Xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT A Area : Kiểu hình học dạng vùng BĐĐH : Bản đồ địa hình CSDL : Cơ sở dữ liệu CSDLNÐL : Cơ sở dữ liệu nền địa lý DBMS : Database management system DEM : Digital E

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ 4

1.1 Giới thiệu chung về GIS 4

1.1.1 Khái niệm GIS 4

1.1.2 Các thành phần của GIS 5

1.1.3 Chức năng của GIS 7

1.2 Tổng quan về cơ sở dữ liệu GIS 8

1.2.1 Khái niệm về hệ cơ sở dữ liệu 8

1.2.2 Cấu trúc cơ sở dữ liệu GIS 9

1.2.3 Tổ chức cơ sở dữ liệu 15

1.2.4 Siêu dữ liệu – Metadata 16

1.2.5 Một số ứng dụng của GIS 17

CHƯƠNG 2 : QUY TRÌNH XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU NỀN ĐỊA LÝ TỶ LỆ 1:25.000 20

2.1 Cơ sở dữ liệu 21

2.1.1 CSDL nền địa lý tỷ lệ 1:10.000 21

2.1.2 Tư liệu ảnh vệ tinh 24

2.2 Yêu cầu kỹ thuật, nội dung và mô hình cấu trúc CSDL nền địa lý tỷ lệ 1:25.000 26

2.2.1 Yêu cầu kỹ thuật 26

2.2.2 Nội dung cơ sở dữ liệu nền địa lý tỷ lệ 1:25.000 26

2.2.3 Mô hình cấu trúc cơ sở dữ liệu nền địa lý tỷ lệ 1:25.000 26

2.3 Quy trình công nghệ 28

2.4 Các bước thực hiện 28

2.4.1 Tổng quát hóa CSDL nền địa lý 1:25.000 từ CSDL nền địa lý 1:10.000 28

2.4.2 Đo vẽ, cập nhật địa vật theo ảnh vệ tinh 39

2.4.4 Chuẩn hóa, xây dựng CSDL 42

2.4.3 Tạo siêu dữ liệu 43

CHƯƠNG 3 : XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU NỀN ĐỊA LÝ TỶ LỆ 1:25.000 TỪ CƠ SỞ DỮ LIỆU NỀN ĐỊA LÝ TỶ LỆ 1:10.000 VÀ ẢNH VỆ TINH KHU VỰC HUYỆN SA PA, TỈNH LÀO CAI 44

3.1 Vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên và xã hội khu vực nghiên cứu 44

3.1.1 Vị trí địa lý 44

3.1.2 Điều kiện tự nhiên 44

3.1.3 Điều kiện kinh tế - xã hội 45

3.2 Tư liệu khu vực nghiên cứu 46

3.2.1 Cơ sở dữ liệu nền địa lý tỷ lệ 1:10.000 46

3.2.2 Ảnh vệ tinh 46

3.2.3 Chất lượng dữ liệu 47

3.3 Kết quả đạt được 47

3.3.1 Tổng quát hóa đối tượng 47

3.3.2 Đo vẽ, cập nhật đối tượng trên ảnh vệ tinh 60

3.3.3 Chuẩn hóa, xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý tỷ lệ 1:25.000 61

3.3.4 Tạo siêu dữ liệu 61

3.4 Đánh giá kết qủa đạt được 62

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2-1 Quy định cấu trúc dữ liệu của các gói tỷ lệ 1:10.000 22 Bảng 2-2 Quy định cấu trúc dữ liệu của các gói tỷ lệ 1:25.000 27 Bảng 3-1 Bảng quan hệ Topology 59

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Sơ đồ tổ chức của hệ thống GIS 5

Hình 1.2 Mô hình các thành phần của hệ thông tin địa lý 5

Hình 1.3 Cấu tạo phần cứng 6

Hình 1.4 Ma trận không gian của một file ảnh raster có cấu trúc pixcel 10

Hình 1.5 Dữ liệu vector được biểu thị dưới dạng điểm 12

Hình 1.6 Tổ chức cơ sở dữ liệu trong GIS 15

Hình 2.1 Quy trình xây dựng CSDL NĐL tỷ lệ 1:25.000 28

Hình 2.2 Quy trình tổng quát hóa CSDL NĐL 1:25.000 từ CSDL NĐL 1:10.000 31

Hình 3.1 CSDL nền địa lý tỷ lệ 1:10.000 huyện Sa Pa 46

Hình 3.2 Ảnh vệ tinh huyện Sa Pa 47

Hình 3.3 Cắt CSDL tỷ lệ 1:10.000 theo phạm vi mảnh 48

Hình 3.4 Lớp địa hình sau khi tổng quát hóa 49

Hình 3.5 Lớp Thủy hệ sau khi tổng quát hóa 51

Hình 3.6 Lớp giao thông sau khi tổng quát hóa 53

Hình 3.7 Lớp Dân cư cơ sở hạ tầng sau khi tổng quát hóa 55

Hình 3.8 Lớp Cơ sở đo đạc sau khi tổng quát hóa 57

Hình 3.9 Lớp Cơ sở đo đạc sau khi tổng quát hóa 57

Hình 3.10 Đo vẽ đối tượng thủy hệ trên ảnh vệ tinh 60

Hình 3.11 CSDL nền địa lý tỷ lệ 1:25.000 huyện Sa Pa, tỉnh Lào Cai 63

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

A (Area) : Kiểu hình học dạng vùng

BĐĐH : Bản đồ địa hình

CSDL : Cơ sở dữ liệu

CSDLNÐL : Cơ sở dữ liệu nền địa lý

DBMS : Database management system

DEM : Digital Elevation Model

GIS : Geographic Information System

HTTTÐL : Hệ thống thông tin địa lý

L (line) : Kiểu hình học dạng đường

P (Point) : Kiểu hình học dạng điểm

VN-2000 : Hệ quy chiếu và Hệ tọa độ quốc gia ban hành theo Quyết

định số 83/2000/QĐ-TTg ngày 12 tháng 07 năm 2000 của thủ tướng chính phủ

LỜI MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của 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, 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 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 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 nhau Chính từ nhu cầu thực tiễn, việc nghiên cứu CSDLNĐL chuẩn chính thức, thống nhất cho các ngành trong cả nước, đặc biệt là trong lĩnh vực quân sự là vô cùng quan trọng và cần thiết Cơ sở dữ liệu nền địa lý 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 ảnh vệ tinh là đầu vào để xây dựng CSDLNĐL là giải pháp hữu hiệu và kinh tế nhất, ảnh vệ tinh là một trong những tư liệu thu thập thông tin địa lý hiệu quả nhất, bởi phạm vi bao quát rộng, tần xuất cung cấp thông tin nhanh

Ở Việt Nam, hiện nay bản đồ địa hình tỷ lệ 1:25.000 do Bộ Tài nguyên

và Môi trường thành lập mới chỉ phủ trùm miền Trung và Tây Nguyên Đối với quân đội, thì bản đồ địa hình tỷ lệ 1:25.000 là loại bản đồ chiến thuật cơ bản, đặc điểm của loại bản đồ này là sự biểu diễn rất chi tiết các yếu tố địa hình, địa vật Điều đó giúp người chỉ huy có thể nghiên cứu đánh giá thực địa một cách tỉ mỉ và đánh dấu chính xác từng vị trí cứ điểm nhỏ trên bản đồ nên

rất thuận tiện cho việc tổ chức chỉ huy bộ đội hành động chiến đấu Chính vì vậy, hiện nay tại Cục Bản đồ - BTTM đang thực hiện Dự án "Thành lập và hoàn chỉnh Hệ thống bản đồ trực ảnh địa hình tỷ lệ 1:25.000 phủ trùm toàn quốc" - Giai đoạn 1

Xuất phát này từ những lý do trên, em đã chọn đề tài “Xây dựng cơ sở

dữ liệu nền địa lý tỷ lệ 1:25.000 từ cơ sở dữ liệu nền địa lý tỷ lệ 1:10.000

và ảnh vệ tinh”

2 Mục tiêu của đề tài

Xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý tỷ lệ 1:25.000 khu vực huyện Sa Pa, tỉnh Lào Cai dựa trên cơ sở dữ liệu nền địa lý tỷ lệ 1:10.000 và ảnh vệ tinh theo quy chuẩn quốc gia phục vụ các bài toán bảo đảm tham mưu địa hình cho quân đội xây dựng và bảo vệ tổ quốc

3 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu các yêu cầu và quy định về CSDL nền thông tin địa lý tỷ lệ 1:25.000;

- Quy trình xây dựng CSDL nền địa lý tỷ lệ 1:25.000 từ CSDL nền địa

lý tỷ lệ 1:10.000 và ảnh vệ tinh;

- Thu thập, tìm kiếm thông tin mới xuất hiện trên nền ảnh vệ tinh khu

vực nghiên cứu;

- Ứng dụng công nghệ GIS kết hợp nền địa lý 1:10.000 và dữ liệu thông

tin từ việc cập nhật ảnh vệ tinh để xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý tỷ lệ

1:25.000

4 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 kĩ thuật phân tích, hiển thị dữ liệu bằng GIS

Phương pháp thực nghiệm: Tiến hành thử nghiệm lấy các số liệu thực tế

làm sáng tỏ cơ sở lý thuyết đặt ra

5 Cơ sở dữ liệu

- Cơ sở dữ liệu nền địa lý tỷ lệ 1:10.000

- Ảnh vệ tinh SPOT-5, độ phân giải 2,5m

6 Bố cục đồ án

Nội dung được trình bày trên trang đánh máy, khổ A4 và có bố cục như sau:

- Phần mở đầu

- Phần nội dung

Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin địa lý

Chương 2: Quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý tỷ lệ 1:25.000

Chương 3: Thực nghiệm xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý tỷ lệ 1:25.000

từ cơ sở dữ liệu nền địa lý tỷ lệ 1:10.000 và ảnh vệ tinh

- Phần kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ

1.1 Giới thiệu chung về GIS

1.1.1 Khái niệm GIS

Theo ESRI (Enviromental System Research Institue – Viện nghiên cứu

hệ thống môi trường): Hệ thống thông tin địa lý (Georaphic Information System – GIS) “Là một hệ thống bao gồm phần cứng, phần mềm dữ liệu và con người nhằm thu thập, lưu trữ, cập nhật, xử lý, phân tích và hiển thị các thông tin địa lý trên bề mặt trái đất”

Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một công cụ máy tính để thu thập, lưu trữ và phân tích các sự vật, hiện tượng trên trái đất Công nghệ GIS kết hợp các thao tác cơ sở dữ liệu thông thường (như cấu trúc hỏi đáp) và các phép phân tích thống kê, phân tích địa lý, trong đó phép phân tích địa lý và hình ảnh được cung cấp duy nhất từ các bản đồ Những khả năng này phân biệt GIS với các hệ thống thông tin khác và khiến cho GIS có phạm vi ứng dụng rộng trong nhiều lĩnh vực khác nhau (phân tích các sự kiện, dự đoán tác động và hoạch định chiến lược)

Ở mỗi khía cạnh khác nhau, GIS được nhìn nhận một cách khác nhau:

- Cơ sở dữ liệu địa lý (Geodatabase): GIS là một cơ sở dữ liệu không gian, chuyển tải thông tin địa lý theo quan điểm gốc của mô hình dữ liệu GIS (yếu tố, topology, mạng lưới, raster…)

- Hình tượng hóa (Geovisualization): GIS là tập các bản đồ thông minh, thể hiện các yếu tố và quan hệ các yếu tố trên mặt đất Dựa trên thông tin địa

lý, có thể tạo nhiều loại bản đồ và sử dụng chúng như là một cửa sổ vào trong

cơ sở dữ liệu để hỗ trợ tra cứu, phân tích và biên tập thông tin

- Xử lý (Geoprocessing): GIS là các công cụ xử lý thông tin, cho phép tạo ra các thông tin mới từ thông tin đã có Các chức năng xử lý thông tin địa

lý lấy thông tin từ các tập dữ liệu đã có, áp dụng các chức năng phân tích và ghi kết quả vào một tập mới

Ngày nay, GIS được dạy trong các trường phổ thông, trường đại học trên toàn thế giới Các chuyên gia của mọi lĩnh vực đều nhận thức được những ưu điểm của sự kết hợp công việc của họ và GIS

Hình 1.1 Sơ đồ tổ chức của hệ thống GIS

1.1.2 Các thành phần của GIS

GIS được kết hợp bởi 5 thành phần chính: phần cứng, phần mềm, dữ liệu, con người và phương pháp

Phần cứng (Hardware): Phần cứng của hệ thống GIS bao gồm các loại

máy tính và các thiết bị ngoại vi để nhập dữ liệu, in ấn và truy xuất kết quả Máy tính có thể nối cục bộ hoặc kết nối internet để chia sẻ thông tin Trong các thiết bị ngoại vi, bên cạnh máy in, máy vẽ… trường hợp cần phải chuyển đổi thông tin từ bản đồ giấy sang bản đồ dạng số cần phải có máy quét

Hình 1.3 Cấu tạo phần cứng Phần mềm (Sofware): Phần mềm GIS cung cấp các chức năng và các

công cụ cần thiết để lưu trữ, phân tích và hiển thị thông tin địa lý Các chức năng chính trong phần mềm GIS là:

+ Công cụ nhập và thao tác trên các thông tin địa lý

+ Hệ quản trị cơ cở dữ liệu (DBMS)

+ Công cụ hỗ trợ hỏi đáp, phân tích và hiển thị địa lý

+ Giao diện đồ họa người – máy để truy cập các công cụ dễ dàng

+ Xuất và in dữ liệu

Dữ liệu (Data): Có thể coi thành phần quan trọng nhất trong một hệ

GIS là dữ liệu Dữ liệu được phân thành 2 loại: Dữ liệu không gian và dữ liệu phi không gian Dữ liệu không gian là thông tin về vị trí của đối tượng trong thế giới thực trên mặt đất, theo một hệ quy chiếu nhất định (tọa độ) Dữ liệu phi không gian là dữ liệu thuộc tính hoặc dữ liệu mô tả các đối tượng địa lý

Sự kết nối giữa dữ liệu không gian và phi không gian là cơ sở để xác định chính xác các thông tin của đối tượng địa lý và thực hiện phân tích tổng hợp trong hệ thống GIS

Con người (People): Công nghệ GIS sẽ bị hạn chế nếu không có con

người tham gia quản lý hệ thống và phát triển những ứng dụng GIS trong thực

tế Người sử dụng GIS có thể là những chuyên gia kỹ thuật, người thiết kế và duy trì hệ thống, hoặc những người dùng GIS để giải quyết các vấn đề trong công việc

Phương pháp (Method): 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

1.1.3 Chức năng của GIS

Mục đích chung của các Hệ thống thông tin địa lý là thực hiện 5 nhiệm

Nhập dữ liệu: Trước khi dữ liệu địa lý có thể được dùng cho GIS, dữ liệu

này phải được chuyển sang dạng số thích hợp Quá trình chuyển từ bản đồ giấy sang các file dữ liệu dạng số được gọi là quá trình số hóa

Công nghệ GIS hiện đại có thể thực hiện tự động hoàn toàn quá trình này với công nghệ quét ảnh cho các đối tượng lớn, những đối tượng nhỏ hơn, đòi hỏi một số quá trình số hóa thủ công Ngày nay, nhiều dạng dữ liệu địa lý thực sự có các định dạng tương thích GIS Những dữ liệu này có thể thu được

từ các nhà cung cấp dữ liệu và được nhập trực tiếp vào GIS

Thao tác dữ liệu: Có những trường hợp các dạng dữ liệu đòi hỏi được

chuyển dạng và thao tác theo một số cách để có thể tương thích với một hệ thống nhất định Ví dụ các thông tin địa lý có giá trị biểu diễn khác nhau tại các tỷ lệ khác nhau Trước khi các thông tin này được kết hợp với nhau, chúng phải được chuyển về cùng tỷ lệ (mức chính xác hoặc mức chi tiết) Đây

có thể chỉ là sự chuyển dạng tạm thời cho mục đích hiển thị hoặc cố định cho yêu cầu phân tích Công nghệ GIS cung cấp nhiều công cụ cho các thao tác trên dữ liệu không gian và cho loại bỏ dữ liệu không cần thiết

Quản lý dữ liệu: Đối với những dự án GIS nhỏ, có thể lưu các thông tin

địa lý dưới dạng các file đơn giản Tuy nhiên, khi kích cỡ dữ liệu trở nên lớn hơn và số lượng người dùng cũng nhiều lên, thì cách tốt nhất là sử dụng hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS) để giúp cho việc lưu giữ, tổ chức và quản lý thông tin Một DBMS chỉ đơn giản là một phần mềm quản lý cơ sở dữ liệu

Có nhiều cấu trúc DBMS (Database management system) khác nhau,

nhưng trong GIS, cấu trúc quan hệ tỏ ra hữu hiệu nhất Trong cấu trúc quan

hệ, dữ liệu được lưu trữ ở dạng các bảng Các trường thuộc tính chung trong các bảng khác nhau được dùng để liên kết các bảng này với nhau Do linh hoạt, nên cấu trúc đơn giản này được sử dụng và triển khai khá rộng rãi trong các ứng dụng cả trong và ngoài GIS

Hiển thị dữ liệu: Với nhiều thao tác trên dữ liệu địa lý, kết quả cuối cùng

được hiển thị tốt nhất dưới dạng bản đồ hoặc biểu đồ Bản đồ khá hiệu quả trong lưu giữ và trao đổi thông tin địa lý GIS cung cấp nhiều công cụ mới và thú vị để mở rộng tính nghệ thuật và khoa học của ngành bản đồ Bản đồ hiển thị có thể được kết hợp với các bản báo cáo, hình ảnh 3 chiều, ảnh chụp và những dữ liệu khác

1.2 Tổng quan về cơ sở dữ liệu GIS

1.2.1 Khái niệm về hệ cơ sở dữ liệu

Các tập dữ liệu chứa các thông tin có liên quan đến một cơ quan, một tổ chức, một chuyên ngành khoa học tự nhiên hoặc xã hội được lưu trữ trong

máy tính theo một qui định nào đó cho mục đích sử dụng được gọi là cơ sở dữ liệu (CSDL- Database)

Phần chương trình để có thể xử lý, thay đổi dữ liệu này là hệ quản trị cơ

sở dữ liệu (HQTCSDL - Database management system) Theo định nghĩa này HQTCSDL có nhiệm vụ rất quan trọng như là một bộ diễn dịch (interpreter)

với ngôn ngữ bậc cao nhằm giúp người sử dụng có thể dùng được hệ thống

mà ít nhiều không cần quan tâm đến thuật toán chi tiết hoặc biểu diễn dữ liệu trong máy Mục đích chính của hệ quản trị cơ sở dữ liệu là cung cấp một cách

lưu trữ và truy lục thông tin trong cơ sở dữ liệu sao cho vừa thuận tiện vừa hiệu quả

1.2.2 Cấu trúc cơ sở dữ liệu GIS

Cơ sở dữ liệu GIS gồm hai phần cơ bản là dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính Mỗi một loại dữ liệu có đặc trưng riêng và chúng khác nhau

về yêu cầu lưu trữ, xử lý và hiển thị

a Cở sở dữ liệu không gian

Là dữ liệu có chứa trong đó những thông tin về vị trí 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 hình ảnh của bản đồ Chúng bao gồm tọa độ, quy luật và các ký hiệu dùng để xác định hình ảnh cụ thể của bản đồ trong một khuôn dạng để 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 vi 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:

- Điểm (Point); Đường (Line); Vùng (Polygon); Ô lưới (Gird cell); Ký hiệu (Sympol); Điểm ảnh (Pixel)

Dữ liệu không gian có hai mô hình lưu trữ là Vector và Raster

Dữ liệu dạng Raster: Là cấu trúc dữ liệu mà trong đó dữ liệu được thể

hiện thành một mảng gồm các pixcel và mỗi pixel đều mang giá trị của thông

số đặc trưng cho đối tượng Một khu vực trên bản đồ được biểu thị ở dạng số bằng cách lưu giữ vị trí (tọa độ tâm điểm của chúng), kích thước và đặc tính tương ứng của của đối tượng thuộc pixel đó Mỗi picxel tương ứng với một diện tích ô vuông trên thực tế Giá trị độ lớn của Pixel còn được gọi là độ phân giải của dữ liệu Hình vuông là dạng pixcel phổ biến nhất, sau đó là hình chữ nhật

Hình 1.4 Ma trận không gian của một file ảnh raster có cấu trúc pixcel

Trong cấu trúc dữ liệu raster các yếu tố cơ bản được biểu diễn:

+ Yếu tố điểm: Điểm được xác định tương ứng với một pixel độc lập + Yếu tố đường: Đường được coi là tập hợp các pixel kế nhau theo một hướng nào đó cùng thuộc tính

+ Yếu tố vùng: Vùng được xác định bởi một tập hợp các pixcel kế nhau cùng thuộc tính

Ưu điểm của cấu trúc dữ liệu raster:

- Cấu trúc dữ liệu đơn giản và có thể thu thập tự động với tốc độ nhanh nhờ bộ số hóa

- Dễ dàng chồng xếp, thu nạp thông tin giữa các bản đồ và thông tin

viễn thám

- Chương trình xử lý dữ liệu tương đối ngắn gọn và đơn giản

- Lưu trữ, mô tả chi tiết và dày đặc thông tin

- Máy vẽ Raster có tốc độ đầu ra nhanh

Nhược điểm của cấu trúc dữ liệu raster:

- Dung lượng thông tin quá lớn

- Dung lượng thông tin giảm khi kích thước pixcel lớn và khi có các thông tin dễ bị sai lệch

- Các bản đồ có hình ảnh thô và đơn điệu

- Khó khăn khi chồng xếp và phân tích các dữ liệu bản đồ có kích thước pixel khác nhau; không thể xác định các đối tượng riêng lẻ một cách trực tiếp

- Khối lượng tính toán để biến đổi tọa độ rất lớn

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

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

Các kiểu đối tượng địa lý dạng vector:

+ Đối tượng điểm (point): Điểm trong cấu trúc dữ liệu vector được mô

tả bởi cặp tọa độ X,Y trong một hệ thống tọa độ nhất định Đi theo giá trị tọa

độ X,Y của điểm còn có chỉ số cụ thể để mô tả đặc tính của điểm (điểm đơn giản, điểm nút, độ sâu…)

+ Đối tượng đường (line): Là tập hợp vô số các điểm liên tiếp mô tả các đối tượng địa lý dạng tuyến Trong cấu trúc dữ liệu vector thường mô tả đường là tập hợp các cung (ARC), mỗi cung là tập hợp của các đoạn thẳng nhỏ nối giữa các điểm kề nhau đã được chọn Các điểm của đường được chọn

để lưu trữ thường là các điểm ngoặt (điểm đặc trưng) phản ánh đúng hình thái của đường một cách đơn giản nhất

+ Đối tượng vùng (Polygon): Vùng có thể coi là tập hợp vô số điểm được giới hạn bởi một đường khép kín Các đối tượng địa lý có diện tích và đóng kín bởi đối tượng đường được gọi là đối tượng vùng (polygon) Số liệu định vị của yếu tố vùng được xác định bởi đường bao của chúng

Hình 1.5 Dữ liệu vector được biểu thị dưới dạng điểm

Ưu điểm của dữ liệu vector:

- Biểu diễn và xử lí tốt các dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính

- Có độ chính xác hình học cao

- Cho phép thực hiện tốt các mô tả và tính toán về các quan hệ không gian hình học, phân tích mạng…

- Thông tin đồ họa đẹp, sản phẩm in đạt chất lượng cao

Nhược điểm của dữ liệu vector:

- Cấu trúc dữ liệu phức tạp

- Có một số khó khăn nảy sinh khi chồng xếp một số bản đồ

Raster và vector là hai phương pháp mô tả các thông tin không gian khác nhau và thể hiện sự mở rộng không gian thực thể, chúng có thể chuyển đổi từ dữ liệu Raster sang Vector và ngược lại

Dữ liệu không gian thể hiện quan hệ hình học Topology Topology là

khái niệm dùng để xác định các quan hệ không gian giữa các đối tượng địa lý

Topology xác định nhiều mối quan hệ như kế cận, liền kề hay trùng khớp của đối tượng địa lý

Cấu trúc dữ liệu thuộc topology có lợi vì chúng cung cấp một cách tự động hóa để xử lý việc số hóa, xử lý lỗi, giảm dung lượng lưu trữ dữ liệu cho các vùng vì các ranh giới giữa những vùng nằm kề nhau được lưu trữ chỉ một lần, cho phép chúng ta cấu trúc dữ liệu dựa trên các nguyên lý về tính kề cận

và kết nối để xác định các quan hệ không gian Phần lớn cấu trúc dữ liệu mang tính topology là mô hình dữ liệu vector kiểu cung/nút (arc/node)

- Cung: là một chuỗi các đoạn thẳng nối giữa các nút, có nút đầu và cuối

- Nút: là nơi hai cung gặp nhau

- Vùng: là chuỗi khép kín các cung

Quan hệ không gian của các đối tượng trong các phần mềm GIS được xây dựng theo khuôn dạng thích hợp Thường lập thành 3 bảng (table) có quan hệ, tương ứng với 3 kiểu đối tượng: điểm, đường và vùng do phần mềm tạo ra sau khi kiểm tra lỗi số hóa

b Cơ sở dữ liệu thuộc tính

Cơ sở dữ liệu thuộc tính (còn gọi là dữ liệu phi không gian) là cơ sở dữ liệu phản ánh tính chất của các đối tượng khác nhau Ví dụ: một con đường

QL 32 có tên đường, độ rộng lòng, lề đường, chất liệu trải mặt, có mấy làn đường là những dữ liệu thuộc tính

Dữ liệu thuộc tính bao gồm dữ liệu thuộc tính định tính và dữ liệu thuộc tính định lượng, chúng được cấu trúc theo dạng bảng gồm các hàng, cột Mỗi hàng bao gồm nhiều loại thông tin về một đối tượng nào đó như tên, diện tích… và được gọi là một tấm tin Mỗi loại thông tin khác nhau này gọi

là một trường, mỗi trường được sắp xếp tương ứng với cột Việc sắp xếp dữ

liệu phi không gian thành các bảng gồm các hàng như trên rất thuận lợi cho quá trình tìm kiếm, cập nhật, sắp xếp dữ liệu phi không gian

Dữ liệu thuộc tính có thể được nhập vào trực tiếp từ các bảng dữ liệu, các tệp văn bản hoặc thu nhận từ các phần mềm khác nhau

c Mối liên kết dữ liệu

Dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính của cùng yếu tố cũng được lưu trữ và đều được liên kết với nhau

Mối liên kết dữ liệu thuộc tính và dữ liệu không gian có thể được thực hiện bằng cách đặt dữ liệu thuộc tính vào đúng vị trí của dữ liệu không gian Cách thứ hai để thực hiện mối liên kết này là sắp xếp các dữ liệu không gian

và dữ liệu thuộc tính theo cùng một trình tự, sau đó gán mã duy nhất cho cả hai loại dữ liệu

Mối liên kết dữ liệu phản ánh quan hệ mật thiết giữa hai loại thông tin Mối liên kết đảm bảo cho mỗi đối tượng bản đồ đều được gắn liền với các thông tin thuộc tính, phản ánh đúng hiện trạng và các điểm riêng biệt của đối tượng

1.2.3 Tổ chức cơ sở dữ liệu

Hình 1.6 Tổ chức cơ sở dữ liệu trong GIS

Cơ sở dữ liệu là một gói dữ liệu được tổ chức dưới dạng các Layer Các layer có thể được tạo ra từ nhiều khuôn dạng dữ liệu khác nhau như: Shape file, personal geodatabase, CAD drawings, photo, image Hiện nay, theo các chuẩn dữ liệu ISO-TC 211 và chuẩn dữ liệu của Bộ Tài nguyên và Môi trường, dữ liệu được tổ chức theo khuôn dạng chuẩn là Geodatabase

Geodatabase: là một cơ sở dữ liệu được chứa trong một file có đuôi là

*.gdb Geodatabase cho phép lưu giữ topology của các đối tượng Cấu trúc của Geodatabase như sau:

Feature dataset: là tập dữ liệu đối tượng nằm ở bên trong của

geodatabase cá nhân và chứa các feature class có cùng phần mở rộng và cùng

hệ tọa độ

Feature class (nhóm đối tượng): là một trong các dữ liệu thường hay sử

dụng nhất Mỗi feature class bao gồm tập hợp nhiều đối tượng địa lý có cùng kiểu hình học (point, line, polygon) và có cùng thuộc tính Các feature class

chứa đặc trưng topology được xếp trong các feature dataset nhằm đảm bảo duy trì hệ tọa độ chung cho dữ liệu bên trong Dưới feature dataset sẽ là các feature data

Attribute Table: là thuộc tính của từng lớp đối tượng, được lưu giữ dưới

dạng các bảng Trong đó, các thuộc tính được thể hiện trong từng cột, mỗi đối tượng địa lý ở trong mỗi hàng

1.2.4 Siêu dữ liệu – Metadata

“Metadata là một loại dữ liệu được sử dụng để mô tả, định vị và kiểm soát dữ liệu trong cơ sở dữ liệu Metadata cũng bao gồm các dữ liệu mô tả và kiểm soát các quá trình xử lý, xây dựng và quản lý dữ liệu Đây là thông tin cho phép lựa chọn, nhận dạng dữ liệu dựa trên các thuộc tính của nó như: nội dung dữ liệu hay chất lượng của dữ liệu nguồn.”

Lợi ích mà metadata đem lại rất khác nhau cho các đối tượng sử dụng khác nhau Cơ sở dữ liệu metadata được xây dựng để phục vụ ba nhóm đối tượng sau:

* Đối với người sử dụng dữ liệu, metadata được sử dụng cho mục đích tìm kiếm và lựa chọn dữ liệu Cơ sở dữ liệu metadata cung cấp cho người sử dụng những thông tin liên quan đến dữ liệu cần tìm như:

- Sự tồn tại của dữ liệu, ví dụ như dữ liệu cần tìm đã tồn tại hay chưa, đang được lưu trữ trong những cơ sở dữ liệu nào, tên và địa chỉ cơ quan quản

lý và cung cấp dữ liệu v…v…

- Sự phù hợp của dữ liệu Cơ sở dữ liệu metadata cung cấp các thông tin liên quan đến chất lượng dữ liệu như: nội dung, độ chính xác, thời gian cập nhật dữ liệu, tài liệu sử dụng để xây dựng dữ liệu, diện tích phủ trùm, khuôn dạng dữ liệu v…v… giúp cho người sử dụng xác định được khuôn dạng dữ liệu phù hợp với các yêu cầu sử dụng của mình

* Đối với những nhà cung cấp dữ liệu, metadata là một công cụ được

sử dụng để trợ giúp cho việc công bố, quảng cáo, và đầu tư vào sản phẩm

* Đối với việc quản trị các cơ sở dữ liệu không gian, metadata đóng một vai trò hết sức quan trọng cho quá trình xây dựng và bảo trì dữ liệu

1.2.5 Một số ứng dụng của GIS

*Phân tích không gian

Phân tích không gian là áp dụng sự hỏi đáp về thế giới thực bao gồm vị trí hiện tại của các vùng đặc trưng, thay đổi vị trí, các phương hướng, ước tính khả năng hoặc triển vọng dùng kỹ thuật chồng xếp và dự đoán

Các chức năng xử lý phân tích thông tin địa lý có thể chia thành nhóm phép tính sau:

- Các phép toán về xử lý cơ sở toán học thông tin không gian

- Các phép toán về chuẩn hóa dữ liệu

- Các phép toán phân tích dữ liệu địa lý

- Các phép toán nội suy bề mặt

*Ứng dụng thành lập hệ thống thông tin quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường

Hệ thống được xây dựng để có thể thực hiện một số nhiệm vụ liên quan đến công tác quản lý tài nguyên thiên nhiên, môi trường và phát triển bền vững như:

- Từng bước cập nhật và đánh giá hiện trạng các nguồn tài nguyên thiên nhiên cho các nhà quản lý theo dõi, phân tích diễn biến các nguồn tài nguyên này trong quá trình con người khai thác sử dụng

- Lập quy hoạch, kế hoạch khai thác sử dụng bền vững các nguồn tài nguyên thiên nhiên trên phạm vi toàn quốc và vùng lãnh thổ

- Theo dõi cân bằng sinh thái, đa dạng sinh học

- Theo dõi và có những đề xuất xử lý ô nhiễm nguồn nước, ô nhiễm môi trường, không khí…

- Theo dõi các sự cố, tai biến môi trường như cháy rừng, ảnh hưởng của bão, ngập lụt, xói mòn…

*Một số ứng dụng khác

Ứng dụng để thành lập bản đồ chuyên đề

Các loại bản đồ chuyên đề như: hiện trạng sử dụng đất, bản đồ thảm thực vật , bản đồ phân bố dân cư, phân bố vùng khí hậu, bản đồ ô nhiễm môi trường… cũng như một số bản đồ chuyên đề ứng dụng DEM

Các chức năng của hệ thống thông tin địa lý cho phép ta quản lý sử dụng thông tin hiệu quả, đặc biệt là khả năng nội suy và mô hình hóa sẽ trợ giúp thành lập các bản đồ chuyên đề nhanh chóng và có tính khách quan cao

Ứng dụng trong lưu trữ, khai thác bản đồ

Do việc lưu trữ các bản đồ được tiến hành trên cơ sở ứng dụng công nghệ tin học nên việc lưu trữ, quản lý khai thác chúng rất thuận lợi Bản đồ chuyên đề cũng như bản đồ địa hình được phân thành các lớp như: lớp địa hình, lớp thủy văn, lớp dân cư, lớp giao thông, lớp thổ nhưỡng, lớp thực vật, lớp ranh giới hành chính… cho nên việc lưu trữ cũng rất thuận lợi Khi cần khai thác một khía cạnh nào đó của bản đồ chúng ta có thể dễ dàng gọi lớp đó

ra, hoặc khi cần cập nhật một yếu tố nội dung nào đó của bản đồ ta chỉ cần gọi file dữ liệu có liên quan đến lớp đó và có thể thực hiện tất cả mọi thao tác đồ họa ngay trên lớp đó (như sửa đổi, xóa bỏ, bổ xung các yếu tố thay đổi) mà không hề làm ảnh hưởng đến các lớp khác của bản đồ, hoặc có thể xử lý vấn

đề mối quan hệ ràng buộc giữa các lớp đối tượng

Trong các ngành khoa học và công tác nghiên cứu

 Ứng dụng trong nghiên cứu khoa học

 Trợ giúp nghiên cứu môi trường toàn cầu

 Tìm kiếm các yếu tố tạo nên các dịch bệnh – vệ sinh dịch tễ

 Tìm hiểu sự thay đổi trong di cư, phân bố dân số, kinh tế - xã hội

 Tìm hiểu mối quan hệ giữa phân bố loài và môi trường sống – sinh thái học

 Ứng dụng trong công tác quản lý và quy hoạch phát triển mọi lĩnh vực của kinh tế - xã hội

Trong nghiên cứu lịch sử

HTTTĐL được ứng dụng trong nghiên cứu lịch sử có tên là HGIS, đó

là hệ thống thông tin có thể hiển thị, lưu trữ và phân tích dữ liệu của vùng địa

lý trong quá khứ và thay đổi theo thời gian Nó có thể được coi là một trường con của lịch sử địa lý và khoa học thông tin địa lý

CHƯƠNG 2 QUY TRÌNH XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU

NỀN ĐỊA LÝ TỶ LỆ 1:25.000

Bản đồ là hình ảnh thu nhỏ, khái quát hóa một phần bề mặt trái đất lên mặt phẳng theo những qui luật toán học nhất định, trên bản đồ các yếu tố về

tự nhiên, kinh tế, văn hóa, xã hội được thể hiện bằng các kí hiệu

Bản đồ địa hình là một mô hình đồ họa về mặt đất, cho ta khả năng về nhận thức bề mặt đó bằng cái nhìn bao quát, tổng quát, đọc chi tiết hoặc đo điểm chính xác Dựa vào bản đồ địa hình có thể nhanh chóng xác định tọa độ,

độ cao của bất ký điểm nào trên mặt đất, khoảng cách và phương hướng giữa hai điểm, chu vi, diện tích và khối lượng của một vùng cùng hàng loạt những thông số khác Ngoài ra trên bản đồ hình còn phản ảnh các mặt định tính, định lượng, định hình, trạng thái của các phần tử địa lý và ghi chú địa danh

Bản đồ địa hình trong đời sống xã hội có một ý nghĩa rất to lớn trong việc giải quyết các vấn đề khoa học và thực tiễn, những vấn đề có liên quan đến nghiên cứu địa hình, lợi dụng địa hình để tiến hành thiết kế, xây dựng các công trình trên thực địa Trong quân sự nói riêng, bản đồ địa hình giúp người chỉ huy nắm chắc các yếu tố địa hình để chỉ đạo tác chiến trên đất liền, trên biển và trên không

Bản đồ địa hình tỷ lệ 1:25.000 miêu tả chi tiết các đối tượng và phục vụ nhiều mục đích khác nhau Trong dân sự, bản đồ tỷ lệ 1:25.000 dùng trong công tác quy hoạch ruộng đất và làm cơ sở để đo vẽ thổ nhưỡng, dùng để thiết

kế sơ bộ các công trình thủy nông, dùng để khảo sát các phương án xây dựng thành phố… Trong quân sự, bản đồ địa hình tỷ lệ 1:25.000 dùng để chỉ huy tham mưu từ đại đội đến sư đoàn thuận lợi cho nghiên cứu các vấn đề về tác chiến, các tuyến phòng thủ của ta, của địch… Chính vì những lý do đó, việc xây dựng CSDL nền địa lý tỷ lệ 1:25.000 là hết sức cần thiết, vì vậy việc

nghiên cứu chi tiết quy trình xây dựng CSDL nền địa lý được thể hiện trong chương này

2.1 Cơ sở dữ liệu

2.1.1 CSDL nền địa lý tỷ lệ 1:10.000

CSDL nền địa lý tỷ lệ 1:10.000 do Tổng Công ty Tài nguyên và Môi trường Việt Nam xây dựng theo công nghệ đo vẽ ảnh số và cập nhật thông tin điều tra bổ sung ngoại nghiệp

a Yêu cầu kỹ thuật đối với mô hình cấu trúc, nội dung cơ sở dữ liệu nền địa lý tỷ lệ 1:10.000

Hệ quy chiếu tọa độ và các chỉ tiêu kỹ thuật mô hình cấu trúc, nội dung cơ

sở dữ liệu nền địa lý thực hiện theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chuẩn thông tin địa lý bao gồm 9 chuẩn sau:

 Chuẩn mô hình cấu trúc dữ liệu địa lý

 Chuẩn mô hình khái niệm dữ liệu không gian

 Chuẩn mô hình khái niệm dữ liệu thời gian

 Chuẩn phương pháp lập danh mục đối tượng địa lý

 Chuẩn hệ quy chiếu tọa độ

 Chuẩn siêu dữ liệu địa lý

 Chuẩn chất lượng dữ liệu địa lý

 Chuẩn trình bày dữ liệu địa lý

 Chuẩn mã hóa trong trao đổi dữ liệu địa lý

b Mô hình cấu trúc dữ liệu nền địa lý tỷ lệ 1:10.000

Bao gồm 7 chủ đề: Cơ sở đo đạc, Biên giới địa giới, Địa hình, Thủy hệ, Giao thông, Dân cư cơ sở hạ tầng, Phủ bề mặt

Bảng 2-1 Quy định cấu trúc dữ liệu của các gói tỷ lệ 1:10.000

NenDiaLy10N

Quy định kiểu đối tượng nền địa lý trừu tượng 1:10.000 được định nghĩa với các thuộc tính chung cho tất cả các kiểu đối tượng nền địa lý 1:10.000

CoSoDoDac Quy định cấu trúc dữ liệu của các kiểu đối tượng địa lý

thuộc chủ đề khống chế trắc địa

BienGioiDiaGioi Quy định cấu trúc dữ liệu của các kiểu đối tượng địa lý

thuộc chủ đề biên giới quốc gia và địa giới hành chính

DiaHinh Quy định cấu trúc dữ liệu của các kiểu đối tượng địa lý

thuộc chủ đề địa hình

ThuyHe Quy định cấu trúc dữ liệu của các kiểu đối tượng địa lý

thuộc chủ đề thủy hệ

GiaoThong Quy định cấu trúc dữ liệu của các kiểu đối tượng địa lý

thuộc chủ đề giao thông

DanCuCoSoHaTang Quy định cấu trúc dữ liệu của các kiểu đối tượng địa lý

thuộc chủ đề hạ tầng dân cư và hạ tầng kỹ thuật

PhuBeMat Quy định cấu trúc dữ liệu của các kiểu đối tượng địa lý

thuộc chủ đề phủ bề mặt

c Chất lượng dữ liệu nền địa lý tỷ lệ 1:10.000

Cơ sở toán học: Cơ sở dữ liệu nền địa lý tỷ lệ 1:10.000 do Bộ Tài nguyên

và Môi trường xây dựng ở Hệ tọa độ VN-2000, lưới chiếu UTM, múi chiếu

30

- Về hiện trạng dữ liệu: Do sử dụng nhiều nguồn tư liệu đầu vào khác nhau

nên chất lượng dữ liệu địa lý không đồng đều, cá biệt có những khu vực chất lượng dữ liệu có độ tin cậy thấp

Cơ sở đo đạc: CSDL nền địa lý tỷ lệ 1:10.000 đều có các điểm tọa độ,

điểm độ cao nhà nước hạng I, II, III Mật độ đảm bảo cho đo khống chế ảnh mặt phẳng với công tác đo vẽ, thành lập bản đồ địa hình

Biên giới địa giới: Đường biên giới Việt Nam – Trung Quốc chưa được cập nhật theo bản đồ Hiệp ước biên giới Việt Nam – Trung Quốc tỷ lệ 1:50.000; không có mốc quốc giới

Thủy hệ: Hệ thống sông suối tương đối đầy đủ và chi tiết, tuy nhiên một số sông suối, đường bờ nước, ao hồ thay đổi nhiều so với nền ảnh vệ tinh đặc biệt là khu vực xây hồ thủy điện

Giao thông: Do dữ liệu xây dựng từ ảnh hàng không cũ, nên hệ thống giao thông thay đổi nhiều (đặc biệt là khu vực đô thị): Nhiều đường giao thông, cầu, cống … mới xuất hiện

Dân cư cơ sở hạ tầng: Một số điểm dân cư và khu chức năng sai khác về vị trí, đồ hình so với ảnh vệ tinh; nhiều đối tượng mới xuất hiện hoặc không còn tồn tại (đặc biệt tại khu vực đô thị)

Phủ bề mặt: Các đối tượng của lớp phủ bề mặt trong CSDL nền tỷ lệ 1:10.000 biến động nhiều so với ảnh vệ tinh

- Về quan hệ không gian: Một số đối tượng không gian không đảm bảo

quan hệ không gian của CSDL địa lý (vùng bị chồng đè, lỗi đỉnh treo, cung tự cắt …)

- Mô hình cấu trúc và nội dung dữ liệu: CSDL nền địa lý tỷ lệ 1:10.000

được xây dựng theo quy định kỹ thuật tạm thời về mô hình cấu trúc và nội dung dữ liệu nền địa lý tỷ lệ 1:2.000, 1:5.000, 1:10.000 ban hành kèm theo quyết định 2825/QĐ-BTNMT Bộ Tài nguyên và Môi trường và Công văn số 849/ĐĐBĐ-CNTĐ của Cục Đo đạc và Bản đồ Việt Nam

- Siêu dữ liệu: Được xây dựng cho từng cơ sở dữ liệu (Geodatatbase) và

cho từng lớp thông tin (Feature Class), nội dung và cấu trúc của siêu dữ liệu tuân theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chuẩn thông tin địa lý cơ sở

Đánh giá về dữ liệu: CSDL nền địa lý tỷ lệ 1:10.000 có mức độ chi tiết

đầy đủ, đảm bảo cho việc xây dựng CSDL nền địa lý tỷ lệ 1:25.000 và thành lập bản đồ địa hình Tuy nhiên do được thành lập cách đây từ 5 đến 6 năm nên một số đối tượng đã thay đổi đặc biệt là ở khu vực đô thị, vì vậy trước khi

sử dụng phải kiểm tra, đánh giá chất lượng so với các nguồn tư liệu đã có và tính cập nhật so với ảnh vệ tinh mới nhất để có phương án sử dụng hợp lý

2.1.2 Tư liệu ảnh vệ tinh

Công nghệ viễn thám dược ra đời và phát triển từ cuối thể kỷ 19 nhưng đến những năm 60 của thế kỷ 20 thì các phương tiện thu nhận ảnh viễn thám

và các công nghệ đo ảnh viễn thám mới phát triển mạnh mẽ và đem lại hiệu quả cao trong việc phát triển kinh tế - xã hội và an ninh quốc phòng Các đặc điểm chung của ảnh viễn thám được xác định dựa vào tính chất phổ của ảnh

vệ tinh, tính đa thời gian của ảnh và đặc điểm chuyển động của vệ tinh như:

độ cao bay, quỹ đạo và tốc độ chuyển động Dưới đây là một số đặc điểm của

tư liệu ảnh vệ tinh đó là:

+ Do ảnh vệ tinh được thu nhận ở độ cao bay chụp lớn từ 450 ~ 20000 km nên ảnh vệ tinh có tầm bao quát rộng lớn, tính tổng quát hoá tự nhiên rõ rệt + Vệ tinh có khả năng chụp lặp với chu kỳ ngắn do vậy có khả năng tạo ra ảnh đa thời gian: tính đa thời gian của ảnh vệ tinh là nguồn thông tin bảo đảm tính tức thời phản ánh cả những hiện tượng, đối tượng biến đổi nhanh

+Ảnh vệ tinh được chụp ở tỷ lệ nhỏ trên những dải phổ khác nhau, tính chất tổng quát hoá tự nhiên về mặt hình học và khoa học của ảnh vệ tinh được thể hiện rất rõ

+Ảnh vệ tinh có khả năng đảm bảo việc cung cấp thông tin của các đối tượng ở những nơi có địa hình khó khăn hiểm trở mà chúng ta không trực tiếp tiếp cận được Vì thế nó đem lại hiệu quả cao để loại trừ một số trở ngại mà

các phương pháp truyền thống phải mất rất nhiều công sức và tiền của để khắc phục

* Ảnh vệ tinh SPOT-5, độ phân giải 2,5m:

Vệ tinh STOP có độ cao bay chụp 832km, cao hơn rất nhiều so với ảnh hàng không nên ảnh có tầm bao quát rộng lớn, có tính tổng quát hóa tự nhiên cao, ảnh vệ tinh cung cấp thông tin trên một phạm vi rộng lớn ở cùng một thời điểm

Khả năng thông tin cho công tác trắc địa bản đồ của ảnh vệ tinh SPOT-5

độ phân giải 2,5m như sau:

- Điểm khống chế đo đạc: là yếu tố dạng điểm không phát hiện được

- Vùng dân cư: Phân biệt được các kiểu dân cư như thành thị, nông thông,

xác định được đường viền của các thành phố, thị xã, làng mạc Những điểm dân cư tập trung có nhiều cây che phủ, ít che phủ hoặc không che phủ đều có thể xác định được trên ảnh

- Đối tượng kinh tế, văn hóa, xã hội: Phần lớn các đối tượng thuộc nhóm

này có kích thước và diện tích nhỏ, với lực phân giải 2,5m khó hoặc không thể phát hiện được

- Đường giao thông và các đối tượng liên quan: Dựa vào dấu hiệu trực

tiếp và gián tiếp có thể phát hiện được trên ảnh đường sắt, ô tô, đường đất lớn

và trong nhiều trường hợp cả đường đất đỏ nhờ hình dạng tuyến và độ tương phản với xung quanh

- Thủy hệ và các đối tượng liên quan: Trên ảnh xác định dễ dàng đường

bờ biển, bãi sông, mạng lưới sông, suối, kênh đào, hồ đầm tự nhiên và nhân tạo…

- Thực vật: Rừng là yếu tố mảng nên dễ dàng phát hiện trên ảnh, nhận biết

được rừng non, rừng thưa, rừng già, có thể phân biệt được đồng lúa, khu vực trồng cỏ, đất chuyên chồng rau mầu, cây thân gỗ

2.2 Yêu cầu kỹ thuật, nội dung và mô hình cấu trúc CSDL nền địa lý tỷ

lệ 1:25.000

2.2.1 Yêu cầu kỹ thuật

CSDL theo mảnh được thành lập trong Hệ tọa độ quốc gia VN-2000, Ellipsoid WGS-84; lưới chiếu UTM, múi chiếu 60, hệ số điều chỉnh biến dạng chiều dài tại kinh tuyến trục k0= 0,9996, kinh tuyến trục 1050

đối với múi 48; kinh tuyến trục 1110

đối với múi 49; kinh tuyến trục 1170 đối với múi 50; Hệ

độ cao quốc gia Việt Nam (Hòn Dấu – Hải Phòng)

2.2.2 Nội dung cơ sở dữ liệu nền địa lý tỷ lệ 1:25.000

Nội dung dữ liệu nền địa lý bao gồm các đối tượng thuộc chủ đề dữ liệu: Cơ sở đo đạc; Biên giới địa giới; Địa hình; Thủy hệ; Giao thông; Dân cư

cơ sở hạ tầng; Phủ bề mặt

Cơ sở dữ liệu nền địa lý tỷ lệ 1:25.000 sẽ được tổng quát hóa từ cơ sở

dữ liệu nền địa lý tỷ lệ 1:10.000 của Bộ Tài nguyên và Môi trường theo các tiêu chí thu nhận trong Quy định kỹ thuật xây dựng CSDL nền địa lý tỷ lệ 1:25.000, cập nhật thông tin từ ảnh vệ tinh mới nhất

2.2.3 Mô hình cấu trúc cơ sở dữ liệu nền địa lý tỷ lệ 1:25.000

Mô hình cấu trúc dữ liệu nền địa lý tỷ lệ 1:25.000 được biểu diễn bằng lược đồ ứng dụng UML NenDiaLy25N Lược đồ ứng dụng được cấu trúc thành các gói UML, mỗi gói UML quy định mô hình cấu trúc và nội dung của một chủ đề dữ liệu Tên gọi các gói UML trong lược đồ ứng dụng quy định như sau:

Bảng 2-2 Quy định cấu trúc dữ liệu của các gói tỷ lệ 1:25.000

TT Chủ đề dữ liệu Tên gói UML Phạm vi áp dụng

I CSDL vector

1 Co sở đo đạc CoSoDoDac

Quy định cấu trúc dữ liệu của các kiểu đối tượng địa lý thuộc chủ đề Cơ sở đo đạc

2 Biên giới, địa giới BienGioiDiaGioi

Quy định cấu trúc dữ liệu của các kiểu đối tượng địa lý thuộc chủ đề Biên giới quốc gia và địa giới hành chính

Quy định cấu trúc dữ liệu của các kiểu đối tượng địa lý thuộc chủ đề Địa hình

Quy định cấu trúc dữ liệu của các kiểu đối tượng địa lý thuộc chủ đề Thủy hệ

Quy định cấu trúc dữ liệu của các kiểu đối tượng địa lý thuộc chủ đề Giao thông

6 Dân cư

cơ sở hạ tầng DanCuCoSoHaTang

Quy định cấu trúc dữ liệu của các kiểu đối tượng địa lý thuộc chủ đề Dân cư cơ sở hạ tầng

Quy định cấu trúc dữ liệu của các kiểu đối tượng địa lý thuộc chủ đề Phủ bề mặt

II CSDL raster

1 Bình đồ

ảnh vệ tinh BinhDoAnh_VT Lưu trữ bình đồ ảnh vệ tinh

2.3 Quy trình công nghệ

2.4 Các bước thực hiện

2.4.1 Tổng quát hóa CSDL nền địa lý 1:25.000 từ CSDL nền địa lý 1:10.000

Yêu cầu chung

Trước khi tiến hành tổng quát hóa phải kiểm tra, đánh giá CSDL nền

Kiểm tra, đánh giá CSDL NĐL 1:10.000

Tổng quát hoá dữ liệu địa lý

địa lý tỷ lệ 1:10.000 của từng mảnh về độ chính xác và mức độ thay đổi so với ảnh vệ tinh Nếu nội dung CSDL nền địa lý và bình đồ ảnh vệ tinh mới có

sự biến động lớn hơn 40% thì không tiến hành tổng quát hóa CSDL mà đo vẽ mới CSDL nền địa lý 1:25.000 từ bình đồ ảnh vệ tinh và cập nhật thông tin theo số liệu điều tra trên mạng (trong phạm vi đồ án này, với thời gian không cho phép cùng kinh nghiệm còn hạn chế, việc điều tra ngoại nghiệp để thu thập số liệu chưa thực hiện được)

Tổng quát hóa dữ liệu địa lý để chọn lựa và đơn giản hóa mức độ chi tiết các đối tượng địa lý theo yêu cầu, nội dung của mô hình cấu trúc CSDL nền địa lý tỷ lệ 1:25.000 và mục đích sử dụng dữ liệu

Tổng quát hóa hình học và thuộc tính các đối tượng địa lý theo tiêu chí tổng quát hóa Kiểm tra, chuẩn hóa quan hệ không gian của các đối tượng và các lớp thông tin trong cơ sở dữ liệu

CSDL địa lý đã được tổng quát hóa và chuẩn hóa được chuyển vào CSDL nền địa lý tỷ lệ 1:25.000 để quản lý và phục vụ các công đoạn tiếp theo

Tiêu chí và yêu cầu tổng quát hóa

Dựa vào tiêu chí thu nhận đối tượng của CSDL nền địa lý tỷ lệ 1:10.000 và tiêu chí thu nhận đối tượng của CSDL nền địa lý tỷ lệ 1:25.000

để xác định các đối tượng phải tổng quát hóa hình học và thuộc tính như sau:

- Các đối tượng địa lý có thay đổi về kiểu dữ liệu không gian (điểm, đường, vùng) của đối tượng khi chuyển từ CSDL nền địa lý tỷ lệ 1:10.000 sang CSDL nền địa lý tỷ lệ 1:25.000

- Các đối tượng bị loại bỏ khi chuyển sang CSDL nền địa lý tỷ lệ 1:25.000

- Các đối tượng thay đổi về mức độ chi tiết không gian

- Các đối tượng có quan hệ không gian ràng buộc theo đối tượng bị tổng quát hóa

- Các đối tượng địa lý có thay đổi về thuộc tính của đối tượng khi chuyển

từ CSDL nền địa lý tỷ lệ 1:10.000 sang CSDL nền địa lý tỷ lệ 1:25.000

Những quy định trên cho các đối tượng là cơ sở để tiến hành tổng quát hóa các đối tượng địa lý phù hợp với mô hình cấu trúc và nội dung của CSDL nền địa lý tỷ lệ 1:25.000

Yêu cầu, nguyên tắc, tiêu chí tổng quát hóa hình học được thực hiện theo quy định “Tổng quát hóa cơ sở dữ liệu và trình bày bản đồ địa hình tỷ lệ 1:25.000 từ cơ sở dữ liệu nền địa lý tỷ lệ 1:10.000” thuộc dự án “Thành lập và hoàn chỉnh Hệ thống bản đồ trực ảnh địa hình tỷ lệ 1:25.000 phủ trùm toàn quốc” giai đoạn I, Cục bản đồ - Bộ tổng tham mưu