GIS-CSDL11

Bài 3

CƠ SỞ DỮ LIỆU GIS
2. Yếu tố cơ bản CSDL GIS
4. Các mô hình CSDL GIS
5. Thiết kế CSDL GIS
3. Khái niệm CSDL GIS
1. Khái niệm CSDL
Đối với một hệ GIS điển hình, Xây dựng cơ sở dữ liệu và Thu thập các dữ liệu chiếm 60-80% của Tổng Chi phí.
„
1. KHÁI NIỆM CƠ SỞ DỮ LIỆU (CSDL)
CSDL là gì ?
Hệ Quản Trị CSDL là gì ?
Các mô hình CSDL ?
Khái niệm
CSDL là gì ?
Là sự tập hợp một hay nhiều file dữ liệu hay dữ liệu bảng được lưu trữ theo một kiểu cấu trúc.
Có mối quan hệ bên trong giữa các thông tin hay giữa các dữ liệu.
Được quản trị bằng phần mềm (DBMS)
Sử dụng phục vụ dữ liệu cho những yêu cầu dữ liệu khác nhau
Quản trị CSDL
Mục đích:
Là phương pháp lưu trữ dữ liệu của các chương trình truy xuất dữ liệu
Điều khiển và chuẩn hóa quá trình nhập và cập nhật dữ liệu
Bảo mật dữ liệu truy xuất
Cho phép đa người sử dụng trên những trường hay bảng dữ liệu xác định
Thành phần DBMS
Nhân của hệ
Điều khiển quá trình chất vấn (Query), truy xuất dữ liệu, lưu trữ, quản lý đa người dùng
Liên kết
Giao tiếp ngôn ngữ chất vấn SQL (structured query language)
Hiển thị dữ liệu
Hệ thống quản lý các dạng màn hình
Điều khiển các menu
Các báo cáo và giao tiếp ngôn ngữ lập trình
Các mô hình CSDL
Mô hình bảng (danh sách)
Mô hình quan hệ
Mô hình mạng
Mô hình phân nhánh
Mô hình hướng đối tượng
2. CÁC YẾU TỐ CƠ BẢN CỦA CSDL
Thực thể - Entity
Là “ một hiện tượng trong thực tế mà không được phân chia nhỏ ra thành những hiện tượng cùng loại”
Vd. Thành phố là một thực thể và được chia nhỏ ra thành các bộ phận hợp phần nhưng các phần này không được gọi là thành phố, chúng được gọi là quận.
Rừng cây phân chia thành các mảnh rừng nhỏ hơn.
Đối tượng-Object
Là “ sự trình bày dạng số của tất cả hoặc một phần của thực thể”
Các hiện tượng phụ thuộc vào tỷ lệ.
Vd. Một thành phố được trình bày như một điểm (point) nếu như diện tích nghiên cứu ở qui mô lục địa.
Thành phố đó có thể được trình bày như một vùng (area) nếu như diện tích nghiên cứu một quốc gia.
Các kiểu thực thể
Kiểu thực thể là nhóm hiện tượng tương tự được thể hiện và lưu trữ cùng kiểu
Vd. đường giao thông, sông suối...
Xác định kiểu thực thể nhằm:
Giúp cho việc chồng xếp các nhóm thông tin.
Trợ giúp cho việc kiểm chứng nội dung của cơ sở dữ liệu.
Thuộc tính-Attributes
Là đặc điểm của thực thể biểu diễn
Thường là phi không gian.
Một số có thể liên quan tới đặc điểm không gian
Vd. diện tích, chu vi...
Layers
Lớp trình bày một kiểu thực thể hoặc một nhóm kiểu thực thể quan hệ
Vd. Lớp có các đoạn sông hoặc có sông, hồ, bờ biển.
Một số CSDL không gian kết hợp các thực thể vào một lớp.
Biểu đồ Thực thể-mối quan hệ (E-R)
Ví dụ CSDL về công chức trong một tổ chức gồm thông tin (nhân viên, người phụ thuộc, văn phòng, vv...).
Những mối quan hệ giữa những thực thể NHÂN VIÊN làm việc trong CƠ QUAN và NHÂN VIÊN có NGƯỜI LIÊN QUAN. Một số thuộc tính của mỗi thực thể như sau
NHÂN VIÊN (tên, tuổi, giới tính, nghề)
NGƯỜI LIÊN QUAN (tên, tuổi, quan hệ với NHÂN VIÊN)
CƠ QUAN (tên tên cơ quan, chức năng, qui mô).
Biểu đồ Thực thể-mối quan hệ (E-R)
Biểu đồ Thực thể-mối quan hệ (E-R)
Ví dụ thiết kế logic trong Mapinfo
3. CƠ SỞ DỮ LIỆU GIS
GIỚI THIỆU
Thế giới thực quá phức tạp trong những nhận thức trực tiếp
Chúng ta tạo "model" thực tế với nỗ lực có một số nét tương tự với thế giới thực
Những CSDL (databases) được tạo ra từ những "models" như là những buớc cơ sở tiến tới hiểu biết về bản chất và trạng thái thế giới thực
Định nghĩa
CSDL không gian (spatial database) là sự tập hợp dữ liệu có tham chiếu không gian và nó là những mô hình của thực tế.
CSDL không gian là một mô hình của thực tế với ý nghĩa là CSDL biểu diễn có lựa chọn các hiện tượng rất gần với thực tế
Những hiện tượng chọn lựa biểu diễn trong dạng số
GIS kết hợp chặt chẽ DBMS truyền thống với nhiều tiện ích để quản lý hợp phần không gian và thuộc tính các dữ liệu địa lý.
Mô hình dữ liệu GIS
Tích hợp thông tin địa lý
Dữ liệu được tổ chức theo lớp.
Mỗi lớp biểu diễn những yếu tố có đặc điểm chung.
Các lớp được tích hợp trong không gian thống nhất trên bề mặt Trái đất
Vị trí địa lý là cơ sở tổ chức dữ liệu
Các dữ liệu GIS cần được biến đổi để tương thích:
Quy mô tương tự (cùng tỉ lệ)
Cùng hệ thống tọa độ
Cùng phép chiếu.
…..
4. MÔ HÌNH CSDL GIS
Các mô hình quan hệ không gian
1. Mô hình dữ liệu (Spaghetti)
Đơn giản nhất.
Về bản chất là mô hình vẽ bản đồ.
Điểm, đường, vùng và ký tự được biểu diễn đơn thuần là vị trí.
Không có mô tả rõ ràng quan hệ không gian.
Ranh giới chung giữa 2 polygon kề nhau được ghi 2 lần.
Không hữu hiệu trong phân tích không gian
Ưu điểm trong việc tái sản xuất bản đồ số mà không cần lưu trữ quan hệ không gian.
2. Mô hình topology
Sử dụng mã hóa các mối quan hệ không gian
Topology dùng để định nghĩa các quan hệ không gian.
Dữ liệu thuộc tính được lưu trữ trong các bảng quan hệ
Mối quan hệ thông tin
4 mô hình CSDL
Các mô hình CSDL GIS
Mô hình bảng (danh sách)
Mô hình quan hệ
Mô hình mạng
Mô hình phân nhánh
Mô hình hướng đối tượng
Mô hình bảng (danh sách)
Mô hình quan hệ
Không có cấp bậc của trường dữ liệu, mỗi trường dữ liệu được dùng như là key.
Thuộc tính quan hệ được lưu trữ trong những bảng khác nhau
Tìm kiếm thực hiện nối hai hoặc nhiều bảng dùng thuộc tính giống nhau.
Hệ thống linh động và thích hợp cho việc sử dụng SQL.


Mô hình phân nhánh
Dữ liệu được tổ chức theo cấu trúc hình cây. Cấp bậc cao nhất gọi là gốc
Mô hình có lớp trên, lớp dưới.
Mọi quan hệ là quan hệ nhiều – một hoặc quan hệ một – một.
Truy tìm dữ liệu hiệu qủa nếu không có nhiều cấp trung gian.
Tìm đọc thêm
Mô hình mạng
Mô hình hướng đối tượng

5. THIẾT KẾ CSDL
DATABASE DESIGN
Tổng quan thiết kế
Thiết kế CSDL-Database design
Chỉ những hiện tượng quan trọng thu thập biểu diễn trong CSDL.
Vd: Con đường có bề dày, nhưng không quan trọng bằng chiều rộng và dài
Xác định rõ hiện tượng, đối tượng và chọn dữ liệu thích hợp biểu diễn chúng là một phần của quá trình thiết kế CSDL
Vd: trên bản đồ 1:100.000 những ngôi nhà không phân biệt
Mục đích đảm bảo dữ liệu được nhận dạng và mô tả trong tính toàn vẹn chính xác.
Kiểu cách, hình thức được người phân tích dữ liệu chấp nhận
1. Thiết kế khái niệm
Mục tiêu:
Nhận biết, nhận diện nội dung CSDL và mô tả nó trong dạng tóm tắt, hay khái niệm
Xác định mục tiêu CSDL
Cần làm gì ?
Làm sao sẽ thực hiện được ?
Trên cơ sở đó, xác định tất cả các dạng nhu cầu về dữ liệu nhằm thực hiện mục tiêu nói trên.
1. Thiết kế khái niệm
Đặc điểm
Phần cứng và phần mềm không lệ thuộc
Những mô tả & định nghĩa các thực thể
Xác định thực thể biểu diễn trong CSDL
Vd. chọn các đối tượng không gian - points, lines, areas, raster cells
Những yêu cầu qui mô biểu diễn & những mối quan hệ sẽ biểu diễn
Dựa trên cơ sở quá trình xử lý trên các đối tượng
Vd. Cần biểu diễn tòa nhà như diện tích hay point?
Vd. nên chia nhỏ đường giao thông như thế nào để liên kết trong CSDL?
2. Logic
Mục tiêu
CSDL được mô tả chi tiết, bao gồm các hạng mục tin, các mối quan hệ dữ liệu, độ chính xác, các thủ tục đảm bảo sự toàn vẹn dữ liệu
Phần mềm cần xác định nhưng phần cứng không lệ thuộc
Thiết đặt cấu trúc logic các yếu tố CSDL, Xác định bởi hệ quản trị dữ liệu-DBMS sử dụng bởi phần mềm
3. Vật lý
Đặc điểm
Cả phần cứng & mềm đều yêu cầu.
Yêu cầu tổ chức file trên máy tính
Triển khai kết quả của mức logic trên các phần cứng, phần mềm cụ thể.
Physical Organization
bits
bytes
Fields
Records
Files
Database
set of characters forming
one item--e.g. your name
collection of related items:
your name, address,tax bill
collection of relate records:
residence owners in Plano
collection of related files:
all property records
Users/applications may access data
directly thru the operating system’s
native file structure or indirectly via
an intervening software layer called a
DBMS (database managemnt system)
What hardware
deals with
What user deals with
Thiết kế khái niệm (Bước 1,2,3,4)
Ở mức thiết kế này là cơ sở hình thành CSDL cần xây dựng.
Xây dựng trên cơ sở khảo sát nhu cầu, thông tin, nguồn dữ liệu.
Xây dựng một sơ đồ tổng quát cho các yêu cầu cho CSDL HTTTĐL.
Mức thiết kế này không phụ thuộc vào phần cứng hoặc phần mềm. Chỉ quan tâm đến các mục tiêu ứng dụng mà người dùng đòi hỏi
Thiết kế logic (Bước 5, 6)
Trong mức thiết kế này, CSDL được mô tả chi tiết
Bao gồm các hạng mục tin, các mối quan hệ dữ liệu, đặt mức độ chính xác, các thủ tục đảm bảo toàn vẹn dữ liệu.
Thiết kế logic đưa ra cấu trúc của các thành phần trong CSDL (còn gọi là cấu trúc CSDL).
Mức thiết kế này là khởi điểm của các công việc tin học.
Người thiết kế phải hiểu rõ tính năng của một hệ thống phần mềm quản trị CSDL.
Trong mức này, người thiết kế đưa ra các phương án để lựa chọn các thành phần của CSDL HTTTĐL.
Mức này là sự triển khai và điều chỉnh thành quả của mức logic trên các phần cứng, phần mềm cụ thể của HTTTĐL.
Liên quan tổ chức các file dữ liệu