Cấu trúc dữ liệu raster và cấu trúc dữ liệu vector

Tham khảo tài liệu cấu trúc dữ liệu raster và cấu trúc dữ liệu vector, công nghệ thông tin, kỹ thuật lập trình phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Cấu trúc dữ liệu raster và cấu trúc dữ liệu vector Các đối tượng địa lý khi được biểu diễn trên máy tính được biết đến ở 2dạng: cấu trúc dữ liệu raster và cấu trúc dữ liệu vectorA. Cấu trúc Raster: 1.Khái niệmMô hình raster biểu diễn không gian như là một ma trận số nguyên, mỗi giá trị sốnguyên đại diện cho một thuộc tính, vị trí của số nguyên chính là vị trí của đốitượng.Thí dụ:Hình 1.1: Mô hình dữ liệu raster và vectorHình 1.2: Mô hình dữ liệu raster và vectorLiên hệ với thế giới thực: mỗi pixel sẽ tương ứng với một ô nào đó trong thếgiới thực.Trong cấu trúc raster: Đường được biểu diễn bằng những pixel có cùng giá trị f(x,y) liên tiếp - nhau. Vùng được xác định thành một mạng gồm nhiều pixel có cùng giá trị - thuộc tính f(x,y).Hình 1.3: Cấu trúc dữ liệu raster Cấu trúc lưu trữ raster cơ bản: Cấu trúc lưu mã chi tiết (exhaustive enumeration) - Cấu trúc lưu mã run length (run-length encoding). -Đối với cấu trúc lưu mã chi tiết, mỗi một điểm lưới được gắn với giá trị duynhất, vì vậy dữ liệu không được nén gọn.Cấu trúc lưu mã chạy dài có ý nghĩa như là một kỹ thuật nén dữ liệu nếu rasterchứa các nhóm điểm lưới có cùng một giá trị. Khi đó thay vì phải lưu trữ riêngcho từng điểm lưới, cấu trúc này lưu trữ theo từng thành phần có một giá trị duynhất và số lượng điểm lưới chứa đựng giá trị đó.Hình :1.4 Minh họa cấu trúc mã chi tiếtHình 1.5: Minh họa cấu trúc mã run length Mô hình raster chia không gian thành những ô lưới đều hình vuông (chữnhật, tam giác, hoặc lục giác) gọi là điểm ảnh (pixel). (bộ môn địa tin học,ĐHQGTP Hồ Chí Minh, ĐH Bách Khoa). Mỗi pixel được xác định vị trí bằng cặp toạ độ (x,y) là số thứ tự của hàngvà cột của pixel. Pixel là phần tử cơ sở của cấu trúc raster để biểu diễn một đặc trưng địalý f(x,y) nào đó, dữ liệu trong mỗi pixel là đồng nhất. Trong cấu trúc raster, đường được biểu diễn bằng những pixel có cùng giátrị f(x,y) liên tiếp nhau. Vùng được xác định bằng một mảng gồm nhiều điểm ảnh có cùng giá trịthuộc tính f(x,y) trải rộng ra theo nhiều phương. Dữ liệu không gian khi lưu trữ theo mô hình raster phụ thuộc vào các yếutố sau: - Độ phân giải không gian: xác định kích thước nhỏ nhất của một lớp dữliệu (ảnh) trong hệ thống. - Độ phân giải pixel: xác định kích thước nhỏ nhất của một pixel và thườngđược tính toán dựa trên số lượng pixel trên một đơn vị chiều dài. - Độ phân giải mã hoá: khoảng cách nhỏ nhất tính theo đơn vị mức xámgiữa hai giá trị mức xám liền kề (fi+1 – f i ). 1.6 Cấu trúc dữ liệu Raster: Cấu trúc dữ liệu raster có hai đặc điểm cần lưu ý: Mỗi điểm ảnh chỉ biểu diễn một thuộc tính, xác định bởi giá trị f(x,y). - Khi thay đổi độ phân giải (kích thước điểm ảnh thay đổi), dung lượng dữ -liệu thay đổi theo. Dung lượng dữ liệu tăng theo bình phương tỉ lệ gia tăng độphân giải.2.Nguồn dữ liệu raster Ảnh chụp từ vệ tinh, ảnh chụp từ máy bay, ảnh quét, ảnh chụp. Trong đó ảnhchụp từ vệ tinh là cách lấy dữ liệu tốn kém nhất nhưng lại có ý nghĩa to lớntrong việc nghiên cứu tình hình biến đổi của các sự vật trên trái đất theo thờigian. Ảnh chụp từ máy bay giúp ta vẽ bản đồ một cách chi tiết.Ngoài ra raster còn có thể được tạo ra bằng cách chuyển đổi từ nhiều nguồn dữliệu khác như vector hay TIN.3.Các thành phần dữ liệuRaster được tạo nên bởi một mảng 2 chiều các điểm ảnh hay pixel.Pixel : Cell là một đơn vị đồng nhất biểu diễn một vùng xác định trên trái đất. Các cell đều có cùng kích thước. Gốc toạ độ của hệ được đặt tại cell nằm tại đỉnh góc trái. Mỗi cell được xác định bởi chỉ số dòng và chỉ số cột, đồng thời nó chứa mộtsố nguyên (hoặc số thực) biểu diễn kiểu hay giá trị thuộc tính xuất hiện trên bảnđồ. Kích thước của cell trong raster phụ thuộc nhiều vào độ phân giải dữ liệu.Cell phải có kích thước đủ nhỏ để có thể thu thập được chi tiết dữ liệu, nhưngcũng phải có kích thước đủ lớn để có thể phân tích dữ liệu một cách thuận tiện. Giá trị của cell sẽ định nghĩa các nhóm, lớp tại vị trí của cell. Cell tại nhữngđiểm có cùng một giá trị xác định một vùng, miền. Các cell trong cùng một miền không cần phải liên kết với nhau. Khi một sốnguyên được chỉ định cho một tập các cell, thì số nguyên này có thể là mã phânbiệt giữa các nhóm cell. Điều này tạo nên một quan hệ một - nhiều giữa mã vàcác cell có cùng giá trị.Ví dụ: các cell có giá trị là 400 được gán mã là 4, các cell có giá trị 500 được gánmã là 5. Mã này có thể xuất hiện nhiều lần trong raster, nhưng chỉ xuất hiện mộtlần trong bảng giá trị thuộc tính (hình vẽ). Bảng này lưu các giá trị thuộc tính chomã, điều này giúp việc cập nhật đơn giản hơn. Một thay đổi nhỏ của giá trịthuộc tính sẽ làm thay đổi cách thể hiện của hàng trăm đối tượng trên bản đồ. Mỗi cell trong một raster đều có một giá trị. Giá trị này biểu diễn một trongbốn kiểu dữ liệu sau: • Nominal (biến tên): một giá trị thuộc kiểu dữ liệu nominal sẽ xác địnhmột thực thể từ một thực thể khác. Những giá trị này được phân loại để tạothành các nhóm. Trong mỗi nhóm, thực thể địa lý sẽ liên kết với cell tại vị trí củacell đó. Nominal được dùng trong rất nhiều kiểu mã như mã sử dụng đất, kiểuđất trồng. • Ordinal (biến thứ tự): một giá trị thuộc dữ liệu ordinal sẽ xác định vị trícủa một thực thể so với các thực thể khác như thực thể được đặt ở vị trí thứnhất, thứ hai, hoặc thứ ba. Nhưng các giá trị này không thiết lập tỷ lệ tương quangiữa các thực thể. Chúng ta không thể suy luận được thực thể này lớn hơn, caohơn hay nặng hơn thực thể khác bao nhiêu • Interval (biến thời gian): một giá trị thuộc dữ liệu interval biểu diễnmột phép đo trên một tỷ lệ như thời gian trong ngày. Những giá trị này nằm trênmột tỷ lệ xác định và không liên hệ với một điểm thực nào.Ratio (biến tỷ lệ): một ...