Hoàn thiện quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý tỷ lệ lớn khu vực thành phố vĩnh yên tỉnh vĩnh phúc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT PHẠM PHÚ NINH HỒN THIỆN QUY TRÌNH XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỊA LÝ TỶ LỆ LỚN KHU VỰC THÀNH PHỐ VĨNH YÊN TỈNH VĨNH PHÚC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Hà nội, năm 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT PHẠM PHÚ NINH HỒN THIỆN QUY TRÌNH XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỊA LÝ TỶ LỆ LỚN KHU VỰC THÀNH PHỐ VĨNH YÊN TỈNH VĨNH PHÚC Chuyên ngành: Bản đồ, viễn thám hệ thống thông tin địa lý địa lý Mã số: 60.44.76 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Trần Xuân Trường Hà nội, năm 2012 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết luận văn trung thực chƣa đƣợc cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn Phạm Phú Ninh MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU LỜI CẢM ƠN 11 CHƢƠNG 12 HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ GIS 12 1.1 Hệ thông tin địa lý GIS 12 1.2 Các thành phần GIS 12 1.3 Các đặc điểm hệ thống thông tin địa lý GIS 17 1.4 Cấu trúc CSDL hệ thống thông tin địa lý GIS 19 1.5 Xử lý thông tin đồ kỹ thuật GIS 27 CHƢƠNG 32 CƠ SỞ DỮ LIỆU NỀN ĐỊA LÝ TỶ LỆ LỚN 32 2.1 Khái niệm đồ địa hình dạng số 32 2.2 Nơi dung đồ địa hình tỷ lệ lớn 33 2.3 Nghiên cứu xây dựng CSDL TTĐL từ BĐĐH tỷ lệ 1:2000 36 CHƢƠNG 52 THỰC NGHIỆM HỒN THIỆN QUY TRÌNH XÂY DỰNG 52 CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỊA LÝ TỶ LỆ LỚN 52 KHU VỰC THÀNH PHỐ VĨNH YÊN TỈNH VĨNH PHÚC 52 3.1 Khái quát nhiệm vụ, đặc điểm khu vực cần nghiên cứu 52 3.2 Hiện trạng thông tin tƣ liệu khu vực nghiên cứu 54 3.3 Xây dựng CSDL địa lý từ BĐĐH tỷ lệ 1:2000 58 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO 102 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT TT NỘI DUNG CHỮ VIẾT TẮT Nội dung đồ NDBĐ Cơ sở liệu CSDL Hệ thống thông tin địa lý (Geographical GIS Information Systems) Bản đồ địa hình BĐĐH Đối tƣợng địa lý ĐTĐL Mơ hình số địa hình DTM Mơ hình liệu tam giác không TIN DANH MỤC CÁC BẢNG T.T Tên bảng Nội dung Trang Bảng 2.1 Các tiêu chí đánh giá chất lƣợng liệu địa lý 47 Bảng 2.2 Các phƣơng pháp đánh giá chất lƣợng liệu địa lý 48 Bảng 3.1 Các nhóm lớp nội dung 59 Bảng 3.2 Địa giới huyện 81 Bảng 3.3 Điểm sở quốc gia 82 Bảng 3.4 Cơng trình kiến trúc đặc biệt 83 Bảng 3.5 Địa hình sơn văn 84 Bảng 3.6 Báo hiệu giao thông 85 Bảng 3.7 Lớp bờ kè - thuỷ hệ 86 10 Bảng 3.8 Lớp phủ bề mặt 87 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ T.T Tên hình vẽ Nội dung Các thành phần hệ thống thơng tin địa Trang Hình 1.1 Hình 1.2 Các thành phần thiết bị hệ thống GIS 13 Hình 2.1 Sơ đồ quy trình cơng nghệ xây dựng CSDL địa lý 37 Hình 2.2 Các thành phần thơng tin đối tƣợng địa lý 40 Hình 2.3 Mơ hình liệu Metadata 50 Hình 3.1 Mảnh FA68100a 56 Hình 3.2 Mảnh FA68100a 57 Hình 3.3 Hình 3.4 Chỉ thị chuẩn hố cho giao thơng 63 10 Hình 3.5 Chỉ thị chuẩn hố cho thuỷ hệ 65 11 Hình 3.6 Chỉ thị chuẩn hố cho dân cƣ 66 lý GIS Sơ đồ quy trình cơng nghệ xây dựng CSDL địa lý 1:2000 Thu nhận thông tin để chuẩn hố bình đồ 13 58 12 Hình 3.7 13 Hình 3.8 Bổ sung yếu tố đặc trƣng địa hình 74 14 Hình 3.9 Mơ hình TIN 76 ảnh 69 Mặt phẳng ngang mơ hình DTM chƣa bổ 15 Hình 3.10 16 Hình 3.11 17 Hình 3.12 Bề mặt TIN khơng có đƣờng khe núi 79 18 Hình 3.13 Bề mặt TIN có đƣờng khe núi 79 19 Hình 3.14 Bề mặt TIN khơng có đƣờng sống núi 80 20 Hình 3.15 Bề mặt TIN có đƣờng sống núi 80 21 Hình 3.16 Bề mặt TIN khơng có đƣờng Breakline yên ngựa 80 22 Hình 3.17 Bề mặt TIN có đƣờng Breakline n ngựa 80 23 Hình 3.18 Khung sở liệu hiển thị Arc Catalog 87 24 Hình 3.19 nhóm lớp thơng tin sở liệu 87 25 Hình 3.20 Hệ quy chiếu toạ độ mặt độ cao 88 26 Hình 3.21 Nhập thơng tin khơng gian cho lớp đƣờng bình độ 89 27 Hình 3.22 28 Hình 3.23 29 Hình 3.24 30 Hình 3.25 sung yếu tố đặc trƣng địa hình Mặt phẳng ngang mơ hình DTM bổ sung yếu tố đặc trƣng địa hình Lựa chọn lớp thơng tin khơng gian chuẩn hố file *.dgn Lựa chọn nhập thuộc tính nhận diện Hiển thị lớp thông tin không gian nhập hình Arc Catalog Nhập gián tiếp thuộc tính từ bảng thống kê 77 78 90 91 91 92 lệnh Join an Relates 31 Hình 3.26 Lựa chọn trƣờng để nhập thơng tin thuộc tính file *.xls 92 Nhập thơng tin thuộc tính cho lớp thơng tin phủ 32 Hình 3.27 bề mặt cách nhập trực tiếp 93 đối tƣợng 33 Hình 3.28 Thể đối tƣợng dạng điểm ARCGIS 96 34 Hình 3.29 Thể đối tƣợng dạng đƣờng ARCGIS 96 35 Hình 3.30 Thể đối tƣợng dạng vùng ARCGIS 97 36 Hình 3.31 Thuộc tính lớp phủ bề mặt 98 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 công nghệ tin học xâm nhập phát huy mạnh vào lĩnh vực đời sống Hệ thông tin địa lý (GIS) hệ thống thu nhận, lƣu trữ, phân tích, quản lý, hiển thị cập nhật liệu gắn liền với vị trí khơng gian đối tƣợng 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 trƣờng Cơ sở liệu (CSDL) hợp phần trọng tâm hệ thông tin địa lý CSDL GIS hệ liệu địa lý bao gồm hai loại chủ yếu: liệu thuộc tính liệu khơng gian, gắn bó chặt chẽ với cách có quy luật Cơ sở liệu GIS đƣợc xây dựng nhằm đáp ứng vai trò cấp thiết từ thực tiễn hợp phần thiết yếu nhất, hệ thống “xƣơng sống” (khung) hệ thơng tin địa lý Có thể nói, khơng có CSDL GIS khơng thể có hệ thơng tin địa lý Để đáp ứng tốc độ phát triển nhanh chóng áp dụng rộng rãi công nghệ thông tin công nghệ GIS, đáp ứng nhu cầu cấp thiết thực tiễn, việc xây dựng CSDL GIS chuẩn thức, thống cho ngành nƣớc chậm chễ Vì tác giả chọn đề tài " Hồn thiện quy trình xây dựng sở liệu địa lý tỷ lệ lớn khu vực thành phố Vĩnh Yên tỉnh Vĩnh Phúc ", 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 mơi trƣờng 89 (26a) (26b) Hình 3.20 Hệ quy chiếu tọa độ mặt cao độ 90 Hình 3.20A Khung liệu đường bình độ - nhóm địa hình Hình 3.21 Nhập thơng tin khơng gian cho lớp đường bình độ 91 (29a) (29b) Hình 3.22 Lựa chọn lớp thơng tin khơng gian chuẩn hóa file *.dgn 92 Hình 3.23 Lựa chọn nhập thuộc tính nhận diện Hình 3.24 Hiển thị lớp thơng tin khơng gian nhập hình Arc Catalog 93 Hình 3.25 Nhập gián tiếp thuộc tính từ bảng thống kê lệnh Join an Relates Hình 3.26 Lựa chọn trường để nhập thơng tin thuộc tính file *.xls 94 Hình 3.27 Nhập thơng tin thuộc tính cho lớp thơng tin phủ bề mặt cách nhập trực tiếp vào đối tượng 3.3.5 Đánh giá chất lượng liệu Tiêu chí phƣơng pháp đánh giá chất lƣợng liệu đƣợc thực theo yêu cầu Qui định kỹ thuật CSDL địa lý 1:2000 Trong tiêu chí mức độ đầy đủ độ xác đối tƣợng đƣợc so sánh với nội dung đồ nội dung bổ sung đƣợc thị chuẩn hoá đối tƣợng địa lý a Các nội dung kiểm tra - Độ xác, tính đầy đủ lớp đối tƣợng theo thơng tin đồ địa hình kết hợp với thông tin tổng hợp thị chuẩn hố - Chuẩn quan hệ hình học (Topology) đối tƣợng, quan hệ loại đối tƣợng chuẩn hoá tƣơng quan - Kiểm tra đối tƣợng cạnh biên để phát sửa lỗi - Kiểm tra thơng tin phân loại thuộc tính - Kiểm tra thuộc tính liên kết hình học số loại đối tƣợng theo 95 hƣớng dẫn cụ thể đƣợc bảng theo dõi chất lƣợng sản phẩm theo mẫu qui định bàn giao sản phẩm sau thi công Theo Qui định CSDL địa lý 1:2000 loại đối tƣợng địa lý thuộc tính đối tƣợng có danh mục khơng có điều kiện thu nhận thông tin nhƣ: Giao thông đƣờng thủy, đƣờng khơng v.v., phân loại nhà theo mục đích sử dụng, thông tin mạng điện, dây thông tin, ống dẫn v.v.đều có báo cáo đánh giá chất lƣợng sản phẩm đạt đến đâu so với Qui chuẩn liệu địa lý Quốc gia Những thơng tin đƣợc cập nhật đầy đủ METADATA Kiểm tra, chuẩn hóa quan hệ hình học thuộc tính số loại đối tƣợng thuộc nhóm khác có liên quan: Bề mặt, đƣờng mép nƣớc, độ cao DTM độ cao bình độ v.v theo qui định Danh mục đối tƣợng lƣợc đồ ứng dụng Ghi nhận thông tin vào bảng theo dõi biên tập liệu cho đơn vị sản phẩm Tổng hợp nhóm đối tƣợng địa lý, tổng hợp số liệu cho lớp liệu địa lý (số đối tƣợng, thuộc tính đối tƣợng v.v.) điền vào báo cáo, nhằm kiểm sốt sai sót q trình chuyển đổi khn dạng liệu sang mơi trƣờng GIS sau b Các phương pháp để tiến hành kiểm tra chất lượng liệu - Kiểm tra trực tiếp CSDL khn dạng sản phẩm đóng gói giao nộp theo Qui chuẩn phân loại đối tƣợng, thuộc tính, độ xác quan hệ khơng gian (Topology) phần mềm tự động đƣa báo cáo số lỗi lại - Kiểm tra CSDL phần mềm ARCMAP, ARCVIEW - Kiểm tra phần mềm đồ hoạ cho chức tƣơng đƣơng - Tạo thể CSDL ARCGIS phục vụ kiểm soát chất lƣợng Việc tạo thể gói liệu địa lý từ CSDL cuối đƣợc 96 thực phần mềm GIS phần mềm chuyên dụng cho phép chuyển đổi liệu dạng sản phẩm giao nộp (ví dụ dạng mã hố GML) mơi trƣờng đồ họa để tiến hành cơng tác kiểm tra, đối sốt thơng thƣờng Thơng thƣờng phần mềm GIS, với loại đồ cần tạo thƣ viện thể ĐTĐL theo Qui định thể NDBĐ hành Tuy nhiên,các thể giúp cho ngƣời sử dụng nhận dạng đối tƣợng dễ dàng tiện cho kiểm tra, theo dõi Việc in đối tƣợng NDBĐ tuân thủ theo qui định hành ngành đo đạc đồ Việc lựa chọn cách hiển thị đối tƣợng đồ việc quan trọng thành lập đồ Cần hiển thị đối tƣợng đồ cho việc thể vị trí đối tƣợng cịn phải truyền đạt thơng tin tổng quát đối tƣợng NDBĐ đến ngƣời dùng, nói cách khác cần hiển thị thơng tin thuộc tính bên cạnh thông tin không gian hiển thị thông tin đặc trƣng đối tƣợng Để tạo thể cần chuẩn bị thƣ viện kí hiệu cho kiểu đối tƣợng thuộc cấu trúc liệu địa lý: - Các đối tƣợng dạng điểm Kí hiệu dạng điểm dùng để vẽ đối tƣợng dạng điểm, Label, hay đối tƣợng ghi khác 97 Hình 3.28 Thể đối tượng dạng điểm ARCGIS - Các đối tƣợng dạng đƣờng Kí hiệu dạng đƣờng đƣợc dùng để thể đối tƣợng có dạng hình tuyến Ví dụ nhƣ hệ thống giao thơng, hệ thống thoát nƣớc, đƣờng biên mạng lƣới kết nối khác "Đƣờng" đƣợc dùng để tạo đƣờng biên cho kí hiệu khác nhƣ Polygon, Point, Label.v.v Hình 3.29 Thể đối tượng dạng đường ARCGIS 98 - Các đối tƣợng dạng vùng Kí hiệu dạng Polygon dùng để "trải" vào đối tƣợng dạng đa giác nhƣ đƣờng biên quốc gia, tỉnh, thành phố, đất sử dụng, mơi trƣờng sống Hình 3.30 Thể đối tượng dạng vùng ARCGIS 99 Các ký hiệu dạng Text Kí hiệu Text dùng để vẽ nhãn ghi Text tiêu đề, mơ tả, ghi chú, tỉ lệ, bảng v.v Có thể tạo kí hiệu Text đơn giản thêm thuộc tính để tạo kí hiệu Text thích hợp Dựa vào quan sát trực quan thơng qua hiển thị phát đƣợc lỗi chuẩn hoá đối tƣợng địa lý để chỉnh sửa tối đa Khi tạo thể lớp liệu địa lý phần mềm GIS cần tạo bảng liên kết thuộc tính (InfoTable) theo danh mục đối tƣợng lớp đối tƣợng (khi cần thiết) Khi kết nạp thơng tin thuộc tính thƣờng đƣa vào CSDL tên trƣờng thơng tin thuộc tính, để hiểu đƣợc chi tiết cần tạo bảng liên kết tên thuộc tính đối tƣợng với mơ tả chi tiết cho loại thuộc tính Sau tạo liên kết cho lớp đối tƣợng tƣơng ứng với bảng thuộc tính đƣợc tạo Hình 3.31 Thuộc tính lớp phủ bề mặt 100 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Trong trình nghiên cứu, triển khai thực đề tài, từ thực tiễn sản xuất đơn vị công tác Tôi nhận thấy CSDL GIS thành tố có ý nghĩa định Hệ thống thông tin địa lý, kết nghiên cứu đề tài đóng góp có hiệu cho việc hồn thiện CSDL góp phần tạo lập hệ thống CSDL GIS thống Xây dựng sở liệu thông tin địa lý đa mục tiêu từ lớp thông tin đồ địa hình tỷ lệ 1:2000, nhằm phục vụ công tác quy hoạch, phát triển kinh tế - xã hội, quản lý tài nguyên môi trƣờng, phục vụ khai thác thơng tin cho ngành có liên quan Tự động hóa phần q trình xây dựng sở liệu địa lý từ nội dung đồ địa hình nhằm nâng cao suất lao động, hiệu kinh tế cao kiểm soát đƣợc chất lƣợng nội dung liệu địa lý cần thành lập Kiến nghị Chuẩn thông tin địa lý Quốc gia Bộ Tài nguyên Môi trƣờng ban hành việc đào tạo, cập nhật kiến thức cho quan, doanh nghiệp trực thuộc Bộ lĩnh vực có liên quan cần đƣợc quan tâm mức để đáp ứng đƣợc yêu cầu đặt Cơ sở liệu cần phải thiết lập với công nghệ tiên tiến giới lĩnh vực Do cần phải đào tạo đội ngũ cán quản lý, sử dụng thành thạo phần mềm, thiết bị, phục vụ công tác xây dựng CSDL Nhằm mục đích chuẩn hóa phƣơng pháp, cơng cụ dịch vụ cho việc quản lý, thu thập, xử lý, phân tích, truy nhập, thể trao đổi liệu ngƣời sử dụng hệ thống GIS khác 101 Một lần xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo nhà khoa học, đặc biệt TS Trần Xuân Trường tận tình hƣớng dẫn tơi hồn thành luận văn 102 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trƣơng Anh Kiệt (2000), Giáo trình Trắc địa ảnh (Phần phƣơng pháp đo ảnh giải tích ảnh số) & (Phần công tác tăng dày khống chế ảnh), Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội [2] Phan Văn Lộc (2000), Giáo trình Trắc địa ảnh (Phần đo ảnh lập thề), NXB Giao thông vận tải, Hà Nội [3] Phạm Vọng Thành (2000), Bài giảng sở hệ thống thông tin địa lý, Trƣờng Đại học Mỏ - Địa Chất, Hà Nội [4] Nguyễn Trƣờng Xuân (2000), Một số kiến thức hệ thống thông tin địa lý, Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội [5] Nguyễn Trƣờng Xuân (2009), Hệ thông tin địa lý, Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội [6] Nguyễn Thị Cẩm Vân (2000), Xây dựng sở liệu hệ thông tin địa lý phục vụ quản lý sử dụng đất đai cho tỉnh (lấy thí dụ cho tỉnh Thái Nguyên), Luận án tiến sĩ địa lý, Trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội, Hà Nội [7] Nguyễn Kim Anh (2002), Nguyên lý hệ sở liệu, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội [8] Phạm Hữu Đức (2006), Cơ sở liệu hệ thông tin địa lý GIS, NXB Xây dựng Hà Nội [9] Nhữ Thị Xuân, Bản đồ địa hình, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội Giáo trình đào tạo xây dựng liệu địa lý phần mềm ARCGIS công ty TNHH tin học EK [10] Viện nghiên cứu địa - Bộ Tài ngun Mơi trƣờng, Nghiên cứu xây dựng mơ hình số độ cao phục vụ quản lý tài nguyên thiên nhiên Trang Web [11] Bách khoa toàn thƣ mở Wikipedia, http://vi.wikipedia.org [12] Trung tâm thông tin (CIREN), Bộ TN&MT, http://www.ciren.gov.vn 103 ... - ĐỊA CHẤT PHẠM PHÚ NINH HỒN THIỆN QUY TRÌNH XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỊA LÝ TỶ LỆ LỚN KHU VỰC THÀNH PHỐ VĨNH YÊN TỈNH VĨNH PHÚC Chuyên ngành: Bản đồ, viễn thám hệ thống thông tin địa lý địa lý. .. hình tỷ lệ lớn Khu vực nghiên cứu: gồm mảnh đồ địa hình tỷ lệ 1:2000 thuộc khu vực thành phố Vĩnh Yên tỉnh Vĩnh Phúc - Nghiên cứu yêu cầu quy định liệu thông tin địa lý - Nghiên cứu xây dựng sở liệu. .. tiễn, việc xây dựng CSDL GIS chuẩn thức, thống cho ngành nƣớc chậm chễ Vì tác giả chọn đề tài " Hồn thiện quy trình xây dựng sở liệu địa lý tỷ lệ lớn khu vực thành phố Vĩnh Yên tỉnh Vĩnh Phúc ",