(graphic courtesy Leslie Morrissey)

5


Lecture 3a

Cấu trúc dữ liệu không gian


Representing a terrain surface – raster vs. vector

(graphic courtesy Leslie Morrissey)

Cấu trúc dữ liệu không gian

Bản đồ sử dụng đất từ dữ
liệu Raster và Vector

Bộ môn Thủy văn và BĐKH

6


Lecture 3a

Cấu trúc dữ liệu không gian

Vector vs. Raster: bounding & lines

Raster: poor representation
(stairstep)

Vector: better precision (discrete)

Bộ môn Thủy văn và BĐKH

Cấu trúc dữ liệu không gian


Vector vs. Raster: Sample points
Cancer rates across space

Bộ môn Thủy văn và BĐKH

7


Lecture 3a

Cấu trúc dữ liệu không gian

Raster: Sai số về vị trí và khoảng cách

(graphic courtesy Leslie Morrissey)

Cấu trúc dữ liệu không gian

Raster: Area (In)Accuracy

(graphic courtesy Leslie Morrissey)

8


Lecture 3a

Cấu trúc dữ liệu không gian

Raster: Encoding Problems


(graphic courtesy Leslie Morrissey)

Cấu trúc dữ liệu không gian

KHI NÀO SỬ DỤNG DỮ
LIỆU RASTER HOẶC
VECTOR???

Bộ môn Thủy văn và BĐKH

9


Lecture 3a

Cấu trúc dữ liệu khơng gian

Raster and Vector
•
•
•
•

Analytic advantages and disadvantages
Technical advantages and disadvantages
Specific Usages
Tossups

Bộ môn Thủy văn và BĐKH


Cấu trúc dữ liệu không gian

Ưu điểm của dữ liệu Raster
• Thể hiện được sự biến đổi liên tục của dữ
liệu theo khơng gian
• Mơ hình hóa/bản đồ cho các dữ liệu liên
tục
• Thể thiện sự thay đổi của địa hình, bề mặt
địa hình
• Space filling – Mơ phỏng bề mặt bằng các
ơ lưới
• Tính tốn giữa các lớp bản đồ bằng các
biểu thức, phương trình tốn học
A+B=C

A
B
C

10


Lecture 3a

Cấu trúc dữ liệu không gian

Nhược điểm của dữ liệu Raster
•
•

•
•

Vị trí các điểm phụ thuộc vào kích thước của ô lưới
Lớp dữ liệu trong bản đồ chỉ hiển thị lớp trên cùng
Hiển thị đối tượng dạng đường kém
Không thể hiện được các mối quan hệ không gian
của các đối tượng
• Mã hóa dữ liệu kém
• Kích thước file dữ liệu lớn

Cấu trúc dữ liệu không gian

Ưu điểm của dữ liệu Vector
• Mơ phỏng tốt dữ liệu rời rạc
• Khơng mơ phỏng dữ liệu liên tục
• Mơ phỏng tốt các bản đồ số
• Mơ phỏng tốt các vị trí trên bản đồ
• Thể hiện tốt các các quan hệ khơng gian trong
GIS
• Nhiều dữ liệu thuộc tính
• Kích thước file dữ liệu nhỏ(downloadable
from Internet)

11


Lecture 3a

Cấu trúc dữ liệu không gian


Nhược điểm của dữ liệu Vector
• Các vùng thì thường được giả thiết là đồng nhất
Đường bao của đường, vùng thường được mô tả các
đoạn thẳng
• Mơ phỏng các bề mặt khơng tốt
• Nguồn dữ liệu phụ thuộc lớn và nguồn dữ liệu bản
đồ trước khi số hóa
• Tỷ lệ lớn = chi tiết
• Tỷ lệ nhỏ = không chi tiết

Cấu trúc dữ liệu không gian

Moving between vector and raster

Bộ môn Thủy văn và BĐKH

12


Lecture 3a

Cấu trúc dữ liệu không gian

Converting vector to raster

(graphic courtesy Leslie Morrissey)

Cấu trúc dữ liệu không gian


Chuyển đổi dữ liệu từ raster sang vector

(graphic courtesy Leslie Morrissey)

13


Lecture 3a

Cấu trúc dữ liệu không gian

Sai số khi chuyển đổi dữ liệu

Cấu trúc dữ liệu không gian

TIN – Triangulated Irregular Network

(DEM -- Digital Elevation Model)

(graphic courtesy Leslie Morrissey)

14


Lecture 3b

2022/2/20

Bộ môn Thủy văn & BĐKH


Bài giảng: Giới thiệu về mơ hình
dữ liệu Vector và phương pháp
làm bản đồ
Nguyễn Hồng Sơn.

Bộ mơn Thủy văn & BĐKH

Bộ mơn Thủy văn & BĐKH

1. Mơ hình dữ liệu Vector

Bộ mơn Thủy văn & BĐKH

1


Lecture 3b

2022/2/20

Bộ mơn Thủy văn & BĐKH

Các mơ hình dữ liệu Vector
• Ba loại mơ hình dữ
liệu Vector
– Điểm (Point)
– Đường (Arc)
– Vùng (Polygon)

• Mỗi loại mơ hình dữ

liệu được lưu một file
Bộ môn Thủy văn & BĐKH
riêng

Bộ môn Thủy văn & BĐKH

Các mơ hình dữ liệu Vector
• Bảng thuộc tính của dữ liệu
• Các dạng thuộc tính dữ liệu
– Nominal attributes: descriptive information
– Ordinal attributes: rank order or scale
– Interval/ratio attributes: numeric items, order,
magnitude of difference

Bộ môn Thủy văn & BĐKH

2


Lecture 3b

2022/2/20

Bộ mơn Thủy văn & BĐKH

Dữ liệu dạng điểm
• Mơ hình dữ liệu điểm bao gồm tập hợp tọa độ (x,y)
6

2

3,6

5

ID

Tọa độ X,Y

1

2,2

2
3
4
…

3,6
5,5
6,3

10

4,1

3
5,5

4
3


4
6,3

2

1
2,2

1

10
4,1

0
0

1

2

3

4

5

6

Bộ môn Thủy văn & BĐKH


Image modified from ESRI Arc Info
electronic help

Bộ môn Thủy văn & BĐKH

Mô hình dữ liệu đường
• Bao gồm tập hợp các điểm nối lại với nhau
• Đoạn đường được định nghĩa 2 điểm đầu điểm cuối
• Điểm cuối mỗi đoạn đường là nodes; các điểm trên các đoạn
đường là các vertices (sing. vertex)
• Các đoạn đường được nối với nhau bởi nodes
• Feature is the ARC, not the line segments
• Feature has length but not area
Vertices

Line segment
Node

Bộ môn Thủy văn & BĐKH

Node

Image modified from ESRI Arc Info electronic help

3


Lecture 3b


2022/2/20

Bộ môn Thủy văn & BĐKH

Dữ liệu dạng đường (Arc)
• Mỗi điểm được xác định bằng 1 cặp tọa độ (x,y)

Bộ môn Thủy văn & BĐKH

Bộ môn Thủy văn & BĐKH

Dữ liệu dạng Polygon
• Mỗi polygon có thể xác định được diện tích
• Vùng được khép kín– tọa độ điểm đầu và điểm cuối trùng
nhau
• Vùng polygon được bao bởi 1 dạng đường polyline
• Màu đường bao và màu vùng có thể được tơ mầu khác
nhau
Đường
Điểm

Bộ mơn Thủy văn & BĐKH

4


Lecture 3b

2022/2/20


Bộ môn Thủy văn & BĐKH

Topology- quan hệ không gian
•

Definition1: Mối quan hệ khơng gian giữa các đối tượng:
Vị trí khơng gian của đối tượng dạng điểm, đường, vùng
với các đối tượng khác. Ví dụ như sơng này có thể chảy
vào các sơng nào khác ở phía dưới, ở phía trên có các sơng
nào chảy vào

•

Definition2: Mối quan hệ không gian là một tập hợp các
quan hệ giữa các đối tượng để các dữ liệu khơng gian chính
xác hơn.

Bộ môn Thủy văn & BĐKH

Bộ môn Thủy văn & BĐKH

Tại sao phải sử dụng Topology
•

Có 2 mục đích chính
– Sử dụng các cơng cụ phân tích
– Tìm đường đi ngắn nhất

Bộ môn Thủy văn & BĐKH


5


Lecture 3b

2022/2/20

Bộ mơn Thủy văn & BĐKH

Các dạng vector Topology
• Arc-node topology
• Polygon topology
• Route topology
• Region topology

Bộ mơn Thủy văn & BĐKH

Bộ môn Thủy văn & BĐKH

Quan hệ không gian Arc-node &
Node
• Phân tích
Quan hệ theo các nút

Danh sách các nút

Direction

Image source: ESRI Arc Info electronic help


Bộ môn Thủy văn & BĐKH

6


Lecture 3b

2022/2/20

Bộ môn Thủy văn & BĐKH

Polygon-arc Topology
Quan hệ theo vùng

Danh sách các vùng

Thứ tự của các vùng
không quan trọng
Bộ môn Thủy văn & BĐKH

Image source: ESRI Arc Info electronic help

Bộ mơn Thủy văn & BĐKH

Polygon-arc Topology
Polygon
bên ngồi

Bộ mơn Thủy văn & BĐKH


Image source: ESRI Arc Info electronic help

7


Lecture 3b

2022/2/20

Bộ mơn Thủy văn & BĐKH

Topology
• Tìm đường đi ngắn nhất

Image source: ESRI Arc Info electronic help

Bộ môn Thủy văn & BĐKH

Bộ môn Thủy văn & BĐKH

8


Lecture 3b

2022/2/20

Bộ mơn Thủy văn & BĐKH

Độ chính xác của dữ liệu khơng gian

•
Khơng
khớp
nhau

Các vùng
chồng lên nhau

Thiếu
Thừa

Bộ mơn Thủy văn & BĐKH

Các vùng không khớp
vào nhau

Bộ môn Thủy văn & BĐKH

2. bản đồ trong ArcMap

Bộ môn Thủy văn & BĐKH

9


Lecture 3b

2022/2/20

Bộ môn Thủy văn & BĐKH


Map Composition

X

Map?

Map
Elements?

Bộ môn Thủy văn & BĐKH

Bộ môn Thủy văn & BĐKH

Map Composition
Title
Legend

Neatline
Data frame
North arrow
Scale bar
Bộ môn Thủy văn & BĐKH

Notes

10


Lecture 3b


2022/2/20

Bộ mơn Thủy văn & BĐKH

Layouts
•

Để chuyển sang chế độ layout trong ArcMap
Layout view ta chọn View>>Layout view.

Bộ môn Thủy văn & BĐKH

Bộ môn Thủy văn & BĐKH

Các thành phần của bản đồ Map
• Các lớp bản đồ
• Các thành phần của bản đồ

– Legend
– Title
– North arrow
– Scale bar
– Tên nhà xuất bản
– Khung bản đồ
– Nguồn dữ liệu
– Các ghi chú khác …
Bộ môn Thủy văn & BĐKH

11