Khai thác và ứng dụng công nghệ gis trong quản lý và vận hành lưới điện cao thế

GIS cũng giúp giả lập trạng thái hoạt động hiện hữu của các tuyến dây, có thể thao tác chuyển tải cắt điện các tuyến dây thể hiển trên máy tính trước khi thao tác thực tế… Hiện nay, trên

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)

1 PGS TS NGUYỄN BỘI KHUÊ

2 TS VÕ NGỌC ĐIỀU

3 TS HỒ VĂN HIẾN

4 TS TRƯƠNG VIỆT ANH

5 TS NGUYỄN VĂN LIÊM

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Bộ môn quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sữa chữa (nếu có)

Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành

Tp.HCM, ngày 24 tháng 12 năm 2011

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: NGUYỄN THÀNH HUY Phái: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 05-08-1977 Nơi sinh: TP.HCM

Chuyên ngành: THIẾT BỊ, MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN

MSHV: 10180083

TÊN ĐỀ TÀI: “KHAI THÁC VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS TRONG QUẢN LÝ VÀ VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN CAO THẾ”

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN :

1 Nghiên cứu và khai thác các ứng dụng công nghệ GIS để xây dựng bản đồ lưới điện cao thế và xây dựng một số công cụ để phục vụ cho công tác quản lý và vận hành lưới điện cao thế

2 Nghiên cứu và đề xuất giải pháp trao đổi thông tin giữa hệ thống SCADA

và hệ thống GIS

NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : Ngày…… tháng …… năm 2011

NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : Ngày 24 tháng 12 năm 2011

HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT

Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua

LÝ CHUYÊN NGÀNH

KHOA QL CHUYÊN NGÀNH

LỜI CẢM ƠN

Xin chân thành cảm ơn đến Thầy NGUYỄN HOÀNG VIỆT đã định hướng cho tôi thực hiện đề tài và tận tình hướng dẫn tôi thực hiện luận văn này

Xin chân thành cảm ơn Th.S Nguyễn Hữu Vinh, K.S Lê Hoàng Nhân, K.S Trần Công Đẹp và các anh em đồng nghiệp đã tận tình giúp đỡ và nhiệt tình nghiên cứu cùng tôi trong suốt những ngày tháng tôi thực hiện luận văn tại Tổng Công ty Điện lực TP.Hồ Chí Minh Đồng thời xin chân thành cảm ơn đến lãnh đạo Ban, các anh, chị ở Ban Kỹ Thuật – Tổng Công ty Điện lực TP.HCM đã san sẽ công việc, tạo các điều kiện thuận lợi, cung cấp tài liệu, hướng dẫn, động viên tinh thần tôi trong giai đoạn tôi nghiên cứu thực hiện luận văn

Cuối cùng, một lời cảm ơn sâu sắc và chân thành xin gửi đến toàn thể các thành viên gia đình của tôi đã động viên về tinh thần giúp tôi yên tâm thực hiện và hoàn thành luận văn

Học viên

Nguyễn Thành Huy

MỤC LỤC CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

1.1 Tổng quan: 1

1.2 Tính cần thiết của đề tài: 2

1.3 Mục tiêu nghiên cứu: 3

1.4 Phạm vi nghiên cứu: 4

1.5 Nội dung nghiên cứu: 4

1.6 Ý nghĩa khoa học của đề tài: 5

1.7 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài: 5

CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG DỮ LIỆU NỀN GIS 2.1 Tổng quan về thông tin địa lý: 7

2.1.1 Khái niệm về thông tin địa lý: 7

2.1.2 Nguồn cung cấp thông tin địa lý: 9

2.1.3 Quy trình xử lý thông tin địa lý: 9

2.2 Hệ thống thông tin địa lý: 10

2.2.1 Khái niệm về hệ thống thông tin địa lý: 11

2.2.2 Các thành phần của hệ thống thông tin địa lý: 10

2.2.3 Các chức năng của hệ thống thông tin địa lý: 12

2.2.4 Cấu trúc dữ liệu hệ thống thông tin địa lý: 14

2.2.3.1 Cấu trúc dữ liệu không gian: 14

2.2.3.2 Cấu trúc dữ liệu thuộc tính: 15

2.3 Giải thích thuật ngữ và các cơ sở bản đồ về mặt pháp lý : 16

2.4 Bản đồ Địa hình và Địa chính TP.Hồ Chí Minh: 16

2.4.1 Trình bày về Hệ tọa độ và phép chiếu: 16

2.4.1.1 Hệ qui chiếu trắc địa: 16

2.4.1.2 Phép chiếu bản đồ: 18

2.4.2 Giới thiệu về Hệ tọa độ VN-2000: 20

2.4.3 Bản đồ Địa hình và Địa chính TP.HCM: 21

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG DỮ LIỆU CHUYÊN ĐỀ LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI VÀ PHÂN PHỐI 3.1 Xây dựng lưới điện trung và hạ thế 23

3.1.1 Giới thiệu về Geo Database 23

3.1.2 Xây dựng dữ liệu lưới điện 24

3.1.2.1 Cách tạo một lớp thông tin (Feature Class) lưới điện .24

3.1.2.2 Cấu trúc dữ liệu không gian cho các lớp thông tin lưới điện 25

3.1.2.3 Cấu trúc dữ liệu thuộc tính cho các lớp thông tin lưới điện 25

3.1.3 Thiết lập Quan hệ địa hình học (Topology) cho các lớp thông tin 28

3.1.3.1 Khái niệm về Quan hệ hình học 28

3.1.3.2 Luật Quan hệ hình học 29

3.1.3.3 Thiết lập Quan hệ hình học cho các lớp thông tin lưới điện 33

3.1.4 Thiết lập Quan hệ mạng lưới (Network) cho các lớp thông tin 37

3.1.4.1 Khái niệm về Quan hệ mạng lưới 37

3.1.4.2 Thiết lập Quan hệ mạng lưới cho các lớp thông tin lưới điện 38

3.2 Xây dựng lưới điện cao thế theo hệ tọa độ VN 39 3.2.1 Cấu trúc dữ liệu không gian cho các lớp thông tin (Feature Class)

3.2.2 Cấu trúc dữ liệu thuộc tính cho các lớp thông tin (Feature Class)

lưới điện 42

3.2.2.1 Khảo sát hiện trạng lưới điện 42

3.2.2.2 Thiết kế ý niệm 45

3.2.2.3 Thiết kế luận lý 46

3.2.2.4 Thiết kế vật lý 47

CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS TRONG CÔNG TÁC QUẢN LÝ VÀ VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN CAO THẾ TẠI TP.HCM 4.1 Hiện trạng lưới điện cao thế tại khu vực TP.HCM 66

4.2 Công tác quản lý vận hành lưới điện cao thế 67

4.2.1 Quản lý vận hành 67

4.2.2 Đối với hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS) hiện nay 68

4.3 Kết quả xây dựng bản đồ lưới điện truyền tải trên địa bàn TP 69

4.3.1 Các trạm biến áp và đường dây 220kV trở lên 70

4.3.2 Các trạm biến áp 110kV 71

4.3.3 Các đường dây 110kV 72

4.4 Các công cụ hỗ trợ vận hành lưới điện 73

4.4.1 Công cụ Vận hành lưới điện 73

4.4.2 Công cụ Tìm kiếm và Cập nhật 75

4.4.3 Công cụ Báo cáo 79

CHƯƠNG 5 GIẢI PHÁP TRAO ĐỔI THÔNG TIN GIỮA SCADA VÀ GIS TRONG CÔNG TÁC QUẢN LÝ VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN 5.1 Cần thiết phải có giải pháp trao đổi thông tin 83

5.2 Giải pháp trao đổi thông tin 83

5.3 Ứng dụng triển khai thực tiển trao đổi giải pháp thông tin 85

5.3.1 Hiện trạng của hệ thống SCADA tại TTĐĐ HTĐ TP.HCM 85

5.3.2 Các trở ngại kỹ thuật và hướng khắc phục 87

5.3.2.1 Trở ngại kỹ thuật khi tiến hành thực hiện 87

5.3.2.2 Mô tả giải pháp mô phỏng trao đổi thông tin nêu trên 88

5.3.2.3 Mô tả chi tiết giải pháp mô phỏng 89

5.3.3 Kết luận và kiến nghị 95

CHƯƠNG 6: THÀNH LẬP TRUNG TÂM ỨNG DỤNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ TẠI TỔNG CÔNG TY ĐIỆN LỰC TP.HCM (GIS CENTER EVNHCMC) 6.1 Giới thiệu 96

6.2 GIS đối với Tổng Công ty Điện lực TP.HCM 97

6.3 Lợi ích dự kiến 98

6.3.1 Những lợi ích về vận hành hệ thống điện 98

6.3.2 Những lợi ích về dịch vụ khách hàng 100

6.3.3 Những lợi ích về “tối ưu hóa” 100

6.4 Tình hình thực hiện GIS tại Tổng Công ty Điện lực TP.HCM 101

6.4.1 Sơ lược quá trình lịch sử ứng dụng GIS tại Tổng Công ty 101

6.4.2 Đánh giá hiện trạng ứng dụng GIS trong các giai đoạn 102

6.4.3 Kết quả hiện có 104

6.4.4 Các định hướng mở 104

6.5 Sự cần thiết thành lập Gis center EVNHCMC 105

6.6 Các định hướng chiến lược 107

6.7 Cơ cấu tổ chức của Trung tâm 107 6.8 Các chức năng và nhiệm vụ của trung tâm 108 CHƯƠNG 7 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

7.1.Kết luận 110 7.2.Kiến nghị 110 7.3 Hướng phát triển 111

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU

1.1 Tổng quan:

Với những tiến bộ vượt bậc của ngành công nghệ thông tin thì việc áp dụng những thành tựu của ngành khoa học này vào các lĩnh vực khác nhau, trong đó có ngành điện đang rất được quan tâm Công nghệ thông tin trong những năm cuối của thế kỷ 20 đã đạt nền móng cho sự ra đời và phát triển nhanh chóng của hệ thống thông tin địa lý (GIS – Geographic Information System)

Trên thế giới, hệ thống thông tin địa lý GIS ra đời vào thập kỷ 70 và ngày càng phát triển mạnh mẽ trên nền tảng của tiến bộ công nghệ máy tính, đồ họa máy tính, phân tích dữ liệu không gian và quản lý dữ liệu Gần đây, công nghệ này

đã có những phát triển nhảy vọt về chất, trở thành một công cụ hữu hiệu trong công tác quản lý xử lý dữ liệu bằng phương tiện cao cấp như: Hệ chuyên gia, trí tuệ nhân tạo và hướng đối tượng GIS khác với các hệ đồ họa máy tính đơn thuần Trong khi các hệ đồ họa đơn thuần không quan tâm nhiều đến những thông tin địa

lý gắn liền với các đối tượng quản lý, những thuộc tính rất hữu ích trong việc phân tích dữ liệu, thì các thông tin của GIS bắt buộc phải gắn liền với thế giới thực và tự nhiên hóa trong phong cách phân tích dữ liệu của hệ thống Hệ thống thông tin địa

lý là một loại thông tin kiểu mới và là một công nghệ máy tính tổng hợp

Đối với hệ thống điện của Việt Nam, từ trước đến nay khi giải các bài toán trong hệ thống từ mạng truyền tải đến phân phối cũng như quản lý và vận hành hệ thống đa phần đều dựa trên sơ đồ đơn tuyến và bản đồ lưới điện trên nền địa hình Đặc biệt đối với lưới điện cao thế, các bản đồ lưới điện chỉ vẽ hướng tuyến đường dây và vị trí các trạm biến áp Các bản đồ này chưa có công cụ tích hợp để khai thác ứng dụng trong vận hành lưới điện

Với ý tưởng ứng dụng công nghệ GIS vào việc quản lý và vận hành lưới điện phân phối nhằm đem lại hiệu quả cao trong vận hành sản xuất, bắt nhập với

xu thế hiện đại hóa ngành Điện, thời gian qua việc ứng dụng GIS trong quản lý, vận hành hệ thống điện đã được triển khai thí điểm tại một số đơn vị điện lực và truyền tải điện Tuy nhiên, cho đến nay, việc ứng dụng hệ thống này trong các đơn

vị trực thuộc Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) lại chưa được triển khai rộng rãi Một số đơn vị đã tiến hành ứng dụng GIS, nhưng cũng chỉ dừng ở cấp độ ứng dụng rất cơ bản

Do đó, các đơn vị ngành điện cần tiếp tục nghiên cứu và ứng dụng GIS trong công tác quản lý và vận hành lưới điện để chủ động khai thác, tìm kiếm nhanh các thông tin về lưới điện, kiểm tra thông tin về phạm vi hoạt động của các thiết bị đóng cắt Từ đó, có thể đảm bảo chắc chắn về các thông tin liên quan như:

Số lượng trạm biến thế do mỗi thiết bị đóng cắt quản lý, khi cắt điện sẽ giảm bao nhiêu công suất và chiều dài đường trục cũng như nhánh rẽ từ thiết bị đóng cắt đến phụ tải GIS cũng giúp giả lập trạng thái hoạt động hiện hữu của các tuyến dây, có thể thao tác chuyển tải cắt điện các tuyến dây thể hiển trên máy tính trước khi thao tác thực tế…

Hiện nay, trên thị trường có khá nhiều phần mềm GIS như Map Info, WindGis … nhưng hầu hết sử dụng theo mô hình datafile của phần mềm GIS phục

vụ quản lý dữ liệu, chưa sử dụng hệ quản trị cơ sở dữ liệu để quản lý dữ liệu không gian Về kiến trúc hệ thống hầu hết đều sử dụng kiến trúc một người dùng, chưa xây dựng được mô hình client-server

Ở đây ta sử dụng phần mềm Arcgis 9.3 của hãng ESRI kết hợp với hệ quản trị cơ sở dữ liệu Oracle 11g R1 để mô hình hóa và quản lý hệ thống lưới điện cao thế, xây dựng hệ thống bản đồ và sơ đồ đơn tuyến, xây dựng một số ứng dụng để quản lý thiết bị cũng như quản lý phạm vi ảnh hưởng của các thiết bị đóng cắt và đặc biệt mô hình này hỗ trợ rất tốt cho người lãnh đạo đứng ở cấp độ quản lý

1.2 Tính cần thiết của đề tài:

Hiện nay, công tác quản lý và vận hành lưới điện đặc biệt là quản lý và vận

với thực tế và thiếu một giải pháp tổng thể cho công tác quản lý và vận hành lưới điện Trong khi đó, yêu cầu đảm bảo cung cấp điện an toàn, liên tục và ổn định và chất lượng điện ngày càng cao Do đó, cần nghiên cứu và ứng dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật đặc biệt là công nghệ thông tin để xây dựng một hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong công tác quản lý, vận hành lưới điện cũng như phục vụ cho các công tác khác như cung cấp các số liệu cho các sở ban ngành có liên quan khi xây dựng cơ sở hạ tầng …là vấn đề cấp bách

Hiện nay, tôi đang công tác tại Ban Kỹ Thuật – Tổng Công ty Điện lực Thành phố Hồ Chí Minh (EVNHCMC), công việc chính của tôi là tham gia vào công tác đầu tư xây dựng, theo dõi công tác quản lý và vận hành lưới điện cao thế trên địa bàn TP.HCM do Tổng Công ty Điện lực TP.HCM đang quản lý Nhận thức được trách nhiệm của công việc được giao, tôi phải nghiên cứu, đề xuất ra những giải pháp để công tác đầu tư xây dựng, quản lý vận hành lưới điện ngày càng tốt hơn, góp phần đảm bảo cung cấp điện cho Thành phố Hồ Chí Minh và đồng thời các Tổng Công ty Điện lực khác có thể ứng dụng các giải pháp đã nghiên cứu để đảm bảo cung cấp điện cho cả nước Được sự tư vấn, hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Hoàng Việt, tôi đã đăng ký đề tài “ Khai thác và ứng dụng công nghệ GIS trong công tác quản lý và vận hành lưới điện cao thế ” làm đề tài Luận văn tốt nghiệp cao học

1.3 Mục tiêu nghiên cứu:

 Khai thác các ứng dụng GIS để xây dựng bản đồ lưới điện trên một nền cơ

sở dữ liệu chuẩn và xây dựng một số công cụ (Tool) để phục vụ cho công tác quản lý và vận hành các đường dây và trạm biến áp cao thế ngày càng tốt hơn bằng phần mềm ArcGis 9.3 và hệ quản trị cơ sở dữ liệu Oracle 11g R1

 Đề xuất giải pháp trao đổi thông tin giữa hệ thống SCADA và hệ thống GIS

để khai thác tối đa các ứng dụng của GIS nhằm đem lại hiệu quả cao nhất trong công tác quản lý và vận hành lưới điện

1.4 Phạm vi nghiên cứu của luận văn:

 Tìm hiểu công tác quản lý và vận hành lưới điện cao thế, đặc biệt lưới điện cao thế trên địa bàn TP.HCM hiện nay

 Tìm hiểu về cơ sở lý thuyết hệ thống thông tin địa lý (GIS) và ứng dụng thực tế của nó

 Tìm hiểu các phần mềm xử lý thông tin trên hệ thống GIS Lựa chọn phần mềm xử lý thông tin trên hệ thống GIS tối ưu (ArcGIS)

 Khai thác và ứng dụng GIS trong công tác quản lý và vận hành trên lưới điện, trạm biến áp cao thế trên địa bàn TP.HCM

 Giải pháp để trao đổi thông tin giữa hệ thống GIS và hệ thống SCADA trên lưới điện, trạm biến áp 110kV thuộc địa bàn TP.HCM

 Giải pháp, định hướng xây dựng trung tâm ứng dụng GIS (GIS EVNHCMC Center) của Tổng Công ty Điện lực TP.HCM (EVNHCMC) để quản lý và vận hành hệ thống điện và phối hợp với các đơn vị trong việc quản lý cơ sở

hạ tầng trên địa bàn TP.HCM

1.5 Nội dung nghiên cứu của luận văn:

 Thu thập, phân tích và tổng hợp hiện trạng về lưới điện, trạm biến áp, hệ thống điện SCADA trên địa bàn TP.HCM

 Nghiên cứu phần mềm ArcGIS Desktop 9.3 và hệ quản trị cơ sở dữ liệu Oracle 11g R1, nghiên cứu sử dụng phần mềm Wonderware Intouch

 Nghiên cứu và xây dựng bản đồ, cơ sở dữ liệu lưới điện cao thế trên địa bàn TP.HCM, đặc biệt lưới điện cao thế do Tổng Công ty Điện lực TP.HCM quản lý

 Lựa chọn phương án tối ưu, đề xuất giải pháp để trao đổi thông tin giữa hệ thống GIS và hệ thống SCADA trên lưới điện cao thế

 Đề xuất các giải pháp, lộ trình xây dựng và định hướng phát triển trung tâm ứng dụng GIS (GIS EVNHCMC Center) của Tổng Công ty Điện lực TP.HCM để quản lý và vận hành hệ thống điện bao gồm cao, trung và hạ thế

1.6 Ý nghĩa khoa học của đề tài:

Kết quả nghiên cứu này cho ta một phương pháp quản lý hệ thống lưới điện mới trên nền tảng một phần mềm mới cực mạnh và linh động kết hợp với hệ quản trị cơ sở dữ liệu là mô hình mà các nước phát triển đã ứng dụng và đạt hiện quả cao

1.7 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:

 Đề tài nêu lên một phương pháp quản lý và vận hành lưới điện một cách trực quan sinh động, góp phần nâng cao hiệu quả công việc

 Cung cấp bản đồ của tất cả các tuyến đường dây cao thế và trạm biến điện

áp cao thế trên địa bàn TP.HCM cho các đơn vị quản lý cơ sở hạ tầng

 Theo dõi tình trạng vận hành lưới điện gần với thời gian thực (kết hợp giữa GIS và SCADA) Từ đó, các người dùng hệ thống (kỹ thuật viên quản lý hệ thống, lãnh đạo ra quyết định) quan sát được các vị trí, khu vực xảy ra sự cố bất ngờ, các hoạt động sửa chữa bảo trì, xây dựng cải tạo lưới điện diễn ra thường xuyên trên lưới điện, truy cập thông tin theo phân cấp quản lý (và từ nhiều bộ phận khác nhau trong hệ thống quản lý) để có các quyết định điều hành kịp thời, chính xác

 Theo dõi tiến độ thực hiện các dự án đầu tư xây dựng, cải tạo nâng cấp lưới điện thông qua dữ liệu thiết bị được lắp đặt, thay thế, đưa vào vận hành hoặc cô lập được cập nhật liên tục

 Quản lý các điểm vi phạm hành lang an toàn lưới điện, phối hợp các Ban chỉ đạo bảo vệ hành lang an toàn lưới điện, từng bước xử lý giảm thiểu vi

phạm; xác nhận hành lang lưới điện phục vụ công tác quản lý địa chính của địa phương

 Áp dụng cho công tác quản lý và vận hành lưới điện cao thế trên các Tổng Công ty điện lực thuộc Tập đoàn điện lực Việt Nam

 Các Tổng Công ty Điện lực khác có thể tham khảo trung tâm ứng dụng GIS tại Tổng Công ty Điện lực TP.HCM để xây dựng trung tâm GIS quản lý và vận hành hệ thống điện của đơn vị mình

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG DỮ LIỆU NỀN GIS

2.1 Tổng quan về thông tin địa lý:

Những kế hoạch, chính sách và chiến lược phát triển kinh tế – xã hội của thành phố khi được thiết lập và thực thi có đem lại hiệu quả hay không phụ thuộc rất lớn vào thông tin sẵn có (đầy đủ, chính xác và cập nhật) Vì hầu hết các vấn

đề đặt ra đều đòi hỏi lãnh đạo, các nhà quy hoạch, quản lý,… phải có nhiều loại thông tin liên quan đến kinh tế, xã hội, địa lý, môi trường, tài nguyên thiên nhiên,… Trở ngại chính trong việc quản lý đô thị hiệu quả là thông tin được thu thập vừa thiếu vừa không đáng tin cậy (có khi trùng lắp), dữ liệu không gian (bản đồ) không thống nhất theo hệ thống tham chiếu không gian và không được cập nhật,…

Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng từ 75% đến 90% thông tin gắn kết với vị trí không gian được sử dụng mỗi ngày bởi hầu hết các cơ quan Nếu các thông tin này đảm bảo đầy đủ, chính xác và được cập nhật thường xuyên sẽ cho phép tiết kiệm đáng kể kinh phí và thời gian để thành lập và thực thi các kế hoạch, chính sách và chiến lược phát triển kinh tế xã hội

2.1.1 Khái niệm về thông tin địa lý: Thông tin địa lý bao gồm tất cả các thông

tin và dữ liệu được khái quát để thể hiện thế giới thực và các hiện tượng đang diễn

ra trong thế giới xung quanh ta Thông tin địa lý có thể được thể hiện bởi ba thành phần cơ bản: dữ liệu không gian, dữ liệu thuộc tính và thời gian

a Dữ liệu không gian: là dữ liệu thể hiện vị trí của các đối tượng địa lý

trên bề mặt đất theo hệ tọa độ tham chiếu thống nhất Để thể hiện các đối tượng địa lý trong không gian, hai mô hình dữ liệu thường được sử dụng đó là:

+ Mô hình dữ liệu vector: thể hiện các đối tượng trong không gian bởi

điểm, đường và vùng (như thường được thể hiện trên bản đồ và vị trí của đối tượng có giá trị tọa độ duy nhất)

+ Mô hình dữ liệu raster: thường sử dụng thể hiện dữ liệu không gian dưới

dạng ảnh Dạng đơn giản nhất của mô hình raster gồm những ô vuông đều đặn và

được xác định bằng tọa độ là chỉ số hàng và chỉ số cột

b Dữ liệu thuộc tính: thể hiện tính chất của đối tượng địa lý trên bề mặt đất

(chiều cao của cây rừng, dân số thành phố, bề rộng con đường, ) Đối tượng địa lý

có thể có nhiều thuộc tính phụ thuộc vào mức độ quan trọng của đối tượng Dữ liệu thuộc tính nhằm để mô tả, thể hiện số lượng và chất lượng của một đối tượng nào

đó trong không gian đã được xác định, rất hữu ích cho việc phân tích chuyên môn

c Thời gian: Thông tin địa lý có thể thay đổi theo thời gian (con đường mới

không được tìm thấy trên bản đồ đã được vẽ trước đây vài năm khi nó được xây dựng), thời gian là yếu tố quan trọng nhằm giải quyết các vấn đề như theo dõi sự thay đổi hay biến động của dữ liệu thuộc tính và không gian (ví dụ: chuyển đổi mục đích sử dụng đất từ nông nghiệp sang công nghiệp trong khoảng thời gian nào

đó, theo dõi sự sạt lở bờ sông, giám sát sự tăng trưởng của cây lúa,…)

Thông tin địa lý bao gồm: dữ liệu không gian nhằm trả lời câu hỏi đối tượng

ở đâu, dữ liệu thuộc tính nhằm thể hiện tính chất của đối tượng và thời gian nhằm trả câu hỏi đối tượng tồn tại khi nào Biết được thời gian của thông tin địa lý, chúng ta mới có thể sử dụng thông tin một cách chính xác

2.1.2 Nguồn cung cấp thông tin địa lý

Thông tin địa lý đã được con người thu thập và tích lũy trong quá trình phát triển xã hội loài người thông qua hoạt động khảo sát, đo đạc và thành lập bản đồ Nhiều lý thuyết tính toán và phương pháp thực hiện đã được hoàn chỉnh nhằm thu thập, quản lý, phân tích và hiển thị thông tin địa lý

Nguồn cung cấp thông tin địa lý chủ yếu từ công tác trắc địa – bản đồ, không ảnh, điều tra, thống kê Trong những năm gần đây, công nghệ viễn thám, định vị toàn cầu đã góp phần đáng kể trong việc cung cấp thông tin địa lý Với sự phát triển nhanh và đa dạng của thông tin địa lý đã ảnh hưởng tích cực đến việc xây dựng hệ thống lưu trữ, quản lý, truy cập, xử lý phân tích và cung cấp nhanh những thông tin cần thiết Hệ thống thông tin địa lý (GIS) đã được xây dựng hoàn chỉnh với bốn khả năng chính, đó là: nhập dữ liệu, quản lý, phân tích và cung cấp thông tin để thực thi những quyết định trong nhiều lĩnh vực khác nhau

2.1.3 Quy trình xử lý thông tin địa lý

Thông tin địa lý được thu thập từ thế giới thực qua các phương pháp và công nghệ khác nhau, sau khi được xử lý sẽ tạo ra dữ liệu hữu ích, được lưu trữ hoặc được phân tích thích hợp theo yêu cầu để cung cấp cho con người nhằm xây dựng các kế hoạch, chính sách và chiến lược phát triển kinh tế xã hội,… Khi các dự án được triển khai sẽ làm thay đổi môi trường sống chung quanh và tạo ra thông tin mới, các thông tin này cần phải được cập nhật thường xuyên để đảm bảo dữ liệu được đầy đủ và chính xác Nhìn chung, quy trình xử lý thông tin địa lý có thể tóm tắt như sau:

Hình 2.1: Quy trình xử lý thông tin địa lý

2.2 Hệ thống thông tin địa lý

2.2.1 Khái niệm về hệ thống thông tin địa lý

Hệ thống thông tin địa lý (GIS = Geographic Information Systerm) là hệ thống quản lý thông tin không gian được phát triển dựa trên công nghệ máy tính nhằm trợ giúp việc thu nhận, lưu trữ, truy vấn, phân tích và hiển thị các thông tin không gian

2.2.2 Các thành phần hệ thống GIS

Thành phần hoàn chỉnh của GIS được công nhận bởi FIG (Federation International of Surveyors) là một hệ thống bao gồm phần cứng (Hardware), phần mềm (Software), dữ liệu (Data) và người sử dụng (User) Sự phát triển nhanh của công nghệ thông tin đã ảnh hưởng tích cực đến việc giảm giá thành và tăng tốc độ

xử lý của phần cứng (hardware), hoàn thiện chức năng quản lý và phân tích dữ liệu của phần mềm (Software), đồng thời cũng làm cho vòng đời của chúng trở nên

ngắn hơn so với dữ liệu nếu được cập nhật Hình 2.2 cho thấy dữ liệu là thành

phần quan trọng nhất quyết định việc ứng dụng GIS có hiệu quả hay không và nó chiếm đến 80% chi phí đầu tư GIS

Hình 2.2: Thành phần cơ bản của GIS

Ngoài 4 thành phần cơ bản trên, để quản lý toàn bộ cơ sở dữ liệu của một thành phố hay một quốc gia, đồng thời tạo thuận lợi cho việc chia sẻ và kết nối thông tin rất đa dạng về nhu cầu có liên quan trực tiếp cũng như gián tiếp với nhiều cơ quan, ban ngành,… Quy trình và cách thức tổ chức hệ thống GIS được xem là thành phần thứ 5 góp phần giữ vai trò quan trọng trong việc phát triển ứng dụng GIS

Hình 2.3: Mô hình GIS 5 thành phần

2.2.3 Các chức năng của hệ thống thông tin địa lý

GIS gồm có 04 chức năng chính: nhập dữ liệu, quản lý dữ liệu, phân tích

dữ liệu và hiển thị dữ liệu nhằm ứng dụng hiệu quả trong quản lý tài nguyên thiên nhiên, môi trường; quản lý, thiết kế qui hoạch cơ sở hạ tầng kỹ thuật; quản lý sử dụng đất đai; quản lý kinh tế xã hội,…

+ Nhập dữ liệu: Nhập dữ liệu là quá trình mã hóa dữ liệu thành dạng có

thể đọc và lưu trữ trên máy tính (tạo cơ sở dữ liệu GIS) Nhập dữ liệu giữ vai trò rất quan trọng trong việc tạo ra cơ sở dữ liệu đầy đủ và chính xác

+ Quản lý dữ liệu : Dữ liệu địa lý thể hiện thế giới thực được quản lý

trong GIS theo các mô hình dữ liệu nhất định Dữ liệu thuộc tính thường được

quản lý dưới dạng mô hình quan hệ, trong khi dữ liệu không gian được quản lý dưới dạng mô hình dữ liệu vector và raster Có thể chuyển đổi qua lại giữa hai mô hình: vector sang raster (raster hóa) hoặc raster sang vector (vector hóa) Để

biểu diễn các dữ liệu vector có 2 loại cấu trúc dữ liệu thường được sử dụng đó là: Spaghetti (phần mềm MapInfo) và Topology (phần mềm Arc/Info,…) Quản lý

dữ liệu giữ vai trò rất quan trọng trong việc truy cập nhanh cơ sở dữ liệu không gian và thuộc tính, góp phần phân tích dữ liệu hiệu quả cho các bài toán ứng dụng thực tế Có bốn phương pháp cơ bản trong quản lý dữ liệu thể hiện trong hình 2.4 như sau:

(1) Các phần mềm ứng dụng GIS truy xuất dữ liệu được lưu trữ trong các tập tin dữ liệu không gian và phi không gian

(2) Các phần mềm ứng dụng GIS truy xuất dữ liệu từ hai cơ sở dữ liệu riêng: không gian và thuộc tính (áp dụng đối với ArcInfo)

(3) Các phần mềm ứng dụng GIS truy xuất dữ liệu từ một cơ sở dữ liệu thuộc tính và không gian

(4) Ngay từ đầu đã phát triển một hệ quản trị cơ sở dữ liệu không gian có khả năng xử lý dữ liệu không gian và thuộc tính trong cùng một cơ sở dữ liệu

+ Phân tích dữ liệu: GIS có thể phân biệt với các hệ thống thông tin khác

bởi khả năng phân tích kết hợp dữ liệu không gian và thuộc tính đồng thời Các chức năng phân tích dữ liệu của GIS có thể chia thành 4 nhóm chính: (1) Duy trì

và phân tích dữ liệu không gian, (2) Duy trì và phân tích dữ liệu thuộc tính, (3)

Phân tích tổng hợp dữ liệu không gian và thuộc tính, (4) Định dạng xuất

+ Hiển thị dữ liệu: GIS cho phép lưu trữ và hiển thị thông tin hoàn toàn

tách biệt, có thể hiển thị được thông tin ở các tỉ lệ khác nhau, mức độ chi tiết của thông tin được lưu trữ chỉ bị giới hạn bởi khả năng lưu trữ phần cứng và phương pháp mà phần mềm dùng để hiển thị dữ liệu Người ta chỉ có thể hiển thị thông tin

ở mức độ chi tiết kém hơn nó được lưu trữ, do đó thông tin cần được nhập vào ở

độ chi tiết cao nhất Ngoài ra, dữ liệu được cung cấp bởi GIS không chỉ đơn thuần là bản đồ mà còn có cả bảng báo cáo, biểu đồ, hình ảnh,… và bằng nhiều hình thức hiển thị – như hình ảnh tức thời trên màn hình; bản in ra giấy từ máy in hay máy vẽ, cũng như dữ liệu được ghi trên các môi trường từ

Tóm lại, dữ liệu được cung cấp bởi GIS có chất lượng được đảm bảo, luôn được cập nhật, lý lịch của dữ liệu được tự mô tả thông qua metadata, việc truy cập và phân tích dữ liệu rất hiệu quả bởi hệ thống quản trị cơ sở dữ liệu

2.2.4 Cấu trúc dữ liệu hệ thống thông tin địa lý:

2.2.4.1 Cấu trúc dữ liệu không gian:

- Trong mô hình dữ liệu vector, GIS cung cấp chính xác vị trí của điểm (point), đường (line) và vùng (vùng) thể hiện các đối tượng địa lý trong không gian Vị trí của các đối tượng địa lý trên bề mặt đất thường được lưu trữ theo một hệ tọa độ tham chiếu X,Y (hệ tọa độ HN–72, VN–2000,…) như thường được thể hiện trên bản đồ, do đó điểm, đường và vùng có giá trị tọa độ thể hiện như sau:

+ điểm : X, Y

+ đường : X1 , Y1 ; X2 , Y2 ; ; Xn, Yn

+ vùng : X1 , Y1 ; X2 , Y2 ; ; Xn, Yn; X1 , Y1

Hình 2.5 minh hoạ phương pháp cơ bản được sử dụng trong GIS để lưu

trữ dữ liệu Trong đó, mô hình dữ liệu vector và mô hình dữ liệu raster thường

được sử dụng để thể hiện thế giới thực

Hình 2.5: Mô hình dữ liệu không gian của GIS

2.2.3.2 Cấu trúc dữ liệu thuộc tính:

Dữ liệu thuộc tính trong GIS thường được đề cập đến như “dữ liệu chuyên đề” hoặc “dữ liệu phi không gian” Dữ liệu thuộc tính thường được phân loại vào một trong hai nhóm sau: dạng chữ và dạng số

- Dữ liệu dạng chữ có thể mã hóa như những con số, tuy nhiên không thể tiến hành các phép toán số học Dữ liệu dạng chữ lại được phân thành hai nhóm:

+ Dữ liệu xưng danh (norminal): không có thứ bậc Ví dụ như loại

sử dụng đất, tên quốc gia, tên người, số điện thoại, giới tính

+ Dữ liệu thứ bậc (ordinal): có tồn tại thứ bậc, nhưng không đề cập đến sự khác biệt giữa thứ bậc Ví dụ như cấp hạng đường, hạng suối

- Dữ liệu dạng số được diễn tả như số nguyên hoặc số thực Dữ liệu dạng

số cũng được phân chia làm hai nhóm:

+ Dữ liệu interval: có đặc tính là độ chênh lệch giữa các giá trị có thể tính được và không có trị số không tuyệt đối Ví dụ như dữ liệu nhiệt

độ (Celcius hoặc Fahrenheit)

+ Dữ liệu ratio: có đặc tính là có gốc zero tuyệt đối Ví dụ như dữ

liệu về thu nhập, tuổi, lượng mưa

Các loại phép toán có thể áp dụng được trên các loại dữ liệu thuộc tính, được trình bày như sau:

Dữ liệu thuộc tính trong GIS thường được lưu trữ trong máy dưới dạng bảng, tách biệt với dữ liệu không gian Khi cần biểu diễn hoặc phân tích, dữ liệu thuộc tính và dữ liệu không gian được liên kết lại với nhau thông qua các

“trường thuộc tính” chung

2.3 Các thuật ngữ và các cơ sở bản đồ về mặt pháp lý:

Theo thông tư liên tịch của bộ Tài Nguyên – Môi Trường bộ Văn hóa – Thông tin số 03/2006/TTLT–BTNMT–BVHTT ngày 15 tháng 3 năm 2006 hướng dẫn quản lý hoạt động sản xuất bản đồ:

+ Nền cơ sở địa lý của bản đồ là tập hợp những yếu tố thủy văn, giao

thông, dân cư, biên giới quốc gia, địa giới hành chính, địa danh và địa hình làm

cơ sở để thể hiện các yếu tố nội dung khác trên bản đồ

+ Bản đồ nền là bản đồ chỉ bao gồm yếu tố nền cơ sở địa lý

Theo thông tư số 973/2001/TT–TCĐC Hướng dẫn áp dụng Hệ quy chiếu

và Hệ tọa độ quốc gia VN–2000

2.4 Bản đồ Địa hình và Địa chính TP.Hồ Chí Minh:

2.4.1 Trình bày về Hệ tọa độ và phép chiếu:

2.4.1.1 Hệ qui chiếu trắc địa:

Hệ quy chiếu tọa độ và cao độ (gọi tắt là hệ quy chiếu): là hệ thống gồm

có gốc toạ độ và hệ trục cơ sở toạ độ xác định, để dựa vào đó có thể biểu diễn được tất cả các điểm trong không gian

Một hệ quy chiếu được gọi là phù hợp với phạm vi lãnh thổ đang xét nếu

đạt được 03 tiêu chuẩn sau:

+ Có độ lệch nhỏ nhất theo một định nghĩa toán học nào đó giữa mô hình toán học và không gian vật lý của thế giới thực

+ Thuận tiện sử dụng trong thực tiễn có lưu ý tới các tập quán hình thành từ lịch sử

+ Dễ dàng tính toán chuyển đổi với các hệ quy chiếu khác đang sử dụng

mà đặc biệt là hệ quy chiếu toàn cầu hiện hành

Hiện nay, có 03 dạng thể hiện của hệ quy chiếu thường được áp dụng, mỗi dạng có vai trò chủ đạo trong từng nhóm bài toán khác nhau, đó là:

+ Hệ quy chiếu vuông góc không gian (X, Y, Z): là hệ thống gồm

điểm gốc toạ độ và 3 trục toạ độ X, Y, Z xác định trong không gian Euclide 3 chiều Hệ quy chiếu này được sử dụng trong đo đạc vệ tinh và những bài toán trắc địa toàn cầu

+ Hệ quy chiếu mặt ellipsoid (B, L, H): là hệ thống bao gồm điểm

tâm ellipsoid, 2 bán trục ellipsoid, toạ độ 3 chiều là vĩ tuyến B, kinh tuyến

L và độ cao H Hệ quy chiếu này được coi như mô hình toán học của bề mặt trái đất và được sử dụng trong các bài toán trên phạm vi rộng của bề mặt trái đất như thiên văn, định vị, đạo hàng, điều kiển đạn đạo,

+ Hệ quy chiếu mặt bằng (x,y): là hệ thống được xác định nhờ phép

biến đổi nào đó từ hệ quy chiếu mặt ellipsoid về mặt phẳng nhằm mục đích biểu diễn bề mặt trái đất lên mặt phẳng Hệ quy chiếu phẳng bao gồm điểm gốc tọa độ và 2 trục tọa độ: trục tung x và trục hoành y Hệ quy chiếu mặt phẳng được sử dụng chủ yếu cho mục đích thành lập các loại bản đồ

Chúng ta có thể chuyển đổi (sang) lẫn nhau giữa các hệ quy chiếu này Thông thường, trên một ellipsoid xác định có tính chuyển đổi từ hệ quy chiếu (X, Y, Z) sang hệ (B, L, H) và ngược lại; cũng như có rất nhiều loại phép biến đổi hệ quy chiếu (B, L) về (x, y) Do đó, việc xác định hệ quy chiếu được đưa về

dạng cơ bản sau:

+ Xác định một ellipsoid quy chiếu có kích thước phù hợp (bán trục lớn a và bán trục nhỏ b, hoặc bán trục lớn a và độ dẹt f=(a–b)/a) được định vị phù hợp trong không gian thông qua việc xác định toạ độ tâm của ellipsoid (X0 , Y0 , Z0) trong hệ toàn cầu

+ Đối với Ellipsoid Toàn cầu còn phải xác định các tham số vật lý: hằng số trọng lực GM, khối lượng trái đất M, tốc độ quay trái đất ω, thế trọng lực thường U0 , giá trị trọng lực thường trên xích đạo γe và trên cực γP

+ Xác định phép biến đổi phù hợp từ hệ quy chiếu mặt ellipsoid về hệ quy chiếu mặt phẳng để thành lập hệ thống bản đồ cơ bản quốc gia bao gồm

cả hệ thống phân mảnh và danh pháp từng tờ bản đồ theo từng tỷ lệ

Nước ta hiện tồn tại 04 hệ quy chiếu tọa độ Trắc địa khác nhau là:

+ Hệ quy chiếu INDIAN–54 ở Miền Nam trước 1975

+ Hệ quy chiếu tọa độ HN–72

+ Hệ quy chiếu VN–2000, Hệ quy chiếu thế giới WGS–84

2.4.1.2 Phép chiếu bản đồ:

Phép chiếu bản đồ là sự biểu thị bề mặt ellipsoid hay mặt cầu của Trái đất sang mặt phẳng bằng các quy tắc toán học nhất định Các quy tắc này được xác định thông qua phương trình của phép chiếu bản đồ

Phép chiếu bản đồ xác định sự tương ứng điểm giữa bề mặt ellipsoid (hoặc mặt cầu) và mặt phẳng Điều này có nghĩa là kinh độ và vĩ độ của mỗi điểm trên ellipsoid (mặt cầu) với kinh độ và vĩ độ (hoặc tọa độ x, y) của điểm đó trên mặt phẳng Mạng lưới kinh tuyến, vĩ tuyến được biểu diễn trên mặt phẳng được gọi là lưới chiếu bản đồ hay lưới bản đồ

Khi biểu diễn bề mặt vật lý của khối ellipsoid (mặt cầu) lên mặt phẳng thì không thể nào tránh khỏi sai số Trên bản đồ, có khu vực các yếu tố bị co lại, có

khu vực lại bị kéo giãn ra, bị thay đổi hình dạng Nhưng cũng có những điểm, những hướng trên bản đồ không có sai số hoặc sai số không đáng kể

Những sự sai lệch đó được gọi là sai số (hay biến dạng) trong phép chiếu bản đồ Có 03 loại biến dạng cơ bản là: biến dạng về góc, biến dạng về diện tích và biến dạng về độ dài Có những phép chiếu không có biến dạng về diện tích và có những phép chiếu không có biến dạng về góc nhưng tất cả các phép chiếu đều có biến dạng về độ dài, chỉ có những phép chiếu mà độ dài không bị biến dạng ở một

số điểm hay đường nhất định

Có rất nhiều cách phân loại phép chiếu bản đồ, dựa vào đặc điểm sai số chiếu hình, có thể phân ra các loại phép chiếu sau:

+ Phép chiếu đồng góc: là những phép chiếu không có biến dạng về góc

trên toàn bản đồ Trên bản đồ có sự biến dạng về diện tích và độ dài

+ Phép chiếu đồng diện tích: là những phép chiếu không có biến dạng

về diện tích trên toàn bản đồ Trên bản đồ có sự biến dạng về góc và độ dài

+ Phép chiếu tự do: là những phép chiếu mà tỷ lệ về chiều dài được bảo

toàn ở một số hướng nhất định trên bản đồ Trên bản đồ tồn tại 03 loại biến dạng: góc, diện tích và cả về độ dài

Trong đó, phép chiếu đồng góc được sử dụng phổ biến trong trắc địa, có rất nhiều phép chiếu đồng góc, trong đó phép chiếu Gass_Kruger và phép chiếu UTM đang được sử dụng ở nước ta và nhiều nước khác trên thế giới

Phép chiếu bản đồ UTM (Universal Transverse Mercator): là phép

chiếu hình trụ ngang giữ góc, được thực hiện với tâm chiếu là tâm của quả đất và với từng múi 6o, sử dụng hình trụ ngang có bán kính nhỏ hơn bán kính trái đất,

nó cắt mặt cầu theo hai đường cong đối xứng và cách kinh tuyến giữa khoảng

Hình 2.6: Phép chiếu UTM

2.4.2 Giới thiệu về Hệ tọa độ VN–2000:

Hệ quy chiếu và hệ tọa độ quốc gia VN–2000 (gọi tắt là Hệ tọa độ VN–

2000) được bắt đầu thành lập từ 1994 và được công bố kết quả vào năm 2000, có

các tham số chính như sau:

- Ellipsoid qui chiếu: Ellipsoid kích thước do WGS–84 được định vị phù hợp với lãnh thổ Việt Nam với:

+ Bán trục lớn: a = 6.378.137,000m

- Điểm gốc tọa độ quốc gia: điểm N00 đặt trong khuôn viên Viện Nghiên cứu Địa chính, đường Hoàng Quốc Việt, Hà Nội

- Lưới chiếu tọa độ phẳng cơ bản: lưới chiếu hình trụ ngang đồng góc UTM quốc tế

- Chia múi và phân mảnh hệ thống bản đồ cơ bản: theo hệ thống lưới chiếu hình trụ ngang đồng góc UTM quốc tế, danh pháp tờ bản đồ theo hệ thống hiện hành có chú thích danh pháp UTM quốc tế

2.4.3 Bản đồ Địa hình và Địa chính TP.HCM: Hệ tọa độ VN–2000 múi

chiếu 3 độ

Bản đồ Địa hình: Miêu tả và xác định bề mặt trái đất một cách trung thực

nhất có thể được trong giới hạn của tỉ lệ bản đồ

Thông thường các cơ quan chức năng sẽ được Sở Tài nguyên – Môi trường cấp bộ bản đồ địa hình số cho thành phố Hồ chí Minh như sau:

• Định dạng “.DGN” bao gồm: 838 mảnh bản đồ tỷ lệ 1:2.000 cho các quận nội thành, các quận mới và khu vực cần thiết quy hoạch cho các huyện ngoại thành; 118 mảnh bản đồ địa hình tỷ lệ 1:5.000 cho khu vực ngoại thành

• Định dạng Esri Geodatabase “.MDB”:

Trên cơ sở của bộ bản đồ địa hình số dạng “.DGN”, Sở Tài nguyên – Môi trường đã cung cấp thêm bộ dữ liệu Thông tin địa lý cơ bản trong đó thông tin đã được số hóa từ DGN sang GIS theo chuẩn Personal GeoDatabase

Các yếu tố nội dung bản đồ số hóa được chia thành 07 nhóm lớp theo

07 chuyên đề là: Cơ sở toán học, Thủy hệ, Địa hình, Dân cư, Giao thông, Ranh giới và Thực vật

Bản đồ Địa chính: Bản đồ địa chính là tên gọi của bản đồ địa chính được

biên tập, biên vẽ từ bản đồ địa chính cơ sở theo từng đơn vị hành chính xã, phường, thị trấn (cấp xã), được đo vẽ bổ sung các thửa đất, xác định loại đất của

mỗi thửa theo chỉ tiêu thống kê của từng chủ sử dụng trong mỗi mảnh bản đồ và được hoàn chỉnh phù hợp với số liệu trong hồ sơ địa chính

Bản đồ địa chính là sự thể hiện trên vật liệu giấy Diamat hoặc được số hóa với đối tượng là hệ thống các thửa đất của từng chủ sử dụng và các yếu tố khác được quy định cụ thể theo hệ thống không gian và thời gian và sự chi phối của pháp luật Tỉ lệ của bản đồ này như sau:

- 1:200, 1:500 cho đất đô thị

- 1:100 cho đất nông thôn và ngoại ô tp thị xã thị trấn

- 1:200, 1:5000 đất canh tác, đất nông nghiệp

- 1:1000, 1:25000 đất lâm nghiệp

CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG DỮ LIỆU CHUYÊN ĐỀ LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI VÀ PHÂN PHỐI

3.1 Xây dựng lưới điện trung và hạ thế:

3.1.1 Giới thiệu về Geodatabase:

Để xây dựng một hệ thống AM/FM/GIS có khả năng hoạt động hiệu quả, công việc nặng nề nhất là xây dựng cơ sở dữ liệu cho hệ thống Công việc này thường chiếm tới 80% kinh phí triển khai của toàn hệ thống Do vậy việc lựa chọn một mô hình dữ liệu tiên tiến, hiệu quả là rất quan trọng

Trong lịch sử phát triển của AM/FM/GIS trước đây, các hãng lớn như ESRI (ArcFRAMME) hay Intergraph (FRAMME) thường sử dụng mô hình dữ liệu

gồm hai thành phần riêng biệt là dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính

Dữ liệu không gian được lưu trữ dưới dạng các bản đồ và được truy cập và sửa chữa bằng các công cụ đồ họa chuyên biệt Dữ liệu thuộc tính thì được quản lý bằng các hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS) Hai loại dữ liệu này được liên kết với nhau bằng các chỉ số (Index) Chi tiết khuôn dạng dữ liệu này thường được giữ độc quyền bởi các hãng

Trong thời gian gần đây với sự hoạt động tích cực của Tổ chức GIS mở

(Open GIS Consortium), các hãng đã hướng tới một mô hình dữ liệu tiên tiến hơn

gọi là Geodatabase mô hình này được sử dụng trong các phần mềm ArcFM

(ESRI) và G/Electric (Intergraph)

Geodatabase hiểu đơn giản là cơ sở dữ liệu GIS được lưu trữ trên khuôn dạng dữ liệu của các hệ quản trị cơ sở dữ liệu hiện dùng phổ biến (MS Access, MS SQL, Oracle, DB2, Infomix, ) trong đó yếu tố không gian được lưu trữ như một trường của dữ liệu

Quan hệ giữa các các đối tượng được lưu trữ dưới dạng Relationship

của CSDL

Với dữ liệu Geodatabase chúng ta có các ưu điểm sau:

- Vì được lưu trữ dưới dạng cơ sở dữ liệu quan hệ nên chúng sẽ mô tả chính xác nhất thực tế của các đối tượng

- Do dùng các hệ cơ sở dữ liệu thông dụng nên quá trình quản lý hệ thống không đòi hỏi những chuyên gia đặc biệt, mà chỉ cần các cán bộ chuyên ngành tin học

- Việc phát triển cũng dễ dàng hơn do chỉ cần các lập trình viên cơ sở dữ liệu không cần thiết học các ngôn ngữ lập trình chuyên biệt của các hãng

- Triển khai với chi phí thấp

3.1.2 Xây dựng Dữ liệu lưới điện truyền tải và phân phối:

3.1.2.1 Cách tạo một lớp thông tin (Feature Class) lưới điện:

- Vào ArcCatalog  chọn đến Personal Geodatabase Feature Dataset

 Double click

- Click phải chuột  chọn New Feature Class

- Đặt tên Feature Class cần tạo  chọn loại dữ liệu không gian (Point

Features, Line Features, Polygon Features, )  Next

- Tạo các dữ liệu thuộc tính cho Feature Class  Finish

3.1.2.2 Cấu trúc dữ liệu không gian cho các lớp thông tin (Feature Class) lưới điện

- Kiểu đối tượng dạng điểm (points): trụ trung thế, thiết bị đóng cắt, trạm biến thế, tụ bù trung thế, điện kế ranh giới

- Kiểu đối tượng dạng đường (arcs): lưới điện

3.1.2.3 Cấu trúc dữ liệu thuộc tính cho các lớp thông tin (Feature Class) lưới điện

Dựa trên thực tế vận hành, thiết kế cấu trúc dữ liệu thuộc tính các lớp thông tin lưới điện như sau:

• Lớp trụ trung thế: F01_Trụ _TT

Stt Tên trường Loại dữ liệu Điều kiện Ghi chú

1 F01_Tru_TT_ID Number Long Integer

6 da3_2 Number Integer

2 F03_Tbdc_TT_ID Number Long Integer

3 F01_Tru_TT_ID Number Long Integer

11 UDM Text 20

sản xuất

15 SOHUU Number Integer 0 : Điện lực; 1 : Khách hàng

21 NGAYBIENDONG Date/Time dd/mm/yyyy

• Lớp trạm biến thế: F04_Tram_TT

Stt Tên trường Loại dữ liệu Điều kiện Ghi chú

2 F04_Tram_TT_ID Number Long Integer

3 F01_Tru_TT_ID Number Long Integer

• Lớp điện kế ranh giới: F05_DKRG_TT

3 F01_Tru_TT_ID Number Long Integer

4 F05_DKRG_TT_ID Number Long Integer

• Lớp tụ bù trung thế: F06_Tubutt_TT

2 F06_Tubutt_TT_ID Number Long Integer

3 F01_Tru_TT_ID Number Long Integer

• Lớp lưới điện trung thế: F02_Line_TT

3.1.3 Thiết lập Quan hệ địa hình học (Topology) cho các lớp thông tin:

3.1.3.1 Khái niệm về Quan hệ hình học:

Quan hệ hình học là thủ tục toán học sử dụng để mô tả các mối quan hệ không gian giữa các đối tượng địa lý Các mối quan hệ này bao gồm quan hệ kết nối hoặc liền kề trong không gian Các mối quan hệ không gian được thể hiện như một bảng thuộc tính (vd: một vùng được định nghĩa bởi danh sách các cung tạo biên của nó)

Quan hệ hình học với các khái niệm:

+ Node: là cơ sở để liên kết các đối tượng, thông qua chia sẻ, kết nối + Liên kết: các cung kết nối với nhau tại các nút

+ Xác định vùng: các cung kết nối để bao quanh một khu vực sẽ định nghĩa một vùng

+ Tiếp giáp: các vùng tiếp giáp nhau như thế nào Trên cơ sở các cung

có định hướng và tính chất kề bên Hai vùng kề nhau sẽ một cung chia sẻ ranh giới chung, ranh giới này sẽ xác định vùng nào bên trái và vùng nào bên phải

Ưu điểm khi sử dụng Quan hệ hình học:

+ Phản ánh đúng mối quan hệ giữa các đối tượng ngoài thực tế

+ Đảm bảo chất lượng dữ liệu, cho phép xử lý nhanh trên một bộ dữ liệu lớn

+ Dễ dàng thực hiện các thao tác phân tích Tạo điều kiện cho các chức năng phân tích không gian (như mô hình dòng chảy thông qua các đường kết nối trong một hệ mạng, kết hợp các vùng liền kề với những tính chất tương tự, xác định các đối tượng lân cận và chồng lớp các đối tượng địa lý)

Subtract, Merge, Create feature

2 Must Not Have

Gaps (Không có

khoảng trống)

Giữa các polygon trong 1 feature class không được có khoảng trống

Merge, Subtract

Subtract, create feature

5 Must Cover Each

Create Feature

9 Contains Point

(điểm phải nằm

trong vùng)

Một polygon trong một feature class phải chứa ít nhất 1 point thuộc các feature class khác Point phải nằm trong polygon, không được nằm trên đường ranh giới

Extend, Trim, Snap

4 Must Not Have

Mergeto Largest, Merge

Subtract, Split