Đang tải... (xem toàn văn)
Ứng dụng công nghệ xử lý ảnh số để xây dựng cơ sở dữ liệu địa chính xã thanh minh, huyện điện biên, tỉnh điện biên
1. mở đầu 1.1. Đặt vấn đề Đất đai là nguồn tài nguyên vô cùng quan trọng của con ngời và mọi sự sống trên trái đất. ở Việt Nam, đất nông lâm nghiệp còn là nguồn sống của hơn 70 % dân số cả nớc, đặc biệt là đồng bào dân tộc sống ở vùng núi và trung du. Thấu hiểu đợc tầm quan trọng của đất, ngay lời nói đầu của Luật đất đai đã khẳng định rõ Đất đai là tài nguyên quốc gia vô cùng quý giá, là t liệu sản xuất đặc biệt, là thành phần quan trọng hàng đầu của môi trờng sống, là địa bàn phân bố các khu dân c, xây dựng các cơ sở kinh tế, văn hoá, xã hội, an ninh và quốc phòng[12]. Hiến pháp năm 1992 và Luật đất đai năm 1993 cũng nêu "Đất đai thuộc sở hữu toàn dân do Nhà nớc thống nhất quản lý từ Trung ơng đến địa phơng và đến từng thửa đất, từng chủ sử dụng đất nhằm sử dụng đất theo quy hoạch và kế hoạch để đạt hiệu quả kinh tế cao nhất" [4]. Bất kỳ một Nhà nớc nào, với chế độ chính trị nào, ở thời kỳ nào cũng cần có đất, vì đất đai là vấn đề sống còn của mỗi quốc gia. Do vậy, Nhà nớc muốn tồn tại và phát triển thì phải nắm chắc đợc nguồn tài nguyên đất phục vụ nhu cầu phát triển của nền kinh tế quốc dân cũng nh bảo vệ an ninh quốc phòng của Nhà nớc đó. ở nớc ta, ngay sau khi cách mạng tháng Tám năm 1945 thành công, nớc Việt Nam Dân chủ Cộng hoà ra đời, các luật lệ quy định về ruộng đất trớc đây của chế độ phong kiến đã bị xoá bỏ. Năm 1946 Chủ tịch Hồ Chí Minh ký sắc lệnh giảm tô và ra chỉ thị chia ruộng đất, đồn điền, trại ấp vắng chủ (của địa chủ Pháp và địa chủ Việt Nam) cho nông dân nghèo. Sau ngày 30 tháng 4 năm 1975 đất nớc ta hoàn toàn thống nhất, lúc này vấn đề quản lý, sử dụng nguồn tài nguyên đất trên phạm vi lãnh thổ cả nớc càng đợc Đảng và Nhà nớc đặc biệt chú trọng. Để tạo cơ sở cho việc quản lý và sử dụng đất, Nhà nớc đã ra chỉ thị 299/TTg ngày 10/11/1980 về đo đạc lập bản đồ giải 1 thửa, thông t hớng dẫn cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất. Đến ngày 8/01/1988 Nhà nớc ban hành Luật đất đai đầu tiên. Sau 5 năm thực hiện về cơ bản đã giải quyết đợc những vấn đề bức xúc trong quá trình quản lý và sử dụng đất. Tuy nhiên sự phát triển nhanh chóng về kinh tế xã hội đã làm bộc lộ một số nhợc điểm và những vấn đề nảy sinh, do đó cần bổ sung hoàn thiện pháp luật đất đai để đáp ứng nhu cầu quản lý đất đai trong thời kỳ đổi mới. Vì vậy ngày 14/07/1993 Luật đất đai sửa đổi đợc ban hành. Bên cạnh đó hàng loạt các văn bản dới luật cũng đợc ban hành nhằm hớng dẫn và cụ thể hoá việc thi hành Luật này. Tuy nhiên trong quá trình thực hiện công tác quản lý Nhà nớc về đất vẫn còn nhiều điểm bất cập, nên Luật đất đai vẫn tiếp tục đợc sửa đổi vào các năm 1998, 2001 và 2003. Ngày nay, nớc ta đang ở giai đoạn công nghiệp hoá, hiện đại hoá, nền kinh tế xã hội phát triển mạnh, việc đô thị hoá diễn ra với tốc độ lớn làm cho đất đai biến động thờng xuyên. Thực tế đòi hỏi phải xây dựng một hệ thống thông tin đất đai đủ mạnh để quản lý chặt chẽ nguồn tài nguyên đất đai là vô cùng cần thiết. Trong xây dựng hệ thống thông tin đất đai, phần việc quan trọng và tốn kém nhất là xây dựng cơ sở dữ liệu địa chính. Nguồn t liệu để đa vào sơ sở dữ liệu là các loại bản đồ địa chính hiện có, t liệu ảnh viễn thám và số liệu đo trực tiếp ngoài thực địa [23]. Trong những năm gần đây ảnh hàng không đợc sử dụng rộng rãi và hiệu quả trong lĩnh vực xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ địa hình và địa chính cho các loại tỷ lệ. ảnh hàng không giúp ta thu thập thông tin địa vật, địa hình một cách nhanh chóng và khách quan [11]. Bên cạnh đó, các tiến bộ khoa học kỹ thuật và công nghệ mới, đặc biệt là công nghệ thông tin đã và đang đợc đa vào ứng dụng trong đo ảnh nên khả năng tự động hóa cho công tác xây dựng cơ sở dữ liệu là rất thuận lợi. Mặt khác phơng pháp xây dựng cơ sở dữ liệu từ ảnh hàng không giúp chúng ta lu trữ và hệ thống hoá đợc mọi thông tin cần thiết về đất đai trên máy tính, nó thờng xuyên bổ sung, cập nhật, tra cứu một cách dễ dàng phục vụ cho công tác quản lý, đánh 2 giá, hoạch định các kế hoạch, quy hoạch sử dụng đất đai, mang lại hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao [23]. Xuất phát từ thực tiễn nh trên, đợc sự nhất trí của Khoa Đất & Môi trờng và Khoa Sau đại học - Trờng Đại học Nông Nghiệp I Hà Nội, với tinh thần tham gia đóng góp trong việc xây dựng cơ sở dữ liệu địa chính phục vụ công tác quản lý và sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên đất đai, chúng tôi tiến hành tìm hiểu và nghiên cứu đề tài: ứng dụng công nghệ xử lý ảnh số để xây dựng cơ sở dữ liệu địa chính xã Thanh Minh, huyện Điện Biên, tỉnh Điện Biên. 1.2. Mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu và tìm hiểu cấu trúc cơ sở dữ liệu địa chính phục vụ cho công tác quản lý đất do Tổng cục Địa chính (nay là Bộ Tài nguyên và Môi trờng) ban hành. - Nghiên cứu áp dụng công nghệ xử lý ảnh số để xây dựng cơ sở dữ liệu địa chính tỷ lệ 1:10.000 khu vực xã Thanh Minh từ t liệu ảnh hàng không. - Nghiên cứu ứng dụng của công nghệ tin học trong công tác quản lý địa chính. Trên cơ sở đó thử nghiệm trên địa bàn xã Thanh Minh, huyện Điện Biên, tỉnh Điện Biên. 1.3. Yêu cầu - Nắm vững các văn bản do Nhà nớc và địa phơng ban hành có liên quan đến quản lý và sử dụng đất. - Nắm bắt đợc công nghệ và ứng dụng trong công tác xây dựng và quản lý đất đai thông qua cơ sở dữ liệu. - Xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu địa chính xã Thanh Minh huyện Điện Biên và đa vào quản lý trong phần mềm thích hợp. 3 1.4. ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Hiện nay, công tác quản lý đất đai của các địa phơng trong cả nớc đang gặp phải rất nhiều khó khăn, đặc biệt là các địa phơng vùng núi và trung du vì chúng ta cha có đầy đủ hệ thống cơ sở dữ liệu địa chính và phần lớn ở các khu vực hành chính này đều quản lý theo phơng pháp thủ công. Theo báo cáo của Bộ Tài nguyên và Môi trờng đến năm 2002 mới có khoảng 25% diện tích cả nớc đợc đo vẽ bản đồ địa chính chính quy, số còn lại vẫn đang sử dụng những thành quả đo đạc trớc đây với độ chính xác thấp hoặc không có tài liệu đo đạc bản đồ mà chỉ sử dụng những bản sơ họa phục vụ cho công tác cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất [22]. Vì vậy, đề tài sẽ góp phần làm sáng tỏ về công nghệ ảnh số là phơng pháp duy nhất nhanh chóng cho chúng ta thu đợc cơ sở dữ liệu bản đồ địa chính phục vụ cho công tác quản lý đất đai, đặc biệt là khu vực miền núi và trung du. Công nghệ này sẽ từng bớc đa vào áp dụng cho công tác quản lý đất đai tới cấp huyện và xã nếu đợc chú trọng đầu t. Ngoài ra, kết quả nghiên cứu của đề tài có thể sử dụng làm tài liệu bổ sung hoặc tài liệu tham khảo trong công tác giảng dạy sinh viên ngành Địa chính của Trờng Đại học Nông Lâm Thái Nguyên. 4 2. tổng quan các vấn đề nghiên cứu 2.1. cơ sở dữ liệu trong hệ thống thông tin địa chính 2.1.1. Khái niệm chung về cơ sở dữ liệu 2.1.1.1. Khái niệm về hệ cơ sở dữ liệu Một hệ cơ sở dữ liệu là một tập hợp dữ liệu có liên quan với nhau và một tập chơng trình để truy xuất những dữ liệu này. Các tập dữ liệu chứa các thông tin có liên quan đến một cơ quan, một tổ chức, một chuyên ngành khoa học tự nhiên hoặc xã hội đợc lu trữ trong máy tính theo một qui định nào đó theo mục đích sử dụng đợc gọi là cơ sở dữ liệu (viết tắt CSDL, tiếng Anh là Database) [22]. Phần chơng trình để có thể xử lý, thay đổi dữ liệu này là hệ quản trị cơ sở dữ liệu (HQTCSDL, tiếng Anh là Database management system). Theo nghĩa này HQTCSDL có nhiệm vụ rất quan trọng nh là một bộ diễn dịch (interpreter) với ngôn ngữ bậc cao nhằm giúp ngời sử dụng có thể dùng đợc hệ thống mà ít nhiều không cần quan tâm đến thuật toán chi tiết hoặc biểu diễn dữ liệu trong máy [23]. Mục đích chính của một hệ quản trị cơ sở dữ liệu là cung cấp một cách lu trữ và truy lục thông tin trong cơ sở dữ liệu sao cho vừa thuận tiện vừa hiệu quả. Các hệ quản trị cơ sở dữ liệu đợc thiết kế để quản lý một lợng lớn thông tin. Việc quản lý dữ liệu bao gồm cả việc định nghĩa các cấu trúc để lu giữ thông tin lẫn việc cung cấp các cơ chế để thao tác thông tin. Ngoài ra, các hệ cơ sở dữ liệu phải đảm bảo đợc sự an toàn cho thông tin đợc lu dù có trục trặc hệ thống hoặc có những truy xuất trái phép. Nếu dữ liệu phải chia sẻ cho nhiều ngời dùng chung thì hệ thống phải tránh đợc các kết quả sai có thể xảy ra. Các hệ CSDL đợc thiết kế để quản lý một lợng lớn thông tin. Việc quản lý dữ liệu bao gồm cả việc định nghĩa các cấu trúc để lu trữ thông tin lẫn việc cung cấp các cơ chế để thao tác thông tin. Ngoài ra các hệ CSDL phải 5 đảm bảo đợc sự an toàn cho thông tin đợc lu dù có trục trặc hệ thống hoặc có những truy xuất trái phép. Nếu dữ liệu phải đợc cho nhiều ngời dùng chung, hệ thống phải tránh đợc các kết quả sai có thể xảy ra. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu có hỗ trợ các tính năng sau: * Định nghĩa dữ liệu (Database Definition) * Xây dựng dữ liệu (Database Construction), đó là các chức năng định nghĩa và xây dựng dữ liệu hỗ trợ ngời dùng xây dựng các bộ dữ liệu riêng. * Thao tác dữ liệu (Database Manipulation), đó là các thao tác cập nhật, tìm kiếm, sửa, xoá . dữ liệu *Quản trị dữ liệu (Database Administrator), thực hiện phân quyền sử dụng, bảo mật thông tin . *Bảo vệ dữ liệu (Database Protection), thực hiện các thao tác sao chép, phục hồi, tránh mất mát dữ liệu. Ngôn ngữ của hệ quản trị cơ sở dữ liệu bao gồm: *Ngôn ngữ con định nghĩa dữ liệu (Database Definition Language - DDL) cung cấp các câu lệnh cho phép mô tả, định nghĩa các đối tợng của cơ sở dữ liệu. *Ngôn ngữ con thao tác dữ liệu (Database Manipulation Language - DML) dùng để thao tác, xử lý trên các đối tợng của cơ sở dữ liệu nh thêm, xoá, sửa, tìm kiếm . *Ngôn ngữ con kiểm soát dữ liệu (Database Control Language - DCL) điều khiển tính đồng thời đối với dữ liệu. Qua suốt bốn thập niên cuối cùng của thế kỷ 20, việc sử dụng cơ sở dữ liệu đã lớn dần ở nhiều cơ quan. Trong những ngày đầu có rất ít ngời tơng tác với các hệ cơ sở dữ liệu mặc dù họ không biết rằng họ đã tơng tác gián tiếp với nó - qua những bản báo cáo in ra nh phiếu thanh toán thẻ tín dụng hoặc trung gian qua nhân viên bán vé máy bay. Sau đó các máy rút tiền tự động xuất hiện và cho phép ngời dùng tơng tác trực tiếp với cơ sở dữ liệu [13]. Các giao diện điện thoại với máy tính (các hệ thống trả lời tiếng nói trực 6 tiếp) cũng cho phép ngời dùng tơng tác trực tiếp với cơ sở dữ liệu - bên gọi có thể quay số và nhấn vào các phím của điện thoại để nhập thông tin và chọn lựa, chẳng hạn nh tìm thời gian đến/đi của chuyến bay hoặc đăng ký các lớp ở một trờng đại học. Cuộc cách mạng Internet vào cuối những năm 90 đã làm tăng mạnh mẽ số lợng ngời dùng truy xuất trực tiếp vào các cơ sở dữ liệu. Các công ty đã chuyển nhiều giao diện điện thoại của họ với cơ sở dữ liệu thành các giao diện web tạo ra nhiều dịch vụ và thông tin luôn trực tuyến. Thí dụ truy xuất một cửa hàng sách trực tuyến và duyệt xem sách hoặc băng đĩa nhạc, có nghĩa là chúng ta đang truy xuất dữ liệu đợc lu trong cơ sở dữ liệu. Khi đặt một đơn đặt hàng trực tuyến, đơn này đợc lu vào cơ sở dữ liệu. Khi truy xuất điểm web của một ngân hàng và truy lục thông tin số d và giao dịch của mình, thông tin này đợc lấy từ hệ cơ sở dữ liệu của ngân hàng. Khi truy xuất một điểm web, thông tin của chúng có thể đợc truy lục từ một cơ sở dữ liệu và chọn ra những quảng cáo thích hợp cho chúng ta. Ngoài ra, dữ liệu về việc truy xuất của chúng ta cũng có thể đợc lu cất trong cơ sở dữ liệu. Bởi vì các thông tin rất quan trọng nên các nhà khoa học máy tính đã phát triển rất nhiều khái niệm và kỹ thuật để quản lý dữ liệu 2.1.1.2. Kiến trúc một hệ cơ sở dữ liệu và tính độc lập của dữ liệu Một cơ sở dữ liệu đợc phân thành các mức khác nhau. ở đây có thể xem nh chỉ có một cơ sở dữ liệu đơn giản và có một hệ quản trị cơ sở dữ liệu (Hình 2- 1). Mức thấp nhất của kiến trúc một hệ CSDL là cơ sở dữ liệu vật lý (mức vật lý) là các tệp dữ liệu theo một cấu trúc nào đó đợc lu trên các thiết bị nhớ thứ cấp (nh đĩa từ, băng từ .) CSDL mức khái niệm là một sự biểu diễn trừu tợng của CSDL vật lý (hay tơng đơng CSDL mức vật lý là sự cài đặt cụ thể của CSDL mức khái niệm. 7 Môi trờng hệ điều hành Hệ quản trị cơ sở dữ liệu Yêu cầu của ngời sử dụng Thông tin ra Cơ sở dữ liệu Hình 2- 1. Sơ đồ tổng quát hệ cơ sở dữ liệu [24] Các khung nhìn là cách nhìn, là quan niệm của từng ngời sử dụng đối với CSDL mức khái niệm. Sự khác nhau giữa khung nhìn và mức khái niệm thực chất là không lớn. Ngời sử dụng 1 Ngời sử dụng 2 Khung nhìn 1 Khung nhìn 2 Khung nhìn n CSDL mức khái niệm (logic) CSDL mức vật lý Ngời sử dụng n Hình 2- 2 Cấu trúc của CSDL [27] 8 Về tính độc lập của dữ liệu, chúng ta hãy xem xét hình 2- 2 từ khung nhìn, tới CSDL khái niệm và CSDL vật lý cho thấy có hai mức độc lập t liệu. Thứ nhất, lợc đồ vật lý có thể thay đổi do ngời quản trị CSDL mà không cần thay đổi lợc đồ con. Việc tổ chức lại CSDL vật lý (thay đổi các tổ chức, cấu trúc dữ liệu trên các thiết bị nhớ thứ cấp) có thể làm thay đổi hiệu quả tính toán của các chơng trình ứng dụng nhng không đòi hỏi phải viết lại các chơng trình đó. Tính độc lập này gọi là độc lập dữ liệu mức vật lý [27]. Mối quan hệ giữa các khung nhìn và lợc đồ khái niệm cho thêm một loại độc lập nữa, gọi là độc lập dữ liệu logic. Khi sử dụng một CSDL, có thể cần thiết phải thay đổi lợc đồ khái niệm nh thêm thông tin về các loại khác nhau của các thực thể hoặc bớt, xoá các thông tin về các thực thể đang tồn tại trong CSDL. Việc thay đổi lợc đồ khái niệm không làm ảnh hởng tới các lợc dồ con đang tồn tại, do đó không cần thiết phải thay đổi các chơng trình ứng dụng. Vì thế, tính độc lập dữ liệu là mục tiêu chủ yếu của các hệ CSDL. Có thể định nghĩa tính độc lập dữ liệu là tính bất biến các hệ ứng dụng đối với các thay đổi trong cấu trúc lu trữ và chiến lợc truy nhập [27] . 2.1.1.3.Mô hình cơ sở dữ liệu Mỗi mô hình của cơ sở dữ liệu đều có liên quan đến phơng pháp tổ chức dữ liệu trong một cơ sở dữ liệu logic hoặc liên quan đến cấu trúc logic của dữ liệu trong một cơ sở dữ liệu. Trong đó, những mô hình cơ sở dữ liệu này thờng thông qua mô hình dữ liệu phân cấp, mô hình mạng và cơ sở dữ liệu quan hệ. a. Mô hình phân cấp (Hierarchical models) Mô hình phân cấp là sự kết hợp của nhiều cấp độ cơ bản có liên quan. Trong thực tế, nó là một cây theo thứ tự (hình 2-3). Mô hình phân cấp lu trữ dữ liệu bằng các cấp độ giống nh mỗi bộ phận phù hợp với cấu trúc của một cây nh rễ, cành và lá. Cấp độ thứ nhất R 1 trong hình vẽ là rễ; S1, S3 ở cấp độ 9 thứ hai là cành, trong khi đó S2, S4, T1, T2, T3, .T7 ở cấp độ hai và ba là lá. Tuy nhiên, để nhận ra một mô hình phân cấp không khó, nhng còn một số vấn đề trong việc tìm kiếm cấp độ này sau một cấp độ khác và còn nhiều dữ liệu d thừa. Đờng Đờng cao tốc Đờng giành cho xe thô sơ Đờng mòn Đờng liên tỉnh Đờng Đờng . Đờng sắt đơn Đờng sắt đôi Đờng sắt hẹp Đờng sắt Lớp 3 T3 T2 T1 T7 T6 T5 T4 Lớ p 2 S4 S2 S3 S1 R1 Lớ p 1 Đờng sắt. Hình 2-3. Mô hình dữ liệu phân cấp b. Mô hình mạng (Network Model) Mô hình mạng là sự tập hợp các cấp độ cơ bản đã đợc kết nối (hình 2- 4). Đặc điểm cơ bản của nó là không chỉ đợc kết nối từ lá đến cành. Ví dụ, S1 trong hình vẽ đợc kết nối với R1, R3. Loại cấu trúc này có thể đợc xem nh là loại cấu trúc phân cấp có nhiều mạng kết nối. Kết quả là, tuy tiết kiệm đợc thời gian tìm kiếm, nhng mối quan hệ giữa các dữ liệu lại phức tạp, còn cấu trúc thì không thể nhìn thấy một cách rõ ràng. Trong mô hình mạng và phân cấp thiết kế, việc truy cập tuyến dữ liệu một cách cẩn thận là rất cần thiết. Một khi nó đã đợc xác định thì tuyến dữ liệu không thể thay đổi đợc. Vậy kết quả hiện hữu của các mối quan hệ phức 10 . và nghiên cứu đề tài: ứng dụng công nghệ xử lý ảnh số để xây dựng cơ sở dữ liệu địa chính xã Thanh Minh, huyện Điện Biên, tỉnh Điện Biên. 1.2. Mục đích nghiên. công nghệ xử lý ảnh số để xây dựng cơ sở dữ liệu địa chính tỷ lệ 1:10.000 khu vực xã Thanh Minh từ t liệu ảnh hàng không. - Nghiên cứu ứng dụng của công nghệ