Nghiên cứu phương pháp xây dựng cơ sở dữ liệu quan trắc công trình

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT TRẦN ĐĂNG KHOA NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU QUAN TRẮC CƠNG TRÌNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT TRẦN ĐĂNG KHOA NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU QUAN TRẮC CƠNG TRÌNH Ngành : Kỹ thuật Trắc Địa - Bản Đồ Mã số: 60520503 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Nguyến Thế Công HÀ NỘI - 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu kết nghiên cứu luận văn riêng tôi, trung thực chưa sử dụng để bảo vệ học vị Tôi xin cam đoan thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Hà Nội, ngày tháng 10 năm 2015 Tác giả Trần Đăng Khoa MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích nghiên cứu đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nhiệm vụ chủ yếu giải Phương pháp nghiên cứu đề tài Kết cấu luận văn CHƢƠNG – GIỚI THIỆU MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ, PHÂN TÍCH CƠ SỞ DỮ LIỆU QUAN TRẮC CƠNG TRÌNH 1.1 Xử lý số liệu, phân tích liệu quan trắc lún cơng trình 1.1.1 Phân tích độ ổn định lưới khống chế độ cao sở 1.1.2 Phân tích, tính tốn lưới quan trắc độ lún 1.2 Xử lý số liệu, phân tích liệu quan trắc chuyển dịch ngang cơng trình 11 1.1.1 Phân tích độ ổn định mốc khống chế sở quan trắc chuyển dịch ngang cơng trình 11 1.2.2 Tính tốn, bình sai lưới quan trắc 12 1.2.3 Các tham số chuyển dịch cục 13 1.3 Một số khái niệm mơ hình chuyển dịch cơng trình 14 1.4 Xây dựng số mơ hình chuyển dịch cơng trình khơng gian 16 1.4.1 Mơ hình chuyển dịch cơng trình dạng thẳng 16 1.4.2 Mơ hình độ lún cơng trình dạng vùng 18 1.4.3 Mơ hình chuyển dịch cơng trình mặt phẳng thẳng đứng 20 1.4.4 Mô hình chuyển dịch cơng trình mặt phẳng ngang 22 CHƢƠNG – KHẢO SÁT ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ARCGIS TRONG XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU QUAN TRẮC CƠNG TRÌNH 26 2.1 Giới thiệu chung Arcgis 26 2.1.1 Giới thiệu ARCCATALOG 28 2.1.2 Giới thiệu ARCMAP 28 2.1.3 Giới thiệu ARCTOOLBOX 29 2.2 Quy trình tổng quát xây dưng sở liệu 30 2.3 Khảo sát ứng dụng ARCGIS xây dựng sở liệu quan trắc cơng trình 31 2.3.1 Xác định mục đích, yêu cầu 31 2.3.2 Thu thập liệu 31 2.3.3 Nhập liệu 32 2.3.4 Xử lý liệu 32 2.3.5 Quản lý lưu trữ liệu 32 2.4 Thiết kế sở liệu quan trắc chuyển dịch cơng trình 35 2.5.1 Xây dựng liệu ban đầu cho sở sữ liệu quan trắc cơng trình 40 2.5.2 Chuẩn hóa liệu quan trắc cơng trình 41 2.5.3 Hoàn thiện liệu quan trắc cơng trình 42 2.6 Mơ hình cấu trúc nội dung liệu 43 CHƢƠNG – THỰC NGHIỆM XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU QUAN TRẮC CƠNG TRÌNH “ XÂY DỰNG TRỤ SỞ VINACOMIN” 53 3.1 Khái quát nhiệm vụ, đặc điểm khu vực cần nghiên cứu 53 3.1.1 Nhiệm vụ khu vực cần nghiên cứu 53 3.1.2 Giới thiệu chung cơng trình nghiên cứu 53 3.2 Hiện trạng thơng tin liệu cơng trình nghiên cứu 56 3.1.1 Hiện trạng liệu thơng tin quan trắc cơng trình nghiên cứu 56 3.2.2 Hiện trạng liệu đồ họa nghiên cứu 58 3.3 Lựa chọn công nghệ xây dựng sở liệu quan trắc 58 3.4 Xây dựng sở liệu quan trắc cơng trình “Trụ Sở Vinacomin” 59 3.4.1 Thiết kế sở liệu quan trắc 59 3.4.2 Quy trình cơng nghệ 60 3.5 Đánh giá hệ thống phần mềm ArcGIS công tác xây dựng sở liệu quan trắc 87 3.5.1 Ưu điểm hệ thống phần mềm ArcGIS 87 3.5.2 Hạn chế hệ thống phần mềm ArcGIS 88 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 89 Kết luận 82 Kiến nghị 83 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Chữ viết đầy đủ Chữ viết tắt BXD Bộ xây dựng TT Thông tư BTNMT Bộ Tài Nguyên Môi Trường ND Nghị định CP Chính phủ TS Tiến sĩ DBMS Database Management System GIS Geographic Information System TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam CSDL Cơ sở liệu UML Unified Modeling Language XML eXtensible Markup Language DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Các cấu trúc Geodatabase 37 Bảng 2.2: Các liệu quan trắc 44 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Sơ đồ tính tốn phân tích độ ổn định mốc độ cao sở Hình 1.2 : Tham số chuyển dịch ngang cơng trình 13 Hình 1.3 : Mơ hình đối tượng quan trắc 15 Hình 1.4 : Tham số chuyển dịch cơng trình dạng thẳng 17 Hình 1.5 : Tham số lún cơng trình dạng vùng 19 Hình 1.6 : Mơ hình chuyển dịch cơng trình mặt phẳng đứng 20 Hình 1.7 : Chuyển dịch hai hệ tọa độ 23 Hình 2.1 : Sơ đồ hệ thống phần mềm ARCGIS 26 Hình 2.2 : Quy trình tổng quát xây dựng sở liệu 31 Hình 2.3: Geodatabase ArcGIS 36 Hình 2.4 : Các bước mơ hình hóa Geodatabase sử dụng UML 39 Hình 2.5 : Mơ hình cấu trúc nội dung liệu 44 Hình 3.1 : Thiết kế sở liệu quan trắc cơng trình 59 Hình 3.2 : Quy trình cơng nghệ xây dựng sở liệu quan trắc cơng trình 60 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Hiện nay, với kinh tế nhiều thành phần, hoạt động xây dựng trở nên đa dạng yếu tố Các doanh nghiệp nhà nước chuyển dần thành công ty cổ phần, cách quản lý đạo nhà nước thay đổi nhiều Áp dụng phương thức quản lý mới, đồng thời với việc học tập tham khảo kinh nghiệm nước ngoài, cần áp dụng kinh nghiệm phương thức quản lý truyền thống đáp ứng với thực tiễn Quản lý chất lượng cơng trình xây dựng kinh tế thị trường theo định hướng xã hội chủ nghĩa Việt Nam, vấn đề quan trọng, nghiên cứu cố gắng tìm kiếm giải pháp để nâng cao hiệu công tác quản lý Bộ xây dựng ban hành nhiều thông tư, nghị định, với tiêu chuẩn, quy chuẩn quản lý chất lượng xây dựng, phải kể đến như: Nghị định số 46/2015/NĐ-CP ngày 12/05/2015 Quản lý chất lượng bảo trì cơng trình xây dựng; Thơng tư 03/2011/TT-BXD: Hướng dẫn hoạt động kiểm định, giám định chứng nhận đủ điều kiện đảm bảo an toàn chịu lực, chứng nhận phù hợp chất lượng cơng trình xây dựng Việc quan trắc chuyển dịch cơng trình giai đoạn thi cơng xây dựng tới giai đoạn quản lý khai thác sử dụng có ý nghĩa quan trọng nhằm mục đích: Xác định giá trị chuyển dịch tuyệt đối chuyển dịch tương đối móng nhà cơng trình Giúp tìm nguyên nhân gây chuyển dịch mức độ nguy hiểm chuyển dịch trình sử dụng bình thường nhà cơng trình, sở đưa giải pháp phù hợp nhằm phịng ngừa cố xảy để xác định giá trị chuyển dịch, biến dạng cơng trình; Cung cấp số liệu kiểm tra phương pháp tính tốn, xác định giá trị chuyển dịch giới hạn cho phép loại đất loại móng cơng trình khác nhau; Đánh giá chất lượng cơng trình q trình thi cơng q trình đưa vào sử dụng để đưa cảnh báo an toàn; Là sở đánh giá, chứng nhận phù hợp chất lượng cơng trình 77  Liên kết liệu khơng gian liệu thuộc tính + Để liên kết liệu không gian liệu thuộc tính điều kiện bắt buộc hai liệu phải có trường thuộc tính chung để làm khóa liên kết Để liên kết liệu ta thực sau, ví dụ liên kết BDCDNCK4 với trường liệu giá trị chuyển dịch điểm so với chu kỳ 01 – LKCDNCK4: + Trong lớp liệu BDCDNCK4 chuột phải vào BDCDNCK4 → New → Relationship Class 78 + Trong cửa sổ New Relationship Class ta chọn liệu liên kết DiemdoCDNCK4 với LKCDNCK4 → Next → Next→ Next→ Next→ Next→ Finish 79 80 81 82 + Khởi động ArcMap thể thông tin trường vừa liên kết 83  Tạo layout in vẽ + Vào Menu View chọn layout view + Vào Menu File → Page and Print Setup → A4 + Đặt tỷ lệ: Vào menu View → Data Frame Properties → Data Frame → Chọn vào ô Fixed Scale: (chọn tỷ lệ ) → Ok 84 + Tạo khung lưới m: Vào menu View → Data Frame Properties → -Frame → Border chọn Double Line + Grids → New Grid → Measured Grid → Next → Gird and lables → Next → Next → Finish → Apply → Ok + Tạo dòng tỷ lệ thước tỷ lệ: Insert → Scale text → chọn kiểu “ Absolute Scale” hộp thoại → Ok 85 Insert → Scale bar → chọn kiểu “Scale Line 1” → properties chọn thơng số hình vẽ → Ok → Ok + Tạo hướng bắc: Insert North Arrow → chọn ESRI North → Ok + Tạo bảng giải: Insert → Legend → xuất hộp thoại Legend Wizard, chọn legend items hộp thoại → Next → Hộp thoại chọn Border là: “Point”, Background “White” → Next → Next → Finish + Tạo dòng Title đồ: Insert → Title, đánh chữ “ BIỂU ĐỒ CHUYỂN VỊ NGANG CHU KỲ 04” 86 87  Vào liệu lớp: Có nhiều cách để vào liệu cho lớp + Sử dụng công cụ ArcCatalog từ ArcMap Trong cửa sổ ArcToolbox chọn Data Interoperability Tools / Quick Import /Input Dataset chọn lớp liệu cần + Trong ArcCatalog, chọn nguồn liệu cần chuyển đổi sang ArcGIS/ Export/ To Geodatabase Chọn nhóm đối tượng cần đưa vào + Thực việc đưa liệu cách chuột phải vào nhóm đối tượng (Feature Class) / Load/ Load Data Chọn lớp liệu, định dạng liệu cần load 3.5 Đánh giá hệ thống phần mềm ArcGIS công tác xây dựng sở liệu quan trắc 3.5.1 Ƣu điểm hệ thống phần mềm ArcGIS Việc xây dựng thử nghiệm khả ứng dụng phần mềm ArcGIS vào công tác xây dựng sở liệu quan trắc công trình Xây dựng trụ sở Vinacomin đạt hiệu bước đầu, đặc biệt công tác quản lý liệu quan trắc…Phần mềm đáp ứng yêu cầu chức xây dựng sở liệu, chỉnh lý, lưu trữ xuất liệu quan trắc cơng trình Phần mềm dễ hiểu, dễ sử dụng, dễ thao tác cơng cụ hồn chỉnh, tính bảo mật sở liệu cao, khả xử lý nhanh mạnh tiết kiệm thời gian Phần mềm ArcGIS có công cụ hỗ trợ cho việc lưu trữ lượng lớn liệu phân tích liệu mà phần khác chưa làm Ngồi phần mềm có khả liên kết chặt chẽ, kế thừa liệu từ phần mềm khác Microstation, Famis, Cad… giúp cho công tác quản lý, lưu trữ xuất liệu, in ấn sở sữ liệu quan trắc thực nhanh chóng, đảm bảo yêu cầu phục vụ tốt cho công tác quản lý liệu quan trắc chuyển dịch cơng trình góp phần nâng cao chất lượng cơng trình xây dựng Đây quy trình mang lại hướng làm việc hiệu công tác quản lý liệu quan trắc cơng trình ứng dụng để quản lý liệu khác xây dựng Mục tiêu luận văn nghiên cứu xây dựng sở liệu quan trắc cơng trình nhằm quản lý, lưu trữ liệu từ phát triển tạo tiền 88 đề xây dựng liệu quan trắc nhiều cơng trình địa bàn thành phố Hà Nội tỉnh, thành phố khác 3.5.2 Hạn chế hệ thống phần mềm ArcGIS Hạn chế lớn phần mềm ArcGIS việc phải chọn liệu đầu vào ArcGIS nhận liệu dạng liệu: Dữ liệu vector; liệu Raster; mơ hình liệu Tin liệu dạng bảng Trong quan trắc chuyển dịch cơng trình, liệu phần lớn dạng txt; file word, để chuyển vào ArcGIS ta cần phải chuyển đổi dạng liệu sang dạng ảnh Tif; JPG…điều khiến cho công tác thu thập để hình thành số liệu gốc cho sở liệu thêm khó khăn Hạn chế trình độ cơng nghệ cán trắc địa lĩnh vực quan trắc chuyển dịch cơng trình Trong mềm ArcGIS khó cài đặt, nhiều thời gian để làm quen sử dụng Mặt khác, hệ thống phần mềm ArcGIS có dung lượng lớn nên cần có máy cấu hình tương đối tốt, đường truyền tốc độ cao sử dụng công cụ, ứng dụng ArcGIS cách tốt Hướng khắc phục: Hiện có nhiều phần mềm giúp chuyển đổi định dạng liệu để ArcGIS đọc được, cần tìm hiểu thêm cách chuyển đổi dạng liệu Ngoài ra, việc chuẩn hóa liệu đầu vào cần thiết giúp phân loại đối tượng theo lớp liệu xếp chúng 89 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Quan trắc chuyển dịch cơng trình cơng việc cần thiết để quản lý chất lượng cơng trình xây dựng Vì vậy, việc quản lý liệu tích hợp phân tích để đưa thơng tin xác q trình chuyển dịch cơng trình giúp nhà quản lý đánh giá chất lượng cơng trình xây dựng Trong năm gần công tác quản lý chất lượng cơng trình trọng mạnh mẽ Việc triển khai phần mềm hỗ trợ cho việc thu thập, cập nhật, lưu trữ, xử lý, phân tích hiển thị liệu quan trắc cơng trình ngày rộng rãi hoàn thiện hơn, đặc biệt với hỗ trợ phần mềm ArcGIS giúp quản lý phân tích liệu cách hiệu Việc thử nghiệm khả ứng dụng phần mềm ArcGIS vào xây dựng sở liệu quan trắc cơng trình Xây dựng Trụ Sở Vinacomin đưa lại kết việc quản lý, lưu trữ phân tích liệu quan trắc hiệu Phần mềm giải thao tác thủ công nay, rút ngắn thời gian cho việc lưu trữ, cập nhật, phân tích liệu quan trắc Hiện GIS phần mềm giải tốt vấn đề quản lý thông tin thông tin không gian đối tượng tượng, tích hợp cung cấp thông tin bổ sung đặc biệt quan trọng cho người sử dụng Tóm lại việc ứng dụng phần mềm ArcGIS xây dựng sở liệu quan trắc chuyển dịch cơng trình cần thiết nhằm bước tiến tới việc xây dựng hệ sở liệu quan trắc chung cho nhiều cơng trình địa bàn thành phố Hà Nội giúp cho việc quản lý, phân tích nâng cao chất lượng cơng trình xây dựng Đáp ứng nhu cầu cơng tác quản lý nhà nước chất lượng công trình xây dựng mà vấn đề quan tâm nhiều 90 Kiến nghị: Bước đầu xây dựng thử nghiệm cơng trình Xây dựng Trụ Sở Vinacomin nên cịn số trở ngại q trình xây dựng hoàn thiện liệu Tác giả cố gắng nghiên cứu, bước hồn thiện quy trình xây dựng sở liệu quan trắc cơng trình nhằm mục đích quản lý sử dụng liệu có hiệu Cần đầu tư thêm thời gian, trang thiết bị máy móc, phần mềm ứng dụng … để phát triển ý tưởng nhằm hồn thiện hơn, rút ngắm trình xây dựng sở liệu việc quản lý liệu quan trắc công trình 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ Xây dựng (2011), Thông tư 03/2011/TT-BXD: Hướng dẫn hoạt động kiểm định, giám định chứng nhận đủ điều kiện đảm bảo an toàn chịu lực, chứng nhận phù hợp chất lượng cơng trình xây dựng ; Bộ Xây dựng (2015), Nghị định số 46/2015/NĐ-CP ngày 12/05/2015 Chính phủ : Về quản lý chất lượng bảo trì cơng trình xây dựng ; Bộ Tài ngun môi trường (2012), Thông tư số 02/2012/TT - BTNMT ngày 19/03/2012 – BTNMT ban hành quy định quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chuẩn thông tin địa lý sở ; Phạm Đình Dương, luận văn thạc sĩ, Nghiên cứu biện pháp xử lý số liệu quan trắc lún cơng trình ; Nguyễn Tăng Liêm, luận văn thạc sĩ, Nghiên cứu ứng dụng số phương pháp hồi quy xử lý số liệu quan trắc lún mặt đất ; Nguyễn Quang Minh, Chuẩn hoá sở liệu thông tin đất đai, Đại học Mỏ Địa Chất, Hà Nội ; Lương Thanh Thạch, luận văn thạc sĩ, Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu xử lý số liệu quan trắc chuyển dịch ngang cơng trình ; GeoViet Consulting, Tài liệu hướng dẫn thực hành sử dụng ArcGIS 10.x Trung tâm phát triển công nghệ quản lý kiểm định xây dựng, Tài liệu bồi dưỡng nghiệp vụ quan trắc cơng trình phương pháp Trắc địa, Cục giám định nhà nước chất lượng cơng trình xây dựng ; 10 Các tài liệu Internet báo có liên quan ... Tổng quan ArcGIS công tác xây dựng sở liệu quan trắc - Xây dựng đánh giá khả ứng dụng phần mềm ArcGIS công tác xây dựng sở liệu quan trắc - Đưa quy trình xây dựng sở liệu quan trắc cơng trình. .. cứu 58 3.3 Lựa chọn công nghệ xây dựng sở liệu quan trắc 58 3.4 Xây dựng sở liệu quan trắc cơng trình “Trụ Sở Vinacomin” 59 3.4.1 Thiết kế sở liệu quan trắc 59 3.4.2 Quy trình. .. sát ứng dụng ARCGIS xây dựng sở liệu quan trắc cơng trình 2.3.1 Xác định mục đích, u cầu Đây buớc quan trọng xây dựng sở liệu quan trắc cơng trình, trước thực trình xây dựng sở liệu cần phải xác