Bài giảng Hệ thống thông tin địa lý (GIS) - Chương 3: Cấu trúc dữ liệu GIS - Phan Trọng Tiến

1 
HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS) 
 (CH3 – CẤU TRÚC DỮ LIỆU GIS) 
Phan Trọng Tiến 
Bộ môn Công nghệ phần mềm – Khoa CNTT 
Học Viện Nông nghiệp Việt Nam 
Website:  
Email: phantien84@gmail.com 
Mục tiêu 
Giới thiệu các mô hình dữ liệu trong GIS 
Sau bài học này sinh viên có thể: 
q Mô tả mô hình dữ liệu Vector và cho ví dụ 
q Mô tả mô hình dữ liệu Raster và cho ví dụ 
q Mô tả mô hình dữ liệu TIN 
q Giải thích “topology” 
q Mô tả các định dạng chính sử dụng trong GIS 
Cấu trúc dữ liệu GIS 2 
2 
Các đối tượng đồ họa 
q Các đối tượng hiển thị trên bản đồ được gọi là 
các đối tượng đồ họa hay các đối tượng. 
q  Các đối tượng có thể là tự nhiên hoặc do con 
người tạo ra nó. 
Cấu trúc dữ liệu GIS 3 
Các đối tượng đồ họa 
q Vectors 
q Points hoặc Nodes 
q Lines hoặc Arcs 
q Polygons 
q Raster Cells hoặc Pixels 
q Images 
q Digital Orthophotography 
Cấu trúc dữ liệu GIS 4 
3 
q  Images 
q  Vector 
q  Raster (GRID) 
q  Attributes 
q  TIN (Triangulated 
Irregular Network) 
q  Annotation 
© Paul Bolstad, GIS Fundamentals 
Các loại dữ liệu GIS 
Cấu trúc dữ liệu GIS 5 
Các loại dữ liệu GIS 
Cấu trúc dữ liệu GIS 6 
© Paul Bolstad, GIS Fundamentals 
4 
Dữ liệu không gian 
•  RASTER 
•  VECTOR 
•  Thế giới thực 
Source: Defense Mapping School 
National Imagery and Mapping Agency Cấu trúc dữ liệu GIS 7 
Các bản đồ điện tử ở hai định dạng Raster và 
Vector 
Cấu trúc dữ liệu GIS 8 
5 
Các nguồn dữ liệu Raster 
Ảnh vệ tinh 
Ảnh máy bay 
Các bản đồ quét 
Cấu trúc dữ liệu GIS 9 
Ảnh số trực giao (Digital Orthophotography) 
q  Một ảnh được quét, dùng 
các công cụ toán học sửa, bỏ 
đi, dịch chuyển để có được 
hiệu quả mong muốn đó là 
các đối tượng luôn hiển thị 
vuông góc với mặt đất. 
q  Ảnh trực giao cho ta ảnh 
giống như hiện trạng của 
trái đất. 
Image 
Copyright 1993 Nassau County, NY 
Cấu trúc dữ liệu GIS 10 
6 
Các bản đồ dạng Raster (images) 
q  Thiết lập bởi màu sắc của các pixel 
q  Cách đơn giản một mảng các pixel 
được xếp theo các hàng và các cột 
q  Các Pixel là được tô màu, nhưng 
không miêu tả các đối tượng một 
cách rõ ràng 
q  Rasters có thể có giá trị đi kèm. 
Source: Defense Mapping School 
National Imagery and Mapping Agency 
Cấu trúc dữ liệu GIS 11 
Đặc điểm của Raster 
q  Trông giống trang bản đồ giấy 
q  Giá thành rẻ và dễ sản xuất 
q  Chạy dễ dàng trên PC 
q  Có sẵn mọi nơi. 
q  Nhược điểm: 
q  Mốc tính toán có hoặc không 
theo hệ tọa độ WGS84 
q  Không cho phép tự động loại bỏ 
chế độ nền hay sự trợ giúp phân 
tích của máy tính. 
q  Lưu trữ không hiệu quả 
Source: Defense Mapping School 
National Imagery and Mapping Agency Cấu trúc dữ liệu GIS 12 
7 
Dữ liệu dạng Vector 
q Một cách lưu trữ thông 
minh dữ liệu GIS, ở đó các 
đối tượng thế giới thực 
được miêu tả bằng các 
điểm (Point), đường (Line) 
và vùng (Polygone). Một 
đối tượng được miêu tả 
bởi các thuộc tính và các 
tọa độ. 
q Ví dụ: 
q Các bản đồ số hóa 
q Dữ liệu GIS 
Source: Defense Mapping School 
National Imagery and Mapping Agency Cấu trúc dữ liệu GIS 13 
Liên kết các thuộc tính và đồ họa 
q  Trong GIS chứa thông 
tin. GIS kết hợp bản đồ 
với hệ quản trị cơ sở dữ 
liệu. Vì vậy khi phân tích 
dữ liệu không gian chỉ 
cần “click” trên đối 
tượng địa lý và tìm thông 
tin về nó. Hoặc có thể 
truy vấn trong database 
để tìm thông tin về tất 
các các đối tượng thỏa 
mãn điều kiện lọc. 
q  Thông tin về một đối 
tượng GIS được gọi là 
thuộc tính (attribute) 
Cấu trúc dữ liệu GIS 14 
8 
Liên kết các thuộc tính với đồ họa 
q  Trong ví dụ 
này, người 
dùng truy 
vấn chọn ra 
tất cả các 
thuộc tính mà 
được phân 
loại các gia 
đình = 210, 
và các vùng 
tìm thấy có 
màu đỏ 
Cấu trúc dữ liệu GIS 15 
Dữ liệu Vector được phân lớp 
Spatial Data Analysis 
•
•
•
•
• •
••
••
•
2 
5 
1 
4 
7 6 
Lake 
Features: 
Line 
Points: 
Connected 
Detached 
Area 
Text 
Dữ liệu GIS đặt riêng biệt trên các theme Network Analysis 
30 30’ N 
040 40’ E 
30 30’ N 
040 50’ E 
Source: Defense Mapping School 
National Imagery and Mapping Agency 
Cấu trúc dữ liệu GIS 16 
9 
Sự thay đổi về mô hình 
q Có thể nhìn thấy sự khác 
nhau giữa bản đồ giấy và 
bản đồ số (phụ thuộc vào 
phần mềm) 
q Database cho phép truy 
vấn và chọn các layer 
q Phóng to các chi tiết 
q Phức tạp, đắt tiền và tốn 
nhiều thời gian để làm ra 
sản phẩm 
Source: Defense Mapping School 
National Imagery and Mapping Agency 
Cấu trúc dữ liệu GIS 17 
Các mô hình dữ liệu Raster và Vector 
 Miêu tả Vector 
X-AXIS 
500 
400 
300 
200 
100 
600 500 400 300 200 100 
Y-AXIS 
River 
House 
600 
 Trees 
 Trees 
B 
B 
B B 
B 
B 
B 
B G 
G 
BK 
B 
B 
B 
G 
G 
G G 
G 
 Miêu tả Raster 
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 
1 
2 
3 
4 
5 
6 
7 
8 
9 
10 
 Real World 
G
G
Source: Defense Mapping School 
National Imagery and Mapping Agency 
Cấu trúc dữ liệu GIS 18 
10 
Mô hình dữ liệu Vector 
Dữ liệu GIS được lưu trữ trong các lớp riêng biệt 
như Point, Line, Polygon 
Cấu trúc dữ liệu GIS 19 
© Paul Bolstad, GIS Fundamentals Cấu trúc dữ liệu GIS 20 
11 
Cấu trúc dữ liệu Vector 
q  Có mối quan hệ giữa các kiểu dữ liệu vector. Mỗi 
kiểu thường độc lập trên một kiểu khác nhau. Khi 
miêu tả dữ liệu GIS theo định dạng vector, dữ liệu 
phải được lưu trữ: 
q  Points: là các đối tượng vô hướng có vị trí không 
gian, miêu tả các đối tượng GIS như vị trí, hoặc 
cây  
q  Lines: miêu tả đối tượng một chiều, có vị trí, có 
chiều dài như đường, sông. Lines được tạo bởi 
việc kết nối các điểm với nhau. Một đường bắt đầu 
và kết thúc tại một điểm gọi là nút (node), và các 
điểm tạo nên đường gọi là đỉnh (Vertices). 
q  Polygons/Area: miêu tả đối tượng hai chiều, có vị 
trí, có chiều dài, và có cả chiều rộng như đường 
danh giới của cánh đồng, đất đai, hoặc ao hồ  
Nó được tạo bởi việc kết nối các đường, điểm bắt 
đầu của polygon cũng là điểm kết thúc 
Point 
Line 
Polygon 
Cấu trúc dữ liệu GIS 21 
Points 
q Point là đối tượng vô hướng có vị trí và thuộc 
tính thông tin nhưng quá nhỏ để được biểu 
diễn bằng vùng. 
q Tỷ lệ bản đồ quyết định một đối tượng là điểm. 
Cấu trúc dữ liệu GIS 22 
12 
Ứng dụng kiểu điểm 
q Các mẫu đất 
q Kiểu 
q PH 
q Nơi xảy ra ôi nhiễm, dịch bệnh 
q Thiết kế cảnh quan(vị trí các cột đèn ) 
q Các vị trí xảy ra tai nạn 
q Các trung tâm 
q Khối/Đoạn 
q Địa chỉ 
q Chủ sở hữu 
Cấu trúc dữ liệu GIS 23 
Các cột đèn 
Cấu trúc dữ liệu GIS 24 
13 
Các trung tâm 
Cấu trúc dữ liệu GIS 25 
Lines hoặc Arcs 
q Lines là các đối tượng 
một chiều, có vị trí, có 
chiều dài nhưng không 
có chiều rộng như 
đường, sông. Lines 
được tạo bởi việc kết 
nối các điểm với nhau. 
Một đường bắt đầu và 
kết thúc tại một điểm 
gọi là nút (node), và các 
điểm tạo nên đường gọi 
là đỉnh (Vertices). 
Cấu trúc dữ liệu GIS 26 
14 
Ứng dụng Lines hoặcArcs 
q  Đường phố 
q Tên các con phố 
q Address Ranges 
q  Hệ thống nước 
q Kích thước 
q Chất liệu 
q Ngày khởi công 
q  Sông suối 
q Độ sâu 
q Chất lượng nước 
q Tốc độ dòng chảy 
Cấu trúc dữ liệu GIS 27 
Đường phố 
Cấu trúc dữ liệu GIS 28 
15 
Polygons 
Polygons là đối tượng hai 
chiều, có vị trí, có chiều 
dài, và có cả chiều rộng 
(hay có diện tích) 
Cấu trúc dữ liệu GIS 29 
Ứng dụng Polygons 
q Các mảnh đất 
q Mã thửa đất 
q Kích thước và diện tích 
q Ranh giới thửa đất 
q Kiểu đất 
q Độ thấm 
q Vùng lũ lụt 
Cấu trúc dữ liệu GIS 30 
16 
Polygons 
Cấu trúc dữ liệu GIS 31 
Polygons 
Cấu trúc dữ liệu GIS 32 
17 
Mô hình dữ liệu Vector 
q  Điểm: Được thể hiện bằng một cặp toạ độ 
q  Đường: Được thể hiện bằng một chuỗi các cặp toạ độ 
q  Vùng: Được thể hiện bằng một chuỗi các cặp toạ độ và cặp toạ độ 
đầu và cặp toạ độ cuối trùng nhau. 
KiÓu VÞ trÝ 
§iÓm 3,2 
§­êng 1,5; 3,5; 5,7; 8,8; 11,7 
Vïng 5,3; 6,5; 7,4; 9,5; 11,3; 
 8,2; 5,3 
Cấu trúc dữ liệu GIS 33 
Cấu trúc dữ liệu Vector 
KiÓu VÞ trÝ 
§iÓm 3,2 
§­êng 1,5; 3,5; 5,7; 8,8; 11,7 
Vïng 5,3; 6,5; 7,4; 9,5; 11,3; 
 8,2; 5,3 
Điểm: Được thể hiện bằng một cặp toạ độ 
Đường: Được thể hiện bằng một chuỗi các cặp toạ độ 
Vùng: Được thể hiện bằng một chuỗi các cặp toạ độ và cặp toạ độ đầu 
và cặp toạ độ cuối trùng nhau. 
Cấu trúc dữ liệu GIS 34 
18 
Biểu diễn dữ liệu dạng Vector 
Mỗi điểm thể hiện bằng một 
cặp toạ độ 
Mỗi đường thể hiện mỗt 
chuỗi các cặp toạ độ 
Mỗi vùng được thể hiện 
bằng một chuỗi các cặp 
toạ độ, điểm đầu và 
điểm cuối trùng nhau 
Cấu trúc dữ liệu GIS 35 
Mô hình Vector 
q Dữ liệu ở dạng Vector được tổ chức ở 2 mô 
hình: 
q Mô hình Spagheti 
q Mô hình quan hệ không gian Topology 
Cấu trúc dữ liệu GIS 36 
19 
Mô hình dữ liệu Vector Spaghetti 
•  Là mô hình dữ liệu đơn giản, các đối 
tượng chỉ được lưu trữ bằng các cặp 
toạ độ. 
•  Thông tin về không gian. 
•  Thông tin thuộc tính. 
Cấu trúc dữ liệu GIS 37 
Mô hình dữ liệu Vector Spaghetti 
q Không mô tả được mối quan hệ không gian 
giữa các đối tượng, vì thế các phép phân tích, 
tính toán không gian đều thực hiện khó khăn. 
q Dữ liệu dạng vùng, đường ranh giới giữa 2 
vùng được ghi nhận 2 lần, mỗi lần cho một 
vùng. 
q Ưu điểm của mô hình là đơn giản, dễ trình bày, 
biên tập, in ấn...vì vậy vẫn được sử dụng rộng 
rãi để thành lập bản đồ. 
q Phần mềm điển hình là Mapinfo. 
Cấu trúc dữ liệu GIS 38 
20 
Mô hình dữ liệu Vector Topology 
q  Là một mô hình phức tạp, các đối tượng được quản lý 
không chỉ bởi toạ độ mà còn bằng cả mối quan hệ không 
gian giữa các đối tượng. 
q  Mô tả trọn vẹn các thông tin của các đối tượng không 
gian bao gồm: 
q Thông tin về vị trí không gian (Spatial data): Thông tin được thể 
hiện theo mô hình vector, bằng các tọa độ mô tả vị trí, hình dạng, 
đường biên của các đối tượng. 
q Thông tin về quan hệ không gian (Relational Spatial data – 
Topology). Mô hình dữ liệu Topology thể hiện QHKG dưới 3 kiểu 
quan hệ là: 
q Liên thông với nhau: thể hiện dưới dạng file đường - điểm nối (Arc-
Node topology) 
q Kề nhau: thể hiện dưới dạng file mô tả đường bao (Polygon-Arc 
topology) 
q Nằm trong nhau, phủ nhau. 
Cấu trúc dữ liệu GIS 39 
Mô hình dữ liệu Vector Topology 
- Thông tin về vị trí trong không gian 
 + Dữ liệu không gian các đối tượng vùng là một tập các đối 
tượng đường định nghĩa đường bao vùng và một điểm nhãn. 
+ Điểm nhãn nằm trong đối tượng vùng có ý nghĩa để xác 
định cho vùng này. 
Cấu trúc dữ liệu GIS 40 
21 
Mô hình dữ liệu Vector Topology 
Các quan hệ không gian Các đặc tính không gian 
Mỗi một đường (arc) có điểm bắt đầu và 
kết thúc tại điểm nút (node). 
Độ dài của đường. 
Hướng đường (Directionality). 
Các đường (arc) nối với nhau tại các điểm 
nút (node). 
 Tính liên tục (Connectivity) 
Các đường (arc) nối với nhau tạo thành 
đường bao của vùng (polygon). 
Tính tạo vùng 
(Diện tích vùng, chu vi vùng) 
Các đường tham gia định nghĩa vùng ở cả 
hai bên : phải và trái. 
Tính kề nhau 
(Adjacency or contiguity) 
Thông tin về quan hệ không gian 
+ Dữ liệu không gian các đối tượng vùng là một tập các đối tượng đường 
định nghĩa đường bao vùng và một điểm nhãn. 
+ Mô hình Topology dùng các quan hệ không gian để định nghĩa các đặc 
tính không gian của các đối tượng 
Cấu trúc dữ liệu GIS 41 
Tính liên tục 
Tính kề nhau 
Đầu, cuối giao của đường 
Tính tạo vùng 
Mô hình dữ liệu Vector Topology 
Cấu trúc dữ liệu GIS 42 
22 
Tính kề nhau 
Cấu trúc dữ liệu GIS 43 
Sai Đúng 
Sai Sai Đúng 
Áp dụng mô hình topology khi xây dựng CSDL không gian 
- Đường ranh giới tạo thành đường bao thửa đất luôn đảm bảo 
tính khép kín tuyệt đối về toạ độ. 
- Các đường ranh giới thửa không được phép giao nhau, phải luôn cắt 
nhau tại đầu hoặc cuối đường ( tại điểm nút NODE). 
Mô hình dữ liệu Vector Topology 
Cấu trúc dữ liệu GIS 44 
23 
DỮ LIỆU KHÔNG GIAN CHUẨN 
Sai §óng 
Cơ sở dữ liệu chuẩn là dữ liệu không còn lỗi như: bắt 
quá, bắt chưa tới, vùng chưa khép. 
Cấu trúc dữ liệu GIS 45 
Liên kết dữ liệu thuộc tính 
Bảng dữ liệu 
(Attributes) 
© ESRI 
Cấu trúc dữ liệu GIS 46 
24 
Dữ liệu thuộc tính 
Là thông tin cho phép miêu tả một thực thể đã 
được trình bày ở đối tượng đồ họa. 
Cấu trúc dữ liệu GIS 47 
Dữ liệu thuộc tính 
q Thông tin về đối tượng đồ họa 
q Mỗi phần thông tin thuộc tính liên quan tới một phần 
đối tượng đồ họa 
q Các trường thuộc kiểu dữ liệu truyền thống của 
CSDL 
q Images 
q Photos 
q Video 
Cấu trúc dữ liệu GIS 48 
25 
Courtesy Village of Garden City 
Liên kết các thuộc tính 
Cấu trúc dữ liệu GIS 49 
Mô hình dữ liệu Raster 
q  Dữ liệu GIS được lưu trữ dưới dạng lưới các ô 
(cells) hay pixel 
q Ảnh viễn thám, ảnh quét (scanner) luôn ở 
dạng Raster 
Cấu trúc dữ liệu GIS 50 
26 
Dữ liệu Raster 
q Tập dữ liệu GIS 
q Về sử dụng đất/Độ bao phủ đất 
q Các Chỉ số thực vật 
q Sự ổn định đất 
q Ảnh số 
q Ảnh về các tòa nhà 
q Khung cảnh các tai họa 
q Sự thiệt hại mùa vụ 
q Các hình ảnh về sự vận động địa chất 
q Ảnh trực giao 
q Các ảnh trên không đã được chỉnh sửa 
Cấu trúc dữ liệu GIS 51 
Dữ liệu Raster 
q  Là một mảng hai chiều 
các ô (pixel). Mỗi ô có 
chiều cao và chiều rộng 
cố định và cùng kích 
thước, trải trên một hình 
chữ nhật. 
Cấu trúc dữ liệu GIS 52 
27 
Bảng dữ liệu thuộc tính 
q  Rasters có giá trị số nguyên các ô (số lượng các ô cùng giá 
trị) được ghi trong bảng dữ liệu thuộc tính. Mỗi bản ghi 
thuộc tính là duy nhất với mỗi giá trị của ô. 
q  Có thể thêm các trường tới bảng dữ liệu 
Cấu trúc dữ liệu GIS 53 
Các kiểu dữ liệu miêu tả trong ô 
q  Dữ liệu được lưu trữ trong raster có thể được phân loại 
một trong các loại sau: 
q Dữ liệu tên (Nominal data): dữ liệu được phân loại 
theo tên. 
q Dữ liệu số thứ tự (Ordinal data): dữ liệu được phân 
loại theo tên và khoảng giá trị. 
q Khoảng dữ liệu (Interval data): sắp xếp theo thứ tự 
số và có các khoảng khác nhau có ý nghĩa. 
q Dữ liệu tỷ lệ (Ratio data) 
Cấu trúc dữ liệu GIS 54 
28 
Các kiểu dữ liệu miêu tả trong ô 
Cấu trúc dữ liệu GIS 55 
Các kiểu dữ liệu miêu tả trong ô 
q  Kiểu Nominal và Ordinal 
dùng miêu tả theo các 
phân loại khác nhau, là 
cách tốt nhất miêu tả các 
ô dữ liệu kiểu integer. 
q  Kiểu Interval và Ratio mô 
tả các giá trị liên tục, dùng 
với các ô dữ liệu là kiểu 
real. 
Cấu trúc dữ liệu GIS 56 
29 
PIXEL (PICTURE ELEMENT) 
PIXEL là đơn vị nhỏ nhất trong ảnh. Cơ sở hệ 
thống GIS là raster, thông tin thuộc tính có thể 
được khởi gán tới mỗi pixel. 
Cấu trúc dữ liệu GIS 57 
© ESRI, Modeling Our World 
Cấu trúc dữ liệu GIS 58 
30 
Cách biểu diễn Raster 
q Raster có thể có một hoặc nhiều nhãn. Giá trị 
của mỗi ô có thể mang các giá trị khác nhau. 
Có một vài cách để hiển thị raster với giá trị 
của ô. 
q Hiển thị nhãn đơn (single-band) 
q Hiển thị nhãn bội (multi-band) 
Cấu trúc dữ liệu GIS 59 
Hiển thị nhãn đơn 
Cấu trúc dữ liệu GIS 60 
31 
Hiển thị nhãn bội 
Cấu trúc dữ liệu GIS 61 
Cấu trúc dữ liệu Raster 
q Ma trận các ô bằng nhau 
Cấu trúc dữ liệu GIS 62 
32 
Vấn đề về độ phân giải 
WHEAT 
HAY 
APPLES WHEAT 
HAY 
APPLES 
Cấu trúc dữ liệu GIS 63 
Raster và Vector 
q Phải được cân nhắc kỹ 
q Tính rời rạc của thực thể đang mô tả 
q Ứng dụng mong đợi (Các chức năng) 
q Nguồn dữ liệu 
q Quan tâm sự lưu trữ 
q Độ phân giải 
q Màu sắc 
Cấu trúc dữ liệu GIS 64 
33 
Mô hình Raster và 
Vector 
Land
Shoreline
Water
Vector Shoreline
Source: Defense Mapping School 
National Imagery and Mapping Agency 
Vậy “Định dạng nào là tốt nhất mô tả 
các đối tượng trong GIS, raster hay 
vector”. Câu trả lời là một trong hai hoặc 
cả hai. Đó là, dùng một trong hai mô 
hình dữ liệu là tốt nhất trong mỗi trường 
hợp hoặc cả hai mô hình đều thực hiện 
các vai trò nhất định trong GIS. 
Trong ví dụ, nguồn dữ liệu vector miêu 
tả đường bờ biển xuất hiện có nhiều chi 
tiết hơn và độ chính xác lớn hơn. Dữ 
liệu Vector có thể lưu trữ thông tin trong 
nhiều định dang hơn dữ liệu Raster, và 
cũng làm việc tốt với đối tượng thuộc về 
chiều dài như dữ liệu mạng lưới. 
Tuy nhiên, các mô hình dữ liệu Raster 
tốt cho miêu tả thông tin liên tục trong tự 
nhiên như nhiệt độ nơi mà giá trị nhiệt 
độ có thể khác với nơi liền kề. 
Cấu trúc dữ liệu GIS 65 
Vector – Những ưu điểm và nhược điểm 
q Thuận lợi 
q Miêu tả tốt thực tế 
q Gắn kết nhiều cấu trúc dữ liệu 
q Topology có thể được mô tả trong mạng 
q Đồ họa chính xác 
q Nhược điểm 
q Cấu trúc dữ liệu phức tạp 
q Mô phỏng khó khăn 
q Một vài phân tích không gian là khó khăn hoặc 
không thể thi hành. 
Cấu trúc dữ liệu GIS 66 
34 
Raster – Ưu điểm và nhược điểm 
q  Ưu điểm 
q Cấu trúc dữ liệu đơn giản 
q Dễ phủ lên nhau 
q Có nhiều kiểu phân tích không gian khác nhau 
q Không thay đổi kích thước và hình dáng 
q Công nghệ rẻ 
q  Nhược điểm 
q Số lượng lớn dữ liệu 
q Không đẹp 
q Thay đổi hệ quy chiếu là khó khăn 
q Tỷ lệ khác nhau giữa các lớp có thể là cơn ác mộng 
q Có thể mất thông tin ở những vùng giao nhau 
Cấu trúc dữ liệu GIS 67 
© Paul Bolstad, GIS Fundamentals 
Các chức năng Raster 
Cấu trúc dữ liệu GIS 68 
35 
Các phương pháp nén dữ liệu Raster 
q Mục đích: Giảm kích thước lưu trữ. 
q Có các phương pháp: 
q Phương pháp nén theo đường biên vùng (Chain 
Code) 
q Phương pháp nén theo hàng cột (Run-length code) 
q Phương pháp nén theo khối (Block code) 
q Phương pháp nén cây tứ phân (Quadtree code) 
Cấu trúc dữ liệu GIS 69 
Phương pháp nén theo đường biên vùng 
(Chain Code) 
q  Các đường biên của các vùng được thể hiện bằng hàng liên 
tục các vectơ đơn vị theo hướng 4 phương, được qui ước 
bằng các số: hướng Đông = 0, Bắc = 1 Tây = 2 Nam = 3. 
q  Ví dụ trên nếu ta bắt đầu từ cell của hàng 0 theo chiều kim 
đồng hồ ta sẽ có dãy giá trị sau thể hiện biên của vùng theo 
mã 1: 
 02,3,0,1 ,03,32,2,34,02,32,23,1,22,1,22,12,02,12,22,12 
0 1 
2 3 
Cấu trúc dữ liệu GIS 70 
36 
Phương pháp nén theo đường biên vùng 
(Chain Code) 
q Ưu điểm: 
q Là phương pháp nén dữ liệu raster hiệu quả. 
q Dễ dàng tiến hành tính chu vi và diện tích, nhận biết 
lồi lõm, thay đổi hướng đột ngột. 
q Nhược điểm: 
q Khó khăn trong phân tích chồng xếp. 
q Dư thừa dữ liệu vì đường biên lưu trữ hai lần. 
Cấu trúc dữ liệu GIS 71 
Phương pháp nén theo hàng cột (Run-length 
code) 
q  Các điểm trên mỗi đơn vị bản đồ 
được lưu trữ theo hàng từ trái qua 
phải từ cell đầu đến cell cuối. 
 Hàng Cột 
q  Hàng 1: 2,3 5,7 
q  Hàng 2: 2,7 
q  Hàng 3: 4, 6 
q  Hàng 4: 4, 6 
q  Hàng 5 : 2, 6 
q  Hàng 6: 2, 6 
q  Hàng 7: 4, 8 
q  Hàng 8: 6, 8 
Cấu trúc dữ liệu GIS 72 
37 
Phương pháp nén theo hàng cột (Run-length 
code) 
q Ưu điểm: 
q Thích hợp cho việc lưu trữ dữ liệu trong máy tính có 
bộ nhớ ít. 
q Nhược điểm: 
q Khó khăn trong quá trình xử lý và phân tích dữ liệu. 
Cấu trúc dữ liệu GIS 73 
Phương pháp nén theo khối (Block code) 
q  Ví dụ trên có thể viết 
dưới dạng nén block code 
2n x 2n như sau: 
q 7 block 1 đơn vị ô vuông 
q 7 block 4 đơn vị ô vuông 
•  Phương pháp này có hiệu quả với các vùng có diện tích lớn và 
hình dạng các đường biên đơn giản, có thể kiểm tra sự co giãn về 
hình dạng của vùng. 
Cấu trúc dữ liệu GIS 74 
38 
Phương pháp nén cây tứ phân (Quadtree code) 
Cấu trúc dữ liệu GIS 75 
Phương pháp nén cây tứ phân (Quadtree code) 
Thể hiện sự chia liên tục của dạng ma trận 2n x 2n thành 
dạng cây 4 nhánh ưu điểm của phương pháp nén hình cây: 
- Dễ tính toán diện tích chu vi của các vùng có hình dạng 
chuẩn 
- Có thể giam bớt sự lưu trữ với các độ phân giải khác nhau 
Nhược điểm : 
- Khó khăn cho việc chọn các mô hình, giải pháp 
- Một vùng có thể chia thành rất nhiều phần gây khó khăn 
cho việc truy nhập DL 
Cấu trúc dữ liệu GIS 76 
39 
TIN(Triangulated Irregular Network) 
q  TIN là một mô hình dữ 
liệu được sử dụng để 
miêu tả các đối tượng 
ba chiều. Các điểm 
miêu tả bởi các giá trị 
x,y,z. Dùng các 
phương thức tính toán 
hình học, các điểm 
được kết nối vào nhau 
gọi là phép đạc tam 
giác. Các đường của 
các tam giác gọi là các 
cùng và miền phía 
trong gọi là bề mặt 
(facet) 
Cấu trúc dữ liệu GIS 77 
TIN(Triangulated Irregular Network) 
q  Mô hình TIN có một vài điểm phức tạp hơn dạng Point, 
Line, Polygon trong mô hình Vector, hay mô hình Raster, 
nó thực sự hữu ích miêu tả độ cao. 
q  Ví dụ thể hiện lợi ích của TIN: 
q Lưới Raster cần phải yêu cầu lưới các ô bao phủ toàn bộ bề mặt đạ 
lý 
q Vì vây, nếu chúng ta muốn hiển thị chi tiết thì ta phải chia lưới này 
thành các ô nhỏ hơn -> nhưng với một bề mặt tương đối bằng 
phẳng -> tốn bộ nhớ 
q Tuy nhiên, với TIN chúng ta không cần phải dùng nhiều điểm trên 
miền bằng phẳng, nhưng cũng có thể thêm nhiều điểm ở vùng để 
tăng độ chính xác hơn. 
Cấu trúc dữ liệu GIS 78 
40 
Cấu trúc dữ liệu TIN 
q  Cấu trúc dữ liệu TIN dựa trên 
hai phân tử cơ bản: 
q Các điểm với giá trị x,y,z 
q Các cung nối các điểm này. 
q  Phép đạc tam giác TIN thỏa 
mãn theo tiêu chuẩn Delaunay 
Tiêu chuẩn Delaunay 
Vòng tròn ngoại tiếp không chứa một nút của bất kỳ phần 
tử nào khác. Vòng tròn ngoại tiếp của một tam giác là vòng 
tròn đi qua các đỉnh. 
Cấu trúc dữ liệu GIS 79 
Các thành phần TIN 
q  Nodes 
q  Edges 
q  Triangles 
q  Hull 
q  Topology 
q TIN là một tập hợp các tam giác liền kề, không bị 
chồng nhau. 
q ArcGIS hỗ trợ cả hai mô hình độ cao: TIN and lưới 
Cấu trúc dữ liệu GIS 80 
41 
Các thành phần TIN 
q  Nodes: là cơ sở xây dựng các khối của TIN. Các nút bắt đầu từ các điểm và 
các đỉnh cung chứa từ các nguồn dữ liệu nhập vào. 
q  Edges: Mỗi nút được nối với nút gần nhất theo tiêu chuẩn Delaunay. Mỗi cung 
có hai nút nhưng một nút có thể có hai hoặc nhiều cung. 
q  Triangles: Mỗi bề mặt tam giác miêu tả một phần của bề mặt TIN 
q  Hull (bao): được hình thành bới một hoặc nhiều polygon bao gồm toàn bộ tập 
dữ liệu các điểm sử dụng xây dựng nên TIN. Các Polygon Hull định nghĩa 
vùng nội suy của TIN 
q  Topology: là cấu trúc hình học của TIN định nghĩa mối quan hệ giữa các nút, 
các cung và mối quan hệ giữa các tam giác liền kề. 
q  Trong ARC/INFO, TIN được lưu trữ trong một thư mục 
gồm các file. Tuy nhiên, TIN không bao phủ và không kết 
hợp với file INFO. Thư mục TIN chứa 7 file bao gồm thông 
tin về bề mặt TIN. Các file này được mã hóa theo dạng nhị 
phân và không đọc được ở chế độ hiển thị văn bản. 
Cấu trúc dữ liệu GIS 81 
© ESRI, Modeling Our World Cấu trúc dữ liệu GIS 82 
42 
Cấu trúc dữ liệu GIS 83 
Cấu trúc dữ liệu GIS 84 
43 
Cấu trúc dữ liệu GIS 85 
© ESRI, Modeling Our World Cấu trúc dữ liệu GIS 86 
44 
Chú giải (Annotation) 
Là văn bản (text) hoặc nhãn (labels) vẽ trên bản 
đồ mà miêu tả hoặc nhận diện một đối tượng 
hoặc thêm thông tin khác tới bản đồ 
Cấu trúc dữ liệu GIS 87 
Chú giải (Annotation) 
q  Text 
q Thông tin được đặt trên bản đồ cung cấp thêm thông tin về một đối 
tương đồ họa. 
q  Ký hiệu (Symbols) 
q Là cách thức mà các đối tượng đồ họa hiển thị trong GIS 
Cấu trúc dữ liệu GIS 88 
45 
Ký hiệu (Symbols) 
Các ký hiệu giúp nhận diện các đặc điểm và cung 
cấp thông tin về chúng. 
q c , P X 
Cấu trúc dữ liệu GIS 89 
Courtesy Village of Garden City 
Annotation, Symbology, and Text 
Cấu trúc dữ liệu GIS 90 
46 
Vấn đề về tỷ lệ trong đối tượng mô tả 
q  Phụ thuộc vào tỷ lệ mô tả, cùng một đối tượng có thể 
nhận các khuân dạng khác khác nhau 
q Các toà nhà 
q Bản vẽ kỹ thuật – Sơ đồ toà nhà 
q Bản đồ địa chất – Các điểm lưu trữ 
q Các thành phố 
q Bản đồ địa chất – là các Polygon mô tả đường biên các thành phố 
q Bản đồ xuất bản – là các điểm mô tả vị trí các thành phố 
Cấu trúc dữ liệu GIS 91 
Topology 
Tập hợp dữ liệu số miêu tả rõ ràng các đối tượng 
liền kề, chứa trong nhau và tính liên tục giữa 
các đối tượng bản đồ mà có thể lưu trữ và thao 
tác trên máy tính. 
Cấu trúc dữ liệu GIS 92 
47 
Topology 
© Paul Bolstad, GIS Fundamentals 
Cấu trúc dữ liệu GIS 93