Đồ án xây dựng quy trình chuyển đổi dữ liệu từ microstation sang arcgis

Cấu trúc dữ liệu của bản đồ số Thông tin về các đối tượng, hiện tượng địa lý lưu trữ trong máy tính phảiđược cấu tạo chặt chẽ tuân theo những nguyên tắc nhất định, phù hợp vớinguyên lý s

Mục lục

MỞ ĐẦU 2

Chương 1: Tìm hiểu về bản đồ số và công nghệ GIS 4

1.1 Bản đồ số 4

1.2 Công nghệ GIS 8

Chương 2: Tìm hiểu về cấu trúc dữ liệu, xây dựng quy trình chuyển dữ liệu và chuẩn hóa dữ liệu từ MicroStation sang Arcgis 13

2.1 Cấu trúc dữ liệu MicroStation và Arcgis 13

2.2 Các công cụ chuyển đổi dữ liệu 17

2.3 Xây dựng quy trình chuyển đổi 23

Chương 3: Xây dựng bản đồ 3D trên Arcgis 33

3.1 Khái quát về 3D 33

3.2 Biên tập bản đồ 3D 34

KẾT LUẬN 53

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 54

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đồ án

Ngày nay, các cơ sở dữ liệu phục vụ cho việc thành lập bản đồ thườngđược lưu trữ ở định dạng MicroStation Cùng với sự phát triển của khoa họccông nghệ, hệ thống các phần mềm GIS cung cấp đầy đủ các tính năng, công cụcho việc quản lý, truy vấn, phân tích bản đồ một cách hiệu quả hơn Vì vậy, nhucầu chuyển dữ liệu từ định dạng MicroStation sang Arcgis thực sự cấp thiết

Các phần mềm GIS thông thường như: Mapinfor, Arcgis cũng có nhữngcông cụ để chuyển đổi dữ liệu Tuy nhiên, quá trình chuyển đổi vẫn còn nhiềuhạn chế FME là một phần mềm dùng để chuyển đổi dữ liệu hiệu quả nhưng vẫnchưa được sử dụng nhiều ở Việt Nam Vì vậy, việc nghiên cứu, tìm hiểu sử dụngFME trong việc chuyển đổi dữ liệu sẽ giúp sử dụng hiệu quả các nguồn dữ liệu

Cùng với sự phát triển của công nghệ làm bản đồ, bản đồ 3D ra đời vàngày càng thể hiện được tính ưu việt của nó so với bản đồ 2D Bản đồ 3D chophép thể hiện đối tượng bản đồ một cách trực quan hơn, cho người nhìn một cáinhìn tổng quát về khu vực quan tâm Ngoài ra, với bản đồ 3D, việc thể hiện bềmặt trái đất trở nên dễ dàng và thuận tiện hơn so với những phương pháp truyềnthống Nó hỗ trợ những nhà phân tích, người sử dụng bản đồ trong việc thể hiệntrực quan sinh động bề mặt trái đất và đưa ra những phân tích hiệu quả phục vụcho đời sống dân sinh

Vì vậy, học viên đã chọn đồ án tốt nghiệp “Xây dựng quy trình chuyển đổi dữ liệu từ MicroStation sang Arcgis bằng phần mềm FME và thành lập bản đồ 3D trên Arcgis”.

2 Mục tiêu và nhiệm vụ

Mục tiêu của đồ án:

- Tìm hiểu và đưa ra quy trình chuyển cơ sở dữ liệu từ định dạng *.dgncủa MicroStation sang định dạng *.shp của Arcgis bằng phần mềm FME

- Chuẩn hóa cơ sở dữ liệu trong Arcgis

- Tìm hiều và thử nghiệm xây dựng bản đồ 3D trong Arcsence (một công

Thử nghiệm xây dựng bản đồ 3d, lấy mảnh bản đồ tỷ lệ 1:25 000 phiênhiệu mảnh E-48-57-D-c để xây dựng.

3 Phạm vi nghiên cứu của đồ án

Thử nghiệm trên mảnh bản đồ số E-48-57-D-c khu vực Phong Nha – KẻBàng – Quảng Bình

Qua quá trình nghiên cứu, tìm hiểu và tiến hành thực nghiệm dưới sựhướng dẫn tận tình của cô giáo hướng dẫn và các thầy cô giáo trong bộ mônTrắc Địa Bản đồ, em đã hoàn thành những vấn đề cơ bản của đồ án Mặc dù đãrất cố gắng, song do kinh nghiệm còn ít khó tránh khỏi những thiếu sót, em rấtmong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo và các bạnhọc viên để đồ án của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!!!

Chương 1: Tìm hiểu về bản đồ số và công nghệ GIS

1.1 Bản đồ số

1.1.1 Khái niệm

Bản đồ số là hệ thống các thông tin về yếu tố địa hình, các đối tượng, hiệntượng địa lý được mã hoá và lưu ở dạng số (toạ độ x, y, độ cao h, và các số liệuthuộc tính), trên các phương tiện kĩ thuật số mà máy tính có thể đọc được (băng

từ, đĩa từ, đĩa CD, đĩa cứng, các thiết bị lưu trữ giao tiếp bằng cổng USB…) Tachỉ có thể nhìn thấy hình ảnh của nó (dạng tương tự) khi nó được in ra trêngiấy, hay thể hiện trên trên các phương tiện hiển thị khác nhau như màn hìnhmáy tính, mạng máy tính… khi in ra giấy (hoặc vật liệu phẳng), ta được bản đồtruyền thống; khi hiện trên màn hình máy tính thì gọi là bản đồ điện tử (hoặcbản đồ màn hình) Để sử dụng và làm việc với bản đồ số, phải có máy tính điện

tử và các thiết bị liên quan, có các phần mềm (chương trình) máy tính và phầnmềm bản đồ chuyên dụng Mức độ đầy đủ thông tin về nội dung và độ chínhxác các yếu tố trong bản đồ số hoàn toàn giống như bản đồ truyền thống,chúng phải đáp ứng được các yêu cầu và tiêu chuẩn bản đồ

số biến dạng của bản đồ tùy theo phép chiếu được lựa chọn

- Các đối tượng và hiện tượng (nội dung bản đồ) được biểu thị theo mộtphương pháp lựa chọn và khái quát nhất định (tổng quát hoá bản đồ)

- Các đối tượng và hiện tượng được biểu thị bằng ngôn ngữ bản đồ

Ngoài ra, bản đồ số còn có một số đặc điểm riêng như:

- Mọi thông tin của bản đồ số được ghi ở dạng số (mã nhị phân - binary) Thông tin của bản đồ số được cấu trúc theo kiểu raster hoặc vector, cókèm theo topology, tổ chức thành các file bản đồ riêng, hoặc liên kết thành thưmục, được lưu trong hệ thống máy tính hoặc thiết bị ghi thông tin có khả năngđọc bằng máy tính

- Ngoài thông tin đồ họa, bản đồ số còn chứa đựng những dữ liệu màbản đồ truyền thống không liên kết trực tiếp được

- Khối lượng dữ liệu lớn hơn

- Tỷ lệ của bản đồ số mang tính điều kiện.

1.1.4 Cấu trúc dữ liệu của bản đồ số

Thông tin về các đối tượng, hiện tượng địa lý lưu trữ trong máy tính phảiđược cấu tạo chặt chẽ tuân theo những nguyên tắc nhất định, phù hợp vớinguyên lý số của máy tính Cấu tạo đó được gọi là cấu trúc dữ liệu Có haidạng cấu trúc dữ liệu của bản đồ số là: cấu trúc raster và cấu trúc vector

Cấu trúc raster:

- Cấu trúc raster phân chia bề mặt không gian thành những phần tử nhỏbằng nhau, theo một lưới điều hòa (grid) gồm các hàng và cột, tính theo thứ tựbắt đầu từ đỉnh phía trái

- Những phần tử nhỏ này được gọi là cell (pixell), mỗi phần tử mang mộtgiá trị đơn gồm giá trị số hàng, số cột trên lưới điều hòa và tông mầu Một mặtphẳng chứa đầy cell tạo thành raster

Trên hình vẽ 1 là một thể hiện bản đồ đất mỗi vùng được đánh dấu bằngcác ô theo các giá trị khác nhau Ta có được một lưới các ô có giá trị khác nhau

Nếu gán nước giá trị 1, rừng = 2, đất nông nghiệp = 3 ta sẽ có một mảng

số liệu từ các giá trị 1,2,3 (hình 1):

Hình 1.1 : Biểu diễn raster dữ liệu theo lưới điểm

Hình 1.2: Biểu diễn raster dữ liệu theo cấu trúc ô chữ nhật phân cấp

Hình 1.3 Chồng xếp các lớp thông tin của dữ liệu raster Cấu trúc vector:

Vector là đại lượng biến thiên có độ lớn và có hướng, và có thể phân tích

ra thành các hợp phần

Cấu trúc vector mô tả vị trí của các đối tượng trong không gian bằng tọa

độ cùng kết cấu hình học gồm đường nét, cạnh, mặt, và quan hệ giữa chúng

Điểm dùng cho tất cả các đối tượng không gian mà được biểu diễn nhưmột cặp toạ độ (X,Y) Ngoài giá trị toạ độ (X,Y), điểm còn thể hiện kiểu điểm,màu, hình dạng và dữ liệu thuộc tính đi kèm Do đó trên bản đồ điểm có thểđược biểu hiện bằng ký hiệu hoặc text

Hình 1.4: Zero chiều: - Điểm - của đối tượng bản đồ

Đường dùng để biểu diễn tất cả các thực thể có dạng tuyến, đựơc tạo nên

từ hai hoặc hơn cặp toạ độ (X,Y) Ngoài toạ độ, đường còn có thể bao hàm cảgóc quay tại đầu mút

Hình 1.5: Một chiều - Đường - của các đối tượng bản đồ

Vùng là một đối tượng hình học 2 chiều Vùng có thể là một đa giác đơn

giản hay hợp của nhiều đa giác đơn giản

So sánh cấu trúc raster và vertor:

Ưu điểm chủ yếu của cấu trúc raster là cho phép thực hiện nhanh, gầnnhư tự động quá trình nhập dữ liệu bằng máy quét (scaner) Cấu trúc số liệuđơn giản Chồng ghép dễ dàng Công nghệ đơn giản rẻ tiền, dễ phát triển

Nhược điểm: Kích thước của tập tin (File) lớn, nếu giảm kích thước tậptin, thì độ phân giải của ảnh sẽ giảm đi, dẫn đến mất thông tin Bản đồ rasterxấu hơn so với bản đồ vector do phụ thuộc vào kích thước pixel.

Cấu trúc vector có kích thước dữ liệu nhỏ hơn và dễ thao tác, dễ xử lýhơn trong phần lớn các trường hợp Cấu trúc vector có độ chính xác đồ hoạ cao,

có thể truy cập, thay đổi cập nhật thuộc tính dễ dàng

Nhược điểm: Thường khó nhập dữ liệu một cách tự động như raster

Thường cấu trúc raster được dùng bảo quản dữ liệu gốc, như dữ liệu ảnh,bản đồ cũ… Cấu trúc vector được sử dụng rộng rãi hơn trong lưu trữ thông tinbản đồ mới do đặc tính mềm dẻo của nó Thực tế, có thể sử dụng phối hợp cảhai loại cấu trúc trên

Topology: Là thuộc tính không gian của đối tượng Nó phản ánh các mốiquan hệ giữa các đối tượng hoặc các thành phần của chúng trong không gian,

ví dụ, hai đối tượng nằm bên trái, bên phải, hay phủ nhau

1.2 Công nghệ GIS

1.2.1 Định nghĩa về GIS

Đã có rất nhiều định nghĩa về GIS xuất phát từ những bối cảnh, mục đích

sử dụng hoặc quan điểm khoa học khác nhau Định nghĩa của hãng ESRI cótính khái quát hơn, được sử dụng phổ biến hơn cả: “GIS là một tập hợp có tổchức bao gồm phần cứng, phần mềm máy tính, dữ liệu địa lý và con người, đượcthiết kế nhằm mục đích nắm bắt, lưu trữ, cập nhật, điều khiển, phân tích và kếtxuất tất cả những dạng thông tin liên quan đến vị trí địa lý”

1.2.2 Các thành phần cơ bản của GIS

GIS được kết hợp bởi 5 thành phần chính: con người, phần cứng, phầnmềm, cơ sở dữ liệu và quy trình

Hình 1.6: Các thành phần của hệ thống GIS

Con người: Có thể coi thành phần quan trọng nhất trong một hệ GIS làcon người Công nghệ GIS sẽ không phát huy được tác dụng và giá trị của nónếu không có con người tham gia quản lý hệ thống và phát triển những ứngdụng GIS trong thực tế Người sử dụng GIS là những chuyên gia kỹ thuật,người thiết kế và duy trì hệ thống hoặc những người dùng GIS để giải quyếtcác nhiệm vụ nghiên cứu, thực hiện các các mục tiêu nghiên cứu của họ

Phần cứng: Về cơ bản, hệ thống thiết bị phần cứng của một hệ GIS baogồm các phần chính là: bộ xứ lý trung tâm (CPU); các thiết bị đầu vào như bàn

số hoá, máy quét, các thiết bị thu nhận thông tin điện tử; các thiết bị lưu trữ,hiển thị như thiết bị ghi ngoài, màn hình, máy vẽ Phần cứng của hệ thốngthông tin địa lý được xem như là phần cố định mà bằng mắt thường ta có thể dễdàng thấy được Các thiết bị này cũng hết sức đa dạng về kích cỡ, kiểu dáng,tốc độ và độ phân giải do các hãng khác nhau sản xuất, chúng được kết nối vớimáy tính để thực hiện việc nhập và xuất dữ liệu

Phần mềm: phần mềm GIS rất đa dạng và phong phú do các hãng khácnhau sản xuất Các phần mềm GIS có thể giống nhau ở chức năng song khác vềtên gọi, hệ điều hành hay môi trường hoạt động, giao diện, khuôn dạng dữ liệukhông gian và hệ quản trị cơ sở dữ liệu Theo thời gian, phần mềm GIS đã pháttriển ngày càng thân thiện với người dùng, toàn diện về chức năng và có khảnăng quản lý dữ liệu rất hiệu quả Tuy nhiên, do sự tăng mạnh số người báncũng như năng lực của GIS đã khiến cho sự lựa chọn phần mềm GIS trở thànhmột quyết định không đơn giản để lựa chọn phần mềm một cách hợp lý

Cơ sở dữ liệu: Phần dữ liệu GIS bao gồm dữ liệu không gian và thuộctính (phi không gian) Dữ liệu không gian là dữ liệu về vị trí của các đối tượngtrên mặt đất theo một hệ quy chiếu xác định Nó có thể được biểu diễn dướidạng các ô lưới hay các cặp tọa độ hoặc cả hai, tuỳ thuộc vào khả năng củatừng phần mềm cụ thể Dữ liệu phi không gian là dữ liệu thuộc tính hay dữliệu mô tả các đối tượng địa lý Dữ liệu thuộc tính thường được trình bày dướidạng bảng Sự kết nối giữa dữ liệu không gian và dữ liệu phi không gian trongGIS là cơ sở để xác định chính xác các đối tượng địa lý và thực hiện phân tíchtổng hợp GIS

Quy trình (phương pháp): Một hệ GIS thành công theo khía cạnh thiết kế

và luật thương mại là được mô phỏng và thực thi duy nhất cho mỗi tổ chức Đểthành công, một hệ GIS phải nằm trong một khung tổ chức thích hợp GISđược vận hành bởi các nhân viên báo cáo với quản lý, ban quản lý đó được giao

sứ mệnh khai thác cơ sở GIS theo cách thức phục vụ cộng đồng người dùngtrong phạm vi một ngành nghề, doanh nghiệp hay một cơ quan Chính phủ Cuốicùng, mục đích và giải trình cho cơ sở GIS là giúp người dùng thực hiện cácmục tiêu của cơ quan, tổ chức

1.2.3 Tầm quan trọng của GIS

Vai trò của GIS:

- GIS tích hợp thông tin không gian và các loại thông tin khác về khônggian trong cùng một hệ thống đơn giản Nó đưa ra một khuôn mẫu nhất quán đểphân tích thông tin địa lý

- GIS cho phép ta tính toán và trình bày các kiến thức địa lý theo một cáchmới, hấp dẫn, khai thác nhanh chóng, thuận tiện

- GIS liên kết các hoạt động giống nhau về địa lý

Khả năng của GIS:

- Nhập dữ liệu từ những nguồn dữ liệu khác nhau

- Lưu trữ (Storing) và duy trì thông tin cùng các mối quan hệ không giancần thiết

- Thao tác trên dữ liệu, tìm kiếm, chuyển đổi, hiệu chỉnh, tính toán…

- Lập mô hình ứng dụng (phân tích, tổng hợp, dự báo, thiết kế, quy hoạch,

ra quyết định…)

- Trình diễn (chiết xuất) sản phẩm dưới các dạng khác nhau: văn bản,bảng biểu, hình ảnh video, ảnh số, bản đồ số, bản đồ chế tạo từ máy tính điện tử

và máy vẽ

1.2.4 Chức năng cơ bản của GIS

GIS là một hệ thống chặt chẽ được kết hợp bởi nhiều thành phần khácnhau, mỗi thành phần đều có một chức năng riêng và không thể thiếu trong hệthống Các thành phần này có quan hệ mật thiết, gắn bó, hỗ trợ với nhau thànhmột thể thống nhất bảo đảm cho hệ thống hoạt động một cách nhịp nhàng, đạthiệu quả cao về mặt khoa học, công nghệ và kinh tế Một hệ thống GIS hoànchỉnh sẽ mang lại những chức năng cần thiết và quan trọng cho người sử dụng.Khi đó, việc khai thác và sử dụng những chức năng này sẽ đem lại hiệu quảcông việc cao cho người dùng

Với những thành phần như trên, GIS có thể và phải đảm đương các chứcnăng sau: thu thập dữ liệu, lưu trữ dữ liệu, quản lý dữ liệu, phân tích dữ liệu,hiển thị dữ liệu và kết xuất dữ liệu

Bản thân GIS không phải là một hệ thống lập bản đồ tự động nhưng vớiGIS ta không chỉ có thể nhập, lưu trữ và phân tích bản đồ mà còn có thể tạo rađược các bản đồ để trình bày và phục vụ quá trình ra quyết định và hoạchđịnh chính sách về tài nguyên và môi trường Như vậy, bản đồ vừa là đầu vàovừa là đầu ra của GIS Do đó, vấn đề thiết kế và tạo lập bản đồ bằng GIS phảiđược xem như là quá trình xây dựng đầu ra của GIS Một bản đồ hay một bảnbáo cáo được thiết kế chuẩn giúp chúng ta có được một ấn tượng tốt về kết quảcủa dự án Ngoài ra, nó còn làm tăng độ tin cậy và dễ tiếp thu các kết quả củacác công trình nghiên cứu với sự trợ giúp của GIS

1.2.5 Cơ sở dữ liệu của GIS

Cấu trúc dữ liệu đề cập đến cách thức tổ chức các file dữ liệu trong một

cơ sở dữ liệu Khái niệm cơ sở dữ liệu là trọng tâm của GIS và là sự khác nhauchủ yếu giữa GIS với các hệ thống tạo bản đồ trên máy tính khác Tất cả cácGIS đương thời đều kết hợp chặt chẽ với hệ quản trị cơ sở dữ liệu

Một cơ sở dữ liệu GIS hoàn chỉnh bao gồm: cơ sở dữ liệu không gian

và cơ sở dữ liệu thuộc tính Các cơ sở dữ liệu này bao gồm các file tập tin chứacác dữ liệu về vị trí và dữ liệu mô tả về các đối tượng trên bản đồ Mặt mạnh củamột hệ GIS phụ thuộc vào khả năng liên kết hai kiểu dữ liệu này và duy trìđược mối quan hệ không gian giữa các đối tượng trên bản đồ Khả năng tíchhợp dữ liệu cho phép tìm kiếm và phân tích dữ liệu một cách có hiệu quả theocác quan điểm địa lý, ta có thể truy nhập dữ liệu bảng thông qua bản đồ hoặc

có thể tạo ra được bản đồ thông qua các cơ sở dữ liệu bảng Để truy cập và hiểnthị dữ liệu, máy tính phải lưu trữ cả dữ liệu dạng bảng và dữ liệu đồ hoạ theokhuôn dạng có tổ chức và có thể tìm kiếm được

- Cơ sở dữ liệu không gian

- Cơ sở dữ liệu phi không gian.

- Kết nối các đối tượng và thuộc tính

Mối liên kết các dữ liệu phản ánh mối quan hệ mật thiết giữa hai loạithông tin Mối liên kết bảo đảm cho mỗi đối tượng bản đồ đều được gắn liềnvới các thông tin thuộc tính, phản ánh đúng hiện trạng và các điểm riêng biệt củađối tượng Đồng thời, qua đó người sử dụng dễ dàng tra cứu, tìm kiếm và chọnlọc các đối tượng theo yêu cầu thông qua bộ lọc và xác định các thuộc tính haychỉ số Index

Chương 2: Tìm hiểu về cấu trúc dữ liệu, xây dựng quy trình chuyển

dữ liệu và chuẩn hóa dữ liệu từ MicroStation sang Arcgis

2.1 Cấu trúc dữ liệu MicroStation và Arcgis

2.1.1 MicroStation

MicroStation là một hệ phần mềm mới nhất của tập đoàn Intergraph baogồm các phần mềm công cụ phục vụ cho việc xây dựng và duy trì toàn bộ cácđối tượng địa lý dưới dạng đồ hoạ bao gồm: IRASC, IRASB, MSFC, GEOVEC.Các file dữ liệu dạng này được sử dụng làm đầu vào cho các hệ thông tin địa lýhoặc các hệ quản trị dữ liệu bản đồ Các phần mềm ứng dụng của Mappingoffice được thích hợp trong một môi trường đồ hoạ thống nhất MicroStation để

tạo nên một bộ các công cụ mạnh và linh hoạt phục vụ cho việc thu nhập và sử

lý các đối tượng đồ hoạ Đặc biệt trong lĩnh vực biên tập và trình bày bản đồ,dựa vào rất nhiều các tính năng mở của MicroStation cho phép người sử dụng tựthiết kế các kí hiệu dạng điểm, dạng đường, dạng pattern mà rất nhiều cácphương pháp trình bày bản đồ được coi là rất khó sử dụng đối với một số phầnmềm khác (Mappinfo, AutoCAD, Coreldraw, Freehand ), lại được giải quyếtmột cách dễ dàng trong MicroStation Ngoài ra các file dữ liệu của các bản đồcùng loại được tạo dựa trên nền một file chuẩn (seed file) được định nghĩa đầy

đủ các thông số toán học bản đồ, hệ đơn vị đo được tính theo giá trị thật ngoàithực địa làm tăng giá trị chính xác và thống nhất giữa các file bản đồ

Trong việc số hoá và biên tập các đối tượng bản đồ dựa trên cơ sở các bản

đồ đã được thành lập trước đây (trên giấy, diamat ), các phần mềm được sửdụng chủ yếu bao gồm: MicroStation, I/GEOVEC, MSFC, MRFCLEAN,MRFFLAG, IPLOT

Sau đây sẽ là các khái niệm và các ứng dụng cụ thể của từng phần mềmtrong các công đoạn số hoá và biên tập bản đồ

MicroStation

MicroStation là một phần mềm trợ giúp thiết kế (CAD) và là môi trường

đồ hoạ rất mạnh cho phép xây dựng, quản lý các đối tượng đồ hoạ thể hiện cácyếu tố bản đồ MicroStationconf được sử dụng để làm nền cho các ứng dụngkhác như Geovec, Irasb, MSFC, Mrfclean, Mrfflag chạy trên đó

Các công cụ của MicroStation được sử dụng để số hoá các đối tượng trênnền ảnh (Raster), sửa chữa, biên tập dữ liệu và trình bày bản đồ

MicroStation còn cung cấp công cụ nhập, xuất (import, export) dữ liệu đồhọa từ các phần mềm khác qua các file (.dxf) hoặc (.dwg)

Ngoài việc sử dụng Irasb để hiển thị các file ảnh bản đồ phục vụ cho quátrình số hoá trên ảnh, công cụ warp của Irasb được sử dụng để nắn các file ảnh

raster từ toạ độ hàng cột của các pixcel về tọa độ thực của bản đồ.

Geovec

Geovec là một phần mềm chạy trên nền của MicroStation cung cấp cáccông cụ số hoá bán tự động các đối tượng trên nền ảnh đen trắng (binary) vớiđịnh dạng của Intergraph Mỗi một đối tượng số hoá bằng Geovec phải đượcđịnh nghĩa trước các thông số đồ hoạ về màu sắc, lớp thông tin, khi đó đối tượngnày được gọi là một feature Mỗi một feature có một tên gọi và mã số riêng

Trong quá trình số hoá các đối tượng bản đồ, Geovec được dùng nhiềutrong việc số hoá các đối tượng dạng đường

MSFC

MSFC (MicroStation Feature Collection) Modul cho phép người dùngkhai báo và đặt các đặc tính đồ hoạ cho các lớp thông tin khác nhau của bản đồphục vụ cho quá trình số hoá, đặc biệt là số hoá trong Geovec Ngoài ra, MSFCcòn cung cấp một loạt các công cụ số hoá bản đồ trên nền MicroStation MSFCđược sử dụng:

- Để tạo bảng phân lớp và định nghĩa các thuộc tính đồ hoạ cho đối tượng

- Quản lý các đối tượng cho quá trình số hoá

- Lọc điểm và làm trơn đường với các đối tượng đường riêng lẻ

MRFCLEAN

MRFcleanđược viết bằng MDL (MicroStation Development Language)

và chạy trên nền của MicroStation MRFclean dùng để:

- Xoá những đường, những điểm trùng nhau

- Cắt đường: tách một đường thành hai đường tại điểm giao với đườngkhác

- Tự động loại các đoạn thừa có độ dài nhỏ hơn Dangle-factor nhân vớitolerence

MRFFLAG

MRFflag được thiết kế tương hợp với MRFclean, dùng để tự động hiểnthị lên màn hình lần lượt các vị trí có lỗi mà MRFclean đã đánh dấu trước đó vàngười sẽ sử dụng các công cụ của MicroStation để sửa

IPLOT gồm có Iplot Client và Iplot Server được thiết kế riêng cho việc in

ấn các tệp tin dgn của MicroStation Iplot Client nhận các yều in trực tiếp tạicác trạm làm việc, còn Iplot Server nhận các yêu cầu in qua mạng Do vậy trênmáy tính của bạn ít nhất phải cài đặt Iplot Client Iplot cho phép đặt các thông số

in như lực nét, thứ tự in các đối tượng thông qua tệp tin điều khiển là table

pen-File dữ liệu của MicroStation gọi là design file MicroStation chỉ chophép người sử dụng mở và làm việc với một design file tại một thời điểm Filenày gọi là Active Design file

Nếu bạn mở một design file khi bạn đã có một Design file khác đang mởsẵn, MicroStation sẽ tự động đóng file đầu tiên lại Tuy nhiên bạn có thể xem(tham khảo) nội dung của các design file khác bằng các tác động đến các filedưới dạng các file tham khảo (Reference File)

Một design file trong MicroStation được tạo bằng cách copy một filechuẩn gọi là Seed File

Dữ liệu trong file DGN được tách riêng thành từng lớp dữ liệu Mỗi mộtlớp dữ liệu được gọi là một level Một file DGN nhiều nhất có 63 level Cáclevel này được quản lý theo mã số từ 1á 63 hoặc theo tên của level do người sửdụng đặt

Các level dữ liệu có thể hiển thị (bật) hoặc không hiển thị (tắt) trên mànhình Khi tất cả các level chứa dữ liệu được bật màn hình sẽ hiển thị đầy đủ nộidung của bản vẽ Ta cũng có thể tắt tất cả các level trừ level đang hoạt động gọi

là Active level Active level là level các đối tượng sẽ được vẽ trên đó

Mỗi một đối tượng đồ hoạ xây dựng lên Design file được gọi là mộtelement Element có thể là một điểm, đường, vùng hoặc một chữ chú thích Mỗimột element được định nghĩa bởi các thuộc tính đồ hoạ sau:

- Fill color: (cho các đối tượng đóng vùng tô màu).

*.shp – chứa các đối tượng không gian

*.dbf – bảng thuộc tính

*.shx – chỉ số để liên kết đối tượng với bảng thuộc tính

*.prj – xác định hệ quy chiếu của shape file

Hình 2.1: Cấu trúc dữ liệu shapfiles

- Coverages: lưu trữ các dữ liệu không gian, thuộc tính và topology Các

dữ liệu không gian được hiện thị ở dạng điểm, đường, vùng và ghi chú

- GeoDatabase: là một CSDL được chứa trong một file có đuôi là *.mdb.Khác với shape file, GeoDatabase cho phép lưu giữ topology của các đối tượng.Cấu trúc của GeoDatabase như sau:

Hình 2.2:Cấu trúc của GeoDatabase

Trong GeoDatabase có 1 hay nhiều Feature Dataset Feature Dataset làmột nhóm các đối tượng có chung một hệ quy chiếu và hệ tọa độ Một FeatureDatast có thể chứa một hay nhiều Feature class Feature class chính là đơn vịchứa các đối tượng không gian của bản đồ và tương đương với 1 layer trongArcmap Mỗi Feature class chỉ chứa một đối tượng ( polygon, line, point) MộtFeature class sẽ được gắn với 1 bảng thuộc tính Khi bạn tạo Feature class thìbảng thuộc tính cũng được tự động tạo theo.

2.2 Các công cụ chuyển đổi dữ liệu

có công cụ chuyển đổi dữ liệu từ định dạng này sang các định dạng khác

Tổ chức thông tin theo các tập tin

MapInfo là một phần mềm hệ thống thông tin địa lý GIS cho máy tính đểbàn (Desktop Solution) Các thông tin trong MapInfo được tổ chức theo tập hợpcác File cùng tên nhưng khác phần mở rộng về thông tin đồ họa hoặc phi đồ họa chứa các bản ghi dữ liệu Cơ cấu tổ chức thông tin của MapInfo được tổ chức theo cáctập tin chính sau:

+ * tab - Chứa các thông tin mô tả cấu trúc dữ liệu, đó là File ở dạng vănbản mô tả khuôn dạng của File lưu trữ thông tin

+ * dat - Chứa các thông tin nguyên thủy, phần mở rộng của tập tin này

có thể là * wks , dbf, xls nếu chúng ta làm việc với các thông tin nguyên thủy làcác số liệu từ Lotus 1-2-3, dBase/ FoxBase, Excel, Access

+ * map - Bao gồm các thông tin mô tả các đối tượng địa lý

+ * id - Bao gồm các thông tin về sự liên kết giữa các đối tượng địa lý và

dữ liệu thuộc tính

+ * ind - Chứa các thông tin về chỉ số Tập tin này chỉ có khi cấu trúccủa Table đã có ít nhất một trường (Field) dữ liệu đã được chọn làm chỉ số hóa(Index) Thông qua các thông tin của File này chúng ta có thể thực hiện tìmkiếm thông tin thông qua một chỉ tiêu cho trước bằng chức năng Find củaMapInfo

Ngoài ra còn có thể có một số tập tin khác kèm theo

Chúng ta chỉ có thể truy nhập vào các chức năng của phần mềm MapInfokhi đã mở ít nhất một Table Khác với các phần mềm thông thường khác là cácthông tin chỉ gói gọn trong 1 tập tin, MapInfo cần ít nhất 2 tập tin để quản lýthông tin đối với dữ liệu thuộc tính hoặc ảnh và 4 tập tin đối với các dữ liệu địa

lý Những tập tin đó phải cùng tên nhưng có phần mở rộng khác nhau như đã liệt

kê trên Trong tập hợp các tập tin này thì MapInfo lấy tập tin * Tab làm đại diện

và khi mở tập tin * Tab thì thực chất là MapInfo đã mở đồng thời các tập tinkhác kèm theo

Khi chúng ta muốn tổ chức quản lý và lưu trữ tổng hợp các Table hoặccác cửa sổ thông tin khác nhau của MapInfo vào chung một tập tin và các mốitương quan giữa các đối tượng đó phải được bảo tồn như khi tạo lập, tập tinquản lý chung đó được gọi là trang làm việc (Workspace) và nó có phần mởrộng ngầm định là * wor

Tổ chức thông tin theo các lớp đối tượng (Layer)

Các thông tin bản đồ phần mềm GIS thường được tổ chức quản lý theotừng lớp đối tượng (lớp thông tin) Hãy hình dung rằng trong máy tính củachúng ta một bản đồ máy tính là sự chồng xếp của các lớp thông tin lên nhau.Mỗi lớp thông tin chỉ thể hiện một khía cạnh của bản đồ tổng thể Lớp thông tin

là một tập hợp các đối tượng bản đồ thuần nhất, thể hiện và quản lý đối tượngđịa lý trong không gian theo một chủ đề cụ thể, phục vụ một mục đích nhất địnhtrong hệ thống

Trong MapInfo chúng ta có thể coi mỗi một Table là một lớp đối tượng(Layer) gồm ít nhất 4 tập tin: * tab, * dat (* xls, * dbf ), * Map và * Id.Cách tổ chức thông tin theo từng lớp đối tượng như vậy đã giúp cho phần mềmMapInfo xây dựng các khối thông tin độc lập cho các mảnh bản đồ máy tính.Điều đó sẽ giúp chúng ta thành lập các bản đồ máy tính linh hoạt hơn theo cáccách tập hợp lớp thông tin khác nhau trong hệ thống và dễ dàng thêm vào mảnhbản đồ đã có các lớp thông tin mới hoặc xóa đi các lớp đối tượng khi không cầnthiết

Các đối tượng bản đồ chính mà MapInfo sẽ quản lý thể hiện chúng thànhcác loại bản đồ máy tính khác nhau gồm:

+ Đối tượng vùng (Region) - thể hiện các đối tượng khép kín hình học vàbao phủ một vùng diện tích nhất định Chúng có thể là các đa giác (Polygons),hình elip (Ellipse) và hình chữ nhật (Rectangle) Ví dụ: Lãnh thổ địa giới một

xã, hồ nước

- Đa giác: MapInfo quản lý các đa giác vùng theo toạ độ từng đỉnh của đagiác

- Elip: MapInfo quản lý đối tượng này theo toạ độ X, Y tâm elip, trụcngang (trục X) và trục dọc (trục Y) của hình elip

- Hình chữ nhật: MapInfo quản lý đối tượng này theo toạ độ Xmin, Ymin

và Xmax, Ymax của 2 đỉnh đường chéo hình chữ nhật

Thuộc tính các đối tượng dạng vùng gồm: kiểu nền (Pattern), màu nềntrước (Foreground Color), màu nền sau (Background Color), kiểu đường bao(Line Style of Border)

+ Đối tượng điểm (Point) - thể hiện vị trí dạng điểm của các đối tượng địa

lý, ví dụ như điểm độ cao, điểm lấy mẫu.v.v MapInfo quản lý đối tượng điểmtheo toạ độ X, Y của điểm

Thuộc tính chủ yếu của điểm gồm: Font của điểm (Symbol Font), kích cỡđiểm, kiểu điểm trong từng font, màu của điểm

+ Đối tượng đường (Line) - thể hiện các đối tượng hình học không khépkín và chạy dài theo một khoảng cách nhất định Chúng có thể là các đoạn thẳng(Line), các đường gấp khúc (Polyline - đường đa tuyến) và các cung (Arc) Vídụ: đường phố, sông suối,.v.v

- Đoạn thẳng (Line - nối 2 điểm): MapInfo quản lý đối tượng này theo toạ

độ X, Y của 2 điểm đầu và cuối của đoạn thẳng

- Đường đa tuyến (Polyline): MapInfo quản lý đối tượng này theo toạ độ

X, Y của từng đỉnh

- Cung (Arc): MapInfo quản lý đối tượng này theo toạ độ X, Y tâm củacung, bán kính theo trục X, bán kính theo trục Y, góc tiếp tuyến đầu cung và góctiếp tuyến cuối cung

Thuộc tính của đường gồm: kiểu đường, màu của đường, độ đậm (lựcnét) của đường

+ Đối tượng chữ (Text) - thể hiện các đối tượng không phải là địa lý củabản đồ như nhãn, tiêu đề, tên địa danh, ghi chú v v Đây là đối tượng đặc biệthơn so với các đối tượng khác MapInfo quản lý Text theo toạ độ X, Y của đỉnhgóc bên trái phía trên của hình chữ nhật ngoại tiếp với đối tượng Text, từ đâyMapInfo tính toán theo co chữ (đơn vị chấm điểm - point) để cố định đối tượngText Như vậy đối với kích cỡ Text khác nhau hoặc đối với Font khác nhau thìchữ sẽ được co dãn, định vị khác nhau tính từ 1 điểm cố định là đỉnh trên, gócbên trái của hình chữ nhật ngoại tiếp với đối tượng Text

Thuộc tính của chữ gồm: Font chữ, kích cỡ chữ, kiểu chữ (đậm, nghiêng,gạch dưới ), màu của chữ

Để chuyển đổi định dạng dữ liệu trong phần mềm MapInfo, sử dụng công

cụ Universal Translator Thực hiện theo hình dưới đây:

Hình 2.3: Khởi động công cụ

Cửa sổ xuất hiện:

Hình 2.4: Cửa sổ Univernal Translator

Nhược điểm khi chuyển đổi dữ liệu bằng Mapinfor: Dữ liệu khi đượcchuyển bằng Mapinfor nhiều khi bị mất dữ liệu thuộc tính, dữ liệu không giannếu phức tạp sẽ dễ bị lỗi

2.2.2 Arcgis

Arcgis Desktop là một sản phẩm của Viện nghiên cứu hệ thống môitrường (ERSI), là phần mềm phục vụ cho công tác quản lí tài nguyên thiênnhiên, xã hội, cùng với sự phát triển của công nghệ với nền tảng là công nghệ

máy tính, đồ họa, phân tích, và quản lí dữ liệu không gian Phần mềm ArgisDesktop 3 ứng dụng chính sau:

ArcMap cho phép người sử dụng trình bày và truy vấn dữ liệu, tạo nênbản sao đầy đủ của bản đồ và thực hiện các chức năng phân tích bản đồ

ArcCatalog cho phép người sử dụng dễ dàng truy cập và quản lí những dữliệu địa lý được cất giữ trong thư mục và đĩa cứng Dữ liệu có thể copy, dichuyển, xóa, quan sát sơ bộ trước khi thêm vào một bản đồ

ArcScene có các chức năng tương tự như ArcMap, ngoài ra nó còn chophép người sử dụng hiển thị bản đồ dưới dạng 3D

ArcToolbox cung cấp các công cụ để xử lí, xuất – nhập các dữ liệu từ cácđịnh dạng khác như MapInfo, MicroStation, AutoCad…

Cũng giống như các phần mềm thông tin địa lý khác, Arcgis cũng hỗ trợcông cụ để chuyển đổi định dạng dữ liệu Để chuyển đổi dữ liệu, có thể sử dụngcông cụ:

Quick Import trong Data Interoperability Tools:

Hình 2.5: Công cụ Quick Export

Hay sử dụng các công cụ trong Conversion Tools của ArcToolbox:

Hình 2.6: Công cụ ToShapfile

2.2.3 FME

FME là một công cụ linh hoạt và mạnh mẽ trong việc chuyển đổi dữ liệukhông gian, dữ liệu thuộc tính Dữ liệu GIS của các bộ sản phẩm phần mềm làkhác nhau và các dữ liệu này có điểm tương đồng và có thể chuyển đổi qua lại

để sử dụng, và FME sẽ giúp bạn thực hiện tốt nhiệm vụ này FME giúp chúng ta

sử dụng được dữ liệu linh hoạt, chuyển đổi qua các dịnh dạng GIS khác nhau,cho phép thao tác dễ dàng và chính xác với dữ liệu không gian và thuộc tính, khichuyển đổi các định dạng khác nhau mà không làm mất, sai dữ liệu

Để chuyển đổi định dạng dữ liệu trong FME ta có thể sử dụng FMEWorkBench hay FME Universal Translator

2.3 Xây dựng quy trình chuyển đổi

2.3.1 Quy trình chuyển đổi

kihieu_line.shp kihieu_polygon.shp

kihieu_line.shp (line) kihieu_polygon.shp (polygon)

bangchap_text.shp bangchap_line.shp

bangchap_text.shp (text) bangchap_vung.shp (line)

Chuyển đổi tượng dạng đường sang dạng vùng.

Dân

cư

Dân cư (level 6)

Đối tượng kinh tế văn hóa xã hội

(level 9,14,15,16,24)

Ghi chú dân cư (level 46,47,48, 49,53,54)

dan_cu.shp

KTVHXH.shp daydien.shp

ghichu_dc.shp

dan_cu.shp (point)

KTVHXH.shp (point) daydien.shp (line)

ghichu_dc.shp (text)

polygon

text polygon, line

Chuyển đối tượng dạng vùng sang dạng điểm

Ranh

line

Chuyển đối tượng dạng vùng sang dạng điểm

Chuyển đối tượng dạng vùng sang dạng điểm

Địa

hình

Đường bình độ (level 1,2,29)Điểm độ cao(level 7,8)

Ghi chú (level 52,53)

duongbinhdo.shp docao_text.shp giatri_dcao.shpghichu_kv.shp

duongbinhdo.shp (line)

text text, point

line

Gán bằng tay một

số giá trị đường bình độ bị mất

polygon

song1n.shp (line)

line

polygon line,polygon

Đập, cống

level(38,43)

dap.shp cong.shp polygontext

Bãi bồi

level(11)

(Đóng vùng bãi bồi) baiboi.shp

Thủy

hệ

song2n.shp (polygon)

dap.shp (line) cong.shp (polygon)

baiboi.shp (polygon)

Chuyển đối tượng dạng vùng sang dạng điểm

Giao

thông

Đường giao thông (level 18,21,23, 24,25,46)Ghi chú tên đườnglevel(26)

Joint dữ liệu thuộc tính từ đối tượng ghichu_th.shp

Joint dữ liệu thuộc tính từ đối tượng ghichu_duong.shp