Chương VI MỘT SỐ PHÉP XỬ LÝ DỮ LIỆU TRONG VECTOR GIS

Kỹ thuật viễn thám và hệ thống thông tin địa lý



Bộ môn tính toán thuỷ văn



Phép khái quát hoá (generalisation) loại bỏ các điểm chuyển hướng (vertex) của đường

bằng việc sử dụng dung sai cho trước. Dung sai này có thể là một đơn vị độ dài hoặc là góc. Các

điểm chuyển hướng nằm vùng nhỏ hơn dung sai này sẽ bị loại bỏ (xem hình vẽ).



Hình 6.1: Các phép biến đổi ranh giới



Hình 6.2: Phép khái quát hoá

152



Kỹ thuật viễn thám và hệ thống thông tin địa lý



Bộ môn tính toán thuỷ văn



6.3. Phép chồng xếp lớp - xử lý đa lớp

Phép này còn gọi là phép xử lý theo chiều dọc vì nó dựa vào mối quan hệ lôgích giữa các

lớp dữ liệu. Phép chồng xếp là thao tác không gian trong đó những lớp chuyên đề được chồng

lên nhau để tạo ra một lớp chuyên đề mới chứa đựng những thông tin mới. Để rút ra những thông

tin này, thao tác số học hoặc thao tác logic được vận dụng trên những lớp dữ liệu khác nhau

được nhập vào (Hunter, 2001).



Hình 6.3: Chồng xếp bản đồ

Chồng ghép những lớp dữ liệu khác nhau là một quá trình bậc thang. Hai lớp dữ liệu

nhập vào được tổ hợp vào một lớp trung gian, nó lại được tổ hợp với lớp thứ ba để tạo ra lớp

trung gian khác. Điều này được thực hiện tới khi tất cả các lớp dữ liệu nhập vào đều được chồng

lên nhau. l

Chồng ghép số học bao gồm các thao tác như cộng, trừ, nhân và chia. Thao tác số học

được thiết lập trên mỗi giá trị của lớp dữ liệu và giá trị trên vị trí tương ứng của lớp dữ liệu thứ

hai.

Nhìn chung thao tác chồng ghép dễ dàng thực hiện trên hệ thống raster hơn là trên hệ

thống vector. Trong hệ thống raster diện tích không gian được chia nhỏ thành những ô đều nhau

và mỗi ô chứa một giá trị duy nhất. Trong hệ thống vector, những khu vực được biểu diễn bởi

các vùng và thuộc tính gắn với nó được lưu trữ trong một bảng thuộc tính. Toàn bộ các vùng có

mã nhận dạng riêng biệt (=ID) nó được dùng để liên kết một bảng tính chất với các vùng đó. Dữ

liệu dùng trong thao tác chồng ghép được lưu trữ trong bảng thuộc tính này. Các lớp với những

vùng khác nhau không có cùng bảng thuộc tính điều này có nghĩa là khó có khả năng vận dụng

những bảng thuộc tính của các lớp khác nhau một cách trực tiếp (Burrough & McDonnell, 1998).

Bước đầu tiên của thao tác chồng ghép trong hệ thống vector là sự tạo ra những vùng trên

lớp mới bằng việc dùng thuật toán giao cắt vùng. Khi các vùng của một lớp được đặt trên một

lớp thứ hai thì sự ghép liên tiếp các vùng được tạo ra bởi sự chia nhỏ của những vùng trước bằng

chính những đường bao của chúng. Quá trình này có thể đem so với sự đặt hai bản đồ xếp chồng

lên nhau trên một bàn sáng và tìm tất cả các vùng nơi mà các khoanh vi khác nhau che lấp nhau

để xác định chúng như là các vùng mới. Một khi các vùng mới được tạo ra, một bảng thuộc tính

mới sẽ được liên kết với lớp này. Việc tổ hợp các giá trị thuộc tính của các vùng che lấp trên bản

đồ gốc làm sinh ra bảng thuộc tính mới. Quá trình này được gọi là 'clipping'. Chức năng chồng

ghép trong hệ thống vector được biểu diễn trên hình dưói đây. Trong ví dụ này, thuộc tính mới

tương ứng với tổng các giá trị thuộc tính của hai vùng gốc che lấp nhau.



153



Kỹ thuật viễn thám và hệ thống thông tin địa lý



Bộ môn tính toán thuỷ văn



Hình 6.4: Chồng xếp 2 lớp dữ liệu vector

6.4. Phân tích mạng (network analysis)

Việc phân tích mạng có thể được áp dụng cho một mạng các đường cắt nhau. Chúng mô

phỏng quá trình chuyển động của nguồn từ một vị trí này đến vị trí khác, ví dụ chuyển động của

người và xe cộ trên mạng đường giao thông, dòng điện chạy theo đường dây dẫn điện, nước chảy

theo hệ thống sông suối, v.v…

Để thực hiện được phép phân tích mạng, cần sử dụng bốn hợp phần là (Zerger, 2002)

Một tập hợp các nguồn (ví dụ hàng hóa cần được phân phát)

Một tập hợp các điểm xuất phát (ví dụ nhà kho nơi hàng hóa được cất giữ)

Một tập hợp các điểm đích phân phát các nguồn tới (như chỗ ở của khách hàng)

Một tập hợp các quy tắc qui định cho việc dịch chuyển (như vận tốc lớn nhất cho phép

trên đường).

Việc dự đoán tải trọng của mạng là một ví dụ trong nhiều vấn đề khác được dùng để dự

đoán, ví dụ như lượng trầm tích trên sông, sự tăng thêm tải trọng trên mạng đường giao thông

gây ra bởi sự có mặt của một nhà máy mới v. v. .

Ta lấy ví dụ mạng giao thông. Những hạn chế về vận tốc, những chướng ngại vật trên

đường, cao điểm giao thông, đường một chiều, đèn xanh đèn đỏ, bến đỗ xe và các đoạn cua đều

là những đặc tính của đường trong mạng làm ảnh hưởng đến sự dịch chuyển dọc theo mạng, hay

nói tất cả đã gây nên sự cản trở giao thông. Việc gắn các thuộc tính cho các yếu tố của mạng có

tính đến nhân tố cản trở của chúng cho phép mô phỏng sự chuyển động có nhiều khả năng gần

với thực tế hơn.



154



Kỹ thuật viễn thám và hệ thống thông tin địa lý



Bộ môn tính toán thuỷ văn



Một khi tất cả các đoạn trong một mạng đã được gắn các giá trị thuộc tính cần thiết,

chuyển động mô phỏng dọc theo mạng có thể bắt đầu. Đơn vị chuyển động được chọn (khoảng

cách, thời gian, phí tổn hoặc một đơn vị nào đó) cho tính toán đường đi ít cản trở nhất (đường đi

tối ưu) giữa hai điểm. Khi mà đơn vị đo là khoảng cách, đoạn đường chọn này gọi là ‘đường

ngắn nhất’ hay là 'đoạn đường tối ưu' giữa hai điểm đó (Zerger, 2002).

Một số ví dụ ứng dụng mạng (Longley et.al, 2001)

1.

Điều hành giao thông mạng lưới đường xe và đi bộ: nhà hoạch định giao thông có thể

nghiên cứu nhu cầu của người đi bộ để bố trí thêm con đường khác cho người đi bộ hoặc định ra

một chỗ khác gần với điểm đỗ của xe bus để cấm không cho xe cộ cơ giới đi qua, chỉ dành cho

người đi bộ.

2.

Đối với khu vực trường học cần bố trí tuyến đường xe buýt và dành đường cho người đi

xe đạp.

3.

Sở giao thông công chính sử dụng mạng để loại bớt các đường không hiệu quả và xây

dựng thêm đường mới

4.



Chỉ ra những điểm dễ gây tai nạn nhất để đặt các trạm cứu hộ, giảm thiệt hại



5.

Chỉ huy thông nhập địa chỉ xảy ra tai nạn và nhận được câu trả lời về đội cứu hộ nào sẽ

tham gia cứu nạn và đi theo con đường nào để tới nơi.

6.

Mạng có thể lưu trữ các thông tin về đường để sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau:

Ví dụ công ty vệ sinh dùng mạng để lập kế hoạch làm vệ sinh đường nào trước, đường nào sau.

7.

Nhà cung cấp nước, hoặc gaz dùng mạng để phân tích và điều chỉnh lượng cung cấp cho

khách hàng. Xác định các vị trí đặt đường ống mới, đặt bể chứa để phục vụ khách hàng.

8.



Nhà thuỷ văn học sử dụng mạng để mô phỏng quá trình lan truyền ô nhiễm nguồn nước.



9.

Nhà cung cấp dịch vụ dùng mạng để phân tích mật độ nhu cầu khách hàng, vạch ra kế

hoạch marketing hoặc xây dựng cửa hàng mới.



Hình 6.5: Phân tích sơ đồ mạng - tìm đường ngắn nhất



155



Kỹ thuật viễn thám và hệ thống thông tin địa lý



Câu hỏi chương VI.

1.

2.

3.



Các phép biến đổi ranh giới - xử lý đơn lớp.

Phép chồng xếp lớp - xử lý đa lớp.

Phân tích mạng.



156



Bộ môn tính toán thuỷ văn



Kỹ thuật viễn thám và hệ thống thông tin địa lý



Bộ môn tính toán thuỷ văn



Chương VII MỘT SỐ PHÉP THỬ TRONG RASTAR GIS

7.1.



Phép phân loại



Phân loại là một kỹ thuật khái quát hoá dùng để gắn lại các giá trị trong lớp raster gốc

qua đó tạo ra một raster mới. Phép phân loại thay đổi lần lượt giá trị của ô lưới trong vùng

nghiên cứu.

Kỹ thuật này thường được dùng để khái quát các dữ liệu raster đầu vào thành các nhóm

phân cấp so sánh hơm kém để chuẩn bị cho phép chồng lớp theo một đại số Boolean, ví dụ như

trong việc xây dựng mô hình thích hợp sử dụng đất (suitability analysis). Kỹ thuật này cũng có

tác dụng bổ sung là làm giảm mức độ cồng kềnh trong lưu trữ dữ liệu raster.

Quá trình này cũng được áp dụng để làm đơn giản một tập hợp dữ liệu chi tiết để có thể

trình bày chúng trên bản đồ, để truy cứu cấu trúc không gian hoặc để tách các đối tượng với một

số tính chất nào đó. Sẽ là một đám hỗn độn khi trình bày một tập hợp với 100 phần tử và 50 giá

trị dữ liệu khác nhau bằng 50 màu sắc hoặc hình vẽ, sự phân loại lúc đó thực sự cần thiết để bố

trí trình bày một cách thuận tiện nhất. Ví dụ: sự biểu diễn phần trăm của dân số trẻ trên bản đồ sẽ

rõ ràng hơn khi những giá trị lân cận được xếp vào một số các miền giá trị. Một bảng thuộc tính

mới sẽ được hình thành cùng với kết quả của sự phân loại này (Hunter, 2001).

7.2.



Chồng xếp bản đồ sử dụng đại số bản đồ



Đại số bản đồ tạo ra các đối tượng và mối quan hệ thuộc tính mới bằng việc chồng xếp

các đối tượng từ 2 lớp raster đầu vào. Các đối tượng từ mỗi raster đầu vào được kết hợp để tạo ra

đối tượng mới. Các thuộc tính của từng đối tượng gốc được kết hợp với nhau để mô tả đối tượng

đầu ra mới, do đó tạo ra mối quan hệ thuộc tính mới.



Hình 7.1: Minh hoạ chồng xếp bản đồ

Thông thường, việc thao tác nhiều lớp dữ liệu cần được thực hiện để đạt mục đích của kỹ

thuật chồng lớp. Việc này được thực hiện theo từng bước cho 2 lớp một: 2 lớp đầu tiên được kết

hợp với nhau để tạo một lớp trung gian, lớp trung gian này sau đó được kết hợp với lớp thứ ba để

tạo ra lớp trung gian mới, cứ như thế cho đến khi mô hình đầu ra được thiết lập.

157