CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT CÔNG TÁC CẬP NHẬT, CHỈNH LÝ CƠ SỞ DỮ LIỆU 1.1 Khái niệm chung sở liệu Hệ thông tin địa lý 1.1.1 Khái niệm Hệ thông tin địa lý Hệ thông tin địa lý (HTTĐL) – Geographic Information System (GIS) nhánh công nghệ thông tin, hình thành từ năm 60 kỷ trước phát triển mạnh năm gần GIS sử dụng nhằm xử lý đồng lớp thông tin không gian (bản đồ) gắn với thông tin thuộc tính, phục vụ nghiên cứu, quy hoạch quản lý hoạt động theo lãnh thổ Hiện nay, có nhiều định nghĩa HTTĐL thống quan niệm chung “Chúng ta định nghĩa Hệ thông tin địa lý hệ thống thông tin có khả thu thập, cập nhật, quản trị phân tích, biểu diễn liệu địa lý phục vụ giải toán ứng dụng có liên quan tới vị trí địa lý trên, bề mặt trái đất định nghĩa hệ thống thông tin với khả truy nhập, tìm kiếm, xử lý, phân tích truy xuất liệu địa lý nhằm hỗ trợ cho công tác quản lý, quy hoạch quản lý tài nguyên thiên nhiên & môi trường” Trích tr.2, [2] Công nghệ HTTĐL kết hợp thao tác sở liệu thông thường (như cấu trúc hỏi đáp) cho phép phân tích thống kê, phân tích địa lý, phân tích kiện, dự đoán tác động hoạch định chiến lược Những khả phân biệt HTTĐL với hệ thống thông tin khác khiến cho HTTĐL có phạm vi ứng dụng rộng nhiều lĩnh vực khác Tại phải sử dụng GIS Xét phương diện ngành nghề sử dụng có liên quan đến đồ GIS với hệ thống phần mềm kết nối thông tin vị trí địa lý vật với thông tin thân vật Khác với đồ giấy, GIS tổ hợp nhiều lớp thông tin, loại thông tin đồ bố trí lớp riêng, người sử dụng tương tác trực tiếp với lớp thông tin thông qua thao tác bật tắt theo nhu cầu Hình 1.1 Các lớp thông tin hệ thống Điểm mạnh GIS so với đồ giấy khả cập nhật liệu nhanh cho phép thực phép phân tích không gian chọn thông tin cần theo mục đích sử dụng Có vai trò quan trọng quy hoạch quản lý môi trường, quản lý địa giới hành chính… 1.1.2 Cơ sở liệu Hệ thông tin địa lý a) Định nghĩa sở liệu Cơ sở liệu (CSDL) - Database hệ thống thông tin có cấu trúc lưu trữ thiết bị băng từ, đĩa từ,… để thoả mãn yêu cầu khai thác đồng thời nhiều người sử dụng hay nhiều chương trình ứng dụng với nhiều mục đích khác Ưu điểm CSDL: • Giảm trùng lặp thông tin xuống mức thấp bảo đảm tính quán toàn vẹn liệu • Dữ liệu truy xuất theo nhiều cách khác • Khả chia sẻ thông tin cho nhiều người sử dụng nhiều ứng dụng khác Để đạt ưu điểm CSDL đặt vấn đề cần giải quyết, là: • Tính chủ quyền liệu Do chia sẻ CSDL nên tính chủ quyền liệu bị lu mờ làm mờ nhạt tinh thần trách nhiệm, thể vấn đề an toàn liệu, khả biểu diễn mối liên hệ ngữ nghĩa liệu tính xác liệu Nghĩa người khai thác CSDL phải có nghĩa vụ cập nhật thông tin CSDL • Tính bảo mật quyền khai thác thông tin người sử dụng (NSD) Do có nhiều người khai thác CSDL cách đồng thời nên cần phải có chế bảo mật phân quyền khai thác CSDL • Tranh chấp liệu Nhiều người phép truy cập vào tài nguyên liệu (data source) CSDL với mục đích khác xem, thêm, xóa, sửa liệu Như cần phải có chế ưu tiên truy nhập liệu chế giải tình trạng khoá chết (DeadLock) trình khai thác cạnh tranh Cơ chế ưu tiên thực dựa trên: - Cấp quyền ưu tiên cho người khai thác CSDL, người có quyền ưu tiên cao ưu tiên cấp quyền truy nhập liệu trước - Thời điểm truy nhập, có yêu cầu truy xuất trước có quyền truy nhập liệu trước - Hoặc dựa chế lập lịch truy xuất hay chế khoá.v.v… • Đảm bảo liệu có cố Việc quản lý tập trung làm tăng khả mát sai lệch thông tin có cố điện đột xuất, phần hay toàn đĩa lưu trữ liệu bị hư,… số hệ điều hành mạng có cung cấp dịch vụ lưu đĩa cứng (cơ chế sử dụng đĩa cứng dự phòng - RAID), tự động kiểm tra khắc phục lỗi có cố Tuy nhiên bên cạnh dịch vụ hệ điều hành, CSDL thiết phải có chế khôi phục liệu cố bất ngờ xảy để đảm bảo CSDL ổn định b) Cấu trúc sở liệu Hệ thông tin địa lý Như biết, sở liệu chiếm khoảng 70% giá trị Hệ thông tin địa lý, hay nói cách khác sở liệu “linh hồn” hệ thống Cơ sở liệu Hệ thông tin địa lý tập hợp liệu có liên quan với lưu trữ dạng số Vì sở liệu hệ thống có liên quan với đặc điểm đặc trưng bề mặt trái đất nên bao gồm hai nhóm sở liệu không gian sở liệu thuộc tính Hai loại liệu cần phải tuân theo cấu trúc hợp lý để thuận tiện quản lý, lưu trữ, sửa đổi khai thác theo mục đích sử dụng Cơ sở liệu không gian Cơ sở liệu không gian sở liệu có chứa thông tin định vị đối tượng Nó liệu phản ánh, thể đối tượng có kích thước vật lý định Nếu sở liệu không gian địa lý liệu phản ánh đối tượng có bề mặt vỏ đất Từ góc độ công nghệ thông tin địa lý, yếu tố không gian địa lý phản ánh đồ kiểu cấu trúc liệu định Dữ liệu không gian có ba dạng điểm, đường, vùng Các đối tượng dạng kiểu đất cảnh quan hồ nước, ranh giới thảm thực vật… sở liệu không gian vùng; sông, đường giao thông… sở liệu dạng đường; điểm mốc trắc địa, điểm giếng khoan… sở liệu dạng điểm Tất đối tượng bề mặt đất gộp vào ba dạng công nghệ Hệ thông tin địa lý công nghệ tin học máy tính hiểu khái niệm giếng khoan, sông… hiểu định nghĩa điểm, đường, vùng Các yếu tố nêu thường gắn với lời giải kí hiệu Để quy liệu không gian ba loại trên, cần thiết phải xác định: ∗ Vị trí đối tượng Trong tạo dựng liệu phải trả lời câu hỏi đâu? Vị trí chỗ hệ quy chiếu chọn…, việc xác định vị trí đối tượng cần thiết ∗ Đặc trưng đối tượng Đây mô tả thuộc tính đối tượng máy tính hiểu nhờ mã hóa chúng theo mức liệu giá trị số khác ∗ Mối quan hệ đối tượng Các đối tượng nghiên cứu chuyên ngành so sánh với để tìm mối liên quan hình học ảnh hưởng chúng Đây yếu tố quan trọng yếu tố then chốt công nghệ thông tin địa lý khác GIS đại hệ xử lý đồ thị khác Hệ thông tin địa lý sử dụng hai mô hình liệu để biểu diễn đặc trưng không gian: Mô hình liệu Raster mô hình liệu Vector Hình 1.2 Minh họa Vector Raster Mô hình liệu định cách thức mà liệu cấu trúc, lưu trữ, xử lý phân tích Hệ thống thông tin địa lý Mô hình liệu Raster sử dụng lưới để thể đặc trưng không gian Mô hình Vector sử dụng điểm tọa độ chúng để xây dựng đặc trưng không gian điểm, đường vùng Các đặc trưng dựa mô hình liệu Vector coi đối tượng riêng biệt không gian Nhiều Hệ thống thông tin địa lý sử dụng hai mô hình liệu Vector Raster Cơ sở liệu thuộc tính Cơ sở liệu thuộc tính (còn gọi liệu phi không gian) sở liệu phản ánh tính chất đối tượng khác Ví dụ, thông tin chủ đất, chất lượng đất liệu thuộc tính Dữ liệu thuộc tính bao gồm liệu thuộc tính định tính liệu thuộc tính định lượng, chúng cấu trúc theo dạng bảng gồm hàng, cột Mỗi hàng bao gồm nhiều loại thông tin đối tượng tên, diện tích… gọi mẩu tin Mỗi loại thông tin khác gọi trường, trường xếp tương ứng với cột Việc xếp liệu phi không gian thành bảng gồm hàng, cột thuận lợi cho trình tìm kiếm, cập nhật, xếp liệu phi không gian Ngoài đặc điểm nêu trên, liệu phi không gian bao gồm hình thức trình bày chuẩn yếu tố (màu sắc, lực nét, kiểu đường…) nhằm giúp cho trình sử dụng kí hiệu dụng cụ vẽ thuận tiện Điều đặc biệt có lợi để biểu thị liệu đồ họa có hiệu nhanh chóng Dữ liệu thuộc tính cập nhật vào trực tiếp từ bảng liệu, tệp văn thu nhận từ phần mềm khác 1.2 Công tác cập nhật, chỉnh lý sở liệu 1.2.1 Các phương pháp cập nhật, chỉnh lý sở liệu Hiện có nhiều phương pháp cập nhật CSDL như: - Phương pháp cập nhật CSDL máy GPS cầm tay - Phương pháp cập nhật CSDL ảnh viễn thám - Phương pháp cập nhật CSDL máy toàn đạc điện tử v.v 1.2.2 Thực trạng công tác cập nhật, chỉnh lý sở liệu Công tác cập nhật, chỉnh lý cho phương pháp phải tiến hành theo bước Sau hai phương pháp “phương pháp cập nhật máy GPS cầm tay” “phương pháp cập nhật ảnh viễn thám” hai phương pháp thường sử dụng cho công tác cập nhật chỉnh lý CSDL Phương pháp 1: cập nhật CSDL máy GPS cầm tay Sơ đồ quy trình công nghệ: Hình 1.3 Sơ đồ quy trình công nghệ cập nhật CSDL máy GPS cầm tay Quy trình phân thành nhóm công việc sau: Chuẩn bị nội nghiệp Đo đạc ngoại nghiệp Xử lý nội nghiệp cập nhật CSDL Công đoạn 1: Chuẩn bị nội nghiệp Công tác chuẩn bị nội nghiệp bao gồm: - Thu thập thông tin: Các thông tin thu thập, cập nhật từ Internet, từ loại đồ… - Xác định đối tượng: Xác định đối tượng để cập nhật, chỉnh lý cách sử dụng thông tin thu thập tiến hành xác định chi tiết phạm vi đối tượng cần phải cập nhật bổ sung, xác minh lại, chỉnh lý đối tượng xuất thực địa - Chuyển liệu vào máy GPS: Là bước cuối công tác chuẩn bị liệu nội nghiệp Công đoạn 2: Đo đạc ngoại nghiệp Đo đạc chỉnh lý Yêu cầu: - Cơ sở toán học: Yêu cầu hệ toạ độ Quốc gia, múi chiếu, kinh tuyến trục; - Yêu cầu độ xác: Quá trình tác nghiệp thực địa cần thu thập đối tuợng dạng đường, đối tượng dạng điểm đối tượng dạng vùng đáp ứng yêu cầu kỹ thuật tỷ lệ đồ đưa ra; - Việc đo đạc chỉnh lý thực đối tượng điểm, đối tượng vùng, đối tượng đường Các đối tượng xuất hiện, đoạn đường cũ cải tuyến cầu, đèo tuyến đường Điều tra, cập nhật thông tin - Việc điều tra thông tin thực đối tượng xuất khu vực đo Ví dụ: “Các tuyến đường mới, tuyến nâng cấp cải tạo, cầu xây dựng vị trí tuyến đường cầu không thay đổi” Các đối tượng điểm, vùng hay tuyến đường, đèo, cầu có CSDL thiếu thông tin cần điều tra ngoại nghiệp; - Các thông tin cập nhật vào bảng thông tin cần điều tra; - Thống kê đầy đủ số lượng đối tượng thu thập, cập nhật thông tin, chỉnh sửa đóng gói giao sản phẩm Quay phim, chụp ảnh đối tượng - Quay phim: Quay bao quát toàn đầu tuyến, cuối tuyến đường, chân đèo, đỉnh đèo cầu Thời gian quay tối thiểu 15”; - Chụp ảnh: + Đối với đường: Chụp 02 ảnh đầu tuyến cuối tuyến; + Đối với đèo chụp 03 ảnh chân đèo đỉnh đèo (Hai chân đèo chụp 10 dọc vị trí có biển báo, đỉnh đèo chụp bao quát tối đa); + Đối với cầu chụp 02 ảnh dọc ngang cầu (Ảnh ngang chụp theo hướng ngang cầu có độ chếch 150 đến 450 so với cầu, đảm bảo quan sát rõ số trụ cầu Ảnh dọc chụp nơi có biển ghi cầu phải chụp cho có khả đọc rõ biển ghi chú) - Kích thước file tối thiểu 800x600, khuôn dạng ảnh: JPG - Sản phẩm công tác đóng gói giao nộp với ghi thuyết minh rõ ràng cụ thể + Số lượng, địa vật chụp ảnh + Số lượng, số hiệu ảnh gắn với địa vật theo hướng chụp Ảnh chụp dọc cầu Ảnh chụp ngang cầu Hình 1.4 Ảnh cầu giao thông Đóng gói, giao nộp sản phẩm ngoại nghiệp - File *.dgn, *.shp Trong Shapefile phải cập nhập liệu từ sổ đo ngoại nghiệp phải thống sổ đo với Shapefile tương ứng font Unicode Tiếng Việt có dấu; - Sản phẩm giao nộp, gồm: + Bản đồ ghi kết thực địa (file số); + Sổ điều tra ngoại nghiệp; 11 + File gốc *.ssf; + File phim, ảnh chụp; + File đo dạng sở liệu *.shp Công đoạn 3: Xử lý nội nghiệp cập nhật CSDL Sản phẩm ngoại nghiệp phải đảm bảo yêu cầu kĩ thuật chuẩn hóa công tác nội nghiệp Yêu cầu kỹ thuật - Cập nhật, chỉnh sửa thông tin ngoại nghiệp từ bảng thu thập thông tin thuộc tính, nguồn tài liệu phim, ảnh trình bày theo quy định vào chủ đề CSDL *.mdb; - Đối với đối tượng xuất (hoặc thu thập chưa đủ), bổ sung theo số liệu đo GPS để xác định vị trí gán thông tin thuộc tính thu thập theo mẫu *.mdb yêu cầu; - Số liệu đo GPS sau đo đạc thực địa chuẩn hóa theo yêu cầu CSDL theo tỷ lệ đồ Các liệu phải làm sạch, chuẩn hoá thuộc tính không gian đối tượng với với liệu có; - Các thông tin chuyên đề liên kết riêng Đối tượng đường phải liên tục, không bị cách quãng Các thuộc tính nhập từ kết điều tra CSDL có; - Đối với tuyến đường quốc lộ, tỉnh lộ có cung đường vòng tránh đoạn chạy khu dân cư (đoạn cũ) phải giảm cấp loại đường từ đường trục chuyển thành đường nông thôn đường phố; - Toàn số liệu, thông tin sau chuẩn hóa không gian thuộc tính chuyển vào CSDL; Các bước thực Công đoạn cập nhật, chỉnh lý CSDL thực theo bước sau: - Chuẩn hóa liệu không gian + Đối với đối tượng đường, đối tượng vùng, đối tượng điểm có CSDL giữ nguyên, chuẩn hóa không gian đối tượng điều tra như: Cầu, hầm, đèo, ngầm, phà, đò, bến lội 12