Nghiên cứu xây dựng công cụ tổng quát hóa tự động yếu tố dạng vùng từ bản đồ địa hình 1 25 000 về 1 50 000

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Bùi Thế Anh NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CÔNG CỤ TỔNG QUÁT HÓA TỰ ĐỘNG YẾU TỐ DẠNG VÙNG TỪ BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH 1: 25 000 VỀ 1: 50 000 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2016 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Bùi Thế Anh NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CÔNG CỤ TỔNG QUÁT HÓA TỰ ĐỘNG YẾU TỐ DẠNG VÙNG TỪ BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH 1: 25 000 VỀ 1: 50 000 Chuyên ngành: Bản đồ, viễn thám hệ thông tin địa lý Mã số: 60440214 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Bùi Quang Thành XÁC NHẬN HỌC VIÊN ĐÃ CHỈNH SỬA THEO GÓP Ý CỦA HỘI ĐỒNG Giáo viên hướng dẫn Chủ tịch hội đồng chấm luận văn thạc sĩ khoa học TS Bùi Quang Thành PGS.TS Đinh Thị Bảo Hoa Hà Nội - 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu khoa học riêng hướng dẫn TS Bùi Quang Thành Các số liệu sử dụng phân tích Luận văn có nguồn gốc rõ ràng, công bố theo quy định Kết nghiên cứu Luận văn tự tìm hiểu, phân tích cách trung thực, khách quan Các kết chưa công bố nghiên cứu khác, không vi phạm điều luật sở hữu trí tuệ pháp luật Việt Nam Nếu sai xin hoàn toàn chịu trách nhiệm TÁC GIẢ LUẬN VĂN Bùi Thế Anh MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH VẼ BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ TỔNG QUÁT HÓA XÂY DỰNG BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH 12 1.1 Tổng quan tổng quát hóa đồ 12 1.1.1 Khái quát tổng quát hóa đồ 12 1.1.2 Các hình thức tổng quát hóa đồ 19 1.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến tổng quát hóa đồ 21 1.1.4 Các phương pháp xác định tiêu tổng quát hóa 25 1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu giới Việt Nam 30 1.2.1 Tình hình nghiên cứu, ứng dụng tổng quát hóa tự động giới 30 1.2.2 Tình hình nghiên cứu, ứng dụng tổng quát hóa tự động Việt Nam 31 Chương ỨNG DỤNG THUẬT TOÁN TRONG TỔNG QUÁT HÓA YẾU TỐ ĐỊA LÝ XÂY DỰNG BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH 34 2.1 Đặc điểm tổng quát hóa số yếu tố nội dung đồ địa hình 34 2.1.1 Tổng quát hóa hệ thống thủy văn đối tượng liên quan đồ địa hình 34 2.1.2 Tổng quát hóa hình thái địa hình đồ địa hình 40 2.1.3 Tổng quát hóa yếu tố thực vật đồ địa hình 48 2.1.4 Tổng quát hóa vùng dân cư đồ địa hình 49 2.1.5 Tổng quát hóa đường giao thông đồ địa hình 55 2.1.6 Tổng quát hóa ranh giới hành tường rào đồ địa hình 58 2.2 Thuật toán tổng quát hóa liệu dạng vùng 59 2.2.1 Các toán phương pháp tổng quát hóa liệu dạng vùng 59 2.2.2 Thuật toán tổng quát hóa liệu đối tượng dạng vùng 65 Chương THỬ NGHIỆM CÔNG CỤ TỔNG QUÁT HÓA TỰ ĐỘNG YẾU TỐ DẠNG VÙNG 79 3.1 Khái quát khu vực thử nghiệm 79 3.2 Cấu trúc yêu cầu liệu 79 3.3 Xây dựng công cụ tổng quát hóa dạng vùng 82 3.3.1 Ngôn ngữ lập trình 82 3.3.2 Xây dựng công cụ 87 3.4 Kết thử nghiệm đánh giá 90 3.4.1 Thử nghiệm 1: Lọc vùng theo ngưỡng diện tích 90 3.4.2 Thử nghiệm 2: Giản lược đỉnh với ngưỡng cho trước 93 3.4.3 Thử nghiệm 3: Xương hóa vùng thuật toán Delaunay 96 KẾT LUẬN 101 TÀI LIỆU THAM KHẢO .103 PHỤ LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Trọng tải đồ địa hình 25 Bảng 1.2 Trọng tải giới hạn đồ 28 Bảng 2.1 Lựa chọn sông ngòi theo mật độ 38 Bảng 2.2 Phân loại địa hình theo độ cao 40 Bảng 2.3 Quy định khoảng cao đề đường bình độ đồ địa hình 42 Bảng 2.4 Số lượng đường bình độ hai đường bình độ 45 Bảng 2.5 Nguyên tắc khái quát hợp phân loại đất thực vật 49 Bảng 2.6 Chỉ tiêu lựa chọn điểm dân cư 51 Bảng 2.7 Qui định độ rộng đường phố 53 Bảng 2.8 Trọng tải đường giao thông đồ địa hình 57 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1 Mạng lưới thủy văn phục vụ khái quát hình thái địa hình đồ tỷ lệ 1:100000 1:1000000 44 Hình 2.2 Khe chủ yếu khe thứ yếu Khe số - khe thứ yếu; khe số - khe chủ yếu 45 Hình 2.3 Khái quát hình dạng khe Nét vẽ sai (làm rộng khe) nét vẽ 45 Hình 2.4 Sơ đồ cấu trúc thứ tự khái quát hoá hình thái địa hình 47 Hình 2.5 Kích thước nhỏ đồ hình mặt 50 Hình 2.6 Mối quan hệ nhà đen với đường giao thông 54 Hình 2.7 Mô tả phương pháp Collapse (co rút) 62 Hình 2.8 Mô tả phương pháp Displacement(dịch chuyển) 62 Hình 2.9 Mô tả phương pháp Elimination (loại trừ) 63 Hình 2.10 Mô tả phương pháp Exaggeration (phóng lên) 63 Hình 2.11 Mô tả phương pháp Simplification (đơn giản hóa) 63 Hình 2.12 Mô tả phương pháp Split (tách) 63 Hình 2.13 Mô tả phương pháp Agglomeration (tập hợp) 64 Hình 2.14 Mô tả phương pháp Aggregation (tích tụ) 64 Hình 2.15 Mô tả phương pháp Amalgamation (hợp nhất) 64 Hình 2.16 Mô tả phương pháp Dissolve (phân hủy) 64 Hình 2.17 Mô tả phương pháp Merging (nhập) 65 Hình 2.18 Mô tả phương pháp đơn giản hóa cấu trúc (đơn giản hóa cấu trúc) 65 Hình 2.19 Mô tả phương pháp Typification (vật tiêu biểu) 65 Hình 2.20 Mô tả thuật toán Vertices Reduce 67 Hình 2.21 Mô tả thuật toán Douglas - Peucker 69 Hình 2.22 Mô tả trình thuật toán giản lược đỉnh 70 Hình 2.23 Thuật toán dòng quét 72 Hình 2.24 Ý tưởng thuật toán dòng quét 73 Hình 2.25 Vòng tròn kiểm tra điều kiện Delaunay 75 Hình 2.26 Ứng dụng tam giác Delaunay 75 Hình 2.27 Chuỗi kiện thực thi thuật toán Delaunay 76 Hình 2.28 Mô tả cạnh thật cạnh ảo 77 Hình 2.29 Minh họa tìm kiếm nhị phân 78 Hình 3.1 Mô hình chức phần mềm tổng quát hóa yếu tố dạng vùng 90 Hình 3.2 Dữ liệu đầu vào lọc ngưỡng diện tích 91 Hình 3.3 Kết TQH lọc vùng theo ngưỡng diện tích 92 Hình 3.4 Phương pháp xử lí quan hệ liệu lọc ngưỡng diện tích 93 Hình 3.5 Dữ liệu đầu vào TQH giản lược đỉnh 94 Hình 3.6 Kết TQH giản lược đỉnh 94 Hình 3.7 Thành phần TQH giản lược đỉnh 95 Hình 3.8 Tạo lưới tam giác Delaunay xương hóa đối tượng 97 Hình 3.9 Xương hóa đối tượng độc lập 97 Hình 3.10 Dữ liệu gốc sông suối mảnh tỉ lệ 1: 25 000 khu vực tỉnh Sơn La 98 Hình 3.11 Kết chạy tự động TQH liệu sông suối từ 1: 25 000 1: 50 000 khu vực mảnh 5851-II tỉnh Sơn La (chưa biên tập) 99 Hình 3.12 Kết thử nghiệm chạy tự động TQH liệu sông suối từ 1: 25 000 1: 50 000 khu vực mảnh 5851-II tỉnh Sơn La (đã biên tập) 100 BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT KÍ HIỆU DIỄN GIẢI BĐ/ Bđ Bản đồ CSDL/csdl Cơ sở liệu TQH Tổng quát hóa TQHDLBĐ Tổng quát hóa liệu đồ S Diện tích Geodatabase Cơ sở liệu địa lý Feature Dataset Tập (chủ đề) đối tượng địa lý Feature Class Lớp đối tượng địa lý MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trên giới Việt Nam nay, quan đo đạc đồ quốc gia nhà cung cấp liệu địa lý khác thường quản lý nhiều sở liệu (CSDL) có nguồn gốc đồ địa hình, địa lý tỷ lệ khác Quản lý sở liệu đa tỷ lệ có ưu điểm đáp ứng nhanh chóng yêu cầu liệu đồ tỷ lệ khác nhau, đặc biệt để phục vụ việc thành lập cung cấp đồ số giấy, tiết kiệm thời gian kinh phí cho thành lập bảo trì CSDL phủ trùm tỷ lệ lớn Các CSDL đa tỷ lệ có nhược điểm cồng kềnh, không đảm bảo tính đồng nhất, đồng thời, khó khăn kỹ thuật kinh tế hiệu chỉnh cập nhật Trong tương lai, CSDL địa lý quốc gia cần phải có khả đáp ứng yêu cầu, mục đích sử dụng khác Một xu hướng nước tiên tiến thời gian tới xây dựng CSDL phủ trùm Do lý kinh tế kỹ thuật, tỷ lệ (hay mức độ chi tiết) chất lượng liệu CSDL phủ trùm không thiết đồng toàn lãnh thổ, song CSDL phải nhất, liệu để thành lập tất đồ tỷ lệ nhỏ tập liệu (datasets) có mức độ chi tiết thấp Từ CSDL phủ trùm chiết xuất liệu xây dựng nên đồ dãy tỷ lệ khác Vì vậy, tổng quát hóa (TQH) yếu tố địa lý, đặc biệt giải pháp tổng quát hóa tự động trở thành toán xây dựng đồ đa tỷ lệ Để CSDL phủ trùm hoạt động hiệu cần phải có giải pháp TQH tự động Các mô hình ứng dụng kết nghiên cứu lĩnh vực tổng quát hóa tự động quan đo đạc đồ quốc gia số nước phát triển áp dụng thực tế sản xuất Để phục vụ TQH tự động, việc ứng dụng mô hình thuật toán yêu cầu Các phần mềm thương mại ứng dụng rộng rãi ArcGIS, Lorik, Paronama sử dụng nhiều mô hình thuật toán cho yếu tố dạng điểm, đường, vùng Tuy nhiên, với đa dạng quy định tính phức tạp liệu, mô hình thuật toán TQH sử dụng chưa thể đáp ứng đầy đủ yêu cầu, đặc biệt số vấn đề chưa giải mô hình thuật toán tối ưu TQH dạng vùng hình tuyến đỉnh tim đối tượng, chưa giải mô hình quan hệ liệu Trong nước, kết nghiên cứu bổ sung nhiều mô hình ứng dụng TQH, nhiên, TQH tự động sông nét sông nét (dạng vùng sang dạng tuyến) chưa xây dựng mô hình TQH tự động Những yêu cầu TQH tự động cấp thiết bối cảnh Việt Nam chuẩn bị xây dựng sở hạ tầng liệu không gian quốc gia, mà trước hết phải xây dựng ứng dụng tốt mô hình thuật toán TQH xây dựng đồ địa hình Bên cạnh yêu cầu độ tin cậy, tính đồng tính cập nhật liệu, hạ tầng sở liệu không gian cần phải cung cấp công cụ TQH có mức độ tự động cao, đáp ứng nhanh chóng yêu cầu đa dạng người sử dụng tỷ lệ, phạm vi, chuyên đề, mức độ chi tiết Một số phần mềm thương mại lớn như: ArcGIS hãng ESRI (Mỹ), Lorik hãng Lorence (Pháp), Panorama CHLB Nga chưa thể giải triệt để toán TQH phù hợp với liệu địa lý đáp ứng quy định kĩ thuật thành lập sở liệu đồ Việt Nam Các nghiên cứu nước chủ yếu nghiên cứu lý thuyết thuật toán TQH, số ứng dụng phần mềm xây dựng giải toán cụ thể rời rạc dựa mã nguồn có sẵn, chưa có phần mềm hệ thống hoàn chỉnh mang tính mở để sở phát triển, xây dựng hệ thống phần mềm giải toán TQH liệu đồ Qua nghiên cứu, tìm hiểu nội dung chưa có nghiên cứu tổng quát hóa yếu tố dạng vùng sang dạng tuyến chưa có công cụ phần mềm tự động nội dung Từ vấn đề đặt ra, chọn đề tài “Nghiên cứu xây dựng công cụ tổng quát hóa tự động yếu tố dạng vùng từ đồ địa hình 1: 25 000 1: 50 000” Trên sở xây dựng công cụ TQH tự động cho tất đối tượng dạng vùng sang dạng tuyến tỉ lệ khác Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu xây dựng công cụ TQH tự động yếu tố dạng vùng từ đồ địa hình 1: 25.000 1: 50 000 sở ứng dụng mô hình thuật toán Nhiệm vụ nghiên cứu Đề tài “Nghiên cứu xây dựng công cụ tổng quát hóa tự động yếu tố dạng vùng từ đồ địa hình 1: 25 000 1: 50 000” đặt nhiệm vụ sau: - Tổng quan TQH đồ, dạng TQH liệu địa lý (tập trung vào yếu tố dạng vùng) - Nghiên cứu mô hình thuật toán phát triển số công cụ TQH tự động yếu tố dạng vùng xây dựng đồ địa hình - Thử nghiệm xây dựng công cụ TQH tự động yếu dạng vùng sang dạng tuyến đồ địa hình tỉ lệ 1: 50 000 từ liệu đồ địa hình 1: 25 000 Dot Net, ngôn ngữ lập trình C#, thư viện ArcEngine ArcGIS, sử dụng kỹ thuật tìm xương (tim) đối tượng, xây dựng lưới tam giác Delaunay mô hình TIN (Triangle Irregular Nework - lưới tam giác bất quy tắc) - Đánh giá kết thử nghiệm Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng dạng vùng hình tuyến, cụ thể đối tượng sông suối đồ tỷ lệ 1: 25 000 Phạm vi nghiên cứu: Khu vực tỉnh Sơn La Phạm vi nội dung nghiên cứu: + Thực nghiên cứu TQH vùng hình tuyến thử nghiệm xây dựng công cụ TQH tự động sông suối dạng vùng tỷ lệ 1: 25 000 dạng tuyến tỷ lệ 1: 50 000 khu vực tỉnh Sơn La (Đề tài sử dụng mảnh đồ tỷ lệ 1:25 000 để thử nghiệm TQH 01 mảnh tỷ lệ 1:50 000) + Luận văn nghiên cứu mô hình thuật toán TQH giới hạn xây dựng công cụ TQH tự động yếu tố vùng sang dạng tuyến dựa quy định đồ tỷ lệ 1: 50 000 Bộ Tài nguyên môi trường Phương pháp nghiên cứu - Về lý thuyết + Phương pháp phân tích tổng hợp tài liệu: Nghiên cứu tài liệu, lý luận khác TQH nói chung TQH yếu tố dạng vùng nói riêng nước, từ phân tích chúng nhiều góc độ khác phù hợp với yêu cầu liệu quy định đồ Việt Nam Tổng hợp phân tích đưa số thuật toán tối ưu phù hợp làm sở xây dựng chương trình tự động Đề tài tập trung vấn đề: Nâng cao hiệu tối ưu hóa số thuật toán việc kết hợp bổ sung tiêu chí đầu vào thuật toán (VD: Giản lược đỉnh, xương hóa đối tượng vùng thành dạng tuyến) + Phương pháp mô hình hóa: Từ yêu cầu quy định TQH cấu trúc liệu tỉ lệ, nghiên cứu đưa mô hình, công thức chung TQH đối tượng dạng vùng TQH lớp đối tượng cụ thể lựa chọn từ hệ thống công thức Đưa sơ đồ thuật toán giả mã mô tả thuật toán - Về thực nghiệm + Phương pháp thực nghiệm khoa học: Nghiên cứu, tìm hiểu đề tài khoa học thử nghiệm tác giả TQH tự động đối tượng dạng vùng, đưa nhận định, đánh giá hướng giải luận văn + Phương pháp chuyên gia: Tham khảo ý kiến chuyên gia, giáo viên hướng dẫn để đưa hướng giải nội dung nghiên cứu phù hợp với nội dung đề tài phạm vi luận văn Cơ sở tài liệu thực Luận văn - Các báo cáo kết nghiên cứu đề tài cấp nhà nước, cấp đơn vị chuyên ngành - Các giáo trình tổng quát hóa xây dựng sở liệu thành lập đồ địa hình - Tài liệu chuyên ngành chuyên gia, giáo viên hướng dẫn - Dữ liệu địa lý Cục đồ xây dựng tỷ lệ 1: 25 000 khu vực tỉnh Sơn La 10 Ý nghĩa khoa học tính thực tiễn Luận văn - Ý nghĩa khoa học Kết nghiên cứu lý luận Luận văn góp phần xây dựng sở khoa học việc xây dựng công cụ tổng quát hóa tự động cho đối tượng địa lý Trong phạm vi nghiên cứu Luận văn giúp làm sáng tỏ phần xây dựng công cụ tổng quát hóa tự động yếu tố vùng sang dạng tuyến đáp ứng yêu cầu từ sở liệu phủ trùm chiết xuất liệu xây dựng nên đồ dãy tỷ lệ khác - Ý nghĩa thực tiễn Kết thực nghiệm Luận văn tài liệu tham khảo cho việc xây dựng công cụ TQH tự động yếu tố vùng sang dạng tuyến tỷ lệ 1: 25 000 dạng tuyến tỷ lệ 1: 50 000 Bố cục luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận kiến nghị, tài liệu tham khảo phụ lục, nội dung luận văn trình bày chương: Chương 1: Tổng quan tổng quát hóa xây dựng đồ địa hình Chương 2: Ứng dụng thuật toán tổng quát hóa yếu tố địa lý xây dựng đồ địa hình Chương 3: Thử nghiệm công cụ tổng quát hóa tự động yếu tố dạng vùng 11 Chương TỔNG QUAN VỀ TỔNG QUÁT HÓA XÂY DỰNG BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH 1.1 Tổng quan tổng quát hóa đồ 1.1.1 Khái quát tổng quát hóa đồ Việc xây dựng quy trình công nghệ xây dựng sở liệu sau tiến hành chiết xuất đồ tỉ lệ khác thực nhiều nơi giới Ở Việt Nam, vài năm trở lại bắt đầu thực hóa phương pháp làm Các khái niệm từ phân biệt rõ ràng liệu đồ, sở liệu đồ trình bày Trong Luận văn, tác giả nghiên cứu thuật toán tổng quát hóa mặt liệu đối tượng dạng vùng, làm sở xây dựng sở liệu tỉ lệ nhỏ từ sở liệu lớn a) Khái niệm tổng quát hóa đồ Tổng quát hoá đồ phương pháp đặc biệt để lựa chọn khái quát yếu tố nội dung đồ, làm sáng tỏ biểu thị lên đồ đặc điểm đặc trưng, nét bản, điển hình đối tượng, tượng mối tương tác chúng với nhau, làm bật qui luật tự nhiên kinh tế xã hội Bản đồ phải phản ánh đặc trưng hình dáng, số lượng, chất lượng mối quan hệ tương hỗ yếu tố nội dung - phản ánh yếu tố địa lí tự nhiên kinh tế xã hội khu vực thành lập đồ Tổng quát hoá đồ giải mâu thuẫn tính vô hạn phức tạp đối tượng nghiên cứu với tính có hạn đơn giản phương pháp biểu thị đồ Thuật ngữ tổng quát hoá - generalization - bắt nguồn từ tiếng la tinh generalis có nghĩa chung, chủ yếu Có nhiều khái niệm, định nghĩa khác tổng quát hóa đồ nhà đồ đưa công trình nghiên cứu Có thể kể đến: - Dvorak (1964): Tổng quát hóa đồ trình giải việc lựa chọn đối tượng giới thực dựa sở khoa học phản ánh chúng lên đồ với nét đặc trưng [sđd, 4,10] 12 - Sukhốp (1970): Tổng quát hóa đồ trình giải việc lựa chọn đối tượng giới thực dựa sở khoa học phản ánh chúng lên đồ với nét đặc trưng [sđd, 4,10] - Weibel anh Dutton (1999): Tổng quát hoá đồ có nhiệm vụ giảm bớt phức tạp đồ trình thu nhỏ tỷ lệ đồ, làm bật yếu tố cần thiết loại trừ yếu tố không quan trọng, trì mối quan hệ hợp lý rõ ràng đối tượng đồ bảo toàn tính thẩm mỹ cao [sđd, 4,11] - Hiệp hội đồ giới (ICA, 1973) đưa khái niệm tổng quát hóa đồ chọn lựa đơn giải hóa thể chi tiết để phù hợp với tỷ lệ mục đích đồ - Musti nnc (2000): Quá trình tổng quát hóa từ việc mô tả chi tiết đối tượng địa lý, xem xét tới phần đối tượng, tới việc mô tả đối tượng cách trừu tượng giữ lại đặc tính đối tượng cần thiết cho người sử dụng đồ - PGS.TS Nhữ Thị Xuân, Giáo trình Bản đồ địa hình (2006): Tổng quát hoá đồ phương pháp đặc biệt để lựa chọn khái quát yếu tố nội dung đồ, làm sáng tỏ biểu thị lên đồ đặc điểm đặc trưng, nét bản, điển hình đối tượng, tượng mối tương quan chúng với nhau, làm bật qui luật tự nhiên kinh tế xã hội - TS Đổng Thị Bích Phương nnc (2009): Tổng quát hóa đồ lựa chọn khái quát đối tượng thể đồ phù hợp với mục đích sử dụng, nội dung, tỷ lệ đồ đặc điểm lãnh thổ thể đồ Như vậy, TQH đồ nhằm mục đích lựa chọn giữ lại yếu tố chủ yếu, quan trọng cần thiết Do thực tế có nhiều yếu tố tự nhiên xã hội phức tạp, đồ hình thức thu nhỏ biểu thị hết chúng Việc lựa chọn giữ lại yếu tố liên quan tới nội dung đồ có nhiều loại, loại có mục đích, yêu cầu riêng, nên không cần thiết biểu thị tất yếu tố mặt đất lên đồ 13 Tổng quát hoá thực thông qua khái quát hoá đặc trưng chất lượng, số lượng đối tượng, tượng, biến đổi khái niệm riêng thành khái niệm chung, lược bỏ chi tiết thứ yếu để phản ánh đặc điểm Tổng quát hoá đồ không đơn lược bỏ thông tin không cần thiết mà tổng hợp tạo thông tin đặc trưng cho đối tượng Mức độ tổng quát hoá cao làm bật đặc điểm quan trọng đối tượng, rõ qui luật phân bố, phát triển mối quan hệ tương tác vật, tượng Chất lượng tổng quát hoá đồ phụ thuộc vào trình độ hiểu biết, kinh nghiệm người thành lập đối tượng tượng thể đồ Tổng quát hóa đóng vai trò vô quan trọng trình thành lập đồ, bề mặt trái đất có nhiều yếu tố tự nhiên kinh tế xã hội mà đồ biểu thị hết nên phải chọn yếu tố chủ yếu khái quát đặc trưng hình dạng, số lượng, chất lượng yếu tố nội dung cho phù hợp với mục đích nội dung tỷ lệ đồ b) Tổng quát hóa liệu đồ Tổng quát hóa liệu đồ (TQHDLBD) sử dụng công cụ có tích hợp thuật toán tổng quát hóa cho liệu đồ để lựa chọn khái quát yếu tố nội dung liệu đồ, làm sáng tỏ biểu thị lên đồ đặc điểm đặc trưng, nét bản, điển hình đối tượng, tượng mối tương quan chúng với nhau, làm bật quy luật tự nhiên kinh tế xã hội TQHDLBD nhằm mục đích lựa chọn giữ lại yếu tố chủ yếu, quan trọng cần thiết mặt đất có nhiều yếu tố tự nhiên xã hội phức tạp đồ hình thức thu nhận biểu thị hết chúng được, lựa chọn giữ lại yếu tố liên quan tới nội dung đồ có nhiều loại, loại mục đích, yêu cầu riêng, nên không cần thiết biểu thị tất yếu tố mặt đất lên đồ, khái quát để phản ánh đặc trưng điển hình mối quan hệ phân bố tương đối yếu tố nội dung, thực tế đồ có hạn, biểu thị nguyên vẹn hình dạng đặc trưng, số lượng chất lượng yếu tố thực địa lên đồ 14 TQHDLBD giải mâu thuẫn tính vô hạn phức tạp yếu tố mặt đất với tính có hạn đơn giản với phương pháp biểu thị đồ Phản ánh đặc trưng hình dáng, số lượng, chất lượng mối quan hệ tương đối yếu tố nội dung Phản ánh yếu tố địa hình, địa lý tự nhiên kinh tế xã hội khu vực thành lập Quy luật tự nhiên phản ánh đồ không nhờ vào đặc trưng trừu tượng hóa mà biểu thị đối tượng riêng biệt tượng phương tiện đồ thị dạng ký hiệu Trong TQHDLBD, khái quát khái niệm đối tượng đồ cách logic chuyển từ khái niệm riêng sang khái niệm chung, từ nhỏ sang lớn, từ chi tiết sang tổng thể, loại bỏ dấu hiệu không cần thiết, phù hợp với mục đích sử dụng tỷ lệ đồ Muốn vậy, cần phải nghiên cứu khía cạnh mối tương quan đối tượng Để đạt điều cách toàn vẹn không dễ Song hiểu tổng thể khía cạnh đối tượng, tượng mối tương quan chúng thật thực tế Nguyên tắc TQHDLBD xuất phát từ sở nghiên cứu mối tương quan khía cạnh đối tượng tượng cần đưa lên đồ Đó vấn đề thống nhất, đầy đủ nội dung đồ trình tự tổng quát hóa Sự thống biểu thị đồ đối tượng tượng tương ứng với mối tương quan thực tế Ví dụ, thống hình vẽ yếu tố mặt đất mối tương quan chúng thành lập đồ địa hình, yếu tố hệ thủy văn với yếu tố hình thái địa hình Sự đặc trưng thống đặc trưng mối tương quan chúng với Một mặt, cấu trúc hình thái địa hình độ nghiêng mặt đất phối hợp với điều kiện khí hậu yếu tố khác hình thành lên lưu vực sông, mặt khác, sông tạo nên thung lũng, làm thay đổi tạo nên hình thái địa hình Từ đặc trưng mối tương quan hình thái địa hình sông ngòi xảy đặc điểm trí hình vẽ mạng lưới sông ngòi đường bình độ Cũng đặc trưng phát triển sông ngòi mối tương quan chúng với thung lũng phản ánh qua trí tương quan hình vẽ lòng sông đường bình độ, phụ thuộc đặc điểm mặt đất, đồ thể đường bình độ gẫy góc, khum tròn hay thoai thoải kéo dài… 15 Ngoài ra, trí thể khu vực biểu thị đồ, người làm đồ phải phản ánh mối tương quan dạng địa hình cảnh quan khác mặt đất thông qua đặc trưng hình vẽ đồ Khi thành lập đồ gồm nhiều tờ, cần ý trí tờ với để ghi chép lại chúng thống nội dung, hình vẽ, không bị biến dạng mối tương quan phần tử đồ Sự trí thể đồ loại khác tỷ lệ, đối tượng lựa chọn đưa đồ tỷ lệ lớn đối tượng biểu thị đồ tỷ lệ nhỏ, kích thước hình dạng ký hiệu biểu thị chúng phải tương ứng Các tượng liên quan tương hỗ với nhau, tổng quát hóa phải dựa sở nghiên cứu khoa học khía cạnh tượng Khi TQHDLBD, bỏ khái quát làm nghèo nội dung đồ, giữ lại nhiều làm rối đồ, yếu tố phụ làm nhiều yếu tố quan trọng làm người đọc đồ khó phát quy luật phát triển tượng Tính đầy đủ nội dung đồ nguyên tắc quan trọng tổng quát hóa đồ Để đạt việc cách toàn vẹn khó, tính đầy đủ nội dung đồ phụ thuộc vào mục đích sử dụng đồ, đề cương thành lập đồ, điều kiện kỹ thuật thực hiện…, lần thành lập đồ phải cố gắng đạt mức cao Tính đầy đủ nội dung đồ phải vừa chi tiết lại vừa trực quan, dễ đọc Bản đồ chi tiết, đầy đủ làm tính dễ đọc ngược lại Do vậy, thành lập đồ, cần đưa yếu tố nội dung lên đồ theo trình tự mức độ quan trọng độ lớn (tùy thuộc vào mục đích đồ) đảm bảo đồ trực quan dễ đọc dừng lại Độ chi tiết cần thiết nội dung đồ đạt kết phân tích, làm sáng tỏ đối tượng - yếu tố nội dung đồ mối tương quan chúng, lựa chọn đối tượng - yếu tố nội dung đồ khái quát hình dạng chúng Trên giới, có nhiều công trình nghiên cứu ứng dụng thực tế tổng quát hóa liệu đồ tự động, hỗ trợ tăng suất lao động chất lượng đồ Ở Thụy Sỹ, sử dụng công nghệ Axpand (Axes) để thành lập Các CSDL tỉ lệ 1:25000 nhỏ từ sở liệu địa lý tỉ lệ 1:25000 với mức độ tổng quát 16 hóa tự động lên đến 80% Ở Đức, công nghệ cho phép giảm thời gian biên tập tay từ 50000 làm việc xuống 50 thành lập đồ 1:25000 từ liệu AAA data Đức… Ở Việt Nam, dự án Cục đồ - Bộ tổng tham mưu, Bộ giao thông vận tải sử dụng phương pháp tổng quát hóa cho chất lượng tốt, nhiên, chưa có đánh giá cụ thể rõ ràng hiệu suất sử dụng phương pháp so với trước làm hoàn toàn thủ công Một số công cụ TQH tự động phần mềm sử dụng chưa đáp ứng nhu cầu người sử dụng, đặc biệt, với yêu cầu sản xuất quan điểm xây dựng liệu Việt Nam, nhiều công cụ bộc lộ tính hỗ trợ kém, không hướng Tổng quát hóa không gian đối tượng dạng điểm, đường, vùng nội dung bản, TQH dạng vùng với tính chất yêu cầu phức tạp gây khó khăn lớn cho việc xây dựng quy trình tự động Ở Việt Nam nay, chưa có nghiên cứu chi tiết đầy đủ TQH loại c) Tổng quát hóa đồ tự động Hiện nay, công nghệ số ứng dụng rộng rãi nhiều công đoạn thành lập hiệu chỉnh đồ, song nhiều hãng thành lập đồ quốc gia thực tổng quát hóa phương pháp thủ công, với hỗ trợ công cụ vài công đoạn Đó kiến thức tổng hợp kinh nghiệm nhà đồ chưa thể định nghĩa cho máy tính Trong tương lai gần, trình tổng quát hoá tự động sử dụng phạm vi rộng hơn, nhờ khả xử lý nhanh máy tính, nhờ tính phần mềm tốt cải thiện khả hoạt động hệ thống Xuất phát từ định nghĩa ICA tổng quát hóa đồ, McMaster Shea (1992) đưa định nghĩa tổng quát tổng quát hóa đồ ngữ cảnh công nghệ số: Tổng quát hóa tự động định nghĩa trình dẫn xuất liệu (deriving) từ nguồn liệu, tệp liệu đồ (cartographic data sets) biểu tượng hóa số hóa, thông qua biến đổi không gian thuộc tính 17 ... 12 1. 1 Tổng quan tổng quát hóa đồ 12 1. 1 .1 Khái quát tổng quát hóa đồ 12 1. 1.2 Các hình thức tổng quát hóa đồ 19 1. 1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến tổng quát hóa đồ ... dung Từ vấn đề đặt ra, chọn đề tài Nghiên cứu xây dựng công cụ tổng quát hóa tự động yếu tố dạng vùng từ đồ địa hình 1: 25 000 1: 50 000 Trên sở xây dựng công cụ TQH tự động cho tất đối tượng dạng. .. HỌC TỰ NHIÊN - Bùi Thế Anh NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CÔNG CỤ TỔNG QUÁT HÓA TỰ ĐỘNG YẾU TỐ DẠNG VÙNG TỪ BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH 1: 25 000 VỀ 1: 50 000 Chuyên ngành: Bản đồ, viễn thám hệ thông tin địa