Thạc Sĩ Nghiên cứu xác lập cơ sở khoa học thành lập dữ liệu bản đồ địa hình phục vụ mục đích quân sự từ cơ s

MỤCLỤC
LỜI CAM ĐOAN i
MỤC LỤC . ii
DANH MỤC CÁC CHỮVIẾT TẮT iv
DANH MỤC CÁC BẢNG v
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, HÌNH ẢNH vi
DANH MỤC CÁC PHỤLỤC . ix
MỞ ĐẦU .1
1. Tính cấp thiết của đềtài .1
2. Mục đích nghiên cứu .2
3. Đối tượng nghiêncứu 2
4. Phạmvinghiêncứu .2
5. Nội dung nghiên cứu .3
6. Phương pháp nghiêncứu: 3
7. Ý nghĩa khoa học vàthực tiễn của luận án 4
8. Những luận điểmbảo vệcủa luận án 5
9. Những điểmmới của luận án .5
10. Cấu trúc của luận án 5
CHƯƠNG 1. T ỔNG QUAN T Ì NH HÌ NH NGHI ÊNCỨU XÂYDỰNG VÀCẬP NH ẬT CƠ
S Ở DỮ LI Ệ UBẢN ĐỒ ĐỊA HÌ NH TR ONGNƯỚC VÀ T RÊ N TH Ế GI ỚI 6
1.1. Tình hình xâydựng cơsởdữliệu bản đồ .6
1.2. Tình hình cập nhậtcơsởdữliệu từ ảnh viễn thám 19
1.3. Quản lý và chia sẻdữliệu quân sự . 25
1.4. Những vấn đề được giải quyếttrong luận án . 26
CHƯƠNG 2.CƠSỞ LÝ THUYẾT XÂYDỰNGCƠSỞDỮ LIỆUBẢN ĐỒ ĐỊA
HÌNH QUÂN SỰ 28
2.1. Khái niệmcơsởdữliệu bản đồ địa hình quân sựcủa Việt Nam . 28
2.2. Khái quát lý thuyếtnền trong xâydựng và cập nhật cơsởdữliệubản đồ 32
2.3. Xâydựngcơsởdữliệu . 35
iii
2.4. Cập nhật cơsởdữ liệu bằng ảnh viễn thám 51
CHƯƠNG 3. GIẢI PHÁPKỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ XÂYDỰNGCƠSỞDỮ
LIỆU BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH QUÂN SỰ . 62
3.1. Lựa chọn công nghệ 62
3.2. Quytrình công nghệ . 63
3.3. Chuyển đổi, chuẩnhóa dữliệu vàbổsungcấu trúc dữliệu . 66
3.4. Tổng quát hóatrong xâydựng cơsởdữliệu dẫn xuất . 69
3.5. Trình bàybản đồ các tỷlệ 73
3.6. Bộquytắc trình bàytự động 74
3.7.Cập nhậtcơsởdữ liệu bằng ảnh viễn thám 79
3.8. Nguyên tắc nhận dạng đối tượngbằng mãhóa trong cơsởdữliệu . 89
3.9. Xâydựng phầnmềm quản lý, chiasẻ và khai tháccơsởdữ liệubản đồ địa
hình quânsự . 90
CHƯƠNG 4. THỬ NGHIỆM GIẢI PHÁPKỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ XÂY
DỰNG VÀCẬP NHẬT CƠSỞDỮLIỆU BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH QUÂN SỰ . 97
4.1. Xâydựng côngcụtổng quát hóatự động CSDL cáctỷlệ 1:25.000, 1:50.000
từCSDL tỷlệ1:10.000 98
4.2. XâydựngBộ quytắc trình bàybản đồ địa hình quânsựtỷlệ 1:10.000,
1:25.000 và 1:50.000 từCSDL nền địa lý quân sựtỷlệ1:10.000 101
4.3. Xâydựngcác mẫuCSDL vàtrình bàybản đồ chocácdạng địahì nh đặc tr ưng 105
4.4. Chiết tách đốitượng địa lý từ ảnh viễn thám VNREDSAT-1 107
4.5. Thửnghiệm tổnghợp các giải pháp chomột khu vực . 113
4.6.Tổ chứcnội dung thông tinbản đồ trong phầnmềm quản lý, chiasẻ và khai
thác cơsởdữliệu bản đồ địa hìnhquân sự . 117
KẾT LUẬN VÀ KIẾNNGHỊ . 120
DANHMỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOAHỌCCỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNGBỐ
CÓ LIÊN QUANTỚI LUẬN ÁN 122
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 123
PHỤLỤC 129
iv
DANHMỤC CÁC CHỮ VIẾTTẮT
ArcSDE GDB ArcSDE Geodatabase - CSDL không gian địa lýdạng quanhệ đa
người dùng có khảnănglưu trữdữ liệu địa lýlớn, cósửdụng các
hệquản trị quản trị CSDL nhưOracle 10g haySQL Server
CSDL Cơsởdữliệu
DCM Digital Catorghaphic Model - Mô hìnhsốbản đồ
DLM Digital Lanscape Model - Mô hìnhsốcảnh quan
GIS Geographic Information System -Hệ thống thông tin địa lý
GPS Global Positioning System-Hệ thống địnhvị toàn cầu
HTML HyperText Markup Language - Ngôn ngữ đánhdấu siêuvănbản
được dùng để thiết kếcác trang Web
SQL Structured Query Language - Ngôn ngữ truyvấncấu trúc được
dùng đểtruycập CSDL.
TQH Tổng quát hóa
v
DANHMỤC CÁCBẢNG
Bảng 1-1. So sánh trúc thông tin chủ đềcủa CSDLnền địa lý quốc gia và CSDL
nền địa lý quân sự 11
Bảng 1-2. Thống kêsốlượng đốitượng địa lý thuộc cácchủ đềtrong CSDLnền địa
lý quốc gia và CSDL nền địa lý quân sự . 12
Bảng 2-1. Các đốitượng địa lý làmục tiêu quân sự . 30
Bảng 2-2. Phân loại hoạt độngtổngquát hóadữ liệu đối tượngkhông códạngmạng
lưới 42
Bảng 2-3. Phân loại các hoạt độngtổng quát hóa trong biên tập bản đồ 47
Bảng 2-4. Đánh giá khảnăngsửdụngmộtsốtư liệu ảnhvệ tinh quanghọc phổ biến
đểcập nhật CSDL và bản đồ địa hình quân sự . 60
Bảng 3-1.Bảng ánhxạ các đốitượng chuyển đổi mã, loại đốitượng,gộp đốitượng
khi chuyểntừCSDLnền địa lý quốc gia sang CSDL nền địa lý quânsự 66
Bảng 3-2. Thống kê các trường thông tin bổ sung vào CSDL nền địa lý quân sự . 68
Bảng 3-3. Thống kê cáclớp đốitượng loạibỏtừ CSDLnền địa lý khi chiết tách
CSDL bản đồ địa hình . 69
Bảng 3-4.Bảng ánh xạ chủ đềCơsở đo đạc chomục đích trình bàybản đồ . 78
Bảng 3-5.Tổng hợp các thành phần phát triển phầnmềm . 90
Bảng4-1.Kết quảth ửnghiệmBộ ký hiệu cáctỷ l ệ 1:10.000, 1:25.000 và 1:50.000 . 101
Bảng 4-2. Thống kêkết quả thử nghiệm thiếtkếtậphợp các quytắc trình bàytự
động . 104
vi
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, HÌNH ẢNH
Hình 1-1. Mô hình thành lập bản đồtừcơsởdữliệu của Mỹ [50], [58] 7
Hình 1-2. Mô hình thành lập bản đồtừcơsởdữliệu của Pháp [50] 8
Hình 1-3. Mô hình thành lập bản đồtừcơsởdữliệu của Đức [50] .9
Hình1-4.Môhì nh thànhlập bản đồ địa hình quânsự vàcơsởdữ liệu của Việt Nam . 12
Hình 1-5. Giải pháp trình bàybản đồcủa ESRI (Mỹ) [58] 18
Hình 1-6. Quytrình cập nhật bản đồvà cơsởdữliệu nền địa lý trongnước . 21
Hình 1-7.Sơ đồ quy trình phát hiện thay đổibằng ảnh viễn thám phụcvụcập nhật
cơsởdữliệuvà bản đồ [54] 23
Hình 2-1.Một số ứng dụng của hệ thống bản đồ địa hình quân sự 29
Hình 2-2. Các trườnghợp xảyra khi phânloạitheo phổ[38] 35
Hình 2-3. Mô hình tổng quát hoá của Gruenrich [63] 40
Hình 2-4. Mô hình tổng quát hóa đềxuất . 41
Hình 2-5. Đồthị phảnxạquang phổcủa thực vật, đất và nước [38] 52
Hình 2-6. Minh họamục tiêu quânsựtrên ảnh viễn thám[15] 54
Hình 3-1.Sơ đồ quytrình công nghệxâydựngCSDL bản đồ địa hìnhquân sự . 63
Hình 3-2.Sơ đồ phân tích chuỗi thao tác trong xâydựng cơsởdữliệudẫn xuất 70
Hình 3-3.Sơ đồ hoạt động tổng quát hóa theo phương pháprời rạc 71
Hình 3-4. Mi nh họachỉ nh khe để đảmbảohợp đi ệu giữa th ủy hệvà bình độsau TQH . 72
Hình 3-5.Sơ đồ hoạt động tổng quát hóa theo phương pháptương táctổng hợp 73
Hình3-6.Mi nhhọa t hao tác kích hoạtkhuvực tác độngTQH trực tiếptừ màn hình 73
Hình 3-7.Sơ đồ trình bàybản đồ địa hình quân sựtừcơsởdữliệu 74
Hình 3-8.Sơ đồkhái niệmKỹthuật trình bày 75
Hình 3-9.Sơ đồkhái niệm Chỉthị trình bày . 75
Hình 3-10.Sơ đồkhái niệmDanhmục trình bày . 76
Hình 3-11.Sơ đồkhái niệmTrìnhbàybản đồ 76
Hình 3-12.Sơ đồquy trình xâydựngtập hợp các quytắc trình bàytự động . 77
Hình3-13.Sơ đồ quy trình côngnghệcập nhật đối tượng địa lýtừ ảnh viễn thám . 79
Hình 3-14.Sơ đồquy trình công nghệnắn ảnh 80
vii
Hình 3-15. Sơ đồquy trình chi ết t ách đối t ượng, l ớp đối t ượng địalý t ừ ảnh viễn thám . 82
Hình3-16. Minhhọa các trườnghợp vectorhóa t heo hàm đa th ứcbậc 1, 2và 5 [49] 86
Hình 3-17. Minhhọa vector hóa đốitượng các trườnghợp trịsố γbằng 0.1, 10 và
100 [49] . 87
Hình 3-18.Minhhọamẫu khóa giải đoán 88
Hình 3-19.Minhhọa quản lý mã định danh chủ đềvà phiên bản trình bày . 89
Hình 3-20.Minhhọa quản lý mã định danh đối tượng nội dung bản đồ 89
Hình 3-21.Sơ đồthiếtkếcác phânhệcủa phầnmềm 93
Hình 3-22.Lưu đồthao tác với bản đồ . 95
Hình 3-23.Lưu đồthao tác với bình đồ ảnh . 95
Hình 4-1. Minhhọalưu đồ và côngcụtổng quát hóa đốitượng TimDuongBo được
thiết kếtrên modul Model Builder(ArcGIS) 99
Hình 4-2. Minh họa Bộký hiệu trình bàybản đồphục vụin giấy . 102
Hình 4-3. Minh họa Bộký hiệu trình bày bản đồ phục vụtra c ứu thông tint ừ màn hình 102
Hình 4-4. Minh họa các lớp thông tin trong CSDL trình bàytự động 103
Hình 4-5. Minh họa tậphợp các quytắc trình bàytự động 103
Hình 4-6. Minh họa cấu trúc thông tinmẫu trình bày . 104
Hình 4-7. Trực ảnh VNREDSAT-1 khu vực thửnghiệm . 107
Hình 4-8. Minh họa kếtquảchiết tách đối tượng theo ảnh tổhợp Đỏ-Lục-Lam . 108
Hình 4-9. Minhhọa ảnh khácbiệtcủa chỉsốthựcvậtbằng hàmtăngtỷlệ giữa kênh
Đỏvà Lục 108
Hình 4-10.Minhhọa kết quảphân loại theo ảnh tổhợp Đỏ-Lục-Lam 109
Hình 4-11. Minhhọakết quả chiết tách đốitượng theo ảnhtổhợpCậnhồng ngoại-Đỏ-Lam . 109
Hình 4-12. Minhhọakết quả chiết táchdữ liệutừ ảnh khác biệt chỉsố thựcvậtbằng
hàmtăng tỷlệgiữa kênh Cận hồng ngoại và Đỏ 110
Hình 4-13. Minhhọakết quả chiết tách nhóm đốitượngtừ ảnhtổhợpCậnhồng
ngoại-Đỏ-Lam . 110
Hình 4-14.Minhhọa phân đoạn đối tượng vàgộp đối tượng theo kênh Lục 110
viii
Hình 4-15.Minhhọa kết quảchiết tách dữliệu theo kênhLục 111
Hình 4-16. Minh họa phâ n đọan đối t ượng và gộp đối t ượng theo kênh Cậnhồng ngoại 111
Hình 4-17.Minhhọa kết quảchiết tách dữliệu theo kênhCận hồng ngoại 111
Hình 4-18.So sánh dữ liệu chiết tách từ ảnh với bản đồtỷlệ1:10.000 . 112
Hình4-19. Minhhọa hình ảnh tr ước và sauTQHdữli ệu trongkhu vực thử nghiệm 114
Hình 4-20.Minhhọa trực ảnh tổhợpmầu 115
Hình 4-21.Minhhọa cập nhật khuquân sựtheo ảnh vệtinh SPOT5 115
Hình4-22. Minhhoạsảnphẩmbản đồ phụcvụin ra giấy từcơsởdữ liệunền địa lý 116
Hình 4-23.Minhbản đồcũtheo công nghệ đồhọa với sản phẩm thử nghiệm 116
Hình 4-24.Minhhọa cácmức quan sátkhác nhau của dữliệumạng giao thông 118
Hình4-25. Minhhọa tíchhợp cơsởdữli ệubản đồ địahì nh quânsựtỷ lệ 1:10. 000 118
Hình 4-26.Minhhọa tích hợp bình đồ ảnh vệ tinh Landsat độphân giải 30m 119
ix
DANHMỤC CÁC PHỤLỤC
Phụlục 1: Phân tích quan hệkhông gian giữa các đối tượng trước và sau TQH . 129
Phụlục 2: Phân loại cấp độquan trọng của đối tượng tronglàmgiàudữliệu . 131
Phụlục 3: Cáckết quả nghiêncứu liên quan đếnxâydựng côngcụ TQHtự động 132
Phụlục 4:Mẫu biểu thị cácdạng địa hình đặc trưng theoBộ quytắc trình bàytự
động các tỷlệ 141
Phụlục 5: Thống kêsố đốitượngtr ước và sauTQH từtỷ lệ 1:10.000 sang1: 25.000 146
Phụlục 6:Bảng thống kêsố đốitượngbản đồ trình bàytự động chobản đồtỷlệ
1:25.000 khu vực thử nghiệm . 147
Phụlục 7:Bảng thốngkê cáclỗidữ liệucần được chuẩn hóa trước và sau TQH 148
Phụlục 8: Giới thiệu một số t ínhnăngchínhcủa phầnmềmquản l ý, chia s ẻdữli ệu . 149
1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiếtcủa đềtài
Bản đồhọc làmộtlĩnhvực khoahọc xuất hiệnrấtsớm trongnềnvăn minh
nhân loại. Trải quamột quá trìnhlịchsử phát triển lâu dài, ngày naybản đồhọc đã
vươn lên trở thànhmột ngành khoahọc độclập, liên quan đến nhiều ngành khoahọc
khác nhausửdụng mô hìnhbản đồ. Nhữngdấumốc phát triểncủa ngành khoahọc
bản đồ thường đượcgắn liềnvớisự phát triểnvượtbậccủa Khoahọc - Công nghệ,
yếu tố làm thay đổi về chất trong phương thức sản xuấtcũng nhưsửdụng bản đồ.
Trước đây, cácbản đồ giấytừng có vai tròvừa làcơsởdữ liệu (CSDL)
thông tin,vừa là phương tiện truyền đạt thông tin. Tuy nhiên, cùngvớisự phát triển
các ứngdụngcủa công nghệbản đồsố vàHệ thông tin địa lý (Geographic
Information System - GIS), việc quản lýdữ liệu và trình bàybản đồ đã cósự phân
chia rõ ràngvềmặtvật lý. Theo đó,một trong những chứcnăng chínhcủa CSDL
bản đồ là quản lýdữ liệu chomục đíchsản xuấtbản đồ. Khi đặt trongmộthệ quản
trịCSDL không gian, CSDL vàbản đồ liên kết với nhau thànhmột thểthống nhất.
Tại Việt Nam hiện nay,bản đồ địa hình nói chung,bản đồ địa hình phụcvụ
mục đích quânsự (gọitắt làbản đồ địa hình quânsự) nói riêng,cơbảnvẫn được
thànhlậptừ các phầnmềm đồhọa thuần túy.Mộtsố ít cácsản phẩm trong đó đã có
nhữngbước tiếpcậnvới công nghệ GIS nhưngvẫn còntồntại nhiềuhạn chếtừ
hình thức thể hiện đến việc quản lý và ứngdụng. Đặc biệt phảikể đến nhữngbất
cập khicần cài đặtdữ liệu trên các thiếtbị quânsự hiện đại, đòihỏi phải thiếtlậphệ
thống địnhvị,dẫn đường,dẫnhướng, các bài toánvề chuyển đổi địnhdạng, đồng
bộ hóadữ liệu mang tính chuyêndụng cao. Theo đó, việc nghiêncứu xáclậpcơsở
khoahọcvề xâydựng CSDLbản đồ địa hình quânsự hiện đại cho Việt Nam làcần
thiết nhằm đáp ứng các yêu cầu trên.
Trên thựctế, giải phápsửdụng CSDLnền địa lý quốc gia phủ trùm đamục
đích, đểdẫn xuất ra các CSDL cho cácmục đích khác nhau, trong đó cómục đích
Quốc phòng – An ninh, đã được các quốc gia tiên tiến trên thế giớilựa chọn và thành
2
công. Dovậy, CSDLbản đồ địa hình quânsự Việt Namcũngcầnlựa chọn giải pháp
xâydựngtừ CSDLnền địa lý quốc gia phủ trùm. Tuy nhiên, điểm khác biệtcơbản
giữa các CSDL phụcvụmục đích quânsựvới CSDLnền địa lý quốc gia làhệ thống
mã hóa đối tượng và có thêm cácdữ liệu địa lý làmục tiêu quânsự. Cácmục tiêu quân
sự thường ít được thu thập trong CSDLnền địa lý quốc giabởi các lý dovềmục đích
sửdụng vàbảomật thông tin. Thựctế, trong CSDLnền địa lý quânsự được xâydựng
từbản đồ địa hình quânsự (giai đoạn nhữngnămtừ 2008 đến 2013), các đốitượng địa
lý quânsự làmục tiêu quânsựcũng chưa được xâydựng đầy đủ. Nguyên nhân làtư
liệu ảnh hàng không dùng để thànhlậpbản đồ địa hình quânsự trước đây thườngbị
xóa cácmục tiêu quânsự trước khi đưa vàosản xuất. Vìvậy, khi xâydựng CSDLbản
đồquânsựtừ CSDLnền địa lý quốc gia phải bổ sung kịp thời cácdữ liệu địa lý làmục
tiêu quânsự, song songvới việccập nhật các đốitượng địa lý biến động theo thời gian.
Trong đó,với đặc thùphạmvibao quátrộng, tầnxuất cung cấpthông tinnhanh, tư liệu
viễnthám đượccoilàmộttrong những kênh thu thậpthông tin địa lý hiệuquả nhất. Do
đó,cần thiết phải nghiêncứu xáclậpcơsở khoahọc giải đoán đốitượng địa lý quânsự
từ ảnh viễn thám chomục đíchcập nhật CSDLbản đồ địa hình quânsự.
Từ cácvấn đềcấp thiết nêu trên, nghiêncứu sinh đãlựa chọn đề tài:
“Nghiêncứu xáclậpcơsở khoahọc thànhlậpdữ liệubản đồ địa hình phụcvụ
mục đích quân sựtừ CSDL nền địa lývà ảnh viễn thám”.
2. Mục đích nghiên cứu
Mục đích nghiêncứuvề lý thuyết nhằm làm sángtỏcơsở khoahọcvề xây
dựng CSDLbản đồ địa hình quânsự Việt Nam trêncơsở ứngdụng công nghệ GIS,
bản đồsố và viễn thám. Các thử nghiệm được thực hiện theo giải phápkỹ thuật –
công nghệ đềxuất, nhằm kiểmchứnglại cơsởlý thuyết đã nghiên cứu.
3. Đối tượngnghiên cứu
Đốitượng nghiêncứu là CSDLbản đồ địa hình quânsự Việt Namtỷlệtừ
1:10.000 đến 1:50.000trên các khíacạnh xâydựng, hiển thị vàcập nhật.
4. Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi khoahọc: nghiêncứu xáclập mô hìnhcấu trúc, quy trình xâydựng
3
vàcập nhật CSDLbản đồ địa hình quânsự trêncơsởlấymẫu đốivới cáctỷlệ
1:10.000, 1:25.000 và 1:50.000.
Phạm vi địa lý: nghiêncứutập trung cho cácdạng địa hình đặc trưng trong
phạm vi lãnh thổ Việt Nam có ảnhhưởng đếnmục đích quânsự baogồm: địa hình
núi, đồngbằng và đồngbằng ven biển, vùng biển đảo, khu dâncư kiểu đô thị, khu
dân cưkiểu nôngthôn.
5. Nội dung nghiên cứu
* Lý thuyết
- Nghiêncứu xáclậpcơsở khoahọc hoàn thiệncấu trúc CSDLnền địa lý
nhằm đảmbảo chức năng của CSDL đồ địa hình quân sự.
- Nghiêncứucơsở khoahọc xâydựng và trình bàybản đồ địa hình quânsựtừ
CSDL nền địa lý.
- Nghiêncứucơsở khoahọc chiết táchdữ liệu địa lý quânsựtừ ảnh viễn thám
cho mục đíchcập nhật CSDL.
* Thử nghiệm
-Thử nghiệmxâydựng các mô hình TQH,Bộ quytắc trình bàybản đồ và kiểm
chứngbằng cácmẫu địa hình đặc trưng(địa hình vùng dâncư kiểu nông thôn, dâncư
kiểu đô thị, núi cao, venbiển và biển đảo) và 01 mảnhbản đồ theo quy trình đề xuất.
- Thử nghiệm giải đoán và chiết tách đốitượng địa lýbằngtư liệu ảnh viễn
thám(VNREDSat-1, SPOT5) cho mục đích cập nhật CSDL.
- Thửnghiệmquản lý, c hia s ẻ CSDL bằng việc xây dựng phần mềmchuy ên dụng.
6. Phương pháp nghiên cứu:
Phương phápkế thừa, nghiêncứu tài liệu: trên thựctế, các nghiêncứuvề
cơsở khoahọc xâydựng CSDLnền địa lý và thànhlậpbản đồ địa hìnhtừ CSDL
nói chung đã có, nhưng các nghiêncứu có liên quan cholĩnhvực quânsựcủa Việt
Nam cònrấthạn chế. Phương phápkế thừa, nghiêncứu tài liệu giúp nghiêncứu
sinh tìm hiểu,củngcố, phát triểnvềcơsở khoahọc, phương pháp và công nghệ
thuộc cácvấn đề liên quan đếnnội dung nghiêncứu. Đồng thời, phương pháp này
cũnghỗ trợ khảnăng phân tích, đánh giá các khíacạnh khoahọc, công nghệ để đi
4
đến đềxuất những luận điểm, giải pháp vàkết luận phù hợp với đềtài nghiên cứu.
Phương phápBản đồ: trongnội dung trình bàycủa luận án, phương pháp
bản đồ đượcvậndụng cho xâydựng mô hình CSDLbản đồ địa hình quânsự. Điều
nàycũng được thể hiện trong nghiêncứu xâydựng các mô hìnhtổng quát hoá và
trình bàybản đồ địa hình quânsự. Trong đó, các nguyêntắc chungvề biêntậpbản
đồ đã đượcsửdụng làmcơsở để xâydựng các nguyêntắc trình bàytự độngbản đồ
địa hình quân sựtừCSDL nền địa lý.
Phương pháp GIS:một phương pháp có ưu thếvượt trội sovới các phương
pháp khácvề khảnăngtìm kiếm và phân tíchdữ liệu không gian. Vìvậy, Phương pháp
GIS đã đượcsửdụng để xáclập nguyêntắc xâydựng mô hình TQH phùhợpvới đặc
điểmdữ liệu, chiết tách thông tin phụcvụ trình bàybản đồ địa hìnhtừ CSDL và phát
hiện biến động cho mục đíchcập nhật CSDLnền địa lý trongnội dungluận án.
Phương pháp viễn thám: cho phép nghiêncứu, thu thậpthông tinvềmột đối
tượng,sựvậttừ xa. Phương pháp này được ứngdụng trong quá trình giải đoán hoặc
phân loại đốitượng địa lý quânsựtừtư liệu ảnh viễn thám chomục đíchcập nhật
CSDL bản đồ địa hình quânsự.
7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
* Ý nghĩakhoahọc của luận án
Các nghiêncứu trình bày trong lu ận án đã góp phần th ống nhất cơsở khoahọc
t rong xây dựng CSDLbản đồ địa hì nh quânsự t heo công nghệ GIS,bản đồsố và viễn
t hám, phùhợpvới điều kiện th ựctếcủa ngành Địa hình quânsự Việt Nam. Các nghiên
cứucũng đã khẳng định việccập nhật đối tượng địa lý quânsựtừ ảnh viễn thámkết hợp
với các nguồn tư liệu khác cho CSDLbản đồ địa hì nh quân sự l à không thểthi ếu. Những
đóng gópcủa luận ánvềlý t huy ết và thực nghiệm có thể được sửdụng làmcơsở để phát
t riển cho cácdạngsảnphẩmCSDLbản đồ địa hì nh theo mục đí chkhác nhau.
* Ý nghĩathực tiễn của luận án
Cáckết quả nghi êncứu là cơsở để chuy ển đổi mô hình t hànhlậpbản đồ địa
hình quânsự Việt Namtừ công nghệ ứngdụng phầnmềm đồhọa sang công nghệ GIS.
Các nguy êntắclựa chọn,sửdụngtư li ệu ảnh viễn thám, ứngdụng phương pháp giải
5
đoánkết hợpvới phân lo ại đối tượngtừ ảnh viễn t hám đảmbảo độ chính xác, độ t incậy
và phùhợpmục đíchcậpnhật dữ liệu địalýquânsự choCSDLbản đồ địa hình quânsự.
8. Những luận điểmbảo vệcủa luận án
1. CSDLbản đồ địa hình quânsựcó thểtổchức ởdạng mô hình trong CSDL
nền địa lý quânsự trêncơsởbổ sungcấu trúcdữ liệu, xâydựng mô hình TQH và
trình bàybản đồ đảm bảo chất lượngdữliệu gốc.
2. Các đốitượng địa lý quânsự có thể đượccập nhật trực tiếp vào CSDLbản
đồ địa hình quânsự khikếthợp giữa kiến thức giải đoánmục tiêu quânsự vàkỹ
thuật xửlý ảnhsố.
9. Những điểmmớicủa luận án
1. Xáclập đượccơsở khoahọcvề mô hìnhcấu trúc CSDLbản đồ địa hình
quân sựViệt Namtrêncơsởbổ sung cấu trúc cho CSDLnền địa lý quân sự.
2. Xâydựng đượchệ thống giải pháp xâydựng CSDLbản đồ địa hình quân
sự cáctỷlệbằng các côngcụ TQH theo chuỗi thao táctự động khi xâydựng CSDL
dẫn xuất,Bộ quytắc trình bàytự động trong biêntậpbản đồ địa hình quânsự và
quytrình chiết tách đốitượng địa lý quân sự chomục đích cập nhật.
3. Xâydựng được phầnmềm quản lý, chiasẻdữ liệubản đồ địa hình quânsự,
góp phầnhỗ trợ khai thác thông tin địa hình hiệu quả,mởrộngtới nhiều đốitượng có
trình độ tin học và công nghệ khác nhau trong quân đội.
10. Cấu trúc của luận án
Ngoài phầnMở đầu,Kết luận và kiến nghị, Tài liệu tham khảo, Phụlục,nội
dụng luận án được trìnhbàytrong 04 chương như sau:
Chương 1.Tổng quan tình hình nghiêncứu xâydựng vàcập nhật CSDLbản đồ địa
hình trongnước vàtrên thế giới.
Chương 2.Cơsở lý thuyết xâydựng và cập nhật CSDLbản đồ địa hình quânsự
Chương 3. Giải phápKỹ thuật – Công nghệ xâydựng vàcập nhật CSDLbản đồ địa
hình quânsự
Chương 4. Thử nghiệm giải phápKỹ thuật – Công nghệ trong xâydựng vàcập nhậtcơ
sởdữliệubản đồ địa hình quânsự.
6
CHƠNG 1.
TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊNCỨU XÂYDỰNG VÀCẬP NHẬT
CƠSỞDỮ LIỆUBẢN ĐỒ ĐỊA HÌ NH TRONGNỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI
Mục tiêu chiếnlượccủa nhiềutổ chứcbản đồ trên thế giới là xâydựngmột
CSDL dùng chung duy nhất, đượccập nhật thường xuyên,từ đótự độngdẫn xuất ra
cácsản phẩmbản đồsố. Tuy nhiên, việc trình bàytự động các loạibản đồ theo cáctỷ
lệ khác nhautừmột CSDL dùng chung duy nhất, hay việcxử lý ảnhsố chomục đích
cập nhật CSDL địa lý đòihỏi phảivượt qua những thách thứcvềsự phát triểncủa
công nghệ ứngdụng hiện có.
1.1. Tìnhhình xâydựng cơsởdữliệu bản đồ
1.1.1. Thực trạng xâydựng cơsởdữ liệu bản đồ
* Trên thếgiới
Do nhữnghạn chếvề công nghệ trình bàybản đồtừ CSDL, giải pháp được đa
số các quốc gialựa chọn hiện nay là xâydựngmột CSDL chuyên biệt chomục đích
sản xuấtbản đồ. CSDL này cóbản chất là mô hìnhbản đồsố (Digital Catorghaphic
Model), môtả cáclớpdữ liệu địa lý thuộcnội dung trình bàybản đồ. Nó có thể được
dẫn xuấttừ CSDLnền địa lýtỷlệtương ứng hoặcbằngtỷlệbản đồcần thànhlập,
theo phương pháp TQHbản đồ hoặc được xâydựng từcácbản đồsố có trước.
Cần phân biệt CSDLsửdụng đểsản xuấtbản đồ (gọitắt là CSDLbản đồ)
với CSDL nền địa lý. CSDL nền địalý cóbản chất là mô hình cảnh quan số(Digital
Lanscape Model), môtảvề đặc điểm địa hình lãnh thổ(đốitượng địa lý, mô hìnhsố
độ cao, ảnh viễn thám)với cácmức chi tiết và độ chính xác khác nhau, đượcgắn
vớimộthệ thống chuyên gia để thực hiện các bài toán phân tích không gian. Ở các
tỷlệ khác nhau, CSDL này thường đượcdẫn xuấttừ CSDLnền địa lý có độ chính
xác vàmức độ chi tiết cao nhất bằng phương pháp TQHdữliệu.
Tuy nhiên, với cáchtổ chức như trên hiệnvẫn đangtồntạimộtsốvấn đề khó
khăn trong đồngbộdữ li ệu t oànhệ th ống. Đó l à khối lượng công việccập nhật quálớn
và phải th ực hiện đồng th ời cho các CSDL theomột trong hai phương pháp TQHdữ liệu
7
hoặc TQHbản đồ.Mặt khác, do nhucầusửdụng th ựctế, CSDLbản đồ đượccập nhật
th ườngxuy ên nên dữ liệuth ườngmới hơn so với CSDLnền địa l ý [41], [48], [58], [59].
Hiện nay,Mỹ làmột trong những quốc giadẫn đầuvề ứngdụng công nghệ
ARCGIS trong xâydựng CSDL và thành lậpbản đồ. CSDL nền địa lý đượctổ chức
theo ba cấp: CSDLnền địa lýcómức độchi tiết và độchínhxác cao (DLMmứcchi
tiết), trung bình (DMLmức trung bình) và thấp (DLMmức khái quát). CSDLbản
đồsố được xâydựng cótỷlệtương ứngvớitỷlệbản đồcần thànhlập. CSDL này
baogồm các thành phần:dữ liệu không gian,dữ liệu thuộc tính đượctổ chức theo
cấu trúc mộtgói Geodatabase riêng biệt và được gắnkèm vớitệp trình bày thôngtin
bản đồtương ứng [50], [58].
Hình 1-1. Mô hình thành lập bản đồtừcơsởdữliệu của Mỹ [50], [58]
Pháp làmột trong những quốc giasớm đi đầu tronglĩnhvực phát triển các
côngcụ TQH và trình bàybản đồtừ CSDLvới phầnmềm phát triểntựlập
DataDraw. Hiện nay,CụcBản đồ quốc gia Pháp duy trì haibộ CSDL là BDTopo và
BDCarto. Trong đó, BDTopo là bộ CSDL có độ chính xác 1m, được xâydựngtừ
Môhình thế
giới thực
Lựa chọn,
trừutượng
Lựa chọn,
trừutượng
Chiết t ách, kh ái quát hó a
thôn g tin
Trình bàybản đồ
Chiết t ách, kh ái quát hó a
thôn g tin
Trình bàybản đồ
Chiết t ách, kh ái quát hó a
thôn g tin
Trình bàybản đồ
Chiết t ách thôn g tin
khôn g gi an
Trình bàybản đồ
1:250.000
Atlas
1:100.000
1:50.000
1:10.000
Atlas
TQH mô hình
CSDL
nền địa lý
TQHbản đồ
Sảnphẩm
bản đồ
CSDL
bản đồ
DCM_1 : 250. 000
DCM_1 : 100. 000
DCM_1 : 50. 000
DCM_1 : 10. 000
DLM
mức khái quát
DLM
mức trung bình
DLM
mức chi tiết
8
kết quả đovẽ ảnh hàng không,sửdụng để thànhlậpbản đồ địa hìnhtỷlệ 1:10.000
và 1:25.000. BDCarto là CSDLvới độ chính xác 10m, được xâydựngtừbản đồ địa
hìnhtỷlệ 1:50.000,sửdụng đểsản xuấtbản đồ địa hìnhtỷlệ 1:100.000, 1:120.000
và 1:250.000. CSDLbản đồ (DCM) đượcdẫn xuấttừ haibộdữ liệu trênbằng
phương pháp TQHbản đồ vàtổ chức theo phạm vitừngmảnhtương ứngvớitừng
tỷlệ. Giữa các CSDL độclập chưa được xâydựng cácmối liênkết. Do đó, Pháp
hiện đang xâydựng giải pháp cập nhật tự độngdữliệu tronghệthống[42], [50].
CSDLnền địa lý CSDLbản đồ Sản phẩm bản đồ
Hình 1-2. Mô hình thành lập bản đồtừcơsởdữliệu của Pháp [50]
Đức làmột quốc gia đang códự ánhướng đến đổimới toàn diện mô hìnhsản
xuấtbản đồ theo côngnghệ GIS,trêncơsở xâydựng mô hình luồngcông việc (dựán
Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen - AdV). Trong mô hìnhcủa Đức,
cơsởdữ liệunền địa lýcơsở (Basic-DLM) phủ trùm lãnh thổ đượcsửdụng đểdẫn
xuất ra CSDLnền địa lýtỷlệ 1:50.000bằng phương pháp TQHdữ liệu. Còn CSDL
nền địa lýtỷlệ 1:250.000 và 1:1.000.000 được nângcấptừ CSDL có tên là JOG250
và IWK1000. Trong đó, JOG250 và IWK1000 có phiênbản đầu tiên đượcsố hóatừ
bản đồ địa hình cótỷlệtương ứng. Các CSDLbản đồ (tỷlệ 1:10.000, 1:25.000,
1:50.000, 1:100.000, 1:250.000 và 1:1.000.000) đượcdẫn xuấttừ CSDLnền địa lý
bằng phương pháp TQHbản đồ.Mục tiêuhướngtớicủa Đức là tiếptục duy trìbộ
CSDL trong môi trường đatỷlệ như trên, nhưng việccập nhật đượctự động hóa
TQH bản đồ Trình bàybản đồ
Bản đồ
(11)
Bản đồ
(1n)
DCM11
DCM1n
BDTopo
Bản đồ
(21)
Bản đồ
(2n)
DCM21
DCM2n
BDCarto
1:10.000
1:25.000
1:100.000
1:120.000
1:250.000
Ảnhhàng
không
Bản đồtỷlệ
1:50.000
9
trongtoàn hệ thống vàvận hànhtheo môhình luồngcông việc (TQHdữ liệu và TQH
bản đồ) thiết kếtrước [50].
CSDLnền địa lý CSDL bả n đồ Bản đồ
Hình 1-3. Mô hình thành lập bản đồtừcơsởdữliệu của Đức [50]
Xétvềvị thế,với vai trò làmột mô hình truyền thông, CSDLbản đồ hiện
nay được tíchhợp vào CSDLhạtầng không giancủa Châu Âu, bang Tây Australia,
Thụy Điển, Singapore . nhằm cungcấptới ngườisửdụng cácdịchvụ thông tin
không gian trênnềnbản đồsố [65], [73], [74], [75]. Còn tronglĩnhvực quânsự, đa
số cácnước cónền quốc phòng tiên tiến trên thế giới đã xâydựng đượcmộthệ
thống C4I (Command, Control, Communications, Computers, Intelligence), để thực
hiện các nhiệmvụ quyết định, kiểm soát, truyền thông,xử lý thông tin, tình báo.
RiêngMỹ đã xâydựnghệ thống C4ISR (Command, Control, Communications,
Computers, Intelligence, Surveillance and Reconnaissance),một trong những mô
hình hiện đại nhất thế giới hiện nay, có thêm chứcnăng giám sát và trinh sát của Bộ
Quốc phòngMỹ.Nềntảng thông tin không giancủahệ thốngmột CSDL dùng
chung baogồmcácloại dữliệu đa dạng, trong đó có CSDL bản đồ [70].
Từ các phân tích trên cho thấy, tuy mô hình xâydựng CSDLtạimỗi quốc
gia đều có điểm chung là được phân chia thành CSDLbản đồ và CSDLnền địa lý
Geodb1:25.000 1:25.000
TQH bản đồ
DLMcơsở Geodb 1:10.000 1:10.000
Trình bày,
biên tập
TQH bản đồ
DLM1:50.000 Geodb1:50.000
Geodb1: 100.000
1:50.000
1:100.000
TQH bản đồ
TQH bản đồ
DLM 1:250.000 Geodb 1: 250.000
Geodb1: 500.000
1:250.000
1:500.000
TQH bản đồ
TQH bản đồ
TQH bản đồ
Trình bày,
biên tập
Trình bày,
biên tập
Trình bày,
biên tập
D L M 1 : 1.00 0 .000 G e od b 1 : 1. 0 00.0 00 1:1.000.000
Trình bày,
biên tập
Trình bày,
biên tập
Trình bày,
biên tập
TQH dữliệu
10
theobản chấtcủa phương pháp TQH, nhưng cách thứctổ chức CSDLtạimỗi quốc
gia có những điểm khác biệt nhất định. Thựctế này phản ánhsự ảnhhưởngcủa
công nghệ ứngdụng trongsản xuấtbản đồ. Đánglưu ý là mô hình xâydựng CSDL
củaMỹbằng phầnmềm ArcGIS, đãtỏ ra có những ưu thếvượt trội sovới các mô
hình khác. Tuy nhiên,tồntạicủa mô hình nàyvẫn làvấn đề chưatối ưu cho việc
cập nhật dữliệu đồngbộtrên toànhệthống.
* Trongnước
Tại Việt Nam, trêncơsở ứngdụng những thànhtựucủa thế giớivề GIS và
bản đồsố, trong nhữngnămgần đây đã có nhữngbước tiến xavề xâydựng, khai
thác, phát triển các ứngdụng CSDL và thành lập bản đồ.
CSDLnền địa lý quốc gia (sản xuấttạiCục Đo đạc vàBản đồ Việt Nam -
Bộ Tài nguyên và Môi trường) được xâydựng ởtỷlệ 1:10.000 phủ trùmcảnước,tỷ
lệ 1:2.000, 1:5.000 các khuvực đô thị, khu công nghiệp và khuvực kinhtế trọng
điểmbằng đovẽ ảnh hàng không, điều tra thực địa và tham khảo các nguồn tài liệu
khác nhưbản đồ địa hình đã có,tài liệu địa giới 364 CT .Nội dungcủa CSDLgồm 7
chủ đề là Cơsở đo đạc, Địa hình, Thủy hệ, Giao thông, Dâncư vàcơsởhạtầng, Biên
giới và địa giới, Phủbềmặt. Tuy nhi ên, việc thànhlậpbản đồ địa hìnhsố phụcvụ in
ra giấytừ CSDLvẫn đang trong giai đoạn nghiêncứu.Hệ thốngbản đồ địa hình
quốc gia cáctỷlệ được thànhlập theo công nghệ đồhọa (phầnmềm MicroStation),
với mô hình CSDL tệp và quản lý độc lậpvới CSDL nền địa lý quốc gia.
Tronglĩnhvực quânsự, để đáp ứng yêucầucấp bách cho chiến tranh công
nghệ cao,CụcBản đồ -BộTổng thammưu đã xây dựng CSDLnền địa lý quânsựtừ
bản đồgốcsố cho cáctỷ lệtừ 1:50.000 đến 1:1.000.000. Vì vậy ,dữ li ệu không gian
mangbản chất củadữ liệubản đồ, cómức độ khái quát, độ chí nh xáctương đươngvới
dữ liệubản đồtỷ lệtương ứng.Nội dung của CSDL nền địa quânsựgồm 8 chủ đề, trong
đó có 7 chủ đề cónội dungtươngtự như CSDLnền địa lý quốc gia, tuy nhi ên có thêm
chủ đề th ứ 8 là Quânsự, để quản l ý các thông t in địa l ý quânsự chuyên biệt .Hệ thống
bản đồ địa quânsự baogồm cáctỷ lệtừ 1: 10. 000 đến 1:1. 000.000, sản xuấtbằng phần
mềm đồhọa MicroStat ion. Đánglưu ý, từnăm 2008 đến 2010, trước những