TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ THÀNH LẬP VÀ ỨNG DỤNG BẢN ĐỒ SỐ ĐỊA CHÍNH TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM

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

PHẠM THẾ HUYNH

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ THÀNH LẬP
VÀ ỨNG DỤNG BẢN ĐỒ SỐ ĐỊA CHÍNH
TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM
Ngành : Kỹ thuật Trắc địa - Bản đồ
Mã số : 62.52.05.03

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2015


Cơng trình hồn thành tại:
Bộ mơn Địa chính, khoa Trắc địa, trường Đại học Mỏ - Địa chất

Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS. TS. Nguyễn Trọng San,Trường Đại học Mỏ - Địa chất
2. TS. Trần Thùy Dương, Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Phản biện 1:TS. Lê Anh Dũng
Viện Khoa học Đo đạc và Bản đồ
Phản biện 2:TS. Nguyễn Quốc Khánh
Trung tâm Thông tin và Tư liệu Môi trường - Tổng cục Mơi trường
Phản biện 3:TS. Nguyễn Đình Thành
Cục Bản đồ Quân đội - Bộ Tổng tham mưu

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
2015.

Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Quốc gia - Hà Nội
- Thư viện trường Đại học Mỏ - Địa chất


1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, việc thành lập bản đồ số nói chung và bản đồ số địa chính nói riêng đang
được triển khai rộng rãi trên cả nước. Tuy nhiên, do chưa có hệ thống phần mềm xử lý,
biên tập một cách hoàn chỉnh, thống nhất; hệ thống văn bản kỹ thuật cho công tác thành
lập bản đồ địa chính thay đổi thường xuyên nên việc thành lập bản đồ số địa chính cịn
gặp nhiều khó khăn. Để thành lập được một bản đồ địa chính số phải thực hiện qua
nhiều cơng đoạn bằng nhiều phần mềm khác nhau, mỗi đơn vị sản xuất thực hiện theo
một quy trình riêng. Các sản phẩm bản đồ chủ yếu sử dụng phần mềm đồ họa nước
ngoài và các mô đun phần mềm Việt Nam chạy trên các nền đồ họa đó. Trong giai đoạn
hiện nay, khi luật bản quyền được thắt chặt thì việc sử dụng các phần mềm nước ngoài
sẽ đẩy giá thành sản phẩm cao làm cho không phải đơn vị sản xuất nào cũng có thể thực
hiện được. Bên cạnh đó, với dữ liệu khơng được chuẩn hóa đồng đều thì khai thác ứng
dụng bản đồ số địa chính cịn hạn chế. Chính vì vậy, việc nghiên cứu hồn thiện cơng
nghệ thành lập và ứng dụng bản đồ số địa chính trong điều kiện Việt Nam là một yêu
cầu cấp thiết, có ý nghĩa lý luận và thực tiễn cao.
2. Mục đích nghiên cứu của luận án
- Lý thuyết: Đưa ra cơ sở khoa học của các giải pháp hồn thiện quy trình cơng nghệ
thành lập và ứng dụng bản đồ số địa chính.
- Thực nghiệm: Xây dựng chương trình thực nghiệm nhằm khẳng định tính đúng đắn

của những giải pháp đề xuất trong luận án trong công tác thành lập và ứng dụng bản đồ
số địa chính.
3. Đối tượng nghiên cứu
- Hệ thống văn bản kỹ thuật về công tác thành lập bản đồ địa chính;
- Cơng nghệ thành lập bản đồ địa chính qua các thời kỳ;
- Sản phẩm ứng dụng của bản đồ địa chính số.
4. Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu của luận án được giới hạn ở Việt Nam về công nghệ thành lập
và ứng dụng bản đồ địa chính số theo phương pháp đo đạc trực tiếp ngồi thực địa.
5. Nội dung nghiên cứu
- Tìm hiểu quy trình thành lập bản đồ địa chính số từ trước đến nay;
- Đánh giá ưu nhược điểm của quy trình thành lập bản đồ địa chính;
- Nghiên cứu sử dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật hiện nay để đề xuất các giải
pháp hồn thiện quy trình thành lập bản đồ địa chính cũng như ứng dụng bản đồ số địa
chính;
- Nghiên cứu các mơ hình dữ liệu để lựa chọn mơ hình dữ liệu phù hợp vừa linh hoạt
trong việc thành lập vừa dễ dàng trong việc cập nhật biến động đất đai;
- Nghiên cứu xây dựng các thuật tốn và giải pháp tăng tốc độ tính tốn của chương
trình.
6. Phương pháp nghiên cứu
Sử dụng phương pháp phân tích để khảo sát, lập luận cứ cho những đề xuất mới
trong luận án; phương pháp so sánh để đối chiếu với các kết quả nghiên cứu khác nhằm
so sánh, đánh giá, đưa ra giải pháp phù hợp; phương pháp mơ hình hóa và tin học để tập
hợp các quy luật, chứng minh một số công thức, xây dựng thuật tốn phục vụ cho việc
tính tốn và lập trình máy tính; phương pháp thực nghiệm: tiến hành thực nghiệm cụ thể
để chứng minh lý thuyết, khẳng định tính đúng đắn, hiệu quả của các giải pháp đề xuất.


2
7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

- Ý nghĩa khoa học: Xây dựng cơ sở lý thuyết sử dụng mơ hình dữ liệu phù hợp vừa
linh hoạt trong việc thành lập và khai thác dữ liệu bản đồ số địa chính vừa dễ dàng trong
việc cập nhật biến động đất đai.
- Ý nghĩa thực tiễn: Giải pháp hồn thiện quy trình thành lập bản đồ địa chính đề
xuất trong luận án nhằm tăng năng suất lao động, chun mơn hóa cơng tác nội - ngoại
nghiệp, có thể áp dụng ở tất cả các đơn vị thành lập bản đồ số địa chính.
8. Các luận điểm bảo vệ
- Giải pháp hồn thiện quy trình cơng nghệ thành lập bản đồ địa chính đề xuất trong
luận án phù hợp với sự tiến bộ khoa học kỹ thuật ở Việt Nam hiện nay;
- Sử dụng cấu trúc dữ liệu DCEL là cơ sở để quản lý và khai thác dữ liệu bản đồ số
địa chính.
9. Các điểm mới của luận án
(1) Cách tiếp cận mới trong việc sử dụng thông tin trực quan khi đo đạc thành lập
bản đồ địa chính nhằm chun mơn hóa cơng tác nội ngoại nghiệp.
(2) Đề xuất sử dụng cấu trúc dữ liệu DCEL và xây dựng thuật toán sử dụng trong
biên tập cũng như tạo ứng dụng bản đồ số địa chính trong điều kiện Việt Nam;
(3) Xác định giải pháp tối ưu hóa tốc độ tính tốn cho các thuật tốn trong xây dựng
chương trình.
10. Kết cấu của luận án
Luận án được chia thành các phần:
(1). Mở đầu: Giới thiệu tính cấp thiết, mục đích, ý nghĩa, đối tượng, phạm vi nghiên
cứu của luận án;
(2). Chương 1. Tổng quan: Giới thiệu tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước về
những vấn đề liên quan đến nội dung luận án, các vấn đề còn tồn tại, cần nghiên cứu;
(3). Nội dung nghiên cứu được trình bày trong 3 chương 2, 3, 4:
Chương 2. Giải pháp hồn thiện cơng nghệ thành lập và ứng dụng bản đồ số địa
chính trong điều kiện Việt Nam.
Chương 3. Sử dụng cấu trúc dữ liệu Dcel trong thành lập và ứng dụng bản đồ số địa
chính
Chương 4. Xây dựng chương trình thử nghiệm

(4). Phần Kết luận và kiến nghị: trình bày những kết luận mới của luận án và các
kiến nghị nhằm hiện thực hóa những giải pháp đề xuất.
(5). Danh mục cơng trình tác giả
(6). Tài liệu tham khảo
(7). Phụ lục
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Công nghệ thành lập và ứng dụng bản đồ số địa chính trên thế giới
Lịch sử ra đời và phát triển của bản đồ số và hệ thống thông tin địa lý gắn liền với sự
phát triển của máy tính điện tử. Từ năm 1950 Trung tâm địa hình Mỹ đã bắt đầu nghiên
cứu vấn đề thành lập bản đồ có sự trợ giúp của máy tính và từ đó cơng nghệ bản đồ số
và hệ thống thông tin địa lý không ngừng phát triển.
1.1.1. Công nghệ thành lập bản đồ số địa chính trên thế giới
Cơng nghệ thành lập bản đồ địa chính ở mỗi quốc gia có những sự khác biệt riêng phụ
thuộc vào khả năng kinh tế, trang thiết bị kỹ thuật và sự phát triển của khoa học công


3
nghệ. Quy trình chung của các nước xây dựng xong hệ thống bản đồ số địa chính từ rất
sớm như Canada, Australia ... là thực hiện đăng ký xét duyệt trước, tiếp đến đánh dấu
mốc rồi mới tiến hành xác định ranh giới thửa, lưu, cập nhật thông tin thửa đất phục vụ
quản lý đất đai và khai thác thông tin.
1.1.2. Ứng dụng bản đồ số địa chính trên thế giới
Ứng dụng quan trọng nhất của bản đồ địa chính là quản lý đất đai. Ngày nay, với sự
phát triển của khoa học kỹ thuật và công nghệ, bản đồ số địa chính ở nhiều nước trên thế
giới đã thêm nhiều ứng dụng khác nhau, nhiều nước đã xây dựng hệ thống địa chính đa
mục đích với các hệ thống phần mềm ứng dụng đặc thù riêng.
1.2. Công nghệ thành lập và ứng dụng bản đồ số địa chính ở Việt Nam
1.2.1. Cơng nghệ thành lập bản đồ địa chính ở Việt Nam
Trước năm 1992, bản đồ địa chính được làm theo công nghệ truyền thống, đo đến đâu
vẽ đến đó trực tiếp ngồi thực địa. Cơng nghệ này có quá nhiều nhược điểm như: tốn

nhân công kỹ thuật, ảnh hưởng lớn của điều kiện thời tiết, độ chính xác thấp, sản phẩm
bản đồ trên giấy khó lưu trữ, nhân bản... Ưu điểm của công nghệ này là các thông tin tức
thời tại thực địa được chuyển vẽ và ghi chú ngay lên bản vẽ đồng thời kiểm chứng ngay
được sự chính xác về hình thửa, các mối quan hệ hình học của các đối tượng như thẳng
hàng, vng góc ... Các thông tin này được gọi là thông tin trực quan.
Năm 1992, theo yêu cầu của TP Hà Nội về cơng tác quản lý đất đai cần có bản đồ địa
chính tỷ lệ 1/200 khu vực nội thành. Việc sử dụng phương pháp triển điểm truyền thống
không đảm bảo được độ chính xác thể hiện các đối tượng trên bản đồ. Khi đó, Sở Nhà
đất Hà Nội yêu cầu phải tính tọa độ chính xác từng điểm chi tiết rồi dùng hệ thống mắt
lưới chữ thập triển các điểm theo tọa độ lên bản đồ. Tuy nhiên, hiệu quả của phương
pháp này thấp do việc tính tốn tọa độ và triển điểm mất nhiều thời gian (công nghệ
thông tin lúc đó chưa phát triển, các phần mềm đồ họa cịn hạn chế, máy vi tính cịn q
xa xỉ đối với các đơn vị thành lập bản đồ). Lúc này, một số nhà khoa học đã nghiên cứu
xây dựng các chương trình tính tọa độ điểm chi tiết và triển điểm lên bản vẽ. Việc tính
tốn và triển điểm khi đó đã trở nên dễ dàng hơn. Mặc dầu vậy, với đội ngũ các nhà
khoa học trong đó có các giảng viên khoa Trắc địa của trường Đại học Mỏ - Địa chất và
cán bộ đo vẽ chuyên nghiệp nhưng tốc độ thành lập bản đồ chậm và nhiều khu vực
không thể vẽ đúng được theo thực địa.
Nguyên nhân sau này được phát hiện ra là công nghệ đo vẽ bản đồ số khi đó vơ tình vi
phạm một số nguyên tắc đo vẽ truyền thống đó là một số nguyên tắc theo phương pháp
truyền thống bị phá vỡ khi đo vẽ bản đồ số:
- Người vẽ phải tham gia trong tổ đo: do lúc này máy vi tình giá thành cao, người có
trình độ vẽ bản đồ số hiếm nên phải vẽ cho nhiều tổ đo;
- Quá trình vẽ phải được thực hiện ngay sau khi đo: bản vẽ bị tồn đọng nhiều ngày do
việc đo nhanh hơn việc vẽ;
- Điểm mia triển tuần tự từ trạm này sang trạm khác theo trình tự đo: các điểm mia
chuyển vẽ toàn bộ lên bản vẽ làm cho việc xác định các sai lệch khơng xác định được
khi có một trạm sai.
Đúc kết lại, đó chính là thơng tin trực quan không được lưu trữ trong sổ đo dẫn đến
người vẽ bị mù thông tin. Đặc điểm của thông tin này là chỉ lưu trữ trong thời gian ngắn

và chỉ những người trực tiếp ở thực địa mới nắm được đồng thời chỉ phát hiện khi có sai
sót chẳng hạn sai điểm trạm máy, điểm định hướng; sai dạng hình thửa, địa vật ... Chính
vì lẽ đó, người vẽ trên máy tính nối các điểm chi tiết khơng chính xác, các điểm đúng


4
điểm sai chồng chéo không phát hiện được làm cho q trình thành lập bản đồ gặp nhiều
khó khăn.
Với sự phát hiện này, việc sử dụng thông tin trực quan là nền tảng cơ bản để xây dựng
các chương trình thành lập bản đồ số địa chính như PickMap (nhóm Pick), GeoSoft
(Đinh Cơng Hịa), Famis (Tổng cục địa chính) ... Các chương trình cho phép in bản vẽ
theo từng trạm đo, từng khu đo do đó tận dụng được thơng tin trực quan của tất cả thành
viên trong tổ đo, thậm chí chỉ cần một người trong tổ đo biết sử dụng phần mềm cũng có
thể thành lập được bản đồ số một cách dễ dàng.
1.2.2. Ứng dụng bản đồ số địa chính ở Việt Nam
Hiện nay, nhiều cơ quan quản lý ở Việt Nam như Bộ Tài nguyên môi trường, Viện
điều tra quy hoạch rừng, Viện thông tin tư liệu và bảo tàng địa chất, Viện địa lý thuộc
trung tâm khoa học tự nhiên và công nghệ quốc gia ...đã ứng dụng GIS để quản lý dữ
liệu không gian và thuộc tính bản đồ số. Đồng thời với việc quản lý thơng tin đó đã xây
dựng nên các ứng dụng phục vụ cho nhu cầu của mình. Các phần mềm được dùng chủ
yếu là ArcGIS, ArcInfor, ArcView, GIS office, MGE, MapInfor.
Đối với bản đồ số địa chính, việc ứng dụng chỉ mới tập trung trong việc tra cứu thông
tin, thống kê đất đai, quy hoạch đất đai, đền bù giải phóng mặt bằng. Tuy nhiên, chưa có
hệ thống phần mềm hồn chỉnh nào giải quyết các bài tốn ứng dụng bản đồ số một cách
hoàn chỉnh. Mỗi khi cần sử dụng bản đồ số trong các ứng dụng đều cần phải qua nhiều
khâu, nhiều phần mềm khác nhau dẫn đến sản phẩm ứng dụng khơng đồng nhất, khó áp
dụng.
1.2.3. Đánh giá công nghệ thành lập và ứng dụng bản đồ số địa chính hiện nay ở Việt
Nam
1.2.3.1. Đo vẽ chi tiết

Với quy trình hiện nay, do quy định phân mảnh bản đồ địa chính nên việc đo chi tiết
thực hiện đo đạc phủ trùm toàn khu đo với nhiều tổ đo khác nhau. Tất cả các số liệu đo
được chuyển vẽ trên máy vi tính bằng các phần mềm chuyên dụng rồi sử dụng các bản
vẽ sơ họa hoặc ghi chú để thành lập bản đồ tổng thể. Quy trình đo vẽ như vậy khơng
chun mơn hóa cơng việc nội nghiệp và ngoại nghiệp.
1.2.3.2. Biên tập bản đồ
Quá trình biên tập bản đồ địa chính gồm các bước:
- Tạo bản đồ tổng thể khu đo
- Tạo sơ đồ phân mảnh và tạo tờ bản đồ địa chính
- Biên tập tờ bản đồ địa chính
Với cách chia mảnh như hiện nay, nhiều yêu cầu của hệ thống tham chiếu thửa đất
khác không thỏa mãn và mối quan hệ liền kề giữa các thửa đất bị phá vỡ.
Bên cạnh đó, việc quản lý thửa đất theo các tờ bản đồ đòi hỏi q trình đo đạc phải
hồn thiện mới tiến hành phân chia được các mảnh bản đồ để biên tập riêng sau đó mới
xác định được số hiệu thửa đất để lập hồ sơ thửa đất. Đây là một bất cập lớn trong quá
trình thành lập hồ sơ và làm giảm hiệu quả công việc một cách rõ rệt, không tận dụng
được khả năng làm việc song song giữa xây dựng bản đồ và hồ sơ địa chính.
1.2.3.3. Quản lý dữ liệu phục vụ ứng dụng bản đồ số địa chính
Việc xây dựng cơ sở dữ liệu địa chính và đo đạc thành lập bản đồ địa chính hiện nay
đang sử dụng hai hệ thống riêng biệt nên khó quản lý và cập nhật. Mỗi hệ thống có
khn dạng dữ liệu khác nhau, chính vì vậy, phải chuyển đổi dữ liệu bản đồ từ khuôn
dạng này sang khuôn dạng khác. Việc chuyển đổi dữ liệu dẫn đến dữ liệu có thể không


5
được đầy đủ. Khi có một thay đổi nhỏ về thông tin một thửa đất sẽ phải tốn nhiều thời
gian để cập nhật dữ liệu đồng thời trên cả hai hệ thống và địi hỏi những người có kỹ
thuật cao mới làm được điều này, trong khi đó việc biến động đất đai và cập nhật thông
tin đất đai là một việc diễn ra thường xuyên.
a. Quản lý dữ liệu

Cơ sở dữ liệu bản đồ địa chính lưu trong 2 dạng file:
- File đồ hoạ *.DGN của Microstation;
- File *.POL lưu trữ mối quan hệ Topo của các đối tượng vùng đồng thời lưu trữ cả
dữ liệu thuộc tính của chúng.
Đối tượng dạng vùng quan trọng nhất của bản đồ địa chính cũng như hồ sơ địa chính
là thửa đất. Mỗi một thửa đất có một nhãn thửa dưới dạng một cell. Nhãn thửa này dùng
để liên kết thửa đất với dữ liệu thuộc tính và các phép tra cứu theo thửa đất đều được
chọn theo nhãn này.
b. Chuẩn dữ liệu địa chính
Chuẩn dữ liệu địa chính hiện nay theo thông tư 17/2010/TT-BTNMT yêu cầu "Chuẩn
định dạng dữ liệu sử dụng trong trao đổi, phân phối dữ liệu địa chính được áp dụng
theo ngôn ngữ định dạng địa lý (GML- Geography Markup Language); chuẩn định dạng
siêu dữ liệu sử dụng trong trao đổi, phân phối siêu dữ liệu địa chính được áp dụng theo
ngôn ngữ định dạng mở rộng (XML-eXtensible Markup Language)". Mơ hình dữ liệu
Topo cho đối tượng thửa đất dựa trên cơ sở mơ hình cấu trúc dữ liệu danh sách cạnh liên
kết kép (DCEL). Tuy nhiên, các quy định kỹ thuật thành lập bản đồ địa chính ở Việt
Nam lại thay đổi liên tục làm cho việc xây dựng và chuẩn hóa dữ liệu địa chính gặp
nhiều khó khăn.
1.2.3.4. Vấn đề thay đổi quy định kỹ thuật
Từ khi thành lập bản đồ số đến nay, các văn bản quy định kỹ thuật về công tác thành
lập bản đồ số địa chính đã thay đổi khá nhiều.
Trong các thay đổi đó, có những thay đổi làm phá vỡ hệ thống bản đồ đã thành lập cũ
làm cho tọa độ các đối tượng trên bản đồ thay đổi hoàn tồn. Chính vì vậy, khi phân
mảnh bản đồ theo quy định kỹ thuật hiện hành các thửa đất sẽ không bảo tồn được
thơng tin, các bản đồ được thành lập qua các thời kỳ thay đổi đó sẽ khơng thể ghép nối
với nhau trong cùng một hệ thống.
1.2.4. Vấn đề tồn tại cần nghiên cứu

- Công nghệ thành lập bản đồ số địa chính cần có những giải pháp hồn thiện
như thế nào để vừa thuận lợi trong quá trình thành lập vừa dễ dàng trong công tác

cập nhật biến động đất đai phù hợp với sự tiến bộ của khoa học công nghệ ngày
nay;
- Quản lý dữ liệu theo cấu trúc như thế nào để xây dựng hệ thống phần mềm đồ
họa độc lập phù hợp với điều kiện Việt Nam trong công tác thành lập và ứng dụng
bản đồ số địa chính.
CHƯƠNG 2. GIẢI PHÁP HỒN THIỆN CƠNG NGHỆ THÀNH LẬP VÀ ỨNG
DỤNG BẢN ĐỒ SỐ ĐỊA CHÍNH TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM
2.1. Xác định giải pháp
Qua các đánh giá quy trình cơng nghệ thành lập và ứng dụng bản đồ số địa chính
trong phần tổng quan cho thấy ba vấn đề chính cần được quan tâm giải quyết đó là:
chuyển đổi hệ thống bản đồ địa chính số đã có theo hệ thống tọa độ mới mà vẫn lưu trữ


6
được thơng tin thuộc tính thửa đất; chun mơn hóa công tác nội - ngoại nghiệp; quản lý
cơ sở dữ liệu bản đồ địa chính sao cho vừa thuận lợi trong việc thành lập vừa dễ dàng
trong công tác cập nhật biến động đất đai cũng như ứng dụng bản đồ số địa chính.
2.2. Chuyển đổi bản đồ địa chính khi thay đổi hệ thống tọa độ
Hiện nay, hệ thống bản đồ số tỷ lệ trung bình và lớn đã và đang thành lập trong hệ tọa
độ VN2000, múi chiếu 3 độ và kinh tuyến trục địa phương. Tuy nhiên, nhiều địa phương
do chưa có kinh phí nên vẫn cịn sử dụng hệ thống bản đồ số ở hệ tọa độ HN72, thậm chí
có địa phương vẫn cịn sử dụng bản đồ giải thửa giấy 299 (bản đồ được đo vẽ theo chỉ
thị 299/TTg năm 1980 của Phủ Thủ tướng). Đến nay, theo thông tư 25/2014/TTBTNMT của Bộ tài nguyên và Môi trường đã thay đổi thông số đơn vị đo, tọa độ điểm
trung tâm làm việc.
Như vậy, có thể thấy rằng bản đồ địa chính đã được thành lập qua nhiều giai đoạn
khác nhau, với các hệ tọa độ khác nhau và được sử dụng để quản lý ở nhiều cấp đến
từng thửa đất.
Với sự phát triển của khoa học cơng nghệ, hội nhập quốc tế thì việc thay đổi hệ tọa độ
và quy định kỹ thuật là điều khơng thể tránh khỏi, trong khi đó, đối với người sử dụng
đất, những vấn đề về thay đổi hệ tọa độ hay quy định kỹ thuật thành lập không làm thay

đổi phần lớn những thơng tin thuộc tính riêng của họ.
Vấn đề đặt ra là làm thế nào chuyển đổi hệ thống bản đồ cũ sang hệ thống tọa độ mới
mà thơng tin thuộc tính các thửa đất phải cập nhật là ít nhất.
2.2.1. Giải pháp chuyển đổi từ bản đồ giấy sang bản đồ số
Để chuyển đổi từ bản đồ giấy sang bản đồ số dạng Vector trước hết chuyển bản đồ
giấy sang dạng Raster bằng thiết bị quét với độ phân giải cao, sử dụng các điểm khống
chế tọa độ hoặc các điểm đặc biệt có độ chính xác cao và phần mềm chuyên dụng nắn
ảnh về đúng hệ tọa độ. Sau khi nắn ảnh, số hóa để tạo bản đồ số dạng Vector. Mỗi thửa
đất được gắn một chỉ số quản lý duy nhất. Các thông tin thuộc tính được lưu trữ dưới
dạng bảng dữ liệu tham chiếu đến chỉ số này. Từ đó, có thể gắn kết thơng tin thuộc tính
với thơng tin khơng gian.
2.2.2. Giải pháp chuyển đổi bản đồ giữa hai hệ thống tọa độ
Trước hết cần phân tích, xác định kiểu dữ liệu bản đồ địa chính đã có, cần làm rõ: hệ
tọa độ, kinh tuyến trục, bản đồ đã được biên tập trên phần mềm đồ hoạ nào, dạng file đồ
họa của bản đồ, bản đồ có kèm cơ sở dữ liệu thuộc tính hay khơng, có hay khơng các
điểm khống chế tọa độ biết tọa độ trong hai hệ cũ và mới, v.v..
Giải pháp chuyển đổi thực hiện qua các bước sau:
- Từ File dữ liệu bản đồ địa chính, tạo file tọa độ điểm đặc trưng của các đối tượng
bản đồ địa chính;
- Chọn điểm nắn theo các phương án khác nhau;
- Xác định phương trình nắn;
- Tính chuyển tọa độ: chuyển dữ liệu không gian sang hệ tọa độ mới
- Biên tập bản đồ mới;
- Chuyển đổi CSDL thuộc tính;
- Xây dựng CSDL thuộc tính nếu bản đồ cũ khơng có CSDL thuộc tính;
- Cập nhật CSDL thuộc tính cho các tờ bản đồ có thửa đất biến động.
Như vậy, song song với quá trình chuyển đổi tọa độ các đối tượng khơng gian của bản
đồ địa chính, ta cần chuyển đổi cơ sở dữ liệu thuộc tính tương ứng để đảm bảo bản đồ
địa chính sau chuyển đổi vẫn lưu trữ được cơ sở dữ liệu thuộc tính.

7
Điểm nắn là các điểm có tọa độ trong cả hai hệ thống tọa độ. Tuỳ theo phương trình
nắn được sử dụng và phương pháp xác định toạ độ các điểm nắn, ta sẽ có các phương
pháp nắn khác nhau.
2.2.3. Chuyển đổi cơ sở dữ liệu thuộc tính
Bản đồ địa chính là loại bản đồ thể hiện các đối tượng qua các dữ liệu khơng gian có
kèm theo cơ sở dữ liệu thuộc tính. Việc chuyển đổi bản đồ địa chính từ hệ tọa độ này
sang tọa độ khác cần được thực hiện một cách đồng thời đối với các đối tượng khơng
gian và cơ sở dữ liệu thuộc tính tương ứng để đảm bảo bản đồ địa chính sau chuyển đổi
vẫn có cơ sở dữ liệu thuộc tính tương thích.
Cập nhật dữ liệu từ các tệp dữ liệu thuộc tính của bản đồ địa chính trong hệ nguồn vào
các tờ bản đồ địa chính trong hệ đích bằng cách tham chiếu qua một chỉ số duy nhất của
thửa đất. Chỉ số này cần được lưu trữ cùng với cơ sở dữ liệu thuộc tính đồng thời thể
hiện dưới dạng một đối tượng đồ họa dạng Text nằm trong ranh giới thửa đất. Đối tượng
này được chuyển sang hệ mới đồng thời với quá trình chuyển đổi tọa độ của các đối
tượng không gian.
Bản đồ tổng thể theo đơn vị hành chính sau khi chuyển đổi hệ tọa độ, tiến hành biên
tập lại, tạo mơ hình Topo, các thửa đất vẫn lưu trữ chỉ số duy nhất của thửa đất. Khi cần
cập nhật thông tin sẽ tham chiếu đến chỉ số này để lấy thơng tin thuộc tính.
2.3. Giải pháp chun mơn hóa cơng tác nội - ngoại nghiệp
2.3.1. Giải pháp đề xuất
- Phân lô thửa đất
Phân chia khu vực đo vẽ thành các lô thửa đất liền kề. Các lô thửa đất này được
phân chia theo nguyên tắc phân tách nhau bằng các đối tượng hình tuyến như giao
thơng, thủy lợi... phù hợp với đặc điểm khu đo. Tiến hành đánh số lô thống nhất từ đầu
đến cuối trong quá trình đo đạc và biên tập bản đồ. Chỉ số tham chiếu duy nhất đến thửa
đất sẽ là: MX.SL.ST, trong đó MX là mã xã, SL là số hiệu lô, ST là số hiệu thửa đất
trong lô. Việc đánh số thửa đất thực hiện tuần tự, không được trùng lặp trong lô sao cho
các thửa đất liền kề nhau có số hiệu thửa kề nhau để dễ tìm kiếm. Việc đánh số hiệu thửa

có thể được thực hiện ngay khi vẽ sơ họa các lơ thửa đất. Từ đó, các thửa đất được định
danh duy nhất, dễ dàng trong thu thập thơng tin thuộc tính, khơng xảy ra nhầm lẫn khi
một số thông tin trùng nhau.
- Tạo dữ liệu khơng gian và dữ liệu thuộc tính
- In các lơ thửa đất
- Đo đạc ngoại nghiệp
- Xử lý số liệu nội nghiệp sơ bộ
- Kiểm tra đối soát
- Biên tập lô thửa đất
2.3.2. Hiệu quả của giải pháp
- Tận dụng được nhân lực tổ đo, chun mơn hóa cơng việc nội nghiệp và ngoại
nghiệp. Công việc ngoại nghiệp không yêu cầu cán bộ kỹ thuật cao, cơng việc nội
nghiệp có thể tận dụng được lượng cán bộ kỹ thuật nữ có kỹ thuật cao, các bản vẽ được
biên tập theo một quy chuẩn cụ thể;
- Người quản lý có thể kiểm sốt được khối lượng cơng việc thực hiện mọi lúc mọi
nơi mà không cần ở tại khu vực đo vẽ (kiểm tra bằng Google Earth);
- Việc phân chia khu vực đo vẽ thành các lô thửa đất là một quan điểm mới nhằm mục
đích quản lý khu đo một cách hợp lý hơn. Với cách phân chia này dễ kiểm soát, dễ đối


8
soát, chỉnh sửa, các tổ đo sau khi đã được phân cơng có thể hoạt động độc lập. Tiến hành
biên tập riêng rẽ, xuất các hồ sơ thửa đất theo từng lô thửa mà không cần phải thành lập
bản đồ tổng như quy trình thành lập bản đồ hiện nay. Quy trình này có thể tận dụng
được khả năng làm việc song song giữa đo vẽ bản đồ và xây dựng hồ sơ địa chính đồng
thời giúp cho q trình quản lý đất đai sau này cũng thuận lợi hơn;
- Các lơ thửa đất được quản lý riêng bảo tồn được mối quan hệ liền kề giữa các thửa
đất và thỏa mãn được các yêu cầu của hệ thống tham chiếu thửa đất dù thay đổi sang hệ
tọa độ khác.
2.4. Giải pháp lựa chọn mơ hình dữ liệu phù hợp quản lý và biên tập

Hiện nay, mơ hình dữ liệu để quản lý và biên tập các đối tượng đồ họa thường sử
dụng hai mơ hình chính: Mơ hình dữ liệu Spaghetti và mơ hình dữ liệu Vector Topo. Để
có giải pháp lựa chọn mơ hình dữ liệu nào phù hợp với việc quản lý và biên tập bản đồ
số địa chính, tiến hành phân tích các mơ hình từ đó đưa ra lựa chọn hợp lý.
2.4.1. Mơ hình dữ liệu Spaghetti
Là mơ hình dữ liệu đơn giản, các đối tượng chỉ được lưu trữ bằng các cặp toạ độ.
Trong cấu trúc dữ liệu Spaghetti, đơn vị cơ sở là các cặp tọa độ trên một không gian địa
lý xác định. Do đó, mỗi đối tượng điểm được xác định bằng một cặp tọa độ (x, y); mỗi
đối tượng đường được biểu diễn bằng một chuỗi những cặp tọa độ (xi, yi); mỗi đối tượng
vùng được biểu diễn bằng một chuỗi những cặp toạ độ (xj, yj) với điểm đầu và điểm cuối
trùng nhau.
Đặc điểm: Cấu trúc Spaghetti không ghi nhận đặc trưng kề nhau của hai vùng kề
nhau, nghĩa là tại hai vùng kề nhau sẽ có hai cạnh chung kề nhau, cạnh chung của hai
vùng kề nhau là hai cạnh độc lập nhau.
Cấu trúc này đơn giản, dễ trình bày, biên tập vì vậy vẫn được sử dụng rộng rãi để
thành lập bản đồ, tuy nhiên khối lượng lưu trữ lớn, trùng lặp dữ liệu, không ghi nhận đặc
trưng kề nhau của các vùng nên khó áp dụng trong quản lý dữ liệu bản đồ số địa chính.
2.4.2. Mơ hình dữ liệu Topo
Là một mơ hình phức tạp, các đối tượng được quản lý không chỉ bởi toạ độ mà cịn
bằng cả mối quan hệ khơng gian giữa các đối tượng.
2.4.2.1. Cấu trúc Winged-Edge Topology
Cấu trúc Winged-Edge Topology (cịn gọi là cấu trúc cạnh có cánh) quản lý các cạnh
thửa đất với các mối liên kết cạnh trái trước, trái sau, phải trước, phải sau, mặt trái, mặt
phải. Các cạnh đều phải xác định hướng.
Đặc điểm của cấu trúc này lưu trữ các cạnh theo hướng do đó việc xác định hướng
của cạnh thửa cần đặc biệt quan tâm, từ đó mới xác định được các cạnh trái trước, trái
sau, phải trước, phải sau.
Ưu điểm: Khối lượng lưu trữ dữ liệu nhỏ do không dư thừa dữ liệu, mỗi cạnh liên kết
với bốn cạnh khác.
Nhược điểm: Cách lưu trữ tương đối phức tạp, phải tạo mơ hình Topo trước thì mới

xây dựng được cấu trúc dữ liệu.
2.4.2.2. Cấu trúc dữ liệu Doubly Connected Edge List (DCEL)
DCEL là cấu trúc dữ liệu danh sách cạnh liên kết kép quản lý bản vẽ và mối quan hệ
Topo giữa các thửa đất (Hình 2.6). Mỗi cạnh thửa đất được quản lý bởi hai nửa cạnh có
hướng ngược nhau và nửa cạnh này là nửa cạnh đảo của nửa cạnh kia. DCEL quản lý dữ
liệu bởi 3 bảng: Bảng danh sách đỉnh; bảng danh sách nửa cạnh và bảng danh sách vùng.


9
Ưu điểm của cấu trúc dữ liệu DCEL là
e1
v2
v3
e2
v1
đơn giản, dễ quản lý, có thể tạo ngay được
cấu trúc dữ liệu DCEL mà chưa cần tạo mơ
e'1
e'2
hình Topo, chỉ cần dựa vào mối quan hệ
không gian giữa các nửa cạnh.
e3
a2
Nhược điểm: mơ hình này có nhược điểm a3
a1
là dung lượng lưu trữ lớn. Nhược điểm này
e'3
hiện nay với cấu hình máy tính lớn khơng
cịn là vấn đề đáng ngại nữa.
e'5

e'4
2.4.2.3. Cấu trúc dữ liệu Link-Node
v6
Cấu trúc dữ liệu Link-Node là cấu trúc
e5
v4
v5
e4
liên kết các điểm
Hình 2.6. Mơ hình cấu trúc
+ Link là chuỗi các đoạn không cắt nhau
danh sách cạnh liên kết kép
có cùng những thuộc tính chung và khơng
cắt các link khác trừ điểm đầu và điểm cuối.
+ Node: là điểm đầu hoặc điểm cuối của Link, một Node có thể là điểm chung của
nhiều Link.
Các tọa độ của Node được lưu vào một file riêng biệt, nó có thể được tham chiếu tới
các Link khác qua điểm đầu và điểm cuối của Link đó.
Ưu điểm của cấu trúc dữ liệu Link-Node là dung lượng lưu trữ ít hơn, thay các đoạn
liền kề chung của hai vùng bằng các Link, ít dư thừa dữ liệu.
Nhược điểm: lưu trữ tương đối phức tạp, cần xác định chính xác các Nodes, các Links
ngoài ra trên mỗi Link cần quản lý danh sách tọa độ các điểm trong Link, cần phải tạo
mô hình Topo trước mới tạo được cấu trúc dữ liệu.
Qua nghiên cứu các mơ hình dữ liệu cho thấy, các mơ hình Topo đều thuận lợi cho
việc quản lý mơ hình Topo thửa đất, tuy nhiên cấu trúc dữ liệu DCEL quản lý các nửa
cạnh độc lập là cấu trúc đơn giản, dễ hiểu, nên dễ xử lý. Chính vì vậy, trong nghiên cứu
của luận án, chọn mơ hình Topo với cấu trúc dữ liệu DCEL để nghiên cứu.
CHƯƠNG 3. SỬ DỤNG CẤU TRÚC DỮ LIỆU DCEL
TRONG THÀNH LẬP VÀ ỨNG DỤNG BẢN ĐỒ SỐ ĐỊA CHÍNH
Các phần mềm biên tập bản đồ địa chính ở Việt Nam hiện nay hầu hết chỉ tập

trung tạo mơ hình Topo mà chưa chú trọng đến việc lưu trữ mối quan hệ Topo của các
vùng. Chính vì vậy, mỗi khi có sự biến động về thông tin không gian của vùng cần phải
xây dựng lại mơ hình Topo. Q trình này vừa tốn thời gian, vừa mất đi các thơng tin
thuộc tính của các vùng đã có. Sau khi tạo lại Topo người sử dụng phải gắn thêm các dữ
liệu thuộc tính cho các vùng phát sinh và việc này thường khó kiểm sốt bởi các vùng
biến động có thể ở nhiều nơi trên bản vẽ. Chính vì vậy, người sử dụng thơng thường gán
lại tồn bộ cơ sở dữ liệu thuộc tính trên bản vẽ khi có bất kỳ một biến động nào về vùng
dù chỉ những thay đổi nhỏ. Đây là một trong những công việc tốn thời gian và dễ nhầm
lẫn, bỏ sót trong cơng tác nội nghiệp.
Để giải quyết vấn đề này, cần phải xây dựng một hệ thống biên tập chun dụng
với một mơ hình cấu trúc dữ liệu Topo phù hợp đồng thời có các giải pháp để quản lý cơ
sở dữ liệu khi có biến động về vùng mà vẫn đảm bảo mối quan hệ Topo giữa các vùng.
Với cấu trúc dữ liệu lựa chọn là DCEL một số vấn đề quan trọng trong công tác thành


10
lập và ứng dụng bản đồ số như tạo mô hình Topo, biên tập thửa đất, chồng phủ các vùng
cần có những giải pháp, thuật tốn cụ thể để thực hiện.
Trước hết cần nghiên cứu một số thuật toán cơ sở sẽ áp dụng trong việc sử dụng
cấu trúc DCEL thành lập và ứng dụng bản đồ số địa chính.
3.1. Một số thuật tốn cơ sở
3.1.1. Sắp xếp và tìm kiếm
3.1.1.1. Sắp xếp nhanh
3.1.1.2. Tìm kiếm nhị phân
3.1.2. Xác định điểm nằm ở phía nào của đoạn thẳng
Đoạn thẳng được xem như một vectơ có chiều từ đầu mút thứ nhất đến đầu mút
thứ hai. Khi giải quyết bài toán này, chúng ta cần chú ý đến các trường hợp ba điểm
thẳng hàng. Hàm ccw có ba giá trị 1, -1 và 0, trong đó 1: điểm xét ở bên trái, -1 :điểm
xét ở bên phải. Khi ba điểm thẳng hàng, 1: đầu mút thứ hai nằm giữa, -1: đầu mút thứ
nhất nằm giữa, 0: điểm xét nằm trong đoạn thẳng. Hàm này được xây dựng trên cơ sở

xét dấu của tích có hướng hai vectơ, vectơ thứ nhất là bản thân đoạn thẳng, vectơ thứ hai
nối từ điểm thứ hai đến điểm xét.
3.1.3. Kiểm tra giao của hai đoạn thẳng
Trong mối quan hệ giữa hai đoạn thẳng, trường hợp thường gặp nhất là bài toán
xác định giao điểm. Tuy nhiên đơi khi chúng ta chỉ muốn biết chúng có thực sự giao
nhau hay không mà không cần xác định điểm giao. Trong trường hợp này, chúng ta chỉ
cần kiểm tra điều kiện: hai đầu mút của đoạn thẳng này phải nằm ở hai phía so với đoạn
thẳng kia và ngược lại, khi đó hàm ccw của hai đầu mút này sẽ có dấu ngược nhau.
3.1.4. Kiểm tra điểm nằm trong đa giác
Bài toán này nhằm xác định xem một điểm có nằm trong miền một đa giác khép
kín hay khơng. Bài tốn Điểm nằm trong đa giác có nhiều ứng dụng trong thực tiễn. Đây
là bài toán cần được giải quyết cho hầu hết các phần mềm đồ họa. Bài toán này sẽ được
mở rộng để giải quyết các bài toán phức tạp hơn như đoạn nằm trong một đa giác, miền
nằm trong một đa giác.
3.1.5. Phân hoạch không gian đối tượng
Khi tổ chức một CSDL, người ta thường sắp xếp chúng theo một cách nào đó để
thuận tiện cho việc tìm kiếm dữ liệu khi cần thiết. Việc này cũng tương tự việc tổ chức
sắp xếp các từ trong một cuốn từ điển theo thứ tự ABC để thuận tiện cho việc tra cứu.
Một ví dụ khác là việc sắp xếp các cuốn sách trong thư viện theo thứ tự của tên các tác
giả hoặc sắp xếp theo chủ đề để người thủ thư có thể dễ dàng tìm thấy cuốn sách theo
yêu cầu của người đọc. Việc sắp xếp dữ liệu theo thứ tự như vậy đòi hỏi một số phí tổn
về thời gian và nguồn lực ban đầu, tuy nhiên việc tìm kiếm chúng sẽ được thực hiện
nhanh chóng hơn nhiều. Đối với các loại dữ liệu khác nhau sẽ tương ứng với cách sắp
xếp phù hợp khác nhau. Phân hoạch không gian là thuật ngữ để chỉ việc sắp xếp các đối
tượng đồ họa theo đặc điểm vị trí của chúng trong khơng gian với mục đích tương tự.
Thơng thường, việc tìm kiếm các đối tượng đồ họa được tìm kiếm theo một vùng phẳng
nào đó. Trong các ứng dụng thực tế, vùng tìm kiếm được giới hạn bởi một hình chữ nhật
là trường hợp thường gặp nhất.
3.1.6. Tính diện tích đại số một đa giác
Một đa giác có n đỉnh, mối đỉnh có tọa độ (xi, yi). Diện tích đại số của đa giác S

được tính theo cơng thức cơ bản:


11
S

1 n
 x i yi1  yi1  với yn+1 = y1; y0 = yn
2 i1

Diện tích đại số cho giá trị có dấu, nếu tính theo chiều kim đồng hồ sẽ có dấu
dương, tính ngược chiều kim đồng hồ có dấu âm.
3.1.7. Xác định góc hợp bởi phương thẳng đứng với đoạn thẳng
Một đoạn thẳng AB nối hai điểm A (xA, yA) và B (xB, yB). Góc α hợp bởi phương
thẳng đứng từ A tới đoạn thẳng AB theo chiều kim đồng hồ được tính như sau:
Đặt x = xB - xA; y = yB - yA; atn(x) là giá trị arctan của x
π = 3.14159265358979 là hằng số
Nếu y = 0 và x > 0 thì α = π * 0.5; Nếu y = 0 và x < 0 thì α = 1.5* π
Nếu y > 0 thì   atn

x
x
Nếu y < 0 thì   atn
+π
y
y

Nếu α < 0 thì α = α + 2* π (Để đảm bảo α ln khơng âm)
3.2. Thuật tốn tạo mơ hình Topo sử dụng cấu trúc DCEL
3.2.1. Nhập điểm, sắp xếp và lọc điểm trùng.

Sau khi nhập điểm là tọa độ các đầu mút của các đoạn, việc sắp xếp được thực
hiện theo thứ tự: đầu tiên theo X, sau đó theo Y đối với các điểm có X giống nhau.
Việc sắp xếp theo hoành độ X sử dụng thuật tốn cơ sở QuickSort (theo thuật tốn
3.1.1.1), cịn khi sắp xếp theo Y vì số điểm trong mỗi đoạn cần sắp nhỏ hơn nhiều, nên
có thể sắp xếp theo các phương pháp khác hiệu quả hơn như sắp xếp chọn, sắp xếp
chèn... Việc phát hiện và lọc điểm trùng được tiến hành song song với quá trình sắp xếp
theo Y, các điểm trùng sẽ bị loại bỏ và các điểm còn lại sẽ được dồn lên trên. Độ phức
tạp của bước này phụ thuộc vào việc sắp xếp, do sử dụng QuickSort nên về mặt trung
bình độ phức tạp sẽ là O(nlogn).
Kết quả thu được là một danh sách điểm đã được sắp xếp với số lượng điểm Nđ
3.2.2. Xác định các đoạn hở, các đoạn giao nhau
Một trường hợp thường xảy ra trong thực tế đo đạc ngoại nghiệp, khi một điểm
được đo hai lần, do sai số đo và tính tốn, dẫn đến tọa độ thu được của điểm này các lần
đo có giá trị khác nhau.
Đối với trường hợp cần loại bớt một giá trị tọa độ, phải có chỉ tiêu điểm trùng.
Cách giải quyết trong trường hợp nối tắt cần xác định vị trí giao nhau của hai cạnh
(theo thuật toán 3.1.3), bổ sung một điểm mới và dùng điểm này để chia các cạnh nối tắt
thành hai cạnh mới.
3.2.3. Nhập cạnh, sắp xếp, lọc cạnh trùng
Sau khi thực hiện việc sắp xếp và lọc điểm trùng, các đầu mút của các đoạn có chỉ
số khác nhau sẽ phải trỏ tới các điểm khác nhau. Sau đó sử dụng hàm tìm kiếm nhị phân
với khóa là tọa độ đối với danh sách điểm đã lọc và sắp xếp ở bước trên để xác định chỉ
số điểm của các đầu mút cạnh (đoạn thẳng) nhập. Tiếp theo, đến bước lọc cạnh trùng,
lúc này chỉ cần thao tác trên các chỉ số của đầu mút mà không cần quan tâm đến tọa độ.
Trước hết, tiến hành việc sắp xếp các đoạn thẳng với khóa là các chỉ số của đầu
mút thứ nhất của các đoạn, sau đó thực hiện việc sắp xếp với khóa là đầu mút thứ 2 đối
với những phần mà đầu mút thứ nhất trùng nhau theo góc hợp bởi phương thẳng đứng
tới đoạn thẳng từ bé đến lớn. Kết quả thu được là một danh sách đoạn thẳng đã được sắp
xếp theo chỉ số của một đầu mút.

12
Kiểm tra nếu một đỉnh chỉ có một hướng thì đỉnh gốc này là đầu tự do sẽ đánh dấu
lỗi để kiểm tra sửa chữa cho đến khi hết lỗi, lúc này mỗi đỉnh sẽ có ít nhất hai đoạn
thẳng nối với đỉnh này; Các đoạn thẳng này chính là các nửa cạnh trong DCEL. Vấn đề
đặt ra là tạo danh sách DCEL từ danh sách này như thế nào.
3.2.4. Xác định thông tin lưu trữ DCEL
Bảng danh sách đỉnh xác định hết sức dễ dàng, bảng danh sách nửa cạnh các
thông tin đỉnh gốc, nửa cạnh đảo cũng không khó khăn khi xác định. Đỉnh gốc là điểm
đầu của đoạn thẳng, nửa cạnh đảo là chỉ số đoạn thẳng có điểm cuối trùng với điểm đầu
của đoạn thẳng xét. Như vậy, cần xác định các thơng tin cịn lại là nửa cạnh sau, nửa
cạnh trước và vùng phải của nửa cạnh.
Do các đoạn thẳng đã được sắp xếp tăng dần theo điểm đầu và tăng dần theo góc
so với phương thẳng đứng của đoạn thẳng nên việc xác định thông tin lưu trữ trong
DCEL trở nên hết sức đơn giản bởi một vùng sẽ chứa hai đoạn thẳng kề nhau,. Từ đó,
việc xác định thuộc tính nửa cạnh trước và nửa cạnh sau theo phương pháp như sau:
Lần lượt xét các đoạn thẳng ei đã sắp xếp theo từng điểm đầu của đoạn thẳng, ký
hiệu ei.Next là nửa cạnh sau, ei.Prev là nửa cạnh trước, ei.Twin là nửa cạnh đảo của nửa
cạnh xét ei; ei-1 là nửa cạnh bên trái; ei+1 là nửa cạnh bên phải có cùng đỉnh gốc với ei đã
sắp xếp theo góc so với phương thẳng đứng (nếu cùng một đỉnh chỉ có hai hướng thì nửa
cạnh trái và nửa cạnh phải trùng nhau; nếu có ba hướng trở lên thì nửa cạnh trái của nửa
cạnh đầu là nửa cạnh cuối và nửa cạnh phải của nửa cạnh cuối là nửa cạnh đầu trong
danh sách sắp xếp theo đỉnh gốc). Gắn thông tin nửa cạnh trước và nửa cạnh sau của
cạnh ei theo công thức:
ei.Prev = ei+1.Twin;
(ei.Twin).Next = ei-1
(3.1)
3

5

ei

ei
ei+1

2

3

ei+1
ei-1

4

ek
1

ei-1
2

a. Đỉnh 2 hướng
b. Đỉnh nhiều hơn 2 hướng
Hình 3.3. Xác định thuộc tính DCEL

Trên hình 3.3a nửa cạnh xét ei là 23:
21.Twin = 12; 23.Twin = 32; ei-1 = ei+1 = 21
Áp dụng công thức (3.1) được:
23.Prev = 21.Twin;
(23.Twin).Next = 21

Trên hình 3.3b nửa cạnh xét ei = 35:
34.Twin = 43; 35.Twin = 53; ei+1 = 34; ei-1 = 32
Áp dụng công thức (3.1) được:
35.Prev = ei+1.Twin hay 35.Prev = 34.Twin = 43
(35.Twin).Next = ei-1 hay 53.Next = 32


13
Tương tự như vậy, lần lượt gắn hết thông tin của các nửa cạnh theo từng đỉnh sẽ
có đầy đủ thông tin như Đỉnh gốc, Nửa cạnh đảo, Nửa cạnh sau, Nửa cạnh trước của tất
cả các nửa cạnh.
3.2.5. Khoanh vùng
Sau khi có danh sách các nửa cạnh gắn thơng tin theo cấu trúc DCEL, với đặc tính
các nửa cạnh trong danh sách sẽ chỉ được sử dụng duy nhất một lần khi khoanh vùng,
thuật toán khoanh vùng như sau:
Bước 1: Gắn thông tin "đã sử dụng" cho tất cả các nửa cạnh là False;
Bước 2: Lần lượt xét từng nửa cạnh ei, kiểm tra thông tin "đã sử dụng" nếu có giá
trị là True thì xét nửa cạnh tiếp theo, nếu có giá trị là False thì gắn thơng tin "đã sử
dụng" là True, lưu thông tin đỉnh gốc vào danh sách điểm của vùng DV();
Bước 3: Kiểm tra nửa cạnh sau của cạnh xét:
- nếu Đỉnh gốc của ei.twin (nửa cạnh đảo của ei) trùng với DV(1) thì khép kín
vùng, đặt chỉ số vùng (đây là thơng tin vùng phải của tất cả các nửa cạnh đã xét) rồi
quay lại bước 2;
- nếu không, lưu đỉnh gốc của ei.twin vào DV() rồi quay lại bước 3.
Trong quá trình khoanh vùng sẽ xảy ra một số trường hợp cần tiến hành loại bỏ
các điểm không phù hợp trong DV() ra khỏi đường biên của vùng được tạo. Khi điểm
khởi đầu để quét nằm trên đỉnh của một đa giác cụt, các điểm cần loại nằm đối xứng ở
hai đầu. Khi điểm xuất phát nằm trên đường biên của vùng trong quá trình khoanh vùng
mới gặp phải các đường đa giác cụt, thì các điểm cần loại lại nằm ở giữa.
Kết quả của quá trình khoanh vùng là xác định được danh sách các vùng lưu trữ

bởi danh sách đỉnh vùng DV(). Xác định diện tích đại số của từng vùng theo danh sách
DV(), nếu diện tích đại số của vùng nhỏ hơn 0 ("vùng âm") thì đó là vùng bao ngồi của
nhiều vùng có diện tích đại số lớn hơn 0 ("vùng dương") liên thông hoặc là vùng nằm
trong một "vùng dương" khác ("vùng đảo"). Như vậy, đối với những "vùng âm", cần
phải thực hiện một phép kiểm tra xem vùng này có nằm trong một vùng nào trong số các
"vùng dương" hay không, nếu không sẽ là vùng ngồi biên, cịn nếu có sẽ là "vùng đảo"
của vùng đó và gắn thơng tin "vùng đảo" cho DCEL.
Kết quả của quá trình khoanh vùng là cấu trúc DCEL đầy đủ cho các vùng.
Sử dụng thuật tốn cơ sở tìm điểm trong vùng để lấy được chỉ số thửa đất, từ đó
gắn kết với bảng thơng tin thuộc tính cập nhật thơng tin thuộc tính.
3.3. Biên tập thửa đất sử dụng cấu trúc DCEL
Sau khi xây dựng được cấu trúc DCEL của các thửa đất, mối quan hệ Topo giữa
các thửa đất đã được xác lập, tuy nhiên quá trình biên tập thửa đất không thể tránh được
các thao tác tách, gộp thửa nhất, thêm, bớt đỉnh thửa trong quá trình cập nhật biến động
đất đai. Vấn đề đặt ra là làm thế nào biên tập các thửa đất mà không làm phá vỡ cấu trúc
DCEL đã được xác lập, bảo toàn cấu trúc dữ liệu Topo.
3.3.1. Tách thửa đất
Ký hiệu các đỉnh là v kèm chỉ số, ví dụ như vi; các nửa cạnh có kí hiệu là e, ví dụ
như ej, các vùng kí hiệu là a, ví dụ như ak. Một thửa đất (sau đây gọi tắt là thửa) ai sẽ bao
gồm một danh sách các nửa cạnh có thuộc tính vùng (thửa) là ai. Các nửa cạnh đảo của
các nửa cạnh này sẽ có các thuộc tính vùng là các vùng giáp với ai.
Khi tách thửa liên quan đến 2 nửa cạnh ei, ej trong vùng với các điểm phân tách
m, n lần lượt thuộc ei, ej. Nối các điểm m, n bằng một đường nối (có thể là đoạn thẳng,
đường cong hoặc kết hợp nhiều đoạn thẳng, đường cong) sẽ phát sinh ra các điểm mới,


14
các nửa cạnh mới và các thửa mới được đánh số hiệu thửa tăng thêm từ tổng số thửa đã
có.
Khi chỉnh sửa thửa đất bằng các phép dựng hình sẽ phát sinh các đỉnh và các nửa

cạnh mới bên trong thửa. Thửa đất này sẽ được chia nhỏ thành các thửa đất mới. Các
thửa đất mới sẽ lát kín thửa đất này.
Trước tiên ta xét việc chia thửa đất làm hai bằng một đường chia. Đường chia
thửa này có thể có các đầu mút hoặc là nằm trên cạnh hoặc là đỉnh của thửa đất được
chia.
a. Hai đầu mút đường chia đều nằm trên cạnh thửa
Giả sử thửa a2 bị chia thành hai thửa mới bằng một đường chia có hai đầu mút
nằm trên nửa cạnh ei và ej. Hình 3.4 mô tả các các cạnh (ei, e’i), (ej, e'j) và các vùng a1,
a2, a3 trước khi vùng a2 bị chia. Khi đó ei và ej có cùng thuộc tính vùng là a2 còn các nửa
cạnh đảo e'i và e'j sẽ có các thuộc tính vùng tương ứng là a1 và a3
ei

a1

ei
a1

ei
v1 e'
i2
e'i1

a5

a4 ek e'k
e'i
a2
ej
ej
ej

v2
e'j2
e'j
a3
e'j1
a3
Hình 3.4. Các cạnh thửa đất trước khi chia Hình 3.5. Hai đầu mút chia trên cạnh
Tại 2 điểm chia trên 2 nửa cạnh ei, ej, 2 nửa cạnh ei, ej và vùng a2 sẽ được lưu
thành lịch sử, đồng thời phát sinh thêm các nửa cạnh ei1, ej1, ei2, ej2 . Các nửa cạnh đảo
e'i, e'j cũng được xử lý tương tự, sẽ phát sinh các nửa cạnh ek, e’k và các vùng a4,
a5.(Hình 3.5). Các thuộc tính của ei1, ei2 sẽ lấy theo thuộc của nửa cạnh ei; các thuộc tính
của e’i1, e’i2 lấy theo thuộc tính của nửa cạnh đảo e’i; tương tự, các thuộc tính của ej1, ej2
lấy theo nửa cạnh ej; cịn các thuộc tính của e’j1, e’j2 lấy theo nửa cạnh e’j. Cần cập nhật
thêm các thông tin nửa cạnh sau, nửa cạnh trước cho các nửa cạnh phát sinh. Lúc này cơ
sở dữ liệu sẽ được lưu trữ với các đỉnh, các nửa cạnh mới, đồng thời phát sinh thêm các
vùng liên quan. Việc xét đường chia bằng một cạnh (ek và e'k là đảo của nhau) làm đơn
giản hóa việc phân tích mà khơng mất tính tổng qt.
Khi xuất hiện điểm chia, cơ sở dữ liệu điểm sẽ được bổ sung. Trong trường hợp
này hai điểm chia v1, v2 sẽ được thêm vào cơ sở dữ liệu điểm.
Tạo vùng a4:
- xuất phát từ nửa cạnh chia ek có điểm đầu là v1, điểm cuối là v2, xác định ej2 có
gốc là điểm cuối v2 rồi tìm nửa cạnh tiếp theo của ej2.
- tìm nửa cạnh tiếp theo cho đến khi nửa cạnh tiếp theo là ei1 có điểm cuối là v1
- cập nhật thuộc tính cho tất cả nửa cạnh trên vùng thành a4
Tạo vùng a5:
-Làm tương tự như trên cho nửa cạnh đảo e'k
b. Hai đầu mút của đường chia là đỉnh thửa
Nếu đầu mút của đường chia là đỉnh, các nửa cạnh mới và đỉnh mới được tạo ra
chỉ nằm trên đường chia ek. Giả sử đường chia xuất phát tại đỉnh v1 là điểm gốc của nửa
cạnh ei+1 và là điểm cuối của nửa cạnh ei ; đường chia ek có điểm cuối tại đỉnh v2 là điểm

gốc của nửa cạnh ej+1 và là điểm cuối của nửa cạnh ej


15
Quá trình tạo các vùng a4, a5 sẽ được tiến hành tương tự như mô tả ở mục a, với
vai trò của ei như ei1, ej như ej2 ; ei+1 như ei2, ej+1 như ej1
c. Một đầu mút nằm trên cạnh, một đầu mút là đỉnh thửa
Đối với trường hợp này khi đầu mút của đường chia nằm trên cạnh sử dụng cách
chia được mơ tả ở mục a, cịn đối với đầu mút của đường chia là đỉnh thửa ta sử dụng
cách chia được mô tả ở mục b.
3.3.2. Gộp thửa
Thao tác gộp thửa trong Vùng chỉnh sửa cần phải
ei+1
ei
xác định đường bao của thửa đất gộp. Duyệt theo các
e'i+1
e'i
nửa cạnh của từng thửa đất được chọn, nếu vùng thuộc
tính các nửa cạnh đảo khơng nằm trong danh sách số a1
a5 a
hiệu thửa đất bị gộp thì nửa cạnh này thuộc đường bao
a2
3
thửa đất mới, thuộc tính của nửa cạnh này sẽ được cập
nhật; cịn nếu ngược lại thì loại cả hai nửa cạnh này và
a4
đưa chúng vào lịch sử lưu trữ.
ej
ej+
Trong hình 3.8, là ví dụ gộp 3 thửa đất a2, a3, a4

e'j+1
e'j
thành thửa đất a5. Các nửa cạnh nét đứt sẽ bị loại bỏ do
v2
vùng thuộc tính các nửa cạnh đảo nằm trong danh sách
Hình 3.8. Gộp thửa
số hiệu thửa đất bị gộp, ngược lại các nửa cạnh nét liền
hình thành đường bao thửa đất mới a5. Thơng tin DCEL của các nửa cạnh nét liền trên
hình vẽ cần được cập nhật lại.
3.3.3. Thêm bớt đỉnh
Trường hợp tổng quát khi cạnh (gồm hai nửa cạnh ek, e’k đảo nhau) được thay thế
bằng một đường đa tuyến có cùng chung điểm đầu và điểm cuối hoặc ngược lại. Ta nhận
thấy các cạnh của đường đa tuyến có thuộc tính giống với (ek, e’k), do đó chỉ cần sao
chép thuộc tính của cạnh (ek, e’k) cho từng cạnh của đa tuyến hoặc ngược lại và bổ sung
hoặc loại bỏ các điểm, các nửa cạnh cần thiết, cập nhật thêm thông tin nửa cạnh sau và
nửa cạnh trước cần thiết. Việc thêm bớt đỉnh thửa không làm tăng giảm số vùng.
3.3.4. Tạo đường song song với cạnh chọn
Sau khi chọn được cạnh, nhập khoảng cách và chọn phía tạo đường song song, sẽ
xác định được thửa đất chứa nửa cạnh chọn. Tiến hành tìm giao điểm của đường song
song này với các nửa cạnh của thửa đất, từ đó xác định các điểm v7, v8 và tạo ra hai vùng
mới a4 và a5; vùng a3 và các nửa cạnh bị chia sẽ đưa vào lịch sử để lưu trữ. Cập nhật
DCEL bằng cách gán các thuộc tính cho các nửa cạnh mới tạo ra.
3.4. Chồng phủ các vùng sử dụng cấu trúc DCEL
Khi giải quyết các bài toán chồng phủ bản đồ, việc khoanh vùng chồng phủ và xác
định thuộc tính tổ hợp của hai bản đồ các vùng chuyên đề thường được tiến hành đồng
thời khi xác định các giao điểm các cạnh của các bản đồ này. Với việc tạo mơ hình Topo
lại cho hai bản đồ sau khi biến các cạnh giao cắt nhau giữa hai bản đồ thành các đoạn
nhỏ hơn sẽ chỉ tạo được các vùng giao khi đó dữ liệu thuộc tính tổ hợp của hai bản đồ
cần xử lý phức tạp.
Bài toán chồng phủ vùng của hai hay nhiều tờ bản đồ là bài tốn có nhiều ứng

dụng trong các hệ thống GIS/LIS. Vấn đề chồng phủ bản đồ đã được trình bày trong
nhiều tài liệu, trong đó đã sử dụng thuật tốn quét (Plane sweep) giải quyết đồng thời bài
toán xác định các giao điểm các cạnh. Phương pháp giải quyết là trộn hết tất cả các cạnh
của hai tờ bản đồ, kiểm tra khi có giao nhau giữa hai đoạn thì chia hai đoạn thẳng giao


16
nhau thành bốn đoạn thẳng. Kết quả sẽ được một danh sách cạnh mới của cả hai bản vẽ,
từ đó tiến hành khoanh vùng với danh sách cạnh này. Cách giải quyết này có ưu điểm là
nhanh (có độ phức tạp O(nlogn)) và giải quyết đồng loạt cho tất cả các vùng của hai tờ
bản đồ.
Tuy nhiên, trong quá trình chồng phủ các vùng ngoài việc xác định các vùng sau
khi chồng phủ thì cần phải xác định thuộc tính của chúng. Để giải quyết vấn đề này, có
một cách giải quyết bài toán này theo một cách tiếp cận khác trên cơ sở phân tích các
vùng tại giao điểm và dùng các vùng bản đồ thứ hai lần lượt lát kín từng vùng của tờ bản
đồ thứ nhất. Việc lát vùng sẽ đồng thời cập nhật các thuộc tính của các nửa cạnh trong
danh sách DCEL.
Bài toán chồng phủ vùng liên quan đến vấn đề phân tích các vùng tại giao điểm
khi các vùng giao nhau, khi đó cần xem xét đến vấn đề chia cạnh và xác định thuộc tính
của các vùng bị phân chia do chồng phủ (lát kín một vùng), từ đó xây dựng nên thuật
tốn chồng phủ hai tờ bản đồ sử dụng cấu trúc dữ liệu DCEL.
3.4.1. Chia cạnh
Giả sử ta có hai nửa cạnh ei và ej của hai vùng bất kỳ giao nhau, trong đó ei thuộc
vùng a1 (theo quy ước ln nằm bên phải của ei), ej thuộc vùng b1 (Hình 3.11)
v2
a 2b 2
v2
v3
a2
v3

a2
a1
ei2
a1
ej1
ei
e'i
e'j
e'i
a 1b 2
v5
a 2b 1
ei1
v5
ej2
ej
e'j
b2
e'i
e'j
b2
b1
v4
v1
a 1b 1
b1 v4
v1
Hình 3.11. Giao nhau của hai cạnh

Hình 3.12. Nguyên tắc chia cạnh

Nửa cạnh đảo với ei được ký hiệu là ei', vùng giáp bên phải của ei' là a2
Nửa cạnh đảo với ej được ký hiệu là ej', vùng giáp bên phải của ej' là b2
Xét 4 nửa cạnh ei, e'i, ej, e'j giao nhau, có a1 là vùng phải của ei; a2 là vùng phải e'i;
b1 là vùng phải của ej; b2 là vùng phải e'j.
Nửa cạnh ei sẽ được chia thành hai nửa cạnh ei1 và ei2 có cùng hướng, cùng thuộc
tính vùng phải a1, trong đó gốc của nửa cạnh thứ nhất ei1 trùng với gốc của ei là v1, còn
gốc của nửa cạnh thứ hai ei2 là điểm chia v5
Theo nguyên tắc chia trên ta có nửa cạnh ej sẽ được chia thành hai nửa cạnh ej1 và
ej2 có cùng hướng, cùng thuộc tính vùng phải b1, gốc của ej1 trùng với gốc của ej là v3,
gốc của ej2 là điểm chia v5
Kết quả được thể hiện trên Hình 3.12
- 4 nửa cạnh ban đầu ei, ei', ej, ej' được thay thế bằng 8 nửa cạnh mới ei1, ei2, ei1',
ei2', ej1, ej2, ej1', ej2'
- từ các vùng a1, a2 và b1, b2 ta có các vùng chồng phủ a1b1, a1b2, a2b1, a2b2
3.4.2. Lát kín một vùng
3.4.2.1. Lát kín một vùng khi có giao điểm trên đường biên
Giả sử xuất phát từ nửa cạnh ei1 có điểm đích là điểm chia v5 của vùng bản đồ thứ
nhất (có thuộc tính a1), cần tìm nửa cạnh của vùng bản đồ thứ 2 (có thuộc tính b1) để tạo


17
vùng chồng phủ mới (có thuộc tính tổ hợp a1b1). Đây là trường hợp đặc biệt của bài toán
khoanh vùng.
Để giải quyết trường hợp này,
v3
a2 v2
chọn nửa cạnh tiếp theo có gốc là điểm
a1
ei2

chia v5 đồng thời có hướng quay về bên
ej1
phải. Hai nửa cạnh với gốc v5 là ej2 và
e'i
e'j
e'j1 có góc nghiêng ngược nhau 180o.
Để tìm nửa cạnh ngoặt về bên phải chỉ
ei1
v5
ej2
cần tính góc kẹp phải tại v5 của hai nửa
cạnh ei1 và ej2, nếu góc kẹp này có giá
e'j
b2
e'i
o
o
trị từ 0 đến 180 thì nửa cạnh ej2 là nửa
b1 v4
v1
a 1b 1
cạnh cần tìm, trường hợp góc kẹp này
o
lớn hơn 180 thì nửa cạnh cần tìm sẽ là Hình 3.13. Xác định vùng giao khi gặp điểm chia
nửa cạnh e'j1
Phần cịn lại (nếu có) sau khi
Như vậy, theo hình 3.13 sẽ chọn xét hết các nửa cạnh của ai
được hai nửa cạnh ei1 và ej2 với các
thuộc tính vùng tương ứng là a1 và b1.
ai

Các nửa cạnh tiếp theo nửa cạnh ej2 có
bj
thuộc tính vùng b1 sẽ dễ dàng được tìm
thấy theo cấu trúc DCEL cho đến giao
điểm tiếp theo của hai cạnh có thuộc
tính vùng a1 và b1. Tương tự như vậy,
từ điểm giao thứ hai này có thể dễ dàng
xác định tất cả các nửa cạnh có thuộc
Các vùng của bản đồ A: nét liền
tính vùng a1 cho đến giao điểm tiếp
Các vùng của bản đồ B: nét đứt
theo. Quá trình này chỉ kết thúc khi
quay trở về giao điểm đầu tiên. Kết quả
Hình 3.14. Lát kín một vùng khi
một vùng chồng phủ mới sẽ được tạo ra
có giao điểm trên đường biên
với thuộc tính a1b1 và thuộc tính vùng
của các nửa cạnh nói trên sẽ phải được lưu thêm thuộc tính là a1b1.
Bằng cách tạo các vùng mới tại tất cả các giao điểm của vùng a1 ta sẽ lần lượt tạo
ra các vùng chồng phủ mới có các thuộc tính a1bi.
Khi lát kín vùng a1 các cạnh của của vùng bi bên trong a1 ln được sử dụng hai
lần, nếu có các cạnh chỉ được sử dụng một lần thì tập hợp các cạnh này sẽ tạo thành biên
một vùng nằm trong a1 (Hình 3.14). Tiếp tục theo trình tự như trên cho vùng nằm trong
a1 này cho đến khi lát kín hết vùng a1.
Sau khi lát kín tồn bộ vùng a1 thì quá trình được tiếp tục cho tới khi lát xong tất
cả các vùng ai.
3.4.2.2. Lát kín 1 vùng khi khơng có giao điểm trên đường biên
Khi tất cả các nửa cạnh của vùng ai đều khơng có giao điểm với cạnh của các
vùng b (Hình 3.15), vấn đề đầu tiên cần phải giải quyết là xác định vùng ai hiện đang ở
trong vùng bj nào hoặc chứa những vùng bj nào.

Ta chỉ cần lấy một đỉnh đầu mút trong các cạnh của vùng ai và sử dụng thuật toán
định vị điểm theo phương pháp bản đồ hình thang với độ phức tạp O(logn) để xác định
điểm thuộc vùng bj nào.


18
Biết được vùng bj thì tồn bộ vùng ai
bj
sẽ được lát kín nếu vùng bj khơng chứa các
vùng bên trong (vùng đảo). Trường hợp vùng
ai
bj có các vùng đảo bên trong thì ta lại xác
định bài tốn ngược lại, tìm tất cả các vùng
đảo của bj nằm trong vùng ai. Khi đó vùng
chồng phủ ai sẽ bổ sung thêm các vùng đảo
này cùng thuộc tính tổ hợp tương ứng. Đối
với phần bên trong các vùng đảo cách xử lý
hoàn toàn tương tự.
Hình 3.15. Lát kín một vùng khi
3.4.3. Thuật tốn chồng phủ
khơng có giao điểm trên đường biên
Trên cơ sở các phân tích trên, ta có thể
xây dựng một quy trình thuật tốn theo các
bước như sau:
Đầu vào: Danh sách cạnh liên kết
kép của bản đồ A có n vùng và bản đồ B có
m vùng;
Đầu ra: Danh sách liên kết kép cho
bản đồ AB mô tả kết quả chồng phủ.
a. Xác định giao điểm các cạnh, bổ sung các

điểm giao, tại các giao điểm này chia và cập
nhật thuộc tính vùng các nửa cạnh đồng thời
xác định góc ngoặt phải phù hợp và gắn
thuộc tính cạnh trước, cạnh sau ngay cho các
nửa cạnh này. Tất cả các nửa cạnh bị chia sẽ
lưu thành nửa cạnh lịch sử.
b. Lát từng vùng ai (i=1-n) theo sơ đồ thuật
tốn ở hình 3.16.
3.4.4. Đánh giá thuật toán chồng phủ
Để thực hiện chồng phủ hai tờ bản đồ
cần xác định giao điểm mà độ phức tạp của Hình 3.16. Sơ đồ thuật tốn chồng phủ
bài toán xác định giao điểm theo các tài liệu
đều là O(nlogn) nên độ phức tạp của cả quá trình chồng phủ sẽ là O(nlogn).
Việc xử lý lát từng vùng theo thuật toán trên với cấu trúc dữ liệu danh sách cạnh
liên kết kép sẽ cho độ phức tạp thuật tốn trung bình là O(n) do xử lý lần lượt từng phần
tử của danh sách, trường hợp cần sử dụng thuật tốn tìm điểm trong vùng có độ phức tạp
là O(logn). Như vậy, độ phức tạp của thuật toán chồng phủ trên cũng sẽ là O(nlogn).
Điều đó cho thấy, với thuật toán xây dựng, độ phức tạp thuật toán của q trình
chồng phủ khơng tăng nhưng lại đem lại sự linh hoạt cho các thao tác biên tập vùng khi
chồng phủ.
3.5. Sử dụng cấu trúc DCEL tạo các ứng dụng bản đồ số địa chính
3.5.1. Lập hồ sơ địa chính
Hồ sơ địa chính bao gồm: Bản đồ địa chính; Sổ mục kê đất đai (thể hiện thông tin
thửa đất theo từng tờ bản đồ); Sổ địa chính (thể hiện thơng tin chủ sử dụng); Sổ theo dõi
biến động đất đai (lưu trữ lịch sử biến động đất đai); Bảng tổng hợp số thửa, diện tích, số
chủ sử dụng quản lý đất theo hiện trạng đo đạc lập bàn đồ địa chính; Bản mơ tả ranh


19
giới, mốc giới thửa đất; Phiếu xác nhận kết quả đo đạc hiện trạng thửa đất; Giấy chứng

nhận quyền sử dụng đất.
Với bản đồ địa chính được phân chia thành các lô thửa đất, các thửa đất được gắn
một chỉ số quản lý duy nhất MX.SL.ST và quản lý cơ sở dữ liệu theo cấu trúc DCEL lưu
trữ được lịch sử thửa đất nên việc lập hồ sơ địa chính trở nên đơn giản hơn do quản lý
được đầy đủ thông tin thửa đất cũng như mối quan hệ liền kề giữa các thửa đất, hệ thống
tham chiếu thửa đất rõ ràng. Các thửa đất được quản lý theo từng lô thửa (phân khu) nên
việc quản lý đất đai thuận tiện hơn. Tuy nhiên, để ứng dụng lập hồ sơ địa chính cần có
quy định cụ thể về hồ sơ địa chính phù hợp với cách phân lơ thửa đất.
3.5.2. Lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất
Bản đồ hiện trạng sử dụng đất là bản đồ chuyên đề đất đai, thể hiện sự phân bố
các loại đất theo quy định về chỉ tiêu kiểm kê theo mục đích sử dụng đất tại thời điểm
kiểm kê đất đai và được lập theo đơn vị hành chính các cấp, vùng địa lý tự nhiên - kinh
tế và cả nước. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất là tài liệu quan trọng và cần thiết cho công
tác quản lý lãnh thổ, quản lý đất đai và các ngành kinh tế, kỹ thuật khác đang sử dụng
đất.
Với nguồn dữ liệu là bản đồ địa chính số, việc thành lập bản đồ hiện trạng sử
dụng đất hiện nay được thực hiện bằng cách:
- Ghép các tờ bản đồ địa chính số;
- Loại bỏ những đối tượng không thuộc nội dung bản đồ hiện trạng trên bản đồ địa
chính;
- Liên kết các thửa đất liền kề có cùng mục đích sử dụng tạo thành các vùng hiện
trạng và tô màu cho các vùng hiện trạng theo quy định;
- Biên tập bản đồ hiện trạng sử dụng đất;
- Thống kê diện tích đất đai, tạo các bảng biểu báo cáo.
Trong các vấn đề trên, vấn đề liên kết các thửa đất liền kề có cùng mục đích sử
dụng tốn nhiều thời gian và dễ xảy ra nhầm lẫn. Với cấu trúc DCEL thuật toán xử lý vấn
đề này như sau:
- Bước 1. Ghép các DCEL của các lô thửa đất bản đồ thành DCEL tổng; Đối với
các vùng nằm giữa các lô thửa đất thường là các đối tượng giao thơng thủy hệ hình
tuyến sẽ thêm các đoạn liên kết giữa các lô thửa để khép kín các đối tượng này bằng

cơng cụ biên tập thửa đất;
- Bước 2. Xác định thuộc tính loại đất hiện trạng cho các nửa cạnh DCEL tổng;
- Bước 3. Duyệt qua các nửa cạnh của DCEL tổng, nếu các nửa cạnh và nửa cạnh
đảo có cùng thuộc tính loại đất thì sẽ bị loại bỏ đồng thời gắn thuộc tính nửa cạnh trước
và nửa cạnh sau cho các nửa cạnh thay đổi, sau quá trình này sẽ được DCEL mới của
các vùng hiện trạng;
- Bước 4. Khoanh vùng các vùng hiện trạng theo thuật toán khoanh vùng sử dụng
cấu trúc DCEL đã trình bày ở trên.
Với DCEL mới này vấn đề tổng hợp diện tích, tơ màu các vùng hiện trạng theo
loại đất trở nên tương đối đơn giản.
3.5.3. Lập bản đồ giải phóng mặt bằng
Trong cơng tác giải phóng mặt bằng, bản đồ địa chính là tài liệu vơ cùng quan
trọng. Nếu có dữ liệu bản đồ địa chính số được cập nhật biến động đất đai thường xuyên
và chính xác thì q trình lập hồ sơ giải phóng mặt bằng giản đơn hơn nhiều. Lúc này,


20
chỉ cần đưa ranh giới giải phóng mặt bằng lên bản đồ địa chính, từ đó xác định các thửa
đất liên quan đến cơng tác giải phóng mặt bằng bằng cách xác định các thửa đất có giao
với đường ranh giới giải phóng mặt bằng. Trên bản đồ địa chính chứa đầy đủ các thông
tin như thông tin chủ sử dụng đất, tổng diện tích thửa đất, mục đích sử dụng, địa chỉ...
đây là những thông tin quan trọng trong q trình giải phóng mặt bằng.
Với cấu trúc DCEL thuật tốn tạo vùng cho bản đồ giải phóng mặt bằng như sau:
Bước 1. Tiến hành tạo DCEL bản đồ ranh giới giải phóng mặt bằng với các vùng
khép kín là đường ranh giới giải phóng mặt bằng. DCEL này gắn thêm thơng tin vị trí
(trong hoặc ngồi) của nửa cạnh trên đường ranh giới nhằm xác định khu vực giải phóng
mặt bằng.
Bước 2. Chồng phủ bản đồ ranh giới giải phóng mặt bằng lên các tờ bản đồ địa
chính theo thuật toán chồng phủ sẽ xác định được các vùng giải phóng mặt bằng.
3.5.4. Xây dựng hệ thống địa chính đa mục đích

Trên cơ sở quản lý được bản đồ số địa chính tới từng thửa đất, mỗi thửa đất được
gắn một chỉ số duy nhất định danh thửa. Kết hợp với các bảng cơ sở dữ liệu quan hệ
chứa các loại thông tin khác nhau, chồng phủ với các loại bản đồ đơn tính khác, từ đó
cho phép tra cứu thông tin đồng thời kết xuất ra các dạng dữ liệu tổng hợp, phân tích với
nhiều mục đích khác nhau.
CHƯƠNG 4. XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM
4.1. Lựa chọn ngơn ngữ lập trình
Sử dụng ngơn ngữ lập trình Visual Basic chương trình thử nghiệm
4.2. Khái qt về ngơn ngữ lập trình Visual Basic
a. Phần giao diện
b. Phần chương trình
c. Kiểu dữ liệu - biến và hằng
d. Tùy biến chế độ biên dịch chương trình bằng Visual Basic 6.0
Phần biên dịnh chương trình thành mã máy, ngơn ngữ lập trình Visual Basic cung
cấp có những tùy chọn nâng cao được đề cập dưới đây:
- Assume No Aliasing: không sử dụng những bí danh (Alias);
- Remove Array Bounds Checks : Kiểm tra giới hạn của mảng;
- Remove Integer Overflow Checks : kiểm tra tràn số nguyên;
- Remove Floating Point Error Checks: kiểm tra lỗi dấu phẩy động;
- Allow Unrounded Floating Point Operations: so sánh những biểu thức chứa
dấu phẩy động mà khơng cần làm trịn với độ chính xác đúng;
- Remove Safe Pentium FDIV Checks : kiểm tra an toàn với các phép tốn chia 0
(khơng) của Pentium (Pentium Floating-point Division) và tắt các mã đặc biệt của bộ vi
xử lý Pentium với các lỗi FDIV.
4.3. Xây dựng chương trình thử nghiệm
Chương trình được tác giả xây dựng bằng ngơn ngữ lập trình Visual Basic 6.0.
4.3.1. Giao diện chương trình
Chương trình được thiết kế với giao diện một cửa sổ đồ họa, hệ thống trình đơn
bằng tiếng Việt và hệ thống thanh cơng cụ.
4.3.2. Các trình đơn

*. Trình đơn Tệp: Tạo mới, mở bản vẽ DXF, Shape file, DCEL, ghi lại
*. Trình đơn Vẽ: Vẽ các đối tượng đồ họa cơ bản như Điểm, Đoạn thẳng, Đa tuyến ...


21
*. Trình đơn Hiển thị: Các chức năng hiển thị như thu, phóng, trượt
*. Trình đơn Tiện ích: Có các chức năng Sửa lỗi, tạo vùng, gán chỉ số thửa, chính xác
hóa tọa độ, nhập thơng tin thuộc tính, tra cứu thông tin, gộp thửa, chia thửa, tạo bản đồ
hiện trạng, chuyển sang Google Earth, chồng xếp bản đồ.
4.3.3. Giải pháp tạo thư viện liên kết động phục vụ xây dựng chương trình
- Tạo ra 1 file Link.exe mới đặt trong thư mục C:\Program Files\Microsoft Visual
Studio\VB98, còn file Link.exe thật thì đổi tên thành 1 file khác (ví dụ là LinkThat.exe).
Khi IDE gọi file Link.exe giả (do ta xây dựng lại) thì file Link.exe này sẽ làm nhiệm vụ
đọc các tham số được IDE truyền sang, thêm tham số "/DEF" vào và gọi file
LinkThat.exe với tham số mới (đã có /DEF). Tất nhiên là phải kiểm tra, nếu có tồn tại
các file *.DEF và Project (dự án) cần tạo là Project kiểu DLL thì mới thêm tham số.
- Tạo một Project mới trong VB6, kiểu Project là ActiveX DLL. Để nguyên
Class1 mà VB6 đã tạo sẵn, không cần viết mã lệnh gì vào đó cả, nhưng vẫn phải giữ lại
vì VB6 cần phải có 1 Class trong Project kiểu ActiveX DLL thì mới chạy. Sau đó, thêm
vào một module để chứa các hàm cần xây dựng bình thường như các Sub hay Function
với khai báo Public (dùng chung).
- Tạo tệp Module Definition File (*.DEF): Sử dụng trình soạn thảo NotePad soạn
một file cùng tên với tên thư viện cần tạo và có đi là DEF
- Dịch Project đã tạo ở bước trên tạo thành file DLL dạng Standard, khi đã có thư
viện liên kết động dạng *.DLL (ví dụ: MyLibrary.Dll). Kết quả, được thư viện liên kết
động *.DLL dạng chuẩn, có thể sử dụng trong các ngơn ngữ lập trình khác.
4.3.4. Giải pháp tăng tốc độ tính tốn của chương trình
- Chọn kiểu dữ liệu phù hợp khi khai báo biến vì thơng thường các kiểu dữ liệu
Single và Double sẽ tốn thời gian thực hiện hơn trong các phép toán;
- Dùng các phép nhân để thay thế phép chia nếu có thể vì phép chia tốn thời gian

hơn phép nhân (ví dụ: sử dụng A * 0.5 thay cho A/2);
- Tránh sử dụng biểu thức lũy thừa, khi lập trình lưu ý có thể thay thế bằng các
phép nhân đơn giản hơn nếu có thể. Ví dụ sử dụng A*A thay cho A^2;
- Kiểm tra những trường hợp đặc biệt ở bên ngồi vịng lặp bởi các phép thử hay
kiểm tra điều kiện logic hầu như không mất nhiều thời gian thực hiện, do vậy nên lựa
chọn để tránh phải thực hiện nhiều phép tốn trong vịng lặp;
- Đặt những cơng việc tính tốn lớn ở những vịng lặp bên trong khi bắt buộc sử
dụng các vòng lặp lồng nhau thì hiệu quả tính tốn sẽ cao hơn;
- Cần tùy biến chế độ biên dịch an toàn tùy thuộc ngơn ngữ lập trình để tăng tốc
độ tính tốn chương trình khi thực thi.
4.3.5. Thử nghiệm chương trình
a. Thử nghiệm chính xác hóa tọa độ điểm trên bản vẽ sơ đồ lô thửa
Bước 1: Sử dụng chức năng mở tệp lơ thửa DXF cần chính xác hóa tọa độ;
Bước 2: Mở tệp tọa độ chính xác, tên điểm trùng với tên điểm thể hiện trên lô
thửa;
Bước 3: Sử dụng chức năng chính xác hóa tọa độ trong trình đơn Tiện ích sẽ được
bản vẽ mới đã được chính xác hóa tọa độ với mối liên kết giữa các điểm giống như tệp
lô thửa vẽ sơ họa.


22
Kết quả được bản vẽ lô thửa trong hệ tọa độ chính xác thể hiện được ranh giới
thửa đất như bản bản vẽ lô thửa vẽ sơ họa.
b. Thử nghiệm chuyển đổi bản đồ số địa chính sang Google Earth
 Số liệu: Bản đồ xã An Khánh - Hoài Đức - Hà Nội tờ số 24. Tỷ lệ 1/500. Kinh
tuyến trục 1050, múi chiếu 30.
 Cách sử dụng chương trình:
Bước 1: Sử dụng chức năng mở tệp DXF cần chuyển;
Bước 2: Chọn chức năng chuyển sang Google Earth với kinh tuyến trục 1050, múi
chiếu 30;

Bản đồ sau khi chuyển sang Google Earth sẽ giúp cho việc quản lý và đối soát
thuận lợi.
c. Thử nghiệm sử dụng cấu trúc DCEL trong biên tập và xây dựng ứng dụng bản đồ số
địa chính
*. Tạo mơ hình Topo

*. Nhập thơng tin thửa đất từ cơ sở dữ liệu
Dữ liệu thuộc tính thửa đất được lưu trữ trong bảng tính Excel được liên kết với
dữ liệu không gian thông qua chỉ số duy nhất của thửa đất.
*. Gộp thửa


23
Các thửa đất cần gộp được chọn trực tiếp trên bản vẽ, sau khi chọn xong nhấn
chuột phải sẽ hiện ra bảng gộp thửa đất. Nhấn nút "Gộp thửa" sẽ gộp các thửa đất được
chọn thành một thửa mà không cần tạo lại mơ hình Topo.
* Tách thửa

*. Tra cứu thông tin thửa đất

*. Tạo bản đồ hiện trạng sử dụng đất

Qua q trình thực nghiệm đã hiện thực hóa được các phân tích lý thuyết, kiểm
nghiệm lại những thuật tốn sử dụng mơ hình dữ liệu DCEL, áp dụng giải pháp tăng tốc
độ tính tốn cho thấy hiệu quả rõ rệt, từ đó thấy được tính đúng đắn của thuật tốn xây
dựng cũng như những giải pháp hồn thiện quy trình cơng nghệ thành lập và ứng dụng
bản đồ số địa chính mang tính khả thi và phù hợp với điều kiện Việt Nam; giải pháp
tăng tốc độ tính tốn thực sự hiệu quả, có thể áp dụng trong các ngơn ngữ lập trình và
các chương trình khác nhau.