Quy trình chuẩn hóa dữ liệu khơng gian về đất đai bằng GIS đƣợc trình bày trên hình 3.1.
Hình 3.1: Quy trình chuẩn hóa dữ liệu bằng GIS
Các bƣớc của quy trình trên nhƣ sau:
Phân tích đánh giá dữ liệu và nhận dạng vấn đề cần chuẩn hóa
Chuẩn hóa về hệ tọa độ
Chuyển đổi dữ liệu sang định dạng CSDL
Chuẩn hóa về phân lớp đối tƣợng, kiểu đối tƣợng
Chuẩn hóa về quan hệ không gian giữa các đối tƣợng trong cùng một lớp và khác lớp
3.1.1. Phân tích, đánh giá dữ liệu và nhận dạng vấn đề
Các dữ liệu cần đƣợc phân tích, đánh giá về mức độ đáp ứng các chuẩn để từ đó xác định các vấn đề cần giải quyết, ví dụ nhƣ hệ quy chiếu và hệ tọa độ chƣa theo chuẩn, quan hệ không gian giữa các đối tƣợng có những vấn đề chấp nhận đƣợc trên bản đồ in ra nhƣng khơng chấp nhận đƣợc trong CSDL (ví dụ nhƣ nhãn thửa hay nhãn hiện trạng nằm lệch ra ngoài thửa / vùng hiện trạng mà nó mơ tả), kiểu đối tƣợng khơng phù hợp (ví dụ nhƣ các thửa đất không đƣợc thể hiện bằng vùng mà bằng các đƣờng là ranh giới thửa),...
Việc phân tích đƣợc thực hiện bằng các phƣơng pháp sau:
- Đánh giá các siêu dữ liệu thu thập đƣợc liên quan đến dữ liệu cần đánh giá. - So sánh với các dữ liệu khác, ví dụ nhƣ so sánh bản đồ địa chính cũ với bản đồ hiện trạng sử dụng đất mới để xác định hệ quy chiếu của bản đồ địa chính nếu có sự khác biệt về tọa độ của các địa vật.
- Kiểm tra bằng mắt về sự phân bố của các đối tƣợng, kết hợp với việc tắt bật lớp bản đồ và sử dụng các công cụ info/identify để xem thông tin về đối tƣợng.
3.1.2. Chuẩn hóa về hệ tọa độ
Các vấn đề về hệ tọa độ của dữ liệu có 3 loại:
- Dữ liệu nằm trong hệ quy chiếu khác với VN-2000, thông thƣờng nhất là trong hệ HN-72, đôi khi gặp trƣờng hợp hệ WGS-84;
- Dữ liệu nằm trong hệ quy chiếu VN-2000 nhƣng khác về múi chiếu (độ rộng múi chiếu, kinh tuyến trục);
- Dữ liệu nằm trong một hệ quy chiếu không xác định hay hệ tọa độ giả định. Trong trƣờng hợp thứ nhất và thứ hai, chỉ cần thực hiện phép chuyển đổi tọa độ dựa theo các tham số chuyển đổi đã biết. Để thực hiện công việc này có thể sử dụng chức năng Projection của các phần mềm GIS, nhƣng tốt nhất là dùng các phần
mềm chính thức do Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng ban hành nhằm đảm bảo tính pháp lý và tính chính xác của các tham số chuyển đổi.
Trong trƣờng hợp thứ 3 cần thực hiện bằng chức năng GeoReferencing để tính tốn các tham số chuyển đổi dựa theo một số cặp điểm khống chế đã biết hoặc đo đƣợc.
3.1.3. Chuyển đổi dữ liệu sang định dạng CSDL
Dữ liệu không gian ở Việt Nam thƣờng đƣợc thành lập dƣới dạng các file đồ họa, phổ biến nhất là *.dgn (chuẩn của Bộ TN&MT) và *.dwg.Thực tế này tiện lợi cho việc in ấn bản đồ nhƣng lại không đƣợc tổ chức chặt chẽ dƣới dạng CSDL nên khó đảm bảo chất lƣợng của dữ liệu và khơng thuận tiện cho việc tìm kiếm, tra cứu, tổng hợp thơng tin.Vì vậy, cần chuyển đổi dữ liệu về một định dạng CSDL để tạo khả năng quản lý và khai thác dữ liệu một các tốt nhất. Định dạng CSDL đƣợc lựa chọn cần là một định dạng thông dụng, hỗ trợ tốt các chức năng cao cấp của một CSDL không gian và khi cần thiết có thể dễ dàng chuyển đổi sang các định dạng khác. Nhƣ đã trình bày trong mục 2.3.5, một trong những định dạng CSDL đáp ứng đƣợc các yêu cầu này là Geodatabase của hãng ESRI.
Hầu hết các phần mềm GIS hiện nay đều có các cơng cụ chuyển đổi dữ liệu từ định dạng *.dgn và *.dwg. Vấn đề cần chú ý là đảm bảo tính nhất quán của cơ sở tốn học của dữ liệu khơng gian và nội dung thơng tin thuộc tính đi kèm. Ngồi ra, trong q trình chuyển đối các đối tƣợng có hình dạng phức tạp thì có thể xảy ra lỗi hình học của các đối tƣợng sau chuyển đổi.Để khắc phục vấn đề này, có thể sử dụng các cơng cụ tự động chỉnh sửa hình học của đối tƣợng, ví dụ nhƣ cơng cụ Repair Geometry của ArcGIS.
3.1.4. Chuẩn hóa về phân lớp đối tượng, kiểu đối tượng
Mặc dù Bộ TN&MT đã ban hành khá nhiều quy định về phân lớp đối tƣợng nhƣng các dữ liệu cũ và nhiều dữ liệu mới thành lập vẫn không tuân theo chuẩn hoặc chỉ tuân theo chuẩn một phần. Ví dụ nhƣ trên bản đồ địa chính hay có sự nhầm lẫn về lớp của nhà và thửa đất, 3 thành phần của nhãn thửa đất không đƣợc phân
biệt về lớp,...Để chuẩn hóa về lớp đối tƣợng, cần sử dụng các chức năng tìm kiếm khơng gian, thuộc tính và chức năng phân tích khơng gian của GIS để bóc tách các nhóm đối tƣợng phải thuộc cùng một lớp rồi gán lại lớp cho nhóm đối tƣợng đó.Các vấn đề này sẽ đƣợc trình bày trong phần thử nghiệm của luận văn.
Các đối tƣợng trên bản đồ đôi khi không đƣợc chỉ định đúng kiểu của chúng.Ví dụ nhƣ thửa đất trên bản đồ địa chính đƣợc thể hiện dƣới dạng các đƣờng ranh giới thửa chứ không phải các đối tƣợng dạng vùng (các thửa hình thành trong một số phần mềm nhƣ Famis là vùng ảo chứ không phải vùng thật). Trong những trƣờng hợp này cần sử dụng chức năng Polygon From Lines để tạo thửa đất từ ranh giới của nó.
3.1.5. Chuẩn hóa về quan hệ khơng gian giữa các đối tượng trong cùng một lớp hoặc khác lớp
Các đối tƣợng không gian về đất đai thƣờng đƣợc thành lập bằng các công cụ đồ họa dƣới dạng các đối tƣợng độc lập nên dễ phát sinh các lỗi về quan hệ không gian, chẳng hạn nhƣ nhãn của thửa đất không nằm bên trong thửa, hay nhãn hiện trạng không nằm trong vùng hiện trạng, hay các vùng hiện trạng sử dụng đất chồng đè lên nhau,... Các lỗi về quan hệ không gian không chỉ xảy ra đối với các đối tƣợng trong cùng một lớp mà còn đối với các đối tƣợng thuộc nhiều lớp khác nhau. Ví dụ nhƣ ranh giới các vùng hiện trạng sử dụng đất không trùng với ranh giới thửa đất,...
Để khắc phục các lỗi về quan hệ không gian giữa các đối tƣơng, cần sử dụng các chức năng tạo, kiểm tra, sửa lỗi topology của các phần mềm GIS.Trong số đó nổi bật nhất là bộ phần mềm ArcGIS với các chức năng rất mạnh về topology.
3.1.6. Thiết lập siêu dữ liệu
Việc tìm kiếm và sử dụng dữ liệu, đặc biệt là dữ liệu khơng gian, sẽ chỉ có thể đạt hiệu quả cao nếu dữ liệu đƣợc cung cấp kèm theo đầy đủ các siêu dữ liệu. GIS sẽ là một công cụ hữu hiệu trong việc thiết lập, quản lý và phân phối siêu dữ liệu về đất đai tới ngƣời sử dụng. Các hệ thống WebGIS có thể cung cấp siêu dữ liệu đất đai đến ngƣời sử dụng một cách thuận tiện nhất và đơn giản nhất.
3.2. Thử nghiệm chuẩn hóa dữ liệu khơng gian về đất đai ở thành phố Hải Phòng
3.2.1. Khái quát về các dữ liệu thử nghiệm
Dữ liệu bản đồ tác giả thu thập để thực hiện thử nghiệm chuẩn hóa dữ liệu khơng gian đất đai gồm bản đồ địa chính, bản đồ hiện trạng sử dụng đất tại một số khu vực trên địa bàn thành phố Hải Phòng.
* Bản đồ địa chính
+ Bản đồ địa chính phƣờng Cầu Tre, quận Ngơ Quyền, thành phố Hải Phịng do Trung tâm Đo đạc Bản đồ (nay là Trung tâm Kỹ thuật Tài nguyên - Môi trƣờng) đo vẽ năm 2004. Luận văn này thử nghiệm trên tờ bản đồ địa chính số 5 của phƣờng.
+ Bản đồ đƣợc thành lập bằng phần mềm Microstation định dạng *.dgn, chƣa theo Quy phạm hiện hành về cơ sở toán học, phân lớp dữ liệu,... cụ thể là bản đồ đƣợc thành lập trên hệ tọa độ HN-72, lớp nhãn thửa chứa 3 thuộc tính về diện tích, số hiệu, loại đất cùng nằm trên một lớp là level 1.
+ Dữ liệu cũ do không đƣợc cập nhật và chỉnh lý biến động thƣờng xuyên.
* Bản đồ hiện trạng sử dụng đất
+ Đề tài sử dụng bản đồ hiện trạng sử dụng đất của quận Ngô Quyền, do Trung tâm Chuyển giao Công nghệ - Cục Công nghệ Thông tin thuộc Bộ TN&MT thành lập năm 2010. Dữ liệu đƣợc lƣu trữ tại Trung tâm Kỹ thuật Tài nguyên – Môi trƣờng Hải Phòng.
+ Bản đồ đƣợc xây dựng trên hệ HN-72, và đƣợc thành lập bằng phần mềm Microstation định dạng *.dgn.
+ Bản đồ có nhiều lỗi do trong q trình biên tập bắt điểm khơng chuẩn dẫn đến các trƣờng hợp tạo thành đối tƣợng dƣ thừa dạng vùng có diện tích nhỏ, nhiều đối tƣợng chồng đè lên đối tƣợng khác ví dụ: một số thửa đất xuất hiện vùng chồng đè lên đối tƣợng dạng đƣờng.
3.2.2. Chuẩn hóa về hệ tọa độ
* Bản đồ địa chính
+ Vấn đề: Dữ liệu thử nghiệm bản đồ địa chính đƣợc xây dựng trên hệ tọa độ HN-72.
+ Giải pháp: Tác giả sử dụng chƣơng trình Coordinate Transfer (gọi tắt là chƣơng trình Trans) thuộc bộ phần mềm GeoTool 1.2 do Bộ TN & MT cung cấp để chuyển đổi từ hệ tọa độ HN-72 về hệ tọa độ VN-2000.
+ Thực hiện: Xác định tọa độ của hai điểm bất kỳ trên bản đồ địa chính hệ HN-72 và sử dụng phần mềm để tính chuyển tọa độ hai điểm đó. Di chuyển (Move) bản đồ từ hệ HN-72 về tọa độ hai điểm đã chuyển ở trên bản đồ.
+ Kết quả: Bản đồ địa chính đƣợc chuyển về đúng hệ tọa độ VN-2000 theo Quy phạm hiện hành.
* Bản đồ hiện trạng sử dụng đất
+ Vấn đề: Dữ liệu bản đồ hiện trạng sử dụng đất quận Ngô Quyền tác giả thu thập đƣợc thành lập trên hệ tọa độ HN-72.
+ Giải pháp: Sử dụng phần mềm chuyển đổi tọa độ GeoTool 1.2 của Bộ
TN&MT để chuyển đổi.
+ Thực hiện: Trên bản đồ hiện trạng sử dụng đất hệ HN-72 xác định hai
điểm, ghi nhận tọa độ và chuyển tọa độ bằng phẩn mềm GeoTool 1.2, thực hiện chuyển đổi tọa độ từ hệ tọa độ HN-72 về hệ VN-2000.
Nhập tọa độ đã chuyển ở bƣớc trên và dịch chuyển (Move) bản đồ hiện trạng sử dụng đất về vị trí điểm đó.
+ Kết quả: Bản đồ hiện trạng sử dụng đất đƣợc chuyển về hệ tọa độ VN- 2000 theo đúng Quy phạm.
* Kiểm tra hệ tọa độ sau khi chuyển đổi
Chồng xếp (Reference) dữ liệu bản đồ địa chính đƣợc xây dựng ở hệ tọa độ HN-72 trên nền bản đồ hiện trạng ở hệ tọa độ HN-72. Xác định đối tƣợng chung giữa hai bản đồ. Ghi nhận tọa độ tại điểm trên đối tƣợng chung giữa hai bản đồ và dùng chƣơng trình chuyển đổi trên chuyển về hệ tọa độ VN-2000. Dịch chuyển hai
bản đồ về điểm tọa độ mới trong hệ VN-2000, thực hiện lần lƣợt trên bản đồ địa chính và bản đồ hiện trạng theo tọa độ của đối tƣợng chung xác định ở trên để kiểm tra, đối soát.
Kết quả: So sánh mức chênh lệch khi chồng xếp giữa hai bản đồ khi đã chuyển đổi về hệ tọa độ VN-2000 và hai bản đồ trƣớc khi chuyển đổi hệ tọa độ nhận thấy mức độ chồng xếp của hai bản đồ là nhƣ nhau.
3.2.3. Chuyển đổi dữ liệu sang định dạng CSDL
* Chuyển đổi dữ liệu bản đồ địa chính
+Vấn đề: các dữ liệu hiện nay đều nằm ở định dạng *.dgn của Microstation. Trong cùng một lớp (level) có các đối tƣợng thuộc các loại khác nhau (điểm, đƣờng, vùng, chữ). Cùng với dữ liệu chính cịn có các đối tƣợng đồ họa khác nhƣ khung bản đồ, bảng chú giải,…Các thuộc tính đồ họa dƣ thừa rất nhiều (khoảng 20 thuộc tính) trong file *.dgn.
+ Giải pháp: Sử dụng công cụ chuyển đổi dữ liệu của ArcGIS thành các lớp dữ liệu tƣơng ứng, trong q trình chuyển đổi xóa bỏ các trƣờng thuộc tính khơng cần thiết. Sử dụng cơng cụ Select By Attributes theo các tiêu chí về lớp (level), kiểu đƣờng, màu sắc để bóc tách các lớp đối tƣợng riêng biệt và loại bỏ các đối tƣợng đồ họa ra khỏi dữ liệu chính.
+ Thực hiện: Sử dụng công cụ Feature Class To Feature Class của ArcGIS để chuyển đổi các lớp đối tƣợng (Annotation, Point, Polyline, Polygon) trong file *.dgn thành các feature class trong geodatabase của ArcGIS. Trong quá trình chuyển đổi chỉ giữ lại các thuộc tính cần thiết (level, color, fill color, text tùy theo loại đối tƣợng chuyển đổi).
Hình 3.2. Chuyển đổi dữ liệu từ Microstation sang ArcGIS
Sau khi chuyển đổi, chọn và xóa các đối tƣợng dƣ thừa bằng cơng cụ Select
By Attributes với tiêu chí về lớp (level). Ví dụ các đƣờng nét trên bản đồ địa chính
đƣợc chuyển đổi thành một lớp dạng Polyline, sau đó chỉ giữ lại các đối tƣợng có thuộc tính Level là 10 (ranh giới thửa), 14 (ranh giới nhà) và 23 (đƣờng khép các thửa đất giao thông). Ranh giới nhà (level 14) đƣợc tách riêng ra thành một lớp bằng công cụ Export Data kết hợp với Select By Attributes.
+ Kết quả: đối với bản đồ địa chính chuyển đổi đƣợc thành 3 lớp:
- Nhan_thua: dạng mô tả (annotation) chứa cả 3 thành phần nhãn thửa là số hiệu, loại đất và diện tích.
- Ranh_thua: dạng đƣờng (polyline) chứa đƣờng ranh giới thửa và đƣờng khép các thửa đất giao thông.
- Ranh_gioi_nha: chứa đƣờng ranh giới của nhà.
Formatted: Font: 14 pt, Not Bold, No
underline, Font color: Auto
Formatted: Font: (Default) Times New
Hình 3.3. Ba lớp dữ liệu của mảnh bản đồ địa chính sau khi chuyển đổi * Chuyển đổi dữ liệu bản đồ hiện trạng sử dụng đất * Chuyển đổi dữ liệu bản đồ hiện trạng sử dụng đất
Đối với bản đồ hiện trạng sử dụng đất chuyển đổi đƣợc thành 2 lớp:
- Vung_HT: dạng đa giác (polygon) là các khoanh vi hiện trạng sử dụng đất. - Nhan_HT: dạng mô tả (annotation) là các nhãn vùng hiện trạng sử dụng đất.
3.2.4. Chuẩn hóa về phân lớp đối tượng, kiểu đối tượng
a. Chuẩn hóa phân lớp đối tượng
+ Vấn đề: Dữ liệu bản đồ ở định dạng *dgn, các nhóm đối tƣợng khác nhau theo quy định phải ở các lớp riêng biệt nhƣng trên bản đồ lại cùng thuộc một lớp nhƣ nhãn thửa đất gồm ba thuộc tính số hiệu, loại đất, diện tích cùng thuộc kiểu Text và trên cùng một lớp là level 1. Vấn đề này gây khó khăn lớn cho việc gán thuộc tính từ nhãn cho cho các thửa đất sau khi chuyển đổi.
+ Giải pháp: Sau khi chuyển đổi nhãn thửa, lựa chọn các phần tử của nhãn thửa theo thuộc tính của nó, ví dụ loại đất là chữ (khơng phải số), diện tích là một số thập phân (có dấu chấm: „.‟), số hiệu thửa đƣợc bắt đầu bằng một số nguyên. Sau khi chọn lọc đƣợc từng loại phần tử, xuất chúng ra thành các lớp riêng biệt.
+ Thực hiện: Với các phần tử diện tích của nhãn thửa, sử dụng công cụ Select
By Attribute tách lọc các đối tƣợng dạng text có chứa dấu chấm “.” rồi dùng cơng cụ Export Data xuất dữ liệu thành lớp “nhan_DT”.
Hình 3.4.Bình 3.4.iin thành lhãn ththành l.có chứa dấu chấm “.” rồi dùng
công cụ
Đối với các phần tử về loại đất của nhãn thửa, sắp xếp trƣờng Text của lớp nhãn thửa sau khi chuyển đối theo thứ tự bằng công cụ Sort Ascending rồi dùng
chuột chọn tất cả các đối tƣợng có Text bắt đầu bằng một ký tự khơng phải là chữ số, sau đó xuất dữ liệu thành lớp “nhan_LD”. Trƣờng dữ liệu cịn lại sẽ chứa thơng tin về số hiệu, xuất dữ liệu sang lớp “nhan_SH”.
+ Kết quả: Nhãn thửa trong Microstation thuộc cùng một lớp, sau khi thực
hiện chuẩn hóa đƣợc phân lớp trong ArcGIS chuyển đổi thành 3 lớp riêng biệt: - Nhan_DT: dạng mơ tả (Annotation) chứa thuộc tính về diện tích. - Nhan _SH: dạng mơ tả (Annotation) chứa thuộc tính về số hiệu.
Formatted: Normal, Centered, Space
After: 6 pt
Formatted: Font: (Default) Times New
Roman, 13 pt, Italic, No underline, Font