TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGHIÊN CỨU XÁC LẬP CƠ SỞ KHOA HỌC THÀNH LẬP DỮ LIỆU BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH PHỤC VỤ MỤC ĐÍCH QUÂN SỰ TỪ CƠ SỞ DỮ LIỆU NỀN ĐỊA LÝ VÀ ẢNH VIỄN THÁM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

NGUYỄN THỊ LAN PHƯƠNG

NGHIÊN CỨU XÁC LẬP CƠ SỞ KHOA HỌC
THÀNH LẬP DỮ LIỆU BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH PHỤC
VỤ MỤC ĐÍCH QUÂN SỰ TỪ CƠ SỞ DỮ LIỆU
NỀN ĐỊA LÝ VÀ ẢNH VIỄN THÁM

Ngành: Kỹ thuật Trắc địa – Bản đồ
Mã số : 62520503

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội – 2014


Cơng trình được hồn thành tại: Bộ mơn Đo ảnh và Viễn thám,
Khoa Trắc địa, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội,

Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS Phạm Vọng Thành
Trường Đại học Mỏ - Địa chất
2. TS. Vũ Văn Chất
Cục Bản đồ - Bộ Tổng Tham Mưu

Phản biện 1: PGS. TS Phạm Quang Vinh
Viện Địa lý - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
Phản biện 2: TS. Đồng Thị Bích Phương
Viện khoa học Đo đạc và Bản đồ - Bộ Tài nguyên và Môi trường

Phản biện 3: TS. Bùi Quang Thành
Trường Đại học Khoa học tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp
Trường, họp tại Trường Đại học Mỏ - Địa chất vào hồi….. giờ,
ngày….. tháng….. năm 2014

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: Thư viện Quốc Gia – Hà Nội
hoặc Thư viện Trường Đại học Mỏ - Địa chất


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong lịch s , các bản đồ giấy t ng có vai tr v a là c s
liệu C

L thông tin, v a là phư ng tiện truy n đạt thông tin. Ngày

nay, cùng với sự phát triển các ứng ụng của công nghệ bản đồ số và
Hệ thông tin địa lý (Geographic Information System - GIS , việc
quản lý

liệu và trình bày thơng tin bản đồ đã có sự phân chia rõ

ràng v mặt vật lý. Khi đặt trong một hệ quản trị C
C

L không gian,

L và bản đồ liên kết với nhau thành một thể thống nhất.

Tại Việt Nam hiện nay, bản đồ địa hình nói chung, bản đồ

địa hình phục vụ mục đích qn sự nói riêng, c bản vẫn được thành
lập t các phần m m đồ họa thuần túy, nên tồn tại nhi u bất cập t
hình thức thể hiện đến việc quản lý, ứng ụng.
Thực tế, đa số các nước s

ụng C

L n n địa lý quốc gia

phủ trùm đa mục đích làm tư liệu gốc để ẫn xuất thành các C

L

cho các mục đích khác nhau. Vì vậy, cần nghiên cứu khả năng tổ
chức C

L bản đồ

ạng mơ hình trong C

và khả năng trình bày bản đồ t C

L này, nhằm tối ưu hóa trong

quản lý, khai thác và cập nhật đồng bộ
Khi xây ựng C

liệu toàn hệ thống.

L bản đồ quân sự t C

quốc gia, cần thiết phải cập nhật bổ sung
khơng có trong C

L n n địa lý quân sự

L n n địa lý

liệu địa lý quân sự

L n n địa lý quốc gia hoặc có biến động theo

thời gian. Trong đó, tư liệu viễn thám được coi là một trong nh ng
kênh thu thập thông tin địa lý hiệu quả nhất, b i phạm vi bao quát
rộng, tần xuất cung cấp thông tin nhanh.
2. Mục đích nghiên cứu
Mục đích nghiên cứu v lý thuyết nhằm làm sáng tỏ c s
khoa học v xây ựng C

L bản đồ địa hình quân sự Việt Nam trên


2
c s ứng ụng công nghệ GI , bản đồ số và viễn thám. Các th
nghiệm được thực hiện theo giải pháp kỹ thuật – công nghệ đ xuất,
nhằm kiểm chứng lại c s lý thuyết đã nghiên cứu.
3. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là C

L bản đồ địa hình quân sự Việt

Nam tỷ lệ t 1:10.000 đến 1:50.000 trong xây ựng, hiển thị và cập nhật.
4. Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi khoa học: nghiên cứu xác lập mơ hình cấu trúc, quy
trình xây ựng, trình bày và cập nhật C

L bản đồ địa hình quân sự

trên c s lấy mẫu đối với các tỷ lệ 1:10.000, 1:25.000 và 1:50.000.
Phạm vi địa lý: nghiên cứu tập trung cho các ạng địa hình
đặc trưng trong phạm vi lãnh thổ Việt Nam có ảnh hư ng đến mục
đích qn sự bao gồm: địa hình núi, đồng bằng và đồng bằng ven biển,
vùng biển đảo, khu ân cư kiểu đô thị, khu ân cư kiểu nông thôn.
5. Nội dung nghiên cứu
* Lý thuyết
- Nghiên cứu xác lập c s khoa học hoàn thiện cấu trúc
C

L n n địa lý nhằm đảm bảo chức năng của C

L đồ địa hình.

- Nghiên cứu c s khoa học xây ựng và trình bày bản đồ địa
hình quân sự t C

L n n địa lý.

- Nghiên cứu c s khoa học chiết tách

ảnh viễn thám cho mục đích cập nhật C

liệu địa lý quân sự t

L.

* Thử nghiệm
- Th nghiệm xây ựng các công cụ TQH, Bộ quy tắc trình bày
bản đồ và kiểm chứng bằng xây ựng các mẫu C

L và trình bày bản

đồ cho các ạng địa hình đặc trưng địa hình vùng ân cư nông thôn,
ân cư đô thị, vùng núi, ven biển và biển đảo và mẫu tổng hợp 01
mảnh bản đồ) theo quy trình đ xuất


3
- Th nghiệm giải đoán và chiết tách đối tượng địa lý bằng tư liệu
ảnh viễn thám VNRE

at-1, POT5 cho mục đích cập nhật C

- Th nghiệm quản lý, chia sẻ C

L.

L bằng việc xây ựng phần

m m chuyên ụng.

6. Phương pháp nghiên cứu: 1) Phư ng pháp kế th a, nghiên cứu
tài liệu; 2) Phư ng pháp Bản đồ; 3) Phư ng pháp GI ; 4) Phư ng
pháp viễn thám.
7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
* Ý nghĩa khoa học của luận án: Các nghiên cứu trình bày
trong luận án đã góp phần thống nhất c s khoa học trong xây ựng
C

L bản đồ địa hình qn sự theo cơng nghệ GI , bản đồ số và viễn

thám, phù hợp với đi u kiện thực tế của ngành Địa hình quân sự Việt
Nam. Các nghiên cứu cũng đã khẳng định việc cập nhật đối tượng địa lý
quân sự t ảnh viễn thám kết hợp với các nguồn tư liệu khác cho C

L

bản đồ địa hình qn sự là khơng thể thiếu. Nh ng đóng góp của luận án
v lý thuyết và thực nghiệm có thể được s
cho các ạng sản phẩm C

ụng làm c s để phát triển

L bản đồ địa hình theo mục đích khác nhau.

* Ý nghĩa thực tiễn của luận án
Các kết quả nghiên cứu là c s để chuyển đổi mô hình thành lập
bản đồ địa hình quân sự Việt Nam t công nghệ ứng ụng phần m m đồ
họa sang công nghệ GI . Các nguyên tắc lựa chọn, s

ụng tư liệu ảnh

viễn thám, ứng ụng phư ng pháp giải đoán kết hợp với phân loại đối
tượng t ảnh viễn thám đảm bảo độ chính xác, độ tin cậy và phù hợp mục
đích cập nhật

liệu địa lý quân sự cho C

L bản đồ địa hình quân sự.

8. Những luận điểm bảo vệ của luận án
Luận điểm 1: C
ạng mơ hình trong C
trúc

L bản đồ địa hình qn sự có thể tổ chức
L n n địa lý quân sự trên c s bổ sung cấu

liệu, xây ựng mơ hình TQH và trình bày bản đồ đảm bảo


4
chất lượng

liệu gốc.

Luận điểm 2: Các đối tượng địa lý quân sự có thể được cập
nhật trực tiếp vào C

L bản đồ địa hình quân sự khi kết hợp gi a

kiến thức giải đoán mục tiêu quân sự và kỹ thuật x lý ảnh số.
9. Những điểm mới của luận án
1. Xác lập được c s khoa học v mô hình cấu trúc C

L

bản đồ địa hình quân sự Việt Nam trên c s bổ sung cấu trúc cho
C

L n n địa lý quân sự.
2. Xây ựng được hệ thống giải pháp xây ựng C

L bản

đồ địa hình quân sự các tỷ lệ bằng các công cụ TQH theo chuỗi thao
tác tự động khi xây ựng C

L ẫn xuất, Bộ quy tắc trình bày tự

động trong biên tập bản đồ địa hình quân sự và quy trình chiết tách
đối tượng địa lý t ảnh viễn thám cho mục đích cập nhật.
3. Xây ựng được phần m m quản lý, chia sẻ

liệu bản đồ địa

hình qn sự, góp phần hỗ trợ khai thác thơng tin địa hình hiệu quả, m
rộng cho nhi u đối tượng có trình độ tin học và công nghệ khác nhau
trong quân đội.
10. Cấu trúc của luận án
Cấu trúc luận án gồm 4 chư ng, được trình bày trong 150 trang.

Trong đó, phần viết gồm 121 trang, 62 hình vẽ và s đồ,13 bảng biểu.
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
Â

ỰNG VÀ CẬP NHẬT CƠ SỞ

Ữ IỆU

NĐ

ĐỊA HÌNH

TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI

1.1. Tình hình xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ
1.1.1. Thực trạng xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ
* Trên thế giới: Mục tiêu chiến lược của nhi u tổ chức bản đồ
trên thế giới trong hiện tại và tư ng lai là xây ựng một C

L ùng

chung uy nhất mơ hình số cảnh quan có độ chính xác cao nhất để t


5
đó ẫn xuất tự động ra các sản phẩm bản đồ số. Tuy nhiên, đi u này
vượt quá khả năng của cơng nghệ hiện có, o phải giải quyết đồng thời
các yêu cầu v TQH

liệu và trình bày. Vì vậy, thực tế người ta đã

chọn giải pháp đ n giản h n đó là xây ựng các C
bày bản đồ

ẫn xuất t C

L phục vụ trình

L n n địa lý bằng phư ng pháp TQH bản

đồ có tỷ lệ tư ng ứng với hệ thống tỷ lệ bản đồ cần thành lập.
Với cách tổ chức

liệu như trên, thực tế gặp phải sự bất cập

v đồng bộ thông tin trong hệ thống, b i lý o khối lượng công việc
cập nhật quá lớn, phải thực hiện đồng thời cho tất cả các C

L và theo

hai phư ng pháp TQH khác nhau. Mặt khác o nhu cầu s
C

L bản đồ được cập nhật thường xuyên nên

h n so với C

ụng,

liệu thường mới

L n n địa lý [41], [48], [58], [59].

* Trong nước: C

L n n địa lý quốc gia sản xuất tại Cục Đo

đạc và Bản đồ Việt Nam - Bộ Tài ngun và Mơi trường) đã và đang
được hồn thành. Hệ thống bản đồ địa hình quốc gia các tỷ lệ vẫn được
thành lập theo phần m m Micro tation, với mơ hình C
C

L tệp.

L n n địa lý qn sự sản xuất tại Cục Bản đồ - Bộ Tổng

tham mưu được xây ựng t bản đồ gốc. Hệ thống bản đồ địa quân sự
bao gồm các tỷ lệ t 1:10.000 đến 1:1.000.000, được thành lập trên n n
phần m m đồ họa Micro tation.
1.1.2. Ứng dụng công nghệ trong xây dựng cơ sở dữ liệu và thành
lập bản đồ: bao gồm Công nghệ thành lập bản đồ số và Công nghệ
GIS: 1) Cơng nghệ xây ựng mơ hình cấu trúc c s
nghệ xây ựng

liệu; 2) Công

liệu.

1.1.3. Các nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu và trình bày bản đồ
* Các nghiên cứu v t ng uát h a:

- CSDL được xây ựng theo mơ hình đa thể hiện: 1 Đối
tượng được tr u tượng hóa

các mức khác nhau và tạo liên kết gi a


6
các mức này; 2 Xây ựng liên kết gi a các C
tỷ lệ lớn ùng để ẫn xuất ra các C

L

L độc lập, C

L

tỷ lệ nhỏ h n bằng các giải

pháp tổng qt hố được ứng ụng thành cơng h n .
- Tổng qt hóa

liệu trên khía cạnh tr u tượng hóa mức

độ chi tiết, được phân tích trên c s 12 hoạt động c bản và sáu
trường hợp đ i hỏi phải thực hiện thao tác TQH đó là: sự chồng đè,
hợp nhất, xung đột giao cắt, tiếp xúc và hợp nhất , biến đổi, không
thống nhất và cường điệu hóa [61]. Các thuật tốn TQH, cơng cụ và
phần m m được xây ựng theo đặc điểm đối tượng để nâng cao khả
năng tự động hóa [23], [41], [51], [61], [62], [65], [68].
* Các nghiên cứu v trình bày bản đồ: đã được các nhà khoa

học tổng kết theo các nhóm giải pháp c bản như: ịch chuyển, tạo kỹ
xảo mặt nạ và thay đổi kích thước ký hiệu cần thiết để giải quyết các
xung đột ký hiệu khi trình bày bản đồ . Đặc biệt, các nhà khoa học của
hãng Esri Mỹ đã nghiên cứu thành công kỹ thuật hiển thị ký hiệu đại
iện theo các nguyên tắc trình bày được thiết kế trước [59], [65], [68].
1.2. Tình hình cập nhật cơ sở dữ liệu từ ảnh viễn thám
1.2.1. Thực trạng cập nhật cơ sở dữ liệu từ ảnh viễn thám
Khi giải đoán bằng mắt, đối tượng địa lý thường được số hóa
và gán thơng tin trên c s tham chiếu

liệu cũ. Đối với phư ng

pháp x lý ảnh số, đối tượng chiết tách trực tiếp ảnh được cập nhật vào
C

L trên c s kết hợp gi a kiến thức chuyên gia và hệ thống phân

tích, x lý ảnh. Việc chiết tách

liệu biến động t ảnh đa thời gian

chỉ mang tính hỗ trợ [10], [26] 42], [43], [48], [52], [53], [54], [55].
1.2.2. Ứng dụng công nghệ viễn thám cho mục đích cập nhật cơ sở
dữ liệu.
1.2.3. Các cơng trình nghiên cứu cho mục đích cập nhật cơ sở dữ
liệu từ ảnh viễn thám


7
Các phư ng pháp chiết tách đối tượng địa lý t ảnh viễn

thám được nghiên cứu thành công c bản tập trung vào đối tượng ảnh
viễn thám quang học có độ phân giải < 1m riêng biệt hoặc có thể kết
hợp với

liệu Li ar, s

ụng thuật tốn mơ hình thứ bậc Markov,

phư ng pháp GI [42], [43], [45], [49], [53], [54], [55].
1.3. Quản lý và chia sẻ dữ liệu quân sự
1.4. Những vấn đề được giải quyết trong luận án
- Nghiên cứu c s để bổ sung cấu trúc

liệu cho C

L

n n địa lý phù hợp với mục đích TQH và trình bày bản đồ.
- Phân tích các yếu tố ảnh hư ng và các hoạt động TQH theo
đặc điểm đối tượng trong xây ựng C

L ẫn xuất để t đó đ ra

giải pháp cơng nghệ phù hợp.
- C s khoa học v trình bày bản đồ t C
khơng làm ảnh hư ng đến chất lượng

L với mục tiêu

liệu gốc, được xem xét trên

c s kết hợp kỹ thuật chiết tách thông tin và hiển thị bản đồ số.
- C s ứng ụng phư ng pháp phân loại đối tượng, nhóm đối
tượng địa lý quân sự t ảnh viễn thám và các nguyên tắc v lựa chọn, s
ụng tư liệu trên cho mục đích cập nhật C

L.

- Xây ựng phần m m chuyên ụng để quản lý, chia sẻ và
khai thác C

L bản đồ địa hình để m rộng đến các đối tượng s

ụng trong lĩnh vực quân sự.
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Y

NG CƠ SỞ Ữ L ỆU

BẢN ĐỒ ĐỊA H NH QU N S

2.1. Khái niệm cơ sở dữ liệu bản đồ địa hình quân sự của Việt Nam
2.1.1. Bản đồ địa hình uân sự
2.1.2. Cơ sở dữ liệu bản đồ địa hình uân sự
2.2. Khái quát lý thuyết nền trong xây dựng và cập nhật cơ sở dữ
liệu bản đồ


8

2.2.1. Bản đồ số
2.2.2. Xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ
2.2.3. Cập nhật cơ sở dữ liệu bằng ảnh viễn thám
2.3. ây dựng cơ sở dữ liệu
2.3.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến xây dựng dữ liệu bản đồ
- Các yếu tố theo lý thuyết chung: Tỷ lệ bản đồ; Nội ung
chuyên đ và kiểu bản đồ; Đặc điểm của đối tượng được phản ánh; Đặc
điểm địa lý lãnh thổ; Đi u kiện tư liệu; ự trình bày [22], [31], [37].
- Các yếu tố mới xuất hiện o ảnh hư ng của công nghệ: 1
Độ phân giải không gian; 2 Mối quan hệ không gian gi a các đối
tượng; 3) Phư ng pháp chiết tách thông tin; 4) Làm giàu

liệu.

2.3.2. T ng uát h a dữ liệu
Bao gồm các nội ung nghiên cứu có liên quan như: khái
niệm tổng quát hóa, tổng quát hóa
mạng lưới, tổng quát hóa
quát hóa

liệu đối tượng khơng có ạng

liệu đối tượng có ạng mạng lưới, tổng

liệu thuộc tính, tính tỷ lệ trong tổng quát hóa

phư ng pháp đánh giá độ chính xác TQH

liệu.

Hình 2-4. Mơ hình tổng qt hóa đ xuất

liệu,


9
Bảng 2-2. Phân loại các hoạt tổng qt hóa

liệu khơng có ạng mạng lưới

2.3.3. Trình bày bản đồ
Bao gồm các nội ung nghiên cứu có liên quan như: tổng quát
hóa đối tượng bản đồ khơng có ạng mạng lưới, tổng qt hóa đối tượng
bản đồ có ạng mạng lưới, tính tỷ lệ trong TQH bản đồ, nguyên tắc trình
bày bản đồ t c s
bày bản đồ t C

liệu, phư ng pháp đánh giá độ chính xác trình

L.

Bảng 2-3. Phân loại các hoạt động tổng quát hóa trong biên tập bản đồ

2.3.4. Mơ hình cấu trúc cơ sở dữ liệu
- Mơ hình cấu trúc
- Ngun tắc xây ựng các tiêu chí thu nhận đối tượng địa lý
2.4. Cập nhật cơ sở dữ liệu bằng ảnh viễn thám
2.4.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng giải đoán và phân loại
- Ảnh hư ng của một số yếu tố tự nhiên đến đặc điểm phản xạ quang phổ.
- Đặc điểm phản xạ quang phổ của một số đối tượng tự nhiên.

- Đặc điểm phản xạ phổ của một số đối tượng nhân tạo.
- Đặc trưng v cấu trúc một số đối tượng.
- Đặc điểm đối tượng địa lý quân sự.


10
2.4.2. Cơ sở kiến thức hỗ trợ giải đoán mục tiêu uân sự: giải quyết
c s giải đoán các đối tượng địa lý quân sự và c s kiến thức hỗ trợ
giải đoán mục tiêu quân sự
2.4.3. Xử lý ảnh số
- Kỹ thuật x lý ảnh số: bao gồm 7 nhóm chính là: 1) Biến
đổi, chỉnh s a ảnh; 2) Tăng cường chất lượng hình ảnh; 3) Chiết tách
thơng tin; 4 Phân loại ảnh; 5 Nắn chỉnh ảnh; 6 Trộn ảnh [25], [37].
- Lựa chọn phư ng pháp lấy mẫu: nhận ạng theo mẫu không
gian (phân loại ảnh bằng mắt và hỗ trợ x lý ảnh số , nhận ạng theo
mẫu thời gian và mẫu phổ s

ụng trong phư ng pháp x lý ảnh số).

* Đánh giá độ chính xác đối tượng địa lý sau phân loại
Các đối tượng địa lý chiết tách t ảnh cần được kiểm tra lại
thông tin tại thực địa để đảm bảo độ chính xác, độ tin cậy.
* Phát hiện biến động
Có thể s

ụng phư ng pháp nghiên cứu viễn thám, GI

hoặc kết hợp gi a viễn thám và GI nhằm hỗ trợ quá trình giải đoán.
2.4.4. Nguyên tắc lựa chọn và sử dụng tư liệu viễn thám
* Nguyên tắc lựa chọn tư liệu: phụ thuộc vào đối tượng

nghiên cứu. Khi giải đoán cần kết hợp được cả hai yếu tố v phổ phản
xạ và độ phân giải không gian. Chu k thu lặp ngắn cũng là yếu tố
đánh giá khả năng cung cấp thông tin nhanh cho cập nhật.
* Nguyên tắc sử dụng tư liệu: lưu ý trong trường hợp đặc
biệt thì yêu cầu v yếu tố thông tin mới được đặt lên hàng đầu.
Kết luận chương 2
V mặt lý thuyết, c s khoa học để C
nhất trong c s
trúc, TQH

L bản đồ có thể đồng

liệu n n địa lý ựa trên các nghiên cứu v mơ hình cấu
liệu và trình bày bản đồ các tỷ lệ t C

việc cập nhật bổ sung

L. Bên cạnh đó,

liệu địa lý quân sự t ảnh viễn thám quang học


11
có thể ựa trên các phư ng pháp giải đốn ảnh và x lý ảnh số kết hợp với
kiến thức giải đoán mục tiêu quân sự.
CHƯƠNG 3. G Ả PH P KỸ THUẬT - C NG NGHỆ

Y

NG

CƠ SỞ Ữ L ỆU BẢN ĐỒ ĐỊA H NH QU N S

3.1. Lựa chọn công nghệ: Bộ phần m m ArcGI
cập nhật C

ùng cho xây ựng,

L và trình bày bản đồ, ENVI 5.0 ùng để x lý ảnh số.

3.2. Quy trình cơng nghệ

Hình 3-1.

đồ quy trình cơng nghệ xây ựng C

L bản đồ địa hình quân sự


12
3.3. Chuyển đổi, chuẩn hóa dữ liệu và bổ sung cấu trúc thông tin
3.3.1. Chuyển đ i dữ liệu
3.3.2. Chuẩn h a dữ liệu
3.3.3. B sung cấu trúc thông tin, làm giàu dữ liệu
3.4. Tổng quát hóa trong xây dựng cơ sở dữ liệu dẫn xuất
3.4.1. Phân tích chuỗi thao tác t ng t h a

Hình 3-2.

đồ phân tích chuỗi thao tác trong xây ựng CSDL ẫn xuất

3.4.2. T ng uát h a theo phương pháp rời rạc

Hình 3-3.

đồ hoạt động tổng quát hóa theo phư ng pháp rời rạc

3.4.3. T ng uát h a theo phương pháp tương tác t ng hợp

Hình 3-5.

đồ hoạt động tổng qt hóa theo phư ng pháp tư ng tác tổng hợp


13
3.5. Trình bày bản đồ các tỷ lệ

Hình 3-7.

đồ trình bày bản đồ địa hình quân sự t c s

3.6. Bộ quy tắc trình bày tự động
3.6.1. Cơ sở xây dựng Bộ uy tắc trình bày tự động

Hình 3-8.

Hình 3-9.

Hình 3-10.

đồ khái niệm Kỹ thuật trình bày

đồ khái niệm Chỉ thị trình bày

đồ khái niệm anh mục trình bày

liệu


14

Hình 3-11.

đồ khái niệm Trình bày bản đồ

3.6.2. Xây dựng Bộ uy tắc trình bày tự động
Bộ quy tắc trình bày tự động bao gồm: bộ ký hiệu số, tập hợp
các quy tắc trình bày ký hiệu tự động và mẫu trình bày.

Hình 3-12.

đồ quy trình xây ựng tập hợp các quy tắc trình bày tự động

3.7. Cập nhật cơ sở dữ liệu bằng ảnh viễn thám
3.7.1. Quy trình cơng nghệ

Hình 3-13.

đồ quy trình cơng nghệ cập nhật đối tượng địa lý t ảnh viễn thám

15
3.7.2. Nắn ảnh trực giao
3.7.3. Chiết tách đối tượng

Hình 3-15.

đồ quy trình chiết tách đối tượng địa lý t ảnh viễn thám

Lựa chọn thuật toán ứng ụng: 1 Thuật toán phân loại lớp
đối tượng; 2) Thuật toán phân loại hướng đối tượng; 3) Tính tốn giá
trị trung bình của các lớp phổ phản xạ; 4) Vector hóa đối tượng t ảnh;
5 Giản hóa

liệu sau vector hóa.

3.7.4. Giải đốn ảnh
3.8.

ây dựng phần mềm quản lý, chia sẻ và khai thác cơ sở dữ

liệu bản đồ địa hình qn sự
3.8.1. Mục đích xây dựng
3.8.2. Thiết kế hệ thống
3.8.3. Các chức năng của phần m m
Kết luận chương 3
C

L này thiết kế

bằng việc bổ sung cấu trúc

ạng mơ hình trong C

L n n địa lý

liệu. Các công cụ TQH tự động được

xây ựng trên c s áp ụng lý thuyết đ xuất và khai thác các tính
năng tiện ích của phần m m ArcGI . Kỹ thuật trình bày bản đồ được
chia thành hai trường hợp cho bản đồ số khai thác thông tin trực tiếp
t màn hình và in ra giấy khơng ảnh hư ng đến C

L gốc .

Quy

trình giải đốn ảnh và quy trình x lý ảnh số theo phư ng pháp phân
loại hướng đối tượng kết hợp với phân loại theo mẫu ảnh tổ hợp hoặc


16
mẫu phổ phản xạ trên ảnh viễn thám là c s để chiết tách đối tượng
địa lý quân sự phục vụ cập nhật C
m m quản lý, chia sẻ C
rộng đối tượng khai thác, s

L. Giải pháp xây ựng phần

L bản đồ địa hình quân sự là c s để m

ụng cho mục đích quân sự.

CHƯƠNG 4. THỬ NGH ỆM G Ả PH P KỸ THUẬT – C NG NGHỆ

Y

NG VÀ CẬP NHẬT CƠ SỞ Ữ L ỆU BẢN ĐỒ ĐỊA H NH QU N S

4.1.

ây dựng công cụ tổng quát hóa tự động CS L các tỷ lệ

1:25.000, 1:50.000 từ CS L tỷ lệ 1:10.000
4.1.1. Xây dựng công cụ t ng uát h a theo phương pháp rời rạc
Kết quả th nghiệm gồm 50 cơng cụ, trong đó: Thủy hệ là 20,
Địa hình là 3, Giao thơng là 12, ân cư c s hạ tầng là 10, Quân sự là
1, Biên giới địa giới 3, Phủ b mặt 1.
4.1.2. Xây dựng công cụ t ng uát h a theo phương pháp tương
tác t ng hợp
- Xây ựng các chuỗi thao tác TQH tự động cho các đối
tượng khơng có sự biến đổi hình học.
- Xây ựng chuỗi thao tác ti n x lý chỉ bao gồm các thao
tác như chọn bỏ, gộp các đối tượng có biến đổi hình học sau TQH.
- TQH đồng thời các đối tượng trên c s thao tác giản hóa
đường, ngoại tr các đối tượng cần bảo toàn mức độ tr u tượng.
Kết quả th nghiệm bao gồm 44 cơng cụ, trong đó: Thủy hệ
là 16, Địa hình là 3, Giao thơng là 12,

ân cư c s hạ tầng là 10,

Quân sự là 1, Phủ b mặt là 2.
* Đánh giá kết uả thử nghiệm: các cơng cụ TQH rời rạc có
ưu điểm v thời gian thực hiện ngắn h n, thích hợp cho nh ng khu
vực có đặc trưng địa hình tư ng đồng. Các công cụ TQH tốc độ x lý
chậm h n, phù hợp với khu vực có đặc điểm địa hình phức tạp, xen
lẫn nhau. Các tỷ lệ khác nhau nhưng anh mục đối tượng không thay


17
đổi, áp ụng các chuỗi thao tác bằng cách thay đổi tham số tư ng ứng
với tỷ lệ cần xây ựng. Đối với các mơ hình có sự thay đổi v

anh mục

đối tượng và anh mục thuộc tính thì phải bổ sung thêm thao tác TQH
khái niệm và tái phân loại, trên c s lọc theo thuộc tính.
4.2.

ây dựng Bộ quy tắc trình bày bản đồ địa hình quân sự tỷ lệ

1:10.000, 1:25.000 và 1:50.000 từ CS L nền địa lý quân sự tỷ lệ 1:10.000
4.2.1. Bộ ký hiệu số
Bảng 4-1. Kết quả th nghiệm Bộ ký hiệu các tỷ lệ 1:10.000,
1:25.000 và 1:50.000

4.2.2. Tập hợp các uy tắc trình bày tự động
Bảng 4-2. Thống kê kết quả th nghiệm thiết kế tập hợp các quy tắc
trình bày tự động

4.2.3. Mẫu trình bày tự động

Mẫu trình bày chứa thơng tin đối tượng hiển thị vector, ghi
chú và thứ tự ưu tiên hiển thị. Cấu trúc thông tin gồm 3 chủ đ : 1 Nội
ung chính: 81 lớp; 2 Khung và giải thích ngồi khung: 14 lớp; 3 Ghi
chú nội ung chính: chứa kết quả chiết tách thơng tin thuộc tính.
* Đánh giá kết uả thử nghiệm: bộ quy tắc trình bày tự động
th nghiệm bao gồm mẫu trình bày, Bộ ký hiệu số và tập hợp các quy


18
tắc trình bày tự động cho bản đồ địa hình quân sự tỷ lệ 1:10.000,
1:25.000 và 1:50.000. Đây cũng là c s để phát triển các Bộ quy tắc
trình bày bản đồ địa hình quân sự cho các tỷ lệ nhỏ h n. Có thể phát
triển Bộ quy tắc trình bày cho các ạng sản phẩm bản đồ khác.
4.3. ây dựng các mẫu CS L và trình bày bản đồ cho các dạng địa
hình đặc trưng
* Xây dựng cơ sở dữ liệu các tỷ lệ 1:10.000, 1:25.000 và
1:50.000:

liệu các khu vực được chiết tách, chuyển đổi và chuẩn

hóa theo khung C
C

L n n địa lý đã thiết kế cho tỷ lệ 1:10.000. T

L này, ứng ụng các công cụ TQH để ẫn xuất ra C

L n n địa

lý tỷ lệ 1:25.000 và 1:50.000.

* Trình bày bản đồ các tỷ lệ 1:10.000, 1:25.000 và
1:50.000:
các C

ụng Bộ quy tắc trình bày tự động để trình bày bản đồ t

L có tỷ lệ tư ng ứng với tỷ lệ cần thành lập bản đồ

trên và

phư ng pháp ẫn xuất bản đồ các tỷ lệ nhỏ h n t bản đồ có tỷ lệ lớn h n.
4.4. Chiết tách đối tượng địa lý từ ảnh viễn thám VNRE SAT-1
Tư liệu s

ụng là sản phẩm trực ảnh đã được nắn chỉnh, tăng

cường độ phân giải không gian 2,5m tại Cục Bản đồ - Bộ Tổng Tham
mưu. Trong đó, ảnh vệ tinh gốc thu nhận 15/9/2013 , phiên hiệu V1 S
1319; Hệ tọa độ WGS 84, phép chiếu UTM, múi 49; Độ phân giải 2,5m
đối với ảnh toàn sắc, 10m đối với ảnh đa phổ.
4.4.1. Chiết tách đối tượng, lớp đối tượng theo ảnh t hợp mầu ĐỏLục-Lam
Lựa chọn giá trị phân đoạn đối tượng là 75%. Lựa chọn giá trị
gộp các phân đoạn đối tượng là 70%.

ụng hàm tạo ảnh khác biệt

của chỉ số thực vật [25]:
NDVI = (DNRed - DNGreen)/(DNRed + DNGreen + eps) (4.1)

19
Trong đó, DNRed, DNGreen tư ng ứng là giá trị độ sáng của pixel
ảnh trên kênh Đỏ và Lục; eps là một giá trị nhỏ để tránh mẫu số bằng 0.
T ảnh khác biệt của chỉ số thực vật cho thấy đối tượng mái
nhà lợp tơn mát có trị số rất gần với đối tượng sân hoặc đường giao
thơng.

o đó, việc phân loại hướng đối tượng kết hợp phân loại theo

mẫu ảnh chỉ tốt cho đối tượng mái nhà không lợp tôn, nước mặt và
thực vật. Các đối tượng khác phải kết hợp giải đoán bằng mắt.
4.4.2. Chiết tách đối tượng, lớp đối tượng theo ảnh t hợp mầu Cận
hồng ngoại-Đỏ-Lam
Lựa chọn giá trị phân đoạn đối tượng là 85%, giá trị gộp các
phân đoạn đối tượng là 70%, o các tham số này đảm bảo chiết tách đầy
đủ đối tượng.

ụng hàm tạo ảnh khác biệt của chỉ số thực vật [25]:

NDVI = (DNNir - DNRed)/(DNNir + DNRed + eps)
Trong đó,

NNir,

(4.2)

NRe tư ng ứng là giá trị độ sáng của

pixel ảnh trên kênh Cận hồng ngoại và Đỏ; eps là một giá trị nhỏ để
tránh mẫu số bằng 0.

4.4.3. Chiết tách đối tượng theo kênh Lục
Lựa chọn giá trị phân đoạn đối tượng là 40%, giá trị gộp các
phân đoạn đối tượng là 80%, o các tham số này đảm bảo chiết tách
đầy đủ các đối tượng.
4.4.4. Chiết tách đối tượng theo kênh Cận hồng ngoại
Lựa chọn giá trị phân đoạn đối tượng là 85%, giá trị gộp các
phân đoạn đối tượng lần lượt là 80%.
* Kết luận:
- Các đối tượng mái nhà, đường giao thông, thực vật, đất
trống, ranh giới gi a một số khu vực có thể được chiết tách theo
phư ng pháp x lý số.


20
- Nếu khu vực nghiên cứu c bản tư ng đồng v đặc điểm đối
tượng cần chiết tách, phân loại hướng đối tượng theo kênh Cận hồng
ngoại và chọn chiết tách đồng thời các đối tượng đảm bảo độ chính xác
không gian tốt h n cả. C n đối với khu vực có đặc điểm đối tượng địa
lý phức tạp, nên kết hợp áp ụng phân loại nhóm đối tượng trên c s
lấy mẫu trên ảnh khác biệt của chỉ số thực vật (khi phản xạ phổ của
các đối tượng li n k phân biệt rõ nét .
-

liệu vector sau khi chiết tách t ảnh phải thực hiện các hoạt

động TQH theo các tiêu chí thu nhận của t ng đối tượng địa lý trước khi
đồng bộ vào C

L.

- Các tham số s

ụng để chiết tách

liệu được lựa chọn

tùy thuộc vào đặc điểm phản xạ phổ và cấu trúc của đối tượng trong
t ng trường hợp cụ thể.
- Khi lấy mẫu biến đổi cần lựa chọn chọn trị số giới hạn phân
cực hình ảnh nhằm đảm bảo khơng bị lọc mất đối tượng.
4.5. Thử nghiệm tổng hợp các giải pháp cho một khu vực
Tư liệu s

ụng là C

L n n địa lý quốc gia tỷ lệ 1:10.000

(2012) của Bộ Tài nguyên và Môi trường. Ảnh vệ tinh POT5 2013
thu nhận có chất lượng hình ảnh tốt, khơng bị mây, mù. C

L đất

quốc ph ng 2013 , mơ hình số địa hình độ phân giải 30m và tài liệu
phát hiện thay đổi ( 2013) của Cục Bản đồ-Bộ Tổng tham mưu.
* Xây dựng CSDL
- Các đối tượng biến đổi không gian theo tiêu chí thu nhận được
chuyển đổi sang quản lý ạng hình học tư ng ứng một cách đầy đủ.
- Việc ứng ụng cơng cụ hỗ trợ tự động hố trong thành lập
liệu là một giải pháp phù hợp. Trong đó, mơ hình TQH tư ng tác
tổng hợp có ưu thế giảm v khối lượng công việc giải quyết xung đột

khơng gian khi đặc điểm địa hình đa ạng.


21
* Cập nhật thông tin địa lý từ ảnh vệ tinh SPOT5
- Nh ng đối tượng địa lý quân sự khơng có trong C

Ln n

địa lý quốc gia hoặc mới xuất hiện được giải đốn bằng mắt, số hóa
và gán thơng tin thuộc tính theo t ng đối tượng trên c s tham chiếu
liệu số với n n trực ảnh, C

L đất quốc ph ng.

- Các đối tượng thay đổi tập trung chủ yếu vào đối tượng lớp
phủ thực vật, một số tuyến giao thông và c s hạ tầng ân cư.
- Bộ khóa giải đốn ảnh được xây ựng

cùng khu vực địa

lý nên đã hỗ trợ hiệu quả khi giải đốn đối tượng t ảnh.
* Trình bày bản đồ
Bản đồ được trình bày theo trên c s s
trình bày tự động t C

ụng Bộ quy tắc

L n n địa lý tỷ lệ 1:25.000.

quân sự được cập nhật và lưu trong C

liệu v khu

L nhưng không được in ra

trên bản đồ giấy. Qua thống kê số liệu đối tượng tự động hóa trình
bày sản phẩm bản đồ th nghiệm cho thấy khả năng tự động hóa
trong biên tập bản đồ số lên đến 90%; c n biên tập bản đồ phục vụ in
giấy đạt khoảng t 60% - 80%.
* Đánh giá kết uả thử nghiệm: hệ thống trình bày bản đồ tự
động đảm bảo yêu cầu kỹ thuật trình biên tập bản đồ địa hình quân sự cả
ạng số và giấy.
4.6. Tổ chức nội dung thông tin bản đồ trong phần mềm quản lý,
chia sẻ và khai thác cơ sở dữ liệu bản đồ địa hình quân sự
* Thử nghiệm trình bày bản đồ số để khai thác thơng tin
trực tiếp từ màn hình cho dữ liệu mạng giao thơng vận tải uân sự
* Thử nghiệm tích hợp CSDL bản đồ địa hình n sự:
- Tích hợp C

L bản đồ địa hình tỷ lệ 1:10.000 Thành phố

Đà Nẵng , 1:25.000 Tân Biên , 1:50.000 H a Bình vào hệ thống
hiển thị bản đồ.


22
- Tích hợp các ảnh vệ tinh QuickBir độ phân giải 0.6m khu
vực Thành phố Đà Nẵng và Lan sat phủ trùm lãnh thổ, độ phân giải
30m khai thác t

mạng Internet;

POT5 khu vực Tân Biên và

VNREDSat-1 thành phố Đà Nẵng độ phân giải 2,5m.
- Tích hợp mẫu trình bày bản đồ theo ạng biên tập chế in và bản
đồ điện t để khai thác tính năng trình bày bản đồ tự động của phần m m.
Kết luận chương 4
C

L bản đồ địa hình qn sự có đủ khả năng để phát triển

các ạng sản phẩm bản đồ hiện đại, đồng thời thuận lợi trong việc
cập nhật thông tin hệ thống.
Các cơng cụ TQH tự động để xây ựng
trình bày tự động s

liệu, c n Bộ quy tắc

ụng mục đích trình bày, biên tập bản đồ địa hình quân

sự đã đáp ứng được yêu cầu xây ựng C

L bản đồ địa hình qn sự.

Việc giải đốn bằng mắt các đối ượng địa lý quân sự đảm bảo các
yêu cầu kỹ thuật cập C

L. Kỹ thuật chiết tách đối tượng, lớp đối tượng

t ảnh viễn thám có vai tr hỗ trợ chiết tách
Th nghiệm tổ chức hiển thị

liệu không gian.

liệu trong phần m m chuyên ụng

tự lập đảm bảo yêu cầu v quản lý chia sẻ

liệu các cấp c s , phù hợp

với khả năng khai thác thông tin cho người ùng nhi u trình độ khác nhau.
KẾT LUẬN VÀ K ẾN NGHỊ

Kết luận
1. C
hình trong C
liệu.
C

L bản đồ địa hình quân sự được tổ chức

ạng mô

L n n địa lý quân sự trên c s bổ sung cấu trúc

liệu bản đồ địa hình qn sự cũng có thể tách ra thành một
L độc lập, hoặc chuyển đổi ra các định ạng khác nhau theo chuẩn

quốc tế, khi cài đặt trên các thiết bị quân sự hiện đại. Đi u này đảm
bảo được mục đích tối ưu hóa trong quản lý, khai thác và cập nhật
liệu trong tồn hệ thống có thể gọi chung là C

L địa hình quân sự.


23
2. Các công cụ TQH tự động theo phư ng pháp tổng quát hóa
rời rạc và phư ng pháp tư ng tác tổng hợp hỗ trợ phù hợp cho xây
ựng các C

L ẫn xuất t C

L có độ chính xác và mức độ chi tiết

cao nhất. Trong đó, TQH theo phư ng pháp rời rạc phù hợp với nh ng
khu vực có đặc điểm địa hình tư ng đồng, c n TQH theo phư ng pháp
tư ng tác tổng hợp phù hợp h n với nh ng khu vực có đặc điểm địa
hình phức tạp.
3. Bộ quy tắc trình bày bản đồ tự động được xây ựng trên
c s lý thuyết bản đồ, C

L và ứng ụng công nghệ GI . Bộ quy

tắc đã đảm bảo yêu cầu kỹ thuật v biên tập và trình bày bản đồ địa
hình quân sự t C

L n n địa lý quân sự, khi C

L này đã được bổ

sung cấu trúc phù hợp với mục đích trình bày bản đồ.
4. Kỹ thuật x lý ảnh số kết hợp với kiến thức chuyên gia trong
giải đoán đối tượng địa lý quân sự, đặc biệt là mục tiêu quân sự đảm bảo
cập nhật

liệu trực tiếp t ảnh viễn thám vào C

L. Trong đó, một số

đối tượng địa lý như thực vật, giao thông, nhà, nước mặt có thể được
chiết tách t ảnh viễn thám độ phân giải cao ựa trên sự kết hợp gi a kỹ
thuật phân loại hướng đối tượng và phân loại theo đặc điểm phản xạ
quang phổ, với kết quả thu được tốt nhất là s

ụng kênh Cận hồng ngoại.

D liệu thuộc tính của đối tượng địa lý quân sự phải được xác định trên c
s tham chiếu với C

L gốc, các tài liệu đáng tin cậy, kiến thức chuyên

gia v giải đoán mục tiêu quân sự và cần được đi u tra tại thực địa.
5. Việc khai thác các tính năng ưu việt của các bộ phần m m
ArcGI , ENVI phù hợp với mục đích xây ựng và cập nhật C

L

bản đồ địa hình quân sự, cũng như khả năng đầu tư v con người,

trang thiết bị của quân đội Việt Nam hiện nay. Bên cạnh đó, giải
pháp xây ựng phần m m phục vụ quản lý, khai thác và chia sẻ thông