Bài giảng Viễn thám và GIS - Chương 5. Xây dựng bản đồ số

10/10/2014 1 VIỄN THÁM VÀ GIS CHƢƠNG 5. XÂY DỰNG BẢN ĐỒ SỐ Các quy chuẩn Thành lập bản đồ số Cấu trúc thông tin trong thành lập bản đồ số Bản đồ số và tính chất của bản đồ số Bản đồ và hệ quy chiếu Bản đồ và hệ quy chiếu Bản đồ là sự biểu thị khái quát, thu nhỏ bề mặt trái đất hoặc bề mặt của thiên thể khác trên mặt phẳng trong một phép chiếu xác định, nội dung của bản đồ được biểu thị bằng hệ thống ký hiệu quy ước. . Bản đồ và hệ quy chiếu Hệ toạ độ địa lý là hệ toạ độ lấy mặt cầu ba chiều bao quanh trái đất làm cơ sở. Một điểm được xác định bằng kinh độ và vĩ độ của nó trên mặt cầu. Kinh tuyến: đường cong cách đều nhau chạy qua 2 điểm cực N&S. Vĩ tuyến: đường tròn song song có tâm nằm trên trục của trái đất. Giao điểm giữa kinh tuyến và vĩ tuyến tạo thành các ô lưới. Bản đồ và hệ quy chiếu Hệ toạ độ quy chiếu là hệ toạ độ hai chiều thu được bằng cách chiếu dữ liệu bản đồ nằm trên hệ toạ độ địa lý về một mặt phẳng. Bản đồ và hệ quy chiếu HÌNH NÓN HÌNH TRỤ PHƢƠNG VỊ 10/10/2014 2 Bản đồ và hệ quy chiếu Hệ tọa độ VN2000: a) Ellipxoid quy chiếu: WGS 84 (World Geodetic System 1984) b) Điểm gốc tọa độ phẳng quốc gia: Điểm N00 đặt trong khuôn viên Viện Nghiên cứu Địa chính, đường Hoàng Quốc Việt, Hà Nội. c) Lưới chiếu tọa độ phẳng cơ bản: Lưới chiếu hình trụ ngang đồng góc UTM (Universal Transverse Mercator) quốc tế. Gốc độ cao có cao độ: 0.0m (Điểm đặt tại đảo Hòn Dấu - Hải Phòng) Bản đồ và hệ quy chiếu Bản đồ và hệ quy chiếu Tỉ lệ của một bản đồ là tỉ số giữa một khoảng cách đo trên bản đồ và khoảng cách ngoài thực địa. Kí hiệu: 1:M M: k.cách thực tế lớn gấp bao nhiêu lần k.cách tương ứng đo trên bản đồ. Bản đồ số Tính chất của bản đồ số 1. Có 1 hệ quy chiếu nhất định. 2. Có tỷ lệ bản đồ không cố định, tùy thuộc vào người sử dụng. 3. Hệ thống ký hiệu trên BĐS chính là hệ thống ký hiệu trên bản đồ thông thường được số hóa. Tính chất của bản đồ số 4. 5. 10/10/2014 3 Cấu trúc thông tin trên bản đồ số 1) Đặc điểm về sự phản ánh của đối tượng địa lý. 2) Cấu trúc phân lớp thông tin. 3) Mô hình phân lớp đối tƣợng:  Mô hình Vector  Mô hình Raster Cấu trúc thông tin trên bản đồ số SỰ PHẢN ÁNH CỦA ĐỐI TƢỢNG ĐỊA LÝ 1 Cấu trúc thông tin trên bản đồ số SỰ PHẢN ÁNH CỦA ĐỐI TƢỢNG ĐỊA LÝ 1 Cấu trúc thông tin trên bản đồ số SỰ PHẢN ÁNH CỦA ĐỐI TƢỢNG ĐỊA LÝ 1 Cấu trúc thông tin trên bản đồ số CẤU TRÚC PHÂN LỚP THÔNG TIN 2 Mỗi lớp thông tin lưu trữ một loại các đối tượng có chung một tính chất, đặc điểm giống nhau. Yêu cầu:  Không quá chi tiết (để tránh có quá nhiều lớp thông tin phải quản lý).  Không quá tổng quát (khó khăn khi muốn xử lý riêng biệt). Cấu trúc thông tin trên bản đồ số CẤU TRÚC PHÂN LỚP THÔNG TIN 2 - Lớp thông tin cơ bản (thông tin nền): + Lớp thông tin cơ sở toán học bản đồ: điểm khống chế, khung, điểm độ cao... + Lớp thông tin về địa hình + Lớp thông tin về hệ thống thuỷ văn + Lớp thông tin về hệ thống đường giao thông - Lớp thông tin chuyên đề: 10/10/2014 4 Cấu trúc thông tin trên bản đồ số MÔ HÌNH PHÂN LỚP ĐỐI TƢỢNG 3 Cấu trúc thông tin trên bản đồ số MÔ HÌNH PHÂN LỚP ĐỐI TƢỢNG 3 Cấu trúc dữ liệu toàn đa giác: Mỗi lớp trong CSDL của cấu trúc toàn đa giác được chia thành tập hợp các đa giác. Mỗi đa giác được mã hoá thành trật tự các vị trí hình thành đường biên của vùng khép kín theo hệ trục toạ độ nào đó. Cấu trúc thông tin trên bản đồ số MÔ HÌNH PHÂN LỚP ĐỐI TƢỢNG 3 Cấu trúc thông tin trên bản đồ số MÔ HÌNH PHÂN LỚP ĐỐI TƢỢNG 3 Cấu trúc cung-nút: Lưu trữ và thể hiện quan hệ topo giữa các đối tượng. Thể hiện bằng mối quan hệ cung – nút (topology). Cấu trúc thông tin trên bản đồ số MÔ HÌNH PHÂN LỚP ĐỐI TƢỢNG 3 Cấu trúc thông tin trên bản đồ số MÔ HÌNH PHÂN LỚP ĐỐI TƢỢNG 3 10/10/2014 5 Cấu trúc thông tin trên bản đồ số MÔ HÌNH PHÂN LỚP ĐỐI TƢỢNG 3  Dữ liệu raster được thiết lập bằng cách mã hoá mỗi điểm ảnh bằng một giá trị theo các đặc trưng và tính chất trên bản đồ. Cấu trúc thông tin trên bản đồ số MÔ HÌNH PHÂN LỚP ĐỐI TƢỢNG 3 10 m 30 m 80 m Cấu trúc thông tin trên bản đồ số MÔ HÌNH PHÂN LỚP ĐỐI TƢỢNG 3 Sơ đồ thành lập bản đồ số bằng GIS Thu thập số liệu  Một trong những công việc tốn kém, đòi hỏi nhiều thời gian, nhưng cũng là quan trọng nhất trong chu trình GIS: 60%-80% kinh phí  Nguồn dữ liệu cho GIS rất phong phú và có nhiều phương pháp để thu nạp chúng vào GIS. Thu thập số liệu QUÉT BẢN ĐỒ (SCAN) 10/10/2014 6 Thu thập số liệu Thu thập số liệu ĐO ĐẠC DỮ LIỆU THỰC ĐỊA VÀ THU NẠP DỮ LIỆU THỦ CÔNG  Đo góc và khoảng cách từ những điểm đã biết trước để xác định vị trí của điểm cần đo. Một số lƣu ý:  Dữ liệu đo đạc được dùng trong GIS khi cần bản đồ với độ chính xác cao.  Đòi hỏi nhiều thời gian: gấp 2-3 lần so với phương pháp số hoá. Thu thập số liệu Thu thập số liệu ẢNH HÀNG KHÔNG Việc sử dụng ảnh hàng không kết hợp với phân tích ảnh có thể đưa lại thông tin về một vùng tương đối rộng lớn mà không cần phải khảo sát thực địa. ẢNH HÀNG KHÔNG NHÓM ĐỐI TƯỢNG Thu thập số liệu ẢNH VỆ TINH (VIỄN THÁM) Thu thập số liệu GPS (GLOBAL POSITIONING SYSTEM) Hệ định vị toàn cầu GPS sử dụng rất nhiều vệ tinh bay quanh trái đất với độ chính xác cao. 1. NAVSTAR (NAVigation System using Timing And Ranging) - US 2. GLONASS – Russia 3. GALILEO - EU 10/10/2014 7 Thu thập số liệu GPS (GLOBAL POSITIONING SYSTEM) Lập bản đồ số bằng GIS BẢN ĐỒ GIẤY SỐ LIỆU ĐO NGOẠI NGHIỆP Xây dựng bản đồ số từ số liệu đo ngoại nghiệp Xây dựng bản đồ số từ số liệu đo ngoại nghiệp Xây dựng bản đồ số từ bản đồ giấy Xây dựng bản đồ số từ bản đồ giấy 10/10/2014 8 Xây dựng bản đồ số từ bản đồ giấy Xây dựng bản đồ số từ bản đồ giấy Số hoá là phương pháp đơn giản, rẻ và phổ biến nhất để số hoá bản đồ giấy. Nguyên tắc: Xác định bởi vị trí của con chuột (mouse) khi ta di nó trên mặt bản đồ giấy. Độ chính xác có thể đạt từ 0,075mm đến 0,25mm. SỐ HÓA Xây dựng bản đồ số từ bản đồ giấy Phƣơng pháp: 1. Phương pháp thủ công: 2. Phương pháp bán thủ công: tự động ghi lại toạ độ sau mỗi một khoảng thời gian hoặc khoảng cách định trước. 3. Phương pháp tự động: sử dụng phần mềm để biến đổi toàn bộ raster nền sang dạng vector SỐ HÓA Chuẩn thông tin bản đồ Chuẩn thông tin bản đồ bao gồm: 1. Chuẩn về hệ thống toạ độ 2. Chuẩn về các sai số 3. Chuẩn về các phân mảnh, đánh phiên hiệu mảnh bản đồ số 4. Chuẩn về phân lớp thông tin 5. Chuẩn về mô hình dữ liệu lưu trữ và mô tả thông tin Chuẩn thông tin bản đồ Dữ liệu bản đồ số lưu trong CSDL phải được đưa về hệ thống toạ độ và độ cao quốc gia trong một hệ chiếu thống nhất. CHUẨN VỀ HỆ THỐNG TỌA ĐỘ Chuẩn thông tin bản đồ Sai số dữ liệu là một yếu tố phải cân nhắc khi xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ. CHUẨN VỀ CÁC SAI SỐ 10/10/2014 9 Chuẩn thông tin bản đồ CHUẨN VỀ CÁCH PHÂN MẢNG, ĐÁNH PHIÊN HIỆU Chuẩn thông tin bản đồ  Quan trọng đặc biệt trong các ứng dụng có dữ liệu lớn, sử dụng lâu dài.  Chuẩn đòi hỏi mọi thông tin lưu trữ trong CSDL phải tuân theo các lớp thông tin đã được xác định trước cho CSDL.  Bảng phân lớp thông tin phải thể hiện đầy đủ các dữ liệu cần lưu trữ mà không quá tổng quát, hay quá chi tiết.  Chuẩn về tính quan hệ, tương hỗ giữa các lớp thông tin khác nhau. CHUẨN VỀ PHÂN LỚP THÔNG TIN Chuẩn thông tin bản đồ CHUẨN VỀ PHÂN LỚP THÔNG TIN Chuẩn thông tin bản đồ CHUẨN VỀ MÔ HÌNH LƢU TRỮ VÀ MÔ TẢ THÔNG TIN