đồ án tốt nghiệp Xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý từ bản đồ địa hình được thành lập bằng công nghệ ảnh số tỷ lệ 110.000

CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU NỀN THÔNG TIN ĐỊA LÝ TỪ BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH 2.1. Khái quát về bản đồ địa hình ( BĐĐH ) 2.1.1. Khái niệm về bản đồ địa hình Bản đồ địa hình là hình ảnh thu nhỏ và được khái quát hóa một phần rộng lớn bề mặt quả đất lên mặt phẳng nằm ngang theo phép chiếu hình bản đồ với những nguyên tắc biên tập khoa học. 2.1.2. Bản đồ địa hình dạng số Bản đồ có thể in ra giấy hoặc được lưu trữ dưới dạng số. Bản đồ lưu trữ dạng số gọi là bản đồ số. Bản đồ địa hình dạng số có một số đặc điểm chính sau: Bản đồ địa hình có khái quát hóa và bằng hệ thống ký hiệu với độ chính xác và mức độ tỉ mỉ tùy thuộc vào tỷ lệ bản đồ địa hình cần thành lập. Bản đồ địa hình số chứa đựng thông tin không gian, được quy chiếu về mặt phẳng và thiết kế theo các tiêu chuẩn của bản đồ học. Dữ liệu bản đồ được thể hiện theo nguyên lý số bằng cấu trúc vector. Bản đồ số thường lưu trong đĩa cứng của máy tính điện tử để làm việc trực tiếp, lưu trong đĩa CDROM, DVD,USB..., để bảo quản dữ liệu, để chuyển giao đi nơi khác. Bản đồ số có thể thể hiện dưới dạng bản đồ tương tự nếu in ra giấy. Bản đồ số có tính linh hoạt cao trong sử dụng bởi: + Thông tin thể hiện trên bản đồ số được thường xuyên cập nhật và hiệu chỉnh. + Bản đồ số có thể in ra ở các tỷ lệ khác nhau. + Bản đồ số có thể sửa đổi ký hiệu hoặc điều chỉnh kích thước dễ dàng. + Có thể tách lớp hoặc chồng xếp các lớp thông tin trên bản đồ. + Cho phép phân tích, chế biến thành một dạng bản đồ mới.

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 7

4 Nội dung nghiên cứu 7

5 Phương pháp nghiên cứu 7

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 8

7 Cấu trúc luận văn 8

CHƯƠNG 1 9

HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ 9

1.1.Khái niệm về hệ thông tin địa lý GIS 9

1.2 Các thành phần cơ bản của GIS 9

1.2.1 Thiết bị (phần cứng) 10

1.2.2 Phần mềm 12

1.2.3 Số liệu, dữ liệu địa lý (Geographic data) 12

1.2.4 Chuyên viên 13

1.2.5 Chính sách và quản lý (Policy and management) 13

1.3.Các chức năng chính của GIS 14

1.3.1 Thu thập dữ liệu 15

1.3.2.Lưu trữ và truy nhập dữ liệu 15

1.3.3.Tìm kiếm và phân tích dữ liệu không gian 16

1.4.Một số ứng dụng của GIS 18

1.5 Khái quát về cơ sở dữ liệu 18

1.5.1.Khái niệm về cơ sở dữ liệu 18

1.5.2 Các đặc tính cơ bản của CSDL 19

1.5.3.Các phương pháp xây dựng CSDL 20

1.5.4.Cơ sở dữ liệu trong GIS 20

CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU 24

NỀN THÔNG TIN ĐỊA LÝ TỪ BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH 24

2.1 Khái quát về bản đồ địa hình ( BĐĐH ) 24

2.1.1 Khái niệm về bản đồ địa hình 24

2.1.2 Bản đồ địa hình dạng số 24

2.1.3 Những khác biệt cơ bản của bản đồ số và dữ liệu địa lý 25

2.2 Nội dung bản đồ địa hình 30

2.2.1.Cơ sở toán học 30

2.2.1.1.Phép chiếu 30

2.2.2 Các yếu tố nội dung của BĐĐH 32

2.3.Giải pháp kỹ thuật xây dựng CSDL nền Địa lý từ BĐĐH dạng số tỷ lệ1:10.000 33

2.3.1.Giải pháp kỹ thuật xây dựng CSDL nền địa lý từ BĐĐH dạng số

33

2.3.2.Hình thành dữ liệu ban đầu cho CSDL nền địa lý 34

2.3.3.Chuẩn hóa dữ liệu nền thông tin địa lý 35

2.3.4.Hoàn thiện cơ sở dữ liệu nền thông tin địa lý 1:10.000 36

2.3.5.Kiểm tra nghiệm thu, đánh giá chất lượng sản phẩm 38

3.1.1.Yêu cầu, nhiệm vụ 39

3.1.2.Đặc điểm địa lý tự nhiên, kinh tế, xã hội của khu vực nghiên cứu393.1.3.Hiện trạng thông tin tư liệu khu vực nghiên cứu 41

3.2.Xây dựng CSDL nền địa lý từ nội dung bản đồ địa hình tỷ lệ 1:10.000 khuvực Văn Chấn -Yên Bái 43

3.2.1.Các phần mền sử dụng 43

3.2.2.Mô hình cấu trúc CSDL địa lý 46

3.2.3 Tách lọc và chuẩn hóa dữ liệu địa lý 46

3.2.4 Quá trình xây dựng CSDL nền địa lý 48

3.2.5 Bổ sung thông tin cho chuẩn hoá đối tượng địa lý 49

3.2.6 Chuẩn hóa dữ liệu địa lý 57

3.3.Hoàn thiện qui trình xây dựng cơ sở dữ liệu nền thông tin địa lý 603.3.1 Hoàn thiện qui trình 60

Thuật ngữ và từ viết tắt Giải thíchBĐĐH:

Hệ thông tin địa lý cơ sở Quốc gia

Cơ sở dữ liệu

Hệ thông tin địa lý

Hệ thông tin địa lýĐối tượng địa lýThông tin địa lý cơ sở Quốc gia

Tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế

Uỷ ban chuẩn hoá thông tin địa lý thuộc tổchức tiêu chuẩn hoá quốc tế

Bộ Tài nguyên và Môi trường

DANH MỤC CÁC BẢNG

Hình 1.1: Các thành phần cơ bản của hệ thống thông tin địa lý GIS

Hình 1.2: Các thành phần thiết bị cơ bản của hệ thống GIS

Hình 1.3: Chức năng của GIS

Hình 1.4: Hình ảnh mô hình Raster và mô hình Vector

Hình 3.1: Mảnh bản đồ địa hình FA54cc1

Hình 3.2:Sơ đồ quy trình công nghệ xây dựng CSDL nền địa lý 1:10.000Hình 3.3: Chỉ thị chuẩn hóa giao thông

Hình 3.4: Chuẩn hóa cho thủy hệ

Hình 3.5: Chuẩn hóa cho dân cư

Hình 3.6: Chuẩn hóa cho lớp phủ bề mặt

Hình 3.7: Công cụ chuẩn hóa thuộc tính đồ họa của các đối tượng địa lýHình 3.8:Gán thông tin thuộc tính cho đối tượng bằng phần mềm eTMaGISHình 3.9:Convert dữ liệu định dạng DGN To GeoDB

Hình 3.10: Chuẩn hóa bằng bình đồ ảnh

Hình 3.11: Các đối tượng cần xử lý quan hệ Topology gói Thủy Hệ

Hình 3.12: Quan hệ Topology Songsuoi và Songsuoi

Hình 3.13:Trường thuộc tính của lớp địa phận xã trong gói BienGioiDiaGioi.Hình 3.14:Trường thuộc tính của lớp đường bình độ trong gói DiaHinh

Hình 3.15: Trường thuộc tính của lớp dân cư trong gói DanCuCoSoHaTangHình 3.16:Trường thuộc tính của lớp phủ bề mặt trong gói PhuBeMat

Hinh3.17:Trường thuộc tính của lớp tim đường bộ trong gói GiaoThongHình 3.18:trường thuộc tính của lớp SongSuoi trong gói ThuyHe

Hình 3.19:Chồng xếp các lớp thông tin

MỞ ĐẦU

1.Tính cấp thiết của đề tài

Trong những năm gần đây,cùng với sự phát triển của khoa học kỹ

thuật,công nghệ thông tin cũng ngày càng phát triển và có rất nhiều ứng dụngtrong mọi lĩnh vực khoa học tự nhiên và xã hội

Một trong những ứng dụng của công nghệ thông tin đó là hệ thống thôngtin địa lý (GIS-Geographic information Stytem) GIS có phạm vi ứng dụngrộng dãi trong nhiều lĩnh vực của nền kinh tế-xã hội, đảm bảo an ninh quốcphòng, phục vụ nghiên cứu khoa học quản lý và quy hoạch, sử dụng hợp lý tàinguyên và bảo vệ môi trường Cơ sở dữ liệu là hợp phần trọng tâm trong hệthông tin địa lý, bao gồm 2 loại chủ yếu: dữ liệu không gian và dữ liệu thuộctính

Trong nhiều năm qua,chúng ta đã thành lập rất nhiều bản đồ địa hình cácloại tỷ lệ theo phương pháp truyền thống và cho tới nay nhiều loại bản đồ đóvẫn còn giá trị sử dụng Vì vậy, việc chuyển các bản đồ trên sang cơ sở dữliệu trong GIS theo một chuẩn chính thức, thống nhất cho các ngành trong cảnước là việc cần thiết, do đó các cơ quan chức năng trong Bộ Tài Nguyên vàMôi Trường đã và đang thực hiện

Để hiểu rõ ứng dụng công nghệ tin học trong công tác xây dựng dữ liệu bản

đồ, góp phần bổ sung thêm về lý thuyết và thực tiễn trong xây dựng nền địa lýphục vụ công tác quản lý lãnh thổ, tài nguyên và bảo vệ môi trường, với sự

hướng dẫn của thầy giáo PGS-TS Trần Xuân Trường ,tôi đã thực hiện đề tài với nội dung “Xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý từ bản đồ địa hình được

đích xây dựng các hệ thông tin địa lý cho các chuyên đề khác nhau, phục vụcho việc quy hoạch, phát triển kinh tế xã hội, quản lý tài nguyên môi trường.

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

*Đối tượng nghiên cứu

-CSDL nền địa lý tỷ lệ 1:10.000, bản đồ địa hình cơ sở, quy trình thànhlập CSDL nền địa lý tỷ lệ 1:10.000

-Khu vực nghiên cứu là: Văn Chấn-Yên Bái

4 Nội dung nghiên cứu

- Thu thập, tiếp cận, nghiên cứu, tìm hiểu về GIS, CSDL thông qua các tài liệu về thông tin địa lý, CSDL, phần mềm của hệ thống thông tin địa lý thông dụng và trao đổi, học hỏi, tham khảo các tài liệu đã có

- Nghiên cứu các yêu cầu kỹ thuật và quy định về cơ sở dữ liệu nền địa lý

tỷ lệ 1:10.000

- Nghiên cứu quy trình xây dựng CSDL nền thông tin địa lý từ các mảnh bản đồ địa hình tỷ lệ 1:10.000

- Thử nghiệm thành lập CSDL nền địa lý tỷ lệ 1:10.000 khuc vực

5 Phương pháp nghiên cứu

*Phương pháp thống kê: thu thập, tổng hợp các thông tin và tài liệu có

liên quan

*Phương pháp phân tích: xử lý logic các tài liệu và các vấn đề đặt ra *Phương pháp chuyên gia: học hỏi các chuyên gia trong ngành về việc

xây dựng CSDL nền thông tin địa lý

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

làm sáng tỏ cơ sở lý thuyết đưa ra

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

đề khác nhau

7 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, cấu trúc luận văn gồm 3 chương Chương 1: Hệ thông tin địa lý

Chương 2: Xây dựng cơ sở dữ liệu nền thông tin địa lý từ bản đồ địa hình Chương 3: Xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý từ bản đồ địa hình bằng côngnghệ ảnh số tỷ lệ 1: 10.000

Trong quá trình thực hiện đề tài Tôi đã được PGS.TS-Trần Xuân Trường

hướng dẫn, động viên giúp đỡ tận tình cũng như sự hỗ trợ nhiệt tình của cácthầy cô giáo trong Bộ môn Đo ảnh và Viễn thám để tôi hoàn thành luận vănnày Tôi xin chân thành cảm ơn những sự giúp đỡ quý báu đó

CHƯƠNG 1

HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ 1.1.Khái niệm về hệ thông tin địa lý GIS

Hệ thống thông tin địa lý (GIS – Geographical Information Systems), là

một hệ thống thông tin có những khả năng của một hệ thống máy tính (phầncứng, phần mềm) và các thiết bị ngoại vi dùng để nhập lưu trữ, truy vấn, xử

lý, phân tích, hiển thị hoặc xuất dữ liệu Trong đó cơ sở dữ liệu của hệ thốngchứa những dữ liệu của các đối tượng, các hoạt động kinh tế, xã hội, nhânvăn, phân bố theo không gian và những sự kiện xảy ra theo tiến trình lịch sử

Có thể nói cách khác rằng, hệ thống thông tin địa lý là một hệ thống máy tính(phần cứng, phần mềm) và các thiết bị ngoại vi có khả năng trả lời các câu hỏi

cơ bản: Ai? Cái gì? Ở đâu? Khi nào? Như thế nào? Tại sao? Khi được xácđịnh trước một hoặc một vài nội dung trong các câu hỏi đó Trong đó các câutrả lời Ai?, Cái gì? Xác định các đối tượng, các hoạt động, các sự kiện cầnkhảo sát; Câu trả lời “Ở đâu?” xác định vị trí của đối tượng, hoạt động hoặc

sự kiện; câu trả lời “Như thế nào?” hoặc “Tại sao?” là kết quả phân tích của

hệ thông tin địa lý

1.2 Các thành phần cơ bản của GIS

GIS là một hệ thống gồm 5 hợp phần cơ bản với những chức năng rõ ràng

Đó là: thiết bị, phần mềm, số liệu-dữ liệu địa lý, chuyên viên, chính sách vàquản lý

Hình 1.1: Các thành phần cơ bản của hệ thống thông tin địa lý( GIS)

1.2.1 Thiết bị (phần cứng)

Thiết bị bao gồm: máy vi tính (computer), máy vẽ (plotters), máy in(printer), bàn số hóa (digitizer), thiết bị quét ảnh (scanners), các phương tiệnlưu trữ số liệu (Ploppy diskettes, Optical cartridges, CD ROM v.v…)

Hình 1.2: Các thành phần thiết bị cơ bản của hệ thống GIS

1.2.1.1 Bộ xử lý trung tâm (CPU)

Bộ xử lý trung tâm hay còn gọi là CPU, là phần cứng quan trọng nhấtcủa máy vi tính CPU không những thực hành tính toán trên dữ liệu, mà cònđiều khiển sắp đặt phần cứng khác Mặc dù bộ vi xử lý hiện đại rất nhỏ chỉkhoảng 5mm2 nhưng nó có khả năng thực hiện hàng triệu thông tin trong mộtgiây

1.2.1.2 Bộ nhớ trong (RAM)

Tất cả máy vi tính có một bộ nhớ trong mà chức năng như là “khônggian làm việc” cho chương trình và dữ liệu Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên(RAM) là có khả năng giữ một giới hạn số lượng dữ liệu ở một số hạng thờigian

1.2.1.3 Các bộ phận dùng để nhập dữ liệu (Input devices)

- Bản số hóa (Digitizer): Bảng số hóa bản đồ bao gồm một bảng hoặc

bàn viết, mà bản đồ được trải rộng ra, và một cursor có ý nghĩa của các đườngthẳng và các điểm trên bản đồ được định vị Trong toàn bộ bàn số hóa việc tổchức được ghi bởi phương pháp của một cột lưới tốt đã gắn vào trong bảng.Dây tóc của cursor phát ra do sự đẩy của từ tính như một cặp tương xứng(mm trên một bảng XY hệ thống tương hợp)

- Máy quét (Scanner): Máy ghi Scanner sẽ chuyển các thông tin trên bản

đồ tương xứng 1 cách tự động dưới dạng hệ thống raster Một cách luân phiênnhau, bản đồ có thể được trải rộng ra trên bàn mà đầu scanning di chuyểntrong một loạt đường thẳng song song nhau Các đường quét phải được vectorhóa trước khi chúng được đưa vào hệ thống CSDL vector

1.2.1.4.Các bộ phận để in ấn(Output devices):

-Máy in (printer) là bộ phận để in ấn các thông tin, bản đồ, dưới nhiều kíchthước khác nhau tùy theo yêu cầu của người sử dụng, thông thường máy in cókhổ lớn từ A4 đến A2 Máy in có thể là máy in phun màu, máy laser, hoặcmáy in kim (hiện nay đã không còn sử dụng nữa)

-Máy vẽ (plotter): Đối với những yêu cầu cần thiết phải in các bản đồ cókích thước lớn, thường máy in không đáp ứng được mà ta phải dung đến máy

vẽ Máy vẽ thường có kích thước của khổ A1 hoặc A10

1.2.2 Phần mềm

Là tập hợp các câu lệnh, chỉ thị nhằm điều khiển phần cứng của máytính thực hiện một nhiệm vụ xác định, phần mềm hệ thống thông tin địa lý cóthể là một hoặc tổ hợp các phần mềm máy tính Phần mềm được sử dụngtrong kỹ thuật GIS phải bao gồm tính năng cơ bản sau:

- Công cụ nhập và kiểm tra dữ liệu (Data input): Bao gồm tất cả các khíacạnh về biến đổi dữ liệu đã ở dạng bản đồ, trong lĩnh vực quan sát vào mộtdạng số tương thích Đây là giai đoạn rất quan trọng cho việc xây dựng CSDLđịa lý

- Tương tác với người dùng (Query input): Giao tiếp với người dùng làyếu tố rất quan trọng của bất kỳ hệ thống thông tin nào Các giao diện ngườidùng là một hệ thống thông tin được thiết kế phụ thuộc vào mục đích của ứngdụng đó

Các phần mềm tiêu chuẩn và sử dụng phổ biến hiện nay trong khu vựcchâu Á là ARC/INFO, MAPINFO, IL WIS, WINGIS, SPANS, IDRISIW,…Hiện nay có rất nhiều phần mềm máy tính chuyên biệt cho GIS, bao gồm cácphần mềm như sau:

- Phần mềm dùng cho lưu trữ, xử lý số liệu thông tin địa lý: ACR/INFO,SPAN, ERDAS-Imagine, IL WIS, MGE/MICROSTATION, IDRISIW,IDRISI, WINGIS,…

- Phần mềm dùng cho lưu trữ, xử lý và quản lý các thông tin địa lý: MAPPER, ATLASGIS, ARCVIEW, MAPINFO,…

ER-1.2.3 Số liệu, dữ liệu địa lý (Geographic data)

Số liệu sử dụng trong GIS không chỉ là số liệu địa lý riêng lẻ mà còn phảiđược thiết kế trong một cơ sở dữ liệu Những thông tin địa lý có nghĩa là sẽbao gồm các dữ liệu về vị trí địa lý, thuộc tính của thông tin, mối liên hệ

không gian của các thông tin và thời gian Các dạng số liệu sử dụng trong kỹthuật GIS là:

-Số liệu vector: Được trình bày dưới dạng điểm, đường , diện tích, mỗi dạng

có liên quan đến một số liệu thuộc tính được lưu trữ trong cơ sơ sở dữ liệu -Số liệu Raster: Được trình bày dưới dạng lưới ô vuông hay lưới chữ nhậtđều nhau, giá trị được ấn định cho mỗi ô sẽ được chỉ định giá trị của thuộctính Số liệu của ảnh vệ tinh và các loại số liệu bẩn đồ được quét là các loại sốliệu Raster

-Số liệu thuộc tính (Attribute): Được trình bày dưới dạng các ký tự hoặc số,hoặc ký hiệu để mô tả các thuộc tính của các thông tin thuộc về địa lý

Trong các dạng số liệu trên, số liệu Vector là dạng thường được sử dụngnhiều nhất Tuy nhiên, số liệu Raster rất hữu ích để mô tả các dãy số liệu cótính liên tục như : Nhiệt độ, cao độ,… và thực hiện các phân tích không giancủa số liệu Còn số liệu thuộc tính được dùng để mô tả CSDL

Có nhiều cách để nhập dữ liệu, nhưng cách thông thường hiện nay là số hóabằng bản số hóa, hoặc thông qua việc sử dụng máy quét ảnh

1.2.5 Chính sách và quản lý (Policy and management)

Đây là hợp phần rất quan trọng để đảm bảo khả năng hoạt động của hệthống, là yếu tố quyết định sự thành công của việc phát triển công nghệ GIS

Để hoạt động thành công, hệ thống GIS phải được đặt trong một khung tổchức phù hợp và phải có hướng dẫn cần thiết để quản lý, thu thập, lưu trữ vàphân tích số liệu, đồng thời có khả năng phát triển được hệ thống GIS theonhu cầu Hệ thống GIS cần được điều hành bởi một bộ phận quản lý, bộ phậnnày cần được bổ nhiệm để tổ chức hoạt động hệ thống thông tin địa lý GIS

một cách có hiệu quả để phục vụ người sử dụng thông tin Trong quá trìnhhoạt động, mục đích chỉ có thể đạt được và tính hiệu quả trong kỹ thuật GISchỉ được minh chứng khi công cụ này có thể hỗ trợ những người sử dụngthông tin để giúp họ thực hiện được những mục tiêu công việc Ngoài ra việcphối hợp giữa các cơ quan chức năng có liên quan cũng phải được đặt ra,nhằm gia tăng hiệu quả sử dụng của GIS cũng như các nguồn số liệu hiện có.Như vậy, trong 5 hợp phần của GIS, hợp phần chính sách và quản lý đóng vaitrò rất quan trọng để đảm bảo khả năng hoạt động của hệ thống, đây là yếu tốquyết định sự thành công của việc phát triển công nghệ GIS.

Trong phối hợp và vận hành các hợp phần của hệ thống GIS nhằm đưa vàohoạt động có hiệu quả kỹ thuật GIS, 2 yếu tố huấn luyện và chính sách - quản

lý là cơ sở của thành công Việc huấn luyện các phương pháp sử dụng hệthống GIS sẽ cho phép kết hợp các phần: Thiết bị, phần mềm, chuyên viên và

số liệu với nhau để đưa vào vận hành Tuy nhiên, yếu tố chính sách và quản lý

sẽ có tác động đến toàn bộ các hợp phần nói trên, đồng thời quyết định đến sựthành công của hoạt động GIS

1.3.Các chức năng chính của GIS

Hệ thống thông tin địa lý bao gồm 5 chức năng cơ bản sau:

-Thu thập dữ liệu

-Xử lý sơ bộ dữ liệu

-Lưu trữ và truy cập dữ liệu

-Tìm kiếm và phân tích không gian

-Hiển thị đồ họa và tương tác

Hình 1:3 Chức năng của GIS

Vai trò và sức mạnh của các chức năng của các hệ thống GIS khác nhau

là khác nhau và kỹ thuật xây dựng các chức năng đó cũng rất khác nhau Hình1.3 mô tả mối quan hệ giữa các nhóm chức năng và cách biểu diễn thông tinkhác nhau của GIS

1.3.1 Thu thập dữ liệu.

Dữ liệu được thu thập theo khuân mẫu được áp dụng cho GIS Mức độđơn giản nhất của thu thập dữ liệu là chuyển đổi khuân dạng mẫu có sẵn từbên ngoài Trong trường hợp này GIS phải có các tiện ích để hiểu được cáckhuân dạng mẫu dữ liệu chuẩn khác nhau để trao đổi GIS còn có khả năngnhập các khung ảnh bản đồ

1.3.2.Lưu trữ và truy nhập dữ liệu.

Lưu trữ dữ liệu liên quan đến tạo lập CSDL không gian ( đồ họa,bản đồ).Nội dung của CSDL này có thể bao gồm tổ hợp dữ liệu vector hoặc dữ liệuraster, dữ liệu thuộc tính để nhận diện hiện tượng tham chiếu không gian.Thông thường dữ liệu thuộc tính của GIS trên cơ sở đối tượng được lưu trongbảng ,chúng chứa khóa chính là một chỉ danh duy nhất tương ứng với đốitượng không gian, kèm theo nhiều mục dữ liệu thuộc tính khác

Phân tích không gian

Hiển thị làm báo cáo

Với dữ liệu raster thì các tệp thuộc tính thông thường chứa dữ liệu liênquan đến lớp hiện tượng tự nhiên thay cho các đối tượng rời rạc Việc lựachọn mô hình raster hay mô hình vector tổ chức dữ liệu không gian được thựchiện khi thu thập dữ liệu vì mỗi mô hình tương ứng với các tiếp cận khácnhau Khi xây dựng CSDL không gian thì nhất thiết phải liên kết bảng dữ liệuliên quan đến hiện tượng tương ứng.

1.3.3.Tìm kiếm và phân tích dữ liệu không gian.

Sau đây là một số phương pháp được dùng phổ biến nhất:

-Buffer (tìm kiếm dữ liệu trong vùng không gian)

+Buffer hay còn gọi là truy vấn không gian trên cơ sở các quan hệ khônggian giữa các đối tượng Các quan hệ này thông thường nói lên vị trí tươngđối của đối tượng này với đối tượng kia Phương pháp buffer được chia làmnhiều loại ( phép toán ) khác nhau

Một số phép toán buffer thông dụng:

+Tìm các đối tượng nằm bên trong các đối tượng khác

+Tìm các đối tượng cắt đối tượng khác

+Tìm các đối tượng liền kề với các đối tượng khác

-Geocoding ( tìm kiếm theo địa chỉ )

về vị trí sang mô tả không gian

-Networks (phân tích mạng).

Networks là kỹ thuật được ứng dụng rất rộng rãi trong giao thông, phânphối hàng hóa và dịch vụ, vận chuyển nước hay xăng dầu trong các đườngống dài, trao đổi thông tin qua mạng viễn thông…Trong GIS, networks được

mô hình dưới dạng các đồ thị một chiều hay mạng hình học Mạng hình họcnày bao gồm các đối tượng đang được hiển thị trên bản đồ, mỗi đối tượngđóng vai trò là cạnh hoặc nút trong mạng.

-overlay ( phủ trùm hay chồng bản đồ ).

+ VIệc chồng xếp các bản đồ trong kỹ thuật GIS là một khả năng ưu việt

của GIS trong việc phân tích các số liệu thuộc về không gian , để có thể xâydựng thành một bản đồ mới mạng các đặc tính hoàn toàn khác với bản đồtrước đây Overlay thực hiện điều này bằng cách kết hợp thông tin một lớpnày với một lớp khác để lấy ra dữ liệu thuộc tính từ một trong hai lớp Dựavào các kỹ thuật chồng lắp các bản đồ mà ta có các phương pháp sau:

-Phương pháp cộng ( sum )

-Phương pháp nhân (multiply )

-Phương pháp trừ (substract )

-Phương pháp chia ( divide )

-Phương pháp tính trung bình (average )

-Phương pháp hàm số mũ (exponent )

-Phương pháp che (cover )

-Phương pháp tổ hợp (crosstabulayion )

Người ta chia overlay thành ba dạng phân tích khác nhau :

-Point-in-polygon: chồng khít hai lớp point và polygon, đầu ra là lớppoint

-Line-in-polygon :chồng khít hai lớp line và polygon, đầu ra là lớp line -Polygon-in-polygon : chồng khít hai lớp polygon va lớp polygon , đầu ra

là lớp polygon

Một số bài toán rất điển hình cho kỹ thuật này là bài toán về kiểm tratình hình ngập lụt của các thửa đất trong một vùng có thiên tai

Quá trình overlay thường được tiến hành qua hai bước:

+ Xác định tọa độ các giao điểm và tiến hành chồng khít hai lớp bản đồ tạigiao điểm này

+ Kết hợp dữ liệu không gian và thuộc tính của hai lớp bản.

1.4.Một số ứng dụng của GIS.

-Nghiên cứu quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường : quản trịrừng, phân tích các biến động khí hậu, thủy văn, phân tích các hoạt động môitrường (EIA), nghiên cứu tình trạng xói mòn đất, xây dựng bản đồ và thống

kê chất lượng thổ nhưỡng…

-Nghiên cứu điều kiện kinh tế-xã hội: Quản lý dân số, quản trị mạng lướigiao thông, quản lý mạng lưới y tế, giáo dục, điều tra và quản lý hệ thống cơ

sở hạ tầng…

-Nghiên cứu hỗ trợ các chương trình quy hoạch phát triển: đánh giá khảnăng thích nghi của cây trồng, vật nuôi và động vật hoang dã, hỗ trợ quyhoạch và quản lý các vùng bảo tồn thiên nhiên, hỗ trợ bố trí mạng lưới y tế,giáo dục…

Ngoài ra GIS còn được ứng dụng trong nghiên cứu sản xuất nôngnghiệp và phát triển nông thôn ( mô hình hóa nông nghiệp , chăn nuôi giasúc gia cầm …) GIS còn được dùng chung và chia sẻ kỹ thuật cũng như cungcấp nghiên cứu khác Trong phần lớn các lĩnh vực này GIS đóng vai trò nhưmột công cụ hỗ trợ quyết định cho việc lập kế hoạch hoạt động

1.5 Khái quát về cơ sở dữ liệu.

1.5.1.Khái niệm về cơ sở dữ liệu.

Trong GIS CSDL ( viết tắt CSDL tiếng Anh là Database ) có thể hiểu là mộttập hợp các dữ liệu ở dạng vector , raster , bản số liệu, văn bản, hình ảnh …được lưu trữ theo khuân dạng nhất định, có cấu trúc chuẩn sao cho các phầnmềm máy tính có thể đọc được, xử lý phân tích các bài toán chuyên đề cómức độ phức tạp khác nhau

CSDL được hiểu theo định nghĩa các kiểu kỹ thuật thì nó là một tập hợpthông tin có cấu trúc Tuy nhiên thuật ngữ này thường dùng trong công nghệthông tin và nó thường được hiểu rõ hơn dưới dạng một tập hợp các tập tintrong hệ điều hành hay được lưu trữ trong hệ quản trị các CSDL

1.5.2 Các đặc tính cơ bản của CSDL.

-CSDL là tài nguyên thông tin dùng chung cho nhiều người: CSDL là tàinguyên thông tin chung cho nhiều người cùng sử dụng Bất kỳ người sử dụngnào trên mạng máy tính, tại các thiết bị đầu cuối , về nguyên tắc có quyền truynhập khai thác toàn bộ hay một phần dữ liệu theo chế độ trực tuyến hay tươngtác mà không phụ thuộc vào vị trí của người sử dụng với các tài nguyên đó -CSDL được các hệ ứng dụng khai thác bằng ngôn ngữ con dữ liệu hoặcbằng các chương trình ứng dụng để xử lý, tìm kiếm, tra cứu, bổ sung hay loại

bỏ dữ liệu Tìm kiếm và tra cứu thông tin là một trong những chức năng quantrọng và phổ biến nhất của các dịch vụ CSDL Hệ quản trị CSDL là phầnmềm điều khiển chiến lược truy nhập CSDL Khi người sử dụng đưa ra yêucầu truy nhập bằng một ngôn ngữ dữ liệu nào đó, hệ quản trị CSDL tiếp nhận

và thực hiện các thao tác trên CSDL lưu trữ

-Đối tượng nghiên của CSDL là các thực thể và mối quan hệ giữa các thựcthể Thực thể và mối quan hệ giữa các thực thể là hai đối tượng khác nhau vềcăn bản Mối quan hệ giữa các thực thể cũng là một loại thực thể đặc biệt.Trong cách tiếp cận CSDL quan hệ người ta dựa trên cơ sở lý thuyết đại sốquan hệ để xây dựng các quan hệ chuẩn khi kết nối không tổn thất thông tin

và khi biểu diễn dữ liệu là duy nhất Dữ liệu được lưu trữ trong bộ nhớ củamáy tính không những phải tính đến yếu tố về tối ưu không gian lưu trữ màphải đảm bảo tính khách quan, trung thực của dữ liệu hiện thực Nghĩa là phảiđảm bảo tính nhất quán của dữ liệu và giữ được sự toàn vẹn của dữ liệu

*Những ưu điểm của CSDL.

-Giảm bớt dư thừa dữ liệu trong lưu trữ

-Tổ chức lưu trữ dữ liệu theo lý thuyết CSDL sẽ tránh được sự không nhấtquán trong lưu trữ dữ liệu và đảm bảo được tính toàn vẹn của dữ liệu

-Sự không nhất quán dữ liệu trong lưu trữ

-Tổ chức lưu trữ dữ liệu theo lý thuyết CSDL có thể triển khai đồng thờinhiều ứng dụng trên cùng một CSDL

-Tổ chức dữ liệu theo lý thuyết CSDL sẽ thống nhất các tiêu chuẩn thủ tục

và các biện pháp bảo vệ an toàn dữ liệu

1.5.3.Các phương pháp xây dựng CSDL

-Phương pháp xây dựng CSDL theo mô hình tệp

-Phương pháp xây dựng CSDL theo mô hình quan hệ đối tượng trên nềncông nghệ ARCGIS

-Phương pháp xây dựng CSDL theo mô hình quan hệ đối tượng nguồn mởPostGIS /PostgreSQL

1.5.4.Cơ sở dữ liệu trong GIS

Cấu trúc CSDL là khái niệm đề cập tới cách tổ chức dữ liệu thành các file dữliệu Cơ sở dữ liệu GIS gồm hai phần cơ bản là dữ liệu không gian ( dữ liệubản 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

1.5.4.1.CSDL không gian.

- CSDL không gian : là CSDL 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 cókích thước vật lý nhất định Nếu là những CSDL không gian địa hình thì đó lànhững dữ liệu phản ánh những đối tượng có trên bề mặt trái đất Cấu trúc dữliệu này được mô tả thông qua ba dạng cơ bản: điểm, đường và vùng

Số liệu không gian là những mô tả số của hình ảnh bản đồ, chúng bao gồmtọa độ, quy luật và các ký hiệu dùng để xác định hình ảnh của bản đồ cụ thểtrên từng bản đồ Hệ thống thông tin địa lý dùng các số liệu không gian đểtạo ra một bản đồ hay hình ảnh bản đồ trên màn hình hoặc trên giấy thông quathiết bị ngoại vi

Hình 1.4.Hình ảnh mô hình Raster và mô hình Vector

-Mô hình dữ liệu Vector:

Là các tọa độ (X,Y) hoặc là các quy luật tính toán tọa độ và nối chúng thànhcác đối tượng trong một hệ thống tọa độ nhất định

Tất cả các đối tượng đồ họa được quy về ba đối tượng cơ bản là: điểm,đường và vùng

+ Kiểu điểm: Một tọa độ ( x,y) trong 2D hoặc một tọa độ ( x,y,z ) trong3D

+ Kiểu đường: Danh sách các tọa độ x1y , x2y2, …xnyn hoặc là một hàmtoán học, 1 chiều, tính được chiều dài

+ Kiểu vùng: Tập các đường khép kín, 2 chiều, tính được chu vi và diệntích

- Mô hình dữ liệu Raster

Cấu trúc dạng Raster mô tả vùng bề mặt trái đất bằng một mảng 2 chiều( hàng, cột ) Mỗi một phần tử của mảng là một ô (pixel ) Mỗi pixel thểhiện một vùng có diện tích nhỏ nhất của bề mặt cần mô tả Một pixel đượcxác định tọa độ x,y và một giá trị nào đó Đối tượng điểm thể hiện bằngmột pixel Mỗi một đường thể hiện bằng một dãy các pixel nối nhau có

cùng giá trị Vùng là một tập hợp các ô kề nhau có cùng giá trị Mô hình

dữ liệu Raster có các đặc điểm:

+ Các điểm được xếp liên tiếp từ trái qua phải và từ trên xuống dưới + Mỗi một điểm ảnh ( pixel ) chứa một giá trị

+ Mỗi tập các ma trận điểm và giá trị tương ứng tạo thành một lớp(layer)

+ Trong CSDL có thể có nhiều lớp

Mô hình dữ liệu Raster là mô hình dữ liệu GIS được dùng tương đối phổbiến trong các bài toán về môi trường, quản lý tài nguyên thiên nhiên Môhình dữ liệu Raster chủ yếu dùng để phán ánh các đối tượng dạng vùngphân loại, chồng xếp

Các nguồn dữ liệu xây dựng dữ liệu Raster có thể bao gồm: quét ảnh, ảnhhàng không, ảnh viễn thám, chuyển từ dữ liệu Vector sang , lưu trữ dữ liệudạng Raster, nén theo hàng ( Run lengh coding), nén theo chia nhỏ thànhtừng phần ( Quadree), nén theo ngữ cảnh ( Fractal)

1.5.4.2 Dữ liệu thuộc tính

Thông tin thuộc tính hay còn gọi là thông tin phi không gian là những mô

tả về đặc tính, đặc điểm và các hiện tượng xảy ra tại các vị trí địa lý xácđịnh Một trong các chức năng đặc biệt của công nghệ GIS là khả năng của

nó trong việc liên kết và xử lý đồng thời giữa dữ liệu bản đồ và dữ liệuthuộc tính Thông thường hệ thống thông tin địa lý có 4 loại thông tinthuộc tính:

-Đặc tính của đối tượng: liên kết chặt chẽ với các thông tin không gian

có thể thực hiện SQL ( Structure Query Language ) và phân tích

-Số liệu hiện tượng, tham khảo địa ly: miêu tả những thông tin, các hoạtđộng thuộc vị trí xác định

-Quan hệ giữa các đối tượng trong không gian có thể đơn giản hoặc phứctạp ( sự liên kết, tương thích, mối quan hệ đồ hình giữa các đối tượng )

1.5.4.3 Mối liên kết dữ liệu

Mối liên kết dữ liệu thuộc tính và dữ liệu không gian có thể được thựchiện bằng cách đặt dữ liệu thuộc tính và đúng vị trí của dữ liệu không gian.Cách thứ hai để thực hiện mối liên hệ này là sắp xếp các dữ liệu khônggian và dữ liệu thuộc tính theo cùng một trình tự, sau đó gắn mã duy nhấtcho cả hai loại dữ liệu Mối liên kết đảm bảo cho mỗi đối tượng bản đồđều được gắn liền với các thông tin thuộc tính, phản ánh đúng hiện trạng

và các điểm riêng biệt của đối tượng, đồng thời qua đó người sử dụng dễdàng tra cứu, tìm kiếm và chọn lọc các đối tượng theo yêu cầu thông qua

bộ xác định hay chỉ số index Như vậy hệ thống thông tin địa lý là môitrường quản lý và xử lý các thông tin không gian và thông tin thuộc tính từ

hệ thống định vị vệ tinh và hệ thống đo ảnh số trong hệ thống CSDL đồngnhất

CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU

NỀN THÔNG TIN ĐỊA LÝ TỪ BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH

2.1 Khái quát về bản đồ địa hình ( BĐĐH )

2.1.1 Khái niệm về bản đồ địa hình

Bản đồ địa hình là hình ảnh thu nhỏ và được khái quát hóa một phần rộnglớn bề mặt quả đất lên mặt phẳng nằm ngang theo phép chiếu hình bản đồ vớinhững nguyên tắc biên tập khoa học

2.1.2 Bản đồ địa hình dạng số

Bản đồ có thể in ra giấy hoặc được lưu trữ dưới dạng số Bản đồ lưu trữdạng số gọi là bản đồ số

Bản đồ địa hình dạng số có một số đặc điểm chính sau:

- Bản đồ địa hình có khái quát hóa và bằng hệ thống ký hiệu với độ chính xác

và mức độ tỉ mỉ tùy thuộc vào tỷ lệ bản đồ địa hình cần thành lập

- Bản đồ địa hình số chứa đựng thông tin không gian, được quy chiếu về mặtphẳng và thiết kế theo các tiêu chuẩn của bản đồ học

- Dữ liệu bản đồ được thể hiện theo nguyên lý số bằng cấu trúc vector

- Bản đồ số thường lưu trong đĩa cứng của máy tính điện tử để làm việc trựctiếp, lưu trong đĩa CD-ROM, DVD,USB , để bảo quản dữ liệu, để chuyểngiao đi nơi khác

- Bản đồ số có thể thể hiện dưới dạng bản đồ tương tự nếu in ra giấy

- Bản đồ số có tính linh hoạt cao trong sử dụng bởi:

+ Thông tin thể hiện trên bản đồ số được thường xuyên cập nhật và hiệuchỉnh

+ Bản đồ số có thể in ra ở các tỷ lệ khác nhau

+ Bản đồ số có thể sửa đổi ký hiệu hoặc điều chỉnh kích thước dễ dàng

+ Có thể tách lớp hoặc chồng xếp các lớp thông tin trên bản đồ

+ Cho phép phân tích, chế biến thành một dạng bản đồ mới

+ Bản đồ số phản ánh thông tin không gian không hạn chế thông qua các lớpthông tin CSDL.

- Cho phép tự động hóa quy trình công nghệ thành lập bản đồ

- Có quy tắc bảo vệ dữ liệu để tránh bị mất dữ liệu do sự cố kỹ thuật, hoặc bịsửa chữa thông tin gốc

- Khâu biên tập dữ liệu và biên vẽ ban đầu tuy có nhiều khó khăn, phức tạp,nhưng khâu sử dụng về sau lại có nhiều thuận lợi và mang lại hiệu quả cao cả

về thời gian lẫn chi phí

Nói chung, bản đồ địa hình dạng số có rất nhiều ưu điểm, nhu cầu sử dụngngày càng nhiều, bản đồ địa hình dạng số là kết quả của sự phát triển bản đồtruyền thống ở trình độ cao Tuy nhiên để thành lập bản đồ số cần phải xâydựng các chuẩn, là những quy định chặt chẽ nhằm đảm bảo sự thống nhấttrong mô tả và lưu trữ nội dung thông tin bản đồ

2.1.3 Những khác biệt cơ bản của bản đồ số và dữ liệu địa lý

Cấu trúc dữ liệu địa lý được xây dựng dựa trên danh mục đối tượng địa

lý cơ sở Quốc gia, các nguyên tắc lập danh mục đối tượng, nguyên tắc xâydựng lược đồ ứng dụng…

a Các nguyên tắc thể hiện đối tượng bản đồ và đối tượng địa lý trong môi trường đồ họa

Điểm giống nhau:

Mỗi đối tượng trên thực địa được khái quát hóa theo quan niệm của đốitượng địa lý hay bản đồ đều được ghi nhận theo các kiểu hình học nhất định.Tùy thuộc vào độ lớn của đối tượng để mô tả độ lớn về không gian (chiều dài,rộng, độ cao) hoặc chỉ mô tả vị trí đối tượng (trong bản đồ gọi là đối tượngphi tỷ lệ)

Dù là đối tượng thuộc nội dung bản đồ hay đối tượng địa lý đều được mô tảphân biệt trong các môi trường đồ họa thông qua các nguyên tắc hiển thị:Lớp, màu, lực nét, tên kí hiệu

Trong nội dung bản đồ hay nội dung dữ liệu, đối tượng đủ lớn có thể

được mô tả hoàn chỉnh đồ hình của nó (dài, rộng); đối tượng không đủ lớn cóthể được mô tả một chiều (thường là chiều dài), còn chiều rộng không mô tả.

Điểm khác nhau:

Phương pháp để thể hiện đối tượng bản đồ chỉ mang tính trình bày quanđiểm hiển thị, không chú trọng chuẩn hóa đến kiểu hình học, ví dụ: để trìnhbày nhà theo tỷ lệ, trên bản đồ chỉ cẩn hiển thị trên màn hình mày vi tính hoặc

in ra trên giấy đồ hình nhà (có thể dùng đường nét kiểu linestring, có thể hiểushape) không quy định chặt chẽ Nhiều nội dung bản đồ thể hiện bằng ghi chúđược bố trí gần đối tượng, nhưng chỉ tương đối không chỉ ra chính xác chođối tượng nào (điểm nào, đoạn nào…) Trong khi đó mỗi đối tượng trên thựcđịa được khái quát hóa thành loại đối tượng địa lý (Feature type) cùng vớikiểu mô tả không gian (hình học) và các thuộc tính (nhận dạng đối tượng,định tính định lượng) kèm theo được quy định cụ thể trong danh mục đốitượng địa lý Giữa các loại đối tượng địa lý có sự ràng buộc với nhau về quan

hệ, mọi yêu cầu về cấu trúc dữ liệu, ràng buộc về chất lượng dữ liệu địa lýđược quy định thông qua lược đồ ứng dụng

Nội dung bản đồ không có các lớp đối tượng sau:

Lớp phủ bề mặt

Lớp mạng lưới tim đường bộ

Mỗi đối tượng thực địa khi đo đạc thành lập bản đồ đều theo quy định thểhiện nội dung trong mẫu kí hiệu bản đồ, không đòi hỏi nhất quán vềkiểu hình học cho đối tượng Nhưng đối tượng địa lý phải tuân theo mô

tả, định nghĩa từng loại đối tượng và phải nhất quán trong toàn bộ cácđối tượng trong cùng loại Đối tượng bản đồ cung cấp thông tin thôngqua hiển thị đồ họa thuần túy do đó không đòi hỏi phải tường minh, rõràng cho từng đối tượng khi thể hiện đồ họa

Đối với loại đối tượng địa lý (Feature Type) quy định bắt buộc như sau:

 Khi độ lớn đối tượng đủ lớn (theo quy định), phải mô tả đầy đủ kíchthước đối tượng (chiều dài, rộng), bằng kiểu hình học dạng vùng (shape hoặc

complex shape) Khi đối tượng không đủ lớn (thường mặt cắt ngang hẹp) chỉ

mô tả chiều dài bằng kiểu Linestring (GM_Curve) Theo nguyên tắc này khi

tổ chức thi công xây dựng dữ liệu cần lưu ý: Cùng một loại đối tượng địa lý,tương ứng với 1 mã đối tượng (được phân biệt với các loại đối tượng địa lýkhác bằng định nghĩa thông qua mô tả trong danh mục và lược đồ ứng dụng)nhưng được tổ chức thành 2 kiểu hình học khác nhau (tương ứng với 2 lớp đốitượng)

Ví dụ: Lớp mặt đường bộ có thể được tổ chức thành lớp mặt đường kiểuvùng (khi có mô tả GM_surface) và lớp mặt đường kiểu đường (khi có mô tảGM_Curve)

-Đồ hình đối tượng vẽ phi tỷ lệ luôn có kiểu điểm (Point) Nghĩa là: Khikhông chỉ ra được cả độ dài, rộng của đối tượng thì chỉ ra vị trí đối tượng.Không được dùng kí hiệu kiểu đường (linestring) để mô tả đối tượng phi tỷ lệ

- Các đối tượng địa lý phải có quan hệ với nhau, ví dụ: không có cầu lửng lơkhông thuộc đoạn đường nào cả

+Phân loại đối tượng bản đồ và địa lý đều theo chủ đề tương tự nhau nhưngcách tổ chức dữ liệu khác nhau: Bản đồ tổ chức phân lớp nội dung chủ yếuphục vụ tách bản chế in; trong khi đó đối tượng địa lý tổ chức phân loại phục

vụ chuẩn hóa nội dung, quản lý chất lượng dữ liệu (về độ chính xác và quan

hệ không gian) đồng thời hướng tới đối tượng sử dụng sau này trong côngnghệ tin học (phát triển ứng dụng phần mềm trên nền thông tin địa lý)

+Dữ liệu bản đồ chú trọng trình bày, dữ liệu địa lý chú trọng nhu cầu sửdụng thông tin của từng loại nội dung: Lớp thông tin nào đã xây dựng thì phảichuẩn hóa theo yêu cầu Dữ liệu địa lý quy định chặt chẽ, không phụ thuộcvào mức độ dung nạp của từng loại tỷ lệ

+Từ nội dung từng loại dữ liệu địa lý được xây dựng theo danh mục đốitượng địa lý (đã khái quát hóa và đề xuất từ nội dung bản đồ địa hình cùng tỷlệ), thiết kế ý tưởng thể hiện đối tượng địa lý sao cho mức độ nội dung thôngqua hiển thị đồ họa của 2 loại dữ liệu bản đồ và địa lý tương đương nhau

+Khi chuyển đổi nội dung bản đồ về dữ liệu địa lý phải đảm bảo cấu trúc nộidung thông tin tương đương, độ chính xác của một số đối tượng đã xê dịch dotổng hợp được phép giữ nguyên như bản đồ gốc.

b Sự khác biệt về quy định áp dụng kiểu hình học và mật độ, độ chính xác đối tượng.

Kiểu

điểm

(Point)

- Áp dụng chủ yếu cho đối tượng

phi tỷ lệ nhưng vẫn có cho cả đối

tượng nửa tỷ lệ và theo tỷ lệ

(giống theo tỷ lệ, cầu )

- Tâm cell đặt chính xác cho vị

đường, kênh mương nửa tỷ lệ),

các đối tượng kiểu đường ranh

giới như: bờ nước, mép nước…

- Có xê dịch trong hạn sai, có

tổng hợp lấy bỏ

- Áp dụng cho ĐT vẽ nửa tỷ lệ vàcác đối tượng kiểu đường ranh giớinhư: bờ nước, mép nước…

- Các nội dung phải được xác địnhchính xác, không xê dich, khôngtổng hợp, không lấy bỏ và phảimang tính hệ thống

Kiểu

vùng

-Áp dụng cho đối tượng vẽ theo

tỷ lệ: Nhà, sân, nền đường, kênh

mương… tùy theo tác nghiệp,

không bắt buộc và nhất quán cho

từng loại đối tượng

Áp dụng bắt buộc cho tất cả các đốitượng vẽ theo tỷ lệ: nhà, khối nhà,kênh mương khi xác định được cả

độ dài và rộng

- Các vùng thực vật được tạo từ

ranh giới thực vật, đường bờ,

mép ao, hồ, sông, biển, bên trong

có kí hiệu trải dày hoặc đặt rải

Không mô tả độc lập từng vùngcho từng đối tượng Xây dựng dữliệu thông qua quan hệ Topology:Mỗi vùng được xác định bằng quan

rác Mỗi đối tượng được mô tả

bằng một vùng độc lập theo

đường ranh giới đã được xác

định

hệ cạnh – nút – cạnh Bên trongphạm vi mỗi vùng có gán mã phânloại đối tượng

Ghi

chú

thuyết

minh

Thuyết minh các thông tin định

lượng: độ sâu, rộng, chiều dài…

Không có lớp ghi chú thuyết minh,thông tin định lượng gán trực tiếpcho đối tượng

Tên

riêng

Tên địa danh: sơn văn, thủy văn,

dân cư, kinh tế - xã hội

Trong CSDL nền, không có gói dữliệu địa danh Nhưng vẫn phải thunhận đầy đủ các thông tin thuộc vềđịa danh và nhập vào trường “ten”của đối tượng theo danh mục quyđịnh

c Định dạng sản phẩm:

Sản phẩm bản đồ số luôn cần một môi trường đồ họa để trình bày (thể hiện)nội dung theo một quy chuẩn trình bày nhất định phụ thuộc vào khả năngdung nạp thông tin tương ứng với loại tỷ lệ đủ cho nhu cầu khai thác nào đó.Thông tin bản đồ ở dạng “tĩnh” và chỉ bao gồm những gì người sử dụng cóthể nhìn thấy được (đọc) trên màn hình máy tính hoặc được in trên giấy Khigiao nộp sản phẩm bản đồ chỉ cần thư viện kí hiệu kèm theo một môi trường

đồ họa nào đó mà người sử dụng có thể hiểu và đọc được các file bản đồ số.Thông tin trên bản đồ tương ứng với không gian thực địa tại một thời điểmthiết lập (điều vẽ) đối tượng bản đồ Sản phẩm bản đồ được hiện chỉnh hoặclàm mới định kỹ theo kế hoạch nhà nước

Môi trường đồ họa chỉ là một phương thức trình bày dữ liệu (tương tự bảnđồ) nhưng không phụ thuộc vào loại tỷ lệ mức độ thông tin của tập dữ liệu.Bên cạnh đó ưu thế cơ bản của dữ liệu là người sử dụng có thể tiến hành hàngloạt các bài toán phân tích không gian, thuộc tính để làm gia tăng giá trị

thông tin Dữ liệu địa lý có chung mô hình cấu trúc dữ liệu dễ dàng chia sẻ,cập nhật thông tin giữa các ngành, lĩnh vực, Quốc gia, lãnh thổ mà không phụthuộc vào định dạng phần mềm nào cả.

2.2 Nội dung bản đồ địa hình

2.2.1.2.Tỷ lệ bản đồ

Tỷ lệ bản đồ là xác định mức độ thu nhỏ giữa bề mặt bản đồ và phạm vitương ứng mà nó thể hiện ở thực địa Tỷ lệ bản đồ quyết định độ chính xác đo

vẽ cũng như mức độ đầy đủ, chi tiết nội dung của bản đồ

Phân loại bản đồ địa hình: Đối với BĐĐH tỷ lệ lớn từ 1:5.000 đến 1:500 hoặclớn hơn, BĐĐH tỷ lệ trung bình từ 1:10.000 đến 1:5.0000 và BĐĐH tỷ lệ nhỏ

từ 1:100.000 và nhỏ hơn,

2.2.1.3.Chia mảnh và đánh số hiệu bản đồ địa hình

- Danh pháp của tờ bản đồ địa hình: Vì kích thước của BĐĐH tỷ lệ lớn là

có hạn(thường là 50X50 hoặc 60X60cm) nên để biểu thị cho một vùng đấtrộng lớn phải có nhiều mảnh bản đồ ghép lại Để tiện trong việc đo vẽ, quản

lý và sử dụng người ta quy định một hệ thống ký hiệu riêng biệt để đánh sốhiệu cho từng loại bản đồ với từng khu vực và tỷ lệ khác nhau Số hiệu của tờbản đồ được gọi là danh pháp của nó

- Quy định quốc tế về danh pháp của bản đồ 1:1.000.000: Theo kinh tuyến,

chia quả đất thành 60 cột, mỗi cột có kinh sai ∆λ=6˚ (cột thứ nhất có kinhλ=6˚ (cột thứ nhất có kinhtuyến gốc Greenwich) được đánh số thứ tự là 31 và tăng dần sang phía Đông,nghĩa là số thứ tự cột chênh với thứ tự múi trong phép chiếu hình Gauss là 30.Như ta đã biết Việt Nam nằm chủ yếu múi thứ 18, 19 và 20 nên tương ứngvới các cột 48, 49 và 50

Theo vĩ tuyến, từ xích đạo về hai cực quả đất chia thành 22 hàng, mỗihàng có vĩ sai ∆λ=6˚ (cột thứ nhất có kinhφ= 4˚ và đánh số thứ tự theo chữ in hoa Latinh A, B, C,…V.Việt Nam có vĩ độ từ khoảng 7˚(một số đảo thuộc quần đảo Trường sa) đến23˚5 (Lũng Cú, tỉnh Hà Giang) nên nằm ở các hàng B, C, D, E, F

Như vậy, sau khi chia cột và hàng ta nhận được các mảnh hình thangcong trên mặt cầu có kích thước Δφ= 4˚ và Δλ = 6˚ Hình thang cong nàyđược chiếu lên mặt phẳng chiếu hình theo tỷ lệ 1:1.000.000 ta được tờ bản đồ

có danh pháp quy định với số thứ tự hàng, số thứ tự cột và địa danh

- Quy định của Việt Nam về danh pháp bản đồ địa hình: Đối với mảnh

bản đồ tỷ lệ 1:2.000 thuộc đối tượng bản đồ tỷ lệ lớn có cách chia mảnh vàđánh số hiệu như sau:

+ Chia mảnh từ mảnh bản đồ 1:1.000.000 (tỷ lệ nhỏ), chia thành 144 mảnh(12 X12) bản đồ tỷ lệ 1:100.000 có kích thước Δφ = 20’ và Δλ = 30’ và đánh

số hiệu bằng chữ số Ả Rập 1,2,…144

+ Chia mảnh từ bản đồ tỷ lệ 1:100.000 (tỷ lệ trung bình), chia thành 4 mảnh(2X2) bản đồ tỷ lệ 1:50000 với ký hiệu A, B, C, D và có kích thước Δφ = 10’

và Δλ = 15’ Từ mảnh bản đồ tỷ lệ 1:50.000 được chia thành 4 mảnh tỷ lệ

1:25.000 với ký hiệu a, b, c, dữ liệu với Δφ =5’ và Δλ = 7’30” Từ mảnh bản

đồ 1:25.000 chia thành 4 mảnh 1:10.000 với ký hiệu1,2,3,4 và có kích thước

Δφ = 2’30” và Δλ = 3’45”

2.2.1.4 Lưới tọa độ

- Lưới tọa độ địa lý (lưói kinh vĩ tuyến): Trên bản đồ dùng để xác định tọa

độ địa lý của các điểm Khung trong tờ bản đồ địa hình tỷ lệ 1:10.000 chính làcác đường kinh vĩ tuyến

- Lưới tọa độ vuông góc (lưới km): Dùng để xác định tọa độ vuông góc của

các điểm Lưới được tạo bởi các đường thẳng song song vuông góc với nhau.Kinh tuyến giữa là trục X, xích đạo là trục Y Để tránh trị số Y âm, người tadịch chuyển ở trục X sang phía Tây 500km Vì vậy khi tính tọa độ Y phải tính

Y = a + 500 km (a là khoảng cách từ kinh tuyến trục tới đối tượng)

2.2.2 Các yếu tố nội dung của BĐĐH

1 Nhóm lớp "Cơ sở toán học" bao gồm khung bản đồ; lưới

kilomet; các điểm khống chế trắc địa; giải thích, trình bày ngoàikhung và các nội dung có liên quan

Tên file: (phiên hiệu)_CS.dgn

2 Nhóm lớp "Dân cư" bao gồm nội dung dân cư và các đối tượng

kinh tế, văn hoá, xã hội

Tên file: (phiên hiệu)_DC.dgn

3 Nhóm lớp "Địa hình" bao gồm các yếu tố dáng đất, chất đất, các

điểm độ cao

Tên file: (phiên hiệu)_DH.dgn

4 Nhóm lớp "Thủy hệ" bao gồm các yếu tố thủy văn và các đối

tượng liên quan

Tên file: (phiên hiệu)_TH.dgn

5 Nhóm lớp "Giao thông" bao gồm các yếu tố giao thông và các

thiết bị phụ thuộc

Tên file: (phiên hiệu)_GT.dgn

6 Nhóm lớp "Ranh giới" bao gồm đường biên giới, mốc biên giới;

địa giới hành chính các cấp; ranh giới khu cấm; ranh giới sửdụng đất

Tên file: (phiên hiệu)_RG.dgn

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

thực vật

Tên file: (phiên hiệu)_TV.dgn

2.3.Giải pháp kỹ thuật xây dựng CSDL nền Địa lý từ BĐĐH dạng số tỷ lệ 1:10.000

2.3.1.Giải pháp kỹ thuật xây dựng CSDL nền địa lý từ BĐĐH dạng số.

Sử dụng phần mềm Microstation, các chức năng tự động soát sửa lỗi(MRFCLEAN, MRFFLAG, MRFJOINT) và các phần mềm chuyên dụng nhưepolygol để biên tập, chỉnh sửa đối tượng địa lý trong môi trườngMicrostation Từ thông tin hiện có của sản phẩm bản đồ địa hình dạng số đãđược phân loại theo 7 nhóm lớp là Cơ sở, Dân cư, Địa hình, Thuỷ hệ, Giaothông, Thực vật, Ranh giới, đáp ứng phần lớn nội dung xây dựng CSDL nềnđịa lý Sau khi biên tập, chỉnh sửa đối tượng đồ hoạ, thành lập dữ liệu địa lýgốc ở dạng “Vectomap” theo một qui định thống nhất có đủ điều kiện để kiểmsoát được đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật tiêu chuẩn hình học, tính đầy đủ, chínhxác của nội dung và phân loại đối tượng Với nguồn thông tin bản đồ được sửdụng để xây dựng dữ liệu địa lý cần phải có những giải pháp thực hiện nhưsau: Thiết kế một bộ dữ liệu có thể bao gồm nhiều gói và được tiến hành đồngthời theo các qui trình thống nhất đảm bảo liên kết dữ liệu trong toàn khu vực.Quá trình tác nghiệp có thể được thực hiện theo đơn vị mảnh hoặc một cụmcác mảnh nhưng phải đảm bảo tính liên tục của đối tượng (đặc biệt là dạngđường, vùng) trong toàn khu vực địa lý Lọc thông tin từ nội dung bản đồ để

xây dựng đối tượng địa lý bằng các phương pháp bán tự động cho phép vừalọc vừa kiểm soát chất lượng dữ liệu bản đồ gốc Đối tượng nội dung bản đồcần được chuẩn hoá về yếu tố hình học và thông tin định tính định lượng theocách thức được chỉ ra cho từng loại đối tượng (Feature type) để đảm bảo đápứng theo mô hình cấu trúc dữ liệu.

2.3.2.Hình thành dữ liệu ban đầu cho CSDL nền địa lý.

Sản phẩm dữ liệu địa lý có mức độ thu nhận thông tin theo qui định mô tả sảnphẩm theo yêu cầu trong cấu trúc danh mục đối tượng cho loại CSDL1:10.000 Mức độ thông tin của các loại CSDL nền địa lý cũng tương đươngvới dung lượng thông tin của sản phẩm bản đồ địa hình tỷ lệ 1:10.000 nhưng

có khác nhau về mô hình quản lý, cấu trúc dữ liệu Như vậy, việc xây dựngsản phẩm dữ liệu địa lý từ BĐĐH số là một giải pháp có tính ưu việt để đápứng đồng thời nhiều mục đích sử dụng thông tin hiện nay Đối với nguồnthông tin đầu vào là bản đồ địa hình số, dữ liệu địa lý được xây dựng từ bản

đồ gốc dạng số với những nhiệm vụ cơ bản sau:

- Tách lọc, lựa chọn đối tượng nội dung bản đồ để phục vụ xây dựng đốitượng thông tin địa lý Tổ chức lại dữ liệu bản đồ phục vụ xây dựng các gói

dữ liệu chỉ ra trong mô hình cấu trúc dữ liệu thuộc Qui định kỹ thuật CSDLnền địa lý 1:10.000 đã ban hành

- Chỉnh sửa những đối tượng phục vụ xây dựng dữ liệu địa lý bao gồm: kiểu(type) đối tượng hình học: điểm, đường, vùng, ghi chú, kèm theo các thuộctính (Attributte) được chỉ ra cụ thể cho từng loại đối tượng trong các tài liệuhướng dẫn biên tập nội dung bản đồ địa hình; rà soát và gán thông tin địnhtính, định lượng cho đối tượng địa lý từ ghi chú thuyết minh của bản đồ; hìnhthành các nhóm đối tượng địa lý theo qui định trong mô hình cấu trúc dữ liệu

- Chuyển đổi thuộc tính hình học của đối tượng nội dung bản đồ phục vụ phânloại đối tượng địa lý bao gồm các thông tin thuộc tính cần thiết cho mỗi loạitheo qui định trong danh mục đối tượng địa lý nền 1:10.000 Sắp xếp đốitượng để phục vụ chuẩn hoá quan hệ hình học của các đối tượng địa lý, quan

hệ không gian giữa các loại đối tượng (Topology) theo qui định trong môhình cấu trúc dữ liệu.

- Tạo mới những lớp đối tượng địa lý còn thiếu Ví dụ: tim đường, phủ bềmặt,

- Xác minh, cập nhật, bổ sung, hoàn thiện những lớp thông tin

- Cập nhật thông tin thực địa, hoàn chỉnh DLĐL gốc trong môi trường đồ họa

- Đánh giá chất lượng dữ liệu trong môi trường đồ hoạ, hoàn thiện các nộidung qui định trong báo cáo theo dõi chất lượng biên tập cho từng đơn vị sảnphẩm

2.3.3.Chuẩn hóa dữ liệu nền thông tin địa lý

Chuẩn hóa dữ liệu nền thông tin địa lý nhằm tạo ra một bộ dữ liệu đã

được quy chuẩn có thể đáp ứng được nhiều mục tiêu khác nhau như: Biên tậpbản đồ địa hình (bản đồ địa hình truyền thống), xây dựng CSDL thông tin địa

lý phục vụ các ứng dụng hệ thông tin địa lý (GIS),… mà không cần phải mấtnhiều thời gian và kinh phí Dữ liệu đã được chuẩn hóa là tiền đề rất quantrọng cho việc xây dựng một cơ sở dữ liệu thông tin địa lý Quốc gia thốngnhất Để đạt được các mục tiêu trên, việc chuẩn hóa dữ liệu thông tin địa lýphải tuân thủ nghiêm ngặt các yêu cầu về quy định áp dụng chuẩn thông tinđịa lý cơ sở Quốc gia và lưu ý thêm một số yêu cầu sau:

- Mức độ chi tiết đối tượng đầy đủ theo qui định của danh mục dữ liệuđịa lý cơ sở tương đương với mức độ chi tiết của bản đồ địa hình cùng tỷ lệ(1:10.000 hoặc 1:5000)

- Độ chính xác phải đảm bảo giữ nguyên như gốc đo vẽ trên mô hình lậpthể, không được khái quát hoá, xê dịch, lấy bỏ, chỉnh sửa…

- Dữ liệu phải được làm sạch tối đa đảm bảo hầu hết các tiêu chuẩn hình họccủa các lớp đối tượng cần có và đảm bảo mô hình cấu trúc dữ liệu theo Qui chuẩn

- Đối tượng phải kèm theo thông tin thuộc tính tương đương với mức địnhtính, định lượng của nội dung bản đồ và được thể hiện theo các qui định chặt chẽ,thống nhất để đảm bảo việc chuyển đổi tự động sang các phần mềm GIS sau này

- Qui định thể hiện đối tượng phải được chi tiết và thống nhất nhằm đáp ứng khảnăng tự động hoá cao nhất khi xây dựng các gói dữ liệu địa lý bằng các phầnARCGIS.

2.3.4.Hoàn thiện cơ sở dữ liệu nền thông tin địa lý 1:10.000

Hoàn thiện CSDL nền địa lý được thực hiện sau khi dữ liệu địa lý gốc đãđược kiểm tra, chỉnh sửa và hoàn thiện Giải pháp công nghệ phải được lựachọn sao cho bảo lưu được 100% độ chính xác của đối tượng địa lý đã đượcbiên tập trong môi trường đồ họa và tận dụng triệt để các thông tin thuộc tính

đi kèm Các nhiệm vụ cơ bản phải thực hiện tiếp theo là:

- Tạo lập một CSDL địa lý tương ứng với một khu vực địa lý cần làm dữ liệu,bao gồm các thông số mô tả về lưới chiếu, độ chính xác biểu thị đối tượng,miền giá trị (DOMAIN).v.v

- Trong một CSDL thiết kế từng gói dữ liệu theo cấu trúc đưa ra trong lược đồ

đã thiết kế, cấu trúc các trường thông tin thuộc tính tương ứng, các cấu trúcbảng thống kê thuộc tính (Infortable) đi kèm

- Xây dựng các lớp thông tin kiểm soát tiêu chuẩn hình học của dữ liệu(TOPOLOGY RULE) cho các lớp theo qui định, bằng các phần mềm GIS

- Nhập dữ liệu vào các gói đã nêu ở trên và kiểm soát chất lượng dữ liệu đồhoạ ghi nhận kết quả

- Kết nạp thông tin thuộc tính đã được tổng hợp từ dữ liệu địa lý gốc cho từngloại ĐTĐL, kiểm soát đánh giá chất lượng dữ liệu địa lý, ghi nhận kết quả

Bảng 2.1: Các tiêu chí đánh giá chất lượng dữ liệu địa lý

Loại tiêu chí Loại chỉ tiêu đánh giá Mô tả

Mức độ đầy

đủ thông tin

Mức độ đầy đủ thông tin Thể hiện sự thiếu hay thừa đối

tượng địa lý, thuộc tính của đốitượng địa lý và quan hệ giữa cácđối tượng địa lý với nhau

Mức độ Bảo toàn miền giá trịMức độ tuân thủ mô hìnhtopology của tập dữ liệu

Thể hiện mức độ tuân thủ môhình cơ sở dữ liệu, mô hìnhtopology của tập dữ liệu, mức

độ Bảo toàn miền giá trị đối vớicác thuộc tính nhận giá trị trongmột miền giá trị cụ thể

lý thông qua hai tiêu chí:

Độ chính xác vị trí tuyệt đối: Sosánh vị trí của đối tượng với một

vị trí được xem là chính xác

Độ chính xác vị trí tương đối: Sosánh vị trí của đối tượng với vị trícủa các đối tượng lân cận mà vị trícủa chúng được xem là chính xác

Độ chính xác

chủ đề

Mức độ chính xác về loại đốitượng

Mức độ chính xác thông tincủa các thuộc tính định lượngMức độ chính xác thông tincủa các thuộc tính phi địnhlượng

Thể hiện độ chính xác về phânloại đối tượng của các đối tượngđịa lý trong từng loại đối tượng,

về giá trị của các thuộc tínhđịnh lượng cũng như các thuộctính phi định lượng

2.3.5.Kiểm tra nghiệm thu, đánh giá chất lượng sản phẩm

-Yêu cầu chất lượng sản phẩm.

Việc chuyển đổi được thực hiện bằng phần mềm nhưng vẫn phải kiểm soátđược chất lượng dữ liệu, cụ thể như sau:

Các yêu cầu về hệ quy chiếu tọa độ của đối tượng địa lý phải đảm bảo quyđịnh của hệ tọa độ VN2000 và hệ độ cao quốc gia và đồng nhất với dữ liệubản đồ địa hình ( sản phẩm được xây dựng từ nguồn dữ liệu địa lý gốc )

Độ chính xác về hình học của đối tượng: độ sai lệch về vị trí điểm bất kỳthuộc đối tượng địa lý phải đảm bảo không vượt quá hạn sai của độ phân giải

-Phương pháp để tiến hanh kiểm tra chất lượng dữ liệu có thể là:

Kiểm tra trực tiếp CSDL ở khuân dạng sản phẩm đã đóng gói giao nộp theocác quy chuẩn về phân loại đối tượng, thuộc tính, độ chính xác quan hệ khônggian (Topology) bằng phần mềm tự động và đưa ra các báo cáo về số lỗi cònlại

Kiểm tra CSDL bằng các phần mềm GIS thương mại như ARCMAP,ARCVIEW

Kiểm tra bằng các phần mềm độ họa cho chức năng tương đương