Ứng dụng OpenStreetmap để xây dựng cơ sở dữ liệu giao thông ở quận Liên Chiểu - Thành phố Đà Nẵng

Bài viết được thực hiện với mục tiêu là trình bày hai phương pháp xây dựng dữ liệu giao thông từ OpenStreetMap. Kết quả, chúng tôi đã đưa ra được quy trình và đã xây dựng cơ sở dữ liệu GIS về hệ thống giao thông ở Quận Liên Chiểu - Thành phố Đà Nẵng với đầy đủ dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính: Tên đường, vận tốc tối đa, chiều dài,…

UED Journal of Sciences, Humanities & Education – ISSN 1859 - 4603 TẠP CHÍ KHOA HỌC XÃ HỘI, NHÂN VĂN VÀ GIÁO DỤC Nhận bài: 24 – 02 – 2016 Chấp nhận đăng: 09 – 09 – 2016 http://jshe.ued.udn.vn/ ỨNG DỤNG OPENSTREETMAP ĐỂ XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU GIAO THÔNG Ở QUẬN LIÊN CHIỂU - THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG Lê Ngọc Hànha*, Nguyễn Văn Nama, Đinh Trần Mỹ Linha Tóm tắt: Với phát triển mạnh mẽ kinh tế xã hội, giao thông ngày mở rộng Dữ liệu GIS giao thông trước trở nên lỗi thời OpenStreetMap liệu mã nguồn mở hồn tồn miễn phí Nó bao gồm nhiều sở liệu địa lý, có liệu giao thông OpenStreetMap cho phép chuyển đổi liệu dạng shapefile khu vực công cụ chuyên dụng mà số hóa Bài báo thực với mục tiêu trình bày hai phương pháp xây dựng liệu giao thông từ OpenStreetMap Kết quả, đưa quy trình xây dựng sở liệu GIS hệ thống giao thông Quận Liên Chiểu - Thành phố Đà Nẵng với đầy đủ liệu khơng gian liệu thuộc tính: tên đường, vận tốc tối đa, chiều dài,… Đây tài liệu chun đề có tính thời sự, giúp cho việc nghiên cứu vấn đề liên quan đến liệu giao thông cứu hỏa, ứng dụng tìm đường đi,… trở nên hiệu xác Từ khóa: liệu; giao thơng; xây dựng; hệ thống; Liên Chiểu Đặt vấn đề Thông tin địa lý thông tin quan trọng để nhà hoạch định sách đưa định cách nhanh chóng hiệu [6] Hiện nay, sở liệu GIS xây dựng hầu khắp địa phương Nó chứng tỏ tính ưu việt công tác quản lý nhà nước, nghiên cứu tự nhiên, kinh tế xã hội, môi trường,… [1,4] Tuy nhiên, thực tế sở liệu GIS dễ bị lỗi thời đối tượng tự nhiên kinh tế xã hội luôn vận động phát triển không ngừng, đặc biệt hệ thống giao thơng Vì thế, việc xây dựng cập nhật sở liệu GIS nói chung giao thơng nói riêng cần thiết Trước đây, để xây dựng cập nhật sở liệu GIS, sử dụng nhiều phương pháp khác nhau, nhiên hiệu đem lại không cao Phương pháp đo đạc trực tiếp tốn nhiều thời gian chi phí Phương pháp số hóa lại ảnh chụp thời gian gần ảnh vệ tinh phải nắn chỉnh ảnh lại theo khu aTrường Đại học Sư phạm - Đại học Đà Nẵng * Liên hệ tác giả Lê Ngọc Hành Email: hanhlespdn@gmail.com vực nghiên cứu, tốn nhiều thời gian công sức để chuyển từ dạng ảnh sang dạng vectơ [8] Công nghệ mã nguồn mở hướng phát triển GIS [5] Xu hướng sử dụng liệu mã nguồn mở ngày tăng cao chi phí sử dụng thấp khả tùy biến tái sử dụng [4] OpenStreetMap (OSM) tiện ích mã nguồn mở hồn tồn miễn phí, sở liệu địa lý có sẵn OSM cho phép chuyển đổi liệu dạng vectơ khu vực mà khơng phải trực tiếp tiến hành số hóa Bên cạnh đó, liệu OSM định nghĩa, cập nhật số thơng tin thuộc tính đối tượng Đà Nẵng nói chung quận Liên Chiểu nói riêng nơi có q trình thị hóa diễn mạnh mẽ Hệ thống sở hạ tầng giao thông không ngừng đầu tư mở rộng phát triển nhanh chóng thời gian tương đối ngắn Vì thế, sở liệu GIS giao thông trở nên lạc hậu so với trạng nhiều Trong báo này, chúng tơi trình bày hai phương pháp khai thác sở liệu GIS giao thông quận Liên Chiểu – Thành phố Đà Nẵng Đây nguồn liệu quan trọng phục vụ mục tiêu quản lý sở hạ tầng, nghiên Tạp chí Khoa học Xã hội, Nhân văn & Giáo dục, Tập 6, số (2016), 7-12 | Lê Ngọc Hành, Nguyễn Văn Nam, Đinh Trần Mỹ Linh cứu có sử dụng liệu GIS giao thơng, đặc biệt phân tích mạng như: cứu hỏa, y tế, cấp thoát nước, cập nhật sở liệu GIS giao thông thực cần thiết Phương pháp nghiên cứu 2.1 Giới thiệu OpenStreetMap Hiện nay, dịch vụ đồ phát triển mạnh mẽ, ví dụ Google Maps Nó ứng dụng nhiều lĩnh vực hầu khắp thiết bị Google Maps dịch vụ đồ trực tuyến, cung cấp thơng tin vị trí, dẫn đường, hình ảnh vệ tinh cho người dùng Google Hầu hết ứng dụng có liên quan tới vị trí sử dụng liệu Google Maps Tuy nhiên, nguồn liệu đồ chủ yếu lưu trữ dạng hình ảnh nên nhiều nghiên cứu, liệu trực tiếp sử dụng Trong năm gần đây, xu hướng sử dụng phần mềm liệu mã nguồn mở ngày tăng cao chi phí sử dụng thấp khả tùy biến tái sử dụng Dễ dàng hiệu chỉnh, có tính tương tác cao với hệ thống liệu khác, phần mềm GIS liệu mã nguồn mở lựa chọn hợp lý cho quan quản lý nhà nước quản lý sở liệu không gian Đặc biệt, nước phát triển nước ta, phần mềm mã nguồn mở lựa chọn phù hợp giải pháp công nghệ với chi phí thấp thường ưu tiên, kỹ sư có tay nghề cao tận dụng tốt khả tùy biến [4] OSM sở liệu địa lý có sẵn, mở miễn phí Nó đồ mã nguồn mở (sử dụng, xây dựng, chỉnh sửa), thành lập năm 2004 Steve Coast Cơ sở liệu đồ OSM lưu dạng vectơ trực tuyến Đây định dạng áp dụng nhiều nghiên cứu Vì vậy, liệu dễ dàng chuyển đổi thành định dạng khác theo ý muốn OSM cho phép người dùng tải liệu trực tiếp từ máy chủ trang chủ sử dụng công cụ tích hợp phần mềm GIS sử dụng môi trường biên tập quen thuộc GIS để tạo mới, thay đổi xóa liệu OSM 2.2 Khái quát khu vực nghiên cứu Khu vực nghiên cứu quận Liên Chiểu, TP Đà Nẵng Đây khu vực có q trình thị hóa diễn mạnh mẽ Hệ thống sở hạ tầng, đặc biệt giao thơng, xây Vì thế, việc xây dựng Hình Bản đồ quận Liên Chiểu – TP Đà Nẵng 2.3 Phương pháp nghiên cứu Để xây dựng sở liệu GIS giao thông quận Liên Chiểu – TP Đà Nẵng, chúng tơi thực theo quy trình sau: Hình Quy trình xây dựng sở liệu GIS giao thơng OpenStreetMap Mục tiêu báo xây dựng sở liệu GIS giao thông quận Liên Chiểu – Đà Nẵng OSM Bài báo trình bày hai phương pháp xây dựng liệu GIS giao thông khu vực nghiên cứu là: sử dụng cơng cụ tích hợp phần mềm ArcGIS khai thác trực tiếp từ trang chủ OSM ISSN 1859 - 4603 - Tạp chí Khoa học Xã hội, Nhân văn & Giáo dục, Tập 6, số (2016), 7-12 - Sử dụng công cụ OSM tích hợp phần mềm ArcGIS: Đầu tiên, báo tiến hành tích hợp cơng cụ OSM ArcToolbox ArcGIS Tiếp tục, thiết lập thông số cần thiết OSM để tiến hành khai thác sở liệu GIS giao thông Sau giai đoạn này, đề tài thu hệ thống liệu không gian giao thông Tiếp tục, đề tài tiến hành xây dựng liệu thuộc tính giao thơng Sau đó, chúng tơi tiến hành chuyển đổi hệ tọa độ OSM VN-2000, kinh tuyến trục địa phương - Khai thác trực tiếp từ trang chủ OSM: Nhóm nghiên cứu sử dụng địa http://www.openstreetmap.org để tiến hành khai thác liệu khu vực nghiên cứu Kết trình tạo file liệu có định dạng *osm Sau đó, chúng tơi sử dụng cơng cụ phần mềm FME để chuyển đổi liệu dạng *osm thành dạng *shp, kết hợp với chuyển đổi hệ tọa độ quy định Đó hai phương pháp trình bày báo để xây dựng sở liệu GIS giao thông quận Liên Chiểu – Thành phố Đà Nẵng Nội dung kết nghiên cứu 3.1 Xây dựng sở liệu GIS giao thông công cụ OpenStreetMap tích hợp ArcGIS Hình Cơng cụ OpenStreetMap ArcToolbox ArcGIS 3.1.2 Xây dựng liệu không gian giao thông OSM Sau cài đặt thành công OSM ArcGIS, tiến hành khai thác liệu giao thông công cụ OSM 3.1.1 Tích hợp OpenStreetMap ArcGIS Cơng cụ OSM tích hợp nhiều phiên phần mềm ArcGIS hỗ trợ cài đặt nhiều hệ điều hành khác Sau cài đặt công cụ OSM theo cấu hình máy, chúng tơi tiến hành thêm công cụ vào Arctoolbox để thực cơng việc Cơng cụ OSM có chức là: : Tải, trích xuất liệu tạo biểu tượng đối tượng (xây dựng liệu không gian) - : Xây dựng liệu thuộc tính : Gộp lớp đối tượng Hình Công cụ Download, Extract and Symbolize OSM Data OpenStreetMap Kết thúc bước này, chúng tơi có sở liệu không gian khu vực nghiên cứu Trong nhóm này, có liệu dạng điểm, đường, vùng khác Trong giới hạn nghiên cứu này, xây dựng liệu GIS giao thông dạng line quận Liên Chiểu Lê Ngọc Hành, Nguyễn Văn Nam, Đinh Trần Mỹ Linh 3.1.3 Xây dựng sở liệu thuộc tính giao thông OSM Dữ liệu giao thông khai thác từ OSM bao gồm nhiều tính chất đường giao thơng: cycleway (đường xe đạp), primary (đường chính), secondary (đường lớn), service (dịch vụ dọc đường), tertiary (phố), trunk (xa lộ) Một số trường thuộc tính giao thơng định nghĩa tính chất liệu, chúng chưa có thơng tin thuộc tính như: maxspeed (tốc độ tối đa), name (tên đường), length (chiều dài đường),… Vì vậy, sau xây dựng sở liệu không gian, tiến hành xây dựng sở liệu thuộc tính giao thơng quận Liên Chiểu khu vực nghiên cứu (kinh tuyến trục 107045’, múi chiếu độ) Ở đây, công cụ sử dụng để xây dựng thuộc tính loại đường giao thông: tên đường, vận tốc tối đa, chiều dài đường,… Hình Hộp thoại chuyển đổi từ WGS84 qua VN-2000 3.2 Xây dựng sở liệu GIS giao thông từ trang chủ OpenStreetMap 3.2.1 Xuất liệu sang dạng *osm Ngồi việc sử dụng cơng cụ tích hợp ArcGIS, khai thác liệu trực tiếp trang chủ OSM địa chỉ: http://www.openstreetmap.org/ Kết tạo liệu OpenStreetMap XML Data” (*osm) Hình Cơng cụ xây dựng liệu thuộc tính OpenStreetMap Bảng Kết xây dựng liệu thuộc tính khu vực nghiên cứu cụ thể Hình Cách thức khai thác liệu từ trang chủ OpenStreetMap 3.1.4 Chuyển đổi hệ tọa độ VN-2000 Do liệu OSM xây dựng hệ tọa độ giới, báo tiến hành chuyển đổi theo hệ tọa độ VN-2000 Việt Nam Chúng sử dụng công cụ FME Quick Translator phần mềm FME để tiến hành chuyển đổi liệu giao thông quận Liên Chiểu theo hệ tọa độ VN-2000 10 3.2.2 Chuyển đổi từ dạng *osm sang *shp kết hợp chuyển đổi hệ tọa độ VN-2000 Từ liệu dạng *osm khai thác từ trang chủ OSM, file *osm có chứa liệu thuộc tính đối tượng Vì vậy, chúng tơi cần chuyển đổi từ định dạng *osm định dạng shapefile (*shp) phần mềm ArcGIS có liệu khơng gian thuộc tính đối tượng Bên cạnh đó, sử dụng ISSN 1859 - 4603 - Tạp chí Khoa học Xã hội, Nhân văn & Giáo dục, Tập 6, số (2016), 7-12 công cụ FME Quick Translator phần mềm FME, kết hợp để chuyển đổi hệ tọa độ VN-2000 khu vực nghiên cứu - Về chất lượng liệu: + Dữ liệu không gian: Việc xây dựng cơng cụ tích hợp ArcGIS cho kết chi tiết so với xây dựng từ trang chủ OSM + Về liệu thuộc tính: Tương tự liệu khơng gian, thuộc tính đường giao thơng xây dựng cơng cụ tích hợp cho kết đầy đủ so với xây dựng từ trang chủ Hình Cơng cụ chuyển đổi từ *osm sang *shp Kết thúc q trình này, chúng tơi tạo sở liệu GIS giao thơng hồn chỉnh cho khu vực nghiên cứu Như vậy, công cụ OSM, xây dựng sở liệu GIS giao thông quận Liên Chiểu cách tự động xác Hình Dữ liệu GIS giao thơng xây dựng cơng cụ tích hợp ArcGIS 3.3 Đánh giá ưu, nhược điểm hai phương pháp xây dựng liệu GIS giao thông từ OpenStreetMap Việc xây dựng liệu GIS giao thông từ OSM thực cách khai thác trực tiếp từ trang chủ dựa vào cơng cụ tích hợp phần mềm ArcGIS Hai phương pháp có ưu điểm hạn chế định Qua kết thực hiện, chúng tơi đưa số nhận xét sau: - Về quy trình thực hiện: + Việc thai khác trực tiếp từ trang chủ thực đơn giản so với dựa vào cơng cụ tích hợp Dữ liệu tải từ trang chủ có dạng *osm, người ta cần chuyển đổi sang định dạng *shp phần mềm ArcGIS kết hợp với chuyển đổi hệ tọa độ FME sử dụng nguồn liệu + Việc xây dựng liệu GIS giao thơng cơng cụ tích hợp thực qua nhiều công đoạn Cần phải cài đặt công cụ phần mềm ArcGIS Thời gian thực phân tích lâu tốn tài nguyên máy tính nhiều Hình 10 Dữ liệu GIS giao thông xây dựng từ trang chủ OpenStreetMap Xây dựng liệu dựa vào cơng cụ tích hợp dù quy trình thực phức tạp chất lượng liệu đảm bảo tốt mặt không gian thuộc tính Vì vậy, q trình xây dựng, nên sử dụng cơng cụ tích hợp OSM cho kết cao Bên cạnh ưu điểm chung, việc xây dựng liệu GIS giao thơng OSM có số hạn chế: 11 Lê Ngọc Hành, Nguyễn Văn Nam, Đinh Trần Mỹ Linh - Dữ liệu tạo dạng đường, nên số trường hợp nghiên cứu khó sử dụng - Một số thơng tin thuộc tính giao thơng cịn thiếu, ví dụ như: độ rộng đường, vật liệu đường,… Những thơng tin hồn tồn bổ sung cập nhật phương pháp khác để có liệu GIS giao thơng hồn chỉnh quận Liên Chiểu – Thành phố Đà Nẵng Kết luận Từ kết xây dựng liệu GIS giao thông quận Liên Chiểu, chúng tơi đưa số kết luận sau: - Đây liệu cập nhật, giúp cho việc nghiên cứu vấn đề tự nhiên kinh tế xã hội có liên quan đến liệu giao thông khu vực trở nên hiệu xác - Việc ứng dụng liệu mã nguồn mở OpenStreetMap để xây dựng sở liệu giao thông mang lại hiệu cao, tiết kiệm thời gian chi phí - Chúng ta sử dụng hai phương pháp để xây dựng liệu GIS giao thơng là: khai thác trực tiếp từ trang chủ sử dụng cơng cụ tích hợp OpenStreetMap ArcGIS - Chúng xây dựng sở liệu GIS giao thông quận Liên Chiểu với đầy đủ liệu không gian liệu thuộc tính kèm như: tên đường, vận tốc tối đa, chiều dài,… Bên cạnh đó, báo tiến hành đánh giá ưu, nhược điểm quy trình thành lập chất lượng liệu sử dụng hai phương pháp - Chúng ta ứng dụng phương pháp để xây dựng liệu GIS giao thông liệu khác có OpenStreetMap khu vực tương tự Tài liệu tham khảo [1] Trần Quỳnh An, Fan Hong (2013), Tự động tổng qt hóa đồ, Tạp chí KHKT Mỏ - Địa chất, số 44, 10/2013, tr.23-29 [2] Bộ Nông nghiệp phát triển nông thôn (2004), Xây dựng sở liệu GIS phục vụ phát triển quản lý tài nguyên nước lưu vực sông Đồng Nai vùng phụ cận, Báo cáo kỹ thuật [3] Trần Quốc Bình (2013), Khả ứng dụng phần mềm GIS mã nguồn mở xây dựng hệ thống thông tin đất đai, Trường ĐH KHTN, ĐHQG Hà Nội [4] Trần Thái Bình, Trần Nam Phong, Đỗ Thành Long (2014), Phát triển ứng dụng gis webgis sử dụng phần mềm mã nguồn mở, Kỷ yếu hội thảo ứng dụng GIS toàn quốc năm 2014, tr.265-273 [5] Trần Thanh Hà (2012), Nghiên cứu xây dựng sở liệu hệ thống thông tin địa lý (GIS) tỉnh Phú Thọ phục vụ bảo vệ môi trường phát triển bền vững, Luận văn thạc sĩ Khoa học môi trường Bảo vệ mơi trường [6] Phạm Thị Thanh Hịa (2014), Ứng dụng GIS xây dựng sở liệu đồ chất lượng mơi trường, Tạp chí KHKT Mỏ - Địa chất, số 48, (chuyên đề Đo ảnh – Viễn thám), tr.25-30 [7] Đinh Thị Phượng (2012), Nghiên cứu ứng dụng GIS công tác quản lý mạng lưới giao thông đường địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, chuyên ngành: Khoa học máy tính, Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thông, Hà Nội IMPLEMENTING OPENSTREET MAP TO CONSTRUCT TRAFFIC DATABASES IN LIEN CHIEU DISTRICT, DA NANG CITY Abstract: Traffic has been expanding in line with strong social and economic development The former GIS data on traffic has become obsolete OpenStreetMap is an open source of data which is completely free of charge It includes numerous geographical databases, including those related to traffic It enables us to convert the data into a shapefile format in any area by means of specialized tools without digitization The article is aimed at presenting two methods for constructing traffic databases with the help of OpenStreetMap As a result, we have been able to introduce a procedure and construct GIS databases on the traffic system in Lien Chieu District, Da Nang city with sufficient spatial data and attribute data including street names, maximum speeds, lengths, These are theme-based documents, which help to make the study of issues related to traffic data such as firefighting, applications in finding ways, become more efficient and accurate Key words: data; traffic; construction; system; Lien Chieu 12 ... Để xây dựng sở liệu GIS giao thông quận Liên Chiểu – TP Đà Nẵng, thực theo quy trình sau: Hình Quy trình xây dựng sở liệu GIS giao thơng OpenStreetMap Mục tiêu báo xây dựng sở liệu GIS giao thông. .. báo để xây dựng sở liệu GIS giao thông quận Liên Chiểu – Thành phố Đà Nẵng Nội dung kết nghiên cứu 3.1 Xây dựng sở liệu GIS giao thơng cơng cụ OpenStreetMap tích hợp ArcGIS Hình Cơng cụ OpenStreetMap. .. sử dụng hai phương pháp để xây dựng liệu GIS giao thơng là: khai thác trực tiếp từ trang chủ sử dụng cơng cụ tích hợp OpenStreetMap ArcGIS - Chúng xây dựng sở liệu GIS giao thông quận Liên Chiểu