Hướng dẫn xây dựng cơ sở dữ liệu địa hình phục vụ quản lý đất đai tỉnh Thái Nguyên bằng phần mềm ArcGIS

MỤC LỤC

Các chức năng của hệ thống thông tin địa lý

Mức độ đơn giản nhất của thu thập dữ liệu là chuyển đổi khuôn mẫu dữ liệu có sẵn từ các nguồn bên ngoài nh: Từ bản đồ, số liệu đo đạc ngoại nghiệp, ảnh hàng không, ảnh vệ tinh và các thiết bị ghi thành một hình thức t-. Liên kết dữ liệu là quá trình rất quan trọng, bởi khi giải quyết một vấn đề nào đó trong HTTTĐL thì cần phải kết hợp nhiều loại thông tin khác nhau với nhiều dạng kết hợp chuẩn trong một môi trờng nhất định để từ đó có một cách nhìn riêng biệt hay tổng thể.

Hình I.7: Chức năng của GIS.
Hình I.7: Chức năng của GIS.

Cấu trúc dữ liệu của GIS

Mô hình dữ liệu kiểu Vector là mô hình thể hiện các đối tợng địa lý giống nh các bản đồ truyền thống: Các dữ liệu đồ hoạ đợc thể hiện giống với hình dạng thực tế của nó, bằng các yếu tố hình học đơn giản là điểm, đờng, vùng và các quan hệ topo. Trong cấu trúc dữ liệu Vector, thực thể không gian đợc biểu diễn thông qua các phần tử cơ bản là điểm, đờng, vùng và các quan hệ topo (khoảng cách, tính liên thông, tính kề nhau,..) giữa các đối tợng với nhau.

Hình I.8: Điểm, đờng, đa giác.
Hình I.8: Điểm, đờng, đa giác.

Các hệ toạ độ dùng trong hệ GIS

Việc sắp xếp dữ liệu phi không gian thành bảng và cột trên rất thuận lợi cho quá trình tìm kiếm, cập nhật và sắp xếp dữ liệu phi không gian. Một trong các chức năng đặc biệt của HTTTĐL là khả năng của nó trong việc liên kết và xử lý đồng thời giữa dữ liệu bản đồ và dữ liệu thuộc tính.

Khả năng phân tích không gian của HTTĐL 1. Thông tin không gian trong HTTĐL

Các công cụ về phân tích dữ liệu địa lý chia thành các nhóm chính là hỏi đáp CSDL (Database Query), đại số bản đồ (Map Algbra) và các toán tử nội suy bề mặt. Gồm hai bớc, chọn các đối tợng thoả mãn điều kiện tìm kiếm theo từng lớp thông tin riêng rẽ và chồng xếp các đối tợng tìm riêng rẽ trên từng lớp ra tập các đối tợng thoả mãn toàn bộ các điều kiện chung cho các lớp thông tin.

Mối quan hệ giữa GIS với các ngành khoa học khác

Toán học chính là một trong các nền tảng cơ sở để phát triển và hoàn thiện các chức năng bên trong của các phần mềm HTTTĐL giúp cho các nhà lập trình mở rộng các chức năng xử lý của HTTTĐL. Sự phát triển của ngành này sẽ cung cấp cho HTTTĐL năng lực liên kết mạng máy tính, tạo ra các HTTTĐL đa ngành, tăng thêm hiệu quả đầu t và lợi ích của công nghệ hệ thống thông tin địa lý.

Các ứng dụng của hệ thống thông tin địa lý

Trong nghiên cứu quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trờng Theo những chuyên gia về GIS kinh nghiệm nhất thì có rất nhiều ứng dụng đã phát triển trong những tổ chức quan tâm đến môi trờng. Hiện nay, việc sử dụng GIS đang tăng lên trong lĩnh vực này, nó là một công cụ đánh giá rủi ro và mục đích bảo hiểm, xác định với độ chính xác cao hơn những khu vực có độ rủi ro lớn nhất hay thấp nhất.

Các phơng pháp xây dựng cơ sở dữ liệu địa hình Cơ sở dữ liệu đợc xây dựng nhằm mục đích

Phơng pháp thành lập cơ sở dữ liệu địa hình từ bản đồ giấy Sơ đồ

Quét bản đồ là quá trình chuyển đổi dữ liệu đồ hoạ từ bản đồ giấy thành file dữ liệu dới dạng Raster ở một số khuôn dạng khác nhau nh TIF hoặc RLE nhị phân. - Nắn ảnh bản đồ theo các góc khung, điểm giao nhau của các lới km và điểm giao nhau của các lới km với khung bản đồ; đảm bảo sai số tồn tại tại các điểm nắn là 0.2 mm tính theo tỷ lệ bản đồ gốc. Quá trình hoàn thiện dữ liệu thực chất là làm các công việc sau: Làm trơn đờng, lọc điểm, tạo đờng complexchain, sửa các đối tợng dạng text, thêm bớt các dữ liệu thừa, đa các đối tợng về đúng quy phạm,.

Ph ơng pháp xây dựng cơ sở dữ liệu địa hình từ trạm đo ảnh số Xây dựng cơ sở dữ liệu địa hình bằng công nghệ đo ảnh trên trạm

Để thực hiện công tác tăng dày khống chế ảnh, sau khi có ảnh chụp và đo toạ độ khống chế mặt đất của một số lợng điểm nhất định trong khu chụp cần phải tiến hành định h ớng trong cho từng tấm ảnh. Mô hình lập thể đợc hiển thị trên trạm ảnh số Intergraph bằng chơng trình tạo mô hình lập thể ISSD, với chơng trình này mô hình lập thể đợc tạo ra bằng cách sắp xếp lại các pixel trên mỗi tấm ảnh của mô hình lập thể theo h- ớng song song với đờng đáy ảnh của mô hình lập thể để khử hết thị sai dọc,. DEM không những thể hiện mô hình số độ cao, mà nó có thể cho phép chúng ta tích hợp các dữ liệu khác nhau nh: Hệ thống địa hình, hệ thống thuỷ văn, hệ thống giao thông, hệ thống dân c, hệ thống các loại ranh giới, hệ thống thực phủ,.

Mô hình số độ cao và phơng pháp thành lập

Khái niệm về mô hình số độ cao

Mặc dù DEM vốn đợc phát triển để lập mô hình địa hình nhng dĩ nhiên chúng có thể đợc sử dụng để lập mô hình sự biến thiên liên tục của bất kỳ một thuộc tính Z nào khác trên một bề mặt hai chiều. Trong vòng khoảng 10 năm, DTM đợc dùng trong các công việc xây dựng trong các công trình dân dụng cho tới khi ngời ta nhận thấy rằng DTM cung cấp sự mô tả địa hình nói chung và có thể đợc ứng dụng cho nhiều mục đích khác nữa. - DTM/DEM rất tiện lợi cho công tác lu trữ, bổ sung, hiệu chỉnh và phục chế các sản phẩm, đồng thời cũng nhanh chóng thay đổi dạng sản phẩm cho các mục đích sử dụng khác nhau.

Ph ơng pháp thành lập mô hình số độ cao 1. Phơng pháp toán học

* Ma trận độ cao: Dạng thông dụng nhất của DEM là ma trận độ cao hay là lới ô chữ nhật thông thờng có đợc từ các việc đo định lợng các cặp ảnh hàng không lập thể trên các máy đo vẽ lập thể giải tích kiểu GESTALT GPM II (Kelly, 1977). Việc định hớng các trục cho phép các tính toán theo các góc phơng vị song song với các đờng lới ô đợc giảm bớt về việc tìm theo hàng và cột đơn giản, trong khi tính toán theo các góc khác đòi hỏi phải tính lợng giác để định vị các góc và khoảng cách chính xác. * Lới tam giác không đều (TIN): Lới tam giác không đều (hay còn đợc gọi là TIN) là một hệ thống do Peuker và các cộng sự (Peuker et al, 1978) thiết kế cho việc lập mô hình số độ cao tránh đợc sự thừa dữ liệu của ma trận.

Giới thiệu về các phần mềm ứng dụng

    Hệ thống phần mềm ArcGIS là một thể thống nhất toàn diện bao gồm một bộ phần mềm chạy độc lập và bổ sung cho nhau nh phần mềm ArcGIS WorkStation với phần mềm ArcEdit và ArcPlot đợc sử dụng để chia sẻ thông tin trên mạng Internet, phần mềm ArcGIS Desktop với các phần mềm tích hợp nh: ArcMap, ArcCatalog, ArcToolbox, ArcSence, ArcGIS Extension. Làm việc với ArcMap chúng ta có thể trả lời đợc câu hỏi nh là: “Xây dựng cơ sở dữ liệu địa hình phục vụ quảnCái gì?”., “Xây dựng cơ sở dữ liệu địa hình phục vụ quảnở đâu?”., “Xây dựng cơ sở dữ liệu địa hình phục vụ quảnbao nhiêu?”., và cũng có thể hiểu đợc mối quan hệ hình học giữa các đối tợng khác nhau. ArcGIS chỉ hoàn hảo khi có sự tham gia của ArcToolbox, nó bao hàm một bộ các thanh công cụ (trên 150 thanh) đợc sử dụng cho việc chuyển đổi dữ liệu, xuất dữ liệu, quản lý tờ bản đồ, phân tích lớp phủ thực vật, chuyển đổi phép chiếu bản đồ và nhiều mục đích khác.

    Khái quát về đặc điểm tự nhiên của tỉnh Thái Nguyên 1. Vị trí địa lý

    Điều kiện tự nhiên 1. KhÝ hËu

    - Địa hình đồng bằng: Có độ cao dới 40m, chiếm 20% diện tích toàn tỉnh gồm chủ yếu là các đồng bằng Aluvi rìa Bắc đồng bằng Bắc Bộ, có diện tích hẹp ở phía Nam tỉnh, với các đồng bằng đáy trũng giữa núi và các đồng bằng thung lũng sông, xen đồi thoải dạng bậc thềm cổ. - Độ dốc từ 90-150: Là vùng địa hình nghiêng chiếm phần lớn diện tích khu vực xung quanh thành phố Thái Nguyên, trên dải chia nớc giữa sông Công và sông Cầu, giữa sông Cầu và sông Soi ở Phú Bình, dọc thung lũng sông Cầu vùng Đu, Đuổm và khu vực Đại Từ và Phúc Thuận. Dựa vào số liệu trung bình nhiều năm về dòng chảy và ma của Thái Nguyên, lợng ma trên các lu vực sông thuộc lãnh thổ Thái Nguyên không lớn, chỉ nằm trong khoảng 1550-1850mm, lớp dòng chảy toàn phần thay đổi từ 700-900mm, trong đó dòng chảy mặt chiếm tới 75-85%.

    Các ngành kinh tế chính

    Thái Nguyên là một trong các tỉnh có ngành công nghiệp phát triển mạnh, trong đó, thành phố Thái Nguyên là một trong những trung tâm công nghiệp của Việt Nam. Các ngành công nghiệp của tỉnh rất đa dạng, song phát triển nhất vẫn là ngành cơ khí, luyện kim, khai thác và sản xuất gang thép, khai thác than và sản xuất xi măng. Nhìn chung, Thái Nguyên là một tỉnh giàu tài nguyên, có đất đai, khí hậu thuận lợi cho phát triển kinh tế đồi, rừng và chuyển dịch cơ cấu cây trồng theo hớng trồng cây công nghiệp và cây ăn quả.

    Tình hình quản lý và sử dụng đất đai của tỉnh Thái Nguyên

    Thái Nguyên có cơ sở hạ tầng phát triển tơng đối tốt, là trung tâm vùng núi Bắc Bộ, đợc chú ý đầu t nhiều trong phát triển công, nông, lâm nghiệp. Tuy nhiên, Thái Nguyên cũng vẫn còn tồn tại những mặt yếu đó là sự phát triển kinh tế không đồng đều giữa các huyện, giữa xã miền núi và huyện, xã. Các huyện phía Nam giao thông thuận tiện có lợi về đất nông nghiệp nên phát triển khá nh Phổ Yên, Phú Bình, Đại Từ và thành phố Thái Nguyên.