I THI Ệ U
Đ Ặ T V ẤN ĐỀ , ĐỊNH HƯỚ NG NGHIÊN C Ứ U
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 nâng cao khả năng làm chủ tri thức của người dân Đề án khuyến khích sự tham gia của cộng đồng và doanh nghiệp để làm giàu tài nguyên tri thức số hóa, đồng thời khơi dậy đam mê khoa học và công nghệ, cũng như khát vọng sáng tạo của mọi người Mục tiêu chính là phổ cập thông tin khoa học và công nghệ, đặc biệt cho các đối tượng ở vùng nông thôn, vùng sâu, vùng xa, học sinh, sinh viên và người lao động.
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 ứng dụng phục vụ nhu cầu cộng đồng, bao gồm tìm kiếm vị trí, địa điểm, 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 biên giới địa giới Việt Nam được tổng hợp từ nhiều bản đồ với độ phân giải khác nhau, dẫn đến tình trạng thiếu dữ liệu hoặc không liền mạch Do đó, cần thiết phải chỉnh sửa và cập nhật các vùng dữ liệu bị khuyết để đảm bảo tính chính xác và đồng nhất của lớp dữ liệu này.
M ỤC TIÊU CỦA LUẬN VĂN
Trước các 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 hiệu quả để biên tập dữ liệu liên quan đến biên giới và địa giới, phục vụ cho nền tảng cung cấp dịch vụ địa chỉ tại Việt Nam.
P HẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN
Việc 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 đa dạng và thời gian thực hiện đáng kể Trong luận văn này, tôi sẽ tập trung vào một số công việc cụ thể 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 hình thành các khái niệm và ý tưởng nghiên cứu, đồng thời xây dựng quy trình và công cụ biên tập dữ liệu liên quan đến biên giới và địa giới cho Nền tảng cung cấp dịch vụ địa chỉ Việt Nam Nội dung chính của luận văn bao gồm nhiều phần quan trọng, từ khái niệm cơ bản đến ứng dụng thực tiễn.
Chương 1 trình bày mở đầu 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 của chương là xác định những thách thức hiện tại và đề xuất các giải pháp hiệu quả nhằm tối ưu hóa quy trình biên tập dữ liệu.
• 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.
T Ổ NG QUAN V Ề D Ữ LI Ệ U BIÊN GI ỚI ĐỊ A GI Ớ I CHO
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 rõ 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 để tối ưu hóa việc chia sẻ và sử dụng dữ liệu không gian địa lý trên toàn quốc Các nội dung chính trong việc xây dựng hạ tầng dữ liệu không gian địa lý quốc gia bao gồm: phát triển chiến lược và kế hoạch triển khai, thiết lập cơ chế và nguồn lực cho thực hiện, lựa chọn công nghệ và xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật, tích hợp dữ liệu không gian địa lý, cùng với việc xây dựng và vận hành 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 đóng vai trò quan trọng trong 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 tỉ lệ 1:50.000, do Cục Đo đạc, Bản đồ và Thông tin địa lý Việt Nam thuộc Bộ Tài nguyên và Môi trường cung cấp 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 phố trên toàn quốc được thu thập từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm cơ sở dữ liệu địa lý tỷ 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 xây dựng dựa trên các nguồn tài nguyên đáng tin cậy.
▪ 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 như geocoding giúp tìm kiếm địa chỉ, trong khi thuật toán lập kế hoạch đường đi hỗ trợ tìm đường hiệu quả Ngoài ra, bộ công cụ quản lý và biên tập dữ liệu địa chỉ cũng đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa quy trình xử lý thông tin địa lý.
❖ APIs cung cấp bộ giao diên lập trình ứng dụng (application programing interface)
❖ Các ứng dụng: o Ứng dụng web cho nền tảng dịch cung cấp dịch vụ bản đồ
Việt Nam đã phát triển ứng dụng di động cho nền tảng dịch vụ bản đồ trên cả hai hệ điều hành Android và iOS Ngoài ra, nhiều ứng dụng khác cũng được xây dựng dựa trên các API mà nền tảng dịch vụ bản đồ Việt Nam cung cấp.
Nền tảng dịch vụ bản đồ Việt Nam phục vụ cho nhiều nhóm người dùng, bao gồm: người dùng cá nhân với các chức năng tìm kiếm địa chỉ và chỉ đường cho nhiều phương tiện giao thông; chuyên gia dữ liệu địa chỉ có khả năng chỉnh sửa, cập nhật và phân tích dữ liệu; và các nhà phát triển ứng dụng dân sinh, được hỗ trợ bởi bộ APIs để phát triển các ứng dụng phục vụ công tác nghiệp vụ của Tổng công ty Bưu điện Việt Nam và dự án hệ tri thức Việt số hóa.
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, lưu trữ dữ liệu bản đồ trên thiết bị điện tử, cho phép người dùng truy cập và hiển thị thông tin dưới dạng hình ảnh bản đồ.
Bản đồ số cung cấp hình ảnh trực quan về thế giới, giúp truyền đạt ý tưởng hiệu quả hơn so với ngôn từ Chúng ta có thể dễ dàng xác định trường học hoặc bệnh viện gần nhất, những ai gặp khó khăn trong việc tiếp cận các cơ sở này, cũng như xác định khu vực nghèo nhất.
Những câu hỏi đó có thểđược thể hiện tốt nhất thông qua các bản đồ và bản đồ có thể trả lời cho những câu hỏi như vậy
Bản đồ số cung cấp nhiều thông tin hữu ích 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 kiếm đường đi một cách dễ dàng.
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, ví dụ 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 thông 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 các mảnh (tiles) để phù hợp với khả năng xử lý và quản lý dữ liệu, mặc dù không hoàn toàn giống với khái niệm chia mảnh bản đồ thông thường Các mảnh này có thể có hình dạng đa dạng, và trong một số hệ thống GIS, người dùng cần tự quản lý cách chia mảnh Tuy nhiên, xu hướng hiện nay là các hệ thống GIS cung cấp công cụ tự động quản lý mảnh, giúp người dùng dễ dàng hơn trong việc thao tác Một số GIS tiên tiến áp dụng công nghệ hướng đối tượng, cho phép người dùng cảm nhận các đối tượng địa lý như liên tục, mặc dù chúng thực tế được chia cắt thành từng mảnh.
Cấu trúc phân lớp thông tin là 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 đựng những đối tượng có chung tính chất và đặc điểm Thiết kế các lớp thông tin có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả, khả năng xử lý và tính bền vững của cơ sở dữ liệu không gian trong hệ thống GIS.
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 phù hợp với từng ứng dụng và yêu cầu cụ thể là rất quan trọng, vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến chi phí và thời gian xây dựng cơ sở dữ liệu GIS Các lớp thông tin này cần được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu theo thứ tự hợp lý để đảm bảo hiệu quả trong quá trình sử dụng.
D Ữ LI Ệ U BIÊN GI Ớ I , ĐỊ A GI Ớ I
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 với tỉ lệ từ 1:1.000.000 trở lên, 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 phù hợp Nó mô tả các yếu tố như địa hình rừng núi, sông suối, biển, và các địa vật như nhà máy, sân bay, bến cảng, đình, chùa, và cây to độc lập Bản đồ địa hình có ý nghĩa quan trọng trong đời sống xã hội, giúp 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 để chỉ đạo tác chiến trên đất liền, trên biển và trên không, đặc biệt khi không thể quan sát trực tiếp 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 đồđược phân ra 2 loại:
- Bản đồđịa lý cơ bản
- Bản đồ chuyên dùng: quân sự, kinh tế, văn hóa, xã hội, khoáng sản,
Khung bản đồ là các đường giới hạn xác định diện tích của từng mảnh bản đồ, được phân chia thành khung bắc, nam, đông và tây Ngoài ra, ghi chú xung quanh khung bản đồ có vai trò quan trọng trong việc giải thích và hướng dẫn người sử dụng 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 biệt ở cách sắp xếp vị trí, ghi chép và trình bày Hiện nay, toàn quốc đều sử dụng bản đồ theo phép chiếu Gauss.
Khung bắc của bản đồ thể hiện tên địa danh hành chính cao nhất hoặc các địa danh nổi tiếng trong khu vực dân cư Nó cũng ghi rõ số hiệu của mảnh bản đồ, giúp xác định vị trí chính xác của mảnh bản đồ trên trái đất.
- Bên trái tên bản đồ ghi tên vịtrí địa chỉ 1 khu vực, địa chỉ tổng quát
Khung nam trên bản đồ bao gồm tỷ lệ số, tỷ lệ thước và tỷ lệ chữ, với ghi chú về chiều cao đều của đường biên độ cơ bản Ghi chú này có thể thay đổi tùy theo tỷ lệ của bản đồ Lược đồ bản chắp cung cấp thông tin cho người sử dụng về các mảnh bản đồ cần chắp ghép với các mảnh bản đồ hiện có.
- Tiếp theo là phần chỉ dẫn các ký hiệu giúp người sử dụng tra cứu khi sử dụng bản đồ
Cơ sở toán h ọ c c ủ a b ản đồ đị a hình:
Tỷ lệ bản đồ là yếu tố toán học quan trọng, xác định mức độ thu nhỏ và độ dài khi chuyển đổi từ bề mặt cong của trái đất sang mặt phẳng bản đồ Nó là tỷ số giữa độ dài trên bản đồ và độ dài thực địa, thể hiện mức độ thu nhỏ chiều dài của các đường trên thực địa 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 đồđược 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 đồđều có một thước tỉ lệ thẳng đã tính ra cự ly thực địa
Phép chi ế u: 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 được thực hiện bằng cách chuyển đổi hình ảnh từ bề mặt trái đất lên mặt phẳng giấy thông qua phương pháp toán học Hiện nay, phương pháp chiếu GAUSS được sử dụng phổ biến để thực hiện các phép chiếu này.
Cách chia m ả nh và ghi s ố b ản đồ : Tùy theo phương pháp chiếu đồ để thực hiện việc chia mảnh và ghi số hiệu bản đồ
Theo phương pháp chi ế u 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 đồtheo 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 từxích 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 sốsau 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 1:100.000
▪ 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
Chia mảnh bản đồ tỷ lệ 1: 100.000 thành 4 ô nhỏ, mỗi ô có kích thước 10’ dọc và 15’ ngang, được đánh số từ A đến D theo thứ tự từ trái qua phải và từ trên xuống dưới Số hiệu của mảnh bản đồ sẽ được ghi lại sau ký hiệu tỷ lệ, ví dụ: 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'', được đánh số từ a đến d theo thứ tự từ trái qua phải và từ trên xuống dưới Ví dụ, một mảnh bản đồ có thể được ghi là F48 – 116 – B - a.
Bản đồ, lưới tọa độ quốc gia và các trạm GPS là những tài liệu quan trọng được thiết lập 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
Theo Điều 1 của Luật Biên giới quốc gia năm 2003, biên giới quốc gia của Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam được xác định là đường và mặt thẳng đứng theo đường đó, bao gồm lãnh thổ đất liền, các đảo, quần đảo như Hoàng Sa và Trường Sa, cũng như vùng biển, lòng đất và vùng trời của đất nước.
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 đơn vị địa giới hành chính là một thực thể quan trọng trong hệ thống quản lý Nhà nước, cần được xác định rõ ràng về địa lý và dân cư Việc xác định không gian tác động của hoạt động quản lý là cần thiết, giúp quản lý hiệu quả hơn Do đó, mỗi địa giới hành chính phải có giới hạn và không gian cụ thể để đảm bảo sự quản lý chính xác và hiệu quả.
Bảng 1 Sốlượng đơn vịđịa giới hành chính tính đến 01/10/2020 (1)
Thành phố trựcthuộc 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 này được phân chia thành 7 tập tin, cung cấp thông tin 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 D Ự NG QUY TRÌNH VÀ CÔNG C Ụ BIÊN T Ậ P D Ữ
Q UY TRÌNH BIÊN TẬP DỮ LIỆU BIÊN GIỚI ĐỊA GIỚI
Bản đồ địa hình Việt Nam 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 của Việt Nam Bản đồ này được xây dựng dựa trên 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 định dạng số MicroStation (*.dgn).
Quy trình biên tập dữ liệu biên giới địa giới tại Việt Nam bao gồm việc chuyển đổi dữ liệu thô, xây dựng công cụ chuyển đổi và bổ sung thông tin vào dữ liệu kết quả Các bước thực hiện sẽ đảm bảo tính chính xác và đầy đủ của dữ liệu biên giới địa giới.
- Bước 1: Trích xuất dữ liệu biên giới quốc gia và dữ liệu địa giới hành chính từ tập dữ liệu bản đồđịa 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 T Ừ T Ậ P D Ữ LI Ệ U B ẢN ĐỒ ĐỊ A HÌNH
d ữ li ệ u b ản đồ đị a hình
Bản đồ địa hình 1/50.000 là 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 đồđịa hình 1/50.000
Trong luận văn này, tác giả chỉ sử dụng lớp dữ liệu biên giới địa giới Định dạng tập tin *.DGN, được sử dụng bởi Bentley Systems trong chương trình MicroStation CAD, là định dạng phổ biến cho 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 dạng dữ liệu vector không gian địa lý cho hệ thống thông tin địa lý (GIS), được phát triển bởi ESRI, cho phép tương tác dữ liệu giữa các sản phẩm GIS khác Shapefile có khả năng mô tả các tính năng vector như điểm, đường và đa giác, với các thuộc tính đi kèm như tên hoặc nhiệt độ Để chuyển đổi dữ liệu bản đồ địa hình sang shapefile, tác giả sử dụng phần mềm FME, 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 định dạng khác, cần thiết lập FME để hỗ trợ chuyển đổi này, vì hệ chuyển đổi của FME không có sẵn cho VN2000 múi 3 0 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 thiết lập xong 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 tindữ 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 thu được sẽ được tiền xử lý bằng các công cụ như ArcMap, QGIS và JOSM để nâng cao chất lượng dữ liệu và chuyển đổi sang các định dạng dễ xử lý trong các bước tiếp theo.
G Ộ P CÁC M Ả NH B ẢN ĐỒ THEO C Ấ P HÀNH CHÍNH : XÃ , HUY Ệ N , T Ỉ NH
Quá trình chuyển đổi định dạng dữ liệu đã hoàn tất, mang lại 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 bỏđường 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 các đường phân chia giữa các mảnh.
Hình ảnh 3.9 Kết quả sau khi Merge Bước kế cần phải thực hiện loại bỏcác đường phân chia của các mảnh
3.3.2 Loại bỏđường 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, bước tiếp theo là thêm thông tin 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 thiện việc gộp các mảnh bản đồ, sẽ xuất hiện một số lỗi ngoại lệ cần được sửa chữa Những lỗi này thường liên quan đến liên kết không gian trong Polygon, hay còn gọi là các lỗi Topology.
Quan hệ không gian Topology trong GIS thể hiện mối quan hệ logic giữa vị trí của 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 nhờ việc lưu trữ các ranh giới giữa các vùng kề nhau chỉ một lần Hơn nữa, nó cho phép tổ chức dữ liệu dựa trên các nguyên lý tính kề cận và kết nối, từ đó xác định các quan hệ không gian một cách hiệu quả.
Topology là mô hình mô tả cách các đối tượng chia sẻ hình học và cơ chế xây dựng, duy trì quan hệ Topology giữa chúng Trong ArcGIS, quan hệ Topology được thực thi qua các quy tắc định nghĩa cách các đối tượng tương tác với nhau và các công cụ chỉnh sửa để xử lý các vi phạm quy tắc đó.
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 trong 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 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 bịthay 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 đóng vai trò quan trọng trong việc xác định ranh giới hành chính và khu vực bầu cử, đồng thời phân loại các khu vực riêng biệt, như khu bầu cử không được che phủ trong vùng bao khu.
Phải không có khoảng trống
Luật quy định rằng không được có khoảng trống nào trong một vùng hoặc giữa các vùng liền kề Tất cả các vùng phải trải trên một bề mặt liên tục, và sẽ luôn tồn tại lỗi ở 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
Quy định rằng trong một lớp đối tượng địa lý, các vùng không được chồng xếp với nhau trong lớp khác Hai vùng có thể tiếp giáp nhau qua các cạnh hoặc đỉnh, hoặc hoàn toàn tách biệt Luật này rất hữu ích trong việc quản lý chồng xếp các đối tượng địa lý.
2 hệ thống riêng biệt với nhau của phân loại vùng
Hai lớp đối tượng địa lý khác nhau có thể tạo ra lỗi khi chúng chồng xếp lên nhau, dẫn đến sự không chính xác tại vị trí các đa giác.
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 tắc này áp dụng khi hai hệ thống phân loại được sử dụng cho cùng một khu vực địa lý Điều này có nghĩa là mọi điểm trong một hệ thống phải được xác định tương ứng trong hệ thống còn lại, đảm bảo rằng hai lớp đối tượng địa lý bao phủ cùng một khu vực một cách đồng nhất.
Hai lớp đối tượng địa lý khác nhau yêu cầu tất cả các đa giác trong lớp thứ nhất phải được che phủ bởi các đa giác trong lớp thứ hai và ngược lại Điều này đảm bảo sự tương tác và liên kết giữa các đối tượng địa lý trong hai lớp.
Thực vật và đất trồng cần phải được bảo vệ lẫn nhau Luật này cũng có thể được áp dụng cho các lớp địa lý không phân cấp, chẳng hạn như loại đất trồng và độ dốc của khu vực.
Phải được che phủ bởi
Quy định 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 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 xảy ra khi hai lớp đối tượng địa lý khác nhau không được che phủ hoàn toàn Ví dụ, trong quản lý cụm cây trong rừng hoặc các khối nhà trong khu dân cư, đường biên của vùng trong lớp đầu tiên cần phải được che phủ bởi đường biên của vùng trong lớp thứ hai để đảm bảo tính chính xác của dữ liệu địa lý.
(Area boundary must be coverd by boundary of)
Các đối tượng địa lý trong một lớp phải được bao phủ bởi đường biên của các đối tượng địa lý trong lớp khác Điều này đảm bảo tính liên kết và sự phân chia rõ ràng giữa các vùng địa lý.
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 xảy ra lỗi trên đường biên của vùng trong lớp đối tượng địa lý đầu tiên, nếu lỗi này 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
C HUY ỂN ĐỔ I H Ệ QUY CHI Ế U T Ừ 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, cần chuẩn hóa hoặc chuyển đổi các độ đo quan trọng trong dữ liệu Trong hệ thống GIS, hệ quy chiếu là tham số quan trọng, và việc chuyển đổi sang hệ quy chiếu toàn cầu là bước cần thiết trước khi tiến hành các bước tiếp theo.
Theo quyết định 05/2007/QĐ-BTNMT của Bộ Tài nguyên và Môi trường, 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 với các thông số quan trọng cho việc chuyển đổi hệ tọa độ.
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), các tọa độ vuông góc không gian X, Y, Z thuộc hệ tọa độ WGS-84, trong khi các tọa độ vuông góc không gian X’, Y’, Z’ thuộc hệ tọa độ VN-2000.
Trước khi thực hiện chuyển đổi dữ liệu, cần xác định lưới chiếu UTM của dữ liệu đầu vào Thông tin chi tiết về múi chiếu và tọa độ kinh tuyến trục được quy định tại 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 hiển thị, 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 tọa độ địa lý đầu vào: Chọn hệ quy chiếu cho dữ liệu đầu vào Ở đây, chúng ta lựa chọn VN_2000_UTM_Zone_48N dựa trên thông số dữ liệu đã được 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 sổứng 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 D Ự NG CÔNG C Ụ CHUY ỂN ĐỔ I D Ữ LI Ệ U T Ừ SHAPEFILE SANG ĐƯỜ NG
Trong 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 sẽ có các mức level khác nhau cho các cấp độ hành chính Hiện tại, lớp thông tin về admin boundaries của Việt Nam trên OSM 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 và bao gồm các nội dung 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 Mỗi Node có một id duy nhất, đảm bảo tính riêng biệt cho từng điểm.
Way là danh sách từ 2 đến 2.000 node tạo thành một polyline, được sử dụng 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 mở và Way đóng; trong đó, Way đóng có điểm đầu và điểm cuối giống nhau.
- 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 của một tập tin OSM bao gồm các thành phần như Node, Way và Relation Thông tin về Node và Way sẽ tương tự như đã mô tả trước đó Đối với Relation, có một số thẻ bắt buộc cần thiết để mô tả, đặc biệt là các đường biên giới địa giới.
Cấp hành chính được xác định bằng giá trị admin_level, trong đó giá trị 4 đại diện cho cấp tỉnh hoặc thành phố trực thuộc trung ương, giá trị 6 cho cấp huyện, thị xã hoặc thành phố thuộc tỉnh, và giá trị 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 lưu trữ dưới định dạng GeoJson dễ dàng hơn trong việc xử lý so với shapefile Với sự hỗ trợ của phần mềm QGIS, việc chuyển đổi dữ liệu từ shapefile sang GeoJson trở nên đơn giản và thuận tiện.
Để xây dựng đường biên giới địa giới, dữ liệu quan trọng là các đường viền bao quanh của Polygon Trước khi chuyển đổi sang GeoJson, cần chuyển đổi Polygon thành đường thẳng QGIS đã cung cấp sẵn Toolbox mang tên "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 để phá vỡ mối liên hệ 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
Xây dựng các mối quan hệ từ các phương thức trước đó, xác định phương thức đó thuộc xã, huyện hoặc tỉnh nào bằng cách đối chiếu với mã đơn vị hành chính trong dữ liệu gốc.
- 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 vềcác đường biên giới địa giới Việt Nam[21]
Hình ảnh 3.37 Tập tin OSM chứa thông tin vềcác đường biên giới địa giới Việt Nam.
T QU Ả VÀ ĐÁNH GIÁ
Kết quả của chương trình biên tập dữ liệu biên giới, địa giới cho Nền tảng cung cấp dịch vụđịa chỉ Việt Nam sẽ được mô tảởdưới 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
Thành phố trựcthuộc 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 giữa dữ liệu địa giới hành chính của GIS chính phủ và bản đồ Việt Nam cho thấy rằng các đường biên giới địa giới sau khi chuyển đổi từ dữ liệu bản đồ 1/50.000 đã hoàn toàn khớp và bao phủ toàn bộ lãnh thổ Việt Nam.
Do dữ liệu được lấy từ năm 2013, một số thông tin về địa giới hành chính không còn chính xác so với thời điểm hiện tại.
Bảng 4-2 Địa danh hành chính Việt Nam tính tới 01/10/2020
Thành phố trựcthuộc 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 Thịxã: 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
Qua quá trình tìm hiểu và nghiên cứu luận văn đã giải quyết được bài toán là:
- Xây dựng quy trình và công cụ biên tập dữ liệu biên giới, địa giới cho Nền t ả ng cung c ấ p d ị ch v ụ đị a ch ỉ Vi ệ t Nam
Luận văn đã tiến hành bóc tách dữ liệu biên giới địa giới từ bản đồ địa hình tỷ lệ 1/50.000, thực hiện gộp các mảnh bản đồ, chuyển đổi hệ quy chiếu cho dữ liệu và cuối cùng là chuyển đổi dữ liệu sang định dạng tập tin OSM.
- Biên tập và chỉnh sửa dữ liệu danh giới hành chính Việt Nam tới cấp xã bao gồm: 63 tỉnh thành, 708 huyện và 11.161 xã
- Quy trình và phương pháp thực hiện yêu cầu người thực hiện phải có am hiểu nhất định về GIS và xử lý dữ liệu trong GIS
CSDL địa hình hiện đã lỗi thời, dẫn đến việc các địa danh hành chính và biên giới địa giới chưa được cập nhật chính xác theo thời điểm hiện tại.
- Một số vùng dữ liệu trong tập dữ liệu gốc không đầy đủ hoặc khuyết thiếu
Khi cập nhật dữ liệu bản đồ địa hình tỷ lệ 1/50.000, cần thực hiện lại quy trình từ đầu Mặc dù có thể lựa chọn vùng sửa đổi để cập nhật, nhưng chỉ những khu vực có thể thực hiện với bước trích xuất dữ liệu biên giới địa giới và gộp các mảnh bản đồ mới được chọn Tuy nhiên, trong các bước xử lý sau, bắt buộc phải xử lý toàn bộ lãnh thổ Việt Nam.
[1] Th ủ tướ ng Chính ph ủ, “Quyết đị nh s ố 677/QĐ -TTg c ủ a Th ủ tướ ng Chính phủ : Về việc phê duyệt Đề án ‘Phát triển Hệ tri thức Việt số hóa.’”
[2] Qu ố c h ội, “Luật Đo đạ c và B ản đồ s ố 27/2018/QH14 ngày 14/6/2018, hi ệ u lực thi hành từ ngày 01/01/2019.”
Thông tư số 20/2014/TT-BTNMT của Bộ Tài nguyên và Môi trường quy định về kỹ thuật mô hình cấu trúc và nội dung cơ sở dữ liệu nền địa lý tỷ lệ 1:50.000, được công bố trong Tạp chí Khoa học Môi trường, vol 85, số 1 năm 2014, trang 2071–2079.
[4] T ổ ng c ục địa Chính, “Thông tư 973/2001/TT - TCĐC củ a T ổ ng c ục Đị a chính về việc hướng dẫn áp dụng hệ quy chiếu và hệ tọa độ quốc gia VN-2000.”
[5] “OpenStreetMap.” https://www.openstreetmap.org/#map/21.03629/105.78499 (accessed Sep 03, 2020)
[6] L He, G Wu, D Dai, L Chen, and G Chen, “Data conversion between CAD and GIS in land planning,” in 2011 19th International Conference on
[7] D C Docan, “Learning ArcGIS for Desktop : create, analyze, and map your spatial data with ArcGIS for Desktop,” Learn ArcGIS Deskt., no March,
[8] C WRITERS and and other Rhonda Glennon, “ArcMap Tutorial,” Far, vol
[9] QGIS Development Team, “QGIS geographic information system developers manual,” Open Source Geospatial Found Proj., pp 1–625, 2020, [Online]
Available: http://www.qgis.org/wiki/Developers_Manual
[10] UNHCR, “Mapping With Qgis for,” pp 1–14, 2017
[11] Z U Ahmed, T J Krupnik, and M Kamal, “Introduction to basic GIS and spatial analysis using QGIS : Applications in Bangladesh,” CIMMYT- Bangladesh, no May, p 146, 2018
[12] T R Control, “Using the JOSM Editor.”
[13] JOSM Editor Basic Manual, “Java OpenStreetMap Editor Basic Manual.”
[14] “Combining Spatial Data in ArcMap | GeoNet, The Esri Community | GIS and Geospatial Professional Community.” https://community.esri.com/groups/technical- support/blog/2014/12/02/combining-spatial-data-in-arcmap (accessed Sep.
