Thư viện tri thức trực tuyến
Kho tài liệu với 50,000+ tài liệu học thuật
© 2023 Siêu thị PDF - Kho tài liệu học thuật hàng đầu Việt Nam
Nghiên cứu công nghệ thành lập và ứng dụng bản đồ số địa chính trong điều kiện Việt Nam
Nội dung xem thử
Mô tả chi tiết
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ-ĐỊA CHẤT
____________________________________
PHẠM THẾ HUYNH
NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ THÀNH LẬP
VÀ ỨNG DỤNG BẢN ĐỒ SỐ ĐỊA CHÍNH
TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
HÀ NỘI - 2015
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ-ĐỊA CHẤT
____________________________________
PHẠM THẾ HUYNH
NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ THÀNH LẬP
VÀ ỨNG DỤNG BẢN ĐỒ SỐ ĐỊA CHÍNH
TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM
Ngành : Kỹ thuật Trắc địa - Bản đồ
Mã số : 62.52.05.03
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1. PGS. TS. NGUYỄN TRỌNG SAN
2. TS. TRẦN THÙY DƯƠNG
HÀ NỘI - 2015
i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng bản thân tôi. Toàn
bộ quá trình nghiên cứu, các số liệu tính toán, báo cáo và kết quả nghiên cứu
trình bày trong luận án là chính xác và chưa từng được công bố trong công
trình của tác giả nào khác!
Tác giả luận án
Phạm Thế Huynh
ii
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT............................................v
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ...........................................................................vi
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ...............................................................................vii
MỞ ĐẦU ................................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ...................................................................................6
1.1. Công nghệ thành lập và ứng dụng bản đồ số địa chính trên thế giới.............6
1.1.1. Công nghệ thành lập bản đồ số địa chính trên thế giới...........................9
1.1.2. Ứng dụng bản đồ số địa chính trên thế giới..........................................10
1.2. Công nghệ thành lập và ứng dụng bản đồ số địa chính ở Việt Nam ............14
1.2.1. Công nghệ thành lập bản đồ địa chính ở Việt Nam..............................15
1.2.2. Ứng dụng bản đồ số địa chính ở Việt Nam ..........................................17
1.2.3. Đánh giá công nghệ thành lập và ứng dụng bản đồ số địa chính hiện nay
ở Việt Nam ...................................................................................................19
1.2.4. Vấn đề tồn tại cần nghiên cứu..............................................................26
CHƯƠNG 2. GIẢI PHÁP HOÀN THIỆN CÔNG NGHỆ THÀNH LẬP VÀ ỨNG
DỤNG BẢN ĐỒ SỐ ĐỊA CHÍNH TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM..................28
2.1. Xác định giải pháp......................................................................................28
2.2. Chuyển đổi bản đồ địa chính khi thay đổi hệ thống tọa độ..........................28
2.2.1. Giải pháp chuyển đổi từ bản đồ giấy sang bản đồ số............................29
2.2.2. Giải pháp chuyển đổi bản đồ giữa hai hệ thống tọa độ.........................29
2.2.3. Chuyển đổi cơ sở dữ liệu thuộc tính ....................................................30
2.3. Giải pháp chuyên môn hóa công tác nội - ngoại nghiệp..............................32
2.3.1. Giải pháp đề xuất: ...............................................................................33
2.3.2. Hiệu quả của giải pháp ........................................................................36
2.4. Giải pháp lựa chọn mô hình dữ liệu phù hợp quản lý và biên tập ...............37
2.4.1. Mô hình dữ liệu Spaghetti ...................................................................37
2.4.2. Mô hình dữ liệu Topo..........................................................................39
CHƯƠNG 3. SỬ DỤNG CẤU TRÚC DỮ LIỆU DCEL.......................................46
TRONG THÀNH LẬP VÀ ỨNG DỤNG BẢN ĐỒ SỐ ĐỊA CHÍNH...................46
3.1. Một số thuật toán cơ sở ..............................................................................47
3.1.1. Sắp xếp và tìm kiếm ............................................................................47
iii
3.1.2. Xác định điểm nằm ở phía nào của đoạn thẳng....................................49
3.1.3. Kiểm tra giao của hai đoạn thẳng.........................................................50
3.1.4. Kiểm tra điểm nằm trong đa giác.........................................................50
3.1.5. Phân hoạch không gian đối tượng........................................................52
3.1.6. Tính diện tích đại số một đa giác .........................................................54
3.1.7. Xác định góc hợp bởi phương thẳng đứng với đoạn thẳng ...................54
3.2. Thuật toán tạo mô hình Topo sử dụng cấu trúc DCEL................................55
3.2.1. Nhập điểm, sắp xếp và lọc điểm trùng. ................................................55
3.2.2. Xác định các đoạn hở, các đoạn giao nhau...........................................56
3.2.3. Nhập cạnh, sắp xếp, lọc cạnh trùng......................................................58
3.2.4. Xác định thông tin lưu trữ DCEL ........................................................59
3.2.5. Khoanh vùng.......................................................................................60
3.3. Biên tập thửa đất sử dụng cấu trúc DCEL ..................................................62
3.3.1. Tách thửa đất.......................................................................................62
3.3.2. Gộp thửa .............................................................................................65
3.3.3. Thêm bớt đỉnh .....................................................................................66
3.3.4. Tạo đường song song với cạnh chọn....................................................67
3.4. Chồng phủ các vùng sử dụng cấu trúc DCEL .............................................67
3.4.1. Chia cạnh ............................................................................................68
3.4.2. Lát kín một vùng .................................................................................69
3.4.3. Thuật toán chồng phủ ..........................................................................72
3.4.4. Đánh giá thuật toán chồng phủ ............................................................74
3.5. Sử dụng cấu trúc DCEL tạo các ứng dụng bản đồ số địa chính ..................74
3.5.1. Lập hồ sơ địa chính .............................................................................75
3.5.2. Lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất .......................................................75
3.5.3. Lập bản đồ giải phóng mặt bằng..........................................................77
3.5.4. Xây dựng hệ thống địa chính đa mục đích ...........................................77
CHƯƠNG 4. XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM............................79
4.1. Lựa chọn ngôn ngữ lập trình ......................................................................79
4.2. Khái quát về ngôn ngữ lập trình Visual Basic.............................................79
4.3. Xây dựng chương trình thử nghiệm.............................................................84
4.3.1. Giao diện chương trình........................................................................84
4.3.2. Các trình đơn.......................................................................................84
4.3.3. Giải pháp tạo thư viện liên kết động phục vụ xây dựng chương trình...85
iv
4.3.4. Giải pháp tăng tốc độ tính toán của chương trình.................................88
4.3.5. Thử nghiệm chương trình ....................................................................95
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................................104
DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ..................................................... 106
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 107
PHỤ LỤC............................................................................................................111
v
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu Giải thích
BĐĐC Bản đồ địa chính
CSDL Cơ sở dữ liệu
DCEL Doubly Connected Edge List
GCNQSDĐ Giấy chứng nhận quyền sử dụng đất
GIS Hệ thống thông tin địa lý
LIS Hệ thống thông tin đất đai
NMCA National Mapping and Cadastral Agencies
QP Quy phạm
SDI Spatial Data Infrastructure
Topology Mô hình Topo
TT Thông tư
UBND Ủy ban nhân dân
VB Visual Basic
vi
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Danh sách các nước sử dụng công nghệ ESRI ............................ 13
Bảng 2.1. Bảng mô tả đặc trưng của cấu trúc Spaghetti .............................. 38
Bảng 2.2. Bảng dữ liệu thửa đất cấu trúc Winged-edge Topology .............. 40
Bảng 2.3. Bảng danh sách đỉnh................................................................... 42
Bảng 2.4. Bảng danh sách nửa cạnh............................................................ 42
Bảng 2.5. Bảng danh sách vùng .................................................................. 43
Bảng 2.6. Bảng lưu trữ Nodes..................................................................... 44
Bảng 2.7. Bảng lưu trữ Links...................................................................... 44
Bảng 2.8. Bảng lưu trữ vùng....................................................................... 44
Bảng 3.1. Danh sách đoạn thẳng được sắp xếp theo chỉ số đầu mút ............ 58
Bảng 4.1. So sánh tốc độ thực hiện phép toán của các kiểu dữ liệu............. 91
Bảng 4.2. So sánh tốc độ thực hiện các phép toán khác nhau...................... 92
Bảng 4.3. So sánh tốc độ thực hiện khi sử dụng tuỳ chọn biên dịch an toàn 93
vii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Đánh số thửa theo từng khu vực ở Argentina .............................. 11
Hình 1.2. Đánh số thửa trên toàn khu vực ở Malaysia................................. 12
Hình 2.1. Mô tả kiểu lưu trữ Topology ....................................................... 24
Hình 2.2. Sơ đồ quy trình chuyên môn hóa công tác nội - ngoại nghiệp...... 32
Hình 2.3. Minh họa mô hình dữ liệu Spaghetti [32].................................... 38
Hình 2.4. Mô hình cấu trúc Winged-edge Topology ................................... 40
Hình 2.5. Hai thửa đất kề nhau.................................................................... 40
Hình 2.6. Mô hình cấu trúc danh sách cạnh liên kết kép ............................. 41
Hình 2.7. Mô hình cấu trúc dữ liệu Link-Node ........................................... 43
Hình 3.1 . Sắp xếp đánh số hiệu điểm......................................................... 56
Hình 3.2. Các trường hợp cần phát hiện và loại bỏ khi khoanh vùng [13]... 57
Hình 3.3. Xác định thuộc tính DCEL.......................................................... 60
Hình 3.4. Các cạnh thửa đất trước khi chia [14].......................................... 63
Hình 3.5. Hai đầu mút đường chia nằm trên cạnh [14]................................ 64
Hình 3.6. Hai đầu mút đường chia là đỉnh thửa [14] ................................... 64
Hình 3.7. Một đầu mút là đỉnh thửa, một đầu mút nằm trên cạnh [14] ........ 65
Hình 3.8. Gộp thửa [14].............................................................................. 66
Hình 3.9a. Bớt đỉnh thửa v2 [14]................................................................. 66
Hình 3.9b. Thêm đỉnh thửa v4 [14].............................................................. 66
Hình 3.10. Tạo đường song song [14]......................................................... 67
Hình 3.11. Giao nhau của hai cạnh [14]...................................................... 68
Hình 3.12. Nguyên tắc chia cạnh [14]......................................................... 69
Hình 3.13. Xác định vùng giao khi gặp điểm chia [14] ............................... 70
Hình 3.14. Lát kín một vùng khi có giao điểm trên đường biên [14]........... 71
Hình 3.15. Lát kín một vùng khi không có giao điểm trên đường biên [14] 71
Hình 3.16. Sơ đồ thuật toán chồng phủ [14]................................................ 72
viii
Hình 4.1. Các tuỳ chọn biên dịch an toàn.................................................... 82
Hình 4.2. Giao diện chương trình................................................................ 84
Hình 4.3. Trình đơn Tệp ............................................................................. 85
Hình 4.4. Trình đơn vẽ................................................................................ 85
Hình 4.5. Trình đơn Hiển thị....................................................................... 85
Hình 4.5. Trình đơn Tiện ích ...................................................................... 85
Hình 4.6. Chuyển đổi tệp DXF sang KML.................................................. 96
Hình 4.7. Các lớp thông tin chuyển sang KML........................................... 96
Hình 4.8. Hình ảnh bản đồ chuyển sang Google Earth................................ 97
Hình 4.9. Mở bản vẽ ................................................................................... 98
Hình 4.10. Sau khi tạo mô hình Topo ......................................................... 98
Hình 4.11. Nhập thông tin thửa đất từ cơ sở dữ liệu.................................... 99
Hình 4.12. Trước khi gộp thửa.................................................................... 99
Hình 4.13. Sau khi gộp thửa ..................................................................... 100
Hình 4.14. Trước khi chia tách thửa.......................................................... 100
Hình 4.15. Đặt thông số chia tách thửa ..................................................... 101
Hình 4.16. Sau khi chia tách thửa ............................................................. 101
Hình 4.17. Tra cứu thông tin thửa đất ....................................................... 102
Hình 4.18. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất ................................................. 102
1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, việc thành lập bản đồ số nói chung và bản đồ số địa chính nói
riêng đang được triển khai rộng rãi trên cả nước. Tuy nhiên, do chưa có hệ
thống phần mềm xử lý, biên tập một cách hoàn chỉnh, thống nhất; hệ thống
văn bản kỹ thuật cho công tác thành lập bản đồ địa chính thay đổi thường
xuyên nên việc thành lập bản đồ số địa chính còn gặp nhiều khó khăn. Để
thành lập được một bản đồ địa chính số phải thực hiện qua nhiều công đoạn
bằng nhiều phần mềm khác nhau, mỗi đơn vị sản xuất thực hiện theo một quy
trình riêng. Các sản phẩm bản đồ chủ yếu sử dụng phần mềm đồ họa nước
ngoài và các mô đun phần mềm Việt Nam chạy trên các nền đồ họa đó. Trong
giai đoạn hiện nay, khi luật bản quyền được thắt chặt thì việc sử dụng các
phần mềm nước ngoài sẽ đẩy giá thành sản phẩm cao làm cho không phải đơn
vị sản xuất nào cũng có thể thực hiện được. Bên cạnh đó, với dữ liệu không
được chuẩn hóa đồng đều thì khai thác ứng dụng bản đồ số địa chính còn hạn
chế. Chính vì vậy, việc nghiên cứu hoàn thiện công nghệ thành lập và ứng
dụng bản đồ số địa chính trong điều kiện Việt Nam là một yêu cầu cấp thiết,
có ý nghĩa lý luận và thực tiễn cao.
2. Mục đích nghiên cứu của luận án
- Lý thuyết: Đưa ra cơ sở khoa học của các giải pháp hoàn thiện quy
trình công nghệ thành lập và ứng dụng bản đồ số địa chính.
- Thực nghiệm: Xây dựng chương trình thực nghiệm nhằm khẳng định
tính đúng đắn của những giải pháp đề xuất trong luận án trong công tác thành
lập và ứng dụng bản đồ số địa chính.
3. Đối tượng nghiên cứu
- Hệ thống văn bản kỹ thuật về công tác thành lập bản đồ địa chính;
- Công nghệ thành lập bản đồ địa chính qua các thời kỳ;
- Sản phẩm ứng dụng của bản đồ địa chính số.
4. Phạm vi nghiên cứu
2
Phạm vi nghiên cứu của luận án được giới hạn ở Việt Nam về công
nghệ thành lập và ứng dụng bản đồ địa chính số theo phương pháp đo đạc trực
tiếp ngoài thực địa.
5. Nội dung nghiên cứu
- Tìm hiểu quy trình thành lập bản đồ địa chính số từ trước đến nay;
- Đánh giá ưu nhược điểm của quy trình thành lập bản đồ địa chính;
- Nghiên cứu sử dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật hiện nay để đề xuất
các giải pháp hoàn thiện quy trình thành lập bản đồ địa chính cũng như ứng
dụng bản đồ số địa chính;
- Nghiên cứu các mô hình dữ liệu để lựa chọn mô hình dữ liệu phù hợp
vừa linh hoạt trong việc thành lập vừa dễ dàng trong việc cập nhật biến động
đất đai;
- Nghiên cứu xây dựng các thuật toán và giải pháp tăng tốc độ tính toán
của chương trình.
6. Phương pháp nghiên cứu
Trong luận án đã sử dụng phương pháp phân tích để khảo sát, lập luận
cứ cho những đề xuất mới trong luận án; phương pháp so sánh để đối chiếu
với các kết quả nghiên cứu khác hoặc các nội dung liên quan nhằm so sánh,
đánh giá, đưa ra giải pháp phù hợp; phương pháp mô hình hóa và tin học để
tập hợp các quy luật, chứng minh một số công thức, xây dựng các thuật toán
phục vụ cho việc tính toán và lập trình máy tính; phương pháp thực nghiệm:
tiến hành thực nghiệm cụ thể để chứng minh lý thuyết, khẳng định tính đúng
đắn, hiệu quả của các giải pháp đề xuất.
7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
- Ý nghĩa khoa học: Xây dựng cơ sở lý thuyết sử dụng mô hình dữ liệu
phù hợp vừa linh hoạt trong việc thành lập và khai thác dữ liệu bản đồ số địa
chính vừa dễ dàng trong việc cập nhật biến động đất đai.