BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT PHẠM VĂN LUẬN XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU NỀN ĐỊA LÝ TỶ LỆ 1/2000 HUYỆN SÔNG LÔ – TỈNH VĨNH PHÚC Ngành: Kỹ thuật trắc địa đồ Mã số: 60520503 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Nguyến Thế Công HÀ NỘI - 2013 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu kết nghiên cứu luận văn riêng tôi, trung thực chưa sử dụng để bảo vệ học vị Tơi xin cam đoan thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Hà Nội, ngày tháng 10 năm 2013 Tác giả Phạm Văn Luận LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học tập, nghiên cứu thực luận văn nhận giúp đỡ tận tình nhiều thầy cô giáo, cá nhân, quan, tổ chức Trước hết xin chân thành cảm ơn TS Nguyến Thế Công, người trực tiếp hướng dẫn tận tình giúp đỡ, động viên tơi suốt q trình nghiên cứu hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường đại học Mỏ - Địa chất, Ban chủ nhiệm phòng đào tạo sau đại học, ban chủ nhiệm khoa Trắc Địa, chuyên ngành Địa Chính; thầy giáo phịng sau đại học, khoa Địa Chính - Trắc Địa tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ nhiều mặt q trình học tập nghiên cứu hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm lãnh đạo, phịng kỹ thuật công nghệ, đồng nghiệp Công ty Tài nguyên – Môi trường biển thuộc Tổng công ty Tài ngun Mơi trường Việt Nam nhiệt tình giúp đỡ tơi q trình nghiên cứu đề tài hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn người thân bạn bè chia sẻ tơi khó khăn, động viên tạo điều kiện cho tơi học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn Tác giả Phạm Văn Luận MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU CHƯƠNG HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ GIS 1.1 Khái niệm hệ thông tin địa lý GIS 1.2 Các thành phần GIS 1.2.1 Thiết bị (phần cứng) 1.2.2 Phần mềm 1.2.3 Số liệu, liệu địa lý 1.2.4 Chuyên viên 1.2.5 Chính sách quản lý 1.3 Các đặc điểm hệ thống thông tin địa lý GIS 1.3.1 Khả chồng xếp đồ 1.3.2 Khả phân loại thuộc tính 10 1.3.3 Khả phân tích 10 1.4 Cấu trúc CSDL hệ thống thông tin địa lý GIS 11 1.4.1 Dữ liệu không gian 11 1.4.2 Dữ liệu thuộc tính 16 1.4.3 Mối liên kết liệu 18 1.5 Xử lý thông tin đồ kỹ thuật GIS 19 1.5.1 Cấu trúc thông tin đồ 19 1.5.2 Mơ hình phân lớp đối tượng 19 1.5.3 Chuẩn thông tin đồ 21 CHƯƠNG XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU NỀN ĐỊA LÝ TỶ LỆ 1:2000 23 2.1 Xây dựng sở liệu địa lý tỷ lệ 1:2000 từ ảnh hàng không 23 2.1.1 Khái niệm ảnh số trạm ảnh số 23 2.1.2 Quy trình cơng nghệ thành lập sở liệu địa lý tỷ lệ 1:2000 từ ảnh hàng không 29 2.2 Xây dựng sở liệu địa lý từ đồ địa hình tỷ lệ 1:2000 38 2.2.1 Bản đồ địa hình dạng số 38 2.2.2 Nội dung đồ địa hình tỷ lệ 1:2000 39 2.2.3 Nghiên cứu xây dựng CSDL TTĐL từ BĐĐH tỷ lệ 1:2000 43 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM XÂY DỰNG CSDL NỀN ĐỊA LÝ TỪ BĐĐH TỶ LỆ 1:2000 KHU VỰC HUYỆN SÔNG LÔ TỈNH VĨNH PHÚC 58 3.1 Hiện trạng thông tin tư liệu khu vực nghiên cứu 58 3.2 Các bước xây dựng sở liệu 58 3.3 Nhập liệu 59 3.4 Hoàn thiện chuẩn hóa liệu 62 3.5 Tích hợp liệu 75 3.6 Kiểm tra chất lượng liệu ArcGIS 84 3.7 Thành xây dựng sở liệu 94 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CÁC BẢNG STT Tên bảng Trang Bảng 2.1: Độ phân giải dung lượng thông tin 26 Bảng 2.2: Các tiêu chí đánh giá chất lượng liệu địa lý 52 Bảng 2.3: Các phương pháp đánh giá chất lượng liệu địa lý 54 Bảng 3.4 Thuộc tính Địa phận 66 Bảng 3.5 Thuộc tính Đường địa giới 67 Bảng 3.6 Thuộc tính Điểm độ cao 68 Bảng 3.7 Thuộc tính Đường bình độ 68 Bảng 3.8 Thuộc tính Đường bờ nước 69 Bảng 3.9 Thuộc tính Kênh Mương 70 Bảng 3.10 Thuộc tính Tim đường 71 Bảng 3.11 Thuộc tính Điểm dân cư 73 Bảng 3.12 Thuộc tính Khu Chức 73 Bảng 3.13 Thuộc tính Đường dây tải điện 73 Bảng 3.14 Thuộc tính Phủ bề mặt 74 Bảng 3.15 Cấu trúc liệu Lớp Biên giới địa giới 75 Bảng 3.16 Cấu trúc liệu Địa phận tỉnh 76 Bảng 3.17 Cấu trúc liệu Lớp Cơ sở đo đạc 76 Bảng 3.18 Cấu trúc liệu Điểm sở quốc gia 77 Bảng 3.19 Cấu trúc liệu Dân cư sở hạ tầng 77 Bảng 3.20 Cấu trúc liệu Điểm dân cư 78 Bảng 3.21 Cấu trúc liệu Lớp Địa hình 78 Bảng 3.22 Cấu trúc liệu Đường bình độ 79 Bảng 3.23 Cấu trúc liệu Lớp Giao thông 79 Bảng 3.24 Cấu trúc liệu Đoạn tim đường 80 Bảng 3.25 Cấu trúc liệu Lớp Phủ bề mặt 81 Bảng 3.26 Cấu trúc liệu Phủ bề mặt 81 Bảng 3.27 Cấu trúc liệu lớp Thủy hệ 82 Bảng 3.28 Cấu trúc liệu Đường bờ nước 83 DANH MỤC CÁC HÌNH STT Tên hình Trang Hình 1.1: Các thành phần hệ thống thông tin địa lý GIS Hình 1.2: Các thành phần thiết bị hệ thống GIS Hình 2.1 Sơ đồ quy trình cơng nghệ xây dựng sở liệu tỷ lệ 1/2000 từ ảnh hàng không 29 Hình 2.2 Sơ đồ quy trình cơng nghệ xây dựng CSDL địa lý từ BĐĐH 43 Hình 2.3: Các thành phần thông tin đối tượng địa lý 46 Hình 2.4: Mơ hình liệu Metadata 56 Hình 3.1 File dân cư đồ địa hình 59 Hình 3.2 File dân cư sở liệu 60 Hình 3.3 Cơ sở liệu mảnh F-48-67-(45-b) 61 Hình 3.4 Bình đồ ảnh mảnh F-48-67-(45-b) 61 Hình 3.5 Modul MRF Clean MRF Flag dùng tìm sửa lỗi 63 Hình 3.6 Khởi tạo lớp EtmaGIS 63 Hình 3.7 Gán thông tin từ tệp ETmaGIS 64 Hình 3.8 Gán thơng tin thuộc tính ETmaGIS 65 Hình 3.8 Địa giới tỉnh, huyện, xã 66 Hình 3.10 Lớp địa hình 67 Hình 3.11 Lớp thủy hệ 69 Hình 3.12 Lớp giao thơng 70 Hình 3.13 Lớp tim đường 71 Hình 3.14 Lớp hạ tầng dân cư 72 Hình 3.15 Lớp phủ bề mặt 74 Hình 3.16 Chuyển liệu DGN sang MDB 84 Hình 3.17 Lệnh Dissolve ArcGIS 85 Hình 3.18 Tạo topology ArcGIS 85 Hình 3.19 Tạo topology ArcGIS 86 Hình 3.20 Tạo topology ArcGIS 86 Hình 3.21 Tạo topology ArcGIS 87 Hình 3.22 Tạo topology ArcGIS 87 Hình 3.23 Tạo topology ArcGIS 88 Hình 3.24 Kiểm tra thơng tin thuộc tính lớp Giao Thơng 89 Hình 3.25 Kiểm tra thơng tin thuộc tính lớp Hạ Tầng Dân Cư 89 Hình 3.26 Kiểm tra thơng tin thuộc tính lớp Địa Hình 90 Hình 3.27 Kiểm tra thơng tin thuộc tính lớp Phủ Bề Mặt 91 Hình 3.28 Kiểm tra thơng tin thuộc tính lớp Thủy Hệ 92 Hình 3.29 Kiểm tra thơng tin thuộc tính lớp Địa Giới 93 Hình 3.30 Chồng xếp lớp thơng tin 93 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trong năm gần đây, với phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật, công nghệ tin học không ngừng phát triển hội nhập vào xu thời đại Cũng từ cơng nghệ tin học xâm nhập phát huy mạnh vào lĩnh vực đời sống Hệ thông tin địa lý (GIS) hệ thống thu nhận, lưu trữ, phân tích, quản lý, hiển thị cập nhật liệu gắn liền với vị trí khơng gian đối tượng Trái Đất Chính vậy, GIS có phạm vi ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực kinh tế - xã hội, đảm bảo an ninh quốc phòng, phục vụ nghiên cứu khoa học, quản lý quy hoạch sử dụng hợp lý tài nguyên bảo vệ môi trường Cơ sở liệu (CSDL) hợp phần trọng tâm hệ thông tin địa lý CSDL GIS hệ liệu địa lý bao gồm hai loại chủ yếu: liệu thuộc tính liệu khơng gian, gắn bó chặt chẽ với cách có quy luật CSDL GIS xây dựng nhằm đáp ứng vai trò cấp thiết từ thực tiễn hợp phần thiết yếu nhất, hệ thống “xương sống” (khung) hệ thông tin địa lý Có thể nói, khơng có CSDL GIS khơng thể có hệ thơng tin địa lý Để đáp ứng tốc độ phát triển nhanh chóng áp dụng rộng rãi công nghệ thông tin công nghệ GIS, đáp ứng nhu cầu cấp thiết thực tiễn, việc xây dựng CSDL GIS chuẩn thức, thống cho ngành nước khơng thể chậm chễ Vì tơi chọn đề tài “XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU NỀN ĐỊA LÝ TỶ LỆ 1/2000 HUYỆN SÔNG LÔ - TỈNH VĨNH PHÚC”, để góp phần bổ sung thêm lý luận thực tiễn xây dựng liệu địa lý phục vụ công tác quản lý khu đô thị, khu công nghiệp, khu kinh tế trọng điểm tỉnh Vĩnh Phúc Mục đích nghiên cứu Đề tài thực với mục tiêu nghiên cứu việc xây dựng sở liệu địa lý tỷ lệ 1:2000, sản phẩm liệu địa lý có độ chi tiết độ xác đảm bảo để làm cho mục đích xây dựng hệ thơng tin địa lý cho chuyên đề khác nhau, phục vụ cho việc quy hoạch, phát triển kinh tế xã hội, quản lý tài nguyên môi trường Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nội dung nghiên cứu: Nghiên cứu xây dựng sở liệu địa lý tỷ lệ 1:2000 Khu vực nghiên cứu: gồm mảnh đồ địa hình tỷ lệ 1:2000 thuộc khu vực huyện Sông Lô tỉnh Vĩnh Phúc Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu yêu cầu quy định liệu địa lý - Nghiên cứu xây dựng sở liệu địa lý tỷ lệ 1:2000 - Thực nghiệm xây dựng CSDL địa lý từ mảnh đồ địa hình tỷ lệ 1:2000 thuộc khu vực huyện Sông Lô tỉnh Vĩnh Phúc Phương pháp nghiên cứu - Phân tích, tổng hợp, sở lý luận thực tiễn - Ứng dụng Tin học - Phương pháp đồ - Phương pháp GIS 83 Các đối tượng thiết kế gồm thuộc tính sau: Đối tượng Đường bờ nước Bảng 3.28 Cấu trúc liệu Đường bờ nước Thuộc tính Shape Dạng Geometry OBJECTID Object ID Mã nhận dạng Text Ngày thu nhận Date Ngày cập nhật Date Mã đối tượng Text Loại trạng thái đường bờ nước Short Integer loại ranh giới nước mặt Long Integer Shape_Length Double Ta khởi động phần mềm ConvertDGNToGeoDB chuyển đổi lớp thông tin với mẫu mdb quy định 84 Hình 3.16 Chuyển liệu DGN sang MDB 3.6 Kiểm tra chất lượng liệu ArcGIS Ở MicroStaion ta quản lý liệu theo mảnh đồ Nhưng chuyển liệu vào Arcgis ta quản lý theo khu đo Ta dùng lệnh Dissolve để gắn kết đối tựng dạng vùng đường liền kề có thuộc tính 85 Hình 3.17 Lệnh Dissolve ArcGIS Tiếp sau ta chạy topology cho gói liệu, để kiểm tra lỗi Click chuột phải vào gói liệu vào new sau chọn mục topology Hình 3.18 Tạo topology ArcGIS 86 Click vào Next chọn dung sai 0.001 Hình 3.19 Tạo topology ArcGIS Click vào Next chọn lớp tham gia chạy topology Hình 3.20 Tạo topology ArcGIS 87 Click vào Next Hình 3.21 Tạo topology ArcGIS Chọn Next Hình 3.22 Tạo topology ArcGIS 88 Vào Add Rule để chọn Rule (thước) Hình 3.23 Tạo topology ArcGIS Click vào Ok để chạy topology Sau chạy topology ta tiến hành sửa lỗi Ta tiến hành chạy topology cho gói, với lớp tham gia rule cho gói cho phù hợp Sau sửa lỗi topology xong, ta tiến hành kiểm tra thơng tin thuộc tính cho gói sản phẩm Lớp giao thơng 89 Hình 3.24 Kiểm tra thơng tin thuộc tính lớp Giao Thơng Lớp hạ tầng dân cư Hình 3.25 Kiểm tra thơng tin thuộc tính lớp Hạ Tầng Dân Cư 90 Lớp địa hình Hình 3.26 Kiểm tra thơng tin thuộc tính lớp Địa Hình 91 Lớp phủ bề mặt Hình 3.27 Kiểm tra thơng tin thuộc tính lớp Phủ Bề Mặt 92 Lớp thủy hệ Hình 3.28 Kiểm tra thơng tin thuộc tính lớp Thủy Hệ 93 Lớp địa giới Hình 3.29 Kiểm tra thơng tin thuộc tính lớp Địa Giới Chồng xếp lớp thơng tin Hình 3.30 Chồng xếp lớp thông tin 94 3.7 Thành xây dựng sở liệu - Các file *.dgn liệu địa lý chuẩn hóa gán thơng tin thuộc tính - File *.mdb bao gồm liệu khơng gian liệu thuộc tính 95 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Trong trình nghiên cứu, triển khai thực đề tài, từ thực tiễn sản xuất đơn vị công tác Tôi nhận thấy: CSDL GIS thành tố có ý nghĩa định Hệ thống thông tin địa lý, kết nghiên cứu đề tài đóng góp có hiệu cho việc hồn thiện CSDL góp phần tạo lập hệ thống CSDL GIS thống Xây dựng sở liệu thông tin địa lý đa mục tiêu từ lớp thông tin đồ địa hình tỷ lệ 1/2000, nhằm phục vụ công tác quy hoạch, phát triển kinh tế - xã hội, quản lý tài nguyên môi trường, phục vụ khai thác thơng tin cho ngành có liên quan Tự động hóa phần q trình xây dựng sở liệu địa lý từ nội dung đồ địa hình nhằm nâng cao suất lao động, hiệu kinh tế cao kiểm soát chất lượng nội dung liệu địa lý cần thành lập Kiến nghị Chuẩn thông tin địa lý Quốc gia Bộ Tài nguyên Môi trường ban hành việc đào tạo, cập nhật kiến thức cho quan, doanh nghiệp trực thuộc Bộ lĩnh vực có liên quan cần quan tâm mức để đáp ứng yêu cầu đặt Cơ sở liệu cần phải thiết lập với công nghệ tiên tiến giới lĩnh vực Do cần phải đào tạo đội ngũ cán quản lý, sử dụng thành thạo phần mềm, thiết bị, phục vụ công tác xây dựng CSDL Nhằm mục đích chuẩn hóa phương pháp, cơng cụ dịch vụ cho việc quản lý, thu thập, xử lý, phân tích, truy nhập, thể trao đổi liệu người sử dụng hệ thống GIS khác 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trương Anh Kiệt (2000), Giáo trình Trắc Địa Ảnh Phần sở đo ảnh Trường Đại học Mỏ địa chất, Hà Nội Phan Văn Lộc (2000), Giáo trình Trắc Địa Ảnh Phần phương pháp đo ảnh lập thể Trường Đại học Mỏ địa chất, Hà Nội Phạm Vọng Thành (2000), Giáo trình Trắc Địa Ảnh Phần cơng tác đốn đọc điều vẽ Trường Đại học Mỏ địa chất, Hà Nội Trần Đình Trí (2008), Bài giảng môn học Hệ thống địa lý Trường Đại học Mỏ địa chất, Hà Nội, Trần Đình Trí (2009), Bài giảng đo ảnh giả tích đo ảnh số Trường Đại học Mỏ địa chất, Hà Nội Tổng công ty Tài nguyên Môi trường Việt Nam (2008), Hướng dẫn sử dụng phần mềm ArcGIS Hà Nội Tổng công ty Tài nguyên Môi trường Việt Nam,Thiết kế kỹ thuật (2011), “xây dựng sở liệu địa lý tỷ lệ 1/2000 khu vực huyện Sông Lơ tỉnh Vĩnh Phúc” Mơ hình cấu trúc nội dung liệu địa lý 1:2000; 1:10.000 ... 10 1. 4 Cấu trúc CSDL hệ thống thông tin địa lý GIS 11 1. 4 .1 Dữ liệu không gian 11 1. 4.2 Dữ liệu thuộc tính 16 1. 4.3 Mối liên kết liệu 18 1. 5 Xử lý thông... 23 2 .1 Xây dựng sở liệu địa lý tỷ lệ 1: 2000 từ ảnh hàng không 23 2 .1. 1 Khái niệm ảnh số trạm ảnh số 23 2 .1. 2 Quy trình cơng nghệ thành lập sở liệu địa lý tỷ lệ 1: 2000 từ ảnh... thuật GIS 19 1. 5 .1 Cấu trúc thông tin đồ 19 1. 5.2 Mơ hình phân lớp đối tượng 19 1. 5.3 Chuẩn thông tin đồ 21 CHƯƠNG XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU NỀN ĐỊA LÝ TỶ LỆ 1: 2000