Đồ án tốt nghiệp: “Ứng dụng công nghệ thông tin thành lập bản đồ trên cơ sở dữ liệu đo của máy toàn đạc điện tử” docx

Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa Nguy ễn V ă n Tr ư ờng 1 Tin h ọc Trắc đ ịa K47 Đề tài: “Ứng dụng công nghệ thông tin thành lập bản đồ trên cơ sở dữ liệu đo của máy toàn đạc điện tử” Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa Nguy ễn V ă n Tr ư ờng 2 Tin h ọc Trắc đ ịa K47 MỤC LỤC MỤC LỤC 1 MỞ ĐẦU 4 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BĐĐH VÀ CÔNG TÁC THÀNH LẬP BẢN ĐỒ SỐ ĐỊA HÌNH 6 1.1 Bản đồ địa hình 6 1.2 Nội dung của tờ bản đồ địa hình 7 1.2.1 Điểm khống chế trắc địa 7 1.2.2 Địa vật 7 1.2.3 Dáng đất 9 1.3 Bản đồ số địa hình 10 1.3.1 Khái niệm chung 10 1.3.2 Những đặc điểm cơ bản của bản đồ số địa hình 10 1.3.3 Các đối tượng của bản đồ số 11 1.4 Các phương pháp thành lập bản đồ địa hình 12 1.4.1 Thành lập bản đồ địa hình bằng phương pháp đo vẽ trực tiếp 13 1.4.2 Thành lập bản đồ địa hình bằng phương pháp chụp ảnh 15 1.4.3 Thành lập bản đồ địa hình bằng phương pháp biên tập trên cơ sở các bản đồ có tỷ lệ lớn hơn 16 1.4.4 Quy trình thành lập bản đồ số địa hình 16 CHƯƠNG 2 THÀNH LẬP BẢN ĐỒ SỐ ĐỊA HÌNH TỪ DỮ LIỆU ĐO CỦA CÁC MÁY TOÀN ĐẠC ĐIỆN TỬ 20 2.1 Máy toàn đạc điện tử 20 2.1.1 Giới thiệu chung 20 2.1.2 Máy toàn đạc điện tử của hãng Leica - TC 305 21 2.1.3 Máy toàn đạc điện tử của hãng Nikon 27 2.2 Thành lập BDDH từ số liệu đo của máy toàn đạc điện tử 31 Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa Nguy ễn V ă n Tr ư ờng 3 Tin h ọc Trắc đ ịa K47 2.2.1 Quy trình thành lập bản đồ số địa hình từ dữ liệu máy toàn đạc điện tử. 31 2.2.2 Cấu trúc dữ liệu và sơ đồ thuật toán của các máy toàn đạc điện tử 32 CHƯƠNG 3 NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH VISUAL BASIC 6.0 40 3.1 Giới thiệu chung 40 3.2 Làm việc với Visual basic 6.0 42 3.2.1 Thanh tiêu đề (Title bar) 43 3.2.2 Thanh Menu (Menu bar) 43 3.2.3 Thanh công cụ (Tool bar) 43 3.2.4 Hộp công cụ(Tool box) 44 3.2.5 Cửa sổ Properties Window- cửa sổ thuộc tính: 45 3.2.6 From Layout Window 46 3.2.7 Project Explorer Window 47 CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH 49 4.1 Thiết kế giao diện 49 4.1.1 Giao diện chính của chương trình 49 4.1.2 Thanh menu 50 4.1.3 Form xử lý số liệu 53 4.1.4 Form tính tọa độ điểm chi tiết 58 4.1.5 Hiển thị điểm chi tiết trên nền đồ họa 62 4.1.6 Biên tập bản đồ 66 KẾT LUẬN 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 PHỤ LỤC 70 Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa Nguy ễn V ă n Tr ư ờng 4 Tin h ọc Trắc đ ịa K47 MỞ ĐẦU Trong thời đại ngày nay việc áp dụng các tiến bộ của khoa học công nghệ vào sản xuất là một yêu cầu cấp thiết, nhằm nâng cao năng suất lao động, giảm sức lao động của con người và góp phần tự động hoá quá trình sản xuất. Ngày nay, công nghệ điện tử-tin học đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của đời sống xã hội nói chung và trong lĩnh vực nghành trắc địa nói riêng. Trong Trắc Địa các ứng dụng của công nghệ điện tử-tin học cũng đang được sử dụng rộng rãi trong cả công tác ngoại nghiệp lẫn nội nghiệp bằng cách thay thế dần các công cụ đo vẽ cũ bằng các thiết bị mới với công nghệ tiên tiến như: các máy toàn đạc điện tử độ chính xác cao, máy vi tính và các phần mềm tiện ích, công nghệ GPS .v.v. Các máy móc và phần mềm tiện ích đó đã và đang dần dần thay thế các loại máy quang học cũ và các phương pháp đo đạc cổ truyền với độ chính xác không cao mà năng suất lao động thấp. Là một sinh viên thuộc nghành Tin học Trắc Địa việc nắm bắt các tiến bộ của khoa học công nghệ mới vào trong công việc của mình là tối cần thiết. Để làm quen với công nghệ mới và tạo hành trang cho mai sau ra trường khỏi bỡ ngỡ trước công viêc thực tế, em đã được hướng dẫn làm đồ án tốt nghiệp với đề tài là: " Ứng dụng công nghệ tin học thành lập bản đồ trên cơ sở dữ liệu đo của máy toàn đạc điện tử." Mục đích của đề tài là nghiên cứu tìm hiểu khuôn dạng dữ liệu đo của một số máy toàn đạc điện tử đang được sử dụng rộng rãi trong thực tế tại Việt Nam của các hãng sản xuất như: Lei ca, Nikon, Sokki…và một số phần mềm đồ họa như Autocad, Microstation để từ đó thành lập modul xử lý file số liệu ứng dụng cho công tác thành lập bản đồ địa hình. Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa Nguy ễn V ă n Tr ư ờng 5 Tin h ọc Trắc đ ịa K47 Sau một thời gian nghiên cứu, với sự giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của thầy giáo Ts. Đinh Công Hoà và các thầy cô trong bộ môn, em đã hoàn thành bản đồ án. Nội dung đồ án được trình bày như sau: Phần Mở đầu Chương 1 Tổng quan về bản đồ địa hình và công tác thành lập bản đồ số địa hình Chương 2 Thành lập bản đồ số địa hình từ dữ liệu đo của các máy toàn đạc điện tử Chương 3 Giới thiệu ngôn ngữ lập trình Visual Basic 6.0 Chương 4 Thiết kế chương trình Phần Kết luận Đồ án tốt nghiệp này được hoàn thành tại trường đại học Mỏ -Địa chất. Có được kết quả này em một lần nữa chân thành cảm ơn thầy giáo TS Đinh Công Hoà là người đã trực tiếp hướng dẫn, đưa ra những gợi ý có giá trị về mặt khoa học và thực tiễn sản xuất, giúp em hoàn thành bản đồ án và em xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô trong bộ môn đã giúp đỡ em trong suốt thời gian em học tập tại trường cũng như trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp. Trong quá trình làm đồ án, mặc dù đã rất cố gắng nhưng lượng kiến thức còn hạn hẹp nên bản đồ án còn nhiều sai sót rất mong các thầy cô và bạn bè thông cảm và góp ý. Em xin chân thành cảm ơn. Sinh viên thực hiện Nguyễn văn Trường Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa Nguy ễn V ă n Tr ư ờng 6 Tin h ọc Trắc đ ịa K47 Lớp Tin học trắc địa K47 Ch¬ng 1 TỔNG QUAN VỀ BĐĐH VÀ CÔNG TÁC THÀNH LẬP BẢN ĐỒ SỐ ĐỊA HÌNH 1.1 Bản đồ địa hình Bản đồ địa hình là loại bản đồ thể hiện một khu vực trên bề mặt của trái đất, trên đó bản đồ thể hiện những thành phần của thiên nhiên và kết quả hoạt động thực tiễn của con người mà mắt ta có thể cảm nhận được. Trên bản đồ địa hình, không đưa lên tất cả mọi hình ảnh có trên mặt đất mà chỉ thể hiện các đối tượng chứa đựng lượng thông tin phụ thuộc vào không gian, thời gian và mục đích sử dụng. Tính không gian giới hạn (xác định) khu vực được tiến hành đo vẽ và thành lập bản đồ. Tính thời gian quy định ghi nhận trên bản đồ địa hình hiện trạng của bề mặt trái đất tại thời điểm tiến hành đo vẽ. Mục đích sử dụng chi phối nội dung và độ chính xác của bản đồ. Yếu tố không gian và mục đích sử dụng có liên quan đến việc lựa chọn tỉ lệ bản đồ. Các đối tượng địa hình trên bề mặt trái đất được đưa lên bản đồ thông qua phép chiếu bản đồ. Về bản chất bản đồ địa hình nói chung còn được định nghĩa: “ Là một mô hình đồ họa về mặt đất, cho ta khả năng nhận biết bề mặt đó bằng cái nhìn bao quát, tổng quát đọc chi tiết hoặc đo đếm chính xác”. Dựa vào bản đồ địa hình có thể nhanh chãng xác đinh tọa độ, độ cao của điểm bất kỳ nào trên mặt Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa Nguy ễn V ă n Tr ư ờng 7 Tin h ọc Trắc đ ịa K47 đất, khoảng cách và phương hướng của hai điểm, chu vi, diện tích, khối lượng của vật, vùng, cùng hàng loạt các thông số khác. 1.2 Nội dung của tờ bản đồ địa hình Nội dung bản đồ địa hình bao gồm các yếu tố của là điểm khống chế trắc địa, địa vật (địa vật định hướng, các điểm dân cư , thuỷ hệ, giao thông, lớp phủ vật, ranh giới.v.v…) và dáng đất (địa hình). Tất cả các đối tuợng nói trên được thể hiện trên bản đồ địa hình cần phải đầy đủ, chính xác. Mức độ tỷ mỉ của nội dung bản đồ phải phù hợp với mục đích sử dụng bản đồ và đặc điểm của khu vực. 1.2.1 Điểm khống chế trắc địa Các điểm toạ độ và độ cao các cấp phải được biểu thị đầy đủ và chính xác lên bản đồ. Đây là yếu tố dạng điểm cần thể hiện chính xác đến 0.1mm trên bản đồ. Dùng các ký hiệu tương ứng để thể hiện các điểm toạ độ nhà nước và điểm toạ độ cơ sở. Đối với bản đồ địa hình tỷ lệ lớn, có thể hiển thị các điểm khống chế đo vẽ. Thông thường các điểm khống chế được ghi chú số hiệu và độ cao của chúng. 1.2.2 Địa vật 1. Địa vật định hướng Khi sử dụng bản đồ địa hình thi việc định hướng có ý nghĩa quan trọng. Do vậy, các địa vật định hướng cũng là yếu tố tất yếu của nội dung bản đồ địa hình. Đó là những đối tượng của khu vực, nó cho phép ta xác định vị trí nhanh chóng và chính xác trên bản đồ như các cây độc lập, toà nhà cao, nhà thờ, đình chùa, cột cây số…Các địa vật định hướng còn bao gồm một số địa Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa Nguy ễn V ă n Tr ư ờng 8 Tin h ọc Trắc đ ịa K47 vật không nhô cao so với mặt đất nhưng dễ dàng nhận biết như ngã ba đuờng, ngã ba sông 2. Các điểm dân cư Các điểm dân cư là một trong những yếu tố quan trọng nhất của bản đồ địa hình. Các điểm dân cư được đặc trưng bởi kiểu cư trú, số người và ý nghĩa hành chính - chính trị của nó. Khi thể hiện các điểm dân cư trên bản đồ phải giữ được đặc trưng về quy hoạch, cấu trúc. Trên các bản đồ tỷ lệ lớn thì sự biểu thị các điểm dân cư càng tỉ mỉ, phạm vi dân cư phải biểu thị khép kín bằng các ký hiệu tương ứng, nhà trong vùng dân cư phải biểu thị tính chất (chịu lửa, kém chịu lửa), quy mô (lớn, nhỏ, số tầng). Các công trình công cộng phải biểu thị tính chất kinh tế, xã hội, văn hoá của chúng như nhà máy, trụ sở uỷ ban, bưu điện… 3. Thuỷ hệ và các công trình phụ thuộc Các yếu tố thuỷ hệ được biểu thị tỉ mỉ, trên bản đồ địa hình biểu thị các đường bờ biển, bờ hồ, sông, ngòi, mương, kênh, rạch,…Các đường bờ nước được thể hiện trên bản đồ theo đúng đặc điểm của từng kiểu đường bờ. Đồng thời còn phải thể hiện các thiết bị phụ thuộc thuỷ hệ như các bến cảng, trạm thuỷ điện, đập… Sự biểu thị các yếu tố thuỷ hệ còn được bổ sung bằng các đặc trưng chất lượng như độ mặn của nước, độ sâu và rộng của sông, tốc độ dòng chảy… 4. Mạng lưới đường giao thông Trên các bản đồ địa hình mạng lưới đường được thể hiện tỉ mỉ về khả năng giao thông và trạng thái của đường. Mạng lưới đường được thể hiện chi tiết hoặc khái lược và tuỳ thuộc vào tỷ lệ của bản đồ, cần phải phản ánh đúng Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa Nguy ễn V ă n Tr ư ờng 9 Tin h ọc Trắc đ ịa K47 mật độ của lưới đường, hướng và vị trí của các con đường, chất lượng của chúng. Khi lựa chọn phải xét đến ý nghĩa của đường. Phải biểu thị những con đường đảm bảo mối liên hệ giữa các điểm dân cư với nhau, với các ga xe lửa, các bến tàu, sân bay… Trên các bản đồ tỷ lệ lớn phải biểu thị tất cả các con đường như : đường sắt, đường ô tô, đường rải nhựa, đường đất lớn-nhỏ, đường mòn, chú ý biểu thị vị trí hạ hoặc nâng cấp đường, biển chỉ đường, cầu cống, cột cây số… 5. Lớp phủ thực vật Trên các bản đồ địa hình biểu thị các loại rừng, vườn cây, đồn điền, ruộng, đồng cỏ, tài nguyên, cát, đất mặn, đầm lầy… Ranh giới các khu thực phủ và của các loại đất được biểu thị bằng các đường nét đứt hoặc dãy các dấu chấm, ở diện tích bên trong đường viền thì vẽ các ký hiệu quy ước đặc trưng cho từng loại thực vật hoặc đất. Ranh giới của các loại thực vật và đất cần được thể hiện chính xác về phương diện đồ hoạ, thể hiện rõ ràng những chỗ ngoặt có ý nghĩa định hướng. 6. Ranh giới phân chia hành chính - chính trị Ngoài đường biên giới quốc gia, còn phải thể hiện ranh giới của các cấp hành chính. Các đường ranh giới phân chia hành chính - chính trị đòi hỏi phải thể hiện rõ ràng, chính xác và theo đúng quy định trong quy phạm. 1.2.3 Dáng đất Dáng đất trên bản đồ địa hình được biểu thị bằng các đường bình độ. Những yếu tố dáng đất mà đường bình độ không thể hiện được thì biểu thị bằng các ký hiệu riêng, ngoài ra trên bản đồ địa hình còn ghi chú độ cao. Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa Nguy ễn V ă n Tr ư ờng 10 Tin h ọc Trắc đ ịa K47 1.3 Bản đồ số địa hình 1.3.1 Khái niệm chung Bản đồ số là loại bản đồ trong đó các thông tin về mặt đất như toạ độ, độ cao của các điểm chi tiết, của địa vật, địa hình được biểu diễn bằng số và bằng thuật toán, có thể xử lý chúng để giải quyết nhiệm vụ kỹ thuật. - Bản đồ số là sản phẩm bản đồ được biên tập, thiết kế, lưu trữ và hiển thị trong hệ thống máy vi tính và các thiết bị điện tử. - Bản đồ số là một tập hợp có tổ chức các dữ liệu bản đồ trên những thiết bị có khả năng đọc bằng máy tính và được thể hiện dưới dạng hình ảnh bản đồ. 1.3.2 Những đặc điểm cơ bản của bản đồ số địa hình - Bản đồ số chứa đựng thông tin không gian, được quy chiếu về mặt phẳng và được thiết kế theo các tiêu chuẩn của bản đồ học như độ chính xác toán học, mức độ đầy đủ về nội dung theo tỷ lệ, sử dụng các phương pháp ký hiệu truyền thống. - Dữ liệu bản đồ được thể hiện theo nguyên lý số. - Bản đồ số có thể hiển thị dưới dạng bản đồ truyền thống, thể hiện trên màn hình, hoặc in ra giấy hoặc các vật liệu phẳng. - Tính linh hoạt của bản đồ số rất cao: thông tin thường xuyên được cập nhật và hiện chỉnh, có thể in ra ở các tỷ lệ khác nhau, có thể sửa đổi ký hiệu hoặc điều chỉnh kích thước mảnh bản đồ so với kích thước ban đầu, có thể tách lớp hoặc chồng xếp thông tin bản đồ. - Cho phép tự động hoá quy trình công nghệ thành lập bản đồ từ khi nhập số liệu đến khi in ra bản đồ. - Khâu nhập số liệu và biên vẽ ban đầu có nhiều khó khăn, phức tạp, [...]... Trường 30 Tin học Trắc địa K47 Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa 2.2 Thành lập BDDH từ số liệu đo của máy toàn đạc điện tử 2.2.1 Quy trình thành lập bản đồ số địa hình từ dữ liệu máy toàn đạc điện tử Hình 2.15 Quy trình thành lập bản đồ số địa hình từ dữ liệu máy toàn đạc điện tử Nguyễn Văn Trường 31 Tin học Trắc địa K47 Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa 2.2.2 Cấu trúc dữ liệu. .. liệu và sơ đồ thuật toán của các máy toàn đạc điện tử Để thực hiện việc tự động thành lập bản đồ địa hình bằng phương pháp số từ dữ liệu đo được của các máy toàn đạc điện tử, chúng ta cần phải chuyển về một khuôn dạng nhất định Các khuôn dạng chính của dữ liệu đo chi tiết là toạ độ vuông góc x, y, H và toạ độ cực Dữ liệu nhận được của các máy toàn đạc điện tử cũng được lưu dữ dưới hai dạng cơ bản đó là... chức quản lý dữ liệu Tránh các sự cố công nghệ làm mất hoàn toàn dữ liệu, thời gian thực hiện kéo dài công việc lặp đi lặp lại dễ nhàm chán và chịu ảnh hưởng rất lớn của điều kiện tự nhiên Nguyễn Văn Trường 14 Tin học Trắc địa K47 Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa Hình 1.2 Sơ đồ quy trình công nghệ thành lập bản đồ số địa hình bằng phương pháp toàn đạc điện tử 1.4.2 Thành lập bản đồ địa hình... sử dụng một trong 3 phương pháp sau: - Thành lập bản đồ địa hình bằng phương pháp đo vẽ trực tiếp ở thực địa - Thành lập bản đồ địa hình bằng phương pháp chụp ảnh - Thành lập bản đồ địa hình bằng phương pháp biên tập trên cơ sở các bản đồ có tỷ lệ lớn hơn Nguyễn Văn Trường 12 Tin học Trắc địa K47 Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa Hình 1.1 Các phương pháp thành lập bản đồ địa hình 1.4.1 Thành. .. 10-07-2004/07:54:19.0 , Tin học Trắc địa K47 Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa 2.1.3 Máy toàn đạc điện tử của hãng Nikon 2.1.3.1 Các thông số kỹ thuật của máy Hình 2.5 Hình dạng máy của hãng Nikon - DTM330 Độ chính xác đo góc của máy: m = 5” Độ chính xác đo cạnh của máy:  (3+2ppm x D)mm Khoảng cách đo xa nhất bằng gương đơn: 2400m 2.1.3.2 Thiết lập dữ liệu cho bản đồ địa hình Tại một trạm máy, nhập... thức bản đồ 1.4.4.7 Giao nộp sản phẩm Sản phẩm giao nộp là bản đồ địa hình, lưới khống chế trắc địa các cấp đã được bình sai đạt yêu cầu kỹ thuật, các tài liệu liên quan như sơ họa mốc, sổ đo, báo cáo tổng kết kỹ thuật Nguyễn Văn Trường 19 Tin học Trắc địa K47 Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa Ch­¬ng 2 THÀNH LẬP BẢN ĐỒ SỐ ĐỊA HÌNH TỪ DỮ LIỆU ĐO CỦA CÁC MÁY TOÀN ĐẠC ĐIỆN TỬ 2.1 Máy toàn đạc. .. toàn đạc điện tử 2.1.1 Giới thiệu chung Máy toàn đạc điện tử (Total Station) hiện đang được sử dụng rộng rãi trên thế giới và ở nước ta Cấu tạo một máy toàn đạc điện tử bao gồm 3 khối chính: Máy toàn đạc điện tử gồm 3 khối chức năng: Hình 2.1 Sơ đồ tổng quát máy toàn đạn điện tử Khối 1: Bộ đo xa điện quang (Electronic Distance Meter viết tắt EDM) là khối đo xa điện tử Kết quả đo được hiển thị trên màn... hiện nay dưới sự trợ giúp của máy toàn đạc điện tử và công nghệ máy tính (công nghệ bản đồ số) và là phương pháp cơ bản trong việc đo vẽ thành lập các loại bản đồ địa hình tỷ lệ lớn Ưu điểm điển hình là các khâu xử lý số liệu hoàn toàn tự động, khả năng cập nhật các thông tin cao, đạt hiệu suất kinh tế, tiết kiệm thời gian, độ chính xác cao và khả năng lưu trữ quản lý bản đồ thuận tiện Nhược điểm nằm... áp dụng để giải các bài toán như giao hội, tính diện tích, khối lượng, đo gián tiếp vv Ngoài ra bộ chương trình còn cho phép kết nối và trao đổi dữ liệu với máy tính điện tử Kết hợp 3 khối trên với nhau thu được một máy toàn đạc điện tử đa chức năng có thể đo đạc, tính toán các đại lượng cần thiết và cho kết quả tin cậy với hầu hết các bài toán trắc địa thông thường 2.1.2 Máy toàn đạc điện tử của. .. điểm của phương pháp này là dùng để thành lập các loại bản đồ chuyên đề như: bản đồ quy hoạch, điều tra dân số và các lĩnh vực kinh tế xã hội khác Nhược điểm của phương pháp này là độ chính xác bản đồ thấp, có nhiều nguồn sai số và giá trị sử dụng phần lớn mang tính chất biểu thị 1.4.4 Quy trình thành lập bản đồ số địa hình Việc thành lập bản đồ số có sự trợ giúp của máy tính được dựa trên cơ sở các . tin thành lập bản đồ trên cơ sở dữ liệu đo của máy toàn đạc điện tử” Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa Nguy ễn V ă n Tr ư ờng 2 Tin. Ch¬ng 2 THÀNH LẬP BẢN ĐỒ SỐ ĐỊA HÌNH TỪ DỮ LIỆU ĐO CỦA CÁC MÁY TOÀN ĐẠC ĐIỆN TỬ 2.1 Máy toàn đạc điện tử 2.1.1 Giới thiệu chung Máy toàn đạc điện tử