Mô hình vector

(1)

1

BỘ MÔN GIS & TÀI NGUYÊN

(2)

Nội dung

 Phân tích đơn lớp

 Đo lường:

Khoảng cách, chiều dài, chu vi

Diện tích

 Xử lý vùng ranh:

Bên trong: Dissolve, Eliminate

Bên ngoài: thu hẹp (Clip, Split), mở rộng (Merge, Buffer)

 Phân tích đa lớp

 Chồng lớp

AND (Intersect)

OR (Union)

NOT (Difference)

XOR (Symmetrical Difference)

2

(3)

Đo lường chiều dài



Mô hình vector

Khoảng cách/ chiều dài (Euclidean):

𝑳 = ෍

𝒊=𝟏 𝒏−𝟏

𝒙_𝒊+𝟏 − 𝒙_𝒊 ^𝟐 + (𝒚_𝒊+𝟏 − 𝒚_𝒊)^𝟐

Với: n là tổng số điểm của các đoạn thẳng

Chu vi:

𝑷 = ෍

𝒊=𝟏 𝒏

𝒙_𝒊+𝟏 − 𝒙_𝒊 ^𝟐 + (𝒚_𝒊+𝟏 − 𝒚_𝒊)^𝟐

Với: n là tổng số đỉnh của đa giác (n ≥ 3; x_n+1 = x₁; y_n+1 = y₁)

Tính khoảng cách từ A đến B?

x

y 1●

2●

3●

4●

● 1

● 2

● 3

● 4 +A

(3, 1)

+C (1, 3) +B (4, 4)

Tính chiều dài đoạn ABC?

Tính chu vi tam giác ABC?

(4)

Đo lường chiều dài



Mô hình raster

Khoảng cách/ chiều dài (Euclidean):

𝑳 = 𝒅 ෍

𝒊=𝟏 𝒏−𝟏

𝒉_𝒊+𝟏 − 𝒉_𝒊 ^𝟐 + (𝒄_𝒊+𝟏 − 𝒄_𝒊)^𝟐

Với: d là kích thước pixel, h là tọa độ hàng, c là tọa độ cột, n là tổng số pixel của các đoạn thẳng

Chu vi:

𝑷 = 𝒅 ∗ 𝒏

Với: d là kích thước pixel, n là tổng số cạnh pixel mà khối pixel đi qua

x

y 1●

2●

3●

4●

● 1

● 2

● 3

● 4 +A

C

+B

Tính khoảng cách từ A đến B?

Tính chu vi khối C (5 pixel)?

(5)

Đo lường diện tích



Mô hình vector

Diện tích của đa giác bằng tổng diện tích đa giác toàn phần trừ đi tổng diện tích đa giác nằm ngoài.

Công thức tổng quát như sau:

Với: n là tổng số đỉnh của đa giác, x_n+1 = x₁; y_n+1 = y₁

𝑨 = 𝟏

𝟐 ෍

𝒊=𝟏 𝒏

𝒙

_𝒊+𝟏

𝒚

_𝒊

− 𝒙

_𝒊

𝒚

_𝒊+𝟏

(6)



Ví dụ: Tính diện tích của đa giác [1234]

Gán x1, x2, x3, x4 theo chiều kim đồng hồ, bắt đầu từ đỉnh nằm ở góc trên bên trái của đa giác

Ứng với x1, x2, x3, x4, xác định y1, y2, y3, y4 tương ứng.

C1: Diện tích [1234] = ½ [(x2y1 –

x1y2) + (x3y2 – x2y3) + (x4y3 – x3y4) + (x1y4 – x4y1)] = ½ [16 – 3 + 6 – 4 + 1 – 2 + 1 – 4] = ½ 11 = 11/2 (đvdt)

C2: Diện tích [1234] = [x1.1.2.x2] – [x1.4.3.x3] – [x3.3.2.x2] = ½ (4+3)3 – 1*1 – ½ (1+3)2 = 21/2 – 1 – 4 = 11/2 (đvdt)

(7)



Mô hình raster

Diện tích = Tổng số pixel * diện tích pixel = Tổng số pixel * kích thước pixel * kích thước pixel

Với kích thước pixel 10 m, tính diện tích khối A, B?

(8)

Bài tập 1

 Trong mặt phẳng Oxy (đơn vị: m), cho lớp nhiệt độ không khí và lượng mưa như hình vẽ.

Tính chu vi, diện tích của từng giá trị trong lớp nhiệt độ không khí?

Tính chu vi, diện tích của từng giá trị trong lớp lượng mưa?

8

Nhiệt độ không khí (°C) Lượng mưa (mm)

Y X

(9)

Xử lý vùng ranh

 Hòa tan (Dissolve)

Số lớp đầu ra Không gian Thuộc tính

1 Hợp nhất các đối tượng có cùng thuộc tính chỉ định trong Input

Input

FID Shape Màusắc 0 Polygon Lục

… … …

38 Polygon Lục 39 Polygon Lam

… … …

60 Polygon Lam 61 Polygon Tím

… … …

80 Polygon Tím 81 Polygon Vàng

… … …

98 Polygon Vàng

FID Shape Màu sắc 0 Polygon Lục 1 Polygon Lam 2 Polygon Tím 3 Polygon Vàng

(10)

Ví dụ

 Trong mặt phẳng Oxy (đơn vị: m), cho lớp khí hậu như hình vẽ (gán nhãn theo FID). Hòa tan các đối tượng trong lớp

trên theo giá trị nhiệt độ.

 Hãy trình bày kết quả Output (không gian, thuộc tính)?

11

Khí hậu

Y X

FID Shape Nhiệt độ (ºC)

Lượng mưa (mm)

0 Polygon 33 1000

1 Polygon 34 1000

2 Polygon 34 1500

3 Polygon 35 2000

0 1

X

2

X

(11)

Bài tập 2

 Trong mặt phẳng Oxy (đơn vị: m), cho lớp khí hậu như hình vẽ (gán nhãn theo FID). Hòa tan các đối tượng trong lớp

trên theo giá trị lượng mưa.

12

Khí hậu

Y X

Lượng mưa (mm)

0 Polygon 33 1000

1 Polygon 34 1000

2 Polygon 34 1500

3 Polygon 35 2000

0 1

2

(12)

Xử lý vùng ranh

 Loại bỏ (Eliminate)

1 Loại bỏ các đa giác bằng cách gộp chúng vào đa giác lân cận có diện tích

lớn nhất hoặc biên giới chung dài nhất (tùy theo việc thiết lập)

Input

(13)

Ví dụ

 Trong mặt phẳng Oxy (đơn vị: m), cho lớp nhiệt độ không khí như hình vẽ (gán nhãn theo FID). Loại bỏ đối tượng có giá trị 35 trong lớp trên theo đối tượng lân cận có diện tích lớn nhất.

15

Nhiệt độ không khí (°C)

Y X

FID Shape Nhiệt độ (ºC) 0 Polygon 33 1 Polygon 34 2 Polygon 34 3 Polygon 35

0 1

2

X X

(14)

Bài tập 3

 Trong mặt phẳng Oxy (đơn vị: m), cho lớp nhiệt độ không khí như hình vẽ (gán nhãn theo FID). Loại bỏ đối tượng có giá trị 35 trong lớp trên theo đối tượng lân cận có ranh giới tiếp giáp dài nhất.

16

Y X

FID Shape Nhiệt độ (ºC) 0 Polygon 33 1 Polygon 34 2 Polygon 34 3 Polygon 35

0 1

2

(15)

Xử lý vùng ranh

 Cắt (Clip)

1 Lấy phần thuộc Input 1 giao với Input 2

Input 1

INPUT 2 INPUT 1

(16)

Ví dụ

 Trong mặt phẳng Oxy (đơn vị: m), cho lớp nhiệt độ không khí và lượng mưa như hình vẽ. Sử dụng lớp lượng mưa để cắt lớp nhiệt độ không khí.

19

Y X

(17)

Ví dụ

20

Lượng mưa (mm) Y

X

Output

0

Y X

1 2

FID Shape Nhiệt độ (ºC) 0 Polygon 33 1 Polygon 34 2 Polygon 34

(18)

Bài tập 4

 Trong mặt phẳng Oxy (đơn vị: m), cho lớp nhiệt độ không khí và lượng mưa như hình vẽ. Sử dụng nhiệt độ không khí để cắt lớp lượng mưa.

21

Y X

(19)

Xử lý vùng ranh

 Chia (Split)

= Số vùng của lớp Input 2 nằm trong lớp Input 1

Chia cắt Input 1 theo ranh giới của Input 2

Input 1

(20)

Ví dụ

 Trong mặt phẳng Oxy (đơn vị: m), cho lớp nhiệt độ không khí và lượng mưa như hình vẽ. Sử dụng lớp lượng mưa để chia lớp nhiệt độ không khí.

24

Y X

(21)

Ví dụ

25

Lượng mưa (mm) Y

X

0

Y X

1

0 Polygon 33

1 Polygon 34

Output 2

Y X

0 Polygon 33

1 Polygon 34

0 1

(22)

Bài tập 5

 Trong mặt phẳng Oxy (đơn vị: m), cho lớp nhiệt độ không khí và lượng mưa như hình vẽ. Sử dụng lớp nhiệt độ không khí để chia lớp lượng mưa .

26

Y X

(23)

Xử lý vùng ranh

 Nối (Merge)

1 Nối nhiều Input vào 1 Output mới Input

(24)

Xử lý vùng ranh

 Tạo vùng đệm (Buffer)

1 Tạo lớp vùng đệm dựa theo khoảng cách cho trước

Khoảng cách vùng đệm

(25)

Ví dụ

 Trong mặt phẳng Oxy (đơn vị: m), cho lớp nhiệt độ không khí như hình vẽ. Tạo vùng đệm 1 m (có hòa tan) cho lớp nhiệt độ không khí.

31

Y X

FID Shape Khoảng cách (m)

0 Polygon 1

(26)

Bài tập 6

 Trong mặt phẳng Oxy (đơn vị: m), cho lớp lượng mưa như hình vẽ. Tạo vùng đệm 1 m (có hòa tan) cho lớp lượng

mưa.

32

Lượng mưa (mm)

Y X

(27)

Chồng lớp

 Chồng lớp có thể được định nghĩa như là phép kết hợp nhiều lớp dữ liệu địa lý khác nhau để tạo ra thông tin mới.

 Chồng lớp được thực hiện bằng cách sử dụng toán tử số học (Arithmetic), luận lý (Logical) và quan hệ (Relational), áp dụng cho cả dữ liệu vector và raster.

Toán tử số học (*, /, -, +): cho phép cộng, trừ, nhân, chia hai dữ liệu raster.

Toán tử luận lý (And, Or, Not, Xor): tương ứng với phép toán Intersection, Union, Difference, Symmetrical

Difference.

Toán tử quan hệ (=, >, <, <>): nếu thỏa điều kiện thì output sẽ được gán giá trị 1, ngược lại nếu không thỏa sẽ được gán giá trị 0.

(28)

Chồng lớp

 Lấy phần chung (Intersect)

Số lớp đầu ra Không gian Thuộc tính 1 Phạm vi chung của

lớp Input 1, 2, …, n

Input 1, 2,

…, n

(29)

Ví dụ

 Trong mặt phẳng Oxy (đơn vị: m), cho lớp huyện và nhiệt độ không khí như hình vẽ.

 Trình bày kết quả Output (không gian, thuộc tính) khi chồng lớp theo phép toán INTERSECT giữa các hai lớp dữ liệu?

37

Nhiệt độ không khí (°C) Huyện

Y X

(30)

Ví dụ

38

Huyện

Y X

Nhiệt độ không khí

(°C)

0 1

2 3

FID Shape Huyện Nhiệt độ (ºC)

0 Polygon B 33

1 Polygon A 33

2 Polygon A 34

3 Polygon A 34

Output

33

34 34

(31)

Bài tập 7

 Trong mặt phẳng Oxy (đơn vị: m), cho lớp huyện và lượng mưa như hình vẽ.

 Trình bày kết quả Output (không gian, thuộc tính) khi chồng lớp theo phép toán INTERSECT giữa hai lớp dữ liệu?

39

Y X

Huyện

Y X

(32)

Chồng lớp

 Kết hợp (Union)

Số lớp đầu ra Không gian Thuộc tính 1 Kết hợp hình học của

các lớp Input 1, 2, …, n

Input 1, 2,

…, n

(33)

Ví dụ

43

 Trình bày kết quả Output (không gian, thuộc tính) khi chồng lớp theo phép toán UNION giữa hai lớp dữ liệu?

Y X

(34)

Ví dụ

44

Huyện

Y X

(°C)

0 1

2 3

FID Shape Huyện Nhiệt độ (ºC)

0 Polygon B 33

1 Polygon A 33

2 Polygon A 34

3 Polygon A 34

4 Polygon B 5 Polygon A 6 Polygon A

7 Polygon 34

8 Polygon 35

9 Polygon 34

Output

33

34 34

4 5

6

7 8 9 35

(35)

Bài tập 8

45

 Trình bày kết quả Output (không gian, thuộc tính) khi chồng lớp theo phép toán UNION giữa hai lớp dữ liệu?

Y X

Huyện

Y X

(36)

Chồng lớp

 Xóa (Difference)

Số lớp đầu ra Không gian Thuộc tính 1 Chỉ lấy phần Input 1 nằm

ngoài lớp Input 2, …, n

Input 1

(37)

Ví dụ

48

 Trình bày kết quả Output (không gian, thuộc tính) khi chồng lớp Huyện DIFFERENCE Nhiệt độ không khí?

Y X

(38)

Ví dụ

49

Huyện

Y X

(°C)

FID Shape Huyện 4 Polygon B 5 Polygon A 6 Polygon A

Output

33

34 34

4 5

6 35

(39)

Bài tập 9

50

 Trình bày kết quả Output (không gian, thuộc tính) khi chồng lớp Huyện DIFFERENCE Lượng mưa?

Y X

Huyện

X

Y

(40)

Chồng lớp

 Khác biệt hình học (Symmetrical Difference)

Số lớp đầu ra Không gian Thuộc tính 1 Bỏ phần chung của các

lớp Input 1, 2, …, n

Input 1, 2,

…, n

(41)

Ví dụ

53

 Trong mặt phẳng Oxy (đơn vị: m), cho lớp huyện và nhiệt độ không khí như hình vẽ.

 Trình bày kết quả Output (không gian, thuộc tính) khi chồng lớp theo phép toán SYMMETRICAL DIFFERENCE giữa hai lớp dữ liệu?

Y X

(42)

Ví dụ

54

Huyện

Y X

(°C) _FID _Shape Huyện Nhiệt độ (ºC) 4 Polygon B

5 Polygon A 6 Polygon A

7 Polygon 34

8 Polygon 35

9 Polygon 34

Output

33

34 34

4 5

6

7 8 9 35

(43)

Bài tập 10

55

 Trình bày kết quả Output (không gian, thuộc tính) khi chồng lớp theo phép toán SYMMETRICAL DIFFERENCE giữa hai lớp dữ liệu?

Y X

Huyện

X

Y

(44)

Yêu cầu cần đạt

 Nắm vững cách đo lường: khoảng cách, chiều dài, chu vi, diện tích trong mô hình vector, raster.

 Nắm vững thuật toán xử lý vùng ranh: Dissolve, Eliminate, Clip, Split, Merge, Buffer.

 Nắm vững thuật toán chồng lớp: AND (Intersect), OR

(Union), NOT (Difference), XOR (Symmetrical Difference).

57