Nghiên cứu giải pháp xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý đa tỷ lệ từ bản đồ địa hình 1 10 000 phục vụ quản lý tài nguyên và môi trường tỉnh quảng ngãi

Xuất phát từ những lý do này, đề tài “Nghiên cứu giải pháp xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý đa tỷ lệ từ bản đồ địa hình 1:10.000 phục vụ quản lý tài nguyên và môi trường tỉnh Quảng Ngãi

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU Error! Bookmark not defined

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ DỮ LIỆU NỀN ĐỊA LÝ 4

1.1 Khái niệm và vai trò của cơ sở dữ liệu nền địa lý 4

1.1.1 Khái niệm 4

1.1.2 Vai trò của CSDL nền địa lý đối với công tác quản lý tài nguyên và môi trường 4

1.1.3 Yêu cầu kỹ thuật đối với CSDL nền địa lý 6

1.2 Tổ chức và vận hành cơ sở dữ liệu nền địa lý 7

1.2.1 Cấu trúc của cơ sở dữ liệu 7

1.2.2 Nội dung thông tin của CSDL nền địa lý 12

1.2.3 Vận hành cơ sở dữ liệu nền địa lý 14

1.3 Vấn đề ứng dụng GIS trong xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý 16

1.3.1 Công nghệ GIS 16

1.3.2 Công nghệ quản trị cơ sở dữ liệu không gian 17

1.3.3 Công nghệ GIS xử lý dữ liệu địa lý 18

1.4 Tình hình xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý 19

1.4.1 Tình hình xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý trên thế giới 19

1.4.2 Tình hình xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý ở Việt Nam 22

CHƯƠNG 2 QUY TRÌNH XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU NỀN ĐỊA LÝ ĐA TỶ LỆ TỪ BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH 24

2.1 Khái quát về bản đồ địa hình 24

2.1.1 Khái niệm về bản đồ địa hình 24

2.1.2 Nội dung thông tin của bản đồ địa hình 24

2.1.3 Khả năng sử dụng bản đồ địa hình trong thành lập CSDL nền địa lý 25

2.2 Mô hình tổ chức thông tin của cơ sở dữ liệu nền địa lý đa tỷ lệ 25

2.2.1 Mô hình CSDL nền địa lý đa tỷ lệ 25

2.2.2 Tổ chức lưu trữ cơ sở dữ liệu đa tỷ lệ 28

2.2.3 Hiển thị dữ liệu đa tỷ lệ 30

2.3 Quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu nền thông tin địa lý đa tỷ lệ từ bản đồ địa hình 31

2.3.1 Thu thập tài liệu 32

2.3.2 Điều tra ngoại nghiệp, đo vẽ bổ sung 32

2.3.3 Bổ sung dữ liệu địa hình 33

2.3.4 Chuẩn hóa các đối tượng 33

2.3.5 Gán thuộc tính cho các đối tượng 35

2.3.6 Chuyển đổi định dạng dữ liệu 35

2.3.7 Xây dựng siêu dữ liệu 36

2.3.8 Tổng quát hóa 36

2.3.9 Bổ sung đối tượng địa lý……….38

CHƯƠNG 3: THỬ NGHIỆM XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU NỀN ĐỊA LÝ VÀ ỨNG DỤNG TRONG QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH QUẢNG NGÃI 39

3.1 Khái quát về khu vực nghiên cứu 39

3.1.1 Vị trí địa lý 39

3.1.2 Đặc điểm tự nhiên 40

3.1.3 Đặc điểm kinh tế - xã hội 42

3.2 Kết quả thử nghiệm thành lập cơ sở dữ liệu nền địa lý 43

3.2.1 Hiện trạng thông tin tư liệu 43

3.2.2 Kết quả thử nghiệm 45

3.3 Đánh giá về ứng dụng của cơ sở dữ liệu nền địa lý trong công tác quản lý đất đai và môi trường 51

3.4 Phân tích và đánh giá kết quả 58

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 60

TÀI LIỆU THAM KHẢO 61

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

BĐĐH: Bản đồ địa hình BĐĐC: Bản đồ địa chính CSDL: Cơ sở dữ liệu DLĐL: Dữ liệu địa lý ĐĐ: Đất đai

ĐTĐL: Đối tƣợng địa lý GIS: Hệ thông tin địa lý(Geographic Information System) MSSE: Microstation

NĐL: Nền địa lý TQH: Tổng quát hóa

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Bảng quy định sai số 7 Bảng 1.2 Ví dụ về phân lớp ĐTĐL 9 Bảng 1.3 Mô tả các gói dữ liệu và phạm vi ứng dụng của chúng 12 Bảng 3.1 Mô tả các nhóm thông tin trong CSDL đất đai và CSDL nền địa lý……56

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Mô hình tổ chức dữ liệu trong cơ sở dữ liệu tài nguyên - môi trường 5

Hình 1.2 Biểu diễn thông tin dạng điểm, đường, vùng theo cấu trúc vector 8

Hình 1.3 Minh họa dữ liệu raster 8

Hình 1.4 Cấu trúc cơ sở dữ liệu nền địa lý 12

Hình 1.5 Mô hình cấu trúc gói dữ liệu cơ sở đo đạc 13

Hình 1.6 Quá trình vận hành cơ sở dữ liệu nền địa lý 14

Hình 2.1 Các yếu tố nội dung của bản đồ địa hình 24

Hình 2.2 Mô hình chung về cơ sở dữ liệu nền địa lý 26

Hình 2.3 Mô hình gói CSDL BienGioiDiaGioi tỷ lệ 1:10.000 26

Hình 2.4 Mô hình gói CSDL BienGioiDiaGioi tỷ lệ 1:25.000 27

Hình 2.5 Mô hình tổ chức lưu trữ mối quan hệ đối tượng dữ liệu giữa các CSDL ở tỉ lệ khác nhau 28

Hình 2.6 Mô hình đồng bộ DLĐL trong CSDL đa tỷ lệ 29

Hình 2.7 Quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý đa tỷ lệ từ bản đồ địa hình……….31

Hình 2.8 Công cụ SimplityLine để tổng quát hóa đối tượng dạng đường (đường bình độ) trong ArcGIS 38

Hình 3.1 Vị trí địa lý tỉnh Quảng Ngãi 39

Hình 3.2 Gán thông tin từ nhãn bản đồ 46

Hình 3.3 Gán thông tin từ tệp 47

Hình 3.4 Chuyển dữ liệu từ dgn sang geodatabase 47

Hình 3.5 Các gói dữ liệu trong geodatabase 48

Hình 3.6 Bảng các trường thuộc tính của địa giới xã và địa phận xã trong gói BienGioiDiaGioi tỷ lệ 1:10.000 48

Hình 3.7 Bảng các trường thuộc tính của điểm độ cao và đường địa giới trong gói DiaHinh tỷ lệ 1:25.000 49

Hình 3.8 Bảng các trường thuộc tính địa giới xã và địa phận xã trong gói

BienGioiDiaGioi tỷ lệ 1:50.000………49

Hình 3.9 Bảng thông tin siêu dữ liệu 50

Hình 3.10 Xem siêu dữ liệu trong ArcCatalog 51

Hình 3.11 Lớp phủ bề mặt của thị trấn Ba Tơ 54

Hình 3.12 Bảng thống kê diện tích các loại đất của thị trấn Ba Tơ 54

Hình 3.13 Xây dựng BĐĐC dựa trên lớp thông tin của bộ CSDLNĐL 56

Hình 3.14 Mô tả độ dốc địa hình thị trấn Ba Tơ huyện Ba Tơ 57

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết đề tài

Hiện nay, trên thế giới các công nghệ về không gian địa lý ngày càng phát triển

và ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt trong các lĩnh vực nghiên cứu, quản lý kinh tế - xã hội Đa số các ứng dụng được phát triển trên nền tảng công nghệ

hệ thống thông tin địa lý (GIS - Geographic information System) và các hệ thống thông tin địa lý khi xây dựng đều được chuẩn hóa theo các quy định

Cơ sở dữ liệu (CSDL) là hợp phần trọng tâm trong hệ thống thông tin địa lý CSDL của GIS là hệ dữ liệu địa lý (DLĐL) bao gồm hai kiểu dữ liệu chủ yếu: dữ liệu thuộc tính và dữ liệu không gian, gắn bó với nhau một cách quy luật Cơ sở dữ liệu nền địa lý (CSDLNĐL) mô tả thế giới thực ở mức cơ sở, có độ chính xác và độ chi tiết đảm bảo để làm nền cho việc xây dựng các hệ thống thông tin địa lý chuyên đề khác Chính từ nhu cầu thực tiễn, việc nghiên cứu CSDLNĐL chuẩn chính thức, thống nhất cho các ngành trong cả nước là vô cùng quan trọng và cần thiết CSDLNĐL có thể được xây dựng từ nhiều nguồn dữ liệu khác nhau như ảnh hàng không, ảnh vệ tinh, bản đồ địa hình.Tuy nhiên việc sử dụng bản đồ địa hình là đầu vào để xây dựng CSDLNĐL là giải pháp hữu hiệu và kinh tế nhất Vì bản đồ địa hình thể hiện các đối tượng địa lý (ĐTĐL) bề mặt Trái đất, có khái quát hóa nhưng vẫn thể hiện được tính quy luật và quy mô của đối tượng với độ chính xác nhất định tùy vào tỉ lệ bản đồ

Với việc áp dụng công nghệ GIS, chúng ta có thể thiết lập CSDLNĐL đa tỷ lệ

để đáp ứng các nhu cầu rất đa dạng của các hoạt động kinh tế - xã hội về dữ liệu không gian ở các tỷ lệ, mức độ chi tiết khác nhau So với các CSDLNĐL có tỷ lệ cố định, CSDLNĐL đa tỷ lệ có chi phí tổng thể thấp hơn và khả năng sử dụng linh hoạt hơn rất nhiều

Xuất phát từ những lý do này, đề tài “Nghiên cứu giải pháp xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý đa tỷ lệ từ bản đồ địa hình 1:10.000 phục vụ quản lý tài nguyên và môi trường tỉnh Quảng Ngãi” có tính cấp thiết trong giai đoạn hiện nay

2 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu của đề tài là ứng dụng công nghệ GIS xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa

lý đa tỷ lệ dựa trên nền bản đồ địa hình theo các quy chuẩn quốc gia nhằm phục vụ cho công tác quản lý tài nguyên đất đai trên địa bàn tỉnh Quảng Ngãi

3 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu các yêu cầu và quy định về CSDL nền thông tin địa lý

- Nghiên cứu quy trình xây dựng CSDL nền địa lý từ nội dung BĐĐH

- Nghiên cứu phương pháp xử lý dữ liệu và hiển thị CSDL nền địa lý đa tỷ lệ

- Thử nghiệm xây dựng CSDL nền thông tin địa lý tỷ lệ 1:10.000, 1:25.000, 1:50.000 từ các mảnh bản đồ địa hình tỷ lệ 1:10.000 ở khu vực Quảng Ngãi

- Đánh giá ứng dụng của CSDL nền thông tin địa lý trong công tác quản lý tài nguyên và môi trường, trong đó nhấn mạnh đến công tác quản lý đất đai

4 Phạm vi nghiên cứu

Luận văn giới hạn phạm vi nghiên cứu là cơ sở dữ liệu nền địa lý tỷ lệ 1:10.000 – 1:50.000 và ứng dụng chủ yếu trong công tác quản lý đất đai

5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp phân tích, tổng hợp tài liệu: Thu thập, tổng hợp các thông tin và tài liệu có liên quan Xử lý logic các tài liệu để định hướng giải quyết các vấn đề đặt ra

- Phương pháp kế thừa: Tiếp thu và vận dụng các kết quả đã có về cơ sở dữ liệu nền địa lý và các kỹ thuật phân tích, hiển thị dữ liệu bằng GIS

- Phương pháp thực nghiệm: Tiến hành thử nghiệm lấy các số liệu thực tế để làm sáng tỏ cơ sở lý thuyết đặt ra

7 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận, luận văn gồm 3 chương:

Chương 1: Tổng quan về cơ sở dữ liệu nền địa lý

Chương 2 Quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý đa tỷ lệ từ bản đồ địa hình Chương 3 Thử nghiệm xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý và ứng dụng trong quản lý đất đai trên địa bàn tỉnh Quảng Ngãi

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ DỮ LIỆU NỀN ĐỊA LÝ

1.1 Khái niệm và vai trò của cơ sở dữ liệu nền địa lý

1.1.1 Khái niệm

CSDL không gian là một tập hợp các lớp thông tin (các tệp dữ liệu) ở dạng vector, raster, bảng số liệu, văn bản với những cấu trúc chuẩn, đảm bảo cho việc tạo lập các bản đồ có mức độ phức tạp khác nhau [19]

Trong GIS, CSDL có thể hiểu là một tập hợp các dữ liệu ở dạng vector, raster, bản số liệu, văn bản, hình ảnh được lưu trữ theo khuôn dạng nhất định, có cấu trúc chuẩn sao cho các phần mềm máy tính có thể đọc, xử lý phân tích các bài toán chuyên

1.1.2 Vai trò của CSDL nền địa lý đối với công tác quản lý tài nguyên và

môi trường

Mục tiêu của công tác quản lý tài nguyên - môi trường là:

- Ngăn ngừa, hạn chế mức độ gia tăng ô nhiễm Sử dụng bền vững tài nguyên thiên nhiên, bảo vệ đa dạng sinh học;

- Khắc phục ô nhiễm môi trường;

- Xây dựng Việt Nam trở thành một nước có môi trường tốt, có sự hài hòa giữa tăng trưởng kinh tế, thực hiện tiến bộ, công bằng xã hội và bảo vệ môi trường

Để phục vụ cho công tác quản lý tài nguyên và môi trường, việc xây dựng một

cơ sở dữ liệu làm nền tảng cho công tác quản lý là rất quan trọng Hình 1.1 là sơ đồ cấu trúc của một CSDL tài nguyên và môi trường

Hình 1.1 Mô hình tổ chức dữ liệu trong cơ sở dữ liệu tài nguyên - môi trường [8]

Qua mô hình trên cho ta thấy CSDL NĐL là một trong hai hợp phần quan trọng của CSDL tài nguyên - môi trường

Để đạt được mục tiêu trên, yêu cầu trong quá trình công tác quản lý tài nguyên

và môi trường lập ra những kế hoạch quản lý sao cho khoa học cũng như mang tính thực tế thì mới đáp ứng được mục tiêu đã đề ra trong công tác quản lý tài nguyên và môi trường Yêu cầu đặt ra trong quá trình xây dựng kế hoạch phải đảm bảo các nguyên tắc sau:

+ Bảo đảm phục vụ kịp thời công tác quản lý nhà nước và đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội, bảo đảm quốc phòng, an ninh;

+ Bảo đảm dữ liệu được thu thập chính xác, đầy đủ, có hệ thống;

+ Bảo đảm không trùng lặp, chồng chéo nhiệm vụ giữa các tổ chức, đơn vị có liên quan và bảo đảm có sự lồng ghép các hoạt động, nhiệm vụ, phối hợp chặt chẽ trong việc thu thập dữ liệu về tài nguyên và môi trường; hạn chế tối đa việc thu thập lại cùng một nguồn dữ liệu; tận dụng nguồn dữ liệu sẵn có;

+ Bảo đảm thực hiện hiệu quả, khả thi, tiết kiệm kinh phí, nguồn lực [8].

Xuất phát từ những yêu cầu của ngành quản lý tài nguyên và môi trường, có thể thấy việc sử dụng một bộ CSDL nền địa lý có sẵn, được cập nhật thường xuyên đem lại một số hiệu quả sau:

- Đảm bảo cho dữ liệu chuyên đề được đồng nhất về mặt tọa độ, lưới chiếu;

- Là môi trường trao đổi dữ liệu, chia sẻ dữ liệu giữa các chuyên ngành;

- Việc thiết lập một cơ sở dữ liệu nền còn góp phần tiết kiệm ngân sách một cách đáng kể vì các ngành, các cấp có thể sử dụng chung dữ liệu;

- Sau khi cơ sở dữ liệu nền được thiết lập các hệ thống cơ sở dữ liệu chuyên ngành có thể phát triển độc lập mà không cần theo trình tự truyền thống trước đây

1.1.3 Yêu cầu kỹ thuật đối với CSDL nền địa lý

Các chỉ tiêu kỹ thuật quy định trong Quy định kỹ thuật dữ liệu nền địa lý tuân thủ theo các bộ chuẩn được quy định tại QCVN 42: 2012/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chuẩn thông tin địa lý cơ sở kèm theo Thông tư Số 02/2012/TT-BTNMT ngày 19/3/2012 của Bộ Tài nguyên và Môi trường

1.1.3.1 Hệ quy chiếu

- Hệ quy chiếu không gian: Áp dụng Hệ quy chiếu và hệ tọa độ quốc gia

VN-2000 với múi chiếu 60 dùng cho bản đồ địa hình tỷ lệ từ 1:500.000 đến 1:25.000; múi

30 dùng cho bản đồ địa hình tỷ lệ 1:10.000 đến 1:2000

- Hệ quy chiếu thời gian: Áp dụng Dương lịch

1.1.3.2 Độ chính xác của các ĐTĐL

Độ chính xác của ĐTĐL hầu hết phụ thuộc vào độ chính xác nội dung của bản

đồ gốc được sử dụng làm thông tin đầu vào cho ĐTĐL Dù bản đồ được thành lập bằng công nghệ nào thì các đối tượng nội dung trên bản đồ đều có độ chính xác bảo đảm theo “Quy định kỹ thuật thành lập bản đồ địa hình tỉ lệ 1:10.000, 1:25.000 và 1:50.000 bằng công nghệ ảnh số” (Ban hành kèm theo Quyết định số 15/2005/QĐ-BTNMT ngày 13/12/2005 của Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường)

Theo quy định đã đưa ra một số thông số kỹ thuật được áp dụng trong đo vẽ nội dung bản đồ địa hình như sau:

+ Sai số trung phương vị trí địa vật biểu thị trên bản đồ gốc so với vị trí của điểm khống chế ngoại nghiệp gần nhất tính theo tỷ lệ bản đồ thành lập không được vượt quá các giá trị sau đây:

- 0,5 mm khi thành lập bản đồ ở vùng đồng bằng và vùng đồi;

- 0,7 mm khi thành lập bản đồ ở vùng núi và núi cao

+ Sai số trung phương độ cao của đường bình độ, điểm đặc trưng địa hình, điểm

ghi chú độ cao biểu thị trên bản đồ gốc so với độ cao điểm khống chế ngọai nghiệp gần nhất tính theo khoảng cao đều đường bình độ cơ bản không vượt quá các giá trị trong bảng sau:

Bảng 1.1 Quy định sai số đối với dữ liệu địa hình

Khoảng cao đều

đường bình độ cơ bản

Sai số trung phương về độ cao so với

khoảng cao đều 1:10.000 1:25.000 1:50.000

Như vậy, độ chính xác xác định vị trí, độ lớn các ĐTĐL chịu ảnh hưởng của độ chính xác đo vẽ nội dung bản đồ gốc và sai số sinh ra do quá trình biên tập, chỉnh sửa, tổng hợp khái lược, lấy bỏ và ký hiệu hóa theo quy định ký hiệu bản đồ hiện hành

1.2 Tổ chức và vận hành cơ sở dữ liệu nền địa lý

1.2.1 Cấu trúc của cơ sở dữ liệu

Cơ sở dữ liệu GIS gồm hai phần cơ bản là dữ liệu không gian (dữ liệu bản đồ)

và dữ liệu thuộc tính (dữ liệu phi không gian) Mỗi một loại dữ liệu có đặc trưng riêng

và chúng khác nhau về yêu cầu lưu trữ, xử lý và hiển thị [9]

a Dữ liệu không gian

Khái niệm: Là dữ liệu có chứa trong nó những thông tin về định vị của đối tượng Nó là những dữ liệu phản ánh, thể hiện những đối tượng có kích thước vật lí nhất định Thực chất là những mô tả số của hình ảnh bản đồ Chúng bao gồm toạ độ, quy luật và các ký hiệu dùng để xác định hình ảnh cụ thể của bản đồ trong một khuôn

dạng hiểu được của máy tính Hệ thống thông tin địa lý dùng các dữ liệu không gian

để tạo ra một bản đồ hay hình ảnh bản đồ trên màn hình hoặc trên giấy thông qua thiết

bị ngoại vị Có 6 loại thông tin bản đồ dùng để thể hiện hình ảnh bản đồ và ghi chú của

nó trong hệ thống thông tin địa lý như sau: Ðiểm (Point), đường (Line), vùng (Polygon), Ô lưới (Grid cell), Ký hiệu (Symbol), Ðiểm ảnh (Pixel)

Dữ liệu không gian có hai dạng lưu trữ cơ bản là Vector và Raster

Dữ liệu dạng Vector: là các điểm tọa độ (X,Y) hoặc là các quy luật tính toán toạ

độ và nối chúng thành các đối tượng trong một hệ thống tọa độ nhất định

Hình 1.2 Biểu diễn thông tin dạng điểm, đường, vùng theo cấu trúc vector

Dữ liệu Raster: là dữ liệu được tạo thành bởi các ô lưới có độ phân giải xác định Loại dữ liệu này chỉ dùng cho mục đích diễn tả và minh hoạ chi tiết bằng hình ảnh thêm cho các đối tượng quản lý của hệ thống

Cột

Hình 1.3 Minh họa dữ liệu raster

Hàng

Lớp đối tƣợng (layer): Thành phần dữ liệu đồ thị của hệ thống thông tin địa lý hay còn gọi là cơ sở dữ liệu bản đồ đƣợc quản lí ở dạng các lớp đối tƣợng Mỗi một lớp chứa các hình ảnh bản đồ liên quan đến một chức năng, một ứng dụng cụ thể Cách

tổ chức dữ liệu thành các lớp chuyên đề cho phép thể hiện thế giới thực phức tạp một cách đơn giản, nhằm giúp hiểu biết các quan hệ trong thiên nhiên Ví dụ: lớp dữ liệu

về ranh giới hành chính, về loại đất, về hiện trạng sử dụng đất,

Text:TênCT kiến trúc đặc biệt

Một số nguyên tắc topology đƣợc sử dụng để xử lý lỗi trong quá trình kiểm tra

mối quan hệ về vị trí giữa các đối tượng địa lý như:

+ Quan hệ chồng đè (Must Not Overlap, Must Not Self-Overlap, Must Not Overlap With);

+ Quan hệ giữa điểm và đường (Point must be covered by line);

+ Quan hệ giữa đường và vùng (Must be covered by boundary of);

+ Quan hệ giữa đường và vùng (Must be covered by feature class of);

+ Quan hệ giữa vùng và vùng (Must be covered by feature class of)

b Dữ liệu thuộc tính

Khái niệm: Dữ liệu thuộc tính là những số liệu, bảng biểu mô tả tính chất,đặc trưng của dữ liệu không gian Nó biểu thị dưới dạng những con số hoặc chữ dùng để

mô tả số lượng, tính chất, thông số liên quan đến bản đồ

Trong cơ sở dữ liệu GIS có 4 loại dữ liệu thuộc tính:

- Ðặc tính của đối tượng: liên kết chặt chẽ với các thông tin đồ thị, các dữ liệu

này được xử lí theo ngôn ngữ hỏi đáp cấu trúc (SQL) và phân tích

- Dữ liệu tham khảo địa lý: Mô tả các sự kiện hoặc hiện tượng xảy ra tại một vị trí xác định Không giống các thông tin đặc tính, chúng không mô tả về bản thân các hình ảnh bản đồ, thay vào đó, chúng mô tả các danh mục hoặc các hoạt động như cho phép xây dựng các khu công nghiệp mới, nghiên cứu y tế, báo cáo hiểm họa môi trường, liên quan đến các vị trí địa lý xác định

- Chỉ số địa lý: là các chỉ số về tên, địa chỉ, khối, phương hướng định vị, liên quan đến các ĐTĐL, được lưu trữ trong Hệ thông tin địa lý để chọn, liên kết và tra cứu

dữ liệu trên cơ sở vị trí địa lý mà chúng đã được mô tả bằng các chỉ số địa lý xác định

- Quan hệ không gian giữa các đối tượng: rất quan trọng cho các chức năng xử

lý của hệ thống thông tin địa lý Các mối quan hệ này có thể đơn giản hay phức tạp, như sự liên kết, khoảng cách tương thích, mối quan hệ topo giữa các đối tượng

- Mô hình phân cấp (hierarchial model): Dữ liệu được tổ chức theo cấu trúc cây (tree) Mỗi vị trí có nhiều thành phần con nhưng chỉ có một thành phần cấp cao hơn

- Mô hình mạng (network model): Dữ liệu được tổ chức theo cấu trúc mạng Mỗi vị trí có thể có nhiều thành phần con, và nhiều thành phần cấp cao hơn Tuy cấu trúc này có khả năng thể hiện quan hệ của dữ liệu nhưng còn hạn chế, nên cũng không được khuyến khích sử dụng trong GIS

- Mô hình quan hệ (relational model): Dữ liệu được tổ chức thành các bảng (table) Mỗi bảng gồm:

Các cột (column): các chỉ tiêu, tính chất Ví dụ: diện tích, loại đất, (còn gọi là các trường - field)

Các hàng (row): các thực thể, ĐTĐL

Các bảng liên hệ với nhau qua cột tham chiếu (key column)

Khóa chính (primary key): gồm 1 (hay nhiều) cột, giá trị của khóa chính trong 1 bảng là duy nhất

Khóa ngoại (foreign key): là 1 (hay nhiều) cột trong 1 bảng tham chiếu đến cột (hay các cột) khóa chính trong 1 bảng khác

Mô hình dữ liệu quan hệ tỏ ra thích hợp đối với DLĐL và đang được ứng dụng rộng rãi trong việc quản trị dữ liệu GIS [16]

c Mối quan hệ giữa dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính

Thể hiện phương pháp chung để liên kết hai loại dữ liệu đó thông qua bộ xác định, lưu trữ đồng thời trong các thành phần không gian và phi không gian Các bộ xác định có thể đơn giản là một số duy nhất liên tục, ngẫu nhiên hoặc các chỉ báo địa lý hay số liệu xác định vị trí lưu trữ chung Bộ xác định cho một thực thể có thể chứa toạ

độ phân bố của nó, số hiệu mảnh bản đồ, mô tả khu vực hoặc con trỏ đến vị trí lưu trữ của số liệu liên quan Bộ xác định được lưu trữ cùng với các bản ghi toạ độ hoặc mô tả

số khác của các hình ảnh không gian và cùng với các bản ghi số liệu thuộc tính liên quan

1.2.2 Nội dung thông tin của CSDL nền địa lý

Theo Cục Đo đạc và Bản đồ Việt Nam [12], cấu trúc nền địa lý bao gồm các gói:

Có thể khái quát nhƣ sau:

Hình 1.4 Cấu trúc cơ sở dữ liệu nền địa lý [12]

Bảng 1.3: Mô tả các gói dữ liệu và phạm vi ứng dụng của chúng [12]

NenDiaLy Mô tả kiểu đối tƣợng nền địa lý đƣợc định nghĩa với các

thuộc tính chung cho tất cả các kiểu đối tƣợng nền địa lý

CoSoDoDac Mô tả cấu trúc dữ liệu của các kiểu ĐTĐL thuộc chủ đề

khống chế trắc địa

BienGioiDiaGioi Mô tả cấu trúc dữ liệu của các kiểu ĐTĐL thuộc chủ đề

biên giới quốc gia và địa giới hành chính

DiaHinh Mô tả cấu trúc dữ liệu của các kiểu ĐTĐL thuộc chủ đề

DanCuCoSoHaTang Mô tả cấu trúc dữ liệu của các kiểu ĐTĐL thuộc chủ đề hạ

tầng dân cư và hạ tầng kỹ thuật

PhuBeMat Mô tả cấu trúc dữ liệu của các kiểu ĐTĐL thuộc chủ đề

phủ bề mặt Nội dung và cấu trúc CSDL được chỉ ra cụ thể trong danh mục đối tượng bao gồm: mô tả định nghĩa đối tượng kèm theo các thông tin thuộc tính và quan hệ giữa các lớp đối tượng thông qua lược đồ ứng dụng cụ thể Ví dụ gói cơ sở đo đạc được mô

tả trong hình dưới đây:

Hình 1.5: Mô hình cấu trúc gói dữ liệu cơ sở đo đạc

Các đối tượng và các thông tin thuộc tính gói cơ sở đo đạc được mô tả trong phụ lục 1

Sản phẩm DLĐL được đánh giá theo nguồn thông tin đầu vào với các tiêu chí

và phương pháp đánh giá chất lượng quy định, trong đó độ chính xác về không gian được so sánh với độ chính xác của đối tượng cùng tên trên bản đồ gốc Tính đầy đủ thông tin được so sánh với bản đồ gốc kèm theo kết quả đo đạc, điều tra cập nhật bổ

sung từ thực địa Mỗi loại đối tượng (feature type) có thể khác nhau về chỉ tiêu đánh giá chất lượng phụ thuộc vào điều kiện thi công, đặc trưng về điều kiện tự nhiên, xã hội và tiêu chí xây dựng dữ liệu nền cho phạm vi địa lý

Thông tin bản đồ địa hình được biên tập và lưu trữ ở khuôn dạng *.dgn cho từng mảnh bản đồ Với mỗi tỉ lệ bản đồ đều có bảng quy định phân lớp các yếu tố nội dung tương ứng Khi xây dựng bộ dữ liệu cho một phạm vi địa lý, việc xây dựng cơ sở

dữ liệu có thể tiến hành theo đơn vị mảnh nhưng đóng gói dữ liệu phải thực hiện cho từng khu vực đã được phủ kín bản đồ địa hình với việc tổ chức các gói dữ liệu theo mô hình cấu trúc đã quy định

1.2.3 Vận hành cơ sở dữ liệu nền địa lý

+ Vấn đề đặt ra sau khi đã xây dựng hoàn thành bộ CSDLNĐL phủ trùm cả nước đó là việc vận hành CSDLNĐL sao cho thuận tiện trong quá trình phân phối và cập nhật dữ liệu, để đảm bảo dữ liệu đáp ứng được nhu cầu của người sử dụng Để đáp ứng được yêu cầu trên Bộ Tài nguyên và Môi trường đã chỉ đạo cho Cục Đo đạc và Bản đồ xây dựng hệ thống quản lý CSDLNĐL quốc gia, việc lắp đặt và vận hành tại Trung tâm Dữ liệu Đo đạc và Bản đồ

Phân phối sản phẩm

dữ liệu

Báo cáo thống kê

Phân phối truyền thống

Phân phối trực tuyến

Tra cứu danh mục sản phẩm dữ liệu

Hình 1.6 Quá trình vận hành cơ sở dữ liệu nền địa lý [5]

- Quản trị CSDL: Chuyên viên thực hiện các thao tác cho việc duy trì vận hành CSDL Các thao tác bao gồm: sao lưu, khôi phục, cấu hình hệ quản trị CSDL, cấu hình

các dịch vụ cung cấp dữ liệu

- Quản trị hệ thống: Chuyên viên quản trị hệ thống điều hành quá trình vận hành của hệ thống đảm bảo hệ thống hoạt động thông suốt và ổn định Quản trị hệ thống bao gồm các tác vụ: quản trị tài khoản người dùng, quyền người dùng, các thao tác với CSDL, cấu hình cơ sở hạ tầng, các phần mềm ứng dụng, theo dõi sự vận hành của phần cứng phần mềm

- Tra cứu danh mục đối tượng: NSD tra cứu danh mục đối tượng nền địa lý, hệ thống quản lý cung cấp cho NSD những thông tin về nội dung, cấu trúc CSDL quản lý nền địa lý, giúp NSD dễ dàng cho việc sử dụng và khai thác dữ liệu NĐL

- Tìm kiếm siêu dữ liệu: NSD thực hiện các chức năng tìm kiếm dữ liệu trong CSDL NĐL để xác định dữ liệu theo yêu cầu sử dụng và khai thác

- Tích hợp dữ liệu: Các chuyên viên thực hiện các hành động và quy trình tích hợp dữ liệu xây dựng ban đầu vào CSDL NĐL

- Cập nhật dữ liệu: Trong quá trình vận hành hệ thống, dữ liệu có thể được xây dựng mới hoặc được hiện chỉnh Khi đó các chuyên viên của Trung tâm thực hiện cập nhật dữ liệu vào các CSDL NĐL

- Quản lý, tạo lập sản phẩm dữ liệu: Chuyên viên sẽ thực hiện các chức năng xây dựng các sản phẩm DL NĐL từ CSDL NĐL trung tâm phục vụ phân phối dữ liệu NĐL cho khách hàng

- Tra cứu danh mục sản phẩm dữ liệu: Khách hàng muốn khai thác dữ liệu NĐL

có thể tìm kiếm dữ liệu qua danh mục các sản phẩm dữ liệu NĐL hiện có đã được xây dựng

- Phân phối sản phẩm dữ liệu: Chuyên viên có thể thực hiện các thao tác để truy cập dữ liệu, phân phối dữ liệu cho khách hàng qua cả hai hình thức truyền thống và trực tuyến

- Báo cáo thống kê: Lãnh đạo Trung tâm xem các báo cáo thống kê về tình trạng tích hợp, cập nhật các CSDL NĐL cũng như số lượng, chủng loại các giao dịch cấp phát, phân phối CSDL NĐL

- Thông báo dữ liệu: Chuyên viên và khách hàng có nhu cầu biết được các thông tin về sự kiện cập nhật dữ liệu hệ thống, các sản phẩm mà hệ thống có thể cung cấp và phục vụ khai thác

- Cổng thông tin: Là điểm truy cập duy nhất cho các ứng dụng, modul được xây

dựng cung cấp thông tin cho NSD về dữ liệu, sản phẩm, thống kê và các thông tin khác Là nơi khách hàng truy cập để yêu cầu cung cấp dữ liệu, xem và tải dữ liệu NĐL

+ Để cho việc vận hành đạt hiệu quả cao,việc trang bị một hạ tầng kỹ thuật đáp ứng được yêu cầu của hệ thống là rất cần thiết Trong đó bao gồm:

- Đối với phần cứng bao gồm: Bộ SAN, Bộ sao lưu băng từ, Máy chủ, Firewall, Đường truyền mạng

- Các phần mềm được sử dụng bao gồm: FME Server, FME Desktop, ArcGIS Server, ArcGIS Desktop, Oracle Database, Hệ điều hành Window Server

- Hệ thống mạng được sử dụng trong quá trình vận hành là mạng LAN và đường truyền Internet [5]

1.3 Vấn đề ứng dụng GIS trong xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý

1.3.1 Công nghệ GIS

Hệ thống quản lý dữ liệu nền địa lý là một hệ thống thông tin địa lý GIS Chính

vì vậy, cần phải có một công nghệ gốc để triển khai hệ thống này Yêu cầu của công nghệ GIS được ứng dụng trong hệ thống phải đáp ứng được:

- Quản trị dữ liệu địa lý;

- Cung cấp nền tảng cho việc pháp triển ứng dụng;

- Có khả năng xử lý dữ liệu địa lý theo yêu cầu nghiệp vụ;

- Quen thuộc và dễ dàng sử dụng;

- Được sự hỗ trợ lâu dài

Hiện tại, chúng ta có thể phân các nhóm công nghệ GIS nền thành hai loại: Nhóm thương mại và nhóm mã nguồn mở Nhóm công nghệ nền mã nguồn mở có ưu điểm là miễn phí bản quyền tuy nhiên lại thường không có được sự hỗ trợ đầy đủ từ nhà sản xuất Các giải pháp công nghệ thường rời rạc và không chỉnh thể Giải pháp công nghệ GIS nền thương mại tuy phải đầu tư chi phí bản quyền nhưng lại có hỗ trợ đầy đủ từ nhà sản xuất và có nhiều giải pháp toàn diện để phục vụ xây dựng các hệ thống hoàn chỉnh [16]

Có rất nhiều sản phẩm phần mềm GIS do nhiều hãng phát triển, trong đó nổi tiếng nhất là: ESRI, MapInfo, AutoDesk, Intergraph,

- Phần mềm MapInfo của MapInfo có các chức năng sau:

+ Hỗ trợ tốt kiểu dữ liệu vector với các quan hệ topo;

+ Cho phép chồng xếp các định dạng ảnh (raster) làm nền bản đồ;

+ Kết nối với Crystal Report (lập báo cáo dựa trên cơ sở dữ liệu địa lý của bản đồ); + Lập trình tự động hóa công việc với MapBasic

- Geomedia của Intergraph:là một GIS ứng dụng để làm việc và tiến hành phân tích trên thông tin địa lý cũng như sản xuất bản đồ từ phân tích đó.GeoMedia được sử dụng để:

+ Tạo ra dữ liệu địa lý, quản lý cơ sở dữ liệu không gian địa lý;

+ Tham gia dữ liệu kinh doanh, vị trí thông minh và dữ liệu địa lý với nhau; + Nền tảng cơ sở cho nhiều ứng dụng, địa lý xác nhận dữ liệu, xuất bản thông tin không gian địa lý

- ArcGIS là dòng sản phẩm hỗ trợ hệ thống quản lý dữ liệu nền địa lý của ESRI

Có các tính năng sau:

+ Như một cổng giao tiếp để quản lý CSDL;

+ Là một hệ quản trị CSDL mở;

+ Là hệ thống quản lý đa người dùng;

+ Thực hiện các chức năng của GIS trong CSDL lớn [16]

- AutoMap của hãng AutoDesk

1.3.2 Công nghệ quản trị cơ sở dữ liệu không gian

Cơ sở dữ liệu địa lý (chủ yếu là bản đồ) không thể lưu trữ và quản lý theo nguyên tắc các loại cơ sở dữ liệu thông thường nói trên Các dữ liệu bản đồ được cấu tạo bởi các thành phần là toạ độ các điểm, dãy toạ độ các điểm nối giữa 2 điểm (đường) và dãy cùng nối liên tiếp trong một nhóm điểm (miền) Như vậy, bức tranh dữ liệu ở đây khác so với dữ liệu thông thường Vì chúng ta có các đối tượng địa lý khác nhau nên các điểm, đường nét của từng loại đối tượng địa lý sẽ được quản lý riêng trong từng lớp thông tin Trong thông tin này có một lớp thông tin cơ bản nhất là lớp

về hệ quy chiếu (lưới toạ độ) để thể hiện các lớp thông tin theo yêu cầu Mỗi hệ cũng

có định dạng dữ liệu khác nhau, xác định hình học khác nhau, xác định quan hệ hình học khác nhau và thủ tục tìm - cập nhật khác nhau:

+ Hệ quản trị dữ liệu Oracle: là một hệ quản trị cơ sở dữ liệu hàng đầu thế giới

Vì hệ quản trị dữ liệu Oracle có các tính năng sau [23]:

- Độ ổn định và tin cậy cao;

- Khả năng xử lý dữ liệu rất lớn mà vẫn đảm bảo tốc độ xử lý dữ liệu rất cao;

- Khả năng bảo mật rất cao

+ Hệ quản trị dữ liệu DB2: là hệ quản trị cơ sở dữ liệu phân tán của IBM, có thể quản lý và xử lý cơ sở dữ liệu Hệ quản trị DB2 giải quyết tốt vấn đề phân tán và bảo mật

dữ liệu, khắc phục được một số vấn đề trong việc quản lý và sử dụng dữ liệu như [23]:

- Tạo và quản lý một CSDL quan hệ;

- Khai thác một CSDL quan hệ;

- Bảo mật một CSDL quan hệ;

- Phục hồi một CSDL quan hệ

1.3.3.Công nghệ GIS xử lý dữ liệu địa lý

Mô hình CSDLNĐL được xây dựng giống mô hình geodatabase, chính vì vậy

đã lựa chọn công nghệ ArcSDE trong xử lý DLĐL, vì ArcSDE cung cấp một số tiện ích quan trọng cho người sử dụng geodatabase như:

- Hiệu suất cao;

- Dung lượng dữ liệu rất lớn;

- Toàn bộ thông tin không gian được đảm bảo chính xác;

- Mô hình thông tin tích hợp cho nhiều đối tượng sử dụng GIS;

- Quản lý các thông tin không gian toàn diện trên nhiều dạng dữ liệu;

- Giao diện dữ liệu chung cho tất cả các hệ thống quản trị dữ liệu quan hệ;

- Hỗ trợ geodatabase và các mô hình dữ liệu của ESRI;

- Giảm chi phí

Tuy nhiên với yêu cầu của hệ thống đã đề ra: hệ thống phải có khả năng tích hợp tự động, xử lý dữ liệu tự động và cần có quy trình xử lý dữ liệu liên hoàn cũng như truy xuất dữ liệu tùy biến theo yêu cầu người sử dụng hệ thống Các chức năng hiện tại không thể đáp ứng được các yêu cầu này Vì vậy cần phải sử dụng công nghệ

nền về xử lý truy xuất DLĐL chuyên biệt

FME (Feature Manipulation Engine) là một công nghệ xử lý DLĐL mạnh mẽ

đã được biết đến tại Việt Nam qua các thành phần được tích hợp trong bộ ArcGIS Desktop FME xử lý chuyển đổi dữ liệu, xây dựng các quy trình xử lý dữ liệu từ dữ liệu nguồn tới đích tự động qua các giai đoạn khác nhau bằng việc xây dựng các kịch bản xử lý Tuy nhiên thành phần chạy trong ArcGIS này chỉ phù hợp cho việc xử lý dữ liệu trực tiếp bởi người sử dụng trên tập dữ liệu cụ thể Để xử lý dữ liệu tập trung và tự động cần sử dụng giải pháp FME Server FME Server rất phù hợp cho việc ứng dụng trong hệ thống này để phục vụ các mục đích tích hợp và chuyển đổi số liệu đặc biệt là các tác vụ phân phối dữ liệu trực tuyến với các yêu cầu đa dạng như đã đề cập

1.4 Tình hình xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý

1.4.1 Tình hình xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý trên thế giới

Trên thế giới cũng như trong khu vực hiện nay không có nhu cầu thiết lập một

hệ thống quản lý hành chính thống nhất (mang tính khu vực hoặc toàn cầu) nhưng đã xuất hiện nhu cầu tổ chức các cơ sở dữ liệu toàn cầu hoặc khu vực để giải quyết các vấn đề chung như môi trường, lương thực, tài nguyên thiên nhiên, dân số Một trong những dạng CSDL toàn cầu có dạng phân tán hiện nay là Internet, đã tạo ra một bước ngoặt trong đời sống chính trị toàn cầu về một thế giới mở và cũng đã tạo ra triển vọng cho những bước phát triển kinh tế tiếp theo với khái niệm thư điện tử và thương mại điện tử Một định hướng tương tự như Internet cho các cơ sở dữ liệu toàn cầu về địa

lý, tài nguyên và môi trường đang được các nhà quản lý quan tâm [15]

Công việc đầu tiên là hình thành một hệ thống tọa độ toàn cầu đã được đưa ra

từ thập kỷ 70 Đến năm 1984 hệ thống tọa độ toàn cầu đã được hình thành khá ổn định với hệ quy chiếu WGS-84 bao gồm 4 trạm định vị cố định và 24 vệ tinh NAVSTAR Cho đến đầu thập kỷ 90 người ta đã thấy có một hệ thống tọa độ cố định toàn cầu không còn đáp ứng được yêu cầu thực tiễn trong nghiên cứu các hiện tượng động nữa: biến động vỏ trái đất, dịch chuyển lục địa Đã đến lúc cần thiết lập hệ thống tọa độ động với mật độ điểm khá dày đặc phân bố đều trên phạm vi toàn cầu với các điểm cố định thu tín hiệu vệ tinh GPS 24 giờ trong ngày Hệ thống lưới tọa độ toàn cầu IGS đã thành lập năm 1994 và ngày càng mở rộng Bên cạnh đó, người ta thiết lập được những mô hình vật lý trái đất toàn cầu như trường trọng lực, mô hình toàn cầu về tầng đối lưu với phân bố nhiệt độ, áp xuất, độ ẩm theo thời gian, mô hình từ trường trái đất, [15]

Tiếp theo việc xác lập hệ quy chiếu người ta tập trung vào việc làm DLĐL và

đất đai toàn cầu Đây là chương trình Bản đồ Toàn cầu (Global Mapping) được bắt đầu

từ năm 1996 với nội dung là thành lập hệ thống bản đồ nền theo chuẩn thống nhất ở tỷ

lệ 1/1.000.000 bao gồm các lớp thông tin [15]:

- Hệ quy chiếu;

- Địa hình (raster);

- Thực phủ (raster);

- Sử dụng đất (raster);

- Đường giao thông (vector);

- Thủy văn (vector);

- Địa giới hành chính cấp tỉnh (vector)

Bước tiếp theo người ta bắt đầu tư duy tới một hạ tầng dữ liệu không gian thống nhất mang tên GSDI (Global Spatial Data Infrastructure) Những nghiên cứu khả thi

về hạ tầng dữ liệu này đang được tiến hành do Mỹ, Australia, Nhật chủ trì từ năm

1996 Có thể tới năm 2000 người ta triển khai xây dựng hạ tầng dữ liệu này [15]

Đối với các nước trong khu vực chúng ta phải kể tới chương trình Cơ sở hạ tầng

về Thông tin Địa lý khu vực Châu Á - Thái Bình Dương (GIS Infrastructure for Asia and the Pacific) do Liên hợp quốc chủ trì được bắt đầu từ năm 1995 tại Malaysia Tại hội nghị thành lập chương trình này đã đưa ra chương trình hoạt động với 4 nhóm làm việc (working group) về: hệ quy chiếu và địa giới hành chính, hệ thống pháp lý, bản

đồ nền, chuẩn hóa thông tin Qua hội nghị lần thứ 2 vào năm 1996 tại Băng Cốc, đến năm 1997 tại hội nghị lần thứ 3 ở Sydney đã tổng kết lại kết quả làm việc, trong đó chủ yếu đề cập về việc tập trung về xây dựng hệ quy chiếu - hệ tọa độ khu vực và cơ

sở dữ liệu không gian khu vực [15]

- Tại Hoa Kỳ, công nghệ GIS được sử dụng khá phổ biến Các tổ chức Chính phủ thường sử dụng GIS như một công cụ để khắc phục thiên tai, quản lý đất, giải quyết những vấn đề xã hội và môi trường Trên thực tế, Chính phủ Hoa Kỳ đã phải chi tới hàng tỷ USD cho 14 cơ quan thường xuyên thu thập dữ liệu địa lý [18] Mặc dù quản lý ở trình độ cao nhưng vẫn xẩy ra nhiều trường hợp dữ liệu bị trùng lặp Công nghệ viễn thông phát triển mạnh nhưng việc trao đổi và chia sẻ dữ liệu giữa các cơ quan nhà nước vẫn rất khó khăn Nhận thức được tình trạng như vậy, Chính phủ Liên bang Hoa Kỳ đã quyết định phát triển Hạ tầng thông tin không gian quốc gia như một giải pháp để hạn chế những khó khăn trong sử dụng dữ liệu không gian Các giải pháp đưa ra bao gồm [18]:

+ Thực hiện chuẩn hóa dữ liệu và xây dựng dữ liệu;

+ Xây dựng một mạng lưới kết nối các kho dữ liệu không gian phân tán để dễ dàng tìm kiếm, truy cập, xử lý dữ liệu qua mạng được gọi là “Geo-spatial Clearinghouse Network”;

+ Xây dựng những thủ tục chuẩn theo hướng dịch vụ để tìm kiếm, truy cập và

xử lý dữ liệu

Ngoài ra Ủy ban Dữ liệu địa lý Liên bang đã triển khai xây dựng 6 khối của

“Hạ tầng thông tin không gian quốc gia” bao gồm: Siêu dữ liệu, Mạng dữ liệu trao đổi, Chuẩn, Khung quy chiếu, Dữ liệu không gian và Đối tác hợp tác [18]

- Ở Thụy Điển, từ năm 2006 Chính phủ đã giao nhiệm vụ chủ trì phát triển Hạ tầng không gian Quốc gia cho Cơ quan đo đạc bản đồ và đăng ký đất đai quốc gia Thụy Điển với trách nhiệm điều phối việc sản xuất, hợp tác, phổ biến, nghiên cứu và phát triển cũng như thực hiện các quy định của Liên minh Châu Âu về việc xây dựng hạ tầng dữ liệu không gian INSPIRE cho toàn Châu Âu [18]

Chỉ thị INSPIRE yêu cầu các nước thành viên trong Liên minh Châu Âu thiết lập một cổng thông tin địa lý chung, qua đó các thành viên được quyền truy cập vào hệ thống thông tin không gian Tháng 11/2011, một bản phát hành đầu tiên của INSPIRE Geoportal được xuất bản cho các nước thành viên đã cập nhật thông tin và truy cập dịch vụ theo INSPIRE về dịch vụ mạng Các INSPIRE Geoportal cung cấp phương tiện để tìm kiếm thông tin không gian và các dịch vụ dữ liệu không gian từ các nước thành viên Liên minh Châu Âu trong khuôn khổ INSPIRE

1.4.2. Tình hình xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý ở Việt Nam

Việc triển khai xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý bắt đầu được triển khai từ năm

2008 theo Quyết định số 1867/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ ngày 28/12/2007 thông qua 02 dự án lớn, đó là:

+ Thành lập CSDL nền thông tin địa lý 1:10.000 gắn với mô hình số độ cao phủ trùm cả nước

+ Thành lập CSDL nền thông tin địa lý tỷ lệ 1:2000, 1:5000 các khu vực đô thị, khu công nghiệp, khu kinh tế trọng điểm

Dự án do Cục Đo đạc và Bản đồ Việt Nam chủ trì, tổ chức triển khai thực hiện các thiết kế kỹ thuật - dự toán, quản lý Nhà nước về chất lượng sản phẩm trên phạm vi

cả nước Đồng thời phố hợp với Tổng Công ty Tài nguyên và Môi trường Việt Nam, Trung tâm Viễn thám Quốc gia và Viện Khoa học Đo đạc và Bản đồ Việt Nam thực hiện Sau hơn 3 năm triển khai thi công dự án đã hoàn thành CSDL nền thông tin địa

lý ở hầu hết các tỉnh trong cả nước Và Cục Đo đạc và Bản đồ Việt Nam đã tiến hành bàn giao cho các tỉnh thành Mỗi mảnh bản đồ dạng số đều có 7 lớp thông tin dữ liệu:

cơ sở toán học, dân cư, giao thông, địa hình, thủy hệ, ranh giới và thực vật Kết quả chính đạt được của hai dự án trên là:

- Dữ liê ̣u nền đi ̣a lý 1:2.000:

+ Theo Dự án đã được phê duyê ̣t CSDLN ĐL 1:2.000 được xây dựng mới trên diê ̣n tích khoảng 6224,3 km2

gồm 4979 mảnh và xây dựng từ bản đồ địa hình tỷ lệ 1/2.000 đã có gồm 2877 mảnh, trong đó không tính 838 mảnh thuộc TP Hồ Chí Minh,

158 mảnh thuộc huyện đảo Phú Quốc đã thành lâ ̣p cơ sở dữ liệu nền địa lý

+ Việc xây dựng hê ̣ thống cơ sở dữ liê ̣u nền đi ̣a lý quốc gia phải tích hợp đầy đủ các CSDL đã và sẽ thành lập Vì vậy, cần thiết kế hê ̣ thống mô ̣t cách đầy đủ để tích

hơ ̣p dữ liê ̣u từ các nguồn khác nhau (thành lập CSDL theo các dự án , thiết kế kỹ thuâ ̣t dự toán khác nhau ) Đối với CSDLNĐL 1:2.000 cần tích hợp cả CSDLNĐL 1:2.000 khu vực TP Hồ Chí Minh (838 mảnh) và huyện đảo Phú Quốc (158 mảnh) Đối với khu vực TP.Huế, Dự án GIS Huế (được đầu tư bằng ngân sách đi ̣a phương ) đã xây dựng CSDL nền đi ̣a lý từ bản đồ đi ̣a hình tỷ lê ̣ 1:2.000 TP Huế, khu vực Bà Ri ̣a-Vũng Tàu đã có dự án thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ 1:2.000 bằng ngân sách đi ̣a phương, do đó cần thu thâ ̣p để tích hợp vào CSDL nền đi ̣a lý quốc gia 1:2.000 Đối với khu vực

TP Hồ Chí Minh và huyê ̣n đảo Phú Quốc đã xây dựng CSDL nhưng chưa theo chuẩn thông tin đi ̣a lý cơ sở quốc gia, do đó cần chuẩn hóa và câ ̣p nhâ ̣t

- Dữ liê ̣u nền đi ̣a lý 1:5.000:

+ Theo Dự án đã được phê duyê ̣t CSDLNDL 1:5.000 được xây dựng mới trên diê ̣n tích khoảng 5849 km2 gồm 520 mảnh và xây dựng từ bản đồ địa hình tỷ lệ 1:5.000 đã có gồm 74 mảnh, trong đó không tính 118 mảnh thuộc TP Hồ Chí Minh ,

72 mảnh thuộc huyện đảo Phú Quốc , vì đã thành lập cơ sở dữ liệu nền địa lý Khu vực

TP Hồ Chí Minh và huyê ̣n đảo Phú Quốc đã xây dựng CSDL nhưng chưa theo chuẩn thông tin đi ̣a lý cơ sở quốc gia, do đó cần chuẩn hóa và câ ̣p nhâ ̣t [14]

- Dữ liê ̣u nền đi ̣a lý 1:10.000:

+ Theo dự án “ Thành lập cơ sở dữ liệu nền địa lý ở tỷ lệ 1:10.000 gắn với mô hình số độ cao phủ trùm cả nước (có trang bị công nghệ quét laser mặt đất LIDAR) DLNĐL 1:10.000 được xây dựng mới, xây dựng từ BĐĐH, BĐĐC cơ sở đã có, riêng khu vực Đồng bằng sông Cửu Long thì sử dụng CSDL ĐHTV cơ bản tỷ lệ 1:5.000 để xây dựng DLNĐL 1:5.000 mà không xây dựng dữ liệu NĐL 1:10.000

Trên cơ sở tài liệu các tỉnh, thành phố sau khi nhận bàn giao phải tiến hành phổ biến, quảng bá sản phẩm rộng rãi đến các sở, ngành để cùng khai thác, chia sẻ thông tin để khai thác tiềm năng cũng như thế mạnh của bộ sản phẩm

Việc xây dựng cơ sở dữ liệu nền thông tin quốc gia và GIS chuyên ngành hiện

là xu hướng mà tất cả các nước đầu đang hướng tới để phục vụ cho việc triển khai chính phủ điện tử, giúp cho các nhà quản lý trong việc ra quyết định đúng đắn về quy hoạch, phát triển kinh tế xã hội và an ninh quốc phòng Hệ thống thông tin địa lý GIS đảm bảo đủ năng lực phục vụ mọi nhu cầu quản lý Nhà nước, đáp ứng các hoạt động kinh tế - xã hội, bảo đảm an ninh quốc phòng, thỏa mãn điều kiện hội nhập quốc tế và phải được xây dựng trên một nền thông tin địa lý thống nhất theo chuẩn thông tin địa

lý cơ sở quốc gia và phù hợp với chuẩn thông tin quốc tế Việc xây dựng CSDL nền thông tin địa lý phủ trùm toàn quốc đảm bảo tính nhất quán và nội dung và chất lượng nền để phục vụ cho các ứng dụng của các Bộ, ngành, địa phương trong cả nước và hướng tới việc triển khai thành lập “Cơ sở hạ tầng không gian quốc gia Việt Nam - VNDSI”

Hơn nữa để cho thông tin của cơ cở dữ liệu mang tính chính xác hiện do đó công tác cập nhật thông tin trên cơ sở dữ liệu nền thông tin địa lý là công việc hết sức quan trọng Cục Đo đạc và Bản đồ Việt Nam đã và đang tiếp tục hoàn thiện việc xây dựng quy trình công nghệ quy định về vấn đề cập nhật và cơ chế trao đổi dữ liệu giữa các địa phương với trung ương và xây dựng dự án cập nhật cơ sở dữ liệu nền thông tin địa lý để đảm bảo cho cơ sở dữ liệu mới và sống động

CHƯƠNG 2 QUY TRÌNH XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU

NỀN ĐỊA LÝ ĐA TỶ LỆ TỪ BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH

2.1 Khái quát về bản đồ địa hình

2.1.1 Khái niệm về bản đồ địa hình

Bản đồ địa hình là bản đồ thu nhận của bề mặt trái đất theo những quy luật toán học nhất định Nội dung trên bản đồ được thể hiện bằng những ký hiệu quy định, những ký hiệu đó gọi là ngôn ngữ bản đồ Các đối tượng nội dung được thể hiện theo những mục đích nhất định và có liên quan một cách chặt chẽ

Bản đồ địa hình được khái quát hóa bằng hệ thống ký hiệu nhằm phản ánh sự phân bố, trạng thái và các mối quan hệ tương quan nhất định giữa các yếu tố cơ bản của địa lý tự nhiên và kinh tế xã hội với độ chính xác và mức độ tỉ mỉ tùy thuộc vào tỉ

lệ bản đồ địa hình cần thành lập

Bản đồ địa hình là tài liệu cơ bản được dùng để thành lập các loại bản đồ khác

có tỉ lệ bằng hoặc nhỏ hơn

Để thuận lợi cho việc sử dụng, bản đồ địa hình thuận lợi trong sử dụng do có hệ thống chia mảnh và đánh số thống nhất trên phạm vi cả nước

2.1.2 Nội dung thông tin của bản đồ địa hình

Nội dung cơ bản của bản đồ địa hình được thể hiện như trong hình 2.1:

BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH

Tên file: (phiên hiệu)_GT.dgn

Hình 2.1 Các yếu tố nội dung của bản đồ địa hình [12]

Nhóm lớp "Cơ sở toán học" bao gồm khung bản đồ, lưới kilomet, các điểm

khống chế trắc địa, giải thích, trình bày ngoài khung và các nội dung có liên quan

Nhóm lớp "Dân cư" bao gồm nội dung dân cư và các đối tượng kinh tế, văn

hoá, xã hội

Nhóm lớp "Địa hình" bao gồm các yếu tố dáng đất, chất đất, các điểm độ cao Nhóm lớp "Thủy hệ" bao gồm các yếu tố thủy văn và các đối tượng liên quan Nhóm lớp "Giao thông" bao gồm các yếu tố giao thông và các thiết bị phụ thuộc Nhóm lớp "Ranh giới" bao gồm đường biên giới, mốc biên giới, địa giới hành

chính các cấp, ranh giới khu cấm, ranh giới sử dụng đất

Nhóm lớp "Thực vật" bao gồm ranh giới thực vật và các yếu tố thực vật

2.1.3 Khả năng sử dụng bản đồ địa hình trong thành lập CSDL nền địa lý

CSDL nền địa lý là một sản phẩm được xây dựng từ dữ liệu của tập hợp các ĐTĐL dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật nhất định, ví dụ như OGC, ISO/TC211, có khả năng mã hóa, cập nhật và trao đổi qua các dịch vụ truyền tin hiện đại Định dạng

mở, không phụ thuộc vào phần mềm gia công dữ liệu CSDL nền địa lý mô tả thế giới thực ở mức độ cơ sở, có độ chi tiết và độ chính xác đảm bảo để làm nền cho các mục đích xây dựng các hệ thống thông tin địa lý chuyên đề khác nhau

CSDL nền địa lý được xây dựng từ nhiều nguồn dữ liệu khác nhau, có thể là từ ảnh hàng không, ảnh vệ tinh hoặc kế thừa chọn lọc các ĐTĐL từ các loại bản đồ khác nhau như bản đồ địa hình hay các loại bản đồ chuyên đề khác

Qua tìm hiểu đặc điểm cũng như nội dung của BĐĐH ta thấy BĐĐH thể hiện các ĐTĐL của bề mặt Trái đất có khái quát hóa nhưng vẫn thể hiện được tính quy luật

và quy mô của đối tượng với độ chính xác và mức độ tỉ mỉ tùy thuộc vào tỉ lệ bản đồ

Vì vậy, việc sử dụng BĐĐH như nguồn tài liệu cơ bản để xây dựng CSDL nền thông tin địa lý là giải pháp hữu hiệu và kinh tế nhất Cùng với đó, việc kết hợp sử dụng bổ sung ảnh hàng không, ảnh vệ tinh cũng sẽ làm tăng chất lượng và hiệu quả xây dựng CSDL nền địa lý

2.2 Mô hình tổ chức thông tin của cơ sở dữ liệu nền địa lý đa tỷ lệ

2.2.1 Mô hình CSDL nền địa lý đa tỷ lệ

Mô hình tổ chức cơ sở dữ liệu nền địa lý được thể hiện trên hình 2.2-2.4

Hình 2.2 Mô hình chung về cơ sở dữ liệu nền địa lý

- CSDL NĐL bao gồm 07 gói CSDL là: Gói CSDL Biên giới địa giới, Gói CSDL Cơ sở đo đạc, Gói CSDL Địa hình, Gói CSDL Dân cƣ cơ sở hạ tầng, Gói CSDL Thủy hệ, Gói CSDL Giaothông, Gói CSDL Phủ bề mặt

Hình 2.3 Mô hình gói CSDL BienGioiDiaGioi tỷ lệ 1:10.000

Hình 2.4 Mô hình gói CSDL BienGioiDiaGioi tỷ lệ 1:25.000 [14].

- Qua 02 hình (hình 2.3 và 2.4) trên cho thấy CSDL tỷ lệ nhỏ 1:25.000 so với CSDL tỷ lệ lớn 1:10.000 có sự khác biệt Đó là:

+ Phạm vi đề cập tới các đối tượng trong CSDL tỷ lệ nhỏ rộng hơn so với CSDL tỷ lệ lớn Ví dụ gói CSDL biên giới địa giới:

- Các đối tượng được đề cập trong gói BienGioiDiaGioi trong CSDLNĐL tỷ lệ 1:10.000, bao gồm: đường biên giới địa giới, mốc địa giới, đường địa giới xã, đường địa giới huyện, đường địa giới tỉnh, địa phận xã, địa phận huyện, địa phận tỉnh

- Các đối tượng được đề cập gói BienGioiDiaGioi trong CSDLNĐL tỷ lệ 1:25.000 ngoài các đối tượng được đề cập trong CSDLNĐL tỷ lệ 1:10.000 còn bổ sung thêm một số đối tượng như: mốc biên giới quốc gia, đường cơ sở lãnh hải, điểm

cơ sở lãnh hải, vùng biển

+ Xây dựng mô hình quản lý dữ liệu mang tính tổng quát hơn Ví dụ gói CSDL biên giới địa giới:

- Gói BienGioiDiaGioi trong CSDLNĐL tỷ lệ 1:10.000 xây dựng theo mô hình

cụ thể hóa hơn, bao gồm: lớp đối tượng địa phận xã, lớp đối tượng địa phận huyện, lớp đối tượng địa phần tỉnh, lớp đối tượng địa giới xã, lớp đối tượng địa giới huyện, lớp đối tượng địa giới tỉnh

- Gói BienGioiDiaGioi trong CSDLNĐL tỷ lệ 1:25.000 xây dựng theo mô hình tổng quát hóa hơn, đó là: lớp địa phận (bao gồm địa phận xã, huyện, tỉnh), lớp đường địa giới (bao gồm đường địa giới cấp xã, huyện, tỉnh)

2.2.2 Tổ chức lưu trữ cơ sở dữ liệu đa tỷ lệ

* Tổ chức lưu trữ mối quan hệ đối tượng dữ liệu giữa các tỉ lệ:

Trong CSDL NĐL, mối quan hệ giữa các đối tượng ở hai tỉ lệ khác nhau được lưu trữ trong một cơ sở dữ liệu liên kết Ví dụ mối quan hệ giữa các đối tượng ở tỉ lệ 1:10.000 và 1:25.000 sẽ được lưu trữ trong CSDL quan hệ giữa dữ liệu tỉ lệ 1:10.000

và 1:25.000 (CSDLQH10N25N) Cơ sở dữ liệu này được xây dựng trên cơ sở tổng quát hóa dữ liệu và tạo lập một ánh xạ từ các đối tượng dữ liệu 1:10.000 sang đối tượng 1:25.000 Trong CSDL NĐL mỗi một cặp tỉ lệ sẽ được xây dựng một CSDL quan hệ giữa hai tỉ lệ đó

Hình 2.5 Mô hình tổ chức lưu trữ mối quan hệ đối tượng dữ liệu

giữa các CSDL ở tỉ lệ khác nhau

Các CSDL quan hệ làm cơ sở cho:

- Xác định thay đổi đối tượng dữ liệu giữa các tỉ lệ;

- Quản lý và đồng bộ dữ liệu đối tượng giữa các tỉ lệ bằng phương pháp tổng quát hóa dữ liệu

* Đồng bộ DLĐL trong CSDL đa tỉ lệ:

Việc đồng bộ dữ liệu ĐTĐL được thực hiện trên 2 nguyên lý:

- Đồng bộ dữ liệu đối với các dữ liệu có cùng mã nhận dạng thực thể địa lý:

Hình 2.6 Mô hình đồng bộ DLĐL trong CSDL đa tỷ lệ

Giả sử thực thể địa lý M trên thực địa được biểu diễn bởi hai đối tượng M1 và M2 có các tập thuộc tính là A trong bản đồ tỉ lệ X và thuộc tính A’ trong bản đồ tỉ lệ

Y A∩A’ là tập các thuộc tính của hai đối tượng đều tồn tại trên cả hai tỉ lệ Trong hệ thống quản lý dữ liệu nền địa lý định nghĩa một thuộc tính KM là mã nhận dạng thực thể địa lý M Khi đối tượng M1 được chỉnh sửa giá trị thuộc tính wA Qua thuộc tính

KM sẽ xác định được đối tượng M2 và tập thuộc tính A’ Nếu w A∩A’ thì khi đó đối tượng M2 sẽ cần được cập nhật thuộc tính wA’ với giá trị tương ứng Trong trường hợp này hai đối tượng M1 và M2 có thể cùng một tỷ lệ [14]

Việc đồng bộ dữ liệu này được thực hiện trong các phạm vi sau:

+ Đồng bộ dữ liệu thuộc tính đặc trưng của của thực thể địa lý tức là giá trị của thuộc tính không phụ thuộc vào tỉ lệ của ĐTĐL trên bản đồ hay đặc trưng xây dựng dữ liệu

+ Chỉ có thể đồng bộ tự động dữ liệu đối với các đối tượng trong CSDL đã được tạo lập mã nhận dạng ĐTĐL và được xây dựng các quy tắc đồng bộ dữ liệu trong

cơ sở các thông tin quan hệ giữa hai tỉ lệ dữ liệu tương ứng

- Dữ liệu của đối tượng tại tỉ lệ bản đồ nhỏ hơn chỉ cần cập nhật khi thuộc tính của đối tượng ở tỉ lệ lớn có tham gia vào trong phương pháp tổng quát hóa dữ liệu bao

Tập thuộc tính A đối tượng

gồm thuộc tính không gian và thuộc tính phi không gian có chọn lọc

Phương pháp đồng bộ dữ liệu này không thể thực hiện hoàn toàn tự động mà chỉ có thể thực hiện bằng phương pháp thủ công hoặc bán tự động

2.2.3 Hiển thị dữ liệu đa tỷ lệ

Mục đích của ứng dụng/modul hiển thị dịch vụ dữ liệu là hiển thị nội dung DLĐL hiện có trong CSDL, hiển thị các sản phẩm dữ liệu cho người sử dụng xem trước khi lựa chọn đặt hàng dữ liệu qua các dịch vụ dữ liệu được cung cấp và là một công cụ chọn phạm vi dữ liệu phân phối

* Các chức năng của modul hiển thị dịch vụ dữ liệu:

- Hiển thị danh sách các dịch vụ trong hệ thống;

- Xem bản đồ từ một dịch vụ được chọn Dịch vụ này có thể được chứa trong kết quả tìm kiếm siêu dữ liệu;

- Cung cấp các chức năng cơ bản để duyệt bản đồ;

- Truy vấn thông tin đối tượng trên bản đồ;

- Tham chiếu dữ liệu theo các tỷ lệ dữ liệu khác nhau từ dịch vụ được cung cấp;

- Xem và quản lý các bản đồ chuyên đề;

- Hiển thị dữ liệu phân phối GML

hỗ trợ chuẩn DL NĐL

- Modul hiển thị dịch vụ dữ liệu được triển khai trên môi trường web trong cổng thông tin DLĐL và liên kết với ứng dụng tìm kiếm siêu dữ liệu, ứng dụng quản

lý sản phẩm để hiện thị sản phẩm và dịch vụ dữ liệu

2.3 Quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu nền thông tin đa tỷ lệ từ bản đồ địa hình

Hình 2.7 Quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý đa tỷ lệ từ bản đồ địa hình

THU THẬP TÀI LIỆU

ĐIỀU TRA NGOẠI NGHIỆP, ĐO VẼ BỔ SUNG

BỔ SUNG DỮ LIỆU ĐỊA HÌNH

CHUẨN HÓA ĐTĐL

GÁN THUỘC TÍNH ĐTĐL

CHUYỂN ĐỔI ĐỊNH DẠNG THÀNH LẬP CSDLNĐL TRONG ARGIS

XÂY DỰNG SIÊU DỮ LIỆU

Việc xây dựng CSDL nền địa lý tỷ lệ lớn từ bản đồ địa hình gồm các bước như sau:

- Bước 1: Thu thập tài liệu;

- Bước 2: Điều tra ngoại nghiệp và đo vẽ bổ sung;

- Bước 3:Bổ sung dữ liệu địa hình;

- Bước 4:Chuẩn hóa các đối tượng;

- Bước 5: Gán thuộc tính các đối tượng;

- Bước 6: Chuyển đổi định dạng, thành lập CSDLNĐL trong ArcGIS;

- Bước 7: Xây dựng siêu dữ liệu;

- Bước 8: Tổng quát hóa;

- Bước 9: Bổ sung ĐTĐL

2.3.1 Thu thập tài liệu

Tiến hành thu thập các tài liệu có bao gồm:

- Bản đồ của khu vực xây dựng cơ sở dữ liệu: Bản đồ địa hình, bản đồ địa chính, bản đồ hành chính

- Tư liệu ảnh: Ảnh hàng không, ảnh vệ tinh

- Các quy định kỹ thuật về việc thành lập CSDL nền địa lý 1:10.000, 1:25.000, 1:50.000,

- Các tài liệu khác có liên quan

2.3.2 Điều tra ngoại nghiệp, đo vẽ bổ sung

Các ĐTĐL như đường, công trình kiến trúc, công trình thủy lợi, đường dây điện cao thế xuất hiện thêm hay thay đổi từ sau khi bản đồ địa hình dùng làm dữ liệu gốc được thành lập Nên các bản đồ địa hình này cần được bổ sung những đối tượng còn thiếu hoặc mới xuất hiện, cập nhật những nội dung đã biến động, xóa bỏ những đối tượng không còn trên thực địa mới phản ánh được đúng thực trạng của đối tượng trên thực địa Do vậy, công tác điều tra ngoại nghiệp là bước quan trọng đầu tiên cho công tác thu thập thông tin về đối tượng phục vụ xây dựng CSDL nền địa lý Đối với những địa vật mới xuất hiện phải dùng bình đồ ảnh vệ tinh để điều tra hoặc ảnh hàng không, nếu những địa vật đó không có trên ảnh thì ta phải tiến hành đo bù ngoại nghiệp