Đồ án xây dựng quy trình chuyển đổi dữ liệu từ microstation sang arcgis

1 Mục lục Mục lục MỞ ĐẦU .2 Chương 1: Tìm hiểu đồ số công nghệ GIS 1.1 Bản đồ số 1.2 Công nghệ GIS .8 Chương 2: Tìm hiểu cấu trúc liệu, xây dựng quy trình chuyển liệu chuẩn hóa liệu từ MicroStation sang Arcgis 12 2.1 Cấu trúc liệu MicroStation Arcgis 12 2.2 Các công cụ chuyển đổi liệu 17 2.3 Xây dựng quy trình chuyển đổi 22 Chương 3: Xây dựng đồ 3D Arcgis 32 3.1 Khái quát 3D 32 3.2 Biên tập đồ 3D 33 KẾT LUẬN 52 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đồ án Ngày nay, sở liệu phục vụ cho việc thành lập đồ thường lưu trữ định dạng MicroStation Cùng với phát triển khoa học công nghệ, hệ thống phần mềm GIS cung cấp đầy đủ tính năng, cơng cụ cho việc quản lý, truy vấn, phân tích đồ cách hiệu Vì vậy, nhu cầu chuyển liệu từ định dạng MicroStation sang Arcgis thực cấp thiết Các phần mềm GIS thơng thường như: Mapinfor, Arcgis có cơng cụ để chuyển đổi liệu Tuy nhiên, trình chuyển đổi nhiều hạn chế FME phần mềm dùng để chuyển đổi liệu hiệu chưa sử dụng nhiều Việt Nam Vì vậy, việc nghiên cứu, tìm hiểu sử dụng FME việc chuyển đổi liệu giúp sử dụng hiệu nguồn liệu Cùng với phát triển công nghệ làm đồ, đồ 3D đời ngày thể tính ưu việt so với đồ 2D Bản đồ 3D cho phép thể đối tượng đồ cách trực quan hơn, cho người nhìn nhìn tổng quát khu vực quan tâm Ngoài ra, với đồ 3D, việc thể bề mặt trái đất trở nên dễ dàng thuận tiện so với phương pháp truyền thống Nó hỗ trợ nhà phân tích, người sử dụng đồ việc thể trực quan sinh động bề mặt trái đất đưa phân tích hiệu phục vụ cho đời sống dân sinh Vì vậy, học viên chọn đồ án tốt nghiệp “Xây dựng quy trình chuyển đổi liệu từ MicroStation sang Arcgis phần mềm FME thành lập đồ 3D Arcgis” Mục tiêu nhiệm vụ Mục tiêu đồ án: - Tìm hiểu đưa quy trình chuyển sở liệu từ định dạng *.dgn MicroStation sang định dạng *.shp Arcgis phần mềm FME - Chuẩn hóa sở liệu Arcgis - Tìm hiều thử nghiệm xây dựng đồ 3D Arcsence (một công cụ mở rộng Arcgis) Nhiệm vụ đồ án: Nghiên cứu phương thức chuyển liệu đồ từ định dạng MicroStation sang Arcgis FME tối ưu Nghiên cứu sử dụng phần mềm Arcgis 10 để chuẩn hóa sở liệu Thử nghiệm xây dựng đồ 3d, lấy mảnh đồ tỷ lệ 1:25 000 phiên hiệu mảnh E-48-57-D-c để xây dựng Phạm vi nghiên cứu đồ án Thử nghiệm mảnh đồ số E-48-57-D-c khu vực Phong Nha – Kẻ Bàng – Quảng Bình Qua trình nghiên cứu, tìm hiểu tiến hành thực nghiệm hướng dẫn tận tình giáo hướng dẫn thầy cô giáo môn Trắc Địa Bản đồ, em hoàn thành vấn đề đồ án Mặc dù cố gắng, song kinh nghiệm cịn khó tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận bảo, đóng góp ý kiến thầy giáo bạn học viên để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn!!! Chương 1: Tìm hiểu đồ số cơng nghệ GIS 1.1 Bản đồ số 1.1.1 Khái niệm Bản đồ số hệ thống thông tin yếu tố địa hình, đối tượng, tượng địa lý mã hoá lưu dạng số (toạ độ x, y, độ cao h, số liệu thuộc tính), phương tiện kĩ thuật số mà máy tính đọc (băng từ, đĩa từ, đĩa CD, đĩa cứng, thiết bị lưu trữ giao tiếp cổng USB…) Ta nhìn thấy hình ảnh (dạng tương tự) in giấy, hay thể trên phương tiện hiển thị khác hình máy tính, mạng máy tính… in giấy (hoặc vật liệu phẳng), ta đồ truyền thống; hình máy tính gọi đồ điện tử (hoặc đồ hình) Để sử dụng làm việc với đồ số, phải có máy tính điện tử thiết bị liên quan, có phần mềm (chương trình) máy tính phần mềm đồ chuyên dụng Mức độ đầy đủ thông tin nội dung độ xác yếu tố đồ số hoàn toàn giống đồ truyền thống, chúng phải đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn đồ 1.1.2 Đặc điểm Bản đồ số trước hết đồ, có đầy đủ đặc điểm đặc trưng đồ truyền thống, như: - Bản đồ hình ảnh thu nhỏ phần hay toàn bề mặt Trái đất, sở toán học xác định, bao gồm: tỷ lệ, phép chiếu, bố cục đồ sai số biến dạng đồ tùy theo phép chiếu lựa chọn - Các đối tượng tượng (nội dung đồ) biểu thị theo phương pháp lựa chọn khái quát định (tổng quát hoá đồ) - Các đối tượng tượng biểu thị ngơn ngữ đồ Ngồi ra, đồ số cịn có số đặc điểm riêng như: - Mọi thơng tin đồ số ghi dạng số (mã nhị phân - binary) Thông tin đồ số cấu trúc theo kiểu raster vector, có kèm theo topology, tổ chức thành file đồ riêng, liên kết thành thư mục, lưu hệ thống máy tính thiết bị ghi thơng tin có khả đọc máy tính - Ngồi thơng tin đồ họa, đồ số chứa đựng liệu mà đồ truyền thống không liên kết trực tiếp - Khối lượng liệu lớn - Tỷ lệ đồ số mang tính điều kiện 1.1.3 Tính chất đồ số Bản đồ số có nhiều tính chất ưu việt đồ truyền thống: - Tính trực quan - Tính đầy đủ - Cấu trúc Bản đồ số có tính chuẩn hố cao - Tính linh hoạt - Sử dụng đồ số tiện lợi 1.1.4 Cấu trúc liệu đồ số Thông tin đối tượng, tượng địa lý lưu trữ máy tính phải cấu tạo chặt chẽ tuân theo nguyên tắc định, phù hợp với nguyên lý số máy tính Cấu tạo gọi cấu trúc liệu Có hai dạng cấu trúc liệu đồ số là: cấu trúc raster cấu trúc vector Cấu trúc raster: - Cấu trúc raster phân chia bề mặt không gian thành phần tử nhỏ nhau, theo lưới điều hòa (grid) gồm hàng cột, tính theo thứ tự đỉnh phía trái - Những phần tử nhỏ gọi cell (pixell), phần tử mang giá trị đơn gồm giá trị số hàng, số cột lưới điều hịa tơng mầu Một mặt phẳng chứa đầy cell tạo thành raster Trên hình vẽ thể đồ đất vùng đánh dấu ô theo giá trị khác Ta có lưới có giá trị khác Nếu gán nước giá trị 1, rừng = 2, đất nơng nghiệp = ta có mảng số liệu từ giá trị 1,2,3 (hình 1): Hình 1.1 : Biểu diễn raster liệu theo lưới điểm Hình 1.2: Biểu diễn raster liệu theo cấu trúc chữ nhật phân cấp Hình 1.3 Chồng xếp lớp thông tin liệu raster Cấu trúc vector: Vector đại lượng biến thiên có độ lớn có hướng, phân tích thành hợp phần Cấu trúc vector mơ tả vị trí đối tượng không gian tọa độ kết cấu hình học gồm đường nét, cạnh, mặt, quan hệ chúng Điểm dùng cho tất đối tượng không gian mà biểu diễn cặp toạ độ (X,Y) Ngoài giá trị toạ độ (X,Y), điểm cịn thể kiểu điểm, màu, hình dạng liệu thuộc tính kèm Do đồ điểm biểu ký hiệu text Hình 1.4: Zero chiều: - Điểm - đối tượng đồ Đường dùng để biểu diễn tất thực thể có dạng tuyến, đựơc tạo nên từ hai cặp toạ độ (X,Y) Ngồi toạ độ, đường cịn bao hàm góc quay đầu mút Hình 1.5: Một chiều - Đường - đối tượng đồ Vùng đối tượng hình học chiều Vùng đa giác đơn giản hay hợp nhiều đa giác đơn giản So sánh cấu trúc raster vertor: Ưu điểm chủ yếu cấu trúc raster cho phép thực nhanh, gần tự động trình nhập liệu máy quét (scaner) Cấu trúc số liệu đơn giản Chồng ghép dễ dàng Công nghệ đơn giản rẻ tiền, dễ phát triển Nhược điểm: Kích thước tập tin (File) lớn, giảm kích thước tập tin, độ phân giải ảnh giảm đi, dẫn đến thông tin Bản đồ raster xấu so với đồ vector phụ thuộc vào kích thước pixel Cấu trúc vector có kích thước liệu nhỏ dễ thao tác, dễ xử lý phần lớn trường hợp Cấu trúc vector có độ xác đồ hoạ cao, truy cập, thay đổi cập nhật thuộc tính dễ dàng Nhược điểm: Thường khó nhập liệu cách tự động raster Thường cấu trúc raster dùng bảo quản liệu gốc, liệu ảnh, đồ cũ… Cấu trúc vector sử dụng rộng rãi lưu trữ thông tin đồ đặc tính mềm dẻo Thực tế, sử dụng phối hợp hai loại cấu trúc Topology: Là thuộc tính khơng gian đối tượng Nó phản ánh mối quan hệ đối tượng thành phần chúng không gian, ví dụ, hai đối tượng nằm bên trái, bên phải, hay phủ 1.2 Công nghệ GIS 1.2.1 Định nghĩa GIS Đã có nhiều định nghĩa GIS xuất phát từ bối cảnh, mục đích sử dụng quan điểm khoa học khác Định nghĩa hãng ESRI có tính khái qt hơn, sử dụng phổ biến cả: “GIS tập hợp có tổ chức bao gồm phần cứng, phần mềm máy tính, liệu địa lý người, thiết kế nhằm mục đích nắm bắt, lưu trữ, cập nhật, điều khiển, phân tích kết xuất tất dạng thơng tin liên quan đến vị trí địa lý” 1.2.2 Các thành phần GIS GIS kết hợp thành phần chính: người, phần cứng, phần mềm, sở liệu quy trình Hình 1.6: Các thành phần hệ thống GIS Con người: Có thể coi thành phần quan trọng hệ GIS người Công nghệ GIS không phát huy tác dụng giá trị khơng có người tham gia quản lý hệ thống phát triển ứng dụng GIS thực tế Người sử dụng GIS chuyên gia kỹ thuật, người thiết kế trì hệ thống người dùng GIS để giải nhiệm vụ nghiên cứu, thực các mục tiêu nghiên cứu họ Phần cứng: Về bản, hệ thống thiết bị phần cứng hệ GIS bao gồm phần là: xứ lý trung tâm (CPU); thiết bị đầu vào bàn số hoá, máy quét, thiết bị thu nhận thông tin điện tử; thiết bị lưu trữ, hiển thị thiết bị ghi ngồi, hình, máy vẽ Phần cứng hệ thống thông tin địa lý xem phần cố định mà mắt thường ta dễ dàng thấy Các thiết bị đa dạng kích cỡ, kiểu dáng, tốc độ độ phân giải hãng khác sản xuất, chúng kết nối với máy tính để thực việc nhập xuất liệu Phần mềm: phần mềm GIS đa dạng phong phú hãng khác sản xuất Các phần mềm GIS giống chức song khác tên gọi, hệ điều hành hay môi trường hoạt động, giao diện, khuôn dạng liệu không gian hệ quản trị sở liệu Theo thời gian, phần mềm GIS phát triển ngày thân thiện với người dùng, tồn diện chức có khả quản lý liệu hiệu Tuy nhiên, tăng mạnh số người bán lực GIS khiến cho lựa chọn phần mềm GIS trở thành định không đơn giản để lựa chọn phần mềm cách hợp lý 10 Cơ sở liệu: Phần liệu GIS bao gồm liệu khơng gian thuộc tính (phi khơng gian) Dữ liệu khơng gian liệu vị trí đối tượng mặt đất theo hệ quy chiếu xác định Nó biểu diễn dạng ô lưới hay cặp tọa độ hai, tuỳ thuộc vào khả phần mềm cụ thể Dữ liệu phi không gian liệu thuộc tính hay liệu mơ tả đối tượng địa lý Dữ liệu thuộc tính thường trình bày dạng bảng Sự kết nối liệu không gian liệu phi không gian GIS sở để xác định xác đối tượng địa lý thực phân tích tổng hợp GIS Quy trình (phương pháp): Một hệ GIS thành cơng theo khía cạnh thiết kế luật thương mại mô thực thi cho tổ chức Để thành công, hệ GIS phải nằm khung tổ chức thích hợp GIS vận hành nhân viên báo cáo với quản lý, ban quản lý giao sứ mệnh khai thác sở GIS theo cách thức phục vụ cộng đồng người dùng phạm vi ngành nghề, doanh nghiệp hay quan Chính phủ Cuối cùng, mục đích giải trình cho sở GIS giúp người dùng thực mục tiêu quan, tổ chức 1.2.3 Tầm quan trọng GIS Vai trị GIS: - GIS tích hợp thơng tin khơng gian loại thông tin khác không gian hệ thống đơn giản Nó đưa khn mẫu qn để phân tích thơng tin địa lý - GIS cho phép ta tính tốn trình bày kiến thức địa lý theo cách mới, hấp dẫn, khai thác nhanh chóng, thuận tiện - GIS liên kết hoạt động giống địa lý Khả GIS: - Nhập liệu từ nguồn liệu khác - Lưu trữ (Storing) trì thơng tin mối quan hệ không gian cần thiết - Thao tác liệu, tìm kiếm, chuyển đổi, hiệu chỉnh, tính tốn… - Lập mơ hình ứng dụng (phân tích, tổng hợp, dự báo, thiết kế, quy hoạch, định…) - Trình diễn (chiết xuất) sản phẩm dạng khác nhau: văn bản, bảng biểu, hình ảnh video, ảnh số, đồ số, đồ chế tạo từ máy tính điện tử máy vẽ 39 Hình 3.11: Kết thay đổi màu phân lại khoảng 3.2.2.2 Thêm lớp đối tượng Vào TIN Đối với lớp giao thông Vào 3D Analyst Tools\Funtional Surface\ Add Surface Information Cửa sổ xuất hiện: Hình 3.12: Cửa sổ Add Feature Information Tại Input Feature Class, thêm lớp duong_gt.shp, Input Surface, chọn mơ hình TIN, Output Property, tích vào trường Surface_Length Nhấn OK 40 Hình 3.13: Lựa chọn thơng số cần thiết thêm đối tượng Lớp duong_gt.shp tự động thêm vào bảng Table of Content Hình 3.14: Lớp giao thông thêm vào đồ Trong bảng Table of Contents, kích chuột phải vào lớp duong_gt.shp, chọn Property Kích vào Tab Base Height, tích chọn Floating on a custom surface Nhấn OK 41 Hình 3.15: Cho đối tượng nằm TIN Ta thu kết quả: Hình 3.16: Lớp giao thơng thể đầy đủ TIN Thay đổi kí hiệu cho đường giao thơng: Trong Table of Contents, kích chuột phải vào lớp duong_gt, chọn Property 42 Chọn Tab Symbology, Value Field, chọn trường Loai_duong kích đúp chuột vào nút Add All Values Lựa chọn kí hiệu tương ứng với loại đường Hình 3.17: Thay đổi symbology cho đối tượng Nhấn OK, thu kết quả: Hình 3.18: Biểu tượng đường thay đổi TIN Đối với lớp thủy hệ Đối với sông nét: Trong cửa sổ Add Surface Information, thêm lớp song1n 43 Hình 3.19: Cửa sổ Add Surface Information Trong Table of Content, kích chuột phải vào lớp song1n, chọn Property Kích vào Tab Base Height, tích vào Floating on a custom surface Nhấn OK Hình 3.20: Cho lớp sơng nét nằm TIN Thay đổi màu cho lớp song1n: Trong Table of Content, kích đúp chuột vào biểu tượng soft egde 44 Hình 3.21: Cửa số Table of Content Tiếp theo, chọn màu cho đối tượng Hình 3.22: Thay đổi màu cho đối tượng Nhấn OK, thu kết quả: Hình 3.23: Lớp sông nét thêm vào TIN Với sông nét: Thêm lớp song2n vào đồ , cửa sổ Talbe of Content, kích đúp chuột phải vào song2n, chọn Property 45 Kích vào Tab Base Heights, tích vào Floating on a custom surface Ấn OK Hình 3.24: Cho lớp sông nét nằm TIN Thu kết quả: Hình 3.25: Lớp sơng nét thêm vào TIN Thay đổi màu cho sông nét: Trong cửa sổ Table of Contents, kích đúp vào biểu tượng đây: 46 Hình 3.26: Cửa sổ Table of Content Cửa sổ xuất hiện, lựa chọn màu hình vẽ: Hình 3.27: Chọn màu cho đối tượng Nhấn Ok, thu kết quả: 47 Hình 3.28: Màu đối tượng thay đổi Đối với lớp dân cư Trong cửa sổ Add Surface Information, thêm vào lớp dan_cu Hình 3.29: Cửa sổ Add Surface Information Trong Table of Content, kích đúp chuột phải vào lớp dan_cu, chọn Property Kích vào Tab Base Heights, tích vào Floating on a custom surface 48 Hình 3.30: Chọn thuộc tính Base Heights cho đối tượng Nhấn OK, thu kết quả: Hình 3.31: Lớp dan_cu thêm vào đồ Thay đổi biểu tượng cho lớp dan_cu: Trong Table of Content, kích đúp chuột vào biểu tượng theo dẫn: 49 Hình 3.32: Cửa sổ Table of Contents Cửa sổ xuất hiện, lựa chọn biểu tượng, màu, kích thước cho đối tượng Hình 3.33: Chọn biểu tượng, màu cho đối tượng Nhấn OK, thu kết quả: 50 Hình 3.34: Đối tượng dân cư thêm vào đồ Đối với lớp thực vật Trong cửa sổ Add Surface Information, thêm vào lớp đối tượng màu, bụi rải rác, trồng thân cỏ Tiếp theo, chọn thuộc tính Base Height tương ứng cho lớp thực vật Hình 3.35: Lớp thực vật thêm vào đồ với Base Height 51 Thay đổi biểu tượng cho lớp thực vật: Tương ứng với loại thực vật, dùng biểu tượng đối tượng để làm bật đối tượng đồ Ta thu kết sau: Hình 3.36: Lớp thực vật thêm vào đồ 52 KẾT LUẬN Việc chuyển sở liệu đồ từ định dạng MicroStation sang Arcgis thực cần thiết giai đoạn Do phần mềm Arcgis có khả quản lý, phân tích, truy vấn tốt cả, ngồi kết nối với nhiều phần mềm thương mại khác cách dễ dàng Có nhiều cơng cụ để chuyển liệu từ định dạng MicroStation sang Arcgis Tuy nhiên, hiệu thường dùng phần mềm FME Sử dụng FME để chuyển định dạng liệu từ MicroStation sang Arcgis đảm bảo nguyên liệu thuộc tính đối tượng Tuy nhiên liệu khơng gian có số loại bị phá vỡ: cell Q trình chuẩn hóa liệu theo chuẩn sở liệu Arcgis tương đối phức tạp Mặc khác kí hiệu đồ Arcgis chưa đầy đủ nên cần nghiên cứu thêm Arcgis có phần chức mở rộng Arcsence hỗ trợ xây dựng đồ 3D tương đối hiệu Tuy nhiên, thời gian nghiên cứu ngắn, việc xây dựng đồ 3d cịn chưa hồn thiện Học viên cố gắng nghiên cứu hoàn thiện thời gian tới DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 Hà Nhật Bình, Thành lập đồ 3D tỷ lệ lớn sở kết hợp công nghệ Viễn Thám, hệ thống thông tin địa lý đồ số Trần Quốc Bình, Bài giảng ArcGIS, Đại học quốc gia Hà Nội, Hà Nội 2004 GIS Turtorial 10, Arcgis 3D Analyst SRI, ArcGis Desktop Help, 1999-2008 ESRI ESRI “ArcGIS Desktop Help” ESRI Produce ... hiểu cấu trúc liệu, xây dựng quy trình chuyển liệu chuẩn hóa liệu từ MicroStation sang Arcgis 2.1 Cấu trúc liệu MicroStation Arcgis 2.1.1 MicroStation MicroStation hệ phần mềm tập đồn Intergraph... Chuẩn hóa sở liệu Arcgis - Tìm hiều thử nghiệm xây dựng đồ 3D Arcsence (một công cụ mở rộng Arcgis) Nhiệm vụ đồ án: Nghiên cứu phương thức chuyển liệu đồ từ định dạng MicroStation sang Arcgis FME... hay FME Universal Translator 2.3 Xây dựng quy trình chuyển đổi 2.3.1 Quy trình chuyển đổi 23 Chuyển liệu FME Khung lưới line (level 1,5,6,30) Ghi tọa độ Chuẩn liệu Arcgis khungluoi.shp khungluoi.shp