4. Ý nghĩa của đề tài
1.5.3Nội dung các bước trong quy trình
* Nhập dữ liệu
Các nguồn dữ liệu sử dụng trong GIS xuất phát từ các nguồn khác nhau, nhiều dạng khác nhau và được lưu trữ dưới nhiều dạng khác nhau. GIS cung cấp các công cụ và phương pháp để kết hợp, tổng hợp những dữ liệu dạng này vào một dạng chung nhất phù hợp cho xử lý và khai thác sử dụng cho đa mục đích. Các bước nhập dữ liệu như sau:
* Xác định hệ tọa độ
Để cơ sở dữ liệu xây dựng có ích cho việc phân tích địa lý, toàn bộ dữ liệu địa lý phải được nhập vào trong cùng một hệ toạ độ thông qua việc xác định các điểm khống chế địa lý trong hệ toạ độ chung đó.
Các bước trong việc xác định hệ toạ độ:
- Chọn dữ liệu nguồn. Các dữ liệu nguồn cho cơ sơ dữ liệu có thể là bản đồ giấy mà từ đó ta số hoá hay dữ liệu số từ các hệ thống khác. Có nhiều loại yếu tố mà bạn phải khảo sát khi chọn dữ liệu gốc để thoả mãn các yêu cầu đặt ra.
- Xác định lưới chiếu bản đồ cho cơ sở dữ liệu. Khi lựa chọn lưới chiếu lưu trữ cơ sở dữ liệu bạn cần lưu ý đến phép chiếu của dữ liệu gốc, các tính chất không gian cần bảo toàn và mục đích chính của cơ sở dữ liệu.
- Xác định các điểm khống chế trong hệ toạ độ chung. Đây thực chất là việc ghi nhận các điểm trên bản đồ mà ta đã biết vị trí của chúng trên mặt đất.
- Tạo lớp phủ các điểm Tic tổng thể. Trước khi số hoá các lớp thông tin trên bản đồ giấy ta phải tạo ra lớp phủ điểm Tic, cần có tối thiểu 4 điểm. Các lớp thông tin như đất, thuỷ hệ, giao thông... tập hợp lại thành một lớp phủ và tổ chức như là một mảnh bản đồ thực tế.
* Hoàn thiện và chuẩn hóa dữ liệu (Data Perpect and Standardize)
Việc hoàn thiện và chuẩn hóa dữ liệu bao gồm các yêu cầu sau: + Sửa chữa dữ liệu.
+ Lược bỏ bớt các đường nét số hóa. + Cắt xén, sửa chữa các đường polygon. + Tiếp biên giữa các mảnh bản đồ + Tính chuyển các lưới chiếu bản đồ.
+ Hợp nhất các dữ liệu số hóa và các tệp tin thành một CSDL số chung. + Chuyển đổi dữ liệu raster sang vector.
+ Nối kết các đối tượng dạng vùng với các bảng thuộc tính. + Tính toán khoảng cách của các buffer.
+ Biên tập dữ liệu theo các quy định của GIS.
+ Gán thuộc tính phi không gian vào thuộc tính không gian của dữ liệu.
+ Liên kết các đối tượng cùng thông tin thuộc tính giữa các mảnh bản đồ với nhau.
- Các sai số của dữ liệu
Sai số có thể xuất hiện trong quá trình nhập dữ liệu. Các sai số này gồm:
+ Dữ liệu không gian không hoàn chỉnh: Tức là dữ liệu không gian bị bỏ sót các điểm, đường, hoặc vùng khi nhập dữ liệu thủ công. Khi quét bỏ sót dữ liệu thường ở dạng gián đoạn giữa xử lý chuyển đổi dữ liệu raster và vector.
+ Dữ liệu không gian ở sai vị trí: Có thể sắp xếp theo thứ tự từ sai số vị trí nhỏ sang sai số vị trí lớn. Dạng này thường là kết quả của số hoá không cẩn thận, do sai số từ bản gốc hoặc do thay đổi tỷ lệ trong quá trình số hóa, cũng có thể là lỗi ở phần cứng hoặc phần mềm.
+ Dữ liệu không gian sai tỷ lệ: Nếu tất cả các dữ liệu bị sai tỷ lệ thì chủ yếu là do việc số hoá thực hiện sai tỷ lệ. Trong hệ thống vector tỷ lệ rất dễ thay đổi.
+ Dữ liệu không gian bị méo: Do khi số hoá sử dụng bản đồ nền không đúng tỷ lệ. Hầu hết các ảnh chụp hàng không không đúng tỷ lệ trên toàn bộ ảnh do góc nghiêng máy bay, do địa hình, do khoảng cách từ ống kính đến đối tượng khác nhau ở các phần khác nhau của một vùng, do méo hình kính vật, biến dạng phim ảnh... Tất cả các bản đồ giấy và văn bản đều gây ra các sai số do sự biến dạng của giấy, ảnh hưởng của thời tiết, các vết gấp...
Mặt khác sự chuyển đổi từ hệ thống tọa độ này sang hệ thống toạ độ khác cũng làm cho các toạ độ biểu thị sai.
+ Sự liên kết sai giữa dữ liệu không gian và dữ liệu phi không gian do mã nhận dạng sai được nhập vào trong khi mã hóa không gian.
- Kiểm tra dữ liệu
Cách tốt nhất để kiểm tra số liệu đã số hóa là đọc vào máy tính và vẽ lại chúng trên giấy bóng can cùng tỷ lệ như bản gốc. Hai bản đồ này đặt trùng lên nhau trên một bàn sáng và so sánh lần lượt từ trái qua phải và từ trên xuống dưới. Những dữ liệu bị mất và sai sót cục bộ dễ dàng phát hiện và đánh dấu lại.
- Sửa chữa dữ liệu
Hầu hết việc sửa chữa dữ liệu rất tốn thời gian và thường lâu hơn thời gian nhập dữ liệu. Những giá trị thuộc tính sai hay những sai sót không gian trên bản đồ được sửa chữa bằng cách thay đổi giá trị của những ô sai. Nếu có nhiều ô sai cần số hoá lại ghi đè lên dữ liệu cũ.
- Cập nhập dữ liệu
Nhiều thông tin địa lý thay đổi theo thời gian như những thay đổi về ranh giới hành chính, biên giới sử dụng đất, những thay đổi về mạng lưới giao thông... Khi đó, cần thay đổi lại cơ sở dữ liệu và đó chính là công việc cập nhập cơ sở dữ liệu. Cập nhập thường bao gồm việc khảo sát lại và xử lý các thông tin mới. Có một số thông tin ví dụ bề mặt trái đất có thể thay đổi rất chậm nhưng trong đó có một vài thay đổi rất quan trọng nên cần bổ sung cả những thông tin này dù rất nhỏ. Mặt khác cũng cần thay đổi những dữ liệu phi không gian liên kết với các dữ liệu không gian mới cập nhập. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Chuẩn hóa dữ liệu
Như đã nói ở trên, khi dữ liệu nhập vào đã hoàn thiện, ta tiến hành tách dữ liệu ra thành các file riêng biệt để thuận tiện cho việc chuẩn hóa, các file đó bao gồm: Cơ sở, Địa giới, Dân cư, Giao thông, Thủy hệ, Phủ bề mặt, Địa hình. Sau đó ta tiến hành xử lý, biên tập dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính theo những quy định chuẩn của mô hình dữ liệu để chuẩn bị cho việc cập nhật vào cơ sở dữ liệu.
Tiếp đó ta gắn thuộc tính phi không gian vào thuộc thuộc tính không gian của mỗi đối tượng địa lý và liên kết các đối tượng cùng thuộc tính nằm trên các mảnh bản đồ lại với nhau. GIS sử dụng phương pháp chung để liên kết hai loại dữ liệu trên thông qua bộ xác định hay chỉ số Index, đảm bảo cho mỗi đối tượng bản đồ đều được gắn các thông tin thuộc tính, phản ánh đúng hiện trạng và các điểm riêng biệt của đối tượng. Đồng thời qua đó người sử dụng dễ dàng tra cứu, tìm kiếm và chọn lọc các đối tượng theo yêu cầu.
* Lưu trữ và quản lý dữ liệu (Data Management) - Quản lý dữ liệu
Các đối tượng trên mặt đất được thể hiện trên bản đồ trong một mặt phẳng thông qua các đối tượng điểm, đường, vùng. Hệ tọa độ mặt phẳng (x,y) Đềcác (Cartesian) được dùng để quy chiếu các đối tượng bản đồ tương ứng với các vị trí của chúng trên mặt đất.
Trong phần mềm ArcGIS mỗi điểm được lưu trữ bằng một cặp tọa độ (x,y). Các đường (cung) được lưu trữ bằng một dãy các cặp tọa độ (x,y). Các vùng được ghi thành một dãy các cặp tọa độ (x,y) xác định các đoạn thẳng bao quanh vùng đó. Với các cặp tọa độ (x,y) ta có thể biểu diễn các điểm, đường, vùng như một dãy các tọa độ thay cho hình ảnh hoặc đồ thị của chúng. Các tọa độ này sẽ được lưu trữ và quản lý như một tập hợp các số giá trị của (x,y) trong máy tính.
Các giá trị tọa độ bản đồ có thể được biểu diễn bằng các đơn vị của trang bản đồ như “inch”, “cm”, “m” dùng để đo các khoảng cách trên bản đồ bằng thước đo. Nhưng các bản đồ trong công nghệ GIS lại thường sử dụng các hệ tọa độ gắn liền với thế giới thực và được quy chiếu trên một mặt phẳng. Các giá trị tọa độ này biểu diễn một vị trí thực của các đối tượng trên bề mặt Trái đất trong một hệ toạ độ nhất định.
- Lưu trữ dữ liệu
Việc xây dựng một cơ sở dữ liệu số tốn kém và mất thời gian, thực chất đó là việc chuyển đổi thông tin số hoá trong máy ra các môi trường nhớ cố định để được bảo vệ tốt hơn. Trong hầu hết các trường hợp, dữ liệu được lưu giữ trong các môi trường từ như băng từ, đĩa từ...
Dữ liệu thuộc tính được lưu dữ theo mô hình dữ liệu quan hệ (Relational Database Model), đây là mô hình phổ biến nhất và được nhiều hệ quản trị cơ sở dữ liệu nổi tiếng nhất hiện nay sử dụng.
Cơ sở dữ liệu thường được thể hiện theo 3 chiều:
+ Chiều ngang: Do bản đồ thể hiện bề mặt của một vùng nào đó trên trái đất. Tuy nhiên để lưu trữ trong cơ sở dữ liệu ta không thể lưu trữ toàn bộ trong cùng một file được. Vì vậy, chúng ta phải quản lý phân mảnh mặc dù nó vẫn được coi là liên tục. Việc phân mảnh và ghép mảnh được thực hiện chính xác trang hệ thống thông tin địa lý.
+ Chiều dọc: Mô tả phân lớp thông tin. Trên một bề mặt, có rất nhiều thông tin khác nhau, những thông tin đó được quản lý trong cơ sở dữ liệu theo nguyên tắc phân lớp. Mỗi lớp biểu diễn một loại đối tượng: lớp nhà, lớp giao thông, lớp sông ngòi, lớp lưới điện...
* Phân tích dữ liệu (Data Analysis and Retrieval)
GIS là hệ thống rất thuận tiện để sản xuất các bản đồ số ở các tỷ lệ khác nhau. Với các phép chiếu khác nhau, với cách thể hiện đa dạng, mang tính mỹ thuật về đường nét và màu sắc. Nhưng sức mạnh và hiệu quả chính của GIS là ở chỗ GIS là công cụ phân tích. Các công cụ phân tích của GIS được xây dựng trên cơ sở các phép toán phân tích. Hiện nay công cụ đó ngày càng được mở rộng, phát triển phụ thuộc vào các chuyên môn ứng dụng khác nhau. Chính điều đó thể hiện tính phổ biến, tính hiệu quả, hệ thống mở của GIS.
Các phép toán phân tích ngày càng được mở rộng, phát triển nhiều và mạnh thêm. Ta có thể nhìn nhận chúng theo ba chức năng tổng quát nhất là:
- Hỏi đáp dữ liệu (Database Query): Chọn ra các dữ liệu trong cơ sở dữ liệu theo các biểu thức tìm kiếm. Điểm khác biệt so với hỏi đáp dữ liệu truyền thống là các biểu thức tìm kiếm có chứa các phép toán không gian. Về bản chất, hỏi đáp dữ liệu không sinh ra các dữ liệu mới.
- Tạo ra các bản đồ dẫn xuất (Derivative Mapping): Tạo ra các đối tượng mới từ các dữ liệu đã tồn tại trong cơ sở dữ liệu địa lý qua những mối quan hệ giữa các đối tượng hiện tượng. Trong các hệ GIS hiện đại, những mối quan hệ đó được mô tả bằng các biểu thức có chứa các phép toán không gian. Khả năng này rất hiệu quả để tạo ra bản đồ chuyên đề.
- Mô hình hóa quá trình (Process Modelling): Xây dựng mô hình hóa quá trình tức là ta mô tả quá trình đó theo không gian và thời gian bằng cơ sở dữ liệu và các phép toán thao tác cơ sở dữ liệu đó. Đó là những hiểu biết thực sự về các đối tượng, thấy trước được các quy luật phát triển của chúng. Khi đó hệ thống thông tin của ta thật sự là môi trường chịu sự tác động của các quy luật ngẫu nhiên và tất nhiên. Phép phân tích này thể hiện tính chuyên môn rất cao. Chỉ với những hiểu biết thực sự và khoa học về các đối tượng hiện tượng, biết được các mối quan hệ, các tác động qua lại giữa chúng với nhau ta mới mô hình hóa được sự phát triển của chúng. Ngoài ra các công cụ phần cứng cũng như phần mềm đủ mạnh là một yếu tố quan trọng, bởi vì để phản ánh được quá trình phát triển của các đối tượng hiện tượng thì đòi hỏi các thông tin về chúng phải mới, không lạc hậu. Chính vì vậy cơ sở dữ liệu phải được cập nhập thường xuyên. Hơn thế nữa các phép toán mô tả sự phát triển của các đối tượng hiện tượng theo thưòi gian thường rất phức tạp nên yếu tố cần thiết để thực hiện việc mô hình hóa quá trình là phải có được các công cụ phần cứng và phần mềm hiện đại.
* Xuất dữ liệu (Data Output)
Xuất dữ liệu là thao tác để biểu diễn lại dữ liệu đã được xử lý ở dạng cho người sử dụng hoặc ở dạng có thể chuyển đổi cho hệ thống máy tính khác.
Dữ liệu cho người sử dụng được xuất ra dưới dạng: - In ra các bản đồ theo đúng quy phạm từ dữ liệu số.
- Đưa ra các bảng biểu, đồ thị theo yêu cầu của người sử dụng. - Đưa ra các bản đồ chuyên đề phù hợp với mục đích sử dụng.
Dạng cho hệ thống khác có thể là băng từ mà hệ đó có thể đọc được hoặc truyền đi qua mạng truyền số liệu. Hầu hết các HTTTĐL đều có phần mềm để lựa chọn việc đưa dữ liệu ra.
Các thiết bị xuất dữ liệu ở dạng cho người sử dụng thường là màn hình, máy in, màn hình đồ họa hay máy vẽ. Các máy vẽ đều được xử lý bằng kỹ thuật raster hoặc vẽ đường vector .
CHƯƠNG 2
ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
2.1.1 Đối tượng nghiên cứu
- Các nguồn dữ liệu phục vụ xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý của tỉnh Bắc Kạn, bao gồm:
+ Lưới khống chế toạ độ, độ cao Nhà nước. + Tư liệu ảnh hàng không (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Tư liệu ảnh vệ tinh
+ Tư liệu bản đồ: Bản đồ địa hình tỷ lệ 1/250.000; Bản đồ địa hình tỷ lệ 1/100.000 UTM; Bản đồ địa hình tỷ lệ 1/50.000 UTM; Bản đồ địa hình tỷ lệ 1/50.000 GAUSS; Bản đồ địa hình tỷ lệ 1/50.000 hệ VN-2000; Bản đồ địa hình mới 1/10.000; Bản đồ địa chính cơ sở tỷ lệ 1/10.000
- Điều tra bổ sung các đối tượng địa lý, chuẩn hoá dữ liệu nền thông tin địa lý. - Nghiên cứu ứng dụng phần mềm Mapping - Office, ArcGIS để xây dựng và khai thác cơ sở dữ liệu phục vụ phát triển kinh tế - xã hội tỉnh Bắc Kạn.
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu
Xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý tỉnh Bắc Kạn tỷ lệ 1:5.000 (đối với khu vực thị xã Bắc Kạn), 1:10.000 (trên địa bàn toàn tỉnh).
2.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
2.2.1. Địa điểm: Đề tài được thực hiện tại Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Kạn. 2.2.2. Thời gian: Đề tài được tiến hành trong thời gian từ 8/2012 - 8/2013
2.3. Nội dung nghiên cứu
2.3.1. Đánh giá thực trạng số liệu, tài liệu phục vụ thành lập cơ sở dữ liệu thông tin địa lý của tỉnh Bắc Kạn
- Tình hình quản lý và sử dụng đường địa giới hành chính các cấp theo Chỉ thị 364/CP của Chính phủ trên địa bàn tỉnh Bắc Kạn
- Các mốc toạ độ, độ cao nhà nước trên địa bàn tỉnh. - Các loại bản đồ địa hình hiện có trên địa bàn tỉnh.
- Bản đồ địa chính cơ sở tỷ lệ 1:10.000 theo đơn vị hành chính xã.
2.3.2. Cập nhật, điều tra, bổ sung thông tin đối tượng địa lý
2.3.4. Xây dựng hoàn thiện cơ sở dữ liệu địa lý trên địa bàn tỉnh tỷ lệ 1:5.000,