THIỆU
Đ ẶT VẤN ĐỀ , ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU
Đề án Phát triển Hệ tri thức Việt số hóa, được phê duyệt theo Quyết định số 677/QĐ-TTg ngày 18/05/2017, nhằm xây dựng một hệ tri thức tổng hợp trong mọi lĩnh vực, thúc đẩy học tập suốt đời và tăng cường nghiên cứu sáng tạo Đề án khuyến khích sự tham gia của người dân và doanh nghiệp, góp phần làm giàu tài nguyên tri thức số hóa của Việt Nam Mục tiêu là phổ cập thông tin khoa học và công nghệ đến mọi tầng lớp xã hội, đặc biệt là ở vùng nông thôn và vùng sâu, xa, nhằm khơi dậy niềm đam mê khoa học và khát vọng sáng tạo trong cộng đồng.
Đề án nghiên cứu xây dựng Nền tảng cung cấp dịch vụ dữ liệu địa chỉ của Việt Nam, do Đại học Quốc gia Hà Nội chủ trì, nhằm phát triển các ứng dụng dân sinh Nền tảng này sẽ hỗ trợ các nhà phát triển trong việc tạo ra các ứng dụng phục vụ nhu cầu cộng đồng, bao gồm tìm kiếm vị trí, địa điểm, địa chỉ, cũng như các lĩnh vực du lịch, văn hóa, giáo dục và y tế.
Việc xây dựng lớp dữ liệu biên giới địa giới là nhiệm vụ quan trọng đầu tiên, đóng vai trò cơ sở cho các lớp dữ liệu địa chỉ Dữ liệu bản đồ cho biên giới địa giới Việt Nam được tổng hợp từ nhiều mảnh bản đồ với độ phân giải khác nhau, dẫn đến tình trạng thiếu dữ liệu hoặc không liền mạch Do đó, cần phải chỉnh sửa và cập nhật các vùng dữ liệu bị khuyết để đảm bảo tính chính xác và đồng nhất của thông tin.
M ỤC TIÊU CỦA LUẬN VĂN
Trước những nhu cầu cấp thiết về dữ liệu biên giới và địa giới, tôi đã quyết định nghiên cứu đề tài “Xây dựng quy trình và công cụ biên tập dữ liệu biên giới, địa giới cho Nền tảng cung cấp dịch vụ địa chỉ Việt Nam” Mục tiêu của đề tài này là phát triển quy trình và công cụ nhằm biên tập dữ liệu địa lý, góp phần nâng cao chất lượng dịch vụ địa chỉ tại Việt Nam.
P HẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN
Xây dựng quy trình và biên tập dữ liệu biên giới, địa giới tích hợp vào nền tảng cung cấp dịch vụ địa chỉ là một nhiệm vụ phức tạp, đòi hỏi kiến thức chuyên môn sâu và thời gian thực hiện đáng kể Trong luận văn này, tôi sẽ tập trung vào một số công việc chính liên quan đến quy trình này.
- Xây dựng quy trình gộp các mảnh bản đồ 1:50.000
- Lỗi và phương pháp xử lý lỗi khi gộp các mảnh bản đồ lại với nhau
- Xây dựng công cụ chuyển đổi dữ liệu từ dữ liệu shapefile sang định dạng tập tin OSM
- Chỉnh sửa dữ liệu tập tin OSM sau khi chuyển đổi.
N ỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN
Luận văn này trình bày quá trình phát triển từ việc hình thành các khái niệm và ý tưởng nghiên cứu đến việc xây dựng quy trình và công cụ biên tập dữ liệu biên giới, địa giới cho Nền tảng cung cấp dịch vụ địa chỉ Việt Nam Nội dung chính của luận văn bao gồm các phần quan trọng liên quan đến việc phát triển và ứng dụng các công nghệ địa lý trong việc cung cấp dịch vụ địa chỉ.
Chương 1 giới thiệu về vấn đề xây dựng quy trình và công cụ biên tập dữ liệu biên giới, địa giới cho Nền tảng cung cấp dịch vụ địa chỉ Việt Nam Mục tiêu chính là phát triển một hệ thống hiệu quả nhằm quản lý và cập nhật thông tin địa lý, từ đó nâng cao chất lượng dịch vụ địa chỉ tại Việt Nam Giải pháp đề xuất sẽ tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình biên tập dữ liệu, đảm bảo tính chính xác và đồng bộ của thông tin địa giới.
• Chương 2: trình bày các khái niệm cơ bản phục vụ cho nghiên cứu của đề tài
• Chương 3: Quy trình và phương pháp thực hiện sẽ được trình bày trong chương này
• Chương 4: Giới thiệu về công nghệ sử dụng và kết quả thực nghiệm
• Cuối cùng là phần kết luận, định hướng nghiên cứu tiếp theo.
TỔNG QUAN VỀ DỮ LIỆU BIÊN GIỚI ĐỊA GIỚI CHO NỀN TẢNG CUNG CẤP DỊCH VỤ ĐỊA CHỈ
N ỀN TẢNG CUNG CẤP DỊCH VỤ ĐỊA CHỈ V IỆT N AM
Luật đo đạc và bản đồ, có hiệu lực từ ngày 1/1/2019, quy định chính sách của Nhà nước về phát triển Hạ tầng dữ liệu không gian địa lý quốc gia Hạ tầng này bao gồm các chính sách, thể chế, tiêu chuẩn, công nghệ, dữ liệu và nguồn lực nhằm tối ưu hóa việc chia sẻ và sử dụng dữ liệu không gian địa lý trên toàn quốc Nội dung phát triển hạ tầng dữ liệu không gian địa lý bao gồm xây dựng chiến lược và kế hoạch triển khai, cơ chế và nguồn lực thực hiện, lựa chọn công nghệ và xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật, tích hợp dữ liệu không gian địa lý, cùng với việc phát triển Cổng thông tin không gian địa lý Việt Nam và các ứng dụng liên quan.
Nghiên cứu phát triển Nền tảng dịch vụ dữ liệu địa chỉ Việt Nam là bước thử nghiệm quan trọng cho việc xây dựng và vận hành Cổng thông tin không gian địa lý Việt Nam, cùng với các ứng dụng và dịch vụ dữ liệu không gian địa lý.
Hình ảnh 2.1 Kiến trúc tổng thể của Nền tảng cung cấp dịch vụ dữ liệu địa chỉ Việt Nam
Hình trên mô tả kiến trúc tổng thể của Nền tảng cung cấp dịch vụ dữ liệu địa chỉ Việt Nam Nền tảng này gồm các thành phần sau:
Dữ liệu biên giới và địa giới hành chính của tỉnh, huyện, xã trên toàn quốc được xây dựng từ CSDL nền địa lý tỷ lệ 1:50.000 của Cục Đo đạc, Bản đồ và Thông tin địa lý Việt Nam, thuộc Bộ Tài nguyên và Môi trường CSDL này đã được Trường Đại học Công nghệ, ĐHQGHN mua vào năm 2014 trong khuôn khổ dự án nghiên cứu về Công nghệ tích hợp liên ngành Giám sát hiện trường.
Dữ liệu đường toàn quốc được xây dựng từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm cơ sở dữ liệu nền địa lý tỉ lệ 1:50.000 của Cục Đo đạc, Bản đồ và Thông tin địa lý Việt Nam, cùng với dữ liệu từ Open Street Map (OSM) Đặc biệt, dữ liệu đường cho thành phố Hà Nội cũng được thu thập từ các nguồn đáng tin cậy để đảm bảo tính chính xác và đầy đủ.
▪ Dữ liệu đường của csdl nền địa lý tỉ lệ 1:10.000 cho thành phố Hà Nội
▪ Dữ liệu đường của OSM o Dữ liệu đường cho thành phố hồ chí minh sử dụng các nguồn dữ liệu sau:
▪ Dữ liệu đường của cơ sở dữ liệu nền địa lý tỉ lệ 1:10.000 cho thành phố Hồ Chí Minh
▪ Dữ liệu đường của OSM
Cơ sở dữ liệu địa chỉ tại Việt Nam được tổng công ty bưu điện Việt Nam (VNPost) thu thập, bao gồm thông tin về các cơ sở giáo dục.
Bộ Giáo dục và Đào tạo o Cơ sở dữ liệu địa chỉ các cơ sở y tế đã được thu thập bởi Bộ
Y tế o Cơ sở dữ liệu địa chỉ các cơ sở lưu trú đã được thu thập bởi
Bộ Văn hóa – Thể thao – Du lịch
Các thuật toán tìm kiếm địa chỉ (geocoding) và tìm đường (route planning) đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý và biên tập dữ liệu địa chỉ Những công cụ này không chỉ giúp người dùng xác định vị trí một cách chính xác mà còn tối ưu hóa lộ trình di chuyển, mang lại trải nghiệm tốt hơn trong việc sử dụng dữ liệu địa lý.
❖ APIs cung cấp bộ giao diên lập trình ứng dụng (application programing interface)
Các ứng dụng của nền tảng dịch vụ bản đồ Việt Nam bao gồm ứng dụng web và ứng dụng di động cho cả hai hệ điều hành Android và iOS Ngoài ra, còn có các ứng dụng khác được phát triển dựa trên các API do nền tảng này cung cấp.
Nền tảng dịch vụ bản đồ Việt Nam phục vụ cho nhiều nhóm người dùng khác nhau, bao gồm: nhóm người dùng cá nhân với các chức năng tìm kiếm địa chỉ và chỉ đường cho phương tiện giao thông và người đi bộ; nhóm chuyên gia dữ liệu địa chỉ, cung cấp các công cụ để chỉnh sửa, cập nhật và phân tích dữ liệu địa chỉ; và nhóm các nhà phát triển ứng dụng dân sinh, hỗ trợ công tác nghiệp vụ của Tổng công ty Bưu điện Việt Nam thông qua việc cung cấp bộ APIs cho việc xây dựng ứng dụng.
Phần trên giải thích tính cấp thiết và mô tả kiến trúc tổng quan của Nền tảng dịch cung cấp dịch vụ bản đồ Việt Nam
Bản đồ số là một hệ thống tổ chức và lưu trữ dữ liệu bản đồ trên các thiết bị có khả năng đọc bằng máy tính, được trình bày dưới dạng hình ảnh bản đồ.
Bản đồ số là công cụ trực quan giúp thể hiện thông tin về thế giới một cách hiệu quả hơn so với từ ngữ Chúng cho phép chúng ta dễ dàng trả lời các câu hỏi như: Trường học hoặc bệnh viện nào gần nhất? Ai gặp khó khăn trong việc tiếp cận các cơ sở này? Khu vực nào đang trong tình trạng nghèo nhất? Những câu hỏi này có thể được giải đáp rõ ràng thông qua các bản đồ, giúp người dùng nắm bắt thông tin một cách trực quan và dễ hiểu.
Bản đồ số cung cấp nhiều thông tin phong phú và có khả năng mô tả dữ liệu cho các đối tượng khác nhau tại những khu vực cụ thể Nó không chỉ giúp giải quyết các vấn đề của cộng đồng mà còn hỗ trợ người dùng trong việc tìm đường di chuyển một cách hiệu quả.
2.1.3 Loại dữ liệu trên bản đồ số
Bản đồ số lưu theo loại đối tượng dưới đây:
- Điểm (Points): Đối tượng đơn có vị trí Ví dụ: Trường học, hiệu thuốc, nhà hàng, …
- Đường (Arcs): Các đối tượng dạng tuyến Ví dụ: đường sá, sông, đường tàu, …
Vùng (Polygons) là các khu vực có diện tích được xác định bởi đường bao, như thửa đất Để thể hiện đầy đủ thông tin cần thiết của bản đồ dưới dạng đối tượng số, các đối tượng địa lý được phản ánh qua cấu trúc phân mảnh và phân lớp thông tin.
Cấu trúc phân mảnh trong cơ sở dữ liệu GIS cho phép lưu trữ các đối tượng địa lý dưới dạng mảnh (mapsheet, tile) do hạn chế về kỹ thuật như khả năng lưu trữ và xử lý dữ liệu Khái niệm chia mảnh trong GIS không hoàn toàn giống với chia mảnh bản đồ thông thường, vì mảnh trong GIS có thể có hình dạng linh hoạt để phù hợp với hệ thống Hiện nay, nhiều hệ thống GIS cung cấp công cụ tự động quản lý các mảnh dữ liệu, giúp người dùng dễ dàng hơn trong việc quản lý Mặc dù về mặt vật lý các đối tượng địa lý bị chia cắt, nhưng đối với người sử dụng, chúng vẫn được coi là liên tục và không bị phân mảnh.
Cấu trúc phân lớp thông tin là một bước quan trọng trong việc xây dựng cơ sở dữ liệu GIS, nơi các đối tượng địa lý được lưu trữ theo các lớp thông tin Mỗi lớp thông tin chứa một loại đối tượng có chung tính chất và đặc điểm Thiết kế các lớp thông tin đóng vai trò then chốt trong hệ thống GIS, vì cách phân lớp này ảnh hưởng lớn đến hiệu quả, khả năng xử lý và tính bền vững của cơ sở dữ liệu không gian.
Một số nguyên tắc khi thiết kế các lớp thông tin:
❖ Có các lớp thông tin cơ bản: các ứng dụng khác nhằm cần đến những lớp thông tin cơ bản (thông tin nền) Ví dụ như:
- Lớp thông tin cơ sở toán học bản đồ: điểm khống chế, khung, điểm độ cao, trắc địa nhà nước, …
- Lớp thông tin về địa hình
- Lớp thông tin về hệ thống thuỷ văn
- Lớp thông tin về hệ thống đường giao thông
Việc lựa chọn các lớp thông tin chuyên đề trong cơ sở dữ liệu GIS cần phù hợp với từng ứng dụng và yêu cầu cụ thể Thứ tự nhập các lớp thông tin này có ảnh hưởng trực tiếp đến chi phí và thời gian xây dựng cơ sở dữ liệu.
D Ữ LIỆU BIÊN GIỚI , ĐỊA GIỚI
Các dữ liệu về biên giới địa giới trong luận văn này sẽ được biên tập dựa trên dữ liệu bản đồ địa hình 1:50.000 của Việt Nam
Bản đồ địa hình là loại bản đồ chuyên đề có tỷ lệ 1:1.000.000 hoặc lớn hơn, thể hiện chính xác và chi tiết địa hình và địa vật của một khu vực trên bề mặt trái đất thông qua hệ thống ký hiệu thích hợp Nó mô tả các yếu tố như rừng núi, sông suối, biển, cũng như các công trình như nhà máy, sân bay, bến cảng, và các địa điểm quan trọng khác Bản đồ địa hình đóng vai trò quan trọng trong đời sống xã hội, hỗ trợ giải quyết các vấn đề khoa học và thực tiễn liên quan đến nghiên cứu và khai thác địa hình để thiết kế và xây dựng công trình Trong quân sự, bản đồ địa hình là công cụ thiết yếu giúp người chỉ huy nắm bắt các yếu tố quan trọng để chỉ đạo tác chiến trên đất liền, trên biển và trên không, đặc biệt khi không thể quan sát trực tiếp tại hiện trường do hạn chế về tầm nhìn và tình hình địch.
Phân loại đặc điểm, công dụng của bản đồ địa hình: Trong phân loại thông thường bản đồ được phân ra 2 loại:
- Bản đồ địa lý cơ bản
- Bản đồ chuyên dùng: quân sự, kinh tế, văn hóa, xã hội, khoáng sản,
Khung bản đồ là yếu tố trang trí quan trọng, giúp xác định diện tích của từng mảnh bản đồ với các đường giới hạn được gọi là khung bắc, nam, đông, tây Ghi chú xung quanh khung bản đồ có vai trò giải thích và hướng dẫn người sử dụng về cách gọi tên cũng như cách sử dụng các ký hiệu trên bản đồ.
Nguyên tắc ghi chú xung quanh của bản đồ Gauss và bản đồ UTM tương tự nhau, chỉ khác nhau ở cách sắp xếp vị trí, ghi chép và trình bày Hiện nay, cả nước ta thống nhất sử dụng bản đồ theo phép chiếu Gauss.
Khung bắc là phần ghi tên trên bản đồ, thể hiện địa danh hành chính cấp cao nhất hoặc các địa danh nổi tiếng trong khu vực dân cư Nó cũng bao gồm số hiệu của mảnh bản đồ, giúp xác định vị trí cụ thể của mảnh bản đồ đó trên trái đất.
- Bên trái tên bản đồ ghi tên vị trí địa chỉ 1 khu vực, địa chỉ tổng quát
Khung nam bao gồm tỷ lệ số, tỷ lệ thước và tỷ lệ chữ, với ghi chú khoảng cao đều của đường biên độ cơ bản phía dưới tỷ lệ chữ Ghi chú này sẽ thay đổi tùy theo tỷ lệ của bản đồ Lược đồ bản chắp giúp người sử dụng nhận biết các mảnh bản đồ cần chắp với những mảnh bản đồ đang sử dụng.
- Tiếp theo là phần chỉ dẫn các ký hiệu giúp người sử dụng tra cứu khi sử dụng bản đồ
Cơ sở toán học của bản đồ địa hình:
Tỉ lệ bản đồ là yếu tố toán học quan trọng giúp xác định mức độ thu nhỏ và độ dài khi chuyển đổi từ bề mặt cong của trái đất sang mặt phẳng của bản đồ Nó được định nghĩa là tỷ số giữa độ dài trên bản đồ và độ dài thực địa, thể hiện mức độ thu nhỏ chiều dài nằm ngang của các đường trên thực địa khi được biểu thị trên bản đồ Tỷ lệ bản đồ thường được biểu diễn dưới dạng phân số 1/M, trong đó tử số là độ dài trên bản đồ và M là độ dài thực địa.
Tỉ lệ bản đồ được biểu diễn dưới 3 dạng
- Tỉ lệ số: tỉ lệ dạng phân số, ví dụ 1: 50.000; 1/50.000…
- Tỉ lệ chữ: thường được ghi rõ dưới khung nam bản đồ, ví dụ: 1cm bằng 500m ngoài thực địa (bản đồ tỉ lệ 1: 50.000)
- Tỉ lệ thước: trên mỗi tờ bản đồ đều có một thước tỉ lệ thẳng đã tính ra cự ly thực địa
Phép chiếu: Hiện tại ta có hai phép chiếu để thể hiện trái đất lên mặt bản đồ
- Phép chiếu GAUSS của nhà bác học người Đức
- Phép chiếu UTM của quân đội Mỹ
Cả hai phép chiếu kinh tuyến và vĩ tuyến từ bề mặt trái đất lên mặt phẳng giấy được thực hiện bằng phương pháp toán học, hiện nay chúng ta thống nhất sử dụng phương pháp chiếu GAUSS.
Cách chia mảnh và ghi số bản đồ: Tùy theo phương pháp chiếu đồ để thực hiện việc chia mảnh và ghi số hiệu bản đồ
Theo phương pháp chiếu Gauss:
▪ Chia mặt trái đất thành 60 dải chiếu đồ đánh số thứ tự từ 1 –
60 Dải số 1 từ 180 độ đến 174 độ tây và tiến dần về phía đông đến dải số 60 mỗi dải cách nhau 6 độ Việt Nam nằm ở dải số 48 và 49
▪ Chia dải chiếu đồ theo vĩ độ từng khoảng 4 độ kể từ xích đạo trở lên phía Bắc cực và xuống Nam cực, đánh thứ tự A, B, C,
D, …tính từ xích đạo Việt Nam thuộc 4 khoảng C, D, E, F
▪ Mổi hình thang cong (6 độ vĩ tuyến và 4 độ kinh tuyến) là khuôn khổ một mảnh bản đồ tỷ lệ 1:1000.000
▪ Dùng cặp chữ trước số sau để ghi số hiệu cho một mảnh bản đồ Hà Nội nằm ở mảnh F- 48
▪ Chia mảnh bản đồ tỷ lệ 1.000.000 thành 144 ô nhỏ, mổi ô dọc 20’ ngang 30’ là khuôn khổ một mảnh bản đồ tỷ lệ
▪ Số hiệu đánh từ 1 – 144 (từ trái qua phải, từ trên xuống dưới) ghi vào sau số hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ 1:1000.000
Bản đồ tỷ lệ 1:100.000 được chia thành 4 ô nhỏ, mỗi ô có kích thước 10’ theo chiều dọc và 15’ theo chiều ngang, được đánh số từ A đến D từ trái sang phải và từ trên xuống dưới Ví dụ, số hiệu của mảnh bản đồ có thể là F48 – 116 – B.
Chia mảnh bản đồ tỷ lệ 1:50.000 thành 4 ô nhỏ, mỗi ô có kích thước dọc 5’ và ngang 7’30’’ Các ô được đánh số từ a đến d, từ trái qua phải và từ trên xuống dưới Cách ghi chú số hiệu mảnh bản đồ sẽ bao gồm ký hiệu tỷ lệ 1:50.000, ví dụ: F48 – 116 – B - a.
Bản đồ, lưới tọa độ quốc gia và các trạm GPS là những tài liệu điều tra cơ bản được xây dựng theo tiêu chuẩn thống nhất, nhằm cung cấp thông tin nhanh chóng và chính xác cho các hoạt động quản lý nhà nước, phát triển kinh tế, xã hội, bảo vệ đất nước và nghiên cứu khoa học.
2.2.2 Biên giới Đường biên giới Quốc gia được xác định rất rõ, nó là hàng rào pháp lý xác định giới hạn vùng đất, vùng nước, vùng biển, vùng trời và lòng đất thuộc chủ quyền quốc gia; là nới phân chia chủ quyền lãnh thổ của một quốc gia này với một quốc gia khác và hoặc với các vùng biển thuộc quyền chủ quyền và quyền tài phán của quốc gia đó Nước ta có đường biên giới đất liền dài 4.516 km, tiếp giáp với 3 nước láng giềng (Trung Quốc, Lào, Căm-pu- chia); có bờ biển dài khoảng 3.260 km Nói một cách khác, đường biên giới quốc gia chính là giới hạn ngăn cách lãnh thổ quốc gia này với quốc gia khác, ngăn cách lãnh hải với vùng đặc quyền kinh tế và thềm lục địa của một quốc gia
Điều 1 của Luật Biên giới quốc gia năm 2003 quy định rõ ràng rằng biên giới quốc gia của Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam bao gồm đường và mặt thẳng đứng theo đường đó, xác định giới hạn lãnh thổ đất liền, các đảo, quần đảo như Hoàng Sa và Trường Sa, cùng với vùng biển, lòng đất và vùng trời của quốc gia.
Trong nội dung luận văn này về phần xác định đường biên giới Quốc gia chỉ giới hạn với vùng biên giới trên đất liền
2.2.3 Địa giới Địa giới hành chính là đường ranh giới phân chia các đơn vị hành chính, là cơ sở pháp lý phân định phạm vi trách nhiệm của bộ máy hành chính nhà nước trong việc quản lý dân cư, đất đai, kinh tế, chính trị, văn hóa, xã hội ở địa phương Địa giới hành chính được xác định bằng các mốc giới cụ thể, thể hiện tọa độ của vị trí đó Việt Nam có 4 cấp hành chính đó là: cấp trung ương, cấp tỉnh, cấp huyện và cấp xã Địa giới hành chính chỉ được xác lập ở 3 cấp: tỉnh, huyện, xã
Mỗi địa giới hành chính là một thực thể quan trọng trong nền hành chính Nhà nước, cần được xác định rõ về địa lý và dân cư Việc quản lý nhà nước yêu cầu xác định không gian tác động của các hoạt động quản lý, do đó mỗi đơn vị địa giới hành chính cần có giới hạn và không gian cụ thể.
Bảng 1 Số lượng đơn vị địa giới hành chính tính đến 01/10/2020 (1)
STT Nội dung Tổng số
Thành phố trực thuộc Trung ương 5
1 https://www.moha.gov.vn/danh-muc/linh-vuc-chinh-quyen-dia-phuong-dia-gioi-hanh-chinh-26074.html
Chính vì thế, các đơn vị hành chính cấp xã, cấp huyện, cấp tỉnh cần xác định rõ “đường biên” hay “ranh giới” và được lưu trữ quản lý
Bản đồ địa hình 1/50.000 của Việt Nam bao gồm 740 mảnh, trong đó có 573 mảnh bản đồ số, 98 mảnh bản đồ địa hình biên giới với Lào và Trung Quốc, cùng 69 mảnh bản đồ địa hình đáy biển Các mảnh bản đồ số được tổ chức thành 7 tập tin, cung cấp thông tin chi tiết về cơ sở toán học, thủy hệ, địa hình, giao thông, dân cư, ranh giới và thực vật, đồng thời cho phép người dùng tạo mô hình không gian 3 chiều cho bề mặt địa hình.
XÂY DỰNG QUY TRÌNH VÀ CÔNG CỤ BIÊN TẬP DỮ LIỆU BIÊN GIỚI ĐỊA GIỚI
Q UY TRÌNH BIÊN TẬP DỮ LIỆU BIÊN GIỚI ĐỊA GIỚI
Bản đồ địa hình Việt Nam tỷ lệ 1/50.000 là một phần của hệ thống bản đồ địa hình quốc gia, bao gồm đất liền, hải đảo và thềm lục địa Bản đồ này được xây dựng theo hệ quy chiếu và tọa độ quốc gia VN-2000, cùng với hệ độ cao quốc gia Việt Nam Các mảnh bản đồ địa hình gốc được lưu trữ dưới dạng số trong định dạng MicroStation (*.dgn).
Quy trình biên tập dữ liệu biên giới địa giới tại Việt Nam bao gồm các bước từ chuyển đổi dữ liệu thô đến xây dựng công cụ chuyển đổi và bổ sung thông tin vào dữ liệu kết quả Các bước cụ thể để thực hiện biên tập dữ liệu này sẽ được tiến hành một cách hệ thống và khoa học.
- Bước 1: Trích xuất dữ liệu biên giới quốc gia và dữ liệu địa giới hành chính từ tập dữ liệu bản đồ địa hình
- Bước 2: Gộp các mảnh mảnh bản đồ theo cấp hành chính: xã, huyện, tỉnh
- Bước 3: Sửa lỗi sau khi gộp
- Bước 3: Bổ sung thông tin hành chính cấp tỉnh, cấp huyện vào ranh giới hành chính cấp xã
- Bước 4: Chuyển đổi hệ quy chiếu từ VN2000 sang WGS84
- Bước 5: Chuyển đổi dữ liệu từ shapefile sang tập tin OSM thông qua công cụ chuyển đổi
Hình ảnh 3.2 Các bước biên tập dữ liệu biên giới địa giới của Việt Nam
Nội dung các bước thực hiện sẽ được trình bày chi tiết ở các mục tiếp theo.
T RÍCH XUẤT DỮ LIỆU BIÊN GIỚI QUỐC GIA VÀ DỮ LIỆU ĐỊA GIỚI HÀNH CHÍNH TỪ TẬP DỮ LIỆU BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH
dữ liệu bản đồ địa hình
Bản đồ địa hình tỷ lệ 1/50.000 là các tập tin dữ liệu MicroStation chứa thông tin về vị trí và hình học của các đối tượng địa lý, cùng với các thông tin liên quan Mỗi mảnh dữ liệu địa hình này bao gồm nhiều lớp dữ liệu khác nhau.
- Dân cư cơ sở hạ tầng
Hình ảnh 3.3 Cấu trúc dữ liệu của bản đồ địa hình 1/50.000
Trong luận văn này, tác giả chỉ sử dụng lớp dữ liệu biên giới địa giới với định dạng tập tin *.DGN, một định dạng CAD được hỗ trợ bởi Bentley Systems qua chương trình MicroStation DGN thường được áp dụng trong các dự án xây dựng như tòa nhà, đường cao tốc và cầu cống, cạnh tranh với định dạng DWG của Autodesk Bên cạnh đó, định dạng shapefile (SHP) là một định dạng dữ liệu vector không gian địa lý cho hệ thống thông tin địa lý (GIS), được phát triển bởi ESRI nhằm tạo khả năng tương tác giữa các sản phẩm GIS Shapefile có thể mô tả các tính năng vector như điểm, đường và đa giác, với các thuộc tính mô tả như tên hoặc nhiệt độ Để chuyển đổi dữ liệu bản đồ địa hình sang shapefile, tác giả sử dụng phần mềm FME, công cụ hỗ trợ chuyển đổi nhanh chóng các định dạng tập tin địa lý.
Trước khi chuyển đổi dữ liệu từ hệ quy chiếu VN2000 múi 3 0 sang FME, cần thiết lập FME để hỗ trợ chuyển đổi Để thực hiện điều này, mở tập tin cấu hình MyCoordSysDefs.fme và bổ sung thêm cấu hình cho VN2000 múi 3 0.
Sau khi hoàn tất việc thiết lập cho FME, bạn có thể tiến hành chuyển đổi dữ liệu từ MicroStation bằng công cụ Quick Translation của FME.
Hình ảnh 3.5 Chuyển đổi dữ liệu sang shapefile
Dữ liệu đầu vào sẽ bao gồm:
- Dataset: Đường dẫn tới tập tin dữ liệu cần chuyển đổi
- Coord.System: VN2000-105-Mui_3do
- Output Format: Lựa chọn Esri Shapefile
Kết quả sau khi chuyển đổi từ tập tin dữ liệu MicroStation sang shapefile sẽ thu được các tập tin shapefile bao gồm: DiaPhanTinh, DiaPhanHuyen, DiaPhanXa, MocBienGioi
Hình ảnh 3.6 Các shapefile thu được
Các shapefile sau khi thu thập sẽ được tiền xử lý bằng các công cụ như ArcMap, QGIS và JOSM nhằm nâng cao chất lượng dữ liệu và chuyển đổi sang các định dạng dễ dàng xử lý trong các bước tiếp theo.
G ỘP CÁC MẢNH BẢN ĐỒ THEO CẤP HÀNH CHÍNH : XÃ , HUYỆN , TỈNH
Quá trình chuyển đổi định dạng dữ liệu đã hoàn tất, cho ra 740 mảnh dữ liệu ranh giới cấp xã, 740 mảnh dữ liệu ranh giới cấp huyện và 740 mảnh dữ liệu cấp tỉnh.
Từ các mảnh dữ liệu đó tác giả sẽ thực hiện các bước sau:
- Gộp các mảnh rời rạc lại thành một mảnh thống nhất
- Loại bỏ đường chia cắt giữa các mảnh sau khi gộp
- Sửa lỗi sau khi gộp
- Bổ sung thông tin hành chính sau khi gộp
3.3.1 Gộp các mảnh rời rạc lại thành một mảnh thống nhất: Để gộp các mảnh bản đồ ranh giới cấp xã lại thành một mảnh thống nhất sử dụng công cụ Merge của ArcMap[14]
Hình ảnh 3.7 Các bước gộp dữ liệu
Hình ảnh 3.8 Công cụ Merge của ArcMap
Kết quả sau khi hợp nhất các mảnh dữ liệu sẽ bao gồm các polygon ranh giới, thông tin chi tiết của từng đơn vị xã, phường, thị trấn và đường phân chia giữa các mảnh dữ liệu.
Hình ảnh 3.9 Kết quả sau khi Merge Bước kế cần phải thực hiện loại bỏ các đường phân chia của các mảnh
3.3.2 Loại bỏ đường chia cắt của các mảnh sau khi gộp: Để loại bỏ các đường phân chia của các mảnh sau khi gộp thông qua công cụ Dissolve của ArcMap
Hình ảnh 3.10 Công cụ Dissolve của ArcMap Kết quả sau khi thực hiên Dissolve các đường viền phân chia của các mảnh dữ liệu đã được loại bỏ
Hình ảnh 3.11 Kết quả sau khi Dissolve Đối với các mảnh dữ liệu cấp huyện và cấp tỉnh cũng thực hiện các bước tương tự.
B Ổ SUNG THÔNG TIN HÀNH CHÍNH CẤP HUYỆN , TỈNH
Kết thúc quá trình gộp dữ liệu sẽ thu được 3 shapefile về ranh giới địa giới cho cấp xã, cấp huyện và cấp tỉnh
Bảng dữ liệu của ranh giới địa giới cấp xã sau khi gộp
Hình ảnh 3.12 Bảng dữ liệu của ranh giới địa giới cấp xã sau khi gộp Bảng dữ liệu của ranh giới địa giới cấp huyện sau khi gộp
Hình ảnh 3.13 Bảng dữ liệu của ranh giới địa giới cấp huyện sau khi gộp
Bảng dữ liệu của ranh giới địa giới cấp tỉnh sau khi gộp
Hình ảnh 3.14 Bảng dữ liệu của ranh giới địa giới cấp tỉnh sau khi gộp
Sau khi có các shapefile cần thiết, bước tiếp theo là thêm các trường thông tin như mã đơn vị hành chính (MDVHC) cấp huyện, tên huyện, mã đơn vị hành chính cấp tỉnh và tên tỉnh vào từng bản ghi của shapefile ranh giới địa giới cấp xã Để thực hiện việc này, cần sử dụng công cụ Join trên ArcMap với thiết lập phù hợp để kết nối hai shapefile dựa trên không gian của các polygon.
Hình ảnh 3.15 Join sử dụng ArcMap Sau khi Join xong và loại bỏ những trường không cần thiết sẽ thu được một shapefile có cấu trúc như sau:
Hình ảnh 3.16 Kết quả thu được sau khi Join
S ỬA LỖI SAU KHI GỘP
Sau khi hoàn thành việc gộp các mảnh bản đồ, sẽ xuất hiện một số lỗi ngoại lệ cần được sửa chữa Những lỗi này chủ yếu liên quan đến liên kết không gian trong Polygon, hay còn gọi là lỗi Topology.
Quan hệ không gian Topology trong GIS đề cập đến mối quan hệ logic giữa vị trí các đối tượng Cấu trúc dữ liệu Topology tự động hóa quá trình số hóa và xử lý lỗi, đồng thời giảm dung lượng lưu trữ dữ liệu bằng cách lưu trữ các ranh giới giữa các vùng kề nhau chỉ một lần Điều này cho phép chúng ta tổ chức dữ liệu dựa trên các nguyên lý tính kề cận và kết nối, giúp xác định rõ ràng các quan hệ không gian.
Topology là mô hình mô tả cách các đối tượng chia sẻ hình học, đồng thời là cơ chế xây dựng và duy trì quan hệ Topology giữa chúng Trong ArcGIS, quan hệ Topology được thực thi thông qua một tập hợp quy tắc xác định cách thức các đối tượng chia sẻ hình học, cùng với các công cụ chỉnh sửa để xử lý các đối tượng vi phạm quy tắc này.
Một số lỗi gặp phải sau khi gộp bao gồm:
- Đường phân chia ranh giới giữa các mảnh chưa mất
- Xuất hiện vùng chống giữa polygon
Sử dụng công cụ Topology trên ArcMap giúp xác thực và sửa lỗi dữ liệu hiệu quả Bằng cách thiết lập các quy tắc cho Topology, ArcMap có khả năng kiểm tra và phát hiện các lỗi có trong dữ liệu một cách chính xác.
Bảng 3-1 Bảng luật Topology trong ArcMap[15]
Luật topology Mô tả Sử dụng Minh hoạ
Phải lớn hơn dung sai cluster
Trong trường hợp luật này bị vi phạm, phần bên trái của hình ban đầu sẽ không bị thay đổi
Luật này là bắt buộc trong một topology và có thể áp dụng cho tất cả các lớp đối tượng địa lý vùng
Các đỉnh vi phạm luật này được xác định là không trùng khớp và được bắt vào nhau
Dung sai cluster: là khoảng cách nhỏ nhất giữa 2 đỉnh của đối tượng địa lý
Qui định bên trong các vùng trong lớp đối tượng địa lý là không chồng xếp
Các vùng có thể chung các cạnh hoặc đỉnh
Luật này hỗ trợ trong việc xác định ranh giới hành chính và khu vực bầu cử, đồng thời phân loại các khu vực riêng biệt, chẳng hạn như khu bầu cử không nằm trong vùng bao khu.
Phải không có khoảng trống
Luật qui định rằng không có bất kì khoảng trống nào bên trong một vùng hoặc giữa các vùng liền kề
Tất cả các vùng phải trải trên một bề mặt lên tục Sẽ luôn tồn tại lỗi trên biên ngoài của vùng
Vùng không có khoảng trống
Các vùng đất không thể bao gồm khoảng trống Do vậy các đa giác phải bao phủ toàn bộ khu vực
Phải không chồng xếp với
Trong một lớp đối tượng địa lý, các vùng không được chồng chéo với nhau trong lớp khác Hai vùng có thể tiếp giáp qua các cạnh, đỉnh hoặc hoàn toàn tách biệt Quy định này rất hữu ích trong việc quản lý và phân tích dữ liệu địa lý.
2 hệ thống riêng biệt với nhau của phân loại vùng
Hai vùng trong hai lớp đối tượng địa lý khác nhau
Lỗi được tạo ra tại vị trí các đa giác của hai lớp đối tượng địa lý chồng xếp
Lớp sông hồ và lớp đất trồng là 2 lớp đối tượng địa lý khác nhau do đó 2 lớp không được chồng xếp
Phải được che phủ bởi lớp đối tượng địa lý
(Must be covered by feature class of)
Qui định một vùng trong một lớp đối tượng địa lý phải có diện tích hoàn toàn được che phủ trong vùng của lớp đối tượng địa lý khác
Hai vùng trong 2 lớp đối tượng địa lý khác nhau
Lỗi vùng được tạo ra với đa giác trong lớp đối tượng địa lý đầu tiên tại vị trí không được che phủ
Quận phải được che phủ bởi các phường
Phải che phủ lẫn nhau
Qui định các vùng của một lớp đối tượng địa lý phải được chi phủ hoàn toàn trùng khít với vùng của lớp đối tượng địa lý khác
Các đa giác có thể chia sẻ cạnh hoặc đỉnh, và quy luật này áp dụng khi hai hệ thống phân loại được sử dụng cho cùng một khu vực địa lý Điều này có nghĩa là bất kỳ điểm nào được xác định trong một hệ thống cũng cần phải được xác định trong hệ thống còn lại, đảm bảo rằng hai lớp đối tượng địa lý che phủ cùng một khu vực một cách đồng nhất.
Hai lớp đối tượng địa lý khác nhau cần phải có sự che phủ lẫn nhau giữa tất cả các đa giác trong lớp đầu tiên và lớp thứ hai.
Thực vật và đất trồng cần phải được bảo vệ lẫn nhau Luật cũng có thể được áp dụng cho các lớp địa lý không phân cấp, chẳng hạn như đất trồng và độ dốc.
Phải được che phủ bởi
Quy định về vùng của một lớp đối tượng địa lý yêu cầu phải được bao phủ hoàn toàn trong vùng của lớp đối tượng địa lý khác Các đa giác trong lớp này có thể chia sẻ các cạnh hoặc đỉnh với nhau.
Luật này sử dụng trong việc mô hình hoá các vùng là tập con của một vùng bao quanh rộng lớn,
Lỗi vùng trong lớp đối tượng địa lý đầu tiên không được che phủ bởi vùng trong lớp đối tượng địa lý thứ hai Điều này có thể xảy ra khi quản lý các cụm cây trong rừng hoặc các khối nhà trong khu dân cư Để đảm bảo tính chính xác, đường biên của vùng đầu tiên cần phải được che phủ bởi đường biên của vùng thứ hai.
(Area boundary must be coverd by boundary of)
Quy định về đường biên của các đối tượng địa lý trong một lớp phải được bao phủ bởi đường biên của các đối tượng địa lý trong lớp khác.
Luật này được sử dụng khi đối tượng địa lý vùng trong một lớp bao gồm nhiều vùng trong lớp khác
Hai vùng trong hai lớp đối tượng địa lý khác nhau có thể gặp lỗi khi đường biên của vùng trong lớp đối tượng địa lý đầu tiên không được che phủ bởi đường biên của vùng trong lớp đối tượng địa lý còn lại.
Ví dụ: áp dụng trong trường hợp các vùng và đường bao cần thành hang Đường bao phải được che phủ bởi
Qui định đường biên của các đối tượng địa lý vùng phải được che phủ bằng các đường thẳng trong lớp đối tượng địa lý khác
Sử dụng khi đường biên các đối tượng địa lý vùng được đánh dấu và đường thẳng có tập thuộc tính là khác nhau
Vùng và đường thẳng trong hai lớp đối tượng địa lý khác nhau
Lỗi được tạo ra trên các đường biên vùng không được phủ bởi đường thẳng của lớp đối tượng địa lý kia
Ví dụ: đường biểu diễn phần đường biên khối điều tra dân số
Điểm quy định một vùng trong lớp đối tượng địa lý phải chứa ít nhất một điểm của lớp đối tượng địa lý khác Các điểm này cần nằm trong đa giác và không được nằm trên đường bao.
Luật sử dụng khi mọi vùng cần có ít nhất một điểm liên kết
Một điểm trên đường bao vùng không được coi là chứa trong vùng đó
Khi chồng xếp các vùng, các đa giác có thể chung 1 điểm trong vùng chồng xếp
Vùng và điểm trong 2 đối tượng địa lý khác nhau Lỗi được tạo ra trên các vùng không chứa ít nhất một điểm
Ví dụ: các thửa đất phải chứa ít nhất 1 điểm tâm thửa Ở trong trường hợp này tác giả sử dụng 2 luật:
Hình ảnh 3.17 Luật Must Not Overlap
Hình ảnh 3.18 Luật Must Not Have Gaps Kết quả sau khi kiểm tra
Hình ảnh 3.19 Các vùng bị lỗi Topology
Sau khi hoàn tất, cần kiểm tra và chỉnh sửa các khu vực được đánh dấu bằng màu đỏ Dưới đây là một số hình ảnh phóng to của các vùng lỗi sau khi đã gộp các mảnh bản đồ.
Hình ảnh 3.20 Lỗi chồng đè giữa 2 Polygon
Hình ảnh 3.21 Lỗi Polygon không khép kín
Hình ảnh 3.22 Lỗi đường phân chia ranh giới giữa các mảnh
C HUYỂN ĐỔI HỆ QUY CHIẾU TỪ VN2000 SANG WGS84
3.6.1 Tham số chuyển đổi và lưới chiếu
Sau khi gộp các mảnh bản đồ, chúng ta có được bản đồ ranh giới Việt Nam chi tiết tới cấp xã Để tích hợp vào hệ thống và sử dụng cho các chuẩn dữ liệu toàn cầu, việc chuẩn hóa và chuyển đổi các độ đo quan trọng trong dữ liệu là cần thiết Trong các hệ thống GIS, hệ quy chiếu đóng vai trò quan trọng, do đó, việc chuyển đổi sang hệ quy chiếu toàn cầu là bước quan trọng trước khi tiến hành các bước tiếp theo.
Theo quyết định 05/2007/QĐ-BTNMT của Bộ Tài nguyên và Môi trường, việc sử dụng hệ thống tham số chuyển đổi giữa Hệ tọa độ quốc tế WGS-84 và Hệ tọa độ quốc gia VN-2000 được quy định rõ ràng Các thông số quan trọng trong quá trình chuyển đổi hệ tọa độ này đóng vai trò thiết yếu trong việc đảm bảo tính chính xác và đồng nhất trong các ứng dụng liên quan đến địa lý.
1 Tham số dịch chuyển gốc tọa độ:
2 Góc xoay trục tọa độ:
3 Hệ số tỷ lệ chiều dài: k = 1,000000252906278
Trong công thức (1), X, Y, Z đại diện cho tọa độ vuông góc không gian trong hệ tọa độ WGS-84, trong khi X’, Y’, Z’ là tọa độ vuông góc không gian trong hệ tọa độ VN-2000.
Trước khi tiến hành chuyển đổi dữ liệu, cần xác định lưới chiếu UTM cho dữ liệu đầu vào Thông tin về múi chiếu và tọa độ kinh tuyến trục được quy định trong Thông tư 973/2001/TT-TCĐC của Tổng cục địa chính.
Số hiệu múi Kinh tuyến trục Số hiệu múi Kinh tuyến trục
Với mỗi mảnh dữ liệu 1/50.000 có thông tin mô tả về sản phẩm như sau:
Hình ảnh 3.23 Lý lịch bản đồ
Khi đó sẽ xác định được tập tin dữ liệu ở múi chiếu 3 và kinh tuyến trục là 105 → Số múi UTM sẽ là 48
Sau khi xác định các tham số đầu vào, bước tiếp theo là chuyển đổi hệ quy chiếu của dữ liệu shapefile Tác giả sử dụng công cụ Geographic Transformation trên ArcMap để thực hiện quá trình này Đầu tiên, cần thêm một phương pháp chuyển đổi, sau đó tiến hành chuyển đổi hệ quy chiếu cho dữ liệu.
3.6.2 Thêm phương pháp chuyển đổi hệ quy chiếu: Để thêm một phương pháp chuyển đổi hệ quy chiếu trên phần mềm ArcMap như sau: Catalog → Toolboxes → System Toolboxes → Data Management Tools → Projections and Transformation → Create Custom Geographic Transformation
Hình ảnh 3.24 Công cụ Projections and Transformation
Sau khi chọn "Create Custom Geographic Transformation", một bảng thiết lập tham số chuyển đổi sẽ hiện ra, cho phép bạn lựa chọn các thông số kỹ thuật phù hợp để thực hiện việc chuyển đổi dữ liệu.
Một số thông số quan trọng của bảng thiết lập tham số:
- Geographic Transformation Name: Đặt tên cho phương pháp chuyển đổi
Hệ quy chiếu của dữ liệu đầu vào được lựa chọn là VN_2000_UTM_Zone_48N, phù hợp với thông số đã đề cập trước đó.
- Output Geographic Coordinate System: Ở đây lựa chọn WGS_1984_UTM_Zone_48N
- Custom Geographic Transformation: Lựa chọn method là COORDINATE_FRAME
Sử dụng các tham số chuyển đổi ở trên để thay vào bảng tham số chuyển đổi như sau:
Hình ảnh 3.25 Thiết lập tham số cho Projections and Transformation
Hình ảnh 3.26 Thiết lập tham số cho Projections and Transformation
3.6.3 Chuyển đổi hệ quy chiếu của dữ liệu: Để chuyển đổi hệ quy chiếu của dữ liệu trên phần mềm ArcMap như sau: Catalog → Toolboxes → System Toolboxes → Data Management Tools
Hình ảnh 3.27 Chuyển đổi hệ quy chiếu Ở cửa sổ ứng dụng lựa chọn đường dẫn input, ouput dữ liệu và phương pháp chuyển đổi đã được tạo ở trên
Kết quả dữ liệu shapefile sau khi chuyển đổi đã được đưa về đúng với hệ quy chiếu mong muốn
Hình ảnh 3.28 Kết quả sau khi chuyển đổi
X ÂY DỰNG CÔNG CỤ CHUYỂN ĐỔI DỮ LIỆU TỪ SHAPEFILE SANG ĐƯỜNG
Trong OpenStreetMap (OSM), dữ liệu về đường biên giới địa giới được gọi là admin boundaries, với tham số admin_level từ 1 đến 11 để phân biệt các cấp độ hành chính Mỗi quốc gia hoặc vùng lãnh thổ có các mức level khác nhau cho các cấp độ hành chính Hiện tại, lớp thông tin về admin boundaries của Việt Nam đang sử dụng 4 giá trị chính.
- admin_level = 2: đường ranh giới quốc gia
- admin_level = 4: đường ranh giới tỉnh hoặc thành phố trực thuộc trung ương
- admin_level = 6: đường ranh giới thuộc quận, huyện, thị xã, thành phố thuộc tỉnh
- admin_level = 8: đường ranh giới cho xã, phường, thị trấn
Tỉnh, thành phố trực thuộc TW
N/A district / township border: quận, huyện, thị xã, thành phố thuộc tỉnh
N/A commune / town / ward border: phường, xã, thị trấn
Hình ảnh 3.29 Bảng Admin boundaries của Việt Nam trên OSM
3.7.1 Cấu trúc của một tập tin tin OSM Để xây dựng được công cụ chuyển đổi dữ liệu từ shapfile sang tập tin OSM thì bước đầu tiên cần kiểm tra xem cấu trúc của một OSM ra làm sao và các tham số nào được sử dụng trong OSM để xác định đó là một đường biên giới địa giới
Tập tin OSM được lưu trữ dưới dạng XML, với các nội dung chính được quy định bởi các thẻ node, way và relation.
Node là một điểm cụ thể được xác định bởi kinh độ và vĩ độ, với thông tin bao gồm ít nhất id và tọa độ của nó Mỗi Node có một id duy nhất, đảm bảo tính phân biệt giữa các Node khác nhau.
Way là một danh sách từ 2 đến 2.000 node tạo thành một polyline, dùng để biểu thị các đối tượng địa lý dạng đường như biên giới, địa giới, sông ngòi và đường xá Có hai loại Way: Way đóng, khi điểm đầu và điểm cuối giống nhau, và Way mở.
- Relation: Mô tả mối liên kết giữa 2 hoặc nhiều đối tượng khác như (Node, Way hoặc là Relation khác)
Dưới đây là một cấu trúc mẫu mô tả đường bao quanh của một xã trên OSM:
Cấu trúc tập tin OSM bao gồm các thành phần chính như Node, Way và Relation Đối với Node và Way, thông tin được trình bày tương tự như mô tả trước đó Tuy nhiên, đối với Relation, có một số thẻ bắt buộc cần thiết để mô tả, trong đó bao gồm các đường biên giới địa giới.
Cấp hành chính được xác định bằng giá trị, trong đó 4 tương ứng với cấp tỉnh hoặc thành phố trực thuộc trung ương, 6 cho cấp huyện, thị xã, hoặc thành phố thuộc tỉnh, và 8 cho cấp xã, phường, hoặc thị trấn.
- name: Tên đơn vị hành chính
3.7.2 Các bước tiền xử lý dữ liệu shapefile Để dễ dàng trong việc xử lý dữ liệu trước tiên sẽ cần phải thực hiện một số bước tiền xử lý dữ liệu shapefile:
- Bước 1: Mở shapefile bằng phần mềm QGIS
- Bước 2: Chuyển đổi các Polygon sang line
- Bước 3: Sử dụng v.clean để phá vỡ các liên kết giữa các vùng
- Bước 4: Lưu tập tin kết quả lại dưới dạng GeoJson
Dữ liệu GeoJson dễ dàng xử lý hơn so với định dạng shapefile Sử dụng phần mềm QGIS, việc chuyển đổi dữ liệu từ shapefile sang GeoJson trở nên đơn giản và hiệu quả.
Để xây dựng đường biên giới địa giới, dữ liệu quan trọng là các đường viền bao quanh của một Polygon Trước khi chuyển đổi sang định dạng GeoJson, cần chuyển đổi Polygon thành đường thẳng QGIS đã cung cấp Toolbox với chức năng "Polygon to line" để thực hiện việc này.
Hình ảnh 3.31 Polygon sang lines của QGIS
Trong cấu trúc dữ liệu OSM, các vùng biên giới địa giới không được phép lặp lại Node hoặc Way, do đó cần loại bỏ sự trùng lặp trước khi chuyển đổi Phần mềm QGIS cung cấp công cụ v.clean, giúp phá vỡ mối liên kết giữa các đường biên giới và xóa bỏ dữ liệu trùng lặp.
Hình ảnh 3.32 v.clean của QGIS
Dưới đây là Hình ảnh trước và sau khi sử dụng v.clean
Hình ảnh 3.33 Trước khi sử dụng v.clean
Hình ảnh 3.34 Sau khi sử dụng v.clean
Và bước cuối cần lưu lại dữ liệu gốc và dữ liệu sau khi đã chạy xong v.clean lưu lại dưới dạng GeoJson
Hình ảnh 3.35 Dữ liệu gốc
Hình ảnh 3.36 Dữ liệu sau khi chạy v.clean
3.7.3 Quy trình xây dựng chương trình xử lý
Xây dựng chương trình xử lý bằng python thực hiên theo quy trình:
The input consists of two GeoJson files: the raw data file named Raw_data and the cleaned data file referred to as Preprocess_data.
- Duyệt tập tin để lấy tất cả các Node từ tập tin Preprocess_data
- Lưu thông tin các Node theo cấu trúc của tập tin OSM vào tập tin kết quả
- Xây dựng các Way từ tập tin Preprocess_data
- Lưu thông tin các Way theo cấu trúc của tập tin OSM vào tập tin kết quả
Để xây dựng các mối quan hệ từ các cách (Way) trước đó, cần xác định cách đó thuộc về xã, huyện hoặc tỉnh nào bằng cách đối chiếu với các mã đơn vị hành chính trong dữ liệu gốc (Raw_data).
- Lưu lại thông tin Relation theo cấu trúc của tập tin OSM vào tập tin kết quả
Sau khi kết thúc quá trình xử lý sẽ thu được kết quả là tập tin OSM chứa thông tin về các đường biên giới địa giới Việt Nam[21]
Hình ảnh 3.37 Tập tin OSM chứa thông tin về các đường biên giới địa giới Việt Nam.
QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ
Kết quả từ chương trình biên tập dữ liệu biên giới và địa giới cho Nền tảng cung cấp dịch vụ địa chỉ Việt Nam sẽ được trình bày chi tiết dưới đây.
Kết thúc quá trình chuyển đổi dữ liệu sang tập tin dữ liệu OSM, thu được kết quả biên giới địa giới cho 63 tỉnh thành, 708 huyện và 11.161 xã
Bảng 4-1 Dữ liệu biên giới địa giới đã được biên tập từ CSDL địa hình
STT Nội dung Tổng số
Thành phố trực thuộc Trung ương 5
Toàn bộ đường ranh giới địa giới sau khi được biên tập được mô tả trong tập tin OSM với:
- 1.500.206 Node: riêng biệt, mô tả các tọa độ điểm ranh giới địa giới trên tập tin OSM
- 39.621 Way: riêng biệt, mô tả thông tin về đường ranh giới địa giới trên tập tin OSM
- 11.385 Relation: riêng biệt, mô tả thông tin về các liên kết của các Way trên tập tin OSM
Hình ảnh 4.1 Nội dung trong tập tin OSM Đối chiếu với một số dịch vụ bản đồ số ở trong nước như GIS Chính Phủ (http://gis.chinhphu.vn/) và Việt Bản đồ (http://maps.vietbando.com/) thấy rằng dữ liệu được chuyển đổi ra khớp và bao phủ toàn bộ Việt Nam
Hình ảnh 4.2 Bản đồ số Việt bản đồ
Hình ảnh 4.3 Chồng lớp nên bản đồ Việt Bản đồ
Hình ảnh 4.4 Bản đồ số GIS Chính Phủ
Hình ảnh 4.5 Chồng lớp nên bản đồ GIS Chính Phủ
So sánh dữ liệu địa giới hành chính từ GIS của chính phủ với bản đồ Việt Nam cho thấy rằng các đường biên giới địa giới, sau khi chuyển đổi từ dữ liệu bản đồ tỷ lệ 1/50.000, đã khớp chính xác và bao phủ toàn bộ lãnh thổ Việt Nam.
Do nguồn dữ liệu cũ từ năm 2013, một số thông tin về địa giới hành chính sau khi trích xuất có thể không còn chính xác so với thời điểm hiện tại.
Bảng 4-2 Địa danh hành chính Việt Nam tính tới 01/10/2020
STT Nội dung Tổng số
Thành phố trực thuộc Trung ương 5
Từ bảng [4-1] và bảng [4-2] đối chiếu lại có thể thấy biến đổi từ năm 2013 đến năm 2020:
- Cấp hành chính cấp tỉnh: Dữ liệu về hành chính cấp tỉnh/thành phố trực thuộc trung ương không có thay đổi;
- Cấp hành chính cấp Huyện: o Thành phố: Tăng từ 64 lên 77 o Thị xã: Tăng từ 47 lên 49 o Quận: Giữ nguyên 49 o Huyện: Giảm từ 548 xuống 532
- Cấp hành chính cấp xã: o Xã: Giảm từ 9.001 xuống 8.342 o Phường: Tăng từ 1.545 lên 1.680 o Thị trấn: Giảm từ 615 xuống 610