1 .Tính cấp thiết của đề tài
8. Cấu trúc của luận văn
2.2 Xây dựng quy trình chuẩn hóa CSDL hiện trạng sử dụng đất thành phố Hả
2.2.4 Quy trình chuẩn hóa CSDL hiện trạng sử dụng đất
Hình 2.1: Quy trình cơng nghệ chuẩn hóa CSDL hiện trạng sử dụng đất
Bản đồ địa hình, bản đồ hiện trạng sử dụng đất (dạng số *.dgn)
Các tài liệu khác: số liệu thống kê, các thông tin thuộc tính….
Xây dựng danh mục đối tượng CSDL SDĐ cấp xã tỷ lệ 1/5000
Kiểm tra lại yêu cầu kỹ thuật bản đồ số trong phần mềm Microstation
Thiết kế lược đồ UML CSDL SDĐ cấp xã tỷ lệ 1/5000
Chuyển lược đồ UML sang XML và dạng Geodatabase trong Arcgis
Nhập dữ liệu sử dụng đất vào CSDL geodatabase
Nhập thơng tin thuộc tính, xây dựng metadata, kiểm tra chất lượng
CSDL SDĐ
Mã hóa XML trao đổi dữ liệu SDĐ
Trình bày dữ liệu sử dụng đất
Yêu cầu kỹ thuật của việc chuẩn hóa dữ liệu sử dụng đất
b) Mục tiêu chất lượng dữ liệu hiện trạng SDĐ
Từ nguồn tài liệu chính là các bản đồ số dạng *.dgn (địa hình, sử dụng đất) chuyển về dạng cơ sở dữ liệu hiện trạng sử dụng đất theo các tiêu chuẩn ISO/TC211 đã lựa chọn để đáp ứng các mục tiêu sau:
- Tổng hợp hệ thống hóa và thống nhất các nguồn thông tin để đưa vào xây dựng CSDL sử dụng đất phục vụ quy hoạch phát triển kinh tế.
- Xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ tham mưu cho các cấp lãnh đạo trong việc quản lý, khai thác, quy hoạch sử dụng đất quản lý và phát triển kinh tế, xã hội.
- Có khả năng trao đổi hoặc liên kết với các CSDL HTTĐL khác để phục vụ đa mục đích.
c) Biên tập dữ liệu bản đồ số trong phần mềm Microstation
Dữ liệu bản đồ số trong phần mềm microstation được xây dựng theo quy phạm thành lập bản đồ số, phục vụ chính cho việc in trên giấy nên phải tuân theo các nguyên tắc trình bày bản đồ. Để phục vụ cho chuyển đổi thành CSDL thì bản đồ số cần phải biên tập lại một số nội dung cho phù hợp và thuận tiện trong quá trình chuyển đổi dữ liệu.
Kiểm tra tiếp biên dữ liệu
Phải tiếp biên các loại đối tượng hình học giữa các mảnh bản đồ lân cận theo nguyên tắc tiếp biên của bản đồ địa hình.
Làm sạch dữ liệu
Sử dụng các công cụ làm sạch dữ liệu tự động như: MRFCLEAN, MRFLAG... để loại bỏ những lỗi số hóa.
Tách lớp nội dung
Căn cứ vào danh mục các đối tượng địa lý trong CSDL sử dụng đất ở đã xây dựng, tiến hành tách lớp nội dung trong các file bản đồ địa hình và bản đồ sử dụng đất thành các file tương ứng với các đối tượng trong danh mục CSDL sử dụng đất.
Bảng2.1: Phân lớp các đối tượng trong Microstation
Lớp ranh giới (Ranhgioi.dgn) trong bản đồ số microstation
Địa giới
(lớp đối tượng trong CSDL) Địa giới (DiaGioi.dgn) - Lớp Địa giới (tỉnh, huyện, xã) Mốc giới (MocGioi.dgn) - Lớp Mốc giới (tỉnh, huyện, xã) Địa phận (DiaPhan.dgn): Đóng vùng
địa phận huyện, xã
- Lớp Địa phận hành chính (huyện, xã)
d) Thiết kế lược đồ ứng dụng UML cho CSDL hiện trạng sử dụng đất
Lược đồ ứng dụng dữ liệu sử dụng đất là lược đồ quy định cách thức tổ chức các đối tượng trong CSDL hiện trạng sử dụng đất được quy định trong danh mục các đối tượng CSDL sử dụng đất.
Lược đồ ứng dụng dữ liệu sử dụng đất được áp dụng để xây dựng mơ hình cấu trúc dữ liệu vật lý trong giai đoạn thiết kế cấu trúc dữ liệu để xây dựng dữ liệu, trao đổi dữ liệu địa lý dưới dạng các lược đồ ứng dụng GML phục vụ trao đổi dữ liệu địa lý.
Bảng 2.2: Giải thích các gói UML
TT Tên gói Tên chủ đề dữ
liệu Mô tả
1 CSDL_SDD Cơ sở dữ liệu sử dụng đất
Gói này chỉ chứa đối tượng trừu tượng bao gồm một số thuộc tính chung cho tất cả các loại đối tượng địa lý khác. Tất cả các đối tượng địa lý trong các gói khác sẽ kế thừa các thuộc tính của đối tượng trong gói này
2 KhongCheTracDia Khống chế trắc địa
Quy định cấu trúc dữ liệu của các kiểu đối tượng địa lý trong chủ đề khống chế trắc địa
3 DiaGioi Địa giới
Quy định cấu trúc dữ liệu của các kiểu đối tượng địa lý trong chủ đề địa giới
4 DiaHinh Địa hình
Quy định cấu trúc dữ liệu của các kiểu đối tượng địa lý trong chủ đề địa hình
5 DiaDanh Địa danh
Quy định cấu trúc dữ liệu của các kiểu đối tượng địa lý trong chủ đề địa danh
6 ThuyHe Thủy hệ
Quy định cấu trúc dữ liệu của các kiểu đối tượng địa lý trong chủ đề thủy hệ
7 GiaoThong Giao thông
Quy định cấu trúc dữ liệu của các kiểu đối tượng địa lý trong chủ đề giao thơng
TT Tên gói Tên chủ đề dữ
liệu Mô tả
8 HaTangDanCu Hạ tầng dân cư
Quy định cấu trúc dữ liệu của các kiểu đối tượng địa lý trong chủ đề hạ tầng dân cư
9 HaTangKyThuat Hạ tầng kỹ thuật
Quy định cấu trúc dữ liệu của các kiểu đối tượng địa lý trong chủ đề hạ tầng kỹ thuật
10 SuDungDat Sử dụng đất
Quy định cấu trúc dữ liệu của các kiểu đối tượng địa lý trong chủ đề sử dụng đất
Có nhiều phần mềm và công cụ để thiết kế mơ hình cấu trúc dữ liệu địa lý bằng ngơn ngữ mơ hình hóa thống nhất (UML) như Microsoft Visio hay Rational Rose. Phần mềm ArcGis của hãng Esri có cơng cụ CaseTool cho phép tạo cấu trúc CSDL địa lý bằng ngơn ngữ mơ hình hóa thống nhất UML trong phần mềm Visio.
Trong luận văn này sử dụng phần mềm Rational Rose để xây dựng mơ hình hóa thống nhất UML.
Rational Rose là một công cụ lập mơ hình trực quan mạnh giúp phân tích và thiết kế các hệ thống phần mềm hướng đối tượng. Nó được dùng để lập mơ hình hệ thống trước khi viết mã (code) giúp người sử dụng có thể bắt kịp những thiếu sót về thết kế, trong khi việc chỉnh sửa chúng vẫn chưa tốn kém.
Rational Rose bao gồm tất cả các sơ đồ UML, các actor, các use case, các đối tượng, các lớp, các thành phần... Nó mơ tả chi tiết nội dung mà hệ thống sẽ gộp và cách nó sẽ làm việc. Một mơ hình của Raional Rose chứa đựng các sơ đồ khác nhau cho phép người sử dụng xem hệ thống từ các góc nhìn khác nhau.
Hình 2.3: Giao diện phần mềm Rational Rose
Các đối tượng trong lược đồ UML sẽ được tổ chức theo danh mục đối tượng CSDL sử dụng đất. Thiết kế mơ hình cấu trúc dữ liệu sử dụng đất Phường Hải Tân gồm 8 gói UML (8 Feature Dataset) bằng việc sử dụng các biểu đồ lớp và các quy luật thiết kế lược đồ UML trong Rational Rose.
Khi tạo trường thuộc tính của một lớp phải quy định kiểu dữ liệu và các miền giá trị cho các thuộc tính (tagged value).
Các liên kết trong mơ hình UML thể hiện mối liên hệ giữa các lớp đối tượng. Các liên kết lớp này chỉ được tạo ra giữa các là UML theo 4 mối quan hệ: Tổng quát hóa, kết tập, tổ hợp và phụ lục.
e) Chuyển mơ hình cấu trúc dữ liệu UML sang dạng Geodatabase trong phần mềm ARCGIS
Đặc điểm nổi bật của mơ hình hướng đối tượng UML là có thể dễ dàng chuyển đổi mơ hình thành dạng ngơn ngữ đánh dấu mở rộng XML và ngôn ngữ
đánh dấu địa lý GML- một chuẩn mở để giải quyết bài tốn tương thích dữ liệu GIS từ nhiều nguồn và cấu trúc dữ liệu khác nhau.
Thiết kế lược đồ UML sử dụng đất bằng công cụ Casetool trong ArcGis tương ứng với cấu trúc Geodatabase, FeatureDataset, Feature Class... trong ArcGis.
Để có thể chuyển mơ hình dạng UML thành Geodatabase phải chuyển về một ngôn ngữ trung gian là XMI (XML Metadata Interchange). XMI cho phép chuyển đổi mơ hình UML thành dạng file XML (ngôn ngữ đánh dấu mở rộng). XML cho phép người sử dụng định nghĩa nội dung của các tài liệu bằng cách tạo đuôi mở rộng theo ý người sử dụng. Sau khi chuyển lược đồ UML sang dạng XML, cần kiểm tra lại lỗi của mơ hình bằng cơng cụ Semantic Checker.
Hình 2.4: Các bước mơ hình hóa Geodatabase sử dụng UML
f) Nhập dữ liệu từ Microstation vào Geodatabase trong ARCGIS
Nguồn dữ liệu đầu vào là dạng *.dgn của Microstation đã được tách lớp và chuẩn hóa theo các yêu cầu kỹ thuật chuẩn hóa dữ liệu trong phần mềm Microstation.
Một số phương pháp nhập dữ liệu từ Microstation sang dạng Geodatabase như: Simple Arcatalog Loader; công cụ Import trong ArcToolbox. Các công cụ này cho phép nhập các dữ liệu ở dạng như shapefile, Cad file, Info Table,... vào các Feature Class theo danh mục các đối tượng sử dụng đất đã xây dựng trong Geodatabase.
Hiện nay có một số đơn vị đã xây dựxng các công cụ chuyển đổi tự động, trong đó các đối tượng dữ liệu sử dụng đất trong Microstation được gắn mã MsLink và ánh xạ sang dạng feature class theo danh mục các đối tượng sử dụng đất đã xây dựng trong Geodatabase. Luận văn này sử dụng phương pháp thủ công nhập dữ liệu từ Microstation vào Geodatabase trong ArcGis.
Mơ hình dữ liệu hiện trạng sử dụng đất sau khi được thiết lập dưới dạng Geodatabase trong Arcgis thì đây mới là các file rỗng mà chưa có dữ liệu. Ta phải nhập lần lượt tất cả các đối tượng thuộc các nhóm lớp đã được phân tách vào các lớp đối tượng của cơ sở dữ liệu sử dụng đất trong Arcgis.
g) Nhập thơng tin thuộc tính cho các đối tượng trong Geodatabase
Dựa vào các thông tin được thu thập qua tài liệu và qua q trình đo vẽ ngồi thực địa để nhập thơng tin thuộc tính cho các lớp thơng tin của CSDL sử dụng đất. Các thông tin sau khi được thu thập và cập nhật phải đảm bảo tính chân thực, chính xác tại thời điểm cung cấp thơng tin. Mức độ chính xác của thơng tin phải được ghi rõ trong phần siêu dữ liệu. Các trường thuộc tính, kiểu dữ liệu của thuộc tính và miền giá trị của thuộc tính đã được thiết kế trong lược đồ UML, do đó xuất sang dạng Geodatabase, các Feature Class đã có các trường thuộc tính này.
h) Xây dựng siêu dữ liệu cho các đối tượng sử dụng đất
Theo tiêu chuẩn ISO 19115, nội dung của siêu dữ liệu địa lý (metadata) cho cơ sở dữ liệu thông tin địa lý phải bao gồm các nội dung sau:
- Nhóm thơng tin mơ tả về siêu dữ liệu địa lý - Nhóm thơng tin mơ tả hệ quy chiếu hệ tọa độ - Nhóm thơn tin mơ tả dữ liệu địa lý
- Nhóm thơng tin mơ tả quy trình và phương pháp phân phối dữ liệu địa lý Các thơng tin này có thể được xây dựng thành một file riêng độc lập với CSDL hoặc có thể xây dựng trên giao diện metadata của ArcCatalog.
Siêu dữ liệu phải được mã hóa theo lược đồ XML và lưu thành tệp tài liệu XML cho mỗi đơn vị siêu dữ liệu địa lý.
i) Kiểm tra chất lượng CSDL hiện trạng SDĐ
Kiểm tra quan hệ không gian topology
Các đối tượng địa lý khi xây dựng trong Microstation thường được xây dựng theo kiểu dạng spaghetti, khơng có quan hệ khơng gian topology. Chính vì vậy khi chuyển đổi dữ liệu sang dạng Feature Class trong CSDL phải xây dựng lại quan hệ không gian topology giữa các đối tượng.
Các đối tượng trong CSDL sử dụng đất phải tuân theo các quy luật không gian địa lý:
+ Trong lớp sử dụng đất thì các khoanh vi đất khơng được chồng đè lên nhau và khơng có lỗ hổng.
+ Các đối tượng điểm thuộc các lớp hạ tầng dân cư, hạ tầng kỹ thuật phải nằm trong khoanh vi của các loại đất tương ứng. Thí dụ: Trạm y tế phải nằm trong khoanh vi sử dụng đất là: DYT (đất y tế).
+ Các đối tượng cầu, hầm giao thông phải nằm trên đoạn đường giao thông và đoạn đường giao thông phải đi qua đối tượng hầm, cầu.
+ Các trạm biến thế và các cột điện phải nằm trên đường dây tải điện. + Các đường bình độ khơng được giao nhau.
+ Đường địa giới đi qua mốc giới.
+ Ranh giới địa phận hành chính phải trùng khí với đường địa giới cấp tương ứng.
Các kiểu quan hệ Topology đã được định nghĩa trước [13]
1. Khơng có đỉnh treo
2. Không được chồng đè
3. Không giao cắt
4. Không giao hoặc tiếp xúc trong
5. Không tồn tại nút bậc hai
6. Không tự đè
8. Không phải là đối tượng đơn
9. Điểm đầu điểm cuối phải trùng với một đối tượng điểm của lớp khác
10. Phải chứa trong đối tượng thuộc lớp khác
11. Không chồng đè
12. Khơng có lỗ hổng
13. Phải chứa điểm
14. Ranh giới của vùng phải trùng với đường biên
15. Phải được bao phủ bởi một lớp đối tượng khác
16. Không được bao phủ bởi một lớp đối tượng khác
17. Ranh giới của vùng phải được bao phủ bởi ranh giới của vùng khác
18. Phải bao phủ đối tượng thuộc lớp khác
19. Phải trùng khít
20. Phải trùng với đường biên của một đối tượng khác
21. Khoảng cách giữa các đỉnh phải lớn hơn khoảng sai số
22. Phải trùng với điểm đầu điểm cuối của một đối tượng đường
23. Phải nằm trên đường thẳng
24. Phải nằm trên ranh giới
Kiểm tra chất lượng dữ liệu hiện trạng sử dụng đất
Phương pháp đánh giá chất lượng là dựa vào các yêu cầu chất lượng dữ liệu sử dụng đất đã đặt ra. Có thể lựa chọn cách đánh giá chất lượng trực tiếp hoặc gián tiếp. Kiểm tra toàn bộ dữ liệu hoặc kiểm tra theo mẫu.
Báo cáo chất lượng dữ liệu hiện trạng sử dụng đất
Sau khi kiểm tra chất lượng dữ liệu phải báo cáo lại về mức độ chất lượng của từng đối tượng địa lý theo các tiêu chuẩn yêu cầu.
k) Trình bày CSDL hiện trạng sử dụng đất
Với dữ liệu bản đồ, việc trình bày được thực hiện ngay trên dữ liệu đó. Vì vậy khi ta thay đổi cách thức trình bày cũng sẽ làm thay đổi nội dung của dữ liệu. Điều này làm hạn chế phạm vi sử dụng của dữ liệu. Tiêu chuẩn ISO 1900 quy định:
- Thơng tin trình bày dữ liệu địa lý phải được lưu trữ độc lập với tập dữ liệu địa lý.
- Một tập dữ liệu địa lý có thể được trình bày theo nhiều cách khác nhau mà khơng làm thay đổi nội dung dữ liệu.
Để thuận tiện cho việc hiển thị và ra bản in, cơ sở dữ liệu sử dụng đất được trình bày theo các quy định trình bày của bản đồ sử dụng đất chính quy trong "ký hiệu bản đồ hiện trạng sử dụng đất" do Bộ Tài nguyên và Môi trường xuất bản. Tuy nhiên ký hiệu bản đồ trong ArcMap sẽ không tương ứng với các ký hiệu sử dụng đất trong Microstation nên phải thiết kế lại hệ thống ký hiệu. Việc này được thực hiện với công cụ Style Manager trong ArcMap.
l) Mã hóa trao đổi dữ liệu hiện trạng sử dụng đất
Thông thường khi hai hệ thống trao đổi dữ liệu với nhau, dữ liệu địa lý sẽ được chuyển đổi thành một định dạng chung mà cả hai hệ thống đều hiểu được. Tức là chúng phải được mã hóa theo một phương pháp chung. Phương pháp mã hóa này gọi là quy tắc mã hóa dữ liệu địa lý trong trao đổi dữ liệu. Hai hệ thống chỉ có thể trao đổi dữ liệu với nhau khi thỏa mãn những điều kiện sau:
+ Có thể cùng chuyển đổi về một lược đồ ứng dụng chung + Phải cùng sử dụng chung một quy tắc mã hóa
+ Phải cùng sử dụng một giao thức truyền thông
Trong lược đồ ứng dụng UML của CSDL hiện trạng sử dụng đất, các kiểu đối tượng sẽ được mã hóa thành dạng XML để thuận tiện cho việc trao đổi dữ liệu và chia sẻ trên các hệ quản trị CSDL khác nhau.
CHƯƠNG 3. CHUẨN HÓA CSDL HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT THÀNH PHỐ HẢI DƯƠNG