1.2.1. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng tổng qt hóa tự động trên thế giới
Từ khoảng những năm 1970 trở lại đã có nhiều nỗ lực của các chuyên gia toán học, địa lý, bản đồ và công nghệ thông tin để phát triển các phương pháp, giải thuật, công cụ TQH tự động. Các công cụ TQH tự động trong thời kỳ đầu được xây dựng chủ yếu nhằm mục đích giảm nhẹ lao động trong thành lập bản đồ bằng cách mô phỏng các thao tác TQH trong thành lập bản đồ truyền thống. Hiện, đang có hai xu hướng rõ rệt trong nghiên cứu TQH tự động. Trong khi TQH bản đồ (cartographic generalisation) cịn gọi là TQH hình học, có mục đích chính là thành lập bản đồ, chú trong nhiều hơn đến việc thể hiện các đối tượng theo các qui tắc của
bản đồ học truyền thống thì các nghiên cứu về TQH mơ hình (model generalisation, database generalisation) có mục đích tạo ra các gói, tập dữ liệu từ CSDL ban đầu.
Trước đây, các nghiên cứu về TQH tự động tập trung vào xây dựng các giải thuật và công cụ dành cho TQH hình học, mô phỏng thao tác của kỹ thuật viên. Chẳng hạn, các giải thuật TQH các yêu tố hình tuyến độc lập như giải thuật làm trơn đường Douglass-Peuker(1973) và giải thuật approximation cỉa Li-Openshaw (1993) đã được áp dụng trong nhiều phần mềm thương mại. Có thể kể đến một số cơng trình nghiên cứu quan trọng, có nhiều ảnh hưởng đối với các nghiên cứu lý thuyết và ứng dụng TQH tự động như McMaster và Shea-Generalizatinon in Digital Catorgraphy (1992) trình bày một cách có hệ thống các vấn đề TQH với bản đồ số. GIS and Generalization: Methodology and Practice (Muller, Weibel và nnc, 1995) đề cập đến mới liên hệ giữa bản đồ và hệ thống thông tin địa lý, vai trò của TQH trong xây dựng và duy trì CSDL. Causes and Consequences of Map Generalisation (1998) là cơng trình nghiên cứu tương đối sâu về một số yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng TQH bản đồ và dữ liệu số.
Trên thế giới đã có một số cơng ty phát triển phần mềm liên quan đến TQH tự động như: ESRI, Intergraph (Mỹ), LaserScan (Anh), Sibegeoinform (Nga) và Lorence (Pháp).
Một số phần mềm TQH các yếu tố địa lý như ArcGIS của hãng ESRI, Lorik của hãng Lorence đã được ứng dụng rộng rãi trong quy trình sản xuất bản đồ. Các cơng cụ TQH có sẵn trong các phần mềm thương mại được nhiều cơ sở sản xuất nghiên cứu quan tâm ứng dụng để giảm bớt chi phí và nâng cao chất lượng thành lập bản đồ số.
1.2.2. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng tổng quát hóa tự động tại Việt Nam
Tại Việt Nam, đã có một số nghiên cứu đánh giá các phần mềm TQH bản đồ hiện có và tình hình áp dụng tại các cơ quan đo đạc bản đồ trên thế giới. Nghiên cứu quy trình TQH bản đồ thủ công, xác định khả năng tự động hóa, đề ra các nguyên tắc TQH với mục đích xây dựng quy trình ứng dụng các phần mềm nước ngồi cho TQH thành lập bản đồ địa hình của Việt Nam.
Ngồi ra, các cơng cụ TQH có sẵn ở các phần mềm thương mại đã được các cơ sở sản xuất, nghiên cứu và ứng dụng để giảm bớt chi phí và nâng cao chất lượng thành lập bản đồ số. Tuy nhiên, các cơng cụ này cịn nhiều hạn chế, chủ yếu dành cho TQH các đối tượng độc lập, đòi hỏi sự can thiệp của kỹ thuật viên ở nhiều công đoạn. Việc TQH mạng lưới, đặc biệt là mạng lưới các đối tượng hình tuyến như giao thơng, thuỷ hệ, các đường cấu trúc địa hình… hay khi thể hiện các đặc điểm mật độ, phân bố, cấu trúc của toàn hệ thống phần lớn dựa vào kinh nghiệm chuyên môn và quan điểm thẩm mỹ của người biên tập.
Trong số cơng trình nghiên cứu tương đối sâu về TQH bản đồ có thể kể đến: + Báo cáo tổng kết chi tiết kết quả đề tài Nghiên cứu cơ sở lý luận và cơng nghệ thành lập bản đồ địa hình cơ bản ở Việt Nam ứng dụng cơng nghệ mơ hình số địa hình (Vũ Bích Vân và nnc, 1991), báo cáo đề cập đến đặc điểm và các yêu cầu về TQH trong thành lập bản đồ địa hình bằng phương pháp biên vẽ.
+ Đề tài nghiên cứu một số vấn đề về TQH bản đồ và ứng dụng trong các hệ thông tin địa lý (Đặng Văn Đức và nnc, 2003) tập trung vào các thuật toán tổng quát hóa dữ liệu raster.
+ Báo cáo kết quả đề tài nghiên cứu ứng dụng công nghệ TQH bản đồ địa hình theo cơng nghệ số cho dải tỷ lệ 1: 25 000 - 1: 50 000 (Nguyễn Thị Phương và nnc, 2006) đề cập đến một số vấn đề lý luận về TQH bản đồ địa hình theo hướng cơng nghệ số trên cơ sở ứng dụng các công cụ của phần mềm ArcGIS như chọn bỏ theo thuộc tính, giản lược đường, gộp vùng… dưới dạng một extention của ArcGIS 9.2.
+ Báo cáo kết quả đề tài “Tự động hóa thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất trên cơ sở thông tin bản đồ địa chính số” (Vũ Xuân Cường và nnc, 2009) tập trung vào ứng dụng các công cụ tổng quát hóa vùng cho thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất và thử nghiệm phần mềm hỗ trợ ghép biên tự động, gộp vùng, giản lược đường bao và biên tập khung bản đồ trong thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất từ các tư liệu địa chính.
+ Báo cáo tổng kết của đề tài cấp bộ Nghiên cứu cơ sở khoa học TQH bản đồ tự động và xây dựng phần mềm TQH bản đồ từ dữ liệu bản đồ địa hình tỷ lệ lớn hơn (Đồng Thị Bích Phương và nnc, 2009) đã tập trung nghiên cứu cơ sở khoa học
của TQH các đối tượng dạng tuyến, nghiên cứu đánh giá các thuật tốn TQH đã cơng bố và các công cụ TQH trong các phần mềm từ đó xây dựng thuật toán và phần mềm TQH tự động bản đồ mạng lưới các yếu tố dạng tuyến phù hợp với thực tế Việt Nam.
+ Bài báo đăng trên tạp chí KHKT Mỏ-Địa chất số 44 Tự động tổng quát hóa bản đồ (Fan Hong, Trần Quỳnh An, 2013) đã trình bày về ý nghĩa của tự động TQH bản đồ, mô tả thực nghiệm về việc xây dựng phần mềm xử lý tự động vấn đề dịch vị của các đối tượng bản đồ trong quá trình tự động TQH bản đồ đa tỷ lệ.
Như vậy, các nghiên cứu trong nước đã bổ sung rất nhiều mơ hình ứng dụng giải quyết các vấn đề về TQH. Tuy nhiên, các giải pháp TQH tự động trong xây dựng, quản lý và khai thác, cập nhật các CSDL, đặc biệt là thành lập bản đồ địa hình các tỷ lệ trung gian từ CSDL vẫn còn tương đối hạn chế, mức độ tự động hóa chưa cao.
Chương 2. ỨNG DỤNG THUẬT TỐN TRONG TỔNG QT HĨA YẾU TỐ ĐỊA LÝ XÂY DỰNG BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH