Nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý 1 50 000 vịnh bắc bộ phục vụ an ninh quốc phòng

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

NGUYỄN THỊ NGỌC HỒI

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU NỀN
ĐỊA LÝ 1:50.000 VỊNH BẮC BỘ PHỤC VỤ
AN NINH QUỐC PHÒNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội – 2010


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

NGUYỄN THỊ NGỌC HỒI

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU NỀN
ĐỊA LÝ 1:50.000 VỊNH BẮC BỘ PHỤC VỤ
AN NINH QUỐC PHÒNG

Chuyên ngành: Bản đồ, viễn thám và hệ thống thông tin địa lý
Mã số: 60.44.76

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. Nguyễn Thị Mai Dung

Hà Nội – 2010

Phụ lục 1
Lược đồ ứng dụng dữ liệu địa lý quân sự 1:50.000
1. CoSoDoDac
«Abstract»
DiaLyQuanSu50N
+maNhanDang[1] : CharacterString
+ngayThuNhan[1] : DateTime
+ngayCapNhat[0..*] : DateTime
+maTrinhBay[1] : CharacterString
+soPhienHieuManhBanDo[1] : CharacterString
+nguonDuLieu[1] : CharacterString
+doChinhXac[1] : Real

«FeatureType»
DiemGocDoDac
+maDoiTuong[1] : DoiTuongDiemGocDoDac
+soHieuDiem[1] : CharacterString
+toaDoX[1] : Real
+toaDoY[1] : Real
+doCaoH[1] : Real
+toaDoB[1] : Real
+toaDoL[1] : Real
+geo[1] : GM_Point

«Enumeration»
DoiTuongDiemGocDoDac
+Điểm gốc thiên văn = GA05
«Enumeration»

DoiTuongDiemCoSoQuocGia
+Điểm toạ độ cơ sở quốc gia = GB01
+Điểm độ cao cơ sở quốc gia = GB02

«FeatureType»
DiemDoDacCoSo
+maDoiTuong[1] : DoiTuongDiemCoSoQuocGia
+soHieuDiem[1] : CharacterString
+capHang[1] : LoaiCapHang
+toaDoX[1] : Real
+toaDoY[1] : Real
+doCaoH[1] : Real
+toaDoB[1] : Real
+toaDoL[1] : Real
+geo[1] : GM_Point

«Enumeration»
LoaiCapHang
+Cấp 0 = 1
+Hạng I = 2
+Hạng II = 3
+Hạng III = 4
+Hạng IV = 5


2. DiaGioiHanhChinh


3. DiaHinh

4. GiaoThong
4.1 DoanTimDuongBo-CauGiaoThong-HamGiaoThong-LoiXuongHam-CauDiBoBenBai-DoanVuotSongSuoiDeo


4.2. DoanDuongSat-GaDuongSat-NutDuongSat


4.3. CangHangKhong-DuongBang


4.4. CauTau-DenBien-AuThuyen-

4.5. TaLuyGiaoThong
«Abstract»
DiaLyQuanSu50N
+maNhanDang[1] : CharacterString
+ngayThuNhan[1] : DateTime
+ngayCapNhat[0..*] : DateTime
+maTrinhBay[1] : CharacterString
+soPhienHieuManhBanDo[1] : CharacterString
+nguonDuLieu[1] : CharacterString
+doChinhXac[1] : Real

«FeatureType»
TaluyGiaoThong
+maDoiTuong[1] : CharacterString = HG06
+loaiTaLuyGiaoThong[1] : LoaiTaLuyGiaoThong
+hinhThai[1] : LoaiHinhThaiTaluy
+thanhPhan[1] : LoaiThanhPhanTaLuy

+tyCaoTySau[1] : Real
+geo[1] : GM_Curve

«Enumeration»
LoaiTaLuyGiaoThong
+Đường bộ = 1
+Đường sắt = 2

«Enumeration»
LoaiHinhThaiTaluy
+Đắp cao = 1
+Xẻ sâu = 2

«Enumeration»
LoaiThanhPhanTaLuy
+Chân taluy = 1
+Đỉnh taluy = 2


5. HaTangDanCu
5.1. CoSoTinNguong-CoSoTonGiao-TruSoUyBan-CoSoYTe-CoSoSanXuatCoSoThuongMaiDichVu-CoSoQuocPhong-DiTichLichSu-CoSoTheThaoCoSoVanHoaNgheThuat-CoSoDaoTao-NghiaTrang


5.2 Nha-RanhGioi-DiaDanhDanCu


6. HaTangKyThuat


7. PhuBeMat

8. ThuyHe
8.1. ThacGhenh-BaiDaDuoiNuoc-BaiBoi-RanSanHo


8.2. MangDanNuoc-CongTrinhThuyLoi-DapThuyLoi-DeThuyLoiTaLuyKenhMuong-MatBoKenhMuong-

8.3 SongSuoi-MatNuocTinh-DuongBoNuoc-DuongMepNuoc-KenhMuongNguonNuoc-Dao-Bien-DiaDanhThuyVan



iii

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu riêng của tôi. Các số liệu, kết
quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong bất kỳ cơng
trình nào khác.

Hà Nội, ngày 15 tháng 11 năm 2010
Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Ngọc Hồi


iv

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN...................................................................................................................iii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ........................................................................................... viii

DANH MỤC CÁC BẢNG.....................................................................................................x
MỞ ĐẦU ...................................................................................................................................1
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ DỮ LIỆU NỀN ĐỊA LÝ 7
1.1. Khái niệm chung về Cơ Sở Dữ Liệu.............................................................................7
1.1.1. Cơ sở dữ liệu (CSDL) ............................................................................... 7
1.2. Khái niệm về cơ sở dữ liệu nền địa lý...........................................................................9
1.3.1. Khái quát tình hình nghiên cứu trên thế giới về thông tin
địa lý ................................................................................................................... 16
Chương 2. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH XÂY DỰNG CSDL NỀN THƠNG TIN
ĐỊA LÝ TỶ LỆ 1/50.000 ......................................................................................................19
2.1. Quy định kỹ thuật ..........................................................................................................19
2.1.1. Hệ quy chiếu............................................................................................ 19
2.1.2. Cấu trúc và nội dung dữ liệu ................................................................. 19
2.1.3. Thu nhận dữ liệu .................................................................................... 26
2.1.4. Cập nhật dữ liệu...................................................................................... 26
2.1.5. Trình bày dữ liệu..................................................................................... 26
2.1.6. Siêu dữ liệu.............................................................................................. 26
2.1.7. Cung cấp dữ liệu ..................................................................................... 26
2.2. Quy trình xây dựng dữ liệu địa lý quân sự 1/50.000 từ bản đồ trực ảnh địa hình
tỷ lệ 1/50.000 ...........................................................................................................................28
2.3. Nội dung của bản đồ trực ảnh địa hình 1/50.000.....................................................32
2.4. Lược đồ ứng dụng dữ liệu địa lý quân sự tỷ lệ 1/50.000.........................................34
2.5. Yêu cầu và phương pháp đánh giá chất lượng dữ liệu địa lý quân sự 1/50.000............37
2.5.1. Các tiêu chí chất lượng sau được áp dụng để đánh giá chất
lượng dữ liệu ...................................................................................................... 37
2.5.2. Các yêu cầu chất lượng dữ liệu ............................................................. 37


v

Chương 3 THỰC NGHIỆM XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU NỀN ĐỊA LÝ
1/50.000 KHU VỰC VỊNH BẮC BỘ ................................................................................43
3.1. Điều kiện tự nhiên kinh tế và xã hội của khu vực ...................................................43
3.1.1. Vị trí địa lý ............................................................................................... 43
3.1.2. Điều kiện tự nhiên và xã hội.................................................................. 43
3.2. Các tư liệu thu thập được.............................................................................................44
3.3. Xử lý các tư liệu thành lập Cơ sở dữ liệu ..................................................................45
3.3.1. Phân nhóm đối tượng để xây dựng quy trình....................................... 45
3.3.2. Tách lọc đối tượng địa lý quân sự từ bản đồ địa hình tỷ lệ
1/50.000 .............................................................................................................. 49
3.3.5. Kiểm tra chất lượng dữ liệu địa lý quân sự .......................................... 62
3.3.6. Nhập siêu dữ liệu và tích hợp vào CSDL.............................................. 71
3.3.7. Tích hợp dữ liệu DGN đã được chuẩn hố vào
Geodatabase....................................................................................................... 75
3.3.7.1. Sơ đồ quy trình ..................................................................................... 76
3.4. Kết quả thực nghiệm xây dựng CSDL nền địa lý khu vực Vịnh Bắc Bộ ...........80
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ......................................................84
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................................85
PHỤ LỤC................................................................................................................................86


vi

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Viết tắt

Viết đầy đủ

CSDL

Cơ sở dữ liệu

CAD

Computer Aided Design: Máy tính trợ giúp thiết kế

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

DEM

Digital Elevation Model: Mơ hình số độ cao

DGN

Định dạng tệp đồ họa của phần mềm MicroStation

DSM

Digital Surface Model: Mơ hình số địa vật

DTM

Digital Terrain Model: Mơ hình số địa hình

GIS
GML

Geographic Information System: Hệ thống thơng tin địa lý
Geography Markup Language: Ngôn ngữ đánh dấu địa lý dùng để
mã hóa trao đổi dữ liệu địa lý
Geodatabase: CSDL không gian địa lý là bộ sưu tập các tập dữ liệu

GDB

địa lý được lưu trữ theo 3 loại chính sau: thư mục 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 toàn cầu

ISO

International Standard Organization - Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế

LAN

Local Area Network: Mạng nội bộ

Metadata

Siêu dữ liệu
Open GIS Consortium - Hiệp hội GIS mở, một tổ chức bao gồm các

OGC

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


vii

Personal Geodatabase là CSDL không gian địa lý đơn lẻ được xây
PGDB

dựng cho một người dùng sử dụng CSDL Access với dung lượng tối
đa không quá 2GB

RS
SHP
SQL

Remote Sensing: Công nghệ Viễn thám
Chuẩn khuôn dạng tệp đồ họa trong phần mềm ArcGIS
Structured Query Language: Ngôn ngữ truy vấn cấu trúc được dùng
để truy cập CSDL
Technical Committee 211: Uỷ ban chuẩn hóa thơng tin địa lý thuộc

TC 211

tổ chức tiêu chuẩn hố quốc tế, ban hành bộ tiêu chuẩn mang mã
hiệu ISO – 19100

Topology

UML

XML

Thuật ngữ được sử dụng để chỉ mối quan hệ không gian giữa các đối
tượng địa lý
Unified Modeling Language: Ngơn ngơn ngữ mơ hình hóa thống
nhất dùng để thiết kế
Extensible Markup Language: Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng để xây
dựng các trang HTML


viii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Cơ sở dữ liệu hợp nhất ...............................................................................7
Hình 2.1: Quy trình xây dựng dữ liệu địa lý quân sự từ bản đồ trực ảnh địa hình
1/50.000 ....................................................................................................................28
Hình 2.2: Sơ đồ cơng nghệ thành lập bản đồ trực ảnh địa hình ..............................31
Hình 2.3: Lược đồ UML tổng quan theo 8 chủ đề dữ liệu .......................................35
Hình 2.4: Lược đồ khái niệm Chủ đề Cơ sở đo đạc .................................................36
Hình 3.1: Quy trình tách lọc đối tượng địa lý quân sự từ bản đồ trực ảnh địa hình49
Hình 3.2: Quy trình chuẩn hố khơng gian đối tượng địa lý nhóm B1....................50
Hình 3.3: Cầu, cống khơng nằm trên đường ............................................................52
Hình 3.4: Cầu qua sông 2 nét phải ở dạng đường ...................................................52
Hình 3.5: Thơng số chạy Clean ................................................................................53
Hình 3.6: Chọn chức năng chạy Clean ....................................................................53

Hình 3.7: Chọn chức năng Xố trùng theo tiêu chuẩn khi chạy Clean ...................54
Hình 3.8: Các tiêu chuẩn nối xố trùng khi chạy Clean ..........................................54
Hình 3.9: Các tiêu chuẩn MRF Join Criteria...........................................................55
Hình 3.10: Quy trình chuẩn hố khơng gian đối tượng địa lý nhóm B2..................56
Hình 3.11: Tạo vùng phủ bề mặt ..............................................................................57
Hình 3.12: Kiểm tra vùng nhỏ ..................................................................................58
Hình 3.13: Xố đối tượng tham gia vào vùng nhỏ ...................................................58
Hình 3.14: Gán mã vùng ..........................................................................................58
Hình 3.15: Xem các vùng chưa được nhận dạng .....................................................59
Hình 3.16: Tìm vùng theo mã ...................................................................................59
Hình 3.17: Đặt mã ra màn hình ...............................................................................60
Hình 3.18: Tạo thể hiện các vùng.............................................................................61
Hình 3.19: Quy trình kiểm tra tính đầy đủ của các đối tượng địa lý .......................64
Hình 3.20: Quy trình kiểm tra độ chính xác khơng gian của các đối tượng địa lý ................65
Hình 3.21: Quy trình kiểm tra mức độ phân loại đúng ............................................67
Hình 3.22: Quy trình kiểm tra độ chính xác thuộc tính............................................69


ix

Hình 3.23: Quy trình nhập siêu dữ liệu....................................................................71
Hình 3.24: Lập siêu dữ liệu bằng VMP Editor ........................................................72
Hình 3.25: Nhập siêu dữ liệu vào cơ sở dữ liệu .......................................................74
Hình 3.26: Chọn định dạng để nhập siêu dữ liệu vào cơ sở dữ liệu ........................74
Hình 3.27: Xem siêu dữ liệu trong ArcCatalog........................................................75
Hình 3.28: Quy trình tích hợp dữ liệu DGN đã chuẩn hố vào CSDL ....................76
Hình 3.29: Tích hợp dữ liệu DGN vào Geodatabase bằng ArcCatalog ..................77
Hình 3.30: Mở tệp dữ liệu DGN cần đưa vào CSDL ...............................................78
Hình 3.31: Dữ liệu trong GeoDatabase ...................................................................78
Hình 3.32: Dữ liệu bản đồ trực ảnh trong GeoDatabase .......................................79

Hình 3.33: Geodatabase đầy đủ dữ liệu được chuyển từ DGN vào.........................80
Hình 3.34: Bản đồ được trình bày trong ArcMap....................................................81


x

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Ví dụ đối tượng địa lý Điểm độ cao.........................................................20
Bảng 2.2: Thuộc tính đối tượng địa lý Điểm độ cao ................................................20
Bảng 2.3: Nội dung dữ liệu địa lý quân sự...............................................................21
Bảng 2.4: Các gói UML trong lược đồ ứng dụng ....................................................25
Bảng 2.5: Các tiêu chí chất lượng dữ liệu địa lý .....................................................37
Bảng 3.1: Phân nhóm các đối tượng địa lý để xây dựng quy trình..........................46


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Thế kỷ 21, công nghệ thông tin đã mở ra 1 bước phát triển cao đó là khả năng
số hố tất cả những dữ liệu thông tin, đồng thời kết nối chúng lại với nhau và luân
chuyển mạnh mẽ. Hiện nay mọi loại thơng tin, số liệu âm thanh, hình ảnh đều có thể
được đưa về dạng kỹ thuật số để bất kỳ máy tính nào cũng có thể lưu trữ xử lý và
gửi chuyển tiếp cho nhiều người. 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 hoàn toàn mới. Sự tương tác với công
nghệ truyền thông đa phương tiện (Multimedia) và đặc biệt mạng toàn cầu Internet
đã làm cho cuộc sống của chúng ta thay đổi một cách mạnh mẽ. Nhiều khả năng
mới đã xuất hiện kéo theo hàng loạt sự thay đổi về các quan niệm, các tập tục, thói
quen truyền thống và thậm chí cách nhìn nhận những giá trị. Và như vậy thông tin

ngày nay thực sự đã trở thành tiền bạc, lượng vật chất với những ai biết tận dụng và
khai thác tối đa lợi ích của nó mang lại.
Mặc dù công nghệ sản xuất bản đồ đã thay đổi đó là cơng nghệ số tiên tiến
nhưng cách thức quản lý từ khâu sản xuất đến lưu trữ và cấp phát vẫn dựa trên lối tư
duy cũ quản lý theo kiểu truyền thống. Nghĩa là bản đồ giấy được lưu trữ ở trong
kho tư liệu, bản đồ số được ghi đĩa CD-ROM và giao cho một bộ phận quản lý.
Thông tin về số lượng tồn kho hay cấp phát, chủng loại năm sản xuất…của tư liệu
đã được tin học hoá trong vài năm gần đây đã quản lý bằng phần mềm chun dụng.
Nhưng cũng cịn rất hạn chế vì chỉ cho biết thông tin về dữ liệu mà thuật ngữ
chuyên môn gọi là Metadata mà không thể khai thác được trực tiếp dữ liệu một cách
nhanh chóng tức thời.
Năm 1998, Cục Bản Đồ - BTTM đã có đề tài nghiên cứu về xây dựng hệ
thống thông tin tư liệu phục vụ cơng tác quản lý tư liệu địa hình trong quân đội. Sản
phẩm nghiên cứu của tác giả Nguyễn Phan (1998) mới chỉ dừng lại là một bộ phần
mềm quản lý thông tin bản đồ - phần mềm thông tin tư liệu TTTL 1.0 được sử dụng
tại hai kho bản đồ Gia Lâm và Tân Sơn Nhất. Phần mềm này được phát triển trong