Ứng dụng các nguồn tư liệu xây dựng cơ sở dữ liệu địa hình và phát triển giao thông phục vụ công tác tham mưu đảm bảo địa hình trong quân đội khu vực sơn la

1

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

NGUYỄN THỊ LAN HƯƠNG Mỏ - địa chất

ỨNG DỤNG CÁC NGUỒN TƯ LIỆU
XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỊA HÌNH VÀ PHÁT TRIỂN GIAO
THƠNG PHỤC VỤ CƠNG TÁC THAM MƯU ĐẢM BẢO ĐỊA HÌNH
TRONG QUÂN ĐỘI KHU VỰC SƠN LA

Chuyên ngành: Kỹ thuật trắc địa Mã số: 60.52.85

LUẬN VĂN THẠC SĨ KĨ THUẬT

Hà Nội - 2015


2

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

NGUYỄN THỊ LAN HƯƠNG Mỏ - địa chất

ỨNG DỤNG CÁC NGUỒN TƯ LIỆU XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỊA
HÌNH VÀ PHÁT TRIỂN GIAO THƠNG PHỤC VỤ CƠNG TÁC THAM
MƯU ĐẢM BẢO ĐỊA HÌNH TRONG QUÂN ĐỘI KHU VỰC SƠN LA

Chuyên ngành: Kỹ thuật trắc địa - Bản đồ
Mã số: 60520503

LUẬN VĂN THẠC SĨ KĨ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học
TS. Đinh Cơng Hịa

Hà Nội - 2015


3

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng đây là công trình nghiên cứu của riêng bản thân.
Tồn bộ q trình nghiên cứu được tiến hành một cách khoa học, các số liệu, kết
quả trình bày trong luận văn là chính xác, trung thực và chưa từng được ai công
bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Hà Nội, ngày 06 tháng 4 năm 2015
Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Lan Hương


4

MỤC LỤC
Trang bìa

1

Trang phụ

2

Lời cam đoan

3

Mục lục

4

Danh mục các ký hiệu, chữ viết tắt

9

Danh mục các bảng

11

Danh mục các hình vẽ

12

MỞ ĐẦU

15

Chương 1-TỔNG QUAN VỀ HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ, VIỄN

18

THÁM
1.1. Khái quát Hệ thống thông tin địa lý (GIS)

18

1.1.1. Định nghĩa

20

1.1.2. Các thành phần GIS

22

1.1.3. Mơ hình và cấu trúc dữ liệu

29

1.1.4. Các chức năng chính

31

1.2. Khái quát về Viễn thám

33

1.2.1. Định nghĩa

33

1.2.2. Hệ thống viễn thám

33

1.2.3. Một số hệ thống vệ tinh viễn thám cơ bản

35

1.2.4. Tư liệu viễn thám

37

1.2.5. Phương pháp xử lý tư liệu

39

Chương 2 - CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA CƠ SỞ DỮ LIỆU GIAO

41


5

THƠNG PHỤC VỤ MỤC ĐÍCH QN SỰ
2.1. Khái qt về cơ sở dữ liệu

41

2.1.1. Khái niệm cơ sở dữ liệu

41

2.1.2. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu và hệ thống cơ sở dữ liệu

42

2.1.3. Môi trường cơ sở dữ liệu

44

2.1.4. Mơ hình cơ sở dữ liệu

47

2.2. Phương pháp xây dựng cơ sở dữ liệu

50

2.2.1. Phương pháp xây dựng cơ sở dữ liệu theo mơ hình tệp

50

2.2.2. Phương pháp xây dựng CSDL theo mơ hình quan hệ đối

50

tượng trên nền cơng nghệ ArcGIS
2.2.3. Phương pháp xây dựng CSDL theo mơ hình quan hệ đối

51

tượng nguồn mở PostGIS/PostgreSQL
2.3. Khái niệm các chuẩn thơng tin địa lý cơ sở quốc gia

52

2.3.1. Mơ hình cấu trúc dữ liệu

52

2.3.2. Mơ hình khái niệm dữ liệu khơng gian

55

2.3.3. Mơ hình khái niệm dữ liệu thời gian

55

2.3.4. Mơ hình khái niệm Danh mục đối tượng

57

2.3.5. Hệ quy chiếu, hệ toạ độ

57

2.3.6. Siêu dữ liệu cơ sở

59

2.3.7. Tiêu chí đánh giá chất lượng cơ sở dữ liệu

59

2.3.8. Quy chuẩn trình bày dữ liệu địa lý

60

2.3.9. Lược đồ ứng dụng UML, quy tắc xây dựng và chuyển đổi

60

Chương 3 - THÀNH LẬP CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỊA HÌNH VÀ GIAO

62


6

THÔNG PHỤC VỤ CÔNG TÁC THAM MƯU ĐẢM BẢO ĐỊA HÌNH
QN SỰ

3.1. Cơ sở khoa học tổng qt hố dữ liệu và khai thác nền địa lý

62

phục vụ xây dựng CSDL phục vụ thành lập Bản đồ
3.1.1. Ý nghĩa, đặc điểm thực tế của CSDL địa hình nước ta hiện nay

62

3.1.2. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng cơng nghệ về CSDL nền

63

và tổng quát hóa dữ liệu
3.2. Yêu cầu cơ bản đối với CSDL địa hình và phát triển giao

64

thơng phục vụ mục đích qn sự
3.3. Quy trình cơng nghệ

66

3.3.1. Quy trrình cơng nghệ xây dựng CSDL địa hình

66

3.2.1. Các đặc thù cơ bản của cơ sở dữ liệu GIS về giao thông

67

3.2.1.1 Mạng lưới giao thông

67

3.2.1.2 Các đặc thù cơ bản của cơ sở dữ liệu GIS về giao thơng

68

3.2.1.3 mục đích vai trị cơ sở dữ liêu GIS về giao thông và ý nghĩa của

69

chuẩn dữ liệu địa lý
3.2.2. Sơ đồ quy trình cơng nghệ xây dựng CSDLGT

70

3.3. Các giải pháp kỹ thuật

71

3.3.1. Giải pháp sử dụng công nghệ viễn thám

71

3.3.1.1. Cập nhật thông tin từ ảnh vệ tinh

71

3.3.1.2. Tích hợp ảnh vệ tinh vào cơ sở dữ liệu

73

3.3.2. Giải pháp sử dụng công nghệ GPS

74

3.3.3. Giải pháp sử dụng công nghệ GIS

54

3.3.3. Giải pháp sử dụng công nghệ GIS

54


7

3.3.3.1. Phương án thiết kế mơ hình cơ sở dữ liệu

76

3.3.3.2. Phương án quản trị cơ sở dữ liệu

78

Chương 4 – THỬ NGHIỆM XÂY DỰNG CSDL ĐỊA HÌNH VÀ PHÁT

80

TRIỂN GIAO THÔNG PHỤC VỤ CÔNG TÁC THAM MƯU ĐẢM
BẢO ĐỊA HÌNH TRONG QUÂN ĐỘI
4.1. Yêu cầu nhiệm vụ

80

4.1.1. Yêu cầu

80

4.1.2. Nhiệm vụ

81

4.2. Khái quát khu vực nghiên cứu

81

4.2.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên

81

4.2.1.1 Vị trí địa lý

81

4.2.1.2 Đặc điểm địa hình

82

4.2.1.3 Đặc điểm khí hậu, thủy văn

82

4.2.1.4 Tài ngun thiên nhiên

83

4.2.2 Đặc điểm kinh tế, chính trị, xã hội

84

4.3. Đối tượng và nội dung cập nhật thông tin

86

4.3.1. Đối tượng cập nhật thông tin

86

4.3.2. Nội dung cập nhật thông tin

86

4.4. Xây dựng cơ sở dữ liệu

89

4.4.1. Tình hình tư liệu

89

4.4.2. Cơ sở tốn học

91

4.4.3. Mơ hình cấu trúc cơ sở dữ liệu nền địa lý tỷ lệ 1:25.000

92

4.4.4. Chất lượng dữ liệu

93


8

4.5. Tổng quát hóa CSDL nền địa lý 1:25.000 từ CSDL nền địa lý 94
1:10.000, đo vẽ cập nhật bổ sung những yếu tố thay đổi từ ảnh
hàng không chụp năm 2012 và kết quả điều tra ngoai nghiệp đo
GPS các yếu tố nội dung bản đồ
4.5.1. Cơ sở toán học

94

4.5.2. Dân cư và các địa vật độc lập

94

4.5.3. Giao thông và đối tượng liên quan

96

4.5.4. Thuỷ hệ và các đối tượng liên quan

97

4.5.5. Địa hình

98

4.5.6. Địa giới hành chính và ranh giới

100

4.5.7. Thực vật

101

4.5.8. Quân sự

102

4.6. Quy định tiếp biên

103

4.7. Cơ sở dữ liệu GIS giao thông quân sự

105

4.8. Tạo siêu dữ liệu

110

4.9. Kết quả thử nghiệm

111

4.10. Đánh giá hiệu quả

112

Kết luận và kiến nghị

113

Tài liệu tham khảo

116

CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ

117


9

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

CSDL

Cơ sở dữ liệu.

ArcSDE

ArcSDE Geodatabase là CSDL không gian địa lý dạng quan hệ đa

GDB

người dùng có khả năng lưu trữ dữ liệu địa lý lớn, có sử dụng các
hệ quản trị quản trị CSDL như Oracle 10g hay SQL Server.

BIL

Band Interleaved by Line: Khuôn dạng ghi của tư liệu viễn thám;
thông tin lưu trữ trình tự theo dịng qt.

FGDB

File Geodatabase là CSDL khơng gian địa lý theo tệp được dùng
trong ArcGIS, có khả năng lưu trữ dữ liệu lớn tối đa là 1TB.

DGN

Định dạng tệp đồ họa của phần mềm MicroStation.

ECW

Định dạng tệp nén ảnh: giải pháp giảm dung lượng các tệp ảnh lớn
mà vẫn bảo tồn thơng tin và độ nét hình ảnh.

GIS

Geographic Information System: Hệ thống thơng tin địa lý.

GML

Geography Markup Language: Ngôn ngữ đánh dấu địa lý dùng để
mã hóa trao đổi dữ liệu địa lý.

GDB

Geodatabase: CSDL khơng gian địa lý là bộ sưu tập các tập dữ liệu
địa lý được lưu trữ theo 3 loại chính sau: thư môc các file hệ thống
hay CSDL Access, hay CSDL đa người dùng như SQL Server,
Oracle, DB2.

GPS

Global Positioning System: Hệ thống định vị tồn cầu.

HTML

HyperText Markup Language: Ngơn ngữ đánh dấu siêu văn bản
được dùng để thiết kế các trang Web.

ISO

International Standard Organization - Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế.

LAN

Local Area Network: Mạng nội bộ.

LSC

Least Square Collocation - Phương pháp nội suy.

MDL

MicroStation Development Language: Ngơn ngữ lập trình phát


10

triển cho phần mềm MicroStation.
Metadata Siêu dữ liệu
OGC

Open GIS Consortium - Hiệp hội GIS mở, một tổ chức bao gồm
các công ty, các trường đại học, các viện nghiên cứu lập ra để cùng
thiết lập các chuẩn phục vụ trao đổi dữ liệu địa lý.

PC

Personal Computer: Máy tính cá nhân.

PGDB

Personal Geodatabase là CSDL không gian địa lý đơn lẻ được xây
dựng cho một người dùng sử dụng CSDL Access với dung lượng
tối đa không quá 2GB.

RS

Remote Sensing: Công nghệ Viễn thám.

SHP

Chuẩn khuôn dạng tệp đồ họa trong phần mềm ArcGIS.

SQL

Structured Query Language: Ngôn ngữ truy vấn cấu trúc được
dùng để truy cập CSDL.

TC 211

Technical Committee 211: Uỷ ban chuẩn hóa thơng tin địa lý
thuộc tổ chức tiêu chuẩn hố quốc tế, ban hành bộ tiêu chuẩn
mang mã hiệu ISO - 19100.

Topology Thuật ngữ được sử dụng để chỉ mối quan hệ không gian giữa các
đối tượng địa lý.
UML

Unified Modeling Language: Ngơn ngơn ngữ mơ hình hóa thống
nhất dùng để thiết kế.

XML

Extensible Markup Language: Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng để xây
dựng các trang HTML.

11

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1. Các thông số kỹ thuật của bộ cảm TM của LANDSAT

35

Bảng 1.2. Các thông số chính của bộ cảm HRV của SPOT-5

36

Bảng 2.1. Các loại hệ trục cơ sở tương ứng với các hệ toạ độ

58

Bảng 4.1. Mơ hình cấu trúc CSDL

92


12

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1. GIS, viễn thám với cơng nghệ thành lập bản đồ số

20

Hình 1.2. Cấu trúc của Hệ thống thơng tin địa lý

22

Hình 1.3: Các hợp phần thiết yếu cho cơng nghệ GIS

22

Hình 1.4: Các thành phần thiết bị cơ bản của GIS

23

Hình 1.5: Mơ phỏng hệ thơng tin địa lý

29

Hình 1.6. Phương pháp ứng dụng GIS

33

Hình 1.7. Hệ thống viễn thám

34

Hình 1.8. Quá trình thu thập sóng điện từ

34

Hình 1.9. Hình ảnh một số vệ tinh viễn thám

37

Hình 1.10. Ảnh gốc và ảnh đã hiện chỉnh

40

Hình 2.1. Các trạm kết nối máy tính tập trung

45

Hình 2.2. Truy cập dữ liệu trong mơi trường Chủ/khách

46

Hình 2.3. Truy cập dữ liệu trong mơi trường khách chủ

47

Hình 2.4. Q trình xử lý dữ liệu của mơ hình CSDL tệp

47

Hình 2.5. Mơ hình cơ sở dữ liệu phân cấp

48

Hình 2.6. Mơ hình cơ sở dữ liệu mạng

48

Hình 2.7. Mơ hình địa lý tổng qt

54

Hình 2.8. Mơ hình khái niệm thời gian

56

Hình 2.9. Mơ hình mơ tả các đối tượng hình học khơng gian

56

Hình 2.10. Mơ hình mơ tả các đối tượng Topo thời gian

56

Hình 2.11. Mơ hình khái niệm của mơ hình hệ quy chiếu toạ độ

58

Hình 2.12. Phương pháp đánh giá chất lượng dữ liệu địa lý

60


13

Hình 2.13. Mơ hình khái niệm lược đồ trình bày dữ liệu địa lý

60

Hình 3.1. Quy trình thành lập CSDL địa hình

66

Hình 3.2. Sơ đồ quy trình thành bản đồ giao thơng

70

Hình 3.3. Sơ đồ mơ hình cấu trúc CSDL giao thơng

71

Hình 3.4. Sơ đồ quy trình cơng nghệ cập nhật thơng tin từ ảnh vệ tinh

71

Hình 3.5. Minh hoạ nén bình đồ ảnh

74

Hình 3.6. Hình minh hoạ cách tích hợp bình đồ ảnh vào CSDL

74

Hình 4.1. Hình minh hoạ vị trí địa lí tỉnh Sơn La

81

Hình 4.2. Thủy điện Sơn La

83

Hình 4.3. Hình minh hoạ nhập các điểm tọa độ và độ cao nhà nước

94

Hình 4.4. Hình minh hoạ đo vẽ các yếu tố Dân cư cơ sở hạ tầng

95

Hình 4.5. Hình minh hoạ đo vẽ yếu tố Giao thơng và các thiết bị phụ

96

thuộc
Hình 4.6. Hình minh hoạ đo vẽ yếu tố Thủy hệ và các yếu tố liên

98

quan
Hình 4.7. Hình minh hoạ đo vẽ mơ tả các yếu tố địa hình DTM

100

Hình 4.8. Hình minh hoạ thể hiện các yếu tố Biên giới, địa giới

101

Hình 4.9. Hình minh hoạ thể hiện các yếu tố phủ bề mặt

102

Hình 4.10. Hình minh hoạ thể hiện các vị trí và mục tiêu quân sự

103

Hình 4.11. Hình minh hoạ thể hiện các các nhóm đối tượng thuộc 104
CSDL địa hình
Hình 4.12. Hình minh hoạ triết xuất thơng tin từ CSDL ra Bản đồ địa 104
hình


14

Hình 4.13. Hình minh hoạ thành lập CSDL giao thơng

104

Hình 4.14. Hình minh hoạ các tuyến đường sơng

105

Hình 4.15. Thơng tin chi tiết về đường quốc lộ

109

Hình 4.16. Thơng tin chi tiết cầu giao thơng

110

Hình 4.17. Tích hợp CSDL và tạo siêu dữ liệu phục vụ công tác quản lý

111


15

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Ngày nay, cơng nghệ thông tin đã ở một bước phát triển cao, cho phép số
hóa mọi loại dữ liệu thơng tin, đồng thời nối kết chúng lại với nhau, trao đổi và
luân chuyển mạnh mẽ. Những công cụ và sự kết nối của thời đại kỹ thuật số cho
phép chúng ta dễ dàng thu thập, chia sẻ thông tin và hành động trên cơ sở những
thông tin này theo một phương thức hồn tồn mới. Sự tương tác với cơng nghệ
truyền thơng đa phương tiện (Multimedia) và đặc biệt mạng toàn cầu Internet đã
làm cho cuộc sống tinh thần của chúng ta thay đổi một cách toàn diện. Nhiều
khái niệm mới đã xuất hiện kéo theo hàng loạt sự thay đổi về các quan niệm, các
tập tục, các thói quen truyền thống và thậm chí cả cách nhìn nhận các giá trị.
Trong ngành địa hình quân sự, bên cạnh khối lượng đồ sộ tư liệu giao
thơng được tích lũy qua nhiều năm, được quản lý theo phương thức truyền
thống, đã có hàng loạt các sản phẩm mới dạng số chất lượng cao, bước đầu đã
đáp ứng tốt cho công tác huấn luyện và sẵn sàng chiến đấu. Các sản phẩm này là
kết quả của việc ứng dụng nhiều công nghệ hiện đại đặc biệt công nghệ tin học
trong những năm gần đây.
Điểm khác cơ bản của bản đồ quân sự với bản đồ chuyên ngành khác là
thể hiện về mặt quân sự. Thể hiện bằng các ký hiệu quy ước quân sự như: xăng
dầu, vận tải, tác chiến, không đồ, hải đồ... Cịn có cả bản đồ ''câm'' của ngành
qn báo. Riêng về tỷ lệ thì tùy trường hợp sử dụng cho phù hợp . Bản đồ thành
lập phục vụ cấp chiến thuật, chiến lược và chiến dịch.

Để đáp ứng yêu cầu nhiệm vụ quản lý và cấp phát cho toàn quân địi hỏi
CSDL giao thơng phải có chủng loại phong phú, khối lượng đồ sộ, mang tính
hiện thời cao, dễ dàng khai thác sử dụng và phải đảm bảo an toàn, bảo mật. Vì
vậy, vấn đề cấp thiết đặt ra là phải tổ chức và xây dựng một hệ thống CSDL
giao thông tối ưu nhằm nâng cao hiệu quả công tác quản lý, điều hành sản xuất
đáp ứng khả năng tham mưu và bảo đảm tính thời sự trong các hoạt động của
lực lượng vũ trang.


16

Xuất phát từ những nhu cầu thực tế trên, luận văn “Ứng dụng các nguồn tư
liệu để xây dựng cơ sở dữ liệu địa hình và phát triển giao thơng phục vụ
cơng tác tham mưu đảm bảo địa hình trong quân đội khu vực tỉnh Sơn La”
nhằm đưa ra một giải pháp khoa học để quản trị thống nhất toàn bộ các tư liệu
địa hình, giao thơng bằng cơng nghệ tin học, làm cơ sở phát triển hệ thống thông
tin địa lý (GIS) giao thông quân sự theo chuẩn Quốc gia và Quốc tế. Nhu cầu
nghiên cứu này không nằm ngoài chiến lược phát huy nội lực tiến tới xây dựng
nền kinh tế tri thức, phát triển công nghệ phần mềm phục vụ các ngành kinh tế
xã hội và quốc phịng an ninh.
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài
Nghiên cứu, đề xuất phương pháp ứng dụng các nguồn tư liệu hệ thông tin
địa lý để xây dựng CSDL địa hình và phát triển giao thơng phục vụ cơng tác
tham mưu đảm bảo địa hình trong quân đội khu vực tỉnh Sơn La. Ngồi ra
đề tài cịn đề xuất giải pháp tối ưu để nâng cao hiệu quả công tác quản lý tư liệu
bằng công nghệ tin học.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu của luận văn bao gồm các vấn đề liên quan đến các lý
thuyết về CSDL, các nguyên lý của Hệ thống thông tin địa lý (GIS), các nguồn
tư liệu hệ thông tin địa lý để xây dựng CSDL địa hình và phát triển giao thơng.

Phân tích, đánh giá chất lượng và khai thác dữ liệu; các tiêu chuẩn dữ liệu địa lý;
xây dựng mơ hình khn mẫu để qui nạp dữ liệu phát triển giao thông.
4. Nội dung nghiên cứu
Luận văn tập trung nghiên cứu khả năng kết hợp các nguồn tư liệu ảnh
viễn thám chụp năm 2012, CSDL 1:10.000 của bộ TN & MT thành lập năm
2009 , bản đồ địa hình tỷ lệ 1:50.000 VN của Cục Bản đồ BTTM thành lập
năm 2008 được cập nhật thường xuyên đến năm 2014, tài liệu biên giới Việt
Nam- Lào được ký kết theo hiệp ước, tài liệu 364/CT của Chính phủ cập
nhật đến năm 2014 và các văn kiện như Công báo Chính phủ ... tham khảo
trên Google Eath, điều tra bổ sung ngoại nghiệp để xây dựng cơ sở dữ liệu


17

địa hình và phát triển giao thơng khu vực tỉnh Sơn La phục vụ cho mục đích
quân sự cũng như triết xuất thông tin ra bản đồ phục vụ công tác in ấn. Lựa
chọn giải pháp tối ưu cho việc xây dựng CSDL đó là hệ thống quản lý dữ
liệu trên nền công nghệ ArcGIS 10.1.
5. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp thống kê: thu thập, tổng hợp và xử lý các thông tin, tư liệu,
tài liệu liên quan.
Phương pháp phân tích: tổng hợp, xử lý, thiết kế các hệ thống CSDL, kí
hiệu bản đồ địa hình.
Phương pháp thực nghiệm: thử nghiệm lấy các số liệu thực tế làm sáng tỏ
cơ sở lý thuyết đưa ra.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu
Bản đồ địa hình trong đời sống xã hội có một ý nghĩa rất to lớn trong việc
giải quyết các vấn đề khoa học và thực tiễn, những vấn đề có liên quan đến
nghiên cứu địa hình, lợi dụng địa hình để tiến hành thiết kế, xây dựng các cơng
trình trên thực địa. Trong Quân sự sử dụng bản đồ địa hình giúp người chỉ huy

nắm chắc các yếu tố để chỉ đạo tác chiến trên đất liền, trên không, trên biển và
dựa vào Bản đồ để xây dựng kế hoạch phòng thủ quốc gia, tổ chức chỉ đạo chiến
tranh, làm kế hoạch tác chiến, chiến dịch, chiến thuật, chiến lược…
Trong thực tế không phải lúc nào cũng ra thực địa để quan sát trực tiếp
bằng mắt. Tuy có cụ thể hơn chính xác hơn nhưng rất hạn chế về tầm nhìn, do
tính chất của địa hình, do tình hình địch v.v… chính vì vậy bản đồ địa hình là
phương tiện khơng thể thiếu của người chỉ huy. Bản đồ quân sự là bản đồ tổng
hợp của bản đồ địa lý , địa hình, hành chính, giao thơng, thủy văn ... Bản đồ
qn sự đồi hỏi độ chính xác cao, chi tiết nhất là về địa hình, giao thơng, thủy
văn và có tính thời sự (ln được bổ sung, chỉnh lý số liệu mới).
Ngồi ra việc khai thác tối đa tư liệu hiện có và xây dựng cơ sở dữ liệu
địa hình để phát triển giao thông trên hệ thống mạng LAN tạo ra bước chuyển
biến trong cách quản lý, cập nhật tra cứu tư liệu và khai thác thông tin hiệu


18

quả tránh được sự lãng phí, thất thốt dữ liệu, nâng cao được tính bảo mật của
dữ liệu.
Hệ thống CSDL giao thông cho phép cung cấp đầy đủ thông tin tư liệu
nhanh chóng, cho ra những sản phẩm đa dạng, chính xác và làm cơ sở để xây
dựng hệ thống thông tin địa lý GIS.
8. Lời cảm ơn
Luận văn: “Ứng dụng các nguồn tư liệu để xây dựng cơ sở dữ liệu
địa hình và phát triển giao thơng phục vụ cơng tác tham mưu đảm bảo
địa hình trong qn đội khu vực tỉnh Sơn La” được thực hiện tại trường
Đại học Mỏ - Địa chất trong khoảng thời gian từ tháng 11 năm 2014 đến
tháng 4 năm 2015.
Để thực hiện luận văn này ngoài sự nỗ lực của bản thân, tơi xin được bày
tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới TS. Đinh Cơng Hịa, người đã trực tiếp hướng dẫn,

giúp đỡ, đóng góp nhiều ý kiến quý báu trong quá trình chọn và nghiên cứu đề
tài này.
Tơi cũng xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc tới toàn thể các thầy, cô
thuộc khoa Trắc địa trường Đại học Mỏ - Địa chất giúp đỡ và tạo điều kiện
thuận lợi để tơi hồn thành luận văn này.
Tơi cũng xin trân trọng cảm ơn sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của
phòng Đại học và sau Đại học, trường đại học Mỏ - Địa chất trong suốt q trình
tơi học tập và hồn thành luận văn.
Tơi xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Công ty Trắc địa Bản đồ, Cục Bản
đồ/BTTM, các đồng nghiệp đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện cho tơi hồn thành
luận văn đúng thời hạn.
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới gia đình, những người đã luôn bên tôi,
động viên, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện để tôi thực hiện luận văn một cách tốt nhất.


19

Chương 1- TỔNG QUAN VỀ HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ, VIỄN THÁM
1.1. Khái quát Hệ thống thông tin địa lý (GIS)
Hệ thông tin địa lý - tên tiếng anh là Geographical Information System
viết tắt: GIS là một hệ thống kết hợp giữa con người và hệ thống máy tính cùng
các thiết bị ngoại vi để lưu trữ, xử lý, phân tích, hiển thị các thơng tin địa lý để
phục vụ một mục đích nghiên cứu, quản lý nhất định.
Trong thời gian gần đây GIS đã phát triển rất mạnh mẽ trên mọi mặt cả về
cơ sở lý luận, công nghệ và tổ chức. GIS đã được ứng dụng rộng rãi trên nhiều
lĩnh vực như địa lý, đo vẽ bản đồ, môi trường, nông lâm nghiệp…ứng dụng GIS
cho phép nghiên cứu bất kỳ thực thể không gian nào trên trái đất dưới các dạng
cơ bản như điểm, đường hoặc vùng.
Đặc điểm chung của GIS là khi nghiên cứu bất kỳ đối tượng không gian
nào việc đầu tiên là định vị chúng trong hệ toạ độ trái đất nhất định. Một thông

tin có toạ độ về một thực thể khơng gian gọi là thông tin địa lý. Các thực thể
không gian trong khái niệm GIS còn được gọi là các đối tượng không gian. Các
đối tựợng không gian này được định vị bởi toạ độ nhất định và cịn có các thuộc
tính về hình dạng, kích thước và các đặc tính khác nhau. Bên cạnh đó cịn có các
q trình hoạt động khác nhau do tự nhiên hoặc phi tự nhiên diễn ra trên thực
thể khơng gian đó. Theo thời gian các thực thể khơng gian ln chuyển hố và
biến đổi liên tục từ thực thể không gian này sang thực thể không gian khác.
Trên thực tế thông tin về một hiện tượng tự nhiên hoặc về mọi thực thể
không gian đã được định vị rất đa dạng. Với một thực thể không gian nhất định
mỗi nhà nghiên cứu lại cho ra một dạng thông tin khác nhau để phục vụ cho lĩnh
vực nghiên cứu của mình.
Trong lĩnh vực trắc địa bản đồ, công nghệ GIS đã được ứng dụng rất hiệu
quả và đã đem lại những thành tựu rất lớn, đặc biệt là nhu cầu kết hợp giữa viễn
thám với việc thành lập bản đồ số ngày càng tăng lên và sự kết hợp này chỉ có
thể thực hiện một cách hiệu quả dựa trên nền công nghệ GIS.


20

Hình 1.1. GIS, GPS và viễn thám với cơng nghệ thành lập bản đồ số
1.1.1. Định nghĩa
GIS được nghiên cứu trên rất nhiều lĩnh vực ứng dụng và nhiều quốc gia
trên thế giới vì vậy cũng có rất nhiều định nghĩa của các nhà khoa học khác
nhau, có thể kể đến như sau:
Chorley (1987):
“GIS là một hệ thống thu thập, lưu trữ, hiển thị, kiểm tra, tổ hợp, phân
tích các dữ liệu với sự tham chiếu đến trái đất”.
David Cowen (1989):
“GIS là một hệ thống gồm phần cứng, phần mềm và các phương thức
được thiết kế để hỗ trợ việc thu thập, lưu trữ, hiển thị, quản lý, điều khiển, phân

tích, mơ hình hố các dữ liệu về khơng gian để giải quyết các bài toán về quản
lý và hỗ trợ ra quyết định”.
“GIS là một hệ thống được tự động hoá để thu thập, lưu trữ, chỉnh sửa,
hiển thị, phân tích dữ liệu về khơng gian”.
Viện nghiên cứu mơi trường Mỹ (ERSI):
“ Hệ thông tin địa lý là tổ hợp của 4 hợp phần có quan hệ thống nhất liên
quan chặt chẽ với nhau là phần cứng gồm máy vi tính và thiết bị liên quan, phần
mềm và tổ chức con người được hoạt động đồng bộ nhằm thu thập, lưu trữ, quản


21

lý, thao tác phân tích, và mơ hình hố, hiển thị các dữ liệu khơng gian có định vị
theo toạ độ dùng cho trái đất và có đầy đủ dữ liệu thuộc tính nhằm đáp ứng các
nhu cầu thực tế”.
Tóm lại, dù định nghĩa theo quan điểm nào thì GIS đều có điểm chung là
liên quan đến một hệ thơng tin các dữ liệu địa lý có sự tham gia của máy tính.
Yếu tố địa lý được sử dụng trong tham chiếu vị trí cho dữ liệu khơng gian qua
dữ liệu phi không gian. Điểm khác biệt cơ bản giữa GIS và các hệ thông tin
khác là các dữ liệu thông tin được định vị trong một hệ toạ độ nhất định (xác
định vị trí địa lý).
Tuy nhiên, định nghĩa của Viện ngiên cứu mơi trường Mỹ (ERSI) là hồn
chỉnh nhất, với 4 hợp phần trên có mối quan hệ chặt chẽ và ảnh hưởng lẫn nhau.
Phần cứng là các máy tính có tốc độ xử lý khác nhau ảnh hưởng trực tiếp đến
phần mềm cài đặt trên nó và người sử dụng. Bên cạnh đó phần mềm ln ln
thay đổi phù hợp với từng cấu hình máy tính. Cơ cấu tổ chức sẽ quyết định sự
phát triển của GIS. Sự hiểu biết về GIS của một tổ chức một cơ quan, một cá
nhân sẽ định hướng cho việc nghiên cứu ứng dụng GIS theo yêu cầu đặt ra.
Thiếu một trong bốn hợp phần trên thì một hệ GIS sẽ ngừng hoạt động (theo
ERSI - Viện nghiên cứu môi trường Mỹ).

Vậy có thể hiểu một cách ngắn gọn hơn GIS có các hợp phần cơ bản đó là
kỹ nghệ (phần cứng và phần mềm), cơ sở dữ liệu (dữ liệu khơng gian và dữ liệu
thuộc tính), cơ sở hạ tầng (con người và các tổ chức…).


22

Hình 1.2. Cấu trúc của Hệ thống thơng tin địa lý
 Mục tiêu chung: GIS hỗ trợ ra quyết định trong công tác quy hoạch, quản
lý đất đai, tài nguyên và môi trường, Giao thông, quân sự, thương mại hay bất
kỳ thực thể phân bố không gian nào.
1.1.2. Các thành phần GIS
Công nghệ GIS bao gồm 5 thành phần cơ bản:
 Phần cứng (Hardware)
 Phần mềm (Software)
 Cơ sở dữ liệu (Geographic data)
 Chuyên viên ( Exprertise)
 Chính sách và cách thức quản lý (Policy and Management)

Hình 1.3: Các hợp phần thiết yếu cho công nghệ GIS


23

1.1.2.1. Phần cứng (hard ware)
Về cơ bản hệ thống phần cứng của một hệ thông tin địa lý bao gồm: phần
chính là bộ xử lý trung tâm (CPU), và các thiết bị ngoại vi như: máy vẽ
(plotters), máy in (Printer), bàn số hóa (Digitizer), thiết bị máy quét ảnh
(Scanner), các phương tiện lưu trữ số liệu (Floppy diskettes, optical cartridges,
C.DROM,…)

 Bộ xử lý trung tâm CPU
Bộ xử lý trung tâm hay còn gọi là CPU, là phần cứng quan trọng nhất của
máy tính. CPU có chức năng thao tác và xử lý thơng tin. Máy tính hoặc bộ xử lý
trung tâm CPU được nối với thiết bị chứa ổ đĩa, cung cấp không gian để lưu trữ
số liệu và các chương trình. Máy số hóa hoặc các thiết bị chun dụng khác có
nhiệm vơ chuyển hóa các số liệu từ bản đồ và các tư liệu thành dạng số rồi đưa
vào máy tính.
 Bộ nhớ trong (RAM)
Tất cả máy vi tính có một bộ nhớ trong mà chức năng như là “khơng gian
làm việc” cho chương trình và dữ liệu. Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên (RAM) này
có khả năng giữ một giới hạn só lượng dữ liệu ở một số hạng thời gian (ví dơ: hệ
điều hành MS – DOS mẫu có 640Kb ở RAM). Điều này có nghĩa nó sẽ ít có khả
năng thực hiện điều hành phức tạp trên vộ dữ liệu lớn trong hệ điều hành.
 Bộ sắp xếp và lưu trữ ngoài (diskette, harddisk, CD – ROM)

Hình 1.4: Các thành phần thiết bị cơ bản của GIS


24

Băng có từ tính được giữ khơng trong cuộn băng lớn (giống trong cuộn
băng máy hát đĩa) mà còn trong cuộn băng nhá (giống như cuốn băng được dùng
trong máy hát nhạc). Thuận lợi của dây băng có từ tính là nó có thể lưu trữ một
số lượng lớn dữ liệu (ví dụ tồn bộ Landsat MSS địi hỏi 8Mb của khả năng lưu
trữ trên một băng). Sự gia tăng khả năng lưu trữ rất lớn (được sử dụng trên PCS
phổ biến 20 hoặc 30Mb) mà còn ở các đĩa mềm với khả năng giới hạn (2.25
inch, với 360Kb hoặc 1.2 Mb hay 3.5 inch với 720Kb hoặc 1.4Mb). Đĩa cứng
thông thường được sử dụng cho lưu trữ tạm thời mà thơng qua q trình xử lý,
sau khi dữ liệu được gán trong đĩa mềm hoặc dây băng có từ tính.
 Các bộ phận dùng để nhập dữ liệu (INPUT DEVICES)

o Digitizer
Bảng số hóa bản đồ bao gồm một bảng hoặc bàn viết, mà bản đồ được trải
rộng ra, và một cursor có ý nghĩa của các đường thẳng và các điểm trên bản đồ
được định vị. Trong toàn bộ bàn số hóa (Digitizer) việc tổ chức được ghi bởi
phương pháp của một cột lưới tốt đã gắn vào trong bảng. Dây tóc của cursor
phát ra do sự đẩy của từ tính điện mà nó được tìm thấy bởi cột lưới sắt và được
chuyển giao đến máy vi tính như một cặp tương xứng (mm trên 1 bảng XY hệ
thống tương hợp). Hầu như các cursor được vừa vặn với 4 hoặc nhiều nút cho
việc chuyển các tín hiệu đặc việt cho việc điều khiển chương trình, ví dụ để chỉ
ra điểm cuối của đường thẳng. Các bảng số hóa (Digitizer) hiện nay có ích thước
thay đổi từ bảng nhá 27cm × 27cm đến bảng lớn 1m × 1.5m.
o Scaner
Máy ghi Scanner sẽ chuyển các thông tin trên bản đồ tương xứng một cách
tự động dưới dạng hệ thống raster. Một cách luân phiên nhau, bản đồ có thể
được trải rộng ra trên bàn mà đầu scanning di chuyển trong một loạt đường
thẳng song song nhau. Các đường quét (Scan) phải được Vector hóa trước khi
chúng được đưa vào hệ thống cơ sở dữ liệu Vector.
o Các bộ phận để in ấn (OUTPUT DEVICES)
Máy in (printer): Là bộ phận dùng để in ấn các thông tin bản đồ, dưới nhiều


25

kích thước khác nhau tùy theo yêu cầu của người sử dụng, thơng thường máy in
có khổ từ A3 đến A4. Máy in có thể là máy màu hoặc trắng đen, hoặc là máy in
phun mực, laser, hoặc máy in kim.
Máy vẽ (plotter): Đối với những yêu cầu cần thiết phải in các bản đồ kích
thước lớn, thường máy in không đáp ứng được mà ta phải dùng đến máy Plotter
(máy vẽ). Máy vẽ thường có kích thước của khổ A1 hoặc A0.
1.1.2.2. Phần mềm (Software)

Là tập hợp các câu lệnh, chỉ thị nhằ điều khiển phần cứng của mấy tính
thực hiện một nhiệm vơ xác định, phần mềm hệ thống thơng tin địa lý có thể là
một hoặc tổ hợp các phần mềm máy tính. Phần mềm được sử dụng trong kỹ
thuật GIS phải bao gồm các tính năng cơ bản sau:
 Nhập và kiểm tra dữ liệu (Data input): Bao gồm tất cả các khía cạnh về
biến đổi dữ liệu đã có ở dạng bản đồ, trong lĩnh vực quan sát vào một dạng số
tương thích. Đây là giai đoạn rất quan trọng cho việc xây dựng cơ sở dữ liệu địa
lý.
 Lưu trữ và quản lý cơ sở dữ liệu (Geographic database): Lưu trữ và
quản lý cơ sở dữ liệu đề cập đến phương pháp kết nối thơng tin vị trí (Topology)
và thơng tin thuộc tính (Attributes) của các đối tượng địa lý (điểm, đường đại
diện cho các đối tượng trên bề mặt trái đất). Hai thông tin này được tổ chức và
liên hệ qua các thao tác trên máy tính và sao cho chúng có thể lĩnh hội được bởi
người sử dụng hệ thống.
 Xuất dữ liệu (Display and reporting): Dữ liệu đưa ra là các báo cáo kết
quả q trình phân tích tới người sử dụng, có thể bao gồm các dạng: Bản đồ
(Map), bảng biểu (Table), biểu đồ, lưu đồ (Figure) được thể hiện trên máy tính,
máy in, máy vẽ…
 Biến đổi dữ liệu (Data transformation): Biến đổi dữ liệu gồm hai lớp
điều hành nhằm mục đích khắc phục lỗi từ dữ liệu và cập nhật chúng. Biến đổi
dữ liệu có thể được thực hiện trên dữ liệu không gian và thông tin thuộc tính
một cách tách biệt hoặc tổng hợp cả hai.