Data Management in GIS

Transcription

1 Chapter 3 Data Management in GIS Assist. Prof. Ornprapa P. Robert, PhD bee@drornprapa.com 1 Data Management in GIS ว ตถ ประสงค : (1) เร ยนร หล กพ นฐานของโครงสร างและการจ ดการฐานข อม ลระบบสารสนเทศ ภ ม ศาสตร ท งการจ ดการฐานข อม ลเช งพ นท และฐานข อม ลข อม ลค ณล กษณะ ประโยชน ท คาดว าจะได ร บ: (1) ม ความสามารถในการอธ บายพ นฐานโครงสร างและการจ ดการฐานข อม ลใน ระบบสารสนเทศทางภ ม ศาสตร และสามารถอธ บายโครงสร างความส มพ นธ ของ ฐานข อม ลระบบสารสนเทศทางภ ม ศาสตร แต ละประเภทได (2) สามารถน าการจ ดการฐานข อม ลท งข อม ลเช งพ นท และฐานข อม ลเช งค ณล กษณะ ไปใประย กต ใช ในการศ กษาทางด านส งแวดล อม และอ น ๆ ได 2 1

2 Contents 3. การจ ดการข อม ลในระบบสารสนเทศภ ม ศาสตร 3.1 หล กพ นฐานของการการจ ดการข อม ล 3.2 การจ ดการฐานข อม ลเช งพ นท และข อม ลเช ง ค ณล กษณะ และความส มพ นธ ในฐานข อม ล 3.3 โครงสร างฐานข อม ล 3 Software tools Software platform หล กพ นฐานของการการจ ดการข อม ล Store, manipulate & create GIS 4 2

3 3.1 หล กพ นฐานของการการจ ดการข อม ล การรวมก นของสารสนเทศท ม ความส มพ นธ ระหว างก น Database หน วยเก บข อม ลส ารอง เช นจานแม แหล ก ด สค ข อม ลท เก ยวก บต าแหน งและข อม ลค ณล กษณะของ ข อม ลภ ม ล กษณ (GIS DB) เคร องม อต าง ๆ ท ช วยในการจ ดการฐานข อม ล โดย ท ผ ใช สามารถเร ยกค น เข าถ งฐานข อม ลเหล าน นได โดยง าย ซ งไม จ าเป นต องม ความค นเคยก บ ฐานข อม ลน นๆ มากน ก DBMS 5 ความเช อมโยงก นก บตารางข อม ลค ณภาพน า ค ณภาพเส ยงอ กด วย ผ ใช สามารถเร ยกค นข อม ล ค ณภาพอากาศ น า เส ยง ได พร อมก น Geometry Column 6 3

4 7/20/2010 DBMS ระบบการจ ดการท ส าค ญ ท ส ดในระบบสารสนเทศ ทางภ ม ศาสตร 3.1 หล กพ นฐานของการการจ ดการข อม ล ภาษาคอมพ วเตอร ข นส งท อน ญาต ให ผ ใช สามารถท างาน ก บข อม ลต าง ๆ ได พร อมๆ ก น การลบข อม ลเก า การแทรกข อม ลใหม การเปล ยนแปลง แก ไขข อม ล และการเร ยกค นข อม ล เลขจ านวนเต ม ไบนาร จ านวนทศน ยม ต วอ กษร ท งน สดมภ หร อ ฟ ลด ของตารางฐานข อม ลน นควรก าหนด ช อให ส อความหมายอย างช ดเจน Spatial/Attribute ท ม ความเช อมโยงส มพ นธ ก นน นสามารถใช DBMS ช วยในการจ ดการข อม ลท งสองประเภท เพ อให ผ ใช สามารถจ ดเก บข อม ล น าเข าข อม ลด บ การเปล ยนแปลงแก ไข ข อม ล และการเร ยกค นได อย างสะดวก 7 ต วอย างการเช อมโยงส มพ นธ ก นระหว างตารางข อม ลค ณภาพอากาศและเส ยง Primary key ค ณภาพอากาศในเขตกร งเทพมหานคร ค ณภาพเส ยงในเขตกร งเทพมหานคร Foreign key 8 4

5 Benefits of DBMS: O. Pummakarnchana - Simply store and input raw data - The most appropriate system for GIS Relations การจ ดการฐานข อม ลเช งพ นท และข อม ล ค ณล กษณะและความส มพ นธ ในฐานข อม ล การน าเข าข อม ลเช งพ นท การน าเข าข อม ลค ณล กษณะ 10 5

6 3.2.1 การน าเข าข อม ลเช งพ นท การก าหนดรห สให แก ข อม ลแล วบ นท กข อม ลเหล าน นลง ในฐานข อม ล โดยต องค าน งถ งข อผ ดพลาดจากการสร าง ข อม ลต วเลขท เป นส งท ส าค ญท ส ด การน าเข าของข อม ล เช งพ นท เข าส ระบบสารสนเทศทางภ ม ศาสตร น น สามารถท าด วยก นได หลายว ธ การน าเข าข อม ลเช งพ นท (1) การน าเข าข อม ลด วยการด จ ไทซ (Digitizing) (2) การน าเข าของข อม ลโดยตรง (3) การน าเข าของข อม ลภาพเช งเลขจากการส ารวจระยะไกล (4) การน าเข าข อม ลจากแหล งอ น ๆ ท ม อย แล ว 12 6

7 7/20/2010 การน าเข าข อม ลเช งพ นท ด วยว ธ ต าง ๆ 13 (1) การน าเข าข อม ลด วยการด จ ไทซ (Digitizing) (1) การด จ ไทส โดยใช โต ะด จ ไทส (Digitizing table) และ (2) การด จ ไทส บนหน าจอคอมพ วเตอร ท เร ยกว า Head-up digitizing การน าเข าข อม ลจากข อม ลภาพเช งต วเลขด วยเคร องกวาดภาพ (Scanner) เพ อเปล ยนจากภาพแผนท แบบอนาลอค (Analog Maps) ให อย ในร ปแบบ ด จ ตอล หร อ Generic format เช น น าเข าแผนท เขตเทศบาลเม องนครปฐมจากแผ นกระดาษ หร ออนาลอคให อย ในร ปแบบแบบราสเตอร โดยใช เคร องกวาดภาพ จากน นแผนท เขตเทศบาล เม องนครปฐมแบบราสเตอร น สามารถน าไป Overlay ก บข อม ลท ต งถ งขยะ เพ อศ กษาความเหมาะสมของท ต งถ งขยะในเขตเทศบาล 14 7

8 15 (2) การน าเข าของข อม ลโดยตรง สามารถท าได โดยการใช ข อม ลจากการส ารวจภาคสนามและการป อนค า พ ก ดด วยม อ การส ารวจพ นท ล มแม น าท าจ นโดยการใช ระบบค นหาและต ดตาม (Waypoints+Routes) ด วยเคร อง GPS ตลอดล มแม น าท าจ นเพ อศ กษา ค ณภาพน า จากน นน าข อม ลจากการท า Tracking ด วยเคร องระบบ ก าหนดต าแหน งบนโลกเข าส คอมพ วเตอร ด วยโปรแกรม GPS Utility 16 8

9 ท ต งถ งขยะท ใกล ก บพ นท ท อ อนไหวต อส งแวดล อม 17 การส ารวจภาคสนามแบ งได เป น 2 ล กษณะ (2.1) การส ารวจภาคสนามแบบส ญน ยม (Conventional field survey) (2.2) การส ารวจด วยระบบก าหนดต าแหน งบนโลก (GPS survey) 18 (Glenn, E. M. and Harold, C. S., 1993) 9

10 2.1 การส ารวจภาคสนามแบบส ญน ยม (Conventional field survey) การส ารวจภาคสนามแบบส ญน ยมแนวระด บ (Horizontal field survey) ท ส ารวจค าต าแหน งพ ก ด X, Y ท อย ในระบบพ ก ดแบบ Universal Transverse Mercator (UTM) หร อ State plane ท ใช ในประเทศ สหร ฐอเมร กา การส ารวจในแนวด ง (Vertical field survey) ท ม การ ส ารวจค า Z (ค าระด บความส ง) ท ระด บทะเลปานกลาง นอกเหน อจากค า X, Y (Glenn, E. M. and Harold, C. S., 1993) 2.2 การส ารวจด วยระบบก าหนดต าแหน งบนโลก (GPS survey) โดยใช เคร องร บส ญญาณดาวเท ยม GPS และก าหนดต าแหน งเช ง ภ ม ศาสตร โดยม พ นฐานบนระบบภ ม มาตรศาสตร โลก ค.ศ หร อท เร ยกว า World Geodic System 1984 (WGS84) ท ม โลกเป นจ ดศ นย กลางและก าหนดต าแหน งพ ก ดภ ม ศาสตร WGS84 น นสามารถเปล ยนไปย งระบบภ ม มาตรศาสต ชน ดอ นได ตามท ผ ใช เคร องร บส ญญาณดาวเท ยม GPS ต องการ เช นเปล ยน WGS84 ให เป น Indian 1975 (ประเทศไทยใช ) ท สามารถเปล ยนได โดยค าส ง Projection utility ในโปรแกรม GIS Datum = จ ดม ลฐาน 20 (Glenn, E. M. and Harold, C. S., 1993) 10

11 (3) การน าเข าของข อม ลภาพเช งเลขจากการส ารวจระยะไกล ข อม ลการส ารวจระยะไกลต องอย ในร ปแบบด จ ตอล หร อ Generic format ท โปรแกรมระบบสารสนเทศภ ม ศาสตร สามารถอ านได เช น Tagged Image File Format (Tiff) หร อ Geotiff ม การน าภาพถ ายทางอากาศ การแปรภาพถ ายทางอากาศ และการท า digital photogrammetric mapping มาประย กต ใช ในงานทางด าน ส งแวดล อม 21 (3) การน าเข าของข อม ลภาพเช งเลขจากการส ารวจระยะไกล ซ งเทคน คเหล าน ม ความเหมาะสมท สามารถให ข อม ลท ม ค าความ ละเอ ยดเช งพ นท ส งรวมถ งป จจ ยทางด านค าใช จ าย ท งน หล กการว เคราะห เช งค ณภาพจะข นอย ก บการแปรภาพถ ายท ม ค ณล กษณะท เฉพาะโดยข นก บเทคน ค และประสบการณ ของผ ท ท าการ แปรภาพถ ายจากกการด ภาพ และการได มาซ งสารสนเทศท จากภาพ ด งน นความร และความเข าใจของน กแปรภาพถ ายเป นองค ประกอบหล ก ส าค ญในการได มาซ งค ณภาพของสารสนเทศจากภาพ 22 11

12 ข อม ลเวคเตอร ท น าเข าจากการส ารวจระยะไกล 23 เทคน คการแปรภาพถ ายทางอากาศโดยการจ ดช น (Campbell, 1983) 24 12

13 (4) การน าเข าข อม ลจากแหล งอ น ๆ ท ม อย แล ว Already compiled and available in some form Though they may not be directly imported into our GIS They should be pre-processed 25 (4) การน าเข าข อม ลจากแหล งอ น ๆ ท ม อย แล ว Survey Ground water board Meteorological Organization National Remote Sensing Agency Dept. Environmental Quality Promotion Ministry of Agriculture and so on 26 13

14 (4) การน าเข าข อม ลจากแหล งอ น ๆ ท ม อย แล ว Australian Geological Survey Organisation ( Need permission Australian Survey and Land Information Group (AUSLIG) ( The US Federal Geographic Data Committee's web ( ESRI's web page ( (satellite imagery free download) For java:

15 Developing your own dataset Aerial photo Street/highway High/low rise building 29 Developing your own dataset Geophysical exploration Once bedrock geology and surface geology are known, a soil scientist can classify soil types based on soil tone, slope, etc

16 Developing of your own data Field work Sampling Design Accuracy and Precision Spatial distribution of sampling points Clumped Dispersed Random การน าเข าข อม ลค ณล กษณะ แสดงล กษณะประจ าต ว หร อล กษณะท ผ นแปรตามเวลา Measurement scale 32 16

17 3.2.2 การน าเข าข อม ลค ณล กษณะ View GUI Field Records Numeric Category 33 โครงสร างตารางและประเภทของข อม ลค ณล กษณะท จ ดเก บในโปรแกรม ArcView โครงสร างตารางและประเภทของข อม ลค ณล กษณะท จ ดเก บในโปรแกรม ArcView Character 34 17

18 ข อม ลปฐมภ ม จากการตรวจว ดค ณภาพอากาศ ข อม ลปฐมภ ม จากการห องปฏ บ ต การ สร างตารางข อม ลค ณล กษณะส งแวดล อมจากตารางภายใน หร อ ตารางภายนอกของโปรแกรมระบบสารสนเทศภ ม ศาสตร ข อม ลค ณล กษณะทางด านส งแวดล อมท ได จากการตรวจว ดในพ นท ศ กษาและจาก 35 ห องปฏ บ ต การ การน าเข าข อม ลค ณล กษณะ จ านวนเรคคอร ดมากแสดงว าจ านวนข อม ลภ ม ศาสตร มาก จ านวนฟ ลด มากแสดงว าม รายละเอ ยดของค ณล กษณะข อม ลมาก การน าเข าข อม ลค ณล กษณะ 2 ว ธ 1. Internal table 2. External table (.txt or.dbf): Oracle, Informix, SYBASE, Access, Foxpro, SQL และ Microsoft Excel [Info from ArcInfo] 36 18

19 3.2.2 การน าเข าข อม ลค ณล กษณะ ข อม ลค ณล กษณะเป นข อม ลแสดงล กษณะประจ าต วหร อล กษณะท ผ น แปรตามเวลา ข อม ลเช งค ณล กษณะแบ งตามระด บการว ด (Measurement scale) ได 3 ประเภทด งน 37 ล กษณะของ Attribute data O. Pummakarnchana 1. Nominal Level ก าหนดต วเลขหร อส ญล กษณ หร อข อความเพ อบ งจ าแนกล กษณะของ ข อม ลเช งพ นท โดยท ไม สามารถบอกถ งอ นด บ (rank) หร อ ปร มาณ (quantity) ได Land use of Bangkok - Urban settlement = 1, Khlong = 2, Industrial area =

20 ล กษณะของ Attribute data O. Pummakarnchana 2. Ordinal/Ranking Level เป นการว ดข อม ลท สามารถแยกออกเป นกล ม หร อเร ยงล าด บขนาดได เป นการว ดข อม ลท สามารถบอกความส มพ นธ หร อปร มาณความแตกต าง ระหว างข อม ลได (ไม สามารถบอกเป นต วเลขท แน นอนได ) พ นท ท ม ค า AQI อย ในระด บท เป นอ นตรายต อส ขภาพ = 1 พ นท ท ม ค า AQI อย ในระด บท ไม เป นอ นตรายต อส ขภาพ = 2 39 ล กษณะของ Attribute data O. Pummakarnchana 3. Interval/Ratio Level ก าหนดปร มาณความแตกต างระหว างอ นด บโดยการว ดระด บช วง เส น Contour line of PM 10 ท ความเข มข น 100 ugm -3 ม ค าน อยกว า เส น Contour line of PM 10 ท ความเข มข น 200 ugm -3 อย 100 ugm

21 นามก าหนด อ นด บหร อเร ยงล าด บ อ นตรภาคหร อ อ ตราส วน 1. แสดงเอกล กษณ ของว ตถ 2. ด าเน นการทางตรรกว ทยา บางค าส ง เช น = หร อ 1. แสดงเอกล กษณ ของว ตถ 2. เปร ยบเท ยบหร อจ ดล าด บ 3. ด าเน นการทางตรรกว ทยา ได ท กค าส ง 1. แสดงเอกล กษณ ของว ตถ 2. เปร ยบเท ยบหร อจ ดล าด บ 3. หาความแตกต างได 4. ด าเน นการทางตรรกว ทยา ได ท กค าส ง 5. ด าเน นการทางคณ ตศาสตร 41 ความส มพ นธ ในฐานข อม ล O. Pummakarnchana ค ณภาพอากาศในเขตกร งเทพมหานคร Entity รห สเขต ช อเขต NO2 PM10 ค ณภาพอากาศ Attribute 42 21

22 โครงสร างการเช อมต อตารางในแฟ มข อม ลส งแวดล อม Primary key ค ณภาพอากาศในเขตกร งเทพมหานคร รห สเขต ช อเขต NO2 PM10 ค ณภาพอากาศ O. Pummakarnchana ค ณภาพเส ยงในเขตกร งเทพมหานคร รห สเขต รห สอ าเภอ ระด บเส ยง Foreign key 43 Normalization เป นกระบวนการแยกข อม ลค ณล กษณะจากตารางรวมหน งตารางออกเป น ตารางย อยหลายตาราง โดยท ย งคงร กษาความสมบ รณ ของเน อหาข อม ล และย งคงร กษาความเช อมโยงระหว างตารางข อม ลเหล าน เอาไว ได ลดความซ าซ อนและเทอะทะของข อม ลตาราง การเช อมโยงตารางย อยเหล าน ม กใช หล กการฐานข อม ลเช งส มพ นธ (Relational database) Relational Database Management 44 22

23 3.3 ความส มพ นธ ในฐานข อม ล O. Pummakarnchana 1. One to One Relationship 2. One to Many Relationship 3. Many to One Relationship 4. Many to many Relationship 45 O. Pummakarnchana 1. One-to-One Relationship Attribute data Spatial data ตารางอธ บาย 46 23

24 2. One-to-Many Relationship O. Pummakarnchana Many-to-One Relationship*** O. Pummakarnchana 48 24

25 4. Many-to-Many Relationship 49 Primary Data Secondary Data Data 50 25

26 7/20/2010 Errors. ความคลาดเคล อนของข อม ลด บ เช น เก ดจากความล าสม ยของต ว ข อม ลเอง ว ธ การส ารวจ บ คลากรส ารวจ ข อม ลท มาจากรายละเอ ยด ของการตรวจว ดหร อแผนท มาตราส วนต างก น และจ านวนข อม ลไม มาก พอ ความคลาดเคล อนของการน าเข าข อม ล เช น การป อนต วเลขผ ดพลาด และการลากเส นขอบเขตท เคล อนไปจากต นฉบ บ ความคลาดเคล อนจากการแปลงข อม ล เช น การแปลงจากข อม ลกร ด เป นข อม ลเส น และการแปลงระบบพ ก ดหร อเส นโครงแผนท 51 Errors. ความคลาดเคล อนจากประส ทธ ภาพของอ ปกรณ น าเข าข อม ล เช น การน าเข าข อม ลผ านหน าจอคอมพ วเตอร โดยใช เมาส ท วไป ความคลาดเคล อนจากการว เคราะห หร อต ความหมาย อ นเก ดจาก ตรรกะ ความร ความช านาญ และความละเอ ยดรอบคอบของผ ว เคราะห 52 26

27 On the edge of the Sahara, Lake Chad borders four countries in West Africa: Nigeria, Niger, Chad, and Cameroon. Lake Chad was once the sixth largest lake in the world, but persistent drought since the 1960s shrank it to about one tenth of its former size. Lake Chad was once the second largest wetland in Africa, highly productive, and supporting a diversity of wildlife. Bright red in the Landsat images ringing the lake in 1973, and especially in 1987, as vegetation replaced open water 53 Landsats 2, 4, and 7, Feb 10,2003 The progression of deforestation in Bolivia from 1975 to Soybean production began in earnest in the early 1970s shipped to Peru and western Europe, and raw soybeans were exported via rail to Brazil

28 Georgia Fire 10 miles southwest of Georgia. April 16, 2007 and burned more than 87 square miles of forest and swampland in southeast Georgia. Eighteen homes were destroyed, and close to 1,000 people evacuated. 55 Landsat TM, Band 1, RANONG 56 28

29 ๐ ถนน, ทะเลสาบ และแหล งน า, ต ก, พ นท ท าฟาร มต าง ๆ และป าไม สามารถมองเห นได อย างช ดเจนจากภาพถ ายทางอากาศ Calcutta, India 57 ภาพถ ายทางอากาศ: Issues needed ๐ ล กษณะอ น ๆ เช น พ ชพ นธ, ด น และการเปล ยนร ปทางภ ม ศาสตร น นจะเป นการยากต อการแปรภาพ แต อย างไรก ตามท กษะ และ ประสบการณ ของผ น กแปร ภาพถ ายเป นประการส าค ญท จะ ช วยให การแปรภาพถ ายน นได มา ซ งสารสนเทศท ม ค ณภาพด ท ส ด Oil Slick Detection using NOAA AVHRR Temperature Information ( Ogli, Tokunaga) 58 29