Nghiên cứu công nghệ thành lập và ứng dụng bản đồ số địa chính trong điều kiện Việt Nam

Nội dung nghiên cứu - Tìm hiểu quy trình thành lập bản đồ địa chính số từ trước đến nay; - Đánh giá ưu nhược điểm của quy trình thành lập bản đồ địa chính; - Nghiên cứu sử dụng các tiến

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ-ĐỊA CHẤT

PHẠM THẾ HUYNH

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ THÀNH LẬP

VÀ ỨNG DỤNG BẢN ĐỒ SỐ ĐỊA CHÍNH

TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2015

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ-ĐỊA CHẤT

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

1 PGS TS NGUYỄN TRỌNG SAN

2 TS TRẦN THÙY DƯƠNG

HÀ NỘI - 2015

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng bản thân tôi Toàn

bộ quá trình nghiên cứu, các số liệu tính toán, báo cáo và kết quả nghiên cứu trình bày trong luận án là chính xác và chưa từng được công bố trong công trình của tác giả nào khác!

Tác giả luận án

Phạm Thế Huynh

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT v

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU vi

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ vii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 6

1.1 Công nghệ thành lập và ứng dụng bản đồ số địa chính trên thế giới 6

1.1.1 Công nghệ thành lập bản đồ số địa chính trên thế giới 9

1.1.2 Ứng dụng bản đồ số địa chính trên thế giới 10

1.2 Công nghệ thành lập và ứng dụng bản đồ số địa chính ở Việt Nam 14

1.2.1 Công nghệ thành lập bản đồ địa chính ở Việt Nam 15

1.2.2 Ứng dụng bản đồ số địa chính ở Việt Nam 17

1.2.3 Đánh giá công nghệ thành lập và ứng dụng bản đồ số địa chính hiện nay ở Việt Nam 19

1.2.4 Vấn đề tồn tại cần nghiên cứu 26

CHƯƠNG 2 GIẢI PHÁP HOÀN THIỆN CÔNG NGHỆ THÀNH LẬP VÀ ỨNG DỤNG BẢN ĐỒ SỐ ĐỊA CHÍNH TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM 28

2.1 Xác định giải pháp 28

2.2 Chuyển đổi bản đồ địa chính khi thay đổi hệ thống tọa độ 28

2.2.1 Giải pháp chuyển đổi từ bản đồ giấy sang bản đồ số 29

2.2.2 Giải pháp chuyển đổi bản đồ giữa hai hệ thống tọa độ 29

2.2.3 Chuyển đổi cơ sở dữ liệu thuộc tính 30

2.3 Giải pháp chuyên môn hóa công tác nội - ngoại nghiệp 32

2.3.1 Giải pháp đề xuất: 33

2.3.2 Hiệu quả của giải pháp 36

2.4 Giải pháp lựa chọn mô hình dữ liệu phù hợp quản lý và biên tập 37

2.4.1 Mô hình dữ liệu Spaghetti 37

2.4.2 Mô hình dữ liệu Topo 39

CHƯƠNG 3 SỬ DỤNG CẤU TRÚC DỮ LIỆU DCEL 46

TRONG THÀNH LẬP VÀ ỨNG DỤNG BẢN ĐỒ SỐ ĐỊA CHÍNH 46

3.1 Một số thuật toán cơ sở 47

3.1.1 Sắp xếp và tìm kiếm 47

3.1.2 Xác định điểm nằm ở phía nào của đoạn thẳng 49

3.1.3 Kiểm tra giao của hai đoạn thẳng 50

3.1.4 Kiểm tra điểm nằm trong đa giác 50

3.1.5 Phân hoạch không gian đối tượng 52

3.1.6 Tính diện tích đại số một đa giác 54

3.1.7 Xác định góc hợp bởi phương thẳng đứng với đoạn thẳng 54

3.2 Thuật toán tạo mô hình Topo sử dụng cấu trúc DCEL 55

3.2.1 Nhập điểm, sắp xếp và lọc điểm trùng 55

3.2.2 Xác định các đoạn hở, các đoạn giao nhau 56

3.2.3 Nhập cạnh, sắp xếp, lọc cạnh trùng 58

3.2.4 Xác định thông tin lưu trữ DCEL 59

3.2.5 Khoanh vùng 60

3.3 Biên tập thửa đất sử dụng cấu trúc DCEL 62

3.3.1 Tách thửa đất 62

3.3.2 Gộp thửa 65

3.3.3 Thêm bớt đỉnh 66

3.3.4 Tạo đường song song với cạnh chọn 67

3.4 Chồng phủ các vùng sử dụng cấu trúc DCEL 67

3.4.1 Chia cạnh 68

3.4.2 Lát kín một vùng 69

3.4.3 Thuật toán chồng phủ 72

3.4.4 Đánh giá thuật toán chồng phủ 74

3.5 Sử dụng cấu trúc DCEL tạo các ứng dụng bản đồ số địa chính 74

3.5.1 Lập hồ sơ địa chính 75

3.5.2 Lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất 75

3.5.3 Lập bản đồ giải phóng mặt bằng 77

3.5.4 Xây dựng hệ thống địa chính đa mục đích 77

CHƯƠNG 4 XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM 79

4.1 Lựa chọn ngôn ngữ lập trình 79

4.2 Khái quát về ngôn ngữ lập trình Visual Basic 79

4.3 Xây dựng chương trình thử nghiệm 84

4.3.1 Giao diện chương trình 84

4.3.2 Các trình đơn 84

4.3.3 Giải pháp tạo thư viện liên kết động phục vụ xây dựng chương trình 85

4.3.4 Giải pháp tăng tốc độ tính toán của chương trình 88

4.3.5 Thử nghiệm chương trình 95

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 104

DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 106

TÀI LIỆU THAM KHẢO 107

PHỤ LỤC 111

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

NMCA National Mapping and Cadastral Agencies

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Danh sách các nước sử dụng công nghệ ESRI 13

Bảng 2.1 Bảng mô tả đặc trưng của cấu trúc Spaghetti 38

Bảng 2.2 Bảng dữ liệu thửa đất cấu trúc Winged-edge Topology 40

Bảng 2.3 Bảng danh sách đỉnh 42

Bảng 2.4 Bảng danh sách nửa cạnh 42

Bảng 2.5 Bảng danh sách vùng 43

Bảng 2.6 Bảng lưu trữ Nodes 44

Bảng 2.7 Bảng lưu trữ Links 44

Bảng 2.8 Bảng lưu trữ vùng 44

Bảng 3.1 Danh sách đoạn thẳng được sắp xếp theo chỉ số đầu mút 58

Bảng 4.1 So sánh tốc độ thực hiện phép toán của các kiểu dữ liệu 91

Bảng 4.2 So sánh tốc độ thực hiện các phép toán khác nhau 92 Bảng 4.3 So sánh tốc độ thực hiện khi sử dụng tuỳ chọn biên dịch an toàn 93

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Đánh số thửa theo từng khu vực ở Argentina 11

Hình 1.2 Đánh số thửa trên toàn khu vực ở Malaysia 12

Hình 2.1 Mô tả kiểu lưu trữ Topology 24

Hình 2.2 Sơ đồ quy trình chuyên môn hóa công tác nội - ngoại nghiệp 32

Hình 2.3 Minh họa mô hình dữ liệu Spaghetti [32] 38

Hình 2.4 Mô hình cấu trúc Winged-edge Topology 40

Hình 2.5 Hai thửa đất kề nhau 40

Hình 2.6 Mô hình cấu trúc danh sách cạnh liên kết kép 41

Hình 2.7 Mô hình cấu trúc dữ liệu Link-Node 43

Hình 3.1 Sắp xếp đánh số hiệu điểm 56

Hình 3.2 Các trường hợp cần phát hiện và loại bỏ khi khoanh vùng [13] 57

Hình 3.3 Xác định thuộc tính DCEL 60

Hình 3.4 Các cạnh thửa đất trước khi chia [14] 63

Hình 3.5 Hai đầu mút đường chia nằm trên cạnh [14] 64

Hình 3.6 Hai đầu mút đường chia là đỉnh thửa [14] 64

Hình 3.7 Một đầu mút là đỉnh thửa, một đầu mút nằm trên cạnh [14] 65

Hình 3.8 Gộp thửa [14] 66

Hình 3.9a Bớt đỉnh thửa v2 [14] 66

Hình 3.9b Thêm đỉnh thửa v4 [14] 66

Hình 3.10 Tạo đường song song [14] 67

Hình 3.11 Giao nhau của hai cạnh [14] 68

Hình 3.12 Nguyên tắc chia cạnh [14] 69

Hình 3.13 Xác định vùng giao khi gặp điểm chia [14] 70

Hình 3.14 Lát kín một vùng khi có giao điểm trên đường biên [14] 71

Hình 3.15 Lát kín một vùng khi không có giao điểm trên đường biên [14] 71 Hình 3.16 Sơ đồ thuật toán chồng phủ [14] 72

Hình 4.1 Các tuỳ chọn biên dịch an toàn 82

Hình 4.2 Giao diện chương trình 84

Hình 4.3 Trình đơn Tệp 85

Hình 4.4 Trình đơn vẽ 85

Hình 4.5 Trình đơn Hiển thị 85

Hình 4.5 Trình đơn Tiện ích 85

Hình 4.6 Chuyển đổi tệp DXF sang KML 96

Hình 4.7 Các lớp thông tin chuyển sang KML 96

Hình 4.8 Hình ảnh bản đồ chuyển sang Google Earth 97

Hình 4.9 Mở bản vẽ 98

Hình 4.10 Sau khi tạo mô hình Topo 98

Hình 4.11 Nhập thông tin thửa đất từ cơ sở dữ liệu 99

Hình 4.12 Trước khi gộp thửa 99

Hình 4.13 Sau khi gộp thửa 100

Hình 4.14 Trước khi chia tách thửa 100

Hình 4.15 Đặt thông số chia tách thửa 101

Hình 4.16 Sau khi chia tách thửa 101

Hình 4.17 Tra cứu thông tin thửa đất 102

Hình 4.18 Bản đồ hiện trạng sử dụng đất 102

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay, việc thành lập bản đồ số nói chung và bản đồ số địa chính nói riêng đang được triển khai rộng rãi trên cả nước Tuy nhiên, do chưa có hệ thống phần mềm xử lý, biên tập một cách hoàn chỉnh, thống nhất; hệ thống văn bản kỹ thuật cho công tác thành lập bản đồ địa chính thay đổi thường xuyên nên việc thành lập bản đồ số địa chính còn gặp nhiều khó khăn Để thành lập được một bản đồ địa chính số phải thực hiện qua nhiều công đoạn bằng nhiều phần mềm khác nhau, mỗi đơn vị sản xuất thực hiện theo một quy trình riêng Các sản phẩm bản đồ chủ yếu sử dụng phần mềm đồ họa nước ngoài và các mô đun phần mềm Việt Nam chạy trên các nền đồ họa đó Trong giai đoạn hiện nay, khi luật bản quyền được thắt chặt thì việc sử dụng các phần mềm nước ngoài sẽ đẩy giá thành sản phẩm cao làm cho không phải đơn

vị sản xuất nào cũng có thể thực hiện được Bên cạnh đó, với dữ liệu không được chuẩn hóa đồng đều thì khai thác ứng dụng bản đồ số địa chính còn hạn chế Chính vì vậy, việc nghiên cứu hoàn thiện công nghệ thành lập và ứng dụng bản đồ số địa chính trong điều kiện Việt Nam là một yêu cầu cấp thiết,

có ý nghĩa lý luận và thực tiễn cao

2 Mục đích nghiên cứu của luận án

- Lý thuyết: Đưa ra cơ sở khoa học của các giải pháp hoàn thiện quy trình công nghệ thành lập và ứng dụng bản đồ số địa chính

- Thực nghiệm: Xây dựng chương trình thực nghiệm nhằm khẳng định tính đúng đắn của những giải pháp đề xuất trong luận án trong công tác thành lập và ứng dụng bản đồ số địa chính

3 Đối tượng nghiên cứu

- Hệ thống văn bản kỹ thuật về công tác thành lập bản đồ địa chính;

- Công nghệ thành lập bản đồ địa chính qua các thời kỳ;

- Sản phẩm ứng dụng của bản đồ địa chính số

4 Phạm vi nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu của luận án được giới hạn ở Việt Nam về công nghệ thành lập và ứng dụng bản đồ địa chính số theo phương pháp đo đạc trực tiếp ngoài thực địa

5 Nội dung nghiên cứu

- Tìm hiểu quy trình thành lập bản đồ địa chính số từ trước đến nay;

- Đánh giá ưu nhược điểm của quy trình thành lập bản đồ địa chính;

- Nghiên cứu sử dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật hiện nay để đề xuất các giải pháp hoàn thiện quy trình thành lập bản đồ địa chính cũng như ứng dụng bản đồ số địa chính;

- Nghiên cứu các mô hình dữ liệu để lựa chọn mô hình dữ liệu phù hợp vừa linh hoạt trong việc thành lập vừa dễ dàng trong việc cập nhật biến động đất đai;

- Nghiên cứu xây dựng các thuật toán và giải pháp tăng tốc độ tính toán của chương trình

6 Phương pháp nghiên cứu

Trong luận án đã sử dụng phương pháp phân tích để khảo sát, lập luận

cứ cho những đề xuất mới trong luận án; phương pháp so sánh để đối chiếu với các kết quả nghiên cứu khác hoặc các nội dung liên quan nhằm so sánh, đánh giá, đưa ra giải pháp phù hợp; phương pháp mô hình hóa và tin học để tập hợp các quy luật, chứng minh một số công thức, xây dựng các thuật toán phục vụ cho việc tính toán và lập trình máy tính; phương pháp thực nghiệm: tiến hành thực nghiệm cụ thể để chứng minh lý thuyết, khẳng định tính đúng đắn, hiệu quả của các giải pháp đề xuất

7 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

- Ý nghĩa khoa học: Xây dựng cơ sở lý thuyết sử dụng mô hình dữ liệu

phù hợp vừa linh hoạt trong việc thành lập và khai thác dữ liệu bản đồ số địa chính vừa dễ dàng trong việc cập nhật biến động đất đai

- Ý nghĩa thực tiễn: Giải pháp hoàn thiện quy trình thành lập bản đồ địa

chính đề xuất trong luận án nhằm tăng năng suất lao động, chuyên môn hóa công tác nội - ngoại nghiệp, có thể áp dụng ở tất cả các đơn vị thành lập bản

đồ số địa chính

8 Các luận điểm bảo vệ

- Giải pháp hoàn thiện quy trình công nghệ thành lập bản đồ địa chính

đề xuất trong luận án phù hợp với sự tiến bộ khoa học kỹ thuật ở Việt Nam hiện nay;

- Sử dụng cấu trúc dữ liệu DCEL là cơ sở để quản lý và khai thác dữ liệu bản đồ số địa chính

9 Các điểm mới của luận án

(1) Cách tiếp cận mới trong việc sử dụng thông tin trực quan khi đo đạc thành lập bản đồ địa chính nhằm chuyên môn hóa công tác nội ngoại nghiệp

(2) Đề xuất sử dụng cấu trúc dữ liệu DCEL và xây dựng thuật toán sử dụng trong biên tập cũng như tạo ứng dụng bản đồ số địa chính trong điều kiện Việt Nam;

(3) Xác định giải pháp tối ưu hóa tốc độ tính toán cho các thuật toán trong xây dựng chương trình

10 Kết cấu của luận án

Luận án được chia thành các phần:

(1) Mở đầu: Giới thiệu tính cấp thiết, mục đích, ý nghĩa, đối tượng, phạm vi nghiên cứu của luận án;

(2) Chương 1 Tổng quan: Giới thiệu tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về những vấn đề liên quan đến nội dung luận án, các vấn đề còn tồn tại, cần nghiên cứu;

(3) Nội dung nghiên cứu được trình bày trong các chương 2, 3, 4; (4) Kết luận, kiến nghị: trình bày những kết luận mới của luận án và các kiến nghị nhằm hiện thực hóa những giải pháp đề xuất

(5) Danh mục công trình tác giả

(6) Tài liệu tham khảo

(7) Phụ lục

11 Cơ sở tài liệu

- Các tài liệu tham khảo về các mô hình dữ liệu được lấy từ sách báo trong và ngoài nước;

- Tài liệu để phân tích đánh giá dựa trên tìm hiểu thực tế ở các đơn vị

đo đạc thành lập bản đồ địa chính như Tổng công ty và các xí nghiệp tài nguyên môi trường; Công ty Tư vấn triển khai công nghệ và xây dựng Mỏ - Địa chất (Codeco); Trung tâm hỗ trợ phát triển khoa học kỹ thuật Mỏ - Địa chất; Trung tâm nghiên cứu ứng dụng công nghệ mới Trắc địa - Bản đồ; Công

ty cổ phần công nghệ tài nguyên và môi trường (Remtechco); Công ty Cổ phần Hưng Quốc (HQ); Công ty cổ phần khảo sát thiết kế và xây dựng miền Bắc (MBCDS)

- Các văn bản kỹ thuật được lấy từ trang Web của Bộ tài nguyên và Môi trường Việt Nam

12 Lời cảm ơn

Luận án được hoàn thành tại bộ môn Địa chính - khoa Trắc địa - trường Đại học Mỏ - Địa chất thuộc Bộ giáo dục và Đào tạo, dưới sự hướng dẫn khoa học của cố NGƯT PGS TS Nguyễn Trọng San và TS Trần Thùy Dương

Trong quá trình thực hiện luận án, tác giả luôn nhận được sự giúp đỡ tận tình của các thầy, cô giáo trong bộ môn Địa chính, khoa Trắc địa, phòng Đào tạo Sau đại học, Ban giám hiệu trường Đại học Mỏ - Địa chất và các đơn

động lực mạnh mẽ, hướng dẫn tận tình và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận án Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành nhất đến Ban giám hiệu, phòng Đào tạo Sau đại học, khoa Trắc địa, Bộ môn Địa chính trường Đại học Mỏ - Địa chất, các cơ quan đoàn thể và người thân, bạn bè đồng nghiệp đã tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong thời gian qua Xin cảm ơn tất cả

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Công nghệ thành lập và ứng dụng bản đồ số địa chính trên thế giới

Lịch sử ra đời và phát triển của bản đồ số và hệ thống thông tin địa lý gắn liền với sự phát triển của máy tính điện tử Từ năm 1950 Trung tâm địa hình Mỹ đã bắt đầu nghiên cứu vấn đề thành lập bản đồ có sự trợ giúp của máy tính và từ đó công nghệ bản đồ số và hệ thống thông tin địa lý không ngừng phát triển

Có thể tóm tắt việc nghiên cứu và phát triển của bản đồ số qua các giai đoạn như sau:

Giai đoạn 1: Từ 1950 đến 1970 Nội dung chính của thời kỳ này là

“Lập bản đồ số có sự trợ giúp của máy tính” Các nhà công nghệ nghiên cứu

chế tạo thiết bị gắn với máy tính điện tử để tạo thông tin như các thiết bị số hoá (Digitizer) hoặc máy quét (Scanner) và các thiết bị đầu ra như máy in, máy vẽ tự động có độ chính xác cao sử dụng kỹ thuật số

Song song với việc nghiên cứu chế tạo thiết bị, người ta đẩy mạnh nghiên cứu các giải pháp toán học để mô hình hoá và thể hiện các đối tượng không gian địa lý sau khi rời rạc hoá thông tin Năm 1963 ở Mỹ có phần mềm

vẽ bản đồ đầu tiên (Symap)

Giai đoạn 2: Đó là thập kỷ 70 và những năm đầu của thập kỷ 80 của

thế kỷ trước Người ta tập trung nghiên cứu xây dựng các hệ thống bản đồ tự động hoá hoàn chỉnh Các vấn đề kỹ thuật trong quy trình công nghệ thành lập bản đồ số được nghiên cứu và giải quyết hoàn chỉnh từ việc chuẩn hoá nội dung, ký hiệu bản đồ, tổ chức dữ liệu đến chế tạo các thiết bị gắn với các máy

đo đạc trên mặt đất, các máy đo ảnh để tạo dữ liệu số và chế tạo các máy vẽ tự động

Trong giai đoạn này đã xây dựng các phần mềm ứng dụng để điều khiển toàn bộ hệ thống từ thu thập dữ liệu, tổ chức quản lý cơ sở dữ liệu, ngân hàng dữ liệu và các phương pháp sử dụng dữ liệu số, đưa ra kết quả phân tích,

dự báo,… Đặc biệt mô hình số bề mặt địa hình đã được nghiên cứu và đưa vào ứng dụng

Giai đoạn 3: Phát triển hệ thống thông tin địa lý Ý tưởng về tích hợp

thông tin không gian và thông tin thuộc tính phi đồ hoạ theo thời gian để tổng hợp, phân tích, mô hình hoá đã có tương đối sớm Song chỉ khi máy tính phát triển mạnh thì hệ thống thông tin địa lý (GIS) mới trở thành hiện thực Năm

1964 hệ thống CGIS (Canadian Geographic Information System) ra đời Sau năm 1980 các hệ thống thông tin địa lý được nghiên cứu và phát triển mạnh

mẽ Đó là tập hợp có tổ chức bao gồm hệ thống máy tính cùng các thiết bị kèm theo, phần mềm điều hành, cơ sở dữ liệu và con người, được thiết kế để thu thập, lưu trữ, quản lý, cập nhật, phân tích, tổng hợp và kết xuất tất cả các dạng thông tin liên quan đến vị trí địa lý

Các phần mềm GIS được ứng dụng rộng rãi hiện nay có thể kể đến như: MAPINFO, ARC/INFO, MGE, ARCGIS, …

Hệ thống thông tin đất đai (Land Information System - LIS) là một lĩnh vực ứng dụng đặc biệt của hệ thống thông tin địa lý Theo hiệp hội Trắc địa

bản đồ thế giới thì: "Một hệ thống thông tin đất đai là một công cụ giúp cho việc tạo quyết định về luật pháp, hành chính và kinh tế và trợ giúp cho công tác quy hoạch và phát triển Nó bao gồm một mặt là một cơ sở dữ liệu lưu trữ các dữ liệu tham chiếu không gian trên một vùng địa lý nhất định và một mặt

là một số quy trình và kỹ thuật để thu thập, cập nhật, xử lý và phân phối dữ liệu một cách có hệ thống Cơ sở của một hệ thống thông tin đất đai là một hệ thống tham chiếu không gian đồng nhất cho dữ liệu trong hệ thống, đồng thời

có khả năng liên kết dữ liệu trong hệ thống với các cơ sở dữ liệu đất đai khác

có liên quan"

Đến nay hầu hết các nước phát triển đã ứng dụng hệ thống thông tin đất đai hiện đại để quản lý đất đai, đáp ứng nhanh mọi yêu cầu của đời sống xã hội

Giai đoạn 4: Đặt ra vấn đề nghiên cứu, hoàn thiện và đưa vào sử dụng

hệ thống bản đồ thông tin địa lý toàn cầu (Global Geoinformatic Mapping), phát triển GIS thành hệ thống thông tin không gian toàn cầu ứng dụng cho các quốc gia và quốc tế

Sự phát triển và tính phổ biến của INTERNET và các dịch vụ WEB đã đưa tới khả năng truy cập dữ liệu thông tin địa lý qua WEB, khái niệm WEB-GIS đã trở thành hiện thực

Ngoài hai yếu tố mang tính kỹ thuật là phần cứng máy tính và phần mềm hệ thống thì cơ sở dữ liệu của hệ thống thông tin là cực kỳ quan trọng,

nó đảm bảo cho sự tồn tại và hoạt động có hiệu quả của hệ thống

Đối với bản đồ địa chính, đây là một thành phần quan trọng của quản lý đất đai ở hầu hết các quốc gia Mỗi quốc gia có một hệ thống quản lý bản đồ riêng, không có hai hệ thống bản đồ địa chính là như nhau, mặc dù có một số thành phần cơ bản trong chung cho hầu hết các hệ thống Do sự khác biệt về lịch sử, văn hóa và xã hội, bản đồ địa chính đóng vai trò khác nhau ở mỗi quốc gia, có nhiều nhận thức khác nhau về những gì tạo thành một bản đồ địa chính [26]

Theo [34], Hệ thống địa chính của các nước trên thế giới có thể được chia thành 3 nhóm: Nhóm các nước công nghiệp phát triển; nhóm các nước đang phát triển và nhóm các nước kém phát triển

Ở hầu hết các nước phát triển, hệ thống bản đồ địa chính đã được thành lập hoàn chỉnh, giai đoạn hiện nay chủ yếu là đo đạc chỉnh lý biến động Hệ thống thông tin đất đai (LIS) và hệ thống thông tin địa lý (GIS) đã có một bước tiến lớn trong tin học hóa bản đồ, việc ứng dụng bản đồ số nói chung và bản đồ số địa chính nói riêng đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực do hệ thống bản đồ đã xây dựng đồng bộ, việc cập nhật bản đồ cũng được thực hiện thường xuyên và quản lý chặt chẽ trong một cơ sở dữ liệu phù hợp

Ở các nước đang phát triển quá trình thành lập bản đồ địa chính thường

bị chỉ trích là chậm, tốn kém và là một trong những hạn chế lớn về phát triển kinh tế Các nước này đang trong giai đoạn xây dựng hệ thống bản đồ địa chính, bản đồ địa chính đang được đo đạc chính quy nhằm hoàn chỉnh cơ sở

dữ liệu phủ kín lãnh thổ

Ở các nước kém phát triển, mật độ dân cư thưa thớt, áp lực về phát triển kinh tế chưa cao, đất đai có giá trị thấp, hệ thống địa chính còn sơ khai, mới được quan tâm bước đầu

1.1.1 Công nghệ thành lập bản đồ số địa chính trên thế giới

Yếu tố quan trọng nhất trên bản đồ địa chính dù ở quốc gia nào cũng cần thể hiện chính xác và đầy đủ nhất đó chính là ranh giới thửa đất Đây là yếu tố quan trọng nhất xuất phát từ chính mục tiêu của bản đồ địa chính nhằm quản lý đến từng thửa đất Chính vì lẽ đó, việc thành lập bản đồ địa chính chú trọng đến việc xác định chính xác vị trí từng góc thửa đất đồng thời thu thập các thông tin thuộc tính của thửa đất nhằm hướng tới mục đích quản lý một cách hiệu quả

Tuy nhiên, quy trình công nghệ thành lập bản đồ địa chính ở mỗi quốc gia có những sự khác biệt riêng phụ thuộc vào khả năng kinh tế, trang thiết bị

kỹ thuật và sự phát triển của khoa học công nghệ Quy trình chung của các nước xây dựng xong hệ thống bản đồ số địa chính từ rất sớm như Canada, Australia thực hiện đăng ký xét duyệt trước, tiếp đến đánh dấu mốc rồi mới tiến hành xác định ranh giới thửa, lưu, cập nhật thông tin thửa đất phục vụ quản lý đất đai và khai thác thông tin

Đối với công tác xác định ranh giới thửa đất, ngày nay, với sự phát triển của khoa học công nghệ, các thiết bị xác định vị trí điểm ngày càng hiện đại Do đó, tùy thuộc vào trang thiết bị và yêu cầu độ chính xác cũng như mục đích quản lý mà có những phương pháp khác nhau đối với mỗi quốc gia

Với bản đồ tỉ lệ vừa và nhỏ khu vực giá trị kinh tế thấp, độ chính xác không cao có thể sử dụng ảnh hàng không độ phân giải cao kết hợp đối soát thực tế để khoanh vẽ ranh giới sử dụng đất Đối với bản đồ tỉ lệ lớn, khu vực giá trị kinh tế lớn, độ chính xác cao cần sử dụng các thiết bị xác định tọa độ với độ chính xác cao tới từng góc thửa đất Để thực hiện điều này, trước hết xây dựng một hệ thống lưới đường chuyền sau đó sử dụng phương pháp đo tọa độ tuyệt đối hoặc tọa độ tương đối

Bên cạnh việc xác định chính xác tọa độ các đối tượng trên bản đồ địa chính cần phải nối các điểm đo sao cho đúng với ranh giới ngoài thực địa Việc nối các điểm này phương pháp thường sử dụng trên thế giới là vẽ sơ họa, ngoài ra có thể sử dụng các loại ảnh như ảnh hàng không độ phân giải cao hoặc sử dụng ảnh chụp từ máy bay không người lái Các ảnh này được đưa về cùng hệ thống tọa độ với các điểm chi tiết, từ đó có thể nối sơ họa sau đó tiến hành đối soát sửa chữa

1.1.2 Ứng dụng bản đồ số địa chính trên thế giới

Ứng dụng quan trọng nhất của bản đồ địa chính là quản lý đất đai Ngày nay, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và công nghệ, bản đồ số địa chính ở nhiều nước trên thế giới đã thêm nhiều ứng dụng khác nhau, nhiều nước đã xây dựng hệ thống địa chính đa mục đích với các hệ thống phần mềm ứng dụng đặc thù riêng Chính vì lẽ đó, việc quản lý thửa đất phải thỏa mãn

hệ thống tham chiếu thửa đất, cụ thể:

 Dễ hiểu, không gây nhầm lẫn, sai sót;

 Dễ nhớ, để cho người sử dụng có thể dễ dàng tra cứu;

 Dễ sử dụng đối với cả người quản lý và cộng đồng;

 Dễ xử lý trong máy tính;

 Đảm bảo tính bền vững;

 Có khả năng cập nhật mà không làm thay đổi hệ thống;

 Đảm bảo tính đơn trị của thửa đất: mỗi thửa đất chỉ có một số hiệu tham chiếu duy nhất và ngược lại;

 Đảm bảo tính chính xác và không chứa lỗi;

 Hệ thống cần linh hoạt, có thể sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau;

 Đảm bảo tính kinh tế khi thực thi và bảo trì.[35]

Với mục đích không làm phá vỡ hệ thống tham chiếu thửa đất, các quốc gia trên thế giới có các cách quản lý thửa đất khác nhau, thông thường

có các cách quản lý:

- Chia khu vực và đánh số thửa theo khu vực

Với việc phân chia khu vực đo vẽ thành các khu vực nhỏ hơn riêng lẻ thuận lợi trong việc đo vẽ thành lập đồng thời khi chỉnh lý biến động không làm phá vỡ hệ thống tham chiếu thửa đất Cách phân chia này được áp dụng trên nhiều nước trên thế giới như Pháp, Australia, Argentina (Hình 1.1)

Hình 1.1 Đánh số thửa theo từng khu vực ở Argentina

(http://www.esri.com/news/arcnews/spring12articles/city-of-cordoba-argentina-modernizes-its-land-registry-administration.html)

- Đánh số thửa đất từ 1 đến hết trên toàn khu vực đo vẽ

Với cách quản lý này hệ thống tham chiếu thửa đất cũng được đảm bảo, tính đơn trị của thửa đất rõ ràng, tuy nhiên việc quản lý cần có hệ thống phần mềm đủ mạnh xử lý tốc độ cao Cách phân chia này được áp dụng ở Malaysia

dữ liệu liên kết tạo nên hệ thống địa chính đa mục đích

Sau khi có phương pháp quản lý thửa đất thì hệ thống phần mềm đóng vai trò quan trọng Ngày nay, các hệ thống công nghệ phần mềm chính được

áp dụng là phần mềm của các hãng Autodesk, Bentley, ESRI Ngoài ra, một

số quốc gia sử dụng các hệ thống phần mềm độc lập riêng có thể trao đổi dữ liệu với các hệ thống phần mềm trên

Trong các hệ thống phần mềm đó, hệ thống của ESRI được sử dụng nhiều ở các nước châu Âu và nhiều nước khác trên thế giới Theo tài liệu trên trang Web với địa chỉ: http://www.esri.com/news/arcnews/spring11articles/ european-cadastres-and-national-mapping-agencies.html cho thấy điều đó

Bảng 1.1 Danh sách các nước sử dụng công nghệ ESRI

Các nước này, hầu hết đã thành lập xong bản đồ số địa chính phủ trùm trên phạm vi quốc gia, chính vì vậy vấn đề cập nhật và ứng dụng bản đồ số địa chính là vấn đề được quan tâm nhiều nhất hiện nay

Khi nhu cầu về bản đồ của các quốc gia châu Âu và các cơ quan địa chính (NMCAs) tăng, vai trò của bản đồ tiếp tục mở rộng dẫn đến tầm quan trọng cơ bản và giá trị của việc sử dụng GIS cũng phát triển Công nghệ GIS cho phép NMCAs không chỉ thực hiện công tác địa chính một cách hiệu quả

mà còn tích hợp nó với các chủ đề khác của thông tin trong cơ sở hạ tầng dữ liệu không gian (SDI) quốc gia Khi làm như vậy, NMCAs có thể đáp ứng nhiều yêu cầu khác đối với đất đai và thông tin địa lý, đặc biệt là trong bối cảnh phát triển bền vững và quản lý đất đai tốt hơn

Công nghệ GIS của ESRI là nền tảng ưa thích đối với các cơ quan địa chính của châu Âu Hệ thống hồ sơ địa chính và đăng ký đất đai khác nhau trên khắp châu Âu, phản ánh nền tảng khác nhau về lịch sử, văn hóa, khuôn khổ pháp lý và mô hình tổ chức

Trên thế giới đã xây dựng các quy chuẩn về dữ liệu thông tin địa lý trong đó quy định rõ mô hình cấu trúc dữ liệu địa lý Tiêu chuẩn để mô hình hóa (UML), trao đổi thông tin có cấu trúc (XML) và thông tin địa lý (tiêu chuẩn ISO 19107 của tiểu ban ISO TC211), ngoài ra còn có các tiêu chuẩn khác của OGC (Open Geospatial Consortium) [36], [40] Một số ứng dụng bản đồ số địa chính được trình bày trong [37], [38], [41]

1.2 Công nghệ thành lập và ứng dụng bản đồ số địa chính ở Việt Nam

Công nghệ thành lập bản đồ địa chính ở Việt Nam trải qua nhiều thời

kỳ khác nhau, cũng tương tự như hầu hết các nước trên thế giới, sử dụng các thiết bị đo đạc để xác định tọa độ các ranh giới thửa đất và các nội dung khác của bản đồ địa chính Các công nghệ đã và đang áp dụng bao gồm: sử dụng ảnh hàng không độ phân giải cao để lập bản đồ địa chính tỷ lệ nhỏ 1/5000 phủ trùm toàn quốc, 1/5000 các khu vực đô thị; sử dụng phương pháp kết hợp ảnh hàng không và đo bổ sung mặt đất thành lập bản đồ tỷ lệ 1/2000 khu vực thổ canh; sử dụng phương pháp đo đạc trực tiếp bằng nhiều thiết bị khác nhau đảm bảo độ chính xác tùy vào tỷ lệ đo vẽ bản đồ 1/1000, 1/500 và 1/200 Với tình hình như vậy, việc thành lập bản đồ số địa chính tỉ lệ nhỏ và vừa hiện nay

ít thực hiện Để thành lập bản đồ với độ chính xác cao cho tỷ lệ lớn, việc đo đạc trực tiếp ngoài thực địa hiện tại chưa có phương pháp nào có thể thay thế Đây là công việc tốn nhiều thời gian, kinh phí, chịu ảnh hưởng lớn của thời tiết Do đó, luận án giới hạn nghiên cứu công nghệ thành lập bản đồ số địa chính bằng phương pháp đo đạc trực tiếp ngoài thực địa ở Việt Nam, từ đó

đưa ra một số giải pháp hoàn thiện quy trình công nghệ thành lập cũng như ứng dụng bản đồ số trong điều kiện Việt Nam

1.2.1 Công nghệ thành lập bản đồ địa chính ở Việt Nam

Đầu những năm 70 của thế kỷ hai mươi, các kỹ sư Trắc địa Việt Nam bắt đầu nghiên cứu ứng dụng máy tính điện tử vào xử lý số liệu Những năm

80, thông qua một số dự án với nước ngoài, có một số cơ quan được đầu tư máy tính kèm một số phần mềm CADMAP, MAPINFO, mở ra khả năng làm bản đồ chuyên đề bằng công nghệ số và thành lập cơ sở dữ liệu bản đồ Tuy nhiên, công nghệ số và tự động hoá trong Trắc địa - Bản đồ của Việt Nam chỉ phát triển mạnh mẽ từ sau năm 1990

Trong thời kỳ này công nghệ đo đạc như GPS, toàn đạc điện tử (Total station) và công nghệ đo ảnh số được đưa vào và triển khai ở 2 cơ quan lớn là Cục đo đạc bản đồ Nhà nước sau là Tổng cục Địa chính, nay là Bộ Tài nguyên - Môi trường và Cục Bản đồ quân đội Bộ Tổng tham mưu, sau đó phát triển ở các cơ sở sản xuất kinh doanh khác

Song song với công nghệ đo đạc, các phần mềm đồ hoạ phục vụ thành lập và quản lý thông tin bản đồ như: AUTOCAD, SDR, ITR, ILWIS, ARC/INFO, MAPINFO, INTERGRAPH, ARCGIS, được nhập vào Việt Nam và được nghiên cứu, triển khai ứng dụng vào sản xuất

Trước năm 1992, bản đồ địa chính được làm theo công nghệ truyền thống, đo đến đâu vẽ đến đó trực tiếp ngoài thực địa Công nghệ này tỏ ra có quá nhiều nhược điểm: tốn nhân công kỹ thuật, ảnh hưởng lớn của điều kiện thời tiết, độ chính xác thấp, sản phẩm bản đồ trên giấy khó lưu trữ, nhân bản

Ưu điểm của công nghệ này là các thông tin tức thời tại thực địa được chuyển

vẽ và ghi chú ngay lên bản vẽ đồng thời kiểm chứng ngay được sự chính xác

về hình thửa, các mối quan hệ hình học của các đối tượng như thẳng hàng, vuông góc Các thông tin này được gọi là thông tin trực quan

Năm 1992, theo yêu cầu của TP Hà Nội về công tác quản lý đất đai cần

có bản đồ địa chính tỷ lệ 1/200 khu vực nội thành Việc sử dụng phương pháp triển điểm truyền thống không đảm bảo được độ chính xác thể hiện các đối tượng trên bản đồ Khi đó, Sở Nhà đất Hà Nội yêu cầu phải tính tọa độ chính xác từng điểm chi tiết rồi dùng hệ thống mắt lưới chữ thập triển các điểm theo tọa độ lên bản đồ Tuy nhiên, hiệu quả của phương pháp này thấp do việc tính toán tọa độ và triển điểm mất nhiều thời gian (công nghệ thông tin lúc đó chưa phát triển, các phần mềm đồ họa còn hạn chế, máy vi tính còn quá xa xỉ đối với các đơn vị thành lập bản đồ) Lúc này, một số nhà khoa học đã nghiên cứu xây dựng các chương trình tính tọa độ điểm chi tiết và triển điểm lên bản

vẽ Việc tính toán và triển điểm khi đó đã trở nên dễ dàng hơn Mặc dầu vậy, với đội ngũ các nhà khoa học trong đó có các giảng viên khoa Trắc địa của trường Đại học Mỏ - Địa chất và cán bộ đo vẽ chuyên nghiệp nhưng tốc độ thành lập bản đồ chậm và nhiều khu vực không thể vẽ đúng được theo thực địa

Nguyên nhân sau này được phát hiện ra là công nghệ đo vẽ bản đồ số khi đó vô tình vi phạm một số nguyên tắc đo vẽ truyền thống đó là một số nguyên tắc theo phương pháp truyền thống bị phá vỡ khi đo vẽ bản đồ số:[13]

- Người vẽ phải tham gia trong tổ đo: do lúc này máy vi tình giá thành cao, người có trình độ vẽ bản đồ số hiếm nên phải vẽ cho nhiều tổ đo;

- Quá trình vẽ phải được thực hiện ngay sau khi đo: bản vẽ bị tồn đọng nhiều ngày do việc đo nhanh hơn việc vẽ;

- Điểm mia triển tuần tự từ trạm này sang trạm khác theo trình tự đo: các điểm mia chuyển vẽ toàn bộ lên bản vẽ làm cho việc xác định các sai lệch không xác định được khi có một trạm sai

Đúc kết lại, đó chính là thông tin trực quan không được lưu trữ trong sổ

đo dẫn đến người vẽ bị mù thông tin Đặc điểm của thông tin này là chỉ lưu

trữ trong thời gian ngắn và chỉ những người trực tiếp ở thực địa mới nắm được, đồng thời chỉ phát hiện khi có sai sót chẳng hạn sai điểm trạm máy, điểm định hướng; sai dạng hình thửa, địa vật Chính vì lẽ đó, người vẽ trên máy tính nối các điểm chi tiết không chính xác, các điểm đúng điểm sai chồng chéo không phát hiện được làm cho quá trình thành lập bản đồ gặp nhiều khó khăn

Với sự phát hiện này, việc sử dụng thông tin trực quan là nền tảng cơ bản để xây dựng các chương trình thành lập bản đồ số địa chính như PickMap (nhóm Pick), GeoSoft (Đinh Công Hòa), Famis (Tổng cục địa chính) Các chương trình cho phép in bản vẽ theo từng trạm đo, từng khu đo do đó tận dụng được thông tin trực quan của tất cả thành viên trong tổ đo, thậm chí chỉ cần một người trong tổ đo biết sử dụng phần mềm cũng có thể thành lập được bản đồ số một cách dễ dàng

1.2.2 Ứng dụng bản đồ số địa chính ở Việt Nam

Hiện nay, nhiều cơ quan quản lý ở Việt Nam như Bộ Tài nguyên môi trường, Viện điều tra quy hoạch rừng, Viện thông tin tư liệu và bảo tàng địa chất, Viện địa lý thuộc trung tâm khoa học tự nhiên và công nghệ quốc gia

đã ứng dụng GIS để quản lý dữ liệu không gian và thuộc tính bản đồ số Đồng thời với việc quản lý thông tin đó đã xây dựng nên các ứng dụng phục vụ cho nhu cầu của mình Các phần mềm được dùng chủ yếu là ArcGIS, ArcInfor, ArcView, GIS office, MGE, MapInfor

Đối với bản đồ số địa chính, việc ứng dụng chỉ mới tập trung trong việc tra cứu thông tin, thống kê đất đai, quy hoạch đất đai, đền bù giải phóng mặt bằng Tuy nhiên, chưa có hệ thống phần mềm hoàn chỉnh nào giải quyết các bài toán ứng dụng bản đồ số một cách hoàn chỉnh Mỗi khi cần sử dụng bản

đồ số trong các ứng dụng đều cần phải qua nhiều khâu, nhiều phần mềm khác nhau dẫn đến sản phẩm ứng dụng không đồng nhất, khó áp dụng

Qua nghiên cứu cho thấy các nền đồ họa thường dùng phục vụ quá trình thành lập bản đồ địa chính số hiện nay là Autocad và Microstation Các phần mềm này có các chức năng vẽ, quản lý và xử lý các đối tượng đồ họa mạnh các phần mềm nước ngoài chưa giải quyết được triệt để các công đoạn của quá trình thành lập bản đồ địa chính số theo đặc thù của bản đồ địa chính Việt Nam

Các phần mềm Việt Nam tuy đã giải quyết được khá nhiều vấn đề nhưng các phần mềm độc lập thì chỉ giải quyết những vấn đề đơn lẻ, còn lại thì là các mô đun phần mềm phụ thuộc vào nền đồ họa của các phần mềm nước ngoài nên việc cập nhật phần mềm gặp nhiều khó khăn

Một số nghiên cứu trong nước liên quan đến đề tài như giải pháp chuyển đổi bản đồ địa chính từ hệ tọa độ HN72 sang hệ VN2000 [25]; Khai thác thông tin không gian và thuộc tính bản đồ địa chính [16]; Cập nhật thông tin từ Excel sang Famis [19]; Phân tích biện pháp ánh xạ trong môi trường đồ họa phục vụ xây dựng hệ đồ họa độc lập [11]; Nghiên cứu phương pháp chính xác hóa số liệu về vị trí, kích thước và diện tích thửa đất phục vụ thành lập bản đồ địa chính và quản lý thông tin đất đai [24]; Nghiên cứu quy trình công nghệ chuẩn hóa hệ tọa độ, chính xác hóa và hiện chỉnh bản đồ địa chính [26]

Các nghiên cứu này mới giải quyết được một phần nhỏ trong hoàn thiện công nghệ thành lập và ứng dụng bản đồ số địa chính

Trong khi đó, thuận lợi ở nước ta là công nghệ thông tin đang phát triển mạnh mẽ, trang thiết bị máy móc đã hiện đại hóa ngang tầm thế giới, các nhà khoa học ở Việt Nam cả về lĩnh vực chuyên môn và công nghệ thông tin cũng như lực lượng cán bộ kỹ thuật và nhân công đều không thiếu

Với thuận lợi như vậy, tại sao sản phẩm bản đồ địa chính số ở nước ta chưa được đầy đủ, chưa được chuẩn hóa, khả năng cập nhật kém, các ứng dụng của bản đồ địa chính số còn quá ít?

1.2.3 Đánh giá công nghệ thành lập và ứng dụng bản đồ số địa chính hiện nay ở Việt Nam

1.2.3.1 Đo vẽ chi tiết

Với quy trình hiện nay, do quy định phân mảnh bản đồ địa chính nên việc đo chi tiết thực hiện đo đạc phủ trùm toàn khu đo Tất cả các số liệu đo được chuyển vẽ trên máy vi tính bằng các phần mềm chuyên dụng rồi sử dụng các bản vẽ sơ họa hoặc ghi chú để thành lập bản đồ tổng thể Quy trình đo vẽ như vậy, không thể chuyên môn hóa công việc ngoại nghiệp và nội nghiệp mà bắt buộc người vẽ phải là người trực tiếp ở ngoại nghiệp Với công nghệ thông tin hiện nay, việc chuyển dữ liệu qua mạng ở hầu hết các địa phương về trung tâm xử lý đều thực hiện được Do đó, không chuyên môn hóa công việc nội nghiệp và ngoại nghiệp là một nhược điểm của quy trình đo vẽ thành lập bản đồ số hiện nay

1.2.3.2 Biên tập bản đồ

Quá trình biên tập bản đồ địa chính gồm các bước:

- Tạo bản đồ tổng thể khu đo

- Tạo sơ đồ phân mảnh và tạo tờ bản đồ địa chính

- Biên tập tờ bản đồ địa chính

a Tạo bản đồ tổng thể khu đo

Với các thiết bị đo đạc, tiến hành xác định chính xác vị trí các đối tượng nội dung bản đồ địa chính Quá trình này được thực hiện bởi một hoặc nhiều tổ đo khác nhau tùy thuộc vào quy mô của khu vực đo vẽ và thời gian yêu cầu hoàn thành

Với mỗi số liệu đo hàng ngày phải chuyển vẽ lên phần mềm ứng dụng

đồ họa như Autocad hoặc Microstation Tiến hành nối các điểm chi tiết theo thông tin trực quan đã được thu thập Quá trình này phải được thực hiện ngay sau khi đo hết một ngày để tận dụng thêm khả năng ghi nhớ của các thành viên tổ đo Kết quả, có được bản vẽ của từng ngày đo và từng tổ đo khác nhau Tiến hành ghép tất cả các bản vẽ này sẽ được bản đồ tổng thể khu đo Quá trình này hiện nay thường sử dụng các phần mềm chuyên dụng khác nhau tùy vào loại máy đo và đơn vị sản xuất đồng thời sử dụng phần mềm Autocad hoặc Microstation để làm nền đồ họa

Từ bản đồ tổng thể, tiến hành đối soát, sửa chữa triệt để những sai sót sau đó thu thập các thông tin địa chính ban đầu Các thông tin này thường được nhập vào bản vẽ số dưới dạng văn bản (Text) Kết quả của quá trình này được một bản vẽ tổng thể khu đo có chứa các thông tin địa chính ban đầu Bản vẽ này cần được phân lớp theo chuẩn phân lớp bản đồ địa chính quy định Với quy định hiện nay, chuẩn phân lớp thông tin các đối tượng nội dung bản đồ địa chính (phụ lục 18-thông tư 25/2013/TT-BTNMT) theo các Level

từ 1 đến 63 của Microstation nên bản vẽ tổng thể được chuyển về Microstation để thực hiện bước tiếp theo Tiến hành tìm sửa hết lỗi khép kín trên bản đồ tổng thể khu đo rồi tạo mô hình Topo Đây là một bước cần thiết

để làm cơ sở phân mảnh bản đồ địa chính

b Tạo sơ đồ phân mảnh và tạo tờ bản đồ địa chính

Việc chia mảnh bản đồ địa chính thực hiện theo phương pháp chia mặt phẳng chiếu thành các ô vuông có kích thước tùy thuộc tỷ lệ bản đồ thành lập

Tỷ lệ bản đồ địa chính nhỏ nhất theo quy định hiện nay là 1/10000 và lớn nhất

là 1/200 Số hiệu mảnh bản đồ địa chính trên một khu đo không được trùng nhau Nếu khu đo có nhiều tỷ lệ bản đồ cần thành lập, tiến hành chia và đánh

số mảnh bản đồ tỷ lệ nhỏ trước Lúc này, ta được sơ đồ phân mảnh trên toàn khu đo

Sau khi tạo bảng chắp, tiến hành tạo các tờ bản đồ địa chính thành các bản vẽ riêng biệt Các thửa đất bị đường biên ô vuông tờ bản đồ (khung trong) cắt qua được lấy theo nguyên tắc: thửa đất nằm trên tờ bản đồ chứa phần lớn diện tích trừ trường hợp mở rộng khung theo quy định ở ranh giới của khu đo hay đường địa giới hành chính để hạn chế số mảnh bản đồ tăng thêm

Một nhược điểm lớn của quy trình mang tính hệ thống là cách phân mảnh bản đồ Trong giai đoạn đầu thành lập bản đồ số địa chính (Quy phạm tạm thời 1996 của Tổng cục địa chính [29]) các mảnh bản đồ địa chính được chia theo tọa độ địa lý giống như bản đồ địa hình với mục đích ghép nối và quản lý thông tin địa chính và địa hình trên cùng một tờ bản đồ Sau đó, từ quy phạm 1999 [30] đến nay (thông tư 25/2014/TT-BTNMT) quy định chia mặt phẳng chiếu của khu đo thành thành các ô vuông gọi là các mảnh bản đồ địa chính theo tọa độ vuông góc và từ đó gắn số hiệu của mảnh bản đồ Cách chia mảnh này dùng để chia nhỏ bản đồ tổng thể khu đo thành các bản đồ nhỏ hơn để quản lý, xác định đồng thời xác định giá trị đơn trị cho các thửa đất:

mã thửa đất=MX.SB.ST [2] mới chỉ thỏa mãn yêu cầu về tính đơn trị của hệ

thống tham chiếu thửa đất

Với cách chia mảnh như hiện nay, nhiều yêu cầu của hệ thống tham chiếu thửa đất khác không thỏa mãn và mối quan hệ liền kề giữa các thửa đất

 Đối với khu vực đo vẽ nhiều tỉ lệ khác nhau thì việc phân mảnh hết sức phức tạp cả về việc đo đạc lẫn kỹ thuật thể hiện, nhất là khi khu vực chứa nhiều tỉ lệ đo vẽ nằm ở ranh giới chia mảnh;

 Các thửa đất ở biên tờ bản đồ bị mất mối quan hệ liền kề: có nhiều thửa đất để tham chiếu cần phải ghép nhiều tờ bản đồ xung quanh, thậm chí

có những thửa đất lớn không thể thể hiện được trong một tờ bản đồ;

 Khả năng bảo trì kém, chẳng hạn, ở một số nơi hệ thống bản đồ địa chính số được thành lập tốn kém nhiều thời gian và kinh phí nhưng hệ thống bản đồ này do không được cập nhật thường xuyên nên khó có thể

sử dụng để cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất và vẫn phải sử dụng các bản vẽ đo đạc đơn lẻ để cấp GCNQSDĐ;

 Khi chuyển đổi hệ tọa độ bản đồ hoặc có thay đổi về số liệu tọa độ gốc, toàn bộ các mảnh bản đồ bị phân chia lại, khi đó các thửa đất không còn bảo toàn được thông tin thuộc tính Vấn đề này đã được phân tích trong [25]

Bên cạnh đó, việc quản lý thửa đất theo các tờ bản đồ đòi hỏi quá trình

đo đạc phải hoàn thiện mới tiến hành phân chia được các mảnh bản đồ để biên tập riêng sau đó mới xác định được số hiệu thửa đất để lập hồ sơ thửa đất Đây là một bất cập lớn trong quá trình thành lập hồ sơ và làm giảm hiệu quả công việc một cách rõ rệt, không tận dụng được khả năng làm việc song song giữa xây dựng bản đồ và hồ sơ địa chính

c Biên tập tờ bản đồ địa chính

Các bước biên tập một tờ bản đồ địa chính:

- Tìm sửa lỗi khép kín thửa đất trên tờ bản đồ địa chính

- Tạo mô hình Topo cho các lớp thông tin thành tạo thửa đất;

- Đánh số thửa;

- Gán thông tin địa chính ban đầu;

- Biên tập nhãn thửa;

- Tạo khung và biên tập khung bản đồ địa chính

Quá trình này một số bước được làm bằng mô đun chuyên dụng Hiện nay ở nhiều cơ sở sản xuất thường sử dụng mô đun Famis hoặc TMV-Map chạy trên nền Microstation

Với việc sử dụng các mô đun chạy trên các nền đồ họa nước ngoài dẫn đến nhiều vấn đề không thể chủ động giải quyết theo hướng thay đổi mềm dẻo, khó cập nhật, khó quản lý đặc biệt ở Việt Nam rất hay thay đổi các quy định kỹ thuật về công tác thành lập bản đồ địa chính

1.2.3.3 Quản lý dữ liệu phục vụ xây dựng ứng dụng bản đồ số địa chính

Việc xây dựng cơ sở dữ liệu địa chính và đo đạc thành lập bản đồ địa chính hiện nay đang sử dụng hai hệ thống riêng biệt nên khó quản lý và cập nhật Mỗi hệ thống có khuôn dạng dữ liệu khác nhau, chính vì vậy, phải chuyển đổi dữ liệu bản đồ từ khuôn dạng này sang khuôn dạng khác Việc chuyển đổi dữ liệu dẫn đến dữ liệu có thể không được đầy đủ Khi có một thay đổi nhỏ về thông tin một thửa đất sẽ phải tốn nhiều thời gian để cập nhật

dữ liệu đồng thời trên cả hai hệ thống và đòi hỏi những người có kỹ thuật cao mới làm được điều này, trong khi đó việc biến động đất đai và cập nhật thông tin đất đai là một việc diễn ra thường xuyên

a Quản lý dữ liệu

Cơ sở dữ liệu bản đồ địa chính lưu trong 2 dạng file:

- File đồ hoạ *.DGN của Microstation;

- File *.POL lưu trữ mối quan hệ Topo của các đối tượng vùng đồng thời lưu trữ cả dữ liệu thuộc tính của chúng

Đối tượng dạng vùng quan trọng nhất của bản đồ địa chính cũng như

hồ sơ địa chính là thửa đất Mỗi một thửa đất có một nhãn thửa dưới dạng một

kớ hiệu Nhón thửa này dựng để liờn kết thửa đất với dữ liệu thuộc tớnh và cỏc phộp tra cứu theo thửa đất đều được chọn theo nhón này

Hỡnh dưới đõy mụ tả kiểu lưu trữ mụ hỡnh Topo trong cỏc mụ đun biờn tập bản đồ địa chớnh hiện nay ở Việt Nam [32]

b Chuẩn dữ liệu địa chớnh

Trong cỏc quy định kỹ thuật thành lập bản đồ địa chớnh phần biờn tập bản đồ, mặc dầu đó cú những quy định cụ thể về phõn loại đối tượng, phõn lớp thụng tin và thuộc tớnh của đối tượng (khuụn dạng DGN của Microstation), sau đú chuẩn dữ liệu địa chớnh theo thụng tư 17/2010/TT-

BTNMT yờu cầu "Chuẩn định dạng dữ liệu sử dụng trong trao đổi, phõn phối

dữ liệu địa chớnh được ỏp dụng theo ngụn ngữ định dạng địa lý (GML- Geography Markup Language); chuẩn định dạng siờu dữ liệu sử dụng trong trao đổi, phõn phối siờu dữ liệu địa chớnh được ỏp dụng theo ngụn ngữ định dạng mở rộng (XML-eXtensible Markup Language)" (Điều 9 Trao đổi, phõn

phối dữ liệu và siờu dữ liệu địa chớnh - mục 2) [3] Mụ hỡnh dữ liệu Topo cho

116 Chỉ số liên kết

Đường ranh giới thửa (Line, Line string lưu trong file DGN)

Cặp XY

21

Chỉ số liên kêt

Điểm nhãn thửa ( Cell lưu trong file DG N)

21

Chỉ số đường

Thửa đất (M ô tả trong file PO L) Danh sách đường 145

116,145

x-axis y-axis

Hỡnh 2.1 Mụ tả kiểu lưu trữ Topology

đối tượng thửa đất dựa trên cơ sở mô hình cấu trúc dữ liệu danh sách cạnh liên kết kép (DCEL) [33] Tuy nhiên, các quy định kỹ thuật thành lập bản đồ địa chính ở Việt Nam lại thay đổi liên tục làm cho việc xây dựng và chuẩn hóa dữ liệu địa chính gặp nhiều khó khăn

1.2.3.4 Vấn đề thay đổi quy định kỹ thuật

Từ khi thành lập bản đồ số đến nay, các văn bản quy định kỹ thuật về công tác thành lập bản đồ số địa chính đã thay đổi khá nhiều Đầu tiên là Quy phạm thành lập bản đồ địa chính tạm thời năm 1996 [29], tiếp đến là Quy phạm thành lập bản đồ địa chính năm 1999 [30], Quy phạm thành lập bản đồ địa chính năm 2008 [2], Thông tư 21/2011/TT-BTNMT năm 2011 [4], Thông

tư 55/2013/TT-BTNMT năm 2013 [5], Thông tư 25/2014/TT-BTNMT năm

2014 [8] Ngoài ra, còn có các văn bản kỹ thuật khác liên quan đến công tác thành lập bản đồ số địa chính như Thông tư 973/2001/TT-TCĐC, Luật đất đai

2003 [22], Luật đất đai 2013 [23], thông tư 23/2014/TT-BTNMT năm 2014 [6], thông tư 24/2014/TT-BTNMT năm 2014 [7]

Các thay đổi lớn bao gồm: thay đổi hệ tọa độ từ hệ tọa độ HN72 sang

hệ tọa độ VN2000 [31]; thay đổi mã loại đất trên bản đồ địa chính [2], [8], [9], [10], [23]; thay đổi kinh tuyến trục địa phương [2]; thay đổi thông số đơn

vị đo (Working Units) [8]; thay đổi tọa độ điểm trung tâm làm việc [8]; thay đổi hồ sơ kỹ thuật thửa đất [4]

Trong các thay đổi đó, có những thay đổi làm phá vỡ hệ thống bản đồ

đã thành lập cũ làm cho tọa độ các đối tượng trên bản đồ thay đổi hoàn toàn Chính vì vậy, khi phân mảnh bản đồ theo quy định kỹ thuật hiện hành các thửa đất sẽ không bảo toàn được thông tin, các bản đồ được thành lập qua các thời kỳ thay đổi đó sẽ không thể ghép nối với nhau trong cùng một hệ thống

1.2.4 Vấn đề tồn tại cần nghiên cứu

Qua tìm hiểu tổng quan về công nghệ thành lập và ứng dụng bản đồ số địa chính hiện nay ở Việt Nam cho thấy, quá trình biên tập mảnh bản đồ địa chính chỉ được thực hiện khi đo vẽ xong bản đồ tổng thể Vấn đề đăng ký, xét duyệt thực hiện sau khi hoàn thiện bản đồ địa chính dẫn đến nhiều bất cập, kéo dài thời gian, những sai sót phát hiện khi đăng ký xét duyệt cập nhật đôi khi không đồng bộ với cơ sở dữ liệu bản đồ địa chính Các bản vẽ sau biên tập khó có thể chuẩn hóa theo chuẩn dữ liệu địa chính quy định Kiểu chia mảnh

và lưu trữ mô hình Topo như Famis sẽ làm cho nhiều yêu cầu của hệ thống tham chiếu thửa đất không thỏa mãn, mối quan hệ liền kề giữa các thửa đất bị phá vỡ, bản chất đối tượng bị phá vỡ do bị chia cắt bởi các ranh giới chia mảnh Khi có sự biến động về thửa đất, cần phải tạo lại mô hình Topo và lúc này, người sử dụng phải gắn thêm các dữ liệu thuộc tính cho các vùng phát sinh Việc gắn thêm các dữ liệu thuộc tính thường khó kiểm soát bởi các vùng biến động có thể ở nhiều nơi trên bản vẽ Chính vì vậy, người sử dụng thông thường gán lại toàn bộ cơ sở dữ liệu thuộc tính trên bản vẽ khi có bất kỳ một biến động nào về vùng dù chỉ những thay đổi nhỏ Điều này gây tốn thời gian

và khó kiểm soát

Đối với việc quản lý dữ liệu bằng GIS cần phần mềm của nước ngoài như công nghệ ESRI có đặc điểm là giá thành bản quyền phần mềm cao, để

sử dụng phần mềm cần những người có trình độ kỹ thuật cao, sản phẩm bản

đồ địa chính cần chuẩn hóa đồng bộ, khó có thể áp dụng với những cán bộ quản lý đất đai địa phương như cán bộ địa chính xã Đặc biệt, những chức năng của phần mềm chưa thực sự phù hợp với quá trình thành lập và ứng dụng bản đồ số địa chính ở Việt Nam

Tóm lại, vấn đề tồn tại cần nghiên cứu gồm hai vấn đề chính:

- Công nghệ thành lập bản đồ số địa chính cần có những giải pháp hoàn thiện như thế nào để vừa thuận lợi trong quá trình thành lập vừa dễ dàng trong công tác cập nhật biến động đất đai phù hợp với sự tiến bộ của khoa học công nghệ ngày nay;

- Quản lý dữ liệu theo cấu trúc như thế nào để xây dựng hệ thống phần mềm đồ họa độc lập phù hợp với điều kiện Việt Nam trong công tác thành lập

và ứng dụng bản đồ số địa chính

CHƯƠNG 2 GIẢI PHÁP HOÀN THIỆN CÔNG NGHỆ THÀNH LẬP VÀ ỨNG DỤNG BẢN ĐỒ SỐ ĐỊA CHÍNH TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM 2.1 Xác định giải pháp

Hiện nay, theo kết quả thống kê của Trung tâm thông tin - tư liệu thuộc Viện hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam về bản đồ số địa chính, bản

đồ tỉ lệ nhỏ 1/10000 đã được xây dựng bằng ảnh hàng không phủ trùm cả nước, bản đồ tỉ lệ trung bình như 1/5000, 1/2000 đã được xây dựng ở các khu

đô thị, bản đồ tỉ lệ lớn 1/1000, 1/500, 1/200 ở các địa phương đang được xây dựng rộng khắp cả nước trong hệ tọa độ VN2000 Tuy nhiên do khả năng kinh phí của địa phương nên hệ thống bản đồ số địa chính tỉ lệ lớn còn thiếu nhiều, hệ thống cập nhật biến động còn yếu dẫn đến nhiều nơi đã có bản đồ số nhưng không phù hợp với hiện trạng quản lý đất đai

Chính vì vậy, vấn đề hoàn thiện quy trình công nghệ thành lập bản đồ địa chính hiện nay tập trung vào việc xây dựng bản đồ tỷ lệ trung bình và tỉ lệ lớn sao cho vừa thuận tiện trong quá trình thành lập và dễ dàng trong công tác cập nhật biến động đất đai

Qua các đánh giá quy trình công nghệ thành lập và ứng dụng bản đồ số địa chính trong phần tổng quan cho thấy ba vấn đề chính cần được quan tâm giải quyết đó là: chuyển đổi hệ thống bản đồ địa chính số đã có theo hệ thống tọa độ mới mà vẫn lưu trữ được thông tin thuộc tính thửa đất; chuyên môn hóa công tác nội - ngoại nghiệp; quản lý cơ sở dữ liệu bản đồ địa chính sao cho vừa thuận lợi trong việc thành lập vừa dễ dàng trong công tác cập nhật biến động đất đai cũng như ứng dụng bản đồ số địa chính

2.2 Chuyển đổi bản đồ địa chính khi thay đổi hệ thống tọa độ

Hiện nay, hệ thống bản đồ số tỷ lệ trung bình và lớn đã và đang thành lập trong hệ tọa độ VN2000 [31], múi chiếu 3 độ và kinh tuyến trục địa phương Tuy nhiên, nhiều địa phương do chưa có kinh phí nên vẫn còn sử dụng hệ thống bản đồ số ở hệ tọa độ HN72 [28], thậm chí có địa phương vẫn

còn sử dụng bản đồ giải thửa giấy 299 (bản đồ được đo vẽ theo chỉ thị 299/TTg năm 1980 của Phủ Thủ tướng [21]) Đến nay, theo thông tư 25/2014/TT-BTNMT của Bộ tài nguyên và Môi trường đã thay đổi thông số đơn vị đo, tọa độ điểm trung tâm làm việc

Như vậy, có thể thấy rằng bản đồ địa chính đã được thành lập qua nhiều giai đoạn khác nhau, với các hệ tọa độ khác nhau và được sử dụng để quản lý ở nhiều cấp đến từng thửa đất

Với sự phát triển của khoa học công nghệ, hội nhập quốc tế thì việc thay đổi hệ tọa độ và quy định kỹ thuật là điều không thể tránh khỏi, trong khi

đó, đối với người sử dụng đất, những vấn đề về thay đổi hệ tọa độ hay quy định kỹ thuật thành lập không làm thay đổi phần lớn những thông tin thuộc tính riêng của họ

Vấn đề đặt ra là làm thế nào chuyển đổi hệ thống bản đồ cũ sang hệ thống tọa độ mới mà thông tin thuộc tính các thửa đất phải cập nhật là ít nhất

2.2.1 Giải pháp chuyển đổi từ bản đồ giấy sang bản đồ số

Để chuyển đổi từ bản đồ giấy sang bản đồ số dạng Vector trước hết chuyển bản đồ giấy sang dạng Raster bằng thiết bị quét với độ phân giải cao,

sử dụng các điểm khống chế tọa độ hoặc các điểm đặc biệt có độ chính xác cao và phần mềm chuyên dụng nắn ảnh về đúng hệ tọa độ Sau khi nắn ảnh,

số hóa để tạo bản đồ số dạng Vector Mỗi thửa đất được gắn một chỉ số quản

lý duy nhất Các thông tin thuộc tính được lưu trữ dưới dạng bảng dữ liệu tham chiếu đến chỉ số này Từ đó, có thể gắn kết thông tin thuộc tính với thông tin không gian

2.2.2 Giải pháp chuyển đổi bản đồ giữa hai hệ thống tọa độ

Trước hết cần phân tích, xác định kiểu dữ liệu bản đồ địa chính đã có, cần làm rõ: hệ tọa độ, kinh tuyến trục, bản đồ đã được biên tập trên phần mềm

đồ hoạ nào, dạng file đồ họa của bản đồ, bản đồ có kèm cơ sở dữ liệu thuộc

tính hay không, có hay không các điểm khống chế tọa độ biết tọa độ trong hai

hệ cũ và mới, v.v

Giải pháp chuyển đổi thực hiện qua các bước sau:

- Từ File dữ liệu bản đồ địa chính, tạo file tọa độ điểm đặc trưng của các đối tượng bản đồ địa chính;

- Chọn điểm nắn theo các phương án khác nhau;

- Xác định phương trình nắn;

- Tính chuyển tọa độ: chuyển dữ liệu không gian sang hệ tọa độ mới

- Biên tập bản đồ mới;

- Chuyển đổi CSDL thuộc tính;

- Xây dựng CSDL thuộc tính nếu bản đồ cũ không có CSDL thuộc tính;

- Cập nhật CSDL thuộc tính cho các tờ bản đồ có thửa đất biến động Như vậy, song song với quá trình chuyển đổi tọa độ các đối tượng không gian của bản đồ địa chính, ta cần chuyển đổi cơ sở dữ liệu thuộc tính tương ứng để đảm bảo bản đồ địa chính sau chuyển đổi vẫn lưu trữ được cơ

sở dữ liệu thuộc tính

Điểm nắn là các điểm có tọa độ trong cả hai hệ thống tọa độ Tuỳ theo phương trình nắn được sử dụng và phương pháp xác định toạ độ các điểm nắn, ta sẽ có các phương pháp nắn khác nhau

2.2.3 Chuyển đổi cơ sở dữ liệu thuộc tính

Bản đồ địa chính là loại bản đồ thể hiện các đối tượng qua các dữ liệu không gian có kèm theo cơ sở dữ liệu thuộc tính Việc chuyển đổi bản đồ địa chính từ hệ tọa độ này sang tọa độ khác cần được thực hiện một cách đồng thời đối với các đối tượng không gian và cơ sở dữ liệu thuộc tính tương ứng

để đảm bảo bản đồ địa chính sau chuyển đổi vẫn có cơ sở dữ liệu thuộc tính tương thích