Một số giải pháp kỹ thuật xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý từ bản đồ địa hình tỷ lệ 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT CAO THỊ DIỄM HẰNG MỘT SỐ GIẢI PHÁP KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU NỀN ĐỊA LÝ TỪ BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH TỶ LỆ 1/10.000 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT CAO THỊ DIỄM HẰNG MỘT SỐ GIẢI PHÁP KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU NỀN ĐỊA LÝ TỪ BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH TỶ LỆ 1/10.000 Mã số : 60 44 02 14 Chuyên ngành : Bản đồ, viễn thám hệ thông tin địa lý LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN VĂN TRUNG HÀ NỘI - 2014 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu luận văn đảm bảo độ tin cậy, xác trung thực Những kết luận khoa học luận văn chưa cơng bố cơng trình khác TÁC GIẢ LUẬN VĂN Cao Thị Diễm Hằng MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ VÀ CƠ SỞ DỮ LIỆU 1.1 Khái quát hệ thông tin địa lý 1.1.1 Khái niệm hệ thống thông tin địa lý 1.1.2 Các thành phần GIS 1.1.3 Các chức GIS .8 1.1.4 Một số ứng dụng GIS 10 1.2 Khái quát sở liệu (CSDL) .11 1.2.1 Khái niệm sở liệu 11 1.2.2 Các đặc tính sở liệu 12 1.2.3 Các giải pháp lựa chọn để xây dựng sở liệu .14 1.2.4 Cơ sở liệu GIS .15 Chương 2: NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU NỀN ĐỊA LÝ TỪ BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH TỶ LỆ 1/10.000 18 2.1 Khái quát đồ địa hình 18 2.1.1 Khái niệm đồ địa hình 18 2.1.2 Bản đồ địa hình số .18 2.1.3 Nội dung đồ địa hình 19 2.1.4 Bản đồ địa hình tỉ lệ 1/10.000 21 2.2 Nghiên cứu xây dựng CSDL thông tin địa lý từ nội dung đồ địa hình 1/10.000 24 2.2.2 Chỉ tiêu kỹ thuật sở liệu thông tin địa lý 1/10.000 25 2.2.3 Quy trình xây dựng sở liệu thông tin địa lý từ nội dung đồ địa hình 1/10.000 34 Chương 3: THỰC NGHIỆM XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU NỀN ĐỊA LÝ TỪ BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH TỈ LỆ 1/10.000 KHU VỰC CẨM KHÊ - YÊN LẬP - PHÚ THỌ 42 3.1 Khái quát nhiệm vụ, đặc điểm khu vực cần nghiên cứu 42 3.1.1 Nhiệm vụ cần nghiên cứu 42 3.1.2 Đặc điểm địa lý tự nhiên, kinh tế, xã hội khu vực nghiên cứu .43 3.2 Hiện trạng thông tin tư liệu khu vực nghiên cứu .46 3.2.1 Lưới khống chế tọa độ Nhà nước .46 3.2.2 Lưới khống chế độ cao Nhà nước 46 3.2.3 Hiện trạng tư liệu 46 3.2.4 Các phần mềm phục vụ xây dựng sở liệu địa lý 48 3.3 Thực nghiệm xây dựng sở liệu địa lý từ đồ địa hình tỉ lệ 1:10.000 khu vực Cẩm Khê - Yên Lập - Phú Thọ 49 3.3.1 Xây dựng sở liệu địa lý từ nội dung đồ địa hình tỉ lệ 1:10,000 .49 3.3.4 Chuyển liệu từ file *.dgn vào Geodatabase 49 3.3.5 Xây dựng siêu liệu 58 3.3.6 Kết thực nghiệm 59 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .61 DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ .63 TÀI LIỆU THAM KHẢO .64 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Viết đầy đủ CSDL Cơ sở liệu DGN Định dạng tệp đồ họa phần mềm MicroStation DTM Digital Terrain Model: Mơ hình số địa hình GIS Geographic Information System: Hệ thống thông tin địa lý GPS Global Positioning System: Hệ thống định vị toàn cầu ISO International Standard Organization - Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế LAN Local Area Network: Mạng nội Metadata Siêu liệu OGC Open GIS Consortium - Hiệp hội GIS mở, mọt tổ chức bao gồm ty, trường đại học, viện nghiên cứu lập để thiết lập chuẩn phục vụ trao đổi liệu địa lý SQL Structured Query Language: Ngôn ngữ truy vấn cấu trúc dùng để truy cập CSDL Topology Thuật ngữ sử dụng để mối quan hệ không gian đối tượng địa lý UML Unified Modeling Language: Ngơn ngữ mơ hình hóa thống dùng để thiết kế DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Các thành phần hệ thống thông tin địa lý GIS Hình 2.1 Các yếu tố nội dung đồ địa hình 20 Hình 2.2 Cấu trúc địa lý 1:10.000 28 Hình 2.3 Mơ hình cấu trúc gói liệu sở đo đạc 29 Hình 2.4.Quy trình xây dựng sở liệu địa lý từ đồ địa hình tỉ lệ 1/10.000 35 Hình 3.1 Tạo Geodatabase trống YenLap.gdb 50 Hình 3.2 Nhập file XML 51 Hình 3.3 Chọn kiểu nhập liệu XML 51 Hình 3.4 Dữ liệu chuẩn import XML vào geodatabase 52 Hình 3.5 Tiến hành Load liệu vào feature class 53 Hình 3.6 Chọn kiểu load liệu 53 Hình 3.7 Nhập liệu chuẩn hóa từ Micostation vào lớp thông địa lý Geodatabase 54 Hình 3.8 Các gói liệu Geodatabate 55 Hình 3.9.Bảng trường thuộc tính địa giới xã địa phận xã gói BienGioiDiaGioi 55 Hình 3.10 Bảng trường thuộc tính khu chức gói DanCuCoSoHaTang 56 Hình 3.11 Bảng trường thuộc tính lớp đường bình độ gói DiaHinh 56 Hình 3.13 Bảng trường thuộc tính số lớp gói PhuBeMat 57 Hình 3.15 Bảng trường thuộc tính lớp sơng suối dạng vùng gói ThuyHe 58 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Mơ tả gói liệu phạm vi ứng dụng chúng 28 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trong năm gần đây, với phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật, công nghệ tin học không ngừng phát triển hội nhập vào xu thời đại Cũng từ cơng nghệ tin học xâm nhập phát huy mạnh vào lĩnh vực đời sống Hệ thơng tin địa lý (GIS) hệ thống thu nhận, lưu trữ, phân tích, quản lý, hiển thị cập nhật liệu gắn liền với vị trí khơng gian đối tượng Trái Đất Chính vậy, GIS có phạm vi ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực kinh tế - xã hội, đảm bảo an ninh quốc phòng, phục vụ nghiên cứu khoa học, quản lý quy hoạch sử dụng hợp lý tài nguyên bảo vệ môi trường Cơ sở liệu (CSDL) hợp phần trọng tâm hệ thông tin địa lý CSDL GIS hệ liệu địa lý bao gồm hai kiểu liệu chủ yếu: liệu thuộc tính liệu khơng gian, gắn bó chặt chẽ với cách có quy luật CSDL có khả mã hóa, cập nhật trao đổi qua dịch vụ truyền tin đại, định dạng mở, không phụ thuộc vào phần mềm gia công liệu CSDL địa lý mô tả giới thực mức sở, có độ chi tiết độ xác đảm bảo để làm cho mục đích xây dựng hệ thống thơng tin địa lý chuyên đề khác Vì để đáp ứng nhu cầu cấp thiết thực tiễn, việc nghiên cứu xây dựng CSDL thơng tin địa lý chuẩn thức, thống cho ngành nước vô quan trọng cần thiết CSDL địa lý xây dựng từ nhiều nguồn liệu khác ảnh hàng không, ảnh vệ tinh, đồ địa hình, đồ chuyên đề Tuy nhiên việc sử dụng đồ địa hình đầu vào để xây dựng CSDL thông tin địa lý giải pháp hữu hiệu kinh tế Vì đồ địa hình thể đối tượng địa lý bề mặt trái đất, có khái quát hóa thể tính quy luật quy mơ đối tượng với độ xác định tùy thuộc vào tỉ lệ đồ Hiện với tốc độ phát triển nhanh chóng ứng dụng rộng rãi công nghệ thông tin, số giải pháp xây dựng CSDL địa lý sử dụng để đáp ứng nhu cầu cấp thiết thực tiễn Tuy nhiên, để hiểu rõ lựa chọn giải pháp thích hợp cho việc xây dựng CSDL thông tin địa lý, thực nghiên cứu đề tài: "Một số giải pháp kỹ thuật xây dựng sở liệu địa lý từ đồ địa hình tỷ lệ 1/10.000" để góp phần bổ sung thêm lý luận thực tiễn xây dựng liệu địa lý phục vụ công tác quản lý lãnh thổ, quản lý tài nguyên bảo vệ môi trường Mục tiêu đề tài Mục tiêu đề tài đưa số giải pháp kỹ thuật lựa chọn giải pháp kỹ thuật thích hợp để thực xây dựng sở liệu địa lý dựa đồ địa hình tỉ lệ 1/10000 Quá trình lựa chọn giải pháp thực phần lựa chọn hệ quản trị phần mềm sử dụng để xây dựng CSDL địa lý nhằm đảm bảo độ xác góp phần bổ sung trình xây dựng CSDL chuyên đề khác phục vụ việc phát triển kinh tế xã hội, quản lý tài nguyên thiên nhiên môi trường Phạm vi nghiên cứu đề tài Nghiên cứu đưa quy trình xây dựng CSDL thơng tin địa lý từ đồ địa hình tỉ lệ 1/10.000 Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu yêu cầu quy định CSDL thông tin địa lý tỉ lệ 1:10.000 Nghiên cứu quy trình xây dựng CSDL thông tin địa lý từ nội dung đồ địa hình tỷ lệ 1/10.000 Thử nghiệm xây dựng CSDL thông tin địa lý từ đồ địa hình tỷ lệ 1/10.000 h Taluy cơng trình thủy lợi - Tên lớp: TayluyCongTrinhThuyLoi.shp - Nội dung: Là taluy cơng trình thủy lợi, gồm đường đỉnh, đường chân taluy cơng trình thủy lợi (đê, đập, kênh, mương, máng) có chiều dài từ 100 m trở lên; tỷ cao tỷ sâu từ m trở lên TT Tên trường Kiểu liệu Độ dài (Fields) (Type) (Length) Mô tả đối tượng OBJECTID Long Integer Mã địa danh đối tượng Shape Polyline Là thuộc tính khơng gian đối tượng maNhanDang Text 16 Là mã nhận dạng đối tượng địa lý thuộc tính liệu :10000 ngayThuNhan Date Là ngày thu nhận thông tin ngayCapNhat Date Là ngày cập nhật thông tin đối tượng maDoiTuong Text Là mã phân loại đối tượng theo danh mục đối tượng địa lý quốc gia loaiTaluyThuy Short Integer Là loại taluy cơng trình thủy lợi Short Integer Là hình thái taluy, áp dụng để Loi loaiHinhThaiT aluy biểu thị tình trạng gia cố loaiThanhPhan Short Integer Là thành phần taluy Taluy 10 tyCaoTysau Double Là độ chênh cao so với bề mặt địa hình nhận giá trị (+) cho taluy dương giá trị (-) cho taluy âm DanCuCoSoHaTang a Điểm dân cư - Tên lớp: DiemDanCuP.shp - Nội dung : điểm dân cư Tên trường Kiểu liệu Độ dài TT Mô tả đối tượng (Fields) (Type) (Length) OBJECTID Long Integer Mã địa danh đối tượng Shape Point Là thuộc tính khơng gian đối tượng maNhanDang Text 16 Là mã nhận dạng đối tượng địa lý thuộc tính liệu :10000 ngayThuNhan Date Là ngày thu nhận thông tin ngayCapNhat Date Là ngày cập nhật thông tin đối tượng maDoiTuong Text Là mã phân loại đối tượng theo danh mục đối tượng địa lý quốc gia loaiDiemDanC Short Integer Là loại điểm dân cư u loaiDanhTuCh Short Integer Là danh từ chung địa danh Short Integer Là địa danh- tên gọi đối ung diaDanh tượng b Đường dây tải điện - Tên lớp: DuongDayTaiDien.shp - Nội dung: Là đường dây tải điện, áp dụng để biểu thị đường dây điện thuộc tuyến truyền tải điện từ Kilôvôn (KV) trở lên Tên trường Kiểu liệu Độ dài (Fields) (Type) (Length) TT Mô tả đối tượng OBJECTID Long Integer Mã địa danh đối tượng Shape Polyline Là thuộc tính khơng gian đối tượng maNhanDang Text 16 Là mã nhận dạng đối tượng địa lý thuộc tính liệu :10000 ngayThuNhan Date Là ngày thu nhận thông tin ngayCapNhat Date Là ngày cập nhật thông tin đối tượng maDoiTuong Text Là mã phân loại đối tượng theo danh mục đối tượng địa lý quốc gia dienAp Double ten Text Là loại điện áp 150 Tên gọi tuyến đường dây tải điện c Khu chức - Tên lớp: KhuChucNangA.shp - Nội dung: Áp dụng để biểu thị khu (được xác định từ đối tượng RanhGioiKhuChucNang đối tượng khác) sở chức Tên trường Kiểu liệu Độ dài (Fields) (Type) (Length) TT Mô tả đối tượng OBJECTID Long Integer Shape Polygon Mã địa danh đối tượng Là thuộc tính khơng gian đối tượng Là mã nhận dạng đối tượng địa lý thuộc maNhanDang Text 16 tính liệu :10000 ngayThuNhan Date ngayCapNhat Date Là ngày thu nhận thông tin Là ngày cập nhật thông tin đối tượng Là mã phân loại đối tượng theo maDoiTuong Text danh mục đối tượng địa lý quốc gia danhTuChung Double diaDanh Text Là danh từ chung đối tượng 150 Là tên gọi đối tượng Là tên gọi đối tượng, áp ten Text 150 dụng cho đối tượng địa danh 10 diaChi Text 150 Là địa đối tượng thu nhận theo biển hiệu -Tên lớp: KhuChucNangP.shp - Nội dung: Áp dụng để biểu thị khu (được xác định từ đối tượng RanhGioiKhuChucNang đối tượng khác) sở chức Tên trường Kiểu liệu Độ dài (Fields) (Type) (Length) TT Mô tả đối tượng OBJECTID Long Integer Shape Point Mã địa danh đối tượng Là thuộc tính khơng gian đối tượng Là mã nhận dạng đối maNhanDang Text 16 với đối tượng địa lý thuộc tính liệu :10000 ngayThuNhan Date ngayCapNhat Date Là ngày thu nhận thông tin Là ngày cập nhật thông tin đối tượng Là mã phân loại đối tượng theo maDoiTuong Text danh mục đối tượng địa lý quốc gia danhTuChung Double diaDanh Text Là danh từ chung đối tượng 150 Là tên gọi đối tượng Là tên gọi đối tượng, áp ten Text 150 dụng cho đối tượng địa danh 10 diaChi Text 150 Là địa đối tượng thu nhận theo biển hiệu c Nhà - Tên lớp: Nha.shp - Nội dung: Đồ hình nhà lấy theo vị trí đường chân tường tồ nhà Nhà nơng thơn xác định đồ hình nhà Nhà khơng tường xác định theo hình chiếu thẳng đứng đồ hình mái Thu nhận nhà độc lập khối nhà xây dựng đồ hình xác định Tên trường Kiểu liệu Độ dài (Fields) (Type) (Length) TT Mô tả đối tượng OBJECTID Long Integer Shape Polygon Mã địa danh đối tượng Là thuộc tính khơng gian đối tượng Là mã nhận dạng đối maNhanDang Text 16 với đối tượng địa lý thuộc tính liệu :10000 ngayThuNhan Date ngayCapNhat Date Là ngày thu nhận thông tin Là ngày cập nhật thông tin đối tượng Là mã phân loại đối tượng theo maDoiTuong Text danh mục đối tượng địa lý quốc gia ten Text 150 Tên gọi đối tượng Là chiều cao nhà tính từ nhà chieuCao Double đến mặt đất, xác định cho nhà (khối nhà) cao tầng d Ranh giới khu chức -Tên lớp: RanhGioiKhuChucNang.shp - Là ranh giới khu vực chức nhận dạng thực địa thông qua tường rào, hàng cây, thành luỹ Tên trường Kiểu liệu Độ dài (Fields) (Type) (Length) TT Mô tả đối tượng OBJECTID Long Integer Mã địa danh đối tượng Shape Polyline Là thuộc tính khơng gian đối tượng maNhanDang Text 16 Là mã nhận dạng đối tượng địa lý thuộc tính liệu :10000 ngayThuNhan Date Là ngày thu nhận thông tin ngayCapNhat Date Là ngày cập nhật thông tin đối tượng maDoiTuong Text Là mã phân loại đối tượng theo danh mục đối tượng địa lý quốc gia loaiDoiTuong NhanDang Short Integer Là loại đối tượng để nhận dạng đường ranh giới khu vực chức e Trạm điện -Tên lớp: TramDienP -Nội dung: Để biểu thị trạm biến áp, thiết bị biến áp thuộc tuyến đường dây có điện áp từ KV trở lên; không biểu thị trạm biến áp từ KV xuống hạ Tên trường Kiểu liệu Độ dài (Fields) (Type) (Length) TT Mô tả đối tượng OBJECTID Long Integer Shape Point Mã địa danh đối tượng Là thuộc tính khơng gian đối tượng Là mã nhận dạng đối maNhanDang Text 16 với đối tượng địa lý thuộc tính liệu :10000 ngayThuNhan Date Là ngày thu nhận thông tin ngayCapNhat Date Là ngày cập nhật thông tin đối tượng maDoiTuong Text loaiViTriTram Dien Short Integer Là mã phân loại đối tượng theo danh mục đối tượng địa lý quốc gia Là vị trí đặt trạm điện PHỤ LỤC B CSDL CỦA CÁC LỚP THÔNG TIN NỀN ĐỊA LÝ TỶ LỆ 1: 10 000 ĐÃ XÂY DỰNG TRONG PHẦN THỰC NGHIỆM Biên giới địa giới Cơ sở đo đạc Địa hình Giao Thơng Phủ bề mặt Thủy hệ Dân cư sở hạ tầng ... XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU NỀN ĐỊA LÝ TỪ BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH TỶ LỆ 1/ 10.000 18 2 .1 Khái quát đồ địa hình 18 2 .1. 1 Khái niệm đồ địa hình 18 2 .1. 2 Bản đồ địa hình số .18 ... thơng tin sở liệu 18 Chương NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU NỀN ĐỊA LÝ TỪ BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH TỶ LỆ 1/ 10.000 2 .1 Khái quát đồ địa hình 2 .1. 1 Khái niệm đồ địa hình Bản đồ địa hình (BĐĐH) hình ảnh... - ĐỊA CHẤT CAO THỊ DIỄM HẰNG MỘT SỐ GIẢI PHÁP KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU NỀN ĐỊA LÝ TỪ BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH TỶ LỆ 1/ 10.000 Mã số : 60 44 02 14 Chuyên ngành : Bản đồ, viễn thám hệ thông tin địa