Khóa luận Xây dựng quy trình chuyển đổi dữ liệu địa hình sang dữ liệu GIS và xây dựng CSDL địa hình cho huyện Duy Tiên, tỉnh Hà Nam

hoặc toàn năng. Các phương pháp đo vẽ có thể tóm tắt trên sơ đồ hình: Bàn đạc, toàn đạc trên giấy trắng Đo vẽ Trên ảnh đơn Phối hợp Trên bình đồ ảnh Trên ảnh Vi phân Lập thể Toàn năng,giải tích, ảnh số Hình 1: Sơ đồ các phương pháp đo vẽ bản đồ địa hình Phương pháp toàn đạc hoặc bàn đạc dùng để đo vẽ thành lập bản đồ địa hình cho khu vực có diện tích nhỏ và không có ảnh chụp từ máy bay. Phương pháp đo vẽ phối hợp dùng để thành lập bản đồ cho vùng đồng bằng. Phương pháp vi phân dùng để đo vẽ thành lập bản đồ địa hình cho vùng đồi (hiện nay hầu như không dùng vì độ chính xác không cao). Phương pháp đo vẽ lập thể dùng để đo vẽ thành lập các loại bản đồ địa hình, hiện nay là phương pháp phổ biến theo các công nghệ đo vẽ ảnh trên máy toàn năng chính xác, trên hệ thống máy ADAM, trên trạm đo vẽ ảnh số Imagestation của Intergraph; 3-Giai đoạn chuẩn bị trước khi in – chuẩn bị bản đồ thanh vẽ và bản đồ tham khảo phân tô (theo phương pháp truyền thống), dùng phần mềm chuyên dụng thành lập, biên tập bản đồ và chế bản gốc ra phim trên máy tính (theo phương pháp hiện đại – tin học); 4-Giai đoạn chế bản in, in bản đồ kiểm tra và in hàng loạt bản đồ; 5-Giai đoạn sau khi in bản đồ: tổng kết kỹ thuật, đề ra phương hướng hoàn thiện bản đồ tiếp theo và giao nộp sản phẩm. Phương pháp biên vẽ là phương pháp dựa vào bản đồ địa hình tỷ lệ lớn hơn và tài liệu có liên quan để thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ nhỏ hơn. Thường dùng để thành lập bản đồ địa hình có tỷ lệ nhỏ hơn 1:25.000. Các giai đoạn thành lập bản đồ địa hình theo phương pháp biên vẽ gồm: 1-Giai đoạn chuẩn bị: Nhận và nghiên cứu nhiệm vụ, thu thập phân tích, đánh giá tài liệu, nghiên cứu đặc điểm khu vực biên vẽ, các đối tượng, hiện tượng và mối tương quan giữa chúng trên quan điểm thành lập bản đồ, viết kế hoạch biên tập để chỉ đạo quá trình thành lập bản đồ, đồng thời viết bản mô tả khu vực, xác định trình tự sử dụng tài liệu, kỹ thuật thành lập và in bản đồ, xác định chỉ tiêu tổng quát hóa, đặc điểm lấy bỏ và khái quát các yếu tố nội dung; 2-Giai đoạn biên vẽ ứng dụng các phương pháp: cơ ảnh, đồ giải, dùng máy Pantograp, máy quang học, máy điện tử và công nghệ tin học để xây dựng hình ảnh các yếu tố nội dung trong bản đồ, tong đó phương pháp cơ ảnh và phương pháp công nghệ tin học hiện nay được sử dụng chủ yếu và rộng rãi. Việc tổng quát hóa các yếu tố nội dung bản đồ là một vấn đề phức tạp, nó được tiến hành song song với quá trình biên vẽ các yếu tố nội dung bản đồ; các giai đoạn tiếp theo giống như ở phương pháp đo vẽ. So sánh hai phương pháp trên có thể thấy rằng chúng có những điểm giống và khác nhau. Trong phương pháp đo vẽ, khi nghiên cứu đặc điểm địa lý khu vực, không chỉ dựa trên các tài liệu đã có mà còn nghiên cứu cả ngoài thực địa như đo vẽ, điều vẽ ảnh, còn trong phương pháp biên vẽ, khi nghiên cứu đặc điểm địa lý khu vực chỉ tiến hành trong phòng, dựa trên các tài liệu thu thập được. Nhưng cả hai phương pháp trên cùng chung một nguyên tắc tổng quát hóa các yếu tố nội dung bản đồ. Hai phương pháp trên không loại trừ nhau mà bổ sung cho nhau tạo ra hệ thống bản đồ địa hình cho toàn lãnh thổ quốc gia, phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau. 1.1.3. Các tính chất của bản đồ địa hình: Bản đồ nói chung và bản đồ địa hình nói riêng đều có ba tính chất cơ bản sau: 1. Bản đồ được thành lập trên cơ sở toán học: Muốn biểu hiện bề mặt tự nhiên phức tạp và cong của Trái đất lên mặt phẳng, thường phải tiến hành qua hai bước. Bước thứ nhất, theo phương dây dọi, chiếu bề mặt tự nhiên của Trái đất lên bề mặt toán học của Trái đất (bề mặt ellipsoid). Tu nhỏ ellipsoid Trái đất theo một tỷ lệ nhất định. Bước thứ hai, biểu hiện bề mặt ellipsoid của Trái đất lên mặt phẳng thông qua phép chiếu bản đồ. Nhờ phép chiếu bản đồ,có thể xác định được vị trí, kích thước và hình dạng của các đối tượng trên bản đồ. Tỷ lệ ở mọi nơi trên bản đồ không như nhau bởi trên bản đồ có biến dạng. Cơ sở toán học biểu hiện trên bản đồ ở dạng các điểm khống chế đo đạc, tỷ lệ, hệ thống các đường kinh vĩ tuyến. 2. Bản đồ sử dụng hệ thống ký hiệu: Trên mặt đất có rất nhiều yếu tố lớn, không thể biểu thị nguyên vẹn trên bản đồ, đồng thời có nhiều yếu tố nhỏ nhưng quan trọng, nếu không có hình thức gì đặc biệt thì cũng không thể biểu thị lên bản đồ. Ngoài ra, còn có nhiều yếu tố hình dạng giống nhau nhưng bản chất khác nhau.Ngược lại, có những yếu tố bản chất giống nhau nhưng hình dạng khác nhau…vì vậy phải dùng hệ thống ký hiệu để biểu hiện. Người ta thường gọi chúng là ngôn ngữ bản đồ. Ký hiệu trên bản đồ không những chỉ rõ hình dạng bề ngoài của đối tượng mà còn chỉ ra được những tính chất cơ bản bên trong của đối tượng. Ký hiêu bản đồ chỉ ra được sự phân bố của các đối tượng, loại bỏ những mặt không quan trọng, các bộ phận, các chi tiết, các thuộc tính của đối tượng riêng lẻ làm nổi bật những dấu hiệu bản chất, quy luật tự nhiên của chúng. 3. Trên bản đồ có sự lựa chọn và khái quát hóa các đối tượng được biểu thị: Vì mặt đất có rất nhiều yếu tố tự nhiên và xã hội mà bản đồ không thể biểu thị hết được, nên phải chọn các yếu tố chủ yếu và khái quát các đặc trưng về hình dạng, số lượng, chất lượng của yếu tố nội dung cho phù hợp với mục đích và nội dung của bản đồ. Kết quả của quá trình tổng quát hóa bản đồ được thể hiện rõ khi so sánh các bản đồ có tỷ lệ khác nhau trên cùng một khu vực. Tỷ lệ bản đồ càng nhỏ, không gian biểu hiện càng hẹp thì càng cần phải loại bỏ những đối tượng thứ yếu, ít quan trọng dể làm nổi bật những nét điển hình, quan trọng của khu vực. Các yếu tố ảnh hưởng tới tổng quát hóa là mục đích, chủ đề, tỷ lệ và đặc điểm địa lý của lãnh thổ thành lập bản đồ. Ngoài ba tính chất chung nói trên, bản đồ địa hình còn có một số tính chất riêng sau: Bản đồ địa hình có hệ thống tỷ lệ, cách chia mảnh và đánh số mảnh thống nhất, có quy trình, quy phạm và ký hiệu chung do Nhà nước ban hành, nên thuận tiện trong việc sử dụng. Bản đồ địa hình có tính hiện đại và tính chính xác cao vì nó được thành lập từ các tài liệu đo đạc trực tiếp trên mặt đất hoặc trên ảnh chụp từ máy bay hay trên ảnh chụp từ mặt đất, nên nó đáp ứng được yêu cầu sử dụng cho tất cả các ngành kinh tế, văn hóa và quốc phòng. Bản đồ địa hình là tài lieu cơ bản để thành lập các bản đồ khác. Vì bản đồ địa hình biểu thị đầy đủ các yếu tố địa lý tự nhiên và kinh tế xã hội với mức độ chi tiết tương đối như nhau, các yếu tố này phần lớn giữ được hình dạng, kích thước theo tỷ lệ bản đồ, đồng thời giữ được tính chính xác hình học của ký hiệu và tính tương ứng địa lý của yếu tố nội dung nên nó là tài liệu gốc cơ bản để thành lập các bản đồ khác. (theo Bài giảng Bản đồ Địa hình, PGS.TS. Nhữ Thị Xuân, 2003) 1.1.4. Cơ sở toán học của bản đồ địa hình: Cơ sở toán học của bản đồ là những yếu tố cơ bản để người sử dụng xác định vị trí chính xác của đối tượng địa lý trên bản đồ và trên thực địa và cho phép ghép nhiều mảnh bản đồ lại với nhau mà vẫn giữ được tính nhất quán cao, đáp ứng yêu cầu sử dụng bản đồ. 1.1.4.1. Quy định về cơ sở toán học của bản đồ địa hình số của Tổng cục Địa chính: Cơ sở toán học của bản đồ địa hình số là cơ sở toán học quy định cho bản đồ địa hình thong dụng theo quy định của Nhà nước, được thể hiện trong tệp tin chuẩn Vn2d.dgn. Cách chia mảnh, ghi phiên hiệu mảnh và tên mảnh bản đồ tuân theo quy định chung hiện nay của Tổng cục Địa chính cho các loại bản đồ địa hình in trên giấy. Khung trong, lưới kilomet, lưới kinh vĩ độ của bản đồ phải được xây dựng bằng các chương trình chuyên dụng cho thành lập lưới chiếu bản đồ (như modul Grid Generation trong MGE của Intergraph), các điểm góc khung, các mắt lưới km không có sai số (trên máy tính) so với tọa độ lý thuyết. Không dung các công cụ vẽ đường thẳng hay đường cong để vẽ lại lưới km và khung trong bản đồ theo ảnh quét. Các điểm tam giác cũng không được số hóa theo hình ảnh quét mà phải được thể hiện lên bản đồ theo đúng tọa độ thật của điểm đó (theo số liệu ghi trong lý lịch bản đồ). (theo Quy định Kỹ thuật số hóa Bản đồ địa hình tỷ lệ 1:10.000, 1:25.000, 1:50.000 và 1:100.000, Tổng cục Địa chính năm 2000) 1.1.4.2. Hệ tọa độ VN-2000: Hệ quy chiếu và hệ tọa độ VN-2000 được chính thức đưa vào áp dụng trên toàn quốc khoảng từ tháng 8/2000, theo quyết định số 83/2000 QĐ-TTg do Thủ tướng Phan Văn Khải ký ngày 12/07/2000. Cũng theo quyết định này, VN-2000 sử dụng ellipsoid WGS-84 và lưới chiếu sử dụng là lưới chiếu hình trụ ngang đồng góc UTM quốc tế. Từ đó, VN-2000 chính thức thay thế HN-72. Vào ngày 20/06/2001, Tổng cục Địa chính đã có thông tư số 973/2001/TT-TCĐC nhằm hướng dẫn áp dụng hệ tọa tọa độ và hệ quy chiếu VN-2000. Ngày 27/02/2007, Bộ Tài nguyên Môi trường đã ký quyết định 05/2007/QĐ-BTNMT về sử dụng các tham số tính chuyển giữa Hệ tọa độ quốc tế WGS-84 và Hệ tọa độ quốc gia VN-2000, trong đó đã công bố 3 tham số dịch chuyển gốc tọa độ, 3 tham số góc xoay trục tọa độ và hệ số tỷ lệ chiều dài nhằm phục vụ cho công tác tính chuyển tọa độ và chuyển đổi tọa độ bản đồ qua lại giữa hai hệ nêu trên. Hệ quy chiếu và Hệ tọa độ quốc gia VN-2000 có các thông số chính như sau: a, Ellipsoid quy chiếu: Bán trục lớn: a = 6.378.137,000 m Độ dẹt: f = 1/298,257223563 b, Điểm gốc tọa độ quốc gia: điểm N00 đặt trong khuôn viên Viện nghiên cứu Địa chính, đường Hoàng Quốc Việt, Hà Nội. c, Lưới chiếu tọa độ phẳng cơ bản: lưới chiếu hình trụ ngang đồng góc UTM quốc tế. d, 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. 1.2. Dữ liệu địa hình và cơ sở dữ liệu không gian (geodatabase): 1.2.1. Dữ liệu địa hình trong GIS: Dữ liệu địa hình trong GIS bao gồm hai phần cơ bản là dữ liệu đồ họa hay còn gọi là dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính. Mỗi một loại dữ liệu có đặc trưng riêng và chúng khác nhau về yêu cầu lưu trữ, xử lý và hiển thị. 1.2.1.1. Dữ liệu đồ họa (dữ liệu không gian): Là những mô tả số của đối tượng mặt đất. Chúng bao gồm tọa độ, quy luật và các ký hiệu dùng để xác định hình ảnh cụ thể của bản đồ trong một khuôn dạng hiểu được của máy tính. Hệ thông tin địa lý dùng các dữ liệu bản đồ để tạo ra một bản đồ hay hình ảnh bản đồ trên màn hình hoặc trên giấy thông qua thiết bị ngoại vi. Có 6 loại thông tin bản đồ dùng để thể hiện đối tượng mặt đất và ghi chú của nó trong HTTTĐL như sau: • Điểm (point) • Đường (line) • Vùng (polygon) • Ô lưới (grid cell) • Ký hiệu (symbol) • Điểm ảnh (pixel) Dữ liệu bản đồ có thể được lưu trữ ở dạng vector hoặc raster. Lớp đối tượng (layer): Thành phần dữ liệu đồ thị của HTTTĐL hay còn gọi là CSDL bản đồ được quản lý ở dạng các lớp đối tượng. Mỗi một lớp chứa các hình ảnh bản đồ liên quan đến một chức năng, một ứng dụng cụ thể. Lớp đối tượng là tập hợp các hình ảnh thuần nhất dùng để phục vụ cho một ứng dụng cụ thể và vị trí của nó so với các lớp khác trong một hệ thống CSDL được xác định thông qua một hệ tọa độ chung. Việc phân tách các lớp thông tin dựa trên cơ sở của mối liên quan logic và mô tả họa đồ của tập hợp các hình ảnh bản đồ phục vụ cho mục đích quản lý cụ thể. 1. Cấu trúc raster: Trong cấu trúc này, thực thể không gian được biểu diễn thông qua các ô (cell) hoặc ô ảnh (pixel) của một lưới các ô. Trong máy tính, lưới ô này được lưu trữ dưới dạng ma trận, trong đó mỗi cell là giao điểm của một hàng và một cột trong ma trận. Trong cấu trúc raster, điểm được xác định bởi cell, đường được xác định bởi một số các cell kề nhau theo một hướng, vùng được xác định bởi số các cell mà trên đó thực thể phủ lên. Biểu diễn hai chiều của dữ liệu địa lý theo cấu trúc này là không liên tục nhưng được định lượng hóa để có thể dễ dàng đánh giá được độ dài, diện tích. Không gian càng được chia nhỏ thành nhiều cell thì tính toán càng chính xác. Biểu diễn raster được xây dựng trên cơ sở hình học phẳng Ơcơlit. Mỗi một cell tương ứng với một diện tích vuông trên thực tế. Độ lớn của cạnh ô vuông này còn được gọi là độ phân giải của dữ liệu. Dữ liệu raster có dung lượng rất lớn nếu không có cách lưu trữ thích hợp. Có rất nhiều giá trị giống nhau, do đó có nhiều phương pháp nén để tập dữ liệu trở nên nhỏ. Thông thường người ta hay dùng các phương pháp nén TIFF, RLE, JPEG, GIF… Một phương pháp khác để biểu diễn dữ liệu dưới dạng raster là phương pháp biểu diễn ô chữ nhật phân cấp. Trong cách biểu diễn này người ta chia diện tích vùng dữ liệu ra thành các ô chữ nhật không đều nhau theo cách lần lượt chia đôi các cell bắt đầu từ hình chữ nhật lớn nhất, bao phủ diện tích dữ liệu. Quá trình cứ tiếp tục đến khi nào các cell đủ nhỏ để đạt được độ chính xác cần thiết. 2. Cấu trúc vector: Trong cấu trúc vector, thực thể không gian được biểu diễn thông qua các phần tử cơ bản là điểm, đường, vùng và các quan hệ topo (khoảng cách, tính liên thông, tính kề nhau…) giữa các đối tượng với nhau. Vị trí không gian của thực thể không gian được xác định bởi tọa độ trong một hệ tọa độ thống nhất toàn cầu. Điểm dùng cho tất cả các đối tượng không gian mà được biểu diễn như một cặp tọa độ (X,Y). Ngoài giá trị tọa độ (X,Y), điểm còn thể hiện kiểu điểm, màu, hình dạng và dữ liệu thuộc tính đi kèm. Do đó trên bản đồ, điểm có thể được biểu diễn bằng ký hiệu hoặc text. Đường dùng để biểu diễn tất cả các thực thể có dạng tuyến, được tạo nên từ 2 hoặc hơn cặp tọa độ (X,Y). Ví dụ đường dùng để biểu diễn hệ thồng đường giao thông, hệ thống cấp thoát nước… Ngoài tọa độ, đường còn có thể bao hàm cả góc quay tại đầu mút. Vùng là một đối tượng hình học hai chiều. Vùng có thể là một đa giác đơn giản hay hợp của nhiều đa giác đơn giản. 3. So sánh raster và vector: Bảng 1 Dữ liệu raster Dữ liệu vector Ưu điểm - Cấu trúc rất đơn giản - Dễ dàng sử dụng các phép toán chồng xếp và các phép toán xử lý ảnh viễn thám. - Dễ dàng thực hiện nhiều phép toán phân tích khác nhau. - Bài toán mô phỏng có thể thực hiện được do đơn vị không gian giống nhau (cell) - Kỹ thuật rẻ tiền và có thể phát triển mạnh. - Biểu diễn tốt các đối tượng địa lý. - Dữ liệu nhỏ gọn. - Các quan hệ topo được xác định bằng mạng kết nối. - Chính xác về hình học - Khả năng sửa chữa, bổ sung, thay đổi các dữ liệu hình học cũng như thuộc tính nhanh, tiện lợi. Nhược điểm - Dung lượng dữ liệu lớn - Độ chính xác có thể giảm nếu sử dụng không hợp lý kích thước cell - Bản đồ hiển thị không đẹp - Các bài toán mạng rất khó thực hiện - Khối lượng tính toán để biến đổi tọa độ là rất lớn - Cấu trúc dữ liệu phức tạp - Chồng xếp bản đồ phức tạp - Các bài toán mô phỏng thường khó giải vì mỗi đơn vị không gian có cấu trúc khác nhau - In ấn đắt tiền - Kỹ thuật đắt tiền - Các bài toán phân tích và các phép lọc khó thực hiện 1.2.1.2. Dữ liệu thuộc tính: Là những mô tả về đặc tính, đặc điểm và các hiện tượng xảy ra tại vị trí địa lý xác định mà chúng khó hoặc không thể biểu thị trên bản đồ được. Có 4 loại dữ liệu thuộc tính: Đặc tính của đối tượng: liên kết chặt chẽ với các thông tin đồ thị, các dữ liệu này được xử lý theo ngôn ngữ hỏi đáp cấu trúc (SQL) và phân tích. Chúng được liên kết với các hình ảnh đồ thị thông qua các chỉ số xác định chung, thông thường gọi là mã địa lý và được lưu trữ trong cả hai mảng đồ thị và phi đồ thị. HTTTĐL còn có thể xử lý các thông tin thuộc tính riêng rẽ và tạo ra các bản đồ chuyên đề trên cơ sở các giá trị thuộc tính. Các thông tin thuộc tính này cũng có thể được hiển thị như là các ghi chú tren bản đồ hoặc là các tham số điều khiển cho việc lựa chọn hiển thị các thuộc tính đó như là các ký hiệu bản đồ. Dữ liệu địa l hay còn gọi là dữ liệu không gianý: mô tả các sự kiện hoặc hiện tượng xảy ra tại một vị trí địa lý xác định. Không giống các thông tin đặc tính, chúng không mô tả về bản thân các hình ảnh bản đồ, thay vào đó chúng mô tả các danh mục hoặc các hoạt động như cho phép xây dựng các khu công nghiệp mới, nghiên cứu y tế, báo cáo hiểm họa môi trường…liên quan đến các vị trí địa lý xác định. Các thông tin tham khảo địa lý đặc trưng được lưu trữ và quản lý trong các file độc lập và hệ thống không thể trực tiếp tổng hợp với các hình ảnh bản đồ trong CSDL của hệ thống. Tuy nhiên các bản ghi này chứa các yếu tố xác định vị trí của sự kiện hay hiện tượng. Chỉ số địa lý: là các chỉ số về tên, địa chỉ, khối, phương hướng định vị…liên quan đến các đối tượng địa lý, được lưu trữ trong HTTTĐL để chọn, liên kết và tra cứu dữ liệu trên cơ sở vị trí địa lý mà chúng ta đã được mô tả bằng các chỉ số địa lý xác định. Một chỉ số có thể bao gồm nhiều bộ xác định cho các thực thể sử dụng từ các cơ quan khác nhau như là lập danh sách các mã địa lý mà chúng xác định mối quan hệ không gian giữa các vị trí hoặc giữa các hình ảnh hay thực thể địa lý. Quan hệ không gian giữa các đối tượng(topology): là mối quan hệ cho phép định nghĩa tương quan không gian giữa các dữ liệu và rất quan trọng cho các chức năng xử lý của HTTTĐL. Các mối quan hệ này có thể đơn giản hay phức tạp như sự liên kết, khoảng cách tương thích giữa các đối tượng. 1.2.1.3. Mối quan hệ giữa dữ liệu đồ họa và dữ liệu thuộc tính: HTTTĐL sử dụng phương pháp chung để liên kết hai loại dữ liệu đó thông qua bộ xác định, lưu trữ đồng thời trong các thành phần đồ thị và phi đồ thị. Các bộ xác định có thể đơn giản là một số duy nhất liên tục, ngẫu nhiên hoặc là các chỉ báo địa lý hay dữ liệu vị trí lưu trữ. Bộ xác định cho một thực thể có thể chứa tọa độ phân bố của nó, số hiệu mảnh bản đồ, mô tả khu vực hoặc là một con trỏ đến vị trí lưu trữ của dữ liệu liên quan. 1.2.2. Cơ sở dữ liệu không gian (geodatabase): Hệ thông tin địa lý (GIS) sử dụng các mô hình cơ sở dữ liệu khác nhau. Mô hình geodatabase là mô hình dựa vào topology của dữ liệu và hiện được dụng rộng rãi trong các phần mềm GIS, trong đó có ArcGISS. Trong mô hình nay, các đối tượng, hiện tượng và quá trình được mô tả thông qua các đối tượng (feature). Các đối tượng này được tập họp thành các lớp đối tượng (feature class) và được cơ cấu thành các tệp dữ liệu lớn (Feature Data Set). Mô hình Geodatabase là tập hợp có tổ chức của geodata set. Các thành phần của cơ sở dữ liệu không gian bao gồm: Tập hợp các dữ liệu dạng vector (điểm, đường và vùng) Tập hợp các dữ liệu dạng raster (dạng mô hình DEM hoặc ảnh) Tập hợp các dữ liệu dạng mạng lưới (ví dụ như hệ thống cấp thoát nước, giao thông, lưới điện…) Tập hợp các dữ liệu địa hình 3 chiều và bề mặt khác Dữ liệu đo đạc Dữ liệu dạng địa chỉ Các bảng dữ liệu là thành phần quan trọng của cơ sở dữ liệu không gian được liên kết với các thành phần đồ họa với nhiều kiểu liên kết khác nhau. Về khía cạnh công nghệ, hình thể, vị trí không gian của các đối tượng cần quản lý, được miêu tả bằng các dữ liệu đồ họa. Trong khi đó, tính chất của các đối tượng này được miêu tả bằng các dữ liệu thuộc tính. Mô hình cơ sở dữ liệu không gian không những quy định mô hình dữ liệu với các đối tượng đồ họa, đối tượng thuộc tính mà còn quy định liên kết giữa chúng thông qua mô hình quan hệ và định nghĩa hướng đối tượng bao gồm các tính chất như thừa kế (inherit), đóng góp (encapsulation) và đa hình (polymorphism). Ngoài ra, cơ sở dữ liệu không gian hiện đại còn bao gồm các rang buộc các đối tượng đồ họa ngay trong CSDL, được gọi là topology. 1.2.2.1. Định nghĩa geodatabase: Geodatabase là một loại CSDL với các tính năng mở rộng cho việc lưu trữ, truy vấn và thao tác với các thông tin địa lý và dữ liệu không gian. Cũng có thể hiểu geodatabase là CSDL không gian (spatial database). Trong một CSDL không gian, dữ liệu không gian được đối xử như mọi loại dữ liệu khác. Dữ liệu vector được lưu trữ theo kiểu dữ liệu hình học như điểm (point), đường thẳng (line) hoặc đa giác (polygon), những dạng mà có sự gắn kết với hệ tọa độ không gian. Một bản ghi của geodatabase có thể dùng kiểu dữ liệu hình học để thể hiện vị tí của một đối tượng trong thế giới thực và sử dụng các kiểu dữ liệu chuẩn để lưu trữ các thuộc tính liên quan của đối tượng đó. Một và geodatabase có hỗ trọ việc lưu trữ dữ liệu ảnh số (raster). Nhiều loại geodatabase có những chức năng tùy chỉnh mà cho phép dữ liệu không gian được điều khiển và truy vấn bằng việc sử dụng SQL, ví dụ như tìm tất cả các ngôi nhà trong một vùng tiềm ẩn hiểm họa môi trường… Trong hệ thống thông tin địa lý, một CSDL không gian là thành phần dùng để thao tác và lưu trữ dữ liệu. Điển hình cho một hệ thống hoàn thiện sẽ phải bao gồm cả phần mềm client để thể hiện và chỉnh sửa dữ liệu lưu trong CSDL. Như bất kỳ định dạng dữ liệu không gian khác, geodatabase cũng có thể được sử dụng để cung cấp dữ liệu trực tiếp tới một phần mềm web map server, như ARGIS Internet Map Server của ESRI, MapServer và mapping API của Google. Lợi ích quan trọng của những CSDL không gian là chúng cho phép một hệ tống GIS xây dựng trên những khả năng sẵn có của hệ thống quản trị CSDL quan hệ (RDBMS). Bao gồm việc hỗ trợ SQL và khả năng tạo ra những truy vấn không gian phức tạp. Ngoài ra, một cấu trúc client/servr của CSDL đó hỗ trợ đa người dùng cùng một lúc và cho phép họ xem, sửa và truy vấn dữ liệu mà không bị xung đột. 1.2.2.2. So sánh các loại geodatabase: Bảng 2 Đặc điểm ArcSDE Geodatabase File Geodatabase Personal Geodatabase Mô tả Định dạng lưu trữ và quản lý dữ liệu GIS trong các CSDL quan hệ Định dạng được lưu trong thư mục hệ thống file Định dạng chuẩn đầu tiên quản lý trong file Microsoft Access Số lượng người dùng Đa người dùng, nhiều người đọc và biên tập Một người dùng, nhiều người có thể truy cập và một người biên tập Một người dùng, nhiều người có thể truy cập và một người biên tập Định dạng lưu trữ - Oracle - Microsoft SQL server - IBM DB2 - IBM Infomix Mỗi một nhóm dữ liệu được lưu vào một file riêng biệt. Một File Geodatabase là một thư mục chứa các file Tất cả dữ liệu lưu trong Microsoft Access, file có đuôi mở rộng laf “.mdb” Giới hạn dung lượng Rất lớn, phụ thuộc vào DBMS Có thể lên đến TB Tối đa 2G Hỗ trợ Versioning Có Không Không 1.2.2.3. Cấu trúc geodatabase trong ArcGIS (Personal Geodatabase): Trong ArcMap có hai định dạng để lưu trữ dữ liệu là Shape file và Geodatabase. Trong đó, geodatabase là một CSDL được chứa trong một file có đuôi là “*.mdb” (định dạng của Microsoft Access). Khác với Shape file, geodatabase cho phép lưu giữ topology của các đối tượng. Cấu trúc của một geodatabase như sau: Geodatabase Feature Dataset Feature Dataset Feature Dataset Feature Class Feature Class Feature Class Attribute Table Attribute Table Attribute Table Hình 12: Cấu trúc của Geodata Base Trong Geodatabase có một hay nhiều Feature Dataset. Feature là một nhóm các loại đối tượng có cùng chung hệ quy chiếu và hệ tọa độ. Một Feature Dataset có thể chứa một hay nhiều Feature Class. Feature class chính là đơn vị chứa các đối tượng không gian của bản đồ và tương đương với một lớp (layer) trong ArcMap. Mỗi Feature Class chỉ chứa một dạng đối tượng (điểm, đường hoặc vùng). Mỗi Feature Class được gắn chặt với một bảng thuộc tính (Attibute Table). Khi tạo một Feature Class thì bảng thuộc tính cũng tự động được tạo theo. Một ví dụ về CSDL Bản đồ địa chính: Bảng 3 Feature Class Geometry type Attribute Description Geodatabase “Ban_do_dia_chinh” Feature Dataset “Ban_do”. Coord. system: VN-2000 Thua Polygon dien_tich, so_hieu, loai_dat Hiển thị thửa đất Ranh_thua Line Hiển thị ranh giới thửa đất Tam_thua Point dien_tich, so_hieu, loai_dat Hiển thị tâm thửa đất Diem_khong_che Point so_hieu, X,Y, Z Hiển thị điểm khống chế đo vẽ Diem_dac_trung Point ten, mo_ta Các điểm đặc trưng Khung_BD Line so_hieu_manh Khung bản đồ ... 1.3. So sánh dữ liệu địa hình “.dgn” và dữ liệu địa hình trong GIS: Nói một cách khác, chúng ta so sánh sự khác biệt giữa hai loại dữ liệu địa hình trước và sau quá trình chuyển đổi. Bảng 4 Dữ liệu địa hình “.dgn” Dữ liệu địa hình trong GIS Cấu trúc Dữ liệu được tổ chức bằng các level (63 level) cho từng nhóm lớp đối tượng. Mỗi mảnh bản đồ lưu trữ thành 7 file (là các nhóm lớp: cơ sở toán học, dân cư, giao thông, địa hình, ranh giới, thủy văn, thực vật), trong mỗi nhóm lớp có tất cả các lớp đối tượng Dữ liệu được quản lý trong một geodatabase có đuôi mở rộng là “.mdb”. Một geodatabase chia thành các Feature Dataset, trong đó lại chia thành các Feature Class cùng với bảng thuộc tính đi kèm Định dạng Có rất nhiều định dạng khác nhau: line, linestring, cell header, shape, text,… Có 3 định dạng là point, line và polygon, không có lớp text Bản đồ địa hình Quản lý theo các mảnh Không phân mảnh 1.3.1. Quy định số hóa và đặc điểm dữ liệu khi lưu trữ dưới dạng “.dgn”: Cơ sở dữ liệu bản đồ địa hình số hóa tỷ lệ 1:10.000, 1:25.000, 1:50.000, 1:100.000 phải được lưu trữ theo mô hình dữ liệu không gian (spatial data model), trong đó các đối tượng không gian tùy thuộc vào độ lớn của chúng trong không gian cũng như yêu cầu về tỷ lệ thể hiện mà được biểu thị bằng điểm, đường thẳng, đường nhiều cạnh, hoặc là vùng khép kín. Các tệp tin (file) bản đồ phải ở dạng mở, nghĩa là phải cho phép chỉnh sửa cập nhật thông tin khi cần thiết và có khả năng chuyển đổi khuôn dạng (format) để sử dụng trong các phần mềm bản đồ thông dụng khác nhau phục vụ những mục đích khác nhau như chế bản, làm nền cơ sở cho Hệ thông tin địa lý (GIS), v.v… Các phần mềm dùng để số hóa bản đồ có thể là Microstation, I/GEOVEC, CADMap, Provec, Vtrac, WinGIS…Tuy nhiên, để đảm bảo chuẩn dữ liệu thống nhất thì dữ liệu đồ họa cuối cùng phải được chuyển về khuôn dạng *.dgn. Dữ liệu phải được làm sạch, lọc bỏ những điểm nút thừa, làm trơn những chỗ gãy và không có đầu thừa, nút thiếu (tuy nhiên làm trơn nét không được làm thay đổi hình dạng của đối tượng biểu thị so với bản gốc). Các ký hiệu độc lập trên bản đồ phải thể hiện bằng các ký hiệu dạng cell được thiết kế sẵn trong tệp *.cell, mà không dung công cụ vẽ hình (shape) hay vòng tròn (circle) để vẽ. Ví dụ, ký hiệu nhà độc lập phải dùng cell NHDL mà không dùng công cụ hình chữ nhật để vẽ. Các đối tượng dạng đường không dùng B-spline để vẽ, mà phải dùng linestring, các đường có thể là polyline, linestring, chain hoặc complex chain. Điểm đầu và điểm cuối của một đối tượng đường phải là một đường liền không đứt đoạn và phải có điểm nút ở những chỗ giao nhau giữa các đường cùng loại. Những đối tượng dạng vùng (polygon) của cùng mọt loại đối tượng dùng kiểu ký hiệu là pattern, shape hoặc fill color phải là các vùng đóng kín, kiểu đối tượng là shape hoặc complex shape. 1.3.2.Cấu trúc dữ liệu “*.dgn”: 1. Seed file: Là một design file trắng (không chứa dữ liệu) chứa đầy đủ các thông số quy định chế độ làm việc với Microstation. Đặc biệt, với các file bản đồ, để đảm bảo tính thống nhất về cơ sở toán học giữa các file dữ liệu, phải tạo các file chứa tham số về hệ tọa độ, phép chiếu, đơn vị đo…Sau đó các file bản đồ có cùng cơ sở toán học sẽ được tạo dựa trên nền seed file này. Mỗi một cơ sở toán học của bản đồ có một seed file riêng. 2. Phân lớp đối tượng: Các đối tượng bản đồ khi tồn tại dưới dạng số được thể hiện và lưu trữ trên các lớp thông tin khác nhau. Ví dụ như: các đối tượng là sông, hồ được lưu trữ trong lớp thông tin thứ nhất, các đối tượng là đường bình độ được lưu trữ trong lớp thông tin thứ hai… Số lớp thông tin nhiều nhất trên một file bản đồ “*.dgn” là 63 lớp. Vì vậy các đối tượng trên một file bản đồ được phân nhiều nhất là 63 lớp thông tin khác nhau. Mỗi một lớp đối tượng được đánh số từ 1 đến 63. 3. Feature Table: Dùng để quản lý và đảm bảo tính nhất quán cho các đối tượng trong quá trình số hóa cũng như sửa đổi dữ liệu sau khi số hóa. File feature table được tạo dựa trên bảng thiết kế phân lớp. File feature table chứa toàn bộ các thông số đồ họa của tất cả các đối tượng có trong bản đồ cần thành lập. Ví dụ như: số lớp (level), màu sắc (color), kiểu đường (linestyle), lực nét (weight), kiểu chữ (font), kích thước chữ… 4. Ký hiệu: Các ký hiêu được chia thành 4 loại: Ký hiệu dạng điểm Ký hiệu dạng đường Ký hiệu dạn pattern (các ký hiệu được trải đều trên diện tích một vùng nào đó) Ký hiệu dạng chữ chú thích Các ký hiệu dạng điểm và pattern được thiết kế thành các cell. Các cell này được sử dụng lặp đi lặp lại nhiều lần trong quá trình số hóa cũng như biên tập bản đồ. 1.3.3. Những nhược điểm của dữ liệu dgn: Dữ liệu dgn chỉ bao gồm dữ liệu đồ họa của đối tượng, trong đó chỉ chứa các dữ liệu thuộc tính về đồ họa của đối tượng như: màu sắc, lực nét, kiểu đường, font hay chữ chú thích…mà không phải là thuộc tính của đối tượng. Quan hệ không gian trong dữ liệu dgn là quan hệ không gian giữa các đối tượng trong cùng một lớp. Do đó ta không thể giải một bài toán như: tích hợp các lớp dữ liệu địa hình và thủy văn để đánh giá mức độ phân bố thủy nông của khu vực theo địa hình. Ngoài ra, sự sai sót trong dữ liệu dgn như: các vùng bị chồng đè, lẫn đối tượng, vùng chuă đóng khung cũng là nguyên nhân không thể dùng dữ liệu dgn cho các ứng dụng của GIS. CHƯƠNG II: QUY TRÌNH CHUYỂN ĐỔI DỮ LIỆU TỪ DỮ LIỆU ĐỊA HÌNH “.DGN” SANG DỮ LIỆU ĐỊA HÌNH TRONG GIS ÁP DỤNG CHO HUYỆN DUY TIÊN – TỈNH HÀ NAM 2.1. Dữ liệu địa hình “.dgn” của huyện Duy Tiên: 2.1.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của khu vực: 1. Điều kiện tự nhiên: Vị trí địa lý: Huyện Duy Tiên nằm ở phía Đông Bắc tỉnh Hà Nam, trung tâm huyện cách tỉnh lỵ 17 km. Phía Bắc giáp tỉnh Hà Tây, phía Đông giáp huyện Lý Nhân và tỉnh Hưng Yên, phía Nam giáp huyện Bình Lục và thị xã Phủ Lý, phía Tây giáp huyện Kim Bảng và tỉnh Hà Tây. Huyện có 19 xã và 2 thị trấn ( Hòa Mạc và Đồng Văn ). Đặc điểm địa hình: Huyện Duy Tiên mang đặc trưng của vùng đồng bằng châu thổ sông Hồng, chủ yếu là vàn, vàn cao và tương đối bằng phẳng, không có vùng trũng điển hình. Khí hậu: Chịu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa, nhiệt độ trung bình năm khoảng 24◦C. 2. Tài nguyên thiên nhiên: Tài nguyên đất: Tổng diện tích đất tự nhiên là 13.502 ha, chiếm 16,75% diện tích đất toàn tỉnh. Đất đai được hình thành bởi sự hồi lắng của phù sa sông Hồng, sông Châu Giang với ba nhóm đất chính là đất phù sa, đất dày và đất tầng mỏng. Đất nông nghiệp chiếm 69.5%, đất chuyên dụng 15,77%, đất ở 5,3%... Nguồn nước: Chế độ thủy văn đa dạng với mạng lưới sông ngòi dày đặc. Có 4 con sông lớn bao quanh là sông Hồng, sông Nhuệ, sông Châu Giang và sông đào Duy Tiên. Nguồn nước dồi dào, dễ khai thác, cả nước ngầm và nước mặt đều tốt, đủ phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt và sản xuất của nhân dân. 3. Kết cấu hạ tầng: Cấp điện: 100% số xã, thị trấn có điện lưới quốc gia và trạm biến áp 110 kW, một chi nhánh điện. Có 3 trạm điện trung gian là thị trấn Đồng Văn, thị trấn Hòa Mạc và Tiên Hiệp. Tỷ lệ hộ dùng điện đạt 99,56%. Hàng năm mạng lưới điện thường xuyên được tu sửa, nâng cấp. Cấp nước: Hệ thống cung cấp nước sạch mới được đưa vào một số thôn, xã như xã Nha Xá, xã Mộc Nam, xã Yên Bắc và chợ Lương. Còn lại các hộ dân chủ yếu dùng nước từ bể chứa nước mưa, giếng khơi và giếng khoan. Giao thông: Huyện có quốc lộ 1A chạy qua theo tuyến Hà Nội – Phủ Lý và quốc lộ 38 nối với tỉnh Hưng Yên qua cầu Yên Lệnh. Ngoài ra còn có tuyến đường sắt Bắc – Nam chạy qua, có 7 tuyến đường tỉnh và huyện lộ với tổng chiều dài 37,5 km và 327,123 km đường thôn xóm. Thông tin liên lạc: 100% số xã, thị trấn có đài truyền thanh, 85% số hộ có vô tuyến, đài các loại. Thông tin liên lạc thuận lợi, 100% số xã, thị trấn có điểm bưu điện văn hóa xã, số điện thoại liên tục tăng, đạt tỷ lệ 2,4 máy trên 100 dân. 4. Nguồn nhân lực: Dân số toàn huyện có 130.000 người, số người trong độ tuổi lao động chiếm 51,5%. Trình độ lao động khá, lao động kỹ thuật chiếm 7,44%, cao hơn mức bình quân chung của tỉnh. 5. Lý do chọn khu vực nghiên cứu: Huyện Duy Tiên là một huyện đồng bằng nên dữ liệu địa hình đầy đủ song phức tạp và đa dạng hơn dữ liệu địa hình của một huyện miền núi (lớp giao thông có nhiều đường hơn, sử dụng đất đa dạng hơn…). Do đó trong quá trình chuyển đổi dữ liệu sẽ nắm được mọi khó khăn cũng như thuận lợi khi phân loại cũng như định dạng và sửa lỗi dữ liệu. Phạm vi của một huyện không nhỏ như xã do đó có thể xem xét các ứng dụng một cách đầy đủ hơn, đồng thời không rộng bằng một tỉnh nên việc xử lý dữ liệu sẽ đơn giản hơn. 2.1.2. Dữ liệu dgn của huyện Duy Tiên: Cơ sở toán học của khu vực: Vn2000 (Projection: Transverse_Mercator False_Easting: 500000.00000000 False_Northing: 0.00000000 Central_Meridian: 105.00000000 Scale_Factor: 0.99960000 Latitude_Of_Origin: 0.00000000 Geographic Coordinate System: GCS_WGS_1984 Datum: D_WGS_1984 Prime Meridian: Greenwich Angular Unit: Degree Hình 3. Lớp cơ sở toán học Hình 4. Lớp dân cư Hình 5. Lớp giao thông Hình 6. Lớp ranh giới Hình 7. Lớp địa hình Hình 8. Lớp thực vật Hình 9. Lớp thủy văn 2.1.3. Những khó khăn về dữ liệu dgn của huyện Duy Tiên khi chuyển đổi: Nhiều vùng bị chồng đè, ví dụ như các vùng thực vật… Các lớp bị lẫn vùng hoặc lẫn các đối tượng không nằm trong lớp đó. Một số vùng chưa được đóng khung (lớp thực vật). Một số đối tượng bị sai thuộc tính đồ họa, ví dụ như lớp địa hình bị sai màu của đối tượng. 2.2. Các bước chuyển đổi: 2.2.1. Khảo sát dữ liệu “.dgn” và phân nhóm lớp dữ liệu sẽ chuyển sang geodatabase: Hình 10. Ghép các lớp dữ liệu từ các mảnh bản đồ khác nhau Hình 11. Khảo sát thông tin các đối tượng trong các lớp Hình 12. Tách lớp dữ liệu thành các phân lớp khác nhau, đặt tên và lưu mỗi phân lớp ở một file riêng Sau quá trình tách các phân lớp từ 6 lớp dữ liệu ban đầu, ta có 6 bảng phân lớp dữ liệu như sau: 1. Nhóm lớp dân cư: Bảng 5 Dữ liệu gốc (dgn) Dữ liệu mới được thiết kế (geodatabase) Level Tên lớp Tên lớp Dạng dữ liệu Tên file 1 Khối nhà chịu lửa <3 tầng theo tỷ lệ (viền) Nhà chịu lửa line polyline nhalualine 2 Khối nhà chịu lửa <3 tầng theo tỷ lệ (nền) Nhà chịu lửa polygon polygon nhaluagon 5 Nhà độc lập nửa theo TL Nhà độc lập line polyline nhadlline 6 Nhà độc lập không theo TL Nhà độc lập cell Point nhadlcell 8 Sân lát mặt Sân polyline Sanlatmat 9 Nghĩa trang ký hiệu Nghĩa trang Point Nghiatragcell 13 Mộ xây độc lập Mộ, chòi tháp Point Mochoithapcell Cột anten Chòi tháp cao Cổng xây 14 Tượng đài, bia tưởng niệm Tượng đài, đình, chùa... Point Tuogdaichuacell Đình chùa, đèn, miếu Nhà thờ Sân vận động 15 Bệnh viện Bệnh viện, trường học Point Vientruogcell Trường học 16 Lò cụm nung sấy Bưu điện, biến thế... Point Buudienlocell Trạm bưu điện Trạm biến thế điện Trạm tiếp nhận xăng dầu Bể chứa xăng, dầu nổi (ngầm) 17 Vỉa khai thác lộ thiên, nơi khai thác lộ thiên Vỉa khai thác lộ thiên polyline viakhaithac 24 Đường dây điện cao thế ngoài khu dân cư Đường dây điện polyline daydien Đường dây điện cao thế trong khu dân cư 25 Đường dây điện hạ thế 26 Đường dây thông tin trong khu dân cư Dây thông tin Polyline daythongtin 29 Tường Tường polyline tuong 30 Hàng rào Hàng rào polyline hangrao 24 Text lẫn Các text dân cư text dctext 13 Text lẫn 42 Thị xã, tỉnh lỵ 43 Thị trấn, huyện lỵ 44 Tên huyện 46 Tên xã 47 Uỷ ban hành chính xã 48 Số hộ 49 Tên thôn xóm 52 Tên riêng 53 Ghi chú thuyết minh 54 Tên thôn xóm trong ngoặc 2. Nhóm lớp giao thông: Bảng 6 Dữ liệu gốc Dữ liệu mới dược thiết kế Level Tên lớp Tên lớp Kiểu dữ liệu Tên file 5 Đường sắt rộng 1.435m, 1m hiện có Đường sắt polyline dgsat 7 Đường sắt hẹp, đường goòng hiện có 11 Sân ga theo tỷ lệ 15 Đường ô tô có trục phân tuyến nửa theo tỷ lệ Đường ôtô có trục phân tuyến polyline dgotophantuyen 16 Đường ô tô có trục phân tuyến theo TL, nửa theo TL 17 Đường ô tô nhựa, bê tông theo TL Đường ôtô nhựa bê tông polyline dgotonhuabetong Đường ô tô nhựa, bê tông nửa theo TL 19 Đường ô tô nhựa, bê tông đang làm 21 Đường rải gạch đá Đường rải gạch đá polyline dgraigachda 18 Đường ô tô nhựa, bê tông nửa theo TL (nền) Bỏ 20 Đường ô tô nhựa, bê tông đang làm (nền) 23 Đường đất lớn Đường đất polyline dgdat 24 Đường đất nhỏ 25 Đường mòn Đường mòn polyline dgmon 30 Đường ô tô đắp cao không gia cố lớn Đường ô tô đắp cao polyline Dgotodapcao Đường ô tô đắp cao không gia cố nhỏ Đường ô tô đắp cao có gia cố lớn Đường ô tô đắp cao có gia cố nhỏ 17 Text lẫn Các text giao thông text gttext 19 Text lẫn 21 Text lẫn 26 Số đường ô tô (quốc lộ, tỉnh lộ) 26 Ghi chú đường ô tô 30 Tỷ cao đường đấp cao 35 Ghi chú cầu 37 Ghi chú phà 52 Tên riêng, tên đèo, ga 53 Ghi chú thuyết minh (nguy hiểm, lội...) 54 Ghi chú giao thông dạng phân số 36 Các ký hiệu cống dưới đường Các ký cống Point congcell 38 (CONGA1) và (CONGA) 28 Ga vẽ không theo tỷ lệ Ga Point Gacell 26 Khuyên số đường ô tô (QL, TL...) Khuyên đường giao thông Point Khuyendgcell 42 Đèn biển Đèn Point denbiencell 37 Các ký hiệu đò ngang, dọc Đò, phà, bến lội Polyline Phaben 39 Bến lội Bến Polyline Benloi 35 Cầu sắt một nhịp Cầu polyline Cauline Cầu sắt nhiều nhịp Cầu bê tông, gạch, đá, gỗ 1 nhịp Cầu đơn giản 44 Đường bờ ruộng Đường bờ ruộng polyline dgboruong 55 Đường phố trong vùng đô thị theo TL Đường phố trong đô thị polyline dgpho 56 Đường phố trong vùng đô thị (phố chính) 57 Đường phố trong vùng đô thị (ngõ) 3. Nhóm lớp ranh giới: Bảng 7 DL gốc (dgn) DL mới được thiết kế (geodatabase) Level Tên lớp Tên lớp Dạng DL Tên file 7 Địa giới cấp huyện Ranh giới huyện Polygon Rghuyen 10 Địa giới cấp xã Ranh giới xã Polygon Rgxa 7 Mốc địa giới cấp tỉnh Mốc địa giới các cấp point Cacmocdiagioi 10 Mốc địa giới cấp xã 4. Nhóm lớp địa hình: Bảng 8 DL gốc (dgn) DL mới được thiết kế (geodatabase) Level Tên lớp Tên lớp Dạng DL Tên file 1 Đường bình độ cơ bản Đường bình độ cơ bản Polyline Binhdocoban 3 Đường bình độ nửa 4 Đường bình độ phụ 5 Đường bình độ nháp 2 Đường bình độ cái Đường bình độ cái Polyline Binhdocai 6 Ghi chú đường bình độ Lớp text binh độ Text Text 9 Ghi chú điểm độ cao khống chế 12 Sườn đất sụt đứt gãy 21 Hố phễu Các tơ theo tỷ lệ 22 Gò đống tự nhiên theo tỷ lệ và phi tỷ lệ 23 Hố nhân tạo 30 Bờ dốc tự nhiên đất, sỏi, cát, dưới chân có bãi 42 Tên ngọn núi 12 Sườn đất sụt, đất gẫy Sườn sụt Polyline Suonsutgay 21 Hố phễu cacstơ theo tỷ lệ Hố phễu cacsto Polyline Pheucacsto 22 Gò đống tự nhiên phi tỷ lệ Gò đống tự nhiên Polyline Godog 23 Hố nhân tạo Hố nhân tạo Polyline Honhantao 25 Ranh giới bãi cát, đá Ranh giới bãi cát đá Polyline Rgcatda 29 Nét chỉ dốc Nét chỉ dốc Polyline Netchidoc 30 Bờ dốc tự nhiên Bờ dốc tự nhiên Polyline Bodoctn 7 Chấm điểm độ cao thường Điểm độ cao thường Point docaothg 9 Chấm điểm độ cao khống chế Điểm độ cao khống chế Point Docaokhogche 22 Gò đống tự nhiên theo tỷ lệ Gò đống tự nhiên Point Gotunhien 26 Bãi cát phẳng Bãi cát phẳng Point Baicat 17 Tơ ram núi đá Vùng tơ ram Polygon Tơramnuida 5. Nhóm lớp thực vật: Bảng 9 Dữ liệu gốc Dữ liệu mới được thiết kế Level Tên lớp Tên lớp Kiểu dữ liệu Tên file 1 Ranh giới thực vật chính xác Ranh giới thực vật Polyline rgthucvat 2 Các vùng thực vật Các vùng thực vật Polygon vungtvpolygon 3 Nền cho rừng phát triển ổn định Nền rừng Polygon nenrunggon 5 Nền rừng non, mới trồng, rừng thưa, rừng cây bụi, rừng cây bụi ưa mặn chua phèn, rừng cây trồng thân bụi 35 Nền làng có cây che phủ, nền nghĩa trang, nền công viên, nền cây trồng các loại mọc thành rừng Nền cây trồng Polygon Nencaytroggon 4 Rừng phát triển ổn định-KH lá rộng Rừng phát triển ổn định Point Rugondinhcell 6 Rừng non mới trồng KH: lá rộng Rừng non mới trồng Point Rungnoncell 12 Kí hiệu cây cho rừng cây bụi Rừng cây bụi Point rugcaybuicell 13 Kí hiệu cây bụi rải rác Cây bụi rải rác Point caybuicell 21 Cỏ thấp trên cạn Cỏ thấp trên cạn Point cothapcell 28 Kí hiệu cây trồng thân gỗ mọc không thành rừng cây trồng thân gỗ mọc không thành rừng Point caytrogthangocell 33 Kí hiệu cây trồng thân bụi mọc không thành rừng Cây trồng thân bụi Point caytrogthanbuicell 39 Kí hiệu cây trồng thân cỏ Cây trồng thân cỏ Point caytrogthancocell 41 Kí hiệu lúa nước Lúa nước Point luacell 42 Kí hiệu mầu Point maucell 43 Kí hiệu rau trên cạn, dưới nước Rau trên cạn, dưới nước Point raucell 45 Hoa, cây cảnh Hoa, cây cảnh Point caycanhcell 46 Sen ấu, súng, bèo Sen ấu, súng, bèo Point senbeocell 48 Cây độc lập, cụm cây độc lập Cây độc lập, cụm cây độc lập Point caydoclapcell 49 Dải rừng dài, hẹp phát triển ổn định Dải rừng Polyline dairungline 50 Dải rừng dài, hẹp, non mới trồng 53 Ghi chú thuyết minh Các text text tvtext 54 Ghi chú rừng dạng phân số 6. Nhóm lớp thủy hệ: Bảng 10 DL gốc (.dgn) DL mới được thiết kế (geodatabase) Level Tên lớp Tên lớp Dạng dữ liệu Tên File 1 Sông tự nhiên 1 nét Sông tự nhiên 1 nét polyline Sg1net 3 Đường bờ sông 2 nét, kênh >12m, ao, hồ Đường bờ sông, ao hồ polyline Bosg2netline 7 Bờ sông, ao hồ có nước theo mùa 4 Nền sông 2 nét, kênh>12m, ao hồ Sông 2 nét polygon Polygon Sg2netgon 8 Nến sông, ao hồ có nước theo mùa 35 Bờ dốc tự nhiên Bờ dốc Polyline bodoctn 31 Máng dẫn nước nổi trên trụ xây Máng nước Polyline mangnuoc Máng nước ở mặt đất 11 Đường mép nước Đường mép nước Polyline dgmepnuoc 22 Đường bờ mương đắp cao đất 3 Bờ mương Polyline bomuog 24 Ranh giới các bãi bùn, cát, san hô Ranh giới các bãi polyline rgcacbai 37 Bờ cạp Bờ cạp Polyline bocap 41 Kênh mương đang đào Kênh mương Polyline kenhmuong 39 Kênh đào rộng từ 8 – 12m 40 Kênh đào dưới 8m 38 Cống kênh mương có thiết bị phi tỷ lệ Cống, trạm bơm… Point congcell Cống tháo nước vào đồng Cống trên kênh mương có thiết bị theo tỷ lệ Trạm bơm 21 Giếng nước phi tỷ lệ Giếng nước Point giengcell 27 Bãi cát ven bờ Bãi cát Point baicatcell 18 Mũi tên độ sâu rộng cho sông 2 nét Mũi tên độ sâu rộng cho sông Polyline dosaurogsog Mũi tên độ sâu rộng cho sông 1 nét 44 Điếm canh đê Điếm canh đê Point diemcanhcell 43 Đập đất ô tô không qua được, không có cống Đập đất Polyline dapdat 44 Đoạn xây, đê con trạch…. Đê Polyline de 18 Thời gian đo mực nước Lớp text thủy hệ Text Textthuyhe Độ sâu rộng và chất đáy, tốc độ chảy 44 Ghi chú tỷ cao con chạch 46 Tên sông chạy được tầu thủy cấp 1 Tên sông chạy được tầu thủy cấp 2 Tên sông chạy được tầu thủy cấp 3 Tên sông chạy được tầu thủy cấp 4 Tên sông chạy được tầu thủy cấp 5 Tên sông chạy được tầu thủy cấp 6 Tên sông chạy được tầu thủy cấp 7 47 Tên sông chạy được canô, tàu gỗ cấp 1 Tên sông chạy được canô, tàu gỗ cấp 2 Tên sông chạy được canô, tàu gỗ cấp 3 Tên sông chạy được canô, tàu gỗ cấp 4 Tên sông chạy được canô, tàu gỗ cấp 5 48 Tên suối, mương, hồ nhỏ 52 Tên riêng 53 Ghi chú thuyết minh 54 Tên đầm lầy 22 Các text 35 Tỉ cao bờ dốc tự nhiên không có bãi 2.2.2. Thao tác chuyển dữ liệu: B1. Thiết kế Geodatabase\ feature dataset trong ArcCatalog: Hình 13. Tạo geodatabase DuyTien.mdb Hình 14. Tạo các feature dataset trong geodatabase DuyTien.mdb Có 6 feature dataset là: dancu, giaothong, ranhgioi, diahinh, thucvat, thuyhe. B2. Import DL vào feature dataset (click chuột phải vào feature dataset\ import\ feature class (multiple) lựa chọn lớp đối tượng cần import. Hình 15. Import dữ liệu vào các feature dataset thành các feature class Các feature class được đặt tên giống với các phân lớp đã tách ở trên để tiện cho việc chuẩn hóa dữ liệu. Ví dụ như trong feature datáet “giaothong” có các feature class: dgotodapcao, dgotonhua, dgraigachda, dgbetong, dgboruong… Hình 16, 17. Tạo file topology Hình 18. Chuyển file topology sang ArcMap và sửa lỗi CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN MẬT ĐỘ THỦY NÔNG CỦA HUYỆN DUY TIÊN Huyện Duy Tiên là một huyện nông nghiệp với 69,5% tỷ lệ đất sử dụng là đất nông nghiệp. Mặt khác, huyện có chế độ thủy văn đa dạng với mạng lưới sông ngòi dày đặc, gồm 4 con sông lớn bao quanh là sông Hồng, sông Châu Giang, sông Nhuệ và sông đào Duy Tiên. Nguồn nước dồi dào, dễ khai thác, cả nước mặt và nước ngầm đều tốt, đủ phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt và sản xuất của nhân dân. Như vậy không thể phủ nhận vai trò của cán bộ thủy nông trong sản xuất nông nghiệp của các xã. Để thực hiện tốt vai trò của mình, các cán bộ thủy nông xã cần phải có một nguồn thông tin để tìm hiểu và áp dụng vào công việc của mình. Khi xây dựng CSDL cũng như ứng dụng này, tôi muốn hướng đến việc tạo ra một CSDL mở và được cập nhật thường xuyên để các cán bộ thủy nông xã nói riêng và những người sử dụng khác nói chung có thể truy cập và lấy thông tin. Bởi Personal Geodatabase có đặc điểm là một người dùng, nhiều người có thể truy cập và một người biên tập. Trong ví dụ này, các cán bộ thủy nông xã có thể lấy thông tin từ CSDL được quản lý bởi Xí nghiệp thủy nông của huyện như: mật độ kênh mương, số lượng và chiều dài kênh mương,… Trong phần ứng dụng này, tôi sẽ đề cập đến việc tính toán mật độ thủy nông của huyện Duy Tiên bằng cách: tách lớp kênh mương từ feature class “thuyhe”, sau đó đem chồng lên lớp ranh giới xã, và sử dụng các công cụ trong ArcToolBox của ArcGIS để tính toán. Quá trình tính toán được thể hiện như sau: Hình 19. Mở lớp dữ liệu kenhmuong trong feature dataset thuyhe Hình 20. Mở thêm lớp ranh giới xã trong feature dataset ranhgioi Hình 21. Vào ArcToolBox Spatial Analyst Tools Density Line Density Trong phần này, tôi chọn tham số như sau: Hình 22. Chọn tham số Line Density Trong phần Output cell size, tôi chọn 100 (đơn vị là mét). Khi đó, diện tích của một pixel là 10000m (1ha). Nghĩa là tôi sẽ tính toán tổng chiều dài kênh mương của huyện theo đơn vị là km, trên một đơn vị diện tích là ha (1 pixel). (đơn vị là km/ha). Hình 23. Kết quả ta được tổng chiều dài kênh mương tính theo pixel Trong sơ đồ trên, những vùng có màu nhạt nhất là những vùng có chiều dài kênh mương trên 1ha là nhỏ nhất. Và những vùng có màu đậm nhất có tổng chiểu dài kênh mương trên 1 ha là lớn nhất, theo như bảng dưới đây: Hình 24. Vào ArcToolBox Spatial Analyst Tool Zonal Zonal Statistics Trong mục này, tôi đưa ranh giới xã vào bản đồ tổng chiều dài kênh mương tính theo đơn vị diện tích ở trên. Sau đó, chiều dài kênh mương trong từng xã sẽ được tính toán dựa theo các pixel nằm trong xã đó, rồi chia cho diện tích xã, ta được mật độ kênh mương. Hình 25. Kết quả ta được bảng mật độ kênh mương của các xã Trong bản đồ này, đơn vị là km/ha: Khi xây dựng được ứng dụng này, biết được mật độ thủy nông của từng xã, các cán bộ thủy nông xã sẽ điều chỉnh được mức độ tưới tiêu của xã mình, đó là tiền đề để phục vụ cho nông nghiệp như: khai hoang tăng vụ, nâng cao năng suất cây trồng, vật nuôi, hỗ trợ phát triển giao thông nông thôn… KẾT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ Trong khóa luận này, sinh viên đã xây dựng được quá trình chuyển đổi dữ liệu địa hình “.dgn” sang dữ liệu GIS. Đồng thời, tôi cũng nhận thấy trong các bước chuyển đổi, bước quan trọng nhất là khảo sát và phân lớp dữ liệu địa hình trong Microstation. Do đây là một quá trình không những chuyển đổi mà còn chuẩn hóa dữ liệu, do đó cần phân lớp một cách chính xác, để giảm bớt lỗi khi chuyển sang GIS. Nhờ quá trình chuyển đổi trên, sinh viên đã xây dựng được nền CSDL địa hình tỷ lệ 1:25000, gồm 6 lớp, cho huyện Duy Tiên, tỉnh Hà Nam. Thêm vào đó, sinh viên cũng đã thử nghiệm tách lớp thủy nông từ lớp dữ liệu thủy hệ và xét sự phân bố so với ranh giới xã, nhằm đánh giá mức độ khả thi của CSDL vừa tạo. Sinh viên nhận thấy, đa phần các xã của huyện Duy Tiên đều có mật độ thủy nông khá dày đặc. Chứng tỏ rằng, Duy Tiên vẫn còn là một huyện nông nghiệp. Qua quá trình xây dựng CSDL, xét tính chất của dữ liệu địa hình “.dgn” và dữ liệu GIS, sinh viên đề nghị: khi xây dựng bản đồ địa hình, chúng ta nên biên tập trong Microstation, vì phần mềm này hỗ trợ rất tốt về đồ họa. Không nên biên tập trong ArcGIS, chỉ nên dùng để chuẩn hóa dữ liệu. Khóa luận này còn có những điểm thiếu sót, vì vậy, sinh viên mong được sự giúp đỡ, góp ý của các thày cô và các bạn để sinh viên hoàn thiện hơn nữa sản phẩm của mình. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. PGS.TS.Nhữ Thị Xuân. Bài giảng Bản đồ địa hình. NXB Đại học Quốc gia. 2003. 2. PGS.TS.Trần Quốc Bình. Bài giảng ESRI ArcGIS 8.1. (Dùng cho sinh viên ngành Địa lý – Địa chính). Hà Nội – 2004. 3. Trung tâm Nghiên cứu Ứng dụng Viễn thám và Hệ thông tin Địa lý CARGIS – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên. Đề tài “Nghiên cứu biến đổi sử dụng đất và ảnh hưởng của nó đến rác thải nông thôn huyện Duy Tiên – Hà Nam trên cơ sở ứng dụng Viễn thám và GIS. 07/2007 – 06/2009. 4. Tổng cục Địa chính. Quy định kỹ thuật số hóa Bản đồ địa hình tỷ lệ 1:10.000, 1:25.000, 1:50.000 và 1:100.000. Nhà xuất bản Bản đồ. Hà Nội – 2000. 5. Nhiều tác giả. Ứng dụng Viễn thám và Hệ thông tin Địa lý trong Quy hoạch Môi trường. Kết quả của Đề án “Xây dựng Năng lực Phát triển Bền vững”. Hà Nội – 1999. 6. http:// www.hanam.gov.vn 7. DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH ẢNH Trang Hình 1: Sơ đồ các phương pháp đo vẽ bản đồ địa hình 11 Hình 2: Cấu trúc của Geodatabase 24 Hình 3: Lớp dữ liệu cơ sở toán học 32 Hình 4: Lớp dữ liệu dân cư 32 Hình 5: Lớp dữ liệu giao thông 33 Hình 6: Lớp dữ liệu ranh giới 33 Hình 7: Lớp dữ liệu địa hình 34 Hình 8: Lớp dữ liệu thực vật 34 Hình 9: Lớp dữ liệu thủy hệ 35 Hình 10: Ghép các lớp dữ liệu 36 Hình 11: Khảo sát thông tin đối tượng 36 Hình 12: Tách lớp dữ liệu 37 Hình 13: Tạo Geodatabase Duytien 50 Hình 14: Tạo các feature dataset 50 Hình 15: Import dữ liệu vào các feature dataset 51 Hình 16,17: Tạo file Topology 52 Hình 18: Sửa lỗi dữ liệu 53 Hình 19: Mở lớp dữ liệu kenhmuong 55 Hình 20: Mở lớp dữ liệu ranh giới xã 55 Hình 21: Chọn phép toán Line Density 56 Hình 22: Chọn tham số Line Density 56 Hình 23: Tổng chiều dài kênh mương tính theo hecta 57 Hình 24: Chọn phép toán Zonal Statistics 58 Hình 25: Bản đồ mật độ kênh mương theo ranh giới xã 59 Bảng 1: So sánh raster và vector 19 Bảng 2: So sánh các loại Geodatabase 23 Bảng 3: Ví dụ về CSDL bản đồ địa chính 25 Bảng 4: So sánh dữ liệu địa hình dgn và dữ liệu GIS 25 Bảng 5: Nhóm lớp dân cư 37 Bảng 6: Nhóm lớp giao thông 39 Bảng 7: Nhóm lớp ranh giới 42 Bảng 8: Nhóm lớp địa hình 43 Bảng 9: Nhóm lớp thực vật 44 Bảng 10: Nhóm lớp thủy hệ 46