Khoá luận tốt nghiệp ứng dụng công nghệ GIS trong việc xây dựng bản đồ số thành phố Vinh Tỉnh Nghệ An Lời nói đầu Ngày nay Tin học đã thâm nhập vào tất cả mọi hoạt động của xã hội loài ngời và máy tính điện tử đã trở thành một công cụ đắc lực không chỉ giảm bớt sức lao động (kể cả lao động trí óc) mà còn giúp cho con ngời những năng lực mới. Mà trớc đây chúng ta khó hình dung ra đợc. Bản đồ là một lĩnh vực mới mẻ và đang đợc quan tâm đối với sinh viên, các ngành kĩ thuật nói chung và khoa công nghệ thông tin nói riêng. Có thể nói bản đồ là một lĩnh vực tổng hợp bởi tính đa dạng và phong phú của nó. Khi nghiên cứu lĩnh vực này nó luôn cho ta những kết quả rất lý thú bởi từ một hình ảnh bản đồ bạn có thể can vẽ lại rồi gắn các điểm mắt lới toạ độ lên bản đồ sau đó dùng các công cụ của MapInFo để véc tơ hoá đối tợng trên nền ảnh Hơn nữa thành quả của lĩnh vực này rất quan trọng đối với nhiều ngành khoa học khác. Trong cuộc sống bản đồ giúp chúng ta dùng để chỉ đạo sản xuất, quản lí một ngành nào đó trên một đơn vị lãnh thổ nào đó. Do nhận thấy tầm quan trọng của lĩnh vực này đối với cuộc sống của con ngời, cùng với sự hớng dẫn của thầy giáo Vũ Văn Nam và niềm hứng thú của bản thân nên tôi đã quyết định chọn ứng dụng Công nghệ Gis trong việc xây dựng bản đồ số thành phố Vinh tỉnh Nghệ An để nghiên cứu. Kèm theo lý thuyết có chơng trình ứng dụng mô tả bản đồ sử dụng bằng công cụ MapInFo. Em xin chân thành cảm ơn sự hớng dẫn của thầy giáo Vũ Văn Nam, cùng tất cả các thầy cô giáo đã giúp đỡ em hoàn thành đề tài này. Sinh viên thực hiện: Hoàng Thị Thanh - 42E4 CNTT SVTH: Hoàng Thị Thanh - 42E 4 CNTT Trang Khoá luận tốt nghiệp ứng dụng công nghệ GIS trong việc xây dựng bản đồ số thành phố Vinh Tỉnh Nghệ An Mục lục Nội Dung Trang Qui trình công nghệ số hoá & Biên tập bản đồ . 5 Đôi nét về GIS 6 MapInfo Professional dựa trên tiêu chuẩn OpenGis . 8 Chơng I: Tổng quan về MapInfo. 9 1.1) Giới thiệu chung. 9 a) Khái niệm cơ bản về MapInfo. 9 b) Sự liên kết thông tin thuộc tính với các đối tợng bản đồ . 9 2.1) Cấu trúc dữ liệu trong MapInfo 10 a) Tổ chức thông tin theo các tập tin . 10 b) Tổ chức thông tin theo các lớp đối tợng 11 c) Sự liên kết thông tin thuộc tính với các đối tợng bản đồ . 12 d) Mối quan hệ giữa bảng ( Table) và các phần mềm khác. 12 3.1) Các nguồn dữ liệu đa vào MapInfo 13 a) Nguồn dữ liệu số hoá trong phần mềm MapInfo. 13 b) Các file dữ liệu đợc số hoá từ các file dạng ảnh (*.tif) 13 Chơng II: Một số vấn đề về số hoá biên tập & xử lý bản đồ trong môi trờng MapInfo 14 1) Từ bản đồ gốc ta can vẽ lại bản đồ và gắn các điểm mắt lới toạ độ 14 2) Chọn hệ toạ độ và múi bản đồ . 15 3) Tạo ra 1 Layer mới để vector hoá các lớp đ.tợng dựa trên nền ảnh 16 Bớc 1: Vẽ lớp ranh giới thành phố . 16 Bớc 2: Vẽ lớp ranh giới phờng . 17 Bớc 3: Vẽ lớp đờng giao thông, đờng sắt. 18 Bớc 4: Đo độ dài cho lớp đờng trong bản đồ. 19 Bớc 5: Vẽ lớp sông suối . 20 Bớc 6: Gắn lớp tên phờng_xã. 21 4) Đăng ký thuộc tính 22 5) Tô màu cho bản đồ 24 a) Tô màu mặc nhiên bằng lệnh Creat Thematic Map. 24 b) Tô màu lại bằng lệnh Modify Thematic Map 26 SVTH: Hoàng Thị Thanh - 42E 4 CNTT Trang Khoá luận tốt nghiệp ứng dụng công nghệ GIS trong việc xây dựng bản đồ số thành phố Vinh Tỉnh Nghệ An c) Tô màu cố định bằng lệnh Region Style trong MenuOptions 27 6) Xây dựng các điểm mốc 29 7) Xây dựng tên các vùng giáp ranh với thành phố . 31 8) Biên tập các đờng Line cho bản đồ. 32 9) Tính toán diện tích cho các vùng trong lãnh thổ . 32 10) Tạo đờng bo xung quanh bản đồ . 33 11) Tạo lới toạ độ 34 12) Tạo khung 36 13) Tạo đầu đề cho bản đồ 37 14) Tạo chú giải cho bản đồ 38 15) Gắn tên đờng lên bản đồ . 40 16) Chồng xếp các Layer riêng rẽ thành 1 bản đồ tổng thể (Layout) 41 17) Tạo sơ đồ vị trí 43 Chơng III: Thiết kế file dữ liệu . 45 1) Cơ sở dữ liệu bản đồ thành phố. 45 2) Cơ sở dữ liệu thuộc tính của thành phố. 46 Chơng IV: Chơng trình Tìm kiếm 47 Tìm kiếm địa chỉ khi biết trớc toạ độ 47 Chơng V: Chơng trình In ấn. 48 1) Thiết lập trang in bản đồ . 48 2) Thiết lập trang in bản đồ thành phố trong lãnh thổ tỉnh Nghệ An 49 Chơng VI: Tính toán thống kê lu trữ dữ liệu 50 Xuất dữ liệu trong vùng Polygon sang môi trờng Excel 50 Kết luận 51 Tài liệu tham khảo 52 SVTH: Hoàng Thị Thanh - 42E 4 CNTT Trang Khoá luận tốt nghiệp ứng dụng công nghệ GIS trong việc xây dựng bản đồ số thành phố Vinh Tỉnh Nghệ An Qui trình công nghệ số hoá và biên tập Bản đồ SVTH: Hoàng Thị Thanh - 42E 4 CNTT Trang Vẽ đối tượng dạng Line Vẽ đối tượng dạng Polygon Vẽ đối tượng dạng point Vẽ đối tượng dạng Text Mục đích thành lập Thiết kế chung Nắn Bản đồ Véc tơ hoá Hoàn thiện dữ liệu Biên tập Lưu trữ & In ấn Tạo thư mục Quét ảnh Nắn ảnh Đăng ký thuộc tính Sửa lỗi, kiểm tra Chồng xếp các Layer Trải màu, trải ký hiệu Biên tập ký hiệu dạng đường Trang trí bản đồ Tổ chức thư mục chứa File In bản đồ Khoá luận tốt nghiệp ứng dụng công nghệ GIS trong việc xây dựng bản đồ số thành phố Vinh Tỉnh Nghệ An Đôi nét về GIS (Hay còn gọi là Hệ thống thông tin địa lý ) Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System gọi tắt là GIS) là một nhánh của công nghệ thông tin đợc hình thành vào những năm 1960 và phát triển rất rộng rãi trong 10 năm lại đây. GIS ngày nay là công cụ trợ giúp quyết định rất nhiều trong hoạt động kinh tế xã hội, quốc phòng của nhiều quốc gia trên thế giới. GIS có khả năng trợ giúp các cơ quan chính phủ, các nhà quản lýđánh giá đợc hiện trạng của các quá trình, các thực thể tự nhiên thông qua các chức năng thu thập, quản lý, truy vấn, phân tích và tích hợp các thông tin đợc gắn với một nền hình học (bản đồ) nhất quán trên cơ sở toạ độ của các dữ liệu đầu vào. GIS là một công cụ máy tính để lập bản đồ và phân tích các sự vật, hiện t- ợng thực trên trái đất. Công nghệ GIS kết hợp các thao tác cơ sở dữ liệu thông th- ờng và các phép phân tích thống kê, phân tích không gian. Những khả năng này phân biệt GIS với các hệ thống thông tin khác và khiến cho GIS có phạm vi ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Việc áp dụng công nghệ thông tin trong lĩnh vực dữ liệu không gian đã tiến những bớc dài: Từ hỗ trợ lập bản đồ sang hệ thống thông tin địa lý. Hệ thống thông tin địa lý là hệ thống quản lý, phân tích và hiển thị tri thức địa lý, tri thức này đợc thể hiện qua các tập thông tin. SVTH: Hoàng Thị Thanh - 42E 4 CNTT Trang Khoá luận tốt nghiệp ứng dụng công nghệ GIS trong việc xây dựng bản đồ số thành phố Vinh Tỉnh Nghệ An + Các bản đồ: Giao diện trực tuyến với dữ liệu địa lý để tra cứu, trình bày kết quả và sử dụng một nền thao tác với thế giới thực. + Các tập thông tin địa lý: Thông tin địa lý dạng file và dạng cơ sở dữ liệu gồm các yếu tố, mạng lới, topology, địa hình, thuộc tính. + Các mô hình xử lý: Tập hợp các quy trình xử lý để phân tích tự động + Các mô hình dữ liệu: GIS cung cấp công cụ mạnh hơn là một cơ sở dữ liệu thông thờng bao gồm quy tắc và tính toàn vẹn giống nh các hệ thông tin khác. Lợc đồ, quy tắc và sự toàn vẹn của dữ liệu địa lý đóng vai trò quan trọng. GIS là một cơ sở dữ liệu không gian chuyển tải thông tin địa lý theo quan điểm gốc của mô hình dữ liệu. GIS là tập các bản đồ thông minh thể hiện các yếu tố và quan hệ giữa các yếu tố trên mặt đất. Dựa trên thông tin địa lý có thể tạo ra nhiều loại bản đồ và sử dụng chúng nh là một cửa sổ vào trong cơ sở dữ liệu để hỗ trợ tra cứu, phân tích và phân biệt thông tin. GIS là các công cụ xử lý thông tin cho phép tạo ra các thông tin mới từ các thông tin đã có. Các chức năng xử lý thông tin địa lý lấy thông tin từ các tập dữ liệu đã có, áp dụng các chức năng phân tích và ghi kết quả vào một tập mới. Xét dới góc độ ứng dụng trong quản lý nhà nớc, GIS có thể đợc hiểu nh là một công nghệ xử lý các dữ liệu có toạ độ (bản đồ) để biến chúng thành các thông tin trợ giúp quyết định cho các nhà quản lý. Hệ thống thông tin địa lý (GIS) sử dụng cơ sở dữ liệu địa lý làm dữ liệu của mình. SVTH: Hoàng Thị Thanh - 42E 4 CNTT Trang Khoá luận tốt nghiệp ứng dụng công nghệ GIS trong việc xây dựng bản đồ số thành phố Vinh Tỉnh Nghệ An MapInfo PROFESSIONAL dựa trên tiêu chuẩn OpenGis Với MapInfo, bạn có thể truy cập nhiều nguồn dữ liệu một cách trực tiếp và dễ dàng liên kết chúng. Dữ liệu về khách hàng, dữ liệu về bản quyền, dữ liệu về cạnh tranh và các dữ liệu khác nh đờng quốc lộ, mã khu vực, đờng chuyển th và dữ liệu hình ảnh đều có thể kết hợp với nhau để có một bức tranh toàn diện và gắn kết. Nếu bất cứ một dữ liệu nào trong số các dữ liệu này thay đổi thì bản đồ sẽ tự động cập nhật để giúp cho các nhà phân tích có thể truy xuất đến các dữ liệu và có sự phân tích chính xác. MapInfo có giao diện đơn giản, nên ngời sử dụng có thể tự động tạo ra các hình đa giác, một công cụ phân tích mạnh và đa dạng cho phép phân tích các khu vực dịch vụ một cách dễ dàng, chi tiết các đờng nhiều nét và tạo ra các báo cáo phân tích mức độ rủi ro. MapInfo cung cấp những hỗ trợ cho việc truy cập và xem trực tiếp nhiều loại định dạng dữ liệu khác nhau. Điều này cũng có nghĩa là có thể xem dữ liệu hoặc cơ sở dữ liệu trong Microsoft Excel, Microsoft Access nh Oracle, Microsoft SQL Server cũng nh là kiểu định dạng khác một cách trực tiếp. Ta có thể xem nhiều hình ảnh dới nhiều định dạng khác nhau. Điều này đảm bảo rằng MapInfo sẽ phù hợp với hệ thống IT hiện hành mà không hề mất khoản phụ phí nào. MapInfo có nhiều công cụ để tạo và chỉnh sửa dữ liệu dạng CAD cũng nh khả năng chỉnh sửa dữ liệu bảng biểu nh giá trị và tên. Điều này có nghĩa là không phải chuyển đổi giữa hai ứng dụng. Và có thể thay đổi bản đồ và dữ liệu trong một ứng dụng, nhờ đó có thể tiết kiệm thời gian và công sức. SVTH: Hoàng Thị Thanh - 42E 4 CNTT Trang Khoá luận tốt nghiệp ứng dụng công nghệ GIS trong việc xây dựng bản đồ số thành phố Vinh Tỉnh Nghệ An ch ơng I Tổng quan về mapinfo 1.1. Giới thiệu chung. a. Khái niệm cơ bản về MapInfo MapInfo là phần mềm chuyên dùng xử lý, trình bày, biên tập bản đồ thành quả trên cơ sở số liệu ngoại nghiệp và bản đồ nền đã đợc số hoá, phần mềm này đ- ợc sử dụng khá phổ biến trên máy tính cá nhân, nó quản lý cả thuộc tính không gian và phi không gian của bản đồ nên còn có tên gọi khác là hệ thống thông tin địa lý (GIS - Geographic Infomation System). Các thành phần của cơ sở dữ liệu không gian bao gồm: - Tập hợp các dữ liệu dạng vector (tập các điểm, đờng và vùng) - Tập hợp các dữ liệu dạng raster (dạng mô hình DEM hoặc ảnh) - Tập hợp các dữ liệu dạng mạng lới (ví dụ nh đờng giao thông) Các lớp thông tin trong MapInfo đợc tổ chức theo dạng bảng (Table), mỗi một bảng là một tập hợp của một lớp thông tin bản đồ trong đó có các bản ghi dữ liệu mà hệ thống tạo ra, bạn chỉ có thể truy nhập bảng bằng chức năng của phần mềm MapInfo khi mà bạn đã mở ít nhất 1 bảng. b. Sự liên kết thông tin thuộc tính với các đối tợng bản đồ. Đặc điểm khác biệt của các thông tin trong GIS với các phần mềm đồ hoạ khác là sự gắn kết rất chặt chẽ giữa đối tợng thuộc tính với đối tợng bản đồ, chúng không thể tách rời ra đợc (ví dụ nếu xoá 1 dòng trong bảng, lập tức trên bản đồ mất luôn đối tợng đó). Trong cấu trúc dữ liệu MapInfo chia làm hai phần là CSDL thuộc tính (phi không gian) và CSDL bản đồ, các bản ghi trong các CSDL này đợc quản lý độc lập với nhau nhng lại liên kết với nhau rất chặt chẽ thông qua chỉ số SVTH: Hoàng Thị Thanh - 42E 4 CNTT Trang Khoá luận tốt nghiệp ứng dụng công nghệ GIS trong việc xây dựng bản đồ số thành phố Vinh Tỉnh Nghệ An ID (yếu tố để nhận dạng ra các đối tợng) đợc lu giữ và quản lý chung cho các loại bản ghi nói trên. Các thông tin thuộc tính thể hiện nội dung bên trong của các đối tợng bản đồ, bạn có thể truy nhập, tìm kiếm thông tin cần thiết thông qua cả hai loại dữ liệu này. 2.1. Cấu trúc dữ liệu trong MapInfo. a. Tổ chức thông tin theo các tập tin Toàn bộ các MapInfo Table mà trong đó có chứa các đối tợng địa lý đợc tổ chức theo các tập tin sau đây: Ví dụ: Bando là tên tập tin, chúng ta sẽ có: Bando.TAB, chủ đề thông tin mô tả cấu trúc dữ liệu Bando.DAT, chứa các thông tin nguyên thuỷ thuộc các dạng dữ liệu khác Bando.MAP, các thông tin mô tả các đối tợng địa lý Bando.ID, các thông tin về sự liên kết giữa các đối tợng với nhau Bando.WOR, kết quả của quá trình biên tập bản đồ chuyên đề nào đó Bando.IND, các thông tin về chỉ số đối tợng, tập tin này chỉ có trong cấu trúc bảng (table) có ít nhất là một trờng (Field) dữ liệu đã đợc làm chỉ số hoá (Index). Thông qua các thông tin của tập tin này, chúng ta có thể tìm kiếm thông tin thông qua một chỉ tiêu cho trớc bằng chức năng tìm kiếm (Find) của MapInfo. Khi muốn tổ chức quản lý và lu giữ tổng hợp các bảng hoặc các tệp thông tin khác nhau của MapInfo vào chung một tập tin và các mối liên quan giữa các đối tợng đó phải đợc bảo tồn nh khi tạo lập, tập tin chung đó đợc gọi là trang làm việc (Workspace) có phần mở rộng là WOR. b. Tổ chức thông tin theo các lớp đối tợng SVTH: Hoàng Thị Thanh - 42E 4 CNTT Trang Khoá luận tốt nghiệp ứng dụng công nghệ GIS trong việc xây dựng bản đồ số thành phố Vinh Tỉnh Nghệ An Các thông tin bản đồ trong các phần mềm GIS thờng đợc tổ chức theo từng lớp đối tợng. Bản đồ trong máy tính là sự chồng xếp các lớp với nhau, mỗi lớp chỉ thể hiện một khía cạnh của mảnh bản đồ tổng thể. Lớp là một tập hợp các đối tợng bản đồ thuần nhất, thể hiện và quản lý các đối tợng trong không gian theo một chủ đề cụ thể, phục vụ mục đích nhất định trong hệ thống MapInfo, có thể coi mỗi bảng (table) là một lớp đối tợng (layer). Ví dụ nh: Quản lý bản đồ hành chính của một huyện có thể tổ chức thành các lớp thông tin nh sau: 1. Lớp thông tin về đờng địa giới các xã (đối tợng đờng) 2. Lớp thông tin về vùng lãnh thổ các xã (đối tợng vùng) 3. Lớp thông tin về trụ sở UBND các xã (đối tợng điểm) 4. Lớp thông tin về địa danh tên khu dân c (đối tợng chữ) Với cách tổ chức thông tin theo từng lớp đối tợng nh trên giúp cho phần mềm MapInfo xây dựng thành các khối thông tin độc lập cho các mảnh bản đồ máy tính tạo cho việc lập bản đồ trên máy tính linh hoạt hơn theo cách tập hợp các lớp thông tin khác nhau trong một hệ thống, dễ dàng thêm vào một lớp thông tin mới hoặc xoá đi lớp thông tin không cần thiết. Các đối tợng bản đồ chính mà trên cơ sở đó MapInfo quản lý, trừu tợng hoá các đối tợng địa lý trong thế giới thực và thể hiện chúng thành các loại bản đồ máy tính khác nhau là: 1. Đối tợng vùng (Region hay Polygon) thể hiện đối tợng khép kín về mặt hình học, bao phủ một vùng diện tích nhất định theo một hình dạng bất kỳ nào đó, ví dụ nh diện tích một xã, hồ nớc, khu rừng . 2. Đối tợng điểm (Point) thể hiện vị trí cụ thể của một đối tợng nào đó, ví dụ nh cột cờ, trờng học, khách sạn . SVTH: Hoàng Thị Thanh - 42E 4 CNTT Trang . ứng dụng Công nghệ Gis trong việc xây dựng bản đồ số thành phố Vinh tỉnh Nghệ An để nghiên cứu. Kèm theo lý thuyết có chơng trình ứng dụng mô tả bản đồ. ứng dụng công nghệ GIS trong việc xây dựng bản đồ số thành phố Vinh Tỉnh Nghệ An Qui trình công nghệ số hoá và biên tập Bản đồ SVTH: Hoàng Thị Thanh - 42E