Lớp Cha Building Có Nhiều Lớp Con: Residence, Hospital, Commercialbuilding

Hình 2.4: Thể hiện RESIDENCE là lớp con của BUILDING

Hai thuộc tính của tổng quát hóa được đề cập chi tiết hơn dưới đây:

Một lớp cha có nhiều lớp con: Ví dụ, ngoài NHÀ Ở, NHÀ CỬA còn bao gồm nhiều loại khác như BỆNH VIỆN hay TÒA NHÀ THƯƠNG MẠI.

Hình 2.5: Lớp cha BUILDING có nhiều lớp con: RESIDENCE, HOSPITAL, COMMERCIALBUILDING

Trừu tượng hóa có thể có số lượng các mức bất kỳ, trong đó một lớp con đóng vai trò là lớp cao hơn so với một lớp khác cụ thể hơn. Ví dụ, quá trình trừu tượng hóa từ Tòa nhà đến Nơi ở có thể được mở rộng thành các lớp nhỏ hơn như NHÀ Ở THÀNH THỊ và NHÀ Ở NÔNG THÔN.

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 121 trang tài liệu này.

Hình 2.6: Lớp con RESIDENCE có thể mở rộng thành các lớp con RURALRESIDENCE và URBANRESIDENCE

2.2.3.3 Kết hợp

Kết hợp là việc liên kết 2 hoặc nhiều đối tượng độc lập và mối liên hệ giữa các đối tượng được coi là một tập hợp đối tượng ở mức cao hơn (Brodie 1984). Thuật ngữ tập hợp được dùng để miêu tả sự kết hợp, và các đối tượng kết hợp với nhau được gọi là các thành viên. Do đó, cơ chế trừu tượng hóa này được đề cập tới như một thành - viên – của mối liên hệ, nhưng cũng thường được gọi là gom nhóm hoặc phân chia. Một ví dụ cho mối liên hệ trong lĩnh vực GIS là hàng xóm (neighborhood) – có liên quan với nhau qua đất đai, bởi đất đai của họ ở sát ngay cạnh nhau.

Những chi tiết riêng biệt về mỗi đối tượng thành viên bị triệt tiêu, còn các đặc tính của tập hợp đối tượng thì được nhấn mạnh. Có trường hợp một tập hợp đối tượng có thể được phân chia thành nhiều tập hợp đối tượng thành viên nhỏ hơn. Hoạt động trên các tập hợp thường là các hoạt động mang tính lặp lại đối tất cả cá thành viên. Việc áp dụng sự lặp đi lặp lại này có thể dành cho mỗi cấu trúc/cơ cấu VÒNG LẶP, giống những gì chúng ta thấy trong một số ngôn ngữ lập trình hiện đại như CLU (Liskov et al. 1981).

2.2.3.4 Hợp tác

Một cơ chế trừu tượng tương tự như kết hợp thì được gọi là hợp tác. Hợp tác là mô hình bao gồm nhiều đối tượng, ví dụ các đối tượng lại gồm có nhiều đối tượng khác (Smith and Smith 1977a). Một vài đối tượng có thể kết hợp để tạo thành một lớp đối tượng cao hơn về mặt ngữ nghĩa, được gọi là hợp tác hoặc tập hợp các đối tượng, tại đó mỗi bộ phận vẫn duy trì các chức năng riêng biệt của mình. Các hoạt

động của tính hợp tác không tương thích với các hoạt động trên bộ phận, và ngược lại. Khi xem xét tính qui nạp, người ta bỏ qua chi tiết về các đối tượng cấu thành. Mỗi đối tượng hợp tác lại có thể được phân tách thành nhiều đối tượng bộ phận có liên quan

Mối quan hệ tạo ra bởi tính hợp tác thường được gọi là một bộ phận của mối liên hệ bởi các trường hợp liên kết là các bộ phận của hợp tác; mối liên hệ nghịch đảo với là-bộ-phận được gọi là bao-hàm. Ví dụ, một THÀNH PHỐ có thể được coi là mẫu hợp tác của NHÀ ĐẤT, ĐƯỜNG PHỐ VÀ CÔNG VIÊN – tất cả đều là các bộ-phận-của THÀNH PHỐ, và ngược lại, một THÀNH PHỐ bao-hàm chúng.

Hình 2.7: Lớp CITY được hợp tác bởi 3 lớp HOUSELOT, STREET, PARK.

2.2.4 Mô hình hóa trực quan [6]

Trong vài năm gần đây đã có rất nhiều tác phẩm viết về đề tài định hướng đối tượng và các đề xuất ban đầu về sự nghi thức hóa của các đối tượng có kết cấu phức tạp (Batory and Buchmann 1984) đã được phát triển lên thành các miêu tả chi tiết về các công cụ để mô hình hóa hoạt động của các đối tượng. Do vẫn còn tồn tại sự bất đồng giữa các nhà nghiên cứu về chi tiết của một số khái niệm trong lĩnh vực mô hình hóa định hướng-đối tượng nên phần này chỉ cố gắng tập hợp các ý tưởng chủ đạo về việc nâng cao mô hình về mặt ngữ nghĩa với các khái niệm chủ yếu của việc kế thừa và lan truyền. Mô hình đầu tiên mô tả sự chia nhánh các thực thể trong hệ thống tổng quát hóa trong khi mô hình thứ hai đề cập tới vấn đề giá trị trong hệ thống liên kết. Đôi khi việc nhân giống cũng được gọi là kế thừa theo hướng đi lên, tuy nhiên cần hiểu rằng chúng là hai khái niệm hoàn toàn khác nhau và cần phải được phân biệt rõ ràng.

2.2.4.1 Sự kế thừa

Trong một hệ đẳng cấp tổng quát hóa, đặc tính và phương pháp của lớp con phụ thuộc vào cấu trúc và đặc tính của một hoặc nhiều lớp cha. Kế thừa là một phương pháp xác định một lớp dưới dạng một hoặc nhiều lớp tổng quát khác. Các đặc tính chung giữa lớp và các lớp con của nó chỉ được xác định một lần duy nhất

(đối với lớp cha) và kế thừa cho tất cả các đối tượng của lớp con. Các lớp cha có thể có các đặc điểm và hoạt động riêng biệt khác mà lớp cha không hề có, tuy nhiên chắc chắn rằng lớp con có toàn bộ các đặc điểm và hoạt động của lớp cha. Hoạt động của lớp cha là tương thích giữa các đối tượng của lớp cha và toàn bộ các lớp con của nó. Mỗi hoạt động trên một đối tượng của lớp cha có thể được thực hiện trên lớp con và ngược lại. Tuy nhiên các hoạt động được chỉ định cụ thể cho lớp con lại không tương thích cho các đối tượng của lớp cha.

Việc thực hiện một hoạt động chung cho một vài lớp có thể là rất khó cho mỗi lớp, nhưng lớp cha buộc phải có các đặc tính chung. Ví dụ, tọa độ hai-chiều và ba- chiều đều đại diện cho ĐIỂM. Từ lớp cha này, cả 2 lớp con là ĐIỂM 2 CHIỀU và ĐIỂM 2 CHIỀU đều kế thừa các hoạt động như tính toán khoảng cách và hướng giữa 2 điểm. Các hoạt động này được thực hiện khác nhau, tuy nhiên quan sát từ bên ngoài có thể thấy chúng hành động giống nhau nhìn từ giác độ khoảng cách và hướng

Đối với đại số học, một lớp cha là một điểm giao nhau của các tiên đề của tất cả các lớp con, hay ngược lại, một lớp con bao gồm tất cả các tiên đề của lớp cha cộng thêm một vài đặc điểm riêng của nó. Để duy trì tính đơn giản như trên, cần loại trừ trường hợp một lớp con chỉ kế thừa một số bộ phận của hoạt động lớp cha đưa ra. Nếu không thì những quy tắc phức tạp cho các trường hợp ngoại lệ phải được áp dụng.

2.2.4.1.1 Đơn kế thừa

Kế thừa có thể hoàn toàn theo thứ tự, do đó nó thường được đề cập tới như đơn kế thừa. Đơn kế thừa đòi hỏi bất kỳ lớp nào cũng chỉ có nhiều nhất một lớp cha trực tiếp. Sự hạn chế này có nghĩa rằng mỗi lớp con chỉ thuộc về một nhóm kế thừa đơn lẻ và rằng một lớp không thể thuộc về nhiều nhóm kế thừa khác nhau. Ví dụ sau đây cho thấy sự kế thừa cùng với kế thừa tổng quát hóa (Hình 7). NHÀ Ở là lớp cha chung, còn NHÀ Ở THÀNH THỊ và NHÀ Ở NÔNG THÔN là các lớp con cụ thể. Tất cả đặc tính và hoạt động của lớp NHÀ Ở được 2 lớp con của nó kế thừa. Ví dụ, khách trọ và nhà nghỉ đều liên kết với lớp NHÀ Ở và kế thừa từ NHÀ Ở THÀNH THỊ và NHÀ Ở NÔNG THÔN. Mặt khác, các hoạt động được xác định cụ thể cho lớp con không thích hợp cho các đối tượng của lớp cha. Chẳng hạn, điểm-đỗ-tàu-điện-ngầm-kế-tiếp là một đặc tính chỉ phù hợp cho lớp con đó mà thôi

Hình 2.8: Kế thừa của URBANRESIDENCE và RURALRESIDENCE với RESIDENCE.

Đặc tính chuyển giao của kế thừa nhằm ám chỉ rằng bất cứ đặc tính nào cũng phải được thông qua không chỉ từ lớp cha đến các lớp con trực tiếp của nó mà còn đến cả các lớp con cấp thấp hơn… Ví dụ, các đặc tính của NHÀ CỬA như địa chỉ và chủ sở hữu được kế thừa từ lớp con NHÀ Ở và cũng được chuyển giao đến các lớp con cấp 2 là NHÀ Ở THÀNH THỊ và NHÀ Ở NÔNG THÔN

Hình 2.9: Thuộc tính địa chỉ được kế thừa từ lớp BUILDING xuống các lớp con của nó.

2.2.4.1.2 Đa kế thừa

Cấu trúc của một kế thừa trực tiếp là một hình mẫu lý tưởng và thường không thể áp dụng được vào thực tế. Hầu hết sự phân cấp (“hierarchies”) đều có một số ngoại lệ - không mang tính thứ bậc (non-hierarchical), ở đó một lớp con có nhiều hơn một lớp cha đơn lẻ và trực tiếp. Do vậy, sự phân cấp thuần nhất không phải luôn luôn là một cấu trúc thích hợp đối với kế thừa. Thay vào đó, khái niệm về đa kế thừa cho phép một kế thừa chuyển các đặc tính từ một số lớp ở bậc cao hơn vào một lớp. Cấu trúc này không theo thứ bậc, bởi xét về mặt quan hệ cha mẹ – con cái

thì một đứa trẻ có thể có đến vài cha mẹ. Ở trường hợp đơn giản nhất của đa kế thừa, một lớp con kế thừa các đặc tính từ 2 lớp cha khác nhau. Ví dụ như một LANDPARCEL có các vai trò khác biệt: một TAXABLEITEM hay một REALSTATEOBJECT.

Hinh 2.10: Lớp LANDPARCEL được đa kế thừa từ lớp TAXABLEITEM và REALESTATEOBJECT.

Một ví dụ phức tạp hơn trong lĩnh vực GIS sẽ minh họa rõ hơn cách các đa kế thừa kết hợp với nhau. Lần kế thừa đầu tiên được xác định bởi sự phân chia các mắt xích vận tải thành MẮT XÍCH NHÂN TẠO và MẮT XÍCH TỰ NHIÊN. Đường cao tốc, kênh đào được coi là các mắt xích nhân tạo, còn sông suối là mắt xích tự nhiên. Các ao hồ, kênh rạch, và sông suối tạo thành một hierarchy thứ hai, trong đó 2 loại sông suối được phân biệt: NAVIGABLERIVERS and UNNAVIGABLERIVERS. Các lớp có đặc tính từ cả 2 sự phân cấp là KÊNH ĐÀO (tức các mắt xích vận tải nhân tạo và các WATERBODIES) và NAVIGABLERIVERS (bao gồm các sông hồ và các mắt xích vận tải tự nhiên). Chúng ta không thể so sánh 2 sự phân cấp này với nhau bởi một WATERBODY không nhất thiết phải là một mắt xích vận tải, và ngược lại, không phải tất cả các mắt xích vận tải đều là một WATERBODY. Tuy nhiên 2 sự phân cấp này đều có các phân lớp chung, bởi kênh đào vừa là WATERBODIES và các mắt xích vận tải nhân tạo, còn NAVIGABLERIVERS vừa là sông suối vừa là mắt xích vận tải tự nhiên. Các lớp khác như đường cao tốc hay ao hồ thì chỉ thuộc về một phân cấp đơn liên kết trong giản đồ này mà thôi.

Hình 2.11: Một ví dụ về GIS sử dụng đa kế thừa.

Các xung đột liên quan đến vấn đề định danh hoặc kế thừa đã thu hút được rất nhiều sự chú ý trong thời gian qua. Nếu một lớp có vài liên lớp, nó có thể kế thừa nhiều hoạt động riêng biệt đồng âm (cùng 1 tên) nhưng lại mang nhiều ý nghĩa khác nhau. Ví dụ như một mảnh đất vừa mang giá trị như một bất động sản, vừa mang giá trị là một đối tượng chịu thuế. Cả 2 giá trị đều dựa trên những đánh giá khác nhau và được sử dụng cho những mục đích khác nhau. Trong đơn kế thừa tồn tại một quy tắc đơn giản để giải quyết những xung đột về định danh: ưu tiên cho phương thức cụ thể nhất (ví dụ như phương thức có mối liên hệ với liên lớp chi tiết nhất). Sự lựa chọn này không nhất thiết phải bắt buộc đối với hình mẫu, tuy nhiên chí ít đó cũng là một quy tắc đơn giản và nhất quán. Đối với đa kế thừa, không tồn tại những quy tắc đơn giản đó. Thông thường, xung đột được giải quyết bằng việc xác định những quy tắc ưu tiên cho các phương thức theo thứ tự chúng được sắp xếp trong định nghĩa dữ liệu. Tuy nhiên điều này không được coi là một giải pháp hợp lý cho giá trị MẢNH ĐẤT. DO 2 định danh đó miêu tả 2 đặc tính khác nhau nên cần phải phân biệt chúng bằng cách gắn cho mỗi định danh đó một định danh lớp, ví dụ như REALESTATEOBJECT.value và TAXABLEITEM.value.

2.2.4.1.3 Kế thừa cho mô hình hệ thống thông tin địa lý

Thông thường, một GIS chứa đựng nhiều lớp cụ thể các đối tượng như CITIES, RIVERS, ROADS, BUILDINGS, HOUSEOWNERS, PARCELS, SOILS

và các phân lớp riêng biệt của chúng. Một số hoạt động nhất định được liên kết tới

mỗi lớp. Ví dụ, chủ đất bán đất, một con đường mới được mở, hay một tòa nhà bị đổ… Một vài hoạt động trong số này là khá quen thuộc, chẳng hạn hoạt động xác định rằng mọi thành phố nằm trong một hạt hay mọi tòa nhà của một thành phố đều có thể được hiểu như là hoạt động hình học bên trong. Hoạt động nhận biết và miêu tả các đối tượng có các hoạt động chung tạo thành một trong những mục đích của mô hình khái niệm, công cụ cho phép mô hình của người sử dụng trong thế giới mini của chúng được ứng dụng với sự rườm rà được giảm thiểu ở mức tối đa.

Một bộ phận của mô hình ứng dụng là việc xác định một tập hợp các lớp như là sự trừu tượng hóa các đối tượng có các đặc tính chung. Đối với mỗi lớp, các hoạt động và các mối liên hệ phù hợp phải được xác định. Ví dụ, lớp NHÀ CỬA có hoạt động onParcel cho phép kiểm tra liệu một tòa nhà có nằm trong một khu đất nào đó hay không. Bởi khái niệm bên trong được áp dụng cho nhiều đối tượng, chẳng hạn như THÀNH PHỐ đối với HẠT

Kế thừa là một phương thức hiệu quả để tạo mô hình như những tình huống trong GIS, chính thức hóa cấu trúc và các đặc điểm của lớp đối tượng. Nhờ việc định nghĩa một liên lớp chung cho mỗi khái niệm cụ thể, các đặc tính chung có thể được định nghĩa trong một lớp cấp cao đơn nhất và kế thừa đến các lớp trong ứng dụng GIS. Ví dụ, liên lớp HÌNH HỌC định nghĩa hình học với các đặc điểm như vị trí, mối quan hệ không gian như lân cận, giao nhau, khoảng cách, định hướng… Một lớp trong mô hình người sử dụng có thể được định nghĩa như một phân lớp của hình học, kế thừa toàn bộ các đặc tính này. Ví dụ, lớp NHÀ ĐẤT là một đối tượng KHÔNG GIAN. NHÀ ĐẤT có thể được miêu tả như một phân lớp của HÌNH HỌC và kế thừa tất cả các đặc tính của không gian. Chúng ta cũng có thể định nghĩa các đặc tính khác theo cách tương tự. Chẳng gian, các đặc tính cơ sở dữ liệu như tính bền bỉ, đa truy cập, điều khiển giao dịch có thể kế thừa từ một liên lớp Persistent. Do đó các hoạt động cơ sở dữ liệu chung như lưu trữ, xóa, truy vấn hay chỉnh sửa được xác định cho lớp PERSISTENT và được chuyển đến các lớp đối tượng cụ thể. Nếu lớp BUILDING là một lớp PERSISTENT thì các Building sẽ có thể được lưu trữ, xóa, truy vấn hay chỉnh sửa

Hình 2.12: Lớp BUILDING kế thừa thuộc tính không gian từ lớp cha GEOMETRIC.