Giáo trình Hệ thống thông tin địa lý (GIS) - Chương 3: Cấu trúc dữ liệu thông tin địa lý

dữ liệu. 
5. Tổ chức cấu trúc cơ sở dữ liệu. Xây dựng cấu trúc của cơ sở dữ liệu địa lý cân 
nhắc việc hợp nhóm chủ đề, liên kết topo, và bộ phận đảm trách dữ liệu. 
 78
Hình 3.23: Các b−ớc tiến hành xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý. 
3.8. H−ớng dẫn sử dụng biểu đồ đối t−ợng theo ngôn ngữ mô hình hợp 
nhất UML. 
 Ta có thể tiếp cận ArcInfo theo 2 cách: hoặc là sử dụng các ứng dụng nh− 
ArcMap và ArcCatalog, hay là phát triển xây phần mềm ứng dụng theo ý thích. 
Ng−ời xây dựng mô hình dữ liệu có 2 thế giới để lựa chọn: ta có thể sử dụng các 
ứng dụng cho hầu hết các công việc tạo ra các cơ sở dữ liệu địa lý, nh−ng đôi khi 
lại viết các mã phần mềm, đặ biệt nếu ta đang thử tạo ra những mô hình dữ liệu 
phong phú để hỗ trợ những ứng dụng mạnh mẽ. 
Có 2 khái niệm mô hình hoá dữ liệu quan trọng, cả 2 đ−ợc ứng dụng trong 
ArcInfo Application và trong những thành phần phần mềm ArcInfo, đ−ợc gọi là 
ArcObjects. 
Ví dụ, chủ đề của cấu trúc cơ sở dữ liệu địa lý, tập hợp dữ liệu đối t−ợng (feature 
datasets), lớp đối t−ợng (feature classes) tr−ớc hết thảo luận trong cảnh nhìn bao 
quát của ng−ời sử dụng trong ArcCatalog. Sau đó, cảnh nhìn bao quát của ng−ời 
lập trình đ−ợc tóm tắt trong sơ đồcủa cơ sở dữ liệu địa lý tiếp cận đối t−ợng. 
Hai cách nhìn nhận có sự giống nhau, nh−ng cũng có sự khác nhau chút ít.Giao 
diện ng−ời sử dụng đôi khi giấu đi những chi tiết về các thành phần phần mềm, 
mà những thành phần này lại quan trọng đối với ng−ời lập trình. 
3.8.1. Đọc sơ đồ lớp (class diagrams). 
Đây là chìa khoá cho việc lập sơ đồ mô hình đối t−ợng. 
Ký hiệu này này dựa trên ký hiệu 
của ngôn ngữ mô hình hợp nhất 
UML, lập sơ đồ tiêu chuẩn công 
nghêu phân tích và thiết kế h−ớng 
đối t−ợng. 
Sơ đồ mô hình đối t−ợng là phần 
bổ sung quan trọng cho thông tin ta 
nhận đ−ợc trong các bảng đối 
t−ợng. Môi tr−ờng phát triển là 
Visual Basic hay các ngôn ngữ lập 
trình khác. Thống kê tất cả các lợp và thành phần, nh−ng không giải thích cấu 
trúc của các lớp này. Những sơ đổ này làm hoàn chỉnh nhận thức của ta về các 
thành phần của ArcInfo. 
Hình 3.24: Sơ đồ các lớp (class diagrams) 
 79
3.8.2. Các lớp và các đối t−ợng. 
Có 3 kiểu lớp đ−ợc trình bày trong lập sơ đồ theo UML − Những lớp trừu t−ợng 
(abstract classes), những lớp khả tạo (createable classes), Lớp thuyết minh 
(instantiable classes). 
Lớp trừu t−ợng (abstract classes) không thể dùng để tạo ra đối t−ợng mới đ−ợc, 
nh−ng nó đ−ợc đặc biệt dùng phân lớp. Ví dụ là “line” có thể là lớp trừu t−ợng 
cho “primary line” và “secondary line” 
Lớp khả tạo (createable class) trình bày đối t−ợng, ta có thể trực tiếp tạo ra đối 
t−ợng dùng cú pháp khai báo trong môi tr−ờng phát triển của mình. Visual Basic, 
khai báo có thể viết theo cú pháp Dim As New hay 
CreateObject(). 
Lớp thuyết minh (instantiable classes) không thể tạo trực tiếp ra đối t−ợng mới, 
nh−ng những đối t−ợng của lớp này có thể đ−ợc tạo ra nh− thuộc tính của những 
lớp khác hay đ−ợc tạo ra bởi những hàm số từ lớp khác. 
Trong trình duyệt đối t−ợng (object browser), Visual Basic ta có thể duyệt tất cả 
các lớp khả tạo và lớp thuyết minh của ArcInfo, trừ lớp trừu t−ợng. 
3.8.3. Mối quan hệ. 
Giữa các lớp trừu t−ợng, khả tạo, 
thuyết minh có một vài kiểu của mối 
quan hệ 
 Liên kết (asociation) biểu thị mối 
quan hệ giữa các lớp. Chúng đ−ợc 
xác định là vô số ở cả 2 đầu. 
Hình 3.25: Sơ đồ liên kết 
Trong hình 3.25, ở sơ đồ này ng−ời chủ (owner) có thể sở hữu một hay một vài 
thửa đất (land parcels), và một thửa đất có thể do một chủ hoặc nhiều chủ. 
Vô số (multiplicity) là sự ràng buộc ở số l−ợng đối t−ợng có thể đ−ợc liên kết với 
đối t−ợng khác. 
1 −Một và chỉ một. Sự thể hiện multiplicity ở đây là sự lựa chọn. Nếu không có 
cái nào đ−ợc đ−a ra, “1” là mặc nhiên (implied). 
0..1 − Không hay một. 
M..N − Từ M đến N (những số nguyên d−ơng). 
* hay 0..* − Từ không tới số nguyên d−ơng bất kỳ. 
1..* − Từ 1 tới số nguyên d−ơng bất kỳ. 
 80
Kiểu thừa kế (type inheritance) định nghĩa những lớp chuyên dụng chia sẻ thuộc 
tính và ph−ơng thức với lớp superclass và có thêm vào các thuộc tính và ph−ơng 
thức. 
Trong sơ đồ hình 3.26 cho thấy 
primary line (lớp khả tạo) 
secondary line (lớp khả tạo là 
kiểu (types) của line (lớp trừu 
t−ợng) 
Thuyết minh (instatiation) định rõ 
một đối t−ợng ở một lớp có 
ph−ơng thức. ph−ơng thức này tạo 
ra một đối tợng từ một lớp khác. 
Hình 3.26: Kiểu kế thừa (type inheritance)
Trong hình 3.27 đối t−ợng cột 
điện (pole) có ph−ơng thức tạo ra 
đối t−ợng máy biến áp 
(transformer). 
Hình 3.27: Thuyết minh (instatiation) 
Sự kết hợp (aggregation) là sự 
liên kết không đối xứng. Trong sự 
liên kết này một đối t−ợng ở lớp 
này đ−ợc coi là “toàn thể”, và 
các đối t−ợng của lớp khác đ−ợc 
coi là “bộ phận”. 
Hình 3.28: Sự kết hợp (aggregation) 
Trong hình 3.28 tổ hợp biến áp (transformer bank) có chính xác là 3 máy biến áp 
(transformers).Trong sơ đồ này transformers liên kết với transformer bank, nh−ng 
có khả năng khi rời tổ hợp đi chỗ khác thì máy biến áp vẫn tồn tại. 
Sự hợp thành (composition) là 
dạng kết hợp mạnh mẽ hơn trong 
đó các đối t−ợng trong lớp “toàn 
thể” kiểm soát thời gian sống của 
các đối t−ợng ở lớp “bộ phận”. 
Cột điện (pole) chứa đựng nhiều 
thanh tay ngang (crossarms). Một 
tay ngang không thể phục hồi khi 
Hình 3.29: Sự hợp thành (composition) 
 81
 82
cột điện bị chuyển đi nơi khác. Đối t−ợng pole điều khiển thời gian sống của các 
đối t−ợng crossarms 
3.8.4. Biểu diễn mô hình với sơ đồ chú giải. 
Nếu ta không quen với kiểu sơ đồ chú giải, sau khi thực hành đọc ví dụ trên và 
vận dụng vào ví dụ của mình, ta sẽ dần dần nhận ra giá trị của sự thể hiện này. Nó 
mô tả mô hình đối t−ợng một cách đơn giản, và là cách nhanh chóng và dễ dàng 
hiểu những modul của phần mềm ArcInfo. 
Hiểu đ−ợc hệ thống ký hiệu này, ta tạo ra đ−ợc những đối t−ợng bằng cách mở 
rộng dữ liệu của cơ sở dữ liệu tiếp cận đối t−ợng. Với ArcCatalog, ta có thể bắt 
đầu công việc trong môi tr−ờng (computer-aided software engineering - CASE) 
trợ giúp của máy tính để tạo ra những mô hình dữ liệu với giao diện trực quan. 
Giao diện này đ−ợc dựa trên sự vận dụng ký hiệu trong ULM. 
3.9. Những xu h−ớng công nghệ. 
Hệ thống thông tin về địa lý phần cơ bản trong hệ thống quản trị cơ sở dữ liệu, 
đ−ợc nâng cao sự l−u trữ, ghi bảng mục và biểu diễn dữ liệu địa lý. 
ArcInfo 8 là sự phát hành ra một công nghệ GIS mới. ArcInfo 8 khai thác những 
ph−ơng h−ớng công nghệ quan trọng vừa mới hoàn thành, đ−a vào th−ơng mại 
hoá. Những khuynh h−ớng đó thực hiện một cách tổng hợp sự thành công của 
GIS nh− một cơ sở dữ liệu địa lý đầy khả năng. Sau đây là ph−ơng h−ớng chính 
tạo ra cơ cấu công nghệ của ArcInfo 8. 
3.9.1. Dữ liệu địa lý và cơ sở dữ liệu. 
Khi mô hình dữ liệu kết hợp (coverage data model) lần đầu tiên áp dụng, nó đ−ợc 
dùng vào các thành phần không gian của dữ liệu địa lý. Dữ liệu chứa đựngcác 
files nhị phân với những định danh (identifiers) thống nhất theo hàng trong các 
bảng cơ sở dữ liệu quan hệ, những bảng này ghi những thuộc tính của đối t−ợng. 
Với đặcc tính và chức năng tiên tiến trong công nghệ cơ sở dữ liệu, ngày nay có 
thể l−u toàn bộ dữ liệu không gian trực tiếp ở bên trong cùng bảng cơ sở dữ liệu 
nh− những dữ liệu thuộc tính. 
Lợi ích của việc l−u dữ liệu không gian trực tiếp bên trong các cơ sở dữ liệu 
th−ơng mại là nâng cao hiệu quả sự quản trị dữ liệu, truy cập sử dụng dữ liệu, 
điều hành các dịch vụ, hoà hợp gần gũi với các cơ sở dữ liệu khác. 
Ngoài ra, những ng−ời sử dụng ArcInfo có thể lựa chọn bất ký cơ sở dữ liệu quan 
hệ nào khác để liên kết với cơ sở dữ liệu địa lý của họ. 
 83
3.9.2. Giao diện ng−ời sử dụng. 
Các ứng dụng đ−ợc phát triển cho Microsoft Windows đã xắp đặt một tiêu chuẩn 
mới để dễ sử dụng và ổn định. Ng−ời sử dụng đã quen thuộc với các thao tác với 
chuột, thực đơn, hộp thoại, và những điểm t−ơng tự. Những tiêu chuẩn giao diện 
ng−ời sử dụng đã tạo ra những ứng dụng mạnh để ng−ời không phải là chuyên gia 
tin học có thể tiếp cận có thể sử dụng. 
ArcInfo 8 ứng dụng hoàn hảo tiêu chuẩn Windows tạo giao diện và ng−ời sử dụng 
và giữ vai trò là một mốc mới trong việc tạo ra phần mềm GIS dễ sử dụng. 
3.9.3. Cấu trúc phần mềm. 
Phần mềm hiện đại đ−ợc xây dựng trong các cấu trúc các thành phần của phần 
mềm, ví dụ, Microsoft Component Object Model (COM), the Common Object 
Request Broker Architecture (CORBA), Java Rempte Methode Invocation (RMI) 
ý t−ởng cấu trúc các thành phần lầ chia các thành phần chức năng phần mềm 
thành những phần riêng rẽ, những mảng độc lập, đ−ợc thử nghiệm và kết hợp lại 
thành những ch−ơng trình. Với cách thiết kế này, các phần có thể đ−ợc dùng để 
xây dựng những ứng dụng bất lỳ không cần có sự thay đổi nào. 
Lợi ích của cấu trúc thành phần là chất l−ợng, đặc tính phần mềm tốt hơn và khả 
năng cập nhật phiên bản mới không phải cài đặt lại phần mềm. 
ArcInfo 8 đ−ợc xây dựng trên cấu Microsoft COM, bởi vì cấu trúc này là một tổ 
chức các phần vững chắc, hoạt động tốt. 
3.9.4. Môi tr−ờng lập trình. 
Môi tr−ờng lập trình visual nh− Visual Basic đã trở thành tiêu chuẩn trong phát 
triển ứng dụng. 
Lợi ích của việc ứng dụng những ngôn ngữ này là có kinh nghiệm của các nhà lập 
trình đi tr−ớc, với môi tr−ờng mạnh mẽ nhất. Không còn cần tới những ngôn ngữ 
macro sở hữu riêng (proprietary macro langguages). 
ArcInfo 8 sử dụng Visual Basic fo Applications (VBA) nh− một ngôn ngữ macro 
nhúng để ng−ời sử dụng tuỳ biến những ứng dụng của mình, ArcMap, 
ArcCatalog. Những ngôn ngữ COM khác nh− Visual C++ có thể đ−ợc dùng để mở 
rộng mô hình dữ liệu của cơ sở dữ liệu. 
3.9.5. Tóm tắt những chiều h−ớng. 
Những chủ đề chung của các chiều h−ớng công nghệ này là tiêu chuẩn mở và khả 
năng liên ứng dụng. 
 84
Lợi ích của việc đi theo những chiều h−ớng này là tận dụng những −u việt của 
những công nghệ khác, điều đó đã làm cho ESRI tập hợp những nghiên cứu của 
mình vầ phát triển công nghệ GIS.