Luận văn 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

tin Mã Số: 8480104.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ HỆ THỐNG THÔNG TIN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Bùi Quang Hưng Hà Nội – 10/2020 i Mục lục LỜI CẢM ƠN ............................................................................................... III LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................... IV DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT .................................. V DANH MỤC BẢNG BIỂU .......................................................................... VI DANH MỤC HÌNH VẼ .............................................................................. VII CHƯƠNG 1:GIỚI THIỆU ............................................................................. 1 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ, ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU ................................................ 1 1.2 MỤC TIÊU CỦA LUẬN VĂN ...................................................................... 2 1.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN .................................................... 2 1.4 NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN ...................................................................... 2 CHƯƠNG 2: .. TỔNG QUAN VỀ DỮ LIỆU BIÊN GIỚI ĐỊA GIỚI CHO NỀN TẢNG CUNG CẤP DỊCH VỤ ĐỊA CHỈ ............................................ 4 2.1 NỀN TẢNG CUNG CẤP DỊCH VỤ ĐỊA CHỈ VIỆT NAM ................................. 4 2.1.1 Giới thiệu ...................................................................................... 4 2.1.2 Bản đồ số ...................................................................................... 7 2.1.3 Loại dữ liệu trên bản đồ số ........................................................... 7 2.2 DỮ LIỆU BIÊN GIỚI, ĐỊA GIỚI ................................................................... 9 2.2.1 Bản đồ địa hình ............................................................................. 9 2.2.2 Biên giới ...................................................................................... 12 2.2.3 Địa giới ....................................................................................... 13 2.2.4 Bản đồ địa hình 1/50.000 ............................................................ 14 2.2.5 Hệ quy chiếu VN2000 ................................................................. 14 2.2.6 OSM ............................................................................................ 15 CHƯƠNG 3: .. XÂY DỰNG QUY TRÌNH VÀ CÔNG CỤ BIÊN TẬP DỮ LIỆU BIÊN GIỚI ĐỊA GIỚI ....................................................................... 16 3.1 QUY TRÌNH BIÊN TẬP DỮ LIỆU BIÊN GIỚI ĐỊA GIỚI ................................. 17 3.2 TRÍCH XUẤT DỮ LIỆU BIÊN GIỚI QUỐC GIA VÀ DỮ LIỆU ĐỊA GIỚI HÀNH CHÍNH TỪ TẬP DỮ LIỆU BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH ..................................................... 18 3.3 GỘP CÁC MẢNH BẢN ĐỒ THEO CẤP HÀNH CHÍNH: XÃ, HUYỆN, TỈNH ...... 23 3.3.1 Gộp các mảnh rời rạc lại thành một mảnh thống nhất: ............. 23 ii 3.3.2 Loại bỏ đường chia cắt của các mảnh sau khi gộp: ................... 25 3.4 BỔ SUNG THÔNG TIN HÀNH CHÍNH CẤP HUYỆN, TỈNH ........................... 26 3.5 SỬA LỖI SAU KHI GỘP ........................................................................... 30 3.6 CHUYỂN ĐỔI HỆ QUY CHIẾU TỪ VN2000 SANG WGS84 ...................... 39 3.6.1 Tham số chuyển đổi và lưới chiếu .............................................. 39 3.6.2 Thêm phương pháp chuyển đổi hệ quy chiếu: ............................ 41 3.6.3 Chuyển đổi hệ quy chiếu của dữ liệu: ........................................ 43 3.7 XÂY DỰNG CÔNG CỤ CHUYỂN ĐỔI DỮ LIỆU TỪ SHAPEFILE SANG ĐƯỜNG BOUNDARIES TRÊN OSM ............................................................................. 44 3.7.1 Cấu trúc của một tập tin tin OSM ............................................... 45 3.7.2 Các bước tiền xử lý dữ liệu shapefile ......................................... 47 3.7.3 Quy trình xây dựng chương trình xử lý ...................................... 51 CHƯƠNG 4:KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ ................................................... 53 KẾT LUẬN .................................................................................................... 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 62 iii LỜI CẢM ƠN Trước tiên tôi xin dành lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến thầy giáo, TS. Bùi Quang Hưng – người đã hướng dẫn, khuyến khích, chỉ bảo và tạo cho tôi những điều kiện tốt nhất từ khi bắt đầu cho tới khi hoàn thành công việc của mình. Tôi xin dành lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo khoa Công nghệ thông tin, trường Đại học Công nghệ, ĐHQGHN đã tận tình đào tạo, cung cấp cho tôi những kiến thức vô cùng quý giá và đã tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu tại trường. Đồng thời tôi xin cảm ơn tất cả những người thân trong gia đình tôi cùng toàn thể bạn bè những người đã luôn giúp đỡ, động viên tôi những khi vấp phải những khó khăn, bế tắc. Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp của tôi tại Trung tâm tích hợp liên ngành và giám sát hiện trường - FIMO đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi học tập và nghiên cứu chương trình thạc sĩ tại Đại học Công nghệ, ĐHQGHN. Luận văn này được hỗ trợ bởi đề tài nghiên cứu ứng dụng và phát triển công nghệ cấp quốc gia: "Nghiên cứu xây dựng Nền tảng cung cấp dịch vụ dữ liệu địa chỉ Việt Nam phục vụ phát triển các ứng dụng dân sinh”, Mã số: ĐTCT-KC-4.0-03/19/25. iv LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng luận văn thạc sĩ hệ thống thông tin “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” là công trình nghiên cứu của riêng tôi, không sao chép lại của người khác. Trong toàn bộ nội dung của luận văn, những điều đã được trình bày hoặc là của chính cá nhân tôi hoặc là được tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu. Tất cả các nguồn tài liệu tham khảo đều có xuất xứ rõ ràng và hợp pháp. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm và chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định cho lời cam đoan này. Hà Nội, ngày 01 tháng 10 năm 2020 Hoàng Xuân Phương v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Thuật ngữ, khái niệm Định nghĩa Ghi chú Các từ viết tắt CSDL Cơ sở dữ liệu. OSM Open Street Map – Nền tảng bản đồ mở. NĐL Nền địa lý. GIS Geographic information system – Hệ thống thông tin địa lý. ArcMap Là một chương trình trong bộ phần mềm ArcGIS. ArcMap cho phép người sử dụng thực hiện các chức năng: hiển thị trực quan, tạo lập bản đồ, trợ giúp quyết định, trình bày, Merge Gộp 2 hoặc nhiều lớp bản đồ lại thành một lớp bản đồ duy nhất. Dissolve Chập các đối tượng kề nhau thành một đối tượng duy nhất thông qua một hoặc nhiều thuộc tính chung. VNPost Tổng công ty bưu điện Việt Nam APIs Application Programing Interface – Giao diện lập trình ứng dụng. Node Một điểm trên OSM được xác định bằng kinh độ, vĩ độ và ID. Way Được sử dụng trên OSM xác định bằng các Node để xác định các đối tượng dạng đường và ranh giới khu vực. Relation Được sử dụng trên OSM để xác định mối quan hệ giữa các đối tượng Node, Way. admin_level Được sử dụng trong OSM để xác định cấp độ của đường boundaries. vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1. Số lượng đơn vị địa giới hành chính tính đến 01/10/2020 ................ 13 Bảng 3-1. Bảng luật topology trong ArcMap ................................................. 31 Bảng 3-2. Bảng múi chiếu .............................................................................. 40 Bảng 4-1. Dữ liệu biên giới địa giới đã được biên tập từ csdl địa hình 1/50.000 .......................................................................................................... 53 Bảng 4-2. Địa danh hành chính việt nam tính tới 01/10/2020 ....................... 59 vii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình ảnh 2.1. Kiến trúc tổng thể của nền tảng cung cấp dịch vụ dữ liệu địa chỉ Việt Nam ..................................................................................................... 5 Hình ảnh.2.2. Giao diện OSM ........................................................................ 15 Hình ảnh 3.1. Kiến trúc tổng quan của nền tảng cung cấp dịch vụ địa chỉ .... 16 Hình ảnh 3.2. Các bước biên tập dữ liệu biên giới địa giới của Việt Nam .... 18 Hình ảnh 3.3. Cấu trúc dữ liệu của bản đồ địa hình 1/50.000 ........................ 19 Hình ảnh 3.4. VN2000 múi 30 cho FME ......................................................... 20 Hình ảnh 3.5. Chuyển đổi dữ liệu sang shapefile ........................................... 21 Hình ảnh 3.6. Các shapefile thu được ............................................................. 22 Hình ảnh 3.7. Các bước gộp dữ liệu ............................................................... 23 Hình ảnh 3.8. Công cụ Merge của ArcMap .................................................... 24 Hình ảnh 3.9. Kết quả sau khi Merge ............................................................. 24 Hình ảnh 3.10. Công cụ Dissolve của ArcMap .............................................. 25 Hình ảnh 3.11. Kết quả sau khi Dissolve........................................................ 26 Hình ảnh 3.12. Bảng dữ liệu của ranh giới địa giới cấp xã sau khi gộp ......... 27 Hình ảnh 3.13. Bảng dữ liệu của ranh giới địa giới cấp huyện sau khi gộp ... 27 Hình ảnh 3.14. Bảng dữ liệu của ranh giới địa giới cấp tỉnh sau khi gộp ...... 28 Hình ảnh 3.15. Join sử dụng ArcMap ............................................................. 29 Hình ảnh 3.16. Kết quả thu được sau khi join ................................................ 30 Hình ảnh 3.18. Luật must not have gaps ........................................................ 36 Hình ảnh 3.19 Các vùng bị lỗi topology ......................................................... 37 Hình ảnh 3.20. Lỗi chồng đè giữa 2 polygon ................................................. 38 Hình ảnh 3.21. Lỗi polygon không khép kín .................................................. 38 Hình ảnh 3.22. Lỗi đường phân chia ranh giới giữa các mảnh ...................... 39 Hình ảnh 3.23. Lý lịch bản đồ ........................................................................ 40 Hình ảnh 3.24. Công cụ projections and transformation ................................ 41 Hình ảnh 3.25. Thiết lập tham số cho projections and transformation........... 42 viii Hình ảnh 3.26. Thiết lập tham số cho projections and transformation........... 43 Hình ảnh 3.27. Chuyển đổi hệ quy chiếu........................................................ 43 Hình ảnh 3.28. Kết quả sau khi chuyển đổi .................................................... 44 Hình ảnh 3.29. Bảng admin boundaries của Việt Nam trên OSM ................. 45 Hình ảnh 3.30 . Cấu trúc của một tập tin OSM .............................................. 46 Hình ảnh 3.31. Polygon sang lines của QGIS ................................................ 48 Hình ảnh 3.32. v.clean của QGIS ................................................................... 48 Hình ảnh 3.33. Trước khi sử dụng v.clean ..................................................... 49 Hình ảnh 3.34. Sau khi sử dụng v.clean ......................................................... 50 Hình ảnh 3.35. Dữ liệu gốc ............................................................................. 50 Hình ảnh 3.36. Dữ liệu sau khi chạy v.clean .................................................. 51 Hình ảnh 3.37. Tập tin OSM chứa thông tin về các đường biên giới địa giới Việt Nam. ........................................................................................................ 52 Hình ảnh 4.1. Nội dung trong tập tin OSM .................................................... 54 Hình ảnh 4.2. Bản đồ số việt bản đồ ............................................................... 55 Hình ảnh 4.3. Chồng lớp nền bản đồ Việt bản đồ .......................................... 56 Hình ảnh 4.4. Bản đồ số GIS Chính phủ ........................................................ 57 Hình ảnh 4.5. Chồng lớp nên bản đồ GIS Chính phủ ..................................... 58 1 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề, định hướng nghiên cứu Đề án Phát triển Hệ tri thức Việt số hóa: Phát triển Hệ tri thức Việt số hóa, là đề án của Chính phủ Việt Nam được phê duyệt theo Quyết định số 677/QĐ-TTg[1] của Thủ tướng Chính phủ ngày 18/05/2017. Đề án có mục tiêu xây dựng một hệ tri thức tổng hợp trong mọi lĩnh vực, góp phần thúc đẩy, tạo điều kiện để mọi người dân học tập suốt đời, làm chủ tri thức, tăng cường nghiên cứu sáng tạo, ứng dụng tiến bộ khoa học công nghệ, thúc đẩy phát triển đất nước. Đề án được xây dựng và cập nhật theo hình thức xã hội hóa, thu hút và khuyến khích mọi người dân và doanh nghiệp tham gia, với vai trò vừa khai thác vừa đóng góp để làm giàu các tài nguyên tri thức số hóa của Việt Nam. Góp phần khơi dậy, lan toả niềm đam mê khoa học và công nghệ, khát vọng sáng tạo, cống hiến của mọi người trong việc tạo lập và phổ biến tri thức. Đề án hướng tới phổ cập thông tin khoa học và công nghệ cho mọi tầng lớp người dân trong xã hội, nhất là các vùng nông thôn, vùng sâu, vùng xa; học sinh, sinh viên, người lao động. Một trong những nội dung quan trọng của Đề án là Nghiên cứu xây dựng Nền tảng cung cấp dịch vụ dữ liệu địa chỉ của Việt Nam phục vụ phát triển các ứng dụng dân sinh do Đại học Quốc gia Hà Nội chủ trì. Nền tảng cung cấp dịch vụ dữ liệu địa chỉ Việt Nam sẽ là nền tảng cơ bản để trên đó các nhà phát triển xây dựng các ứng dụng dân sinh phục vụ các nhu cầu khác nhau của cộng đồng như tìm kiếm vị trí, địa điểm, địa chỉ, du lịch, văn hóa, giáo dục, y tế, Trong các công việc đó, việc xây dựng lớp dữ liệu biên giới địa giới là nhiệm vụ đầu tiên cần phải thực hiện và cũng là dữ liệu đóng vai trò cơ sở cho các lớp dữ liệu địa chỉ. Việc xây dựng dữ liệu dữ liệu bản đồ cho biên giới địa giới Việt Nam có thể được tổng hợp và biên tập từ nhiều mảnh bản đồ có các độ phân giải khác nhau, dẫn đến dữ liệu khi được tổng hợp thành một thể thống nhất sẽ có nhiều vùng bị khuyết dữ liệu hoặc các vùng không được liền mạch. Bài toán đặt ra cần phải chỉnh sửa hoặc cập nhật lại các vùng dữ liệu bị khuyết đó. 2 1.2 Mục tiêu của luận văn Đứng trước các nhu cầu cấp thiết đó tôi đã quyết định chọn 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” làm đề tài nghiên cứu của mình. Đề tài này nhằm mục đích nghiên cứu và 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. 1.3 Phạm vi nghiên cứu của luận văn Công việc thực hiện xây dựng quy trình và biên tập dữ liệu biên giới, địa giới tích hớp vào nền tảng cung cấp dịch vụ địa chỉ, là một công việc phức tạp yêu cầu nhiều kiến thức chuyên môn khác nhau và cần nhiều thời gian để thực hiện. Vì vậy trong luận văn này tôi chỉ tập chung chính vào một số công việc như sau: - 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. 1.4 Nội dung của luận văn Luận văn thực hiện xuyên suốt trong quá trình từ khi hình thành các khái niệm, ý tưởng nghiên cứu, cho đến khi xây dựng được 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 bao gồm các phần sau: • Chương 1: Mở Đầu, đặt ra vấn đề, mục tiêu và giải pháp cho bài toán “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”. • 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. 3 • 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. 4 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ DỮ LIỆU BIÊN GIỚI ĐỊA GIỚI CHO NỀN TẢNG CUNG CẤP DỊCH VỤ ĐỊA CHỈ 2.1 Nền tảng cung cấp dịch vụ địa chỉ Việt Nam 2.1.1 Giới thiệu Luật đo đạc và bản đồ ban hành ngày 14/6/2018 và có hiệu lực từ ngày 1/1/2019[2] chỉ rõ chính sách của Nhà nước về nghiên cứu và phát triển Hạ tầng dữ liệu không gian địa lý quốc gia là tập hợp chính sách, thể chế, tiêu chuẩn, công nghệ, dữ liệu và nguồn lực nhằm chia sẻ, sử dụng hiệu quả dữ liệu không gian địa lý trong cả nước. Nội dung xây dựng hạ tầng dữ liệu không gian địa lý quốc gia bao gồm: (i) Xây dựng chiến lược phát triển, kế hoạch triển khai thực hiện hạ tầng dữ liệu không gian địa lý quốc gia; (ii) Xây dựng cơ chế, chính sách, nguồn lực để tổ chức triển khai thực hiện chiến lược phát triển, kế hoạch triển khai thực hiện hạ tầng dữ liệu không gian địa lý quốc gia; (iii) Lựa chọn và phát triển công nghệ, xây dựng tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật về hạ tầng dữ liệu không gian địa lý quốc gia; (iv) Xây dựng, tích hợp dữ liệu không gian địa lý; (v) Xây dựng, vận hành Cổng thông tin không gian địa lý Việt Nam và các ứng dụng, dịch vụ dữ liệu không gian địa lý. Việc nghiên cứu phát triển Nền tảng dịch vụ dữ liệu địa chỉ Việt Nam có thể coi như là một nghiên cứu thử nghiệm cho việc xây dựng, vận hành Cổng thông tin không gian địa lý Việt Nam và các ứng dụng, dịch vụ dữ liệu không gian địa lý. 5 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: ❖ Biên giới, địa giới hành chính tỉnh, huyện, xã: o Dữ liệu biên giới và địa giới hành chính toàn quốc (tỉnh, huyện, xã): sử dụng CSDL nền địa lý tỉ lệ 1:50.000 của Cục Đo đạc, Bản đồ và Thông tin địa lý Việt Nam, Bộ Tài nguyên và Môi trường. CSDL nền địa lý 1:50.000 toàn quốc đã được Trường Đại học Công nghệ, ĐHQGHN mua năm 2014 trong 6 khuôn khổ một dự án nghiên cứu về Công nghệ tích hợp liên ngành Giám sát hiện trường. ❖ Đường, phố: o Dữ liệu đường toàn quốc sử dụng các nguồn dữ liệu sau: o Dữ liệu đường của 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 o Dữ liệu đường của Open Street Map (OSM) [3] o Dữ liệu đường cho thành phố hà nội sử dụng các nguồn dữ liệu sau: ▪ 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. ❖ Dữ liệu địa chỉ: o Cơ sở dữ liệu địa chỉ đã được thu thập được bởi tổng công ty bưu điện Việt Nam (VNPost). o Cơ sở dữ liệu địa chỉ các cơ sở giáo dục đã được thu thập bởi 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, tìm đường) và quản lý, biên tập dữ liệu: o Thuật toán tìm kiếm địa chỉ (geocoding). o Thuật toán tìm đường (route planning). o Bộ công cụ quản lý và biên tập dữ liệu địa chỉ. ❖ 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. 7 o Ứng dụng di động cho nền tảng dịch cung cấp dịch vụ bản đồ Việt Nam (Android và iOS). o Các ứng dụng khác được phát triển dựa trên các APIs cung cấp bởi nền tảng dịch cung cấp dịch vụ bản đồ Việt Nam. ❖ Người dùng của nền tảng dịch cung cấp dịch vụ bản đồ Việt Nam bao gồm các nhóm sau: o Nhóm người dùng cá nhân: Các chức năng để khai thác, tìm kiếm địa chỉ, tìm đường đi cho các loại phương tiện giao thông và người đi bộ. o Nhóm chuyên gia dữ liệu địa chỉ: Các chức năng chỉnh sửa, cập nhật, kiểm tra, phân tích dữ liệu địa chỉ. o Nhóm các nhà phát triển các ứng dụng dân sinh phục vụ công tác nghiệp vụ của tổng công ty bưu điện Việt Nam và đề án hệ tri thức việt số hóa: cung cấp bộ APIs để các nhà phát triển phần mềm sử dụng trong việc xây dựng ứng dụng dân sinh. 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. 2.1.2 Bản đồ số Bản đồ số là một tập hợp có tổ chức, lưu trữ các dữ liệu bản đồ trên thiết bị có khả năng đọc bằng máy tính và được thể hiện dưới dạng hình ảnh bản đồ. Bản đồ số giúp biểu diễn các trực quan về thế giới. Chúng thường thể hiện các ý tưởng tốt hơn là từ ngữ. Cách này sẽ giúp chúng ta trả lời được nhiều câu hỏi. Trường học hoặc bệnh viện nào là gần nhất? Ai là người tiếp cận với những cơ sở này khó khăn nhất? Khu vực nào là khu vực nghèo nhất? Những câu hỏi đó có thể được 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 hàm chứa nhiều thông tin. Bên cạnh đó bản đồ số có thể mô tả thông tin cho các đối tượng khác nhau ở những khu vực khác nhau, giải quyết các vấn đề của cộng đồng, hoặc đơn thuần là giúp ai đó tìm đường đi. 2.1.3 Loại dữ liệu trên bản đồ số Bản đồ số lưu theo loại đối tượng dưới đây: 8 - 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): Vùng có diện tích, định nghĩa bởi đường bao. Ví dụ thửa loại đất Để phản ánh toàn bộ các thông tin cần thiết của bản đồ dưới dạng đối tượng số, các đối tượng địa lý còn được phản ánh theo cấu trúc phân mảnh và phân lớp thông tin. Cấu trúc phân mảnh: Một đối tượng địa lý về mặt không gian có thể liên tục trên một phạm vi rộng. Tuy nhiên trong cơ sở dữ liệu GIS, do hạn chế về các lý do kỹ thuật như khả năng lưu trữ, xử lý, quản lý dữ liệu mà các đối tượng địa lý lưu trữ dưới dạng cách mảnh (mapsheet, tile). Tuy nhiên khái niệm chia mảnh trong cơ sở dữ liệu GIS không hoàn toàn đồng nhất với khái niệm chia mảnh bản đồ thông thường. Một mảnh (tile) trong cơ sở dữ liệu GIS có thể có hình dạng bất kỳ miễn sau cho phù hợp với khả năng quản lý và xử lý của hệ thống. Trong một số hệ thống GIS đã có, người dùng phải tự quản lý cách chia mảnh của mình. Tuy nhiên xu hướng hiện nay, các hệ thống GIS đã cung cấp những công cụ cho phép người sử dụng tự động quản lý các mảnh trong cơ sở dữ liệu. Một số GIS tiến bộ hơn, dựa trên các kỹ thuật mới của công nghệ hướng đối tượng, về mặt vật lý, các đối tượng địa lý bị chia cắt theo từng mảnh, nhưng đối với người sử dụng, các đối tượng là liên tục không bị chia cắt. Cấu trúc phân lớp thông tin: Một trong những bước quan trọng xây dựng cơ sở dữ liệu GIS là phân loại các lớp thông tin (layer, class). Hệ thống GIS lưu trữ các đối tượng địa lý theo các lớp thông tin. Mỗi lớp thông tin lưu trữ một loại các đối tượng có chung một tính chất, đặc điểm giống nhau. Thiết kế các lớp thông tin rất quan trọng đối với bất kỳ một hệ thống GIS nào. Cách phân lớp thông tin sẽ ảnh hưởng rất lớn đến tính hiệu quả, khả năng xử lý và sử dụng lâu dài của cơ sở dữ liệu không gian. Một số nguyên tắc khi thiết kế các lớp thông tin: 9 ❖ 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 ❖ Đủ các lớp thông tin chuyên đề: Tuỳ từng ứng dụng và yêu cầu cụ thể trước mắt, việc chọn lựa các lớp thông tin chuyên đề được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu và thứ tự nhập vào là quan trọng. Nó ảnh hưởng trực tiếp đến giá thành và thời gian xây dựng cơ sở dữ liệu GIS 2.2 Dữ 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. 2.2.1 Bản đồ địa hình Bản đồ địa hình: Là loại bản đồ chuyên đề có tỉ lệ: 1:1.000.000 hoặc lớn hơn trên bản đồ, địa hình và địa vật một khu vực bề mặt trái đất được thể hiện một cách chính xác và chi tiết bằng hệ thống các qui ước ký hiệu thích hợp. Ví dụ: Địa hình rừng núi, sông suối, biển; Địa vật nhứ nhà máy – sân bay – bến cảng nhà ga, đình, chùa, cây to độc lập. Ý nghĩa của bản đồ địa hình: Bản đồ địa hình trong đời sống xã hội có một ý nghĩa rất to lón trong việc giải quyết các vấn đề khoa học và thực tiễn, nhũng vấn đề có liên quan đến nghiên cứu địa hình, lợi dụng địa hình để tiến hành thiết kế, xây dựng các công trình trên thực địa. Trong quân sự: Bản đồ địa hình giúp người chỉ huy nắm chắc các yếu tố để chỉ đạo tác chiến trên đất liền, trên biển và trên không. Trong thực tế không phải lúc nào cũng ra thực địa để quan sát trực tiếp bằng mắt. Tuy có cụ thể hơn chính xác hơn nhưng rất hạn chế về tầm nhìn, do tính chất của địa hình, do tình hình địch v.v 10 chính vì vậy bản đồ địa hình là phương tiện không thể thiếu của người chỉ huy. 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, Đặc điểm khung bản đồ và ghi chú xung quanh: Khung bản đồ: dùng để trang trí bản đồ, là những đường giới hạn diện tích của mỗi mảnh bản đồ. Khung bản đồ được gọi tên khung bắc, nam, đông, tây. Ghi chú xung quanh khung bản đồ: nhằm thuyết minh giải thích cho người sử dụng bản đồ biết cách gọi tên và sử dụng các ký hiệu trên bản đồ. Về nguyên tắc ghi chú xung quanh của bản đồ Gauss và bản đồ UTM về cơ bản giống nhau chỉ khác cách sắp xếp vị trí, cách ghi, cách trình bày (hiện nay thống nhất cả nước ta sử dụng bản đồ theo phép chiếu Gauss). - Khung bắc: ghi tên bản đồ, ghi địa danh hành chính cấp cao nhất được thể hiện trong bản đồ, hoặc địa danh nổi tiếng trong vùng dân cư dưới tên bản đồ ghi số hiệu của mảnh bản đồ (xác định mảnh bản đồ này nằm ở vị trí nào trên trái đất). - Bên trái tên bản đồ ghi tên vị trí địa chỉ 1 khu vực, địa chỉ tổng quát 1 huyện, 1 tỉnh. - Khung nam: ghi tỷ lệ số, tỷ lệ thước, tỷ lệ chữ, phía dưới tỷ lệ chữ ghi chú khoảng cao đều của đường biên độ cơ bản, tùy theo tỷ lệ bản đồ mà ghi chú này thay đổi – lược đồ bản chắp: giúp người sử dụng biết các mảnh bản đồ cần chắp với các mảnh bản đồ đang dùng. - 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 để xác định mức độ thu nhỏ, độ dài khi chuyển từ mặt cong của trái đất lên mặt phẳng của bản đồ; là tỷ số 11 giữa độ dài trên bản đồ và độ dài ngoài thực địa; là mức độ thu nhỏ chiều dài nằm ngang của các đường trên thực địa khi biểu thị chúng trên bản đồ. Tỷ lệ bản đồ được biểu diễn dưới dạng phân số 1/M (Tử số là độ dài trên bản đồ, M là độ dài trên 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 là cách chiếu hình kinh tuyến và vĩ tuyến từ mặt trái đất lên mặt phẳng giấy bằng phương pháp toán học (hiện tại ta thống nhất sử dụng bản đố theo 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: - Bản đồ tỷ lệ 1:1.000.000: ▪ 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 12 ▪ Dùng cặp chữ trước số sau để ghi số hiệu cho một mảnh bản đồ. Hà Nội nằm ở mảnh F- 48. - Bản đố tỷ lệ: 1:100.000: ▪ 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. ▪ Ví dụ: F – 48 – 116. - Bản đồ tỷ lệ: 1:50.000 ▪ Chia mảnh bản đồ tỷ lệ 1: 100.000 thành 4 ô nhỏ mỗi ô dọc 10’ ngang 15’ đánh số A, B, C, D (từ trái qua phải từ trên xuống dưới), ghi sau số hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ 1: 100.000 Ví dụ: F48 – 116 – B. - Bản đồ tỷ lệ: 1:25.000: ▪ Chia mảnh bản đồ tỷ lệ 1: 50.000 thành 4 ô nhỏ mỗi ô dọc 5’ ngang 7’ 30’’ đánh số a, b, c, d (từ trái qua phải từ trên xuống dưới), ghi sau số hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ 1: 50.000 Ví dụ: F48 – 116 – B - a. Bản đồ, lưới toạ độ quốc gia và các trạm GPS là những tài liệu điều tra cơ bản được xây dựng theo chuẩn thống nhất, đảm bảo cung cấp thông tin nhanh, chính xác cho mọi hoạt động quản lý nhà nước, phát triển kinh tế, xã hội, bảo vệ đất nước, 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