Khái niệm bản đồ số

1. Khái niệm bản đồ số.

Bản đồ số là một tập hợp có tổ chức các dữ liệu bản đồ trên thiết bị có khả năng đọc bằng máy tính và được thể hiện dưới dạng hình ảnh bản đồ.

            Bản đồ số bao gồm các thành phần cơ bản sau:

-         Thiết bị ghi dữ liệu.

-         Máy tính,

-         Cơ sở dữ liệu,

-         Thiết bị thể hiện bản đồ.

Bản đồ số được tổ chức và lưu trữ gọn nhẹ, khác với bản đồ truyền thống ở chỗ: Bản đồ số chỉ là các file dữ liệu ghi trong bộ nhớ máy tính và có thể thể hiện ở dạng hình ảnh giống như bản đồ truyền thống trên màn hình máy tính. Nếu sử dụng các máy vẽ thì ta có thể in được bản đồ trên giấy giống như bản đồ thông thường.

      Bản đồ số địa chính là loại bản đồ chuyên ngành đất đai được thiết kế, biên tập, lưu trữ và hiển thị trong máy tính như các loại bản đồ số thông thường. Bản đồ số địa chính là cơ sở dữ liệu không gian cho hệ thống thông tin đất đai (LIS).

      Nhờ các máy tính có khả năng lưu trữ khối lượng thông tin lớn, khả năng tổng hợp, cập nhật, phân tích thông tin và xử lý dữ liệu bản đồ phong phú nên bản đồ số được ứng dụng rộng rãi và đa dạng hơn rất nhiều so với bản đồ giấy.

2. Đặc điểm của bản đồ số.

Bản đồ số có một số đặc điểm cơ bản sau:

-         Mỗi bản đồ số có một hệ quy chiếu nhất định, thường là hệ quy chiếu phẳng. Các thông tin không gian được tính toán và thể hiện trong hệ quy chiếu đã chọn.

-         Mức độ đầy đủ các thông tin về nội dung và độ chính xác các yếu tố trong bản đồ số hoàn toàn đáp ứng yêu cầu các tiêu chuẩn bản đồ theo thiết kế ban đầu.

-         Bản đồ không cần định hình phẳng bằng đồ họa, thực chất là tập hợp có tổ chức các dữ liệu trong một hệ quy chiếu, không có tỷ lệ như bản đồ thông thường.

-         Hệ thống ký hiệu trong bản đồ số thực chất là các ký hiệu của bản đồ thông thường đã số hóa. Nhờ thế có thể thể hiện bản đồ dưới dạng hình ảnh trên màn hình hoặc in ra giấy.

-         Bản đồ số có tính linh hoạt hơn hẳn bản đồ truyền thống, có thể dễ dàng thực hiện các công việc như:

+ Cập nhật và hiện chỉnh thông tin.

+ Chồng xếp hoặc tách lớp thông tin theo ý muốn.

+ Bất cứ lúc nào cũng có thể dễ dàng biên tập tạo ra bản đồ số khác và in ra bản đồ mới.

+ Có khả năng liên kết sử dụng trong mạng máy tính.

-         Khi thành lập bản đồ số, các công đoạn đầu như thu thập và xử lý số liệu đòi hỏi kỹ thuật và tay nghề cao.

-         Các yếu tố bản đồ giữ nguyên được độ chính xác của dữ liệu đo đạc ban đầu, không chịu ảnh hưởng của sai số đồ họa.

Việc sử dụng bản đồ số thuận lợi và có hiệu quả kinh tế cao, vì thế hiện nay trong ngành Trắc địa - Địa chính chủ yếu sử dụng kỹ thuật công nghệ mới để thành lập và sử dụng bản đồ số trong công tác quản lý đất đai.

3 . Khái niệm cơ sở dữ liệu bản đồ.

Cơ sở dữ liệu là một tập hợp số liệu được lựa chọn và phân chia bởi người sử dụng. Đó là một nhóm các bản ghi và các file số liệu được lưu trữ trong một tổ chức có cấu trúc. Nhờ phần mềm quản trị cơ sở dữ liệu người ta có thể sử dụng dữ liệu cho các mục đích tính toán, phân tích, tổng hợp, khội phục dữ liệu,…

Trong những năm gần đây, Việt Nam đã triển khai “ Chương trình công nghệ thông tin quốc gia”, trong đó có dự án “ Xây dựng cơ sử dữ liệu quốc gia về tài nguyên đất”. Mục tiêu là xây dựng các khối thông tin như:

1.      Hệ quy chiếu quốc gia.

2.      Hệ tọa độ và độ cao nhà nước.

3.      Hệ thống bản đồ địa hình cơ bản.

4.      Đường biên giới và địa giới hành chính.

5.      Mô hình độ cao địa hình.

6.      Phân loại đất theo hiện trạng sử dụng.

7.      Quy hoạch và kế hoạch sử dụng đất.

8.      Hệ thống bản đồ địa chính.

9.      Chủ sử dụng đất.

10. Các dữ liệu khác có liên quan.

Cơ sở dữ liệu tài nguyên đất khi hoàn thành sẽ phục vụ đắc lực cho công tác quản lý nhà nước đối với đất đai, trợ giúp hoạch định chính sách, quy hoạch tổng thể, sử dụng có hiệu quả tài nguyên đất.

Trong ngành địa chính cần xây dựng “ cơ sở dữ liệu địa chính”. Cơ sở dữ liệu địa chính gồm hai thành phần cơ bản là CSDL bản đồ địa chính và CSDL hồ sơ địa chính. CSDL địa chính là phần quan trọng của hệ thống thông tin đất đai, nó phục vụ trực tiếp cho công tác quản lý đất đai.

CSDL bản đồ địa chính tập hợp các thông tin không gian về vị trí các thửa đất và yếu tố liên quan cùng quan hệ giữa các yếu tố trong không gian thực.

CSDL hồ sơ địa chính lưu trữ các thông tin về hồ sơ địa chính cho từng thửa đất và chủ sử dụng như: số hiệu tờ bản đồ địa chính, số hiệu thửa đất, diện tích thửa, loại đất, tên chủ sử dụng, địa chỉ, các thông tin pháp lý,…

4. Phân loại dữ liệu cơ sở dữ liệu bản đồ.

Trong bản đồ số nói chung, các dữ liệu được phân chia thành hai loại là dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính.

a. Dữ liệu không gian.

Dữ liệu không gian là loại dữ liệu thể hiện chính xác vị trí trong không gian thực của đối tượng và quan hệ giữa các đối tượng qua mô tả hình học, mô tả bản đồ và mô tả topology.

      Đối tượng không gian của bản đồ số địa chính bao gồm các điểm khống chế tọa độ, địa giới hành chính, các thửa đất, các công trình xây dựng, hệ thống giao thông, thủy văn, và các yếu tố khác có liên quan.

 Các dữ liệu không gian thể hiện các đối tượng bản đồ qua 3 yếu tố hình học cơ bản là Điểm, Đường, Vùng.

Các đối tượng không gian cần được ghi nhận vị trí trong không gian bản đồ, mối quan hệ của nó với các đối tượng xung quanh và một số thuộc tính liên quan để mô tả đối tượng. Thông tin vị trí của các đối tượng bản đồ luôn kèm theo các thông tin về quan hệ không gian ( Topology ), nó được thể hiện qua 3 kiểu quan hệ : liên thông nhau, kề nhau, nằm trong hoặc bao nhau.

b. Dữ liệu thuộc tính.

Dữ liệu thuộc tính còn được gọi là dữ liệu phi không gian, đó là các dữ liệu thể hiện các thông tin về đặc điểm cần có của các yếu tố bản đồ. Có hai loại dữ liệu thuộc tính:

-         Thuộc tính định lượng gồm: kích thước, diện tích, độ nghiêng…

-         Thuộc tính định tính gồm : Phân lớp, kiểu, màu sắc, tên, tính chất…

Thông thường các dữ liệu thuộc tính được thể hiện bằng các mã quy định và được lưu trữ trong các bảng hai chiều. Tùy theo đặc điểm chuyên đề và thuộc tính của nó mà các đối tượng được xếp vào các lớp khác nhau.

5. Các dạng dữ liệu bản đồ số.

Dữ liệu bản đồ số có thể lưu trữ ở hai dạng, đó là dạng vector và dạng raster. Mỗi dạng dữ liệu có những đặc trưng riêng và có ưu thế sử dụng trong các trường hợp khác nhau.

a. Dạng dữ liệu vector

Yếu tố đường nét là yếu tố quan trọng cần thể hiện trên các loại bản đồ. Trong bản đồ số, các đối tượng loại này được thể hiện bằng loại dữ liệu vector. Vector là đại lượng biến thiên có độ dài và hướng tương ứng. Một vector xác định không gian nếu biết tọa độ điểm đầu và điểm cuối của nó. Các đối tượng bản đồ đều có thể xác định và mô tả qua dạng dữ liệu vector.

Điểm là yếu tố hình học cơ bản, cần ghi nhận, lưu trữ và quản lý số hiệu điểm cùng tọa độ của nó trong hệ tọa độ đã chọn.

Đoạn thẳng, đường thẳng là yếu tố hình học nối hai điểm, cần quản lý hai điểm đầu, cuối của nó và như thế là đã quản lý một vector.

Đường gấp khúc là tập hợp các đoạn thẳng nối tiếp nhau, cần lưu trữ, quản lý một dãy điểm tương ứng gồm tên điểm và tọa độ của chúng. Đường cong trơn được chia nhỏ (rời rạc hóa) tới mức có thể coi là đường gấp khúc để quản lý.

Vùng hay thửa là một miền được giới hạn bởi một đường bao kín (đường gấp khúc có điểm đầu và điểm cuối trùng nhau). Ta chỉ cần xác định và quản lý vị trí đường bao cùng diện tích và các thuộc tính của chúng.

Như vậy các đối tượng trong không gian được mô tả dạng dữ liệu vector thông qua số hiệu và tọa độ các điểm nút, các cạnh, các vùng cùng quan hệ giữa chúng với nhau.

b. Dạng dữ liệu raster

Dữ liệu dạng raster là kết quả biểu diễn rời rạc hóa các thông tin hình ảnh trên mặt phẳng thành dạng lưới các ô vuông. Các phần tử của lưới ô vuông có kích thước rất nhỏ chứa các thông tin về độ xám, đó là các picture elements hay pixel. Kích thước của các pixel càng nhỏ thì độ phân giải càng cao và lượng thông tin phải nhận càng nhiều.

Ngày nay, độ xám trên ảnh đen trắng được phân biệt thành 256 mức, được ghi nhận bằng 8 bit nhị phân với các mã từ 0 đến 255. Nếu tờ bản đồ chỉ có đường nét đen trên nền trắng thì chỉ cần ghi nhận mã 0 cho nền và mã 1 cho đường nét, bản đồ được ghi nhận thành dãy số 0 và 1

Như vậy, bằng cách rời rạc hóa thông tin ảnh liên tục thành các yếu tố ảnh cơ bản pixel và ghi nhận vị trí của chúng cùng các thông tin thuộc tính được mã hóa, khi đó ảnh hoặc bản đồ đã được thể hiện lưu trữ dưới dạng raster.

Chuyển đổi dạng dữ liệu raster và vector.

Dữ liệu raster có ưu điểm là cấu trúc đơn giản, đồng nhất, ghi nhận nhanh qua máy quét, sử dụng thiết bị đơn giản để nhập thông tin, dễ kết hợp với thiết bị đầu ra như màn hình, máy in phun. Nó có nhược điểm là khối lượng thông tin rất lớn, khó suy giải, tính toán và độ chính xác thấp.

Dạng dữ liệu vector có ưu điểm là khá đơn giản trong quản lý, có thể sử dụng các thiết bị đơn giản để nhập số liệu, tốn ít bộ nhớ khi lưu trữ, dễ xử lý, dễ tính toán chuyển đổi, độ chính xác cao. Nhược điểm của dạng dữ liệu này là cấu trúc dữ liệu phức tạp, truy cập tốn thời gian.

Ngày nay, người ta tận dụng những ưu điểm của hai dạng dữ liệu trên để thu thập, lưu trữ và xử lý thông tin hiệu quả hơn.

Hai loại dữ liệu vector và raster có thể chuyển đổi lẫn nhau. Tuy nhiên việc chuyển đổi từ dạng vector sang dạng raster chỉ xảy ra trong một số ít trường hợp vì trong phép chuyển đổi này sẽ làm mất thông tin tọa độ thực.

Phép chuyển đổi từ dữ liệu raster thành vector thường xuyên được ứng dụng trong thực tế. Khi ở dạng raster các đường thường có độ dày chiếm một số pixel. Bước đầu tiên là làm mỏng các đường thành băng mỏng một pixel. Sau đó chuyển băng mỏng một pixel thành chuỗi các vector nối các điểm nút. Việc chuyển đổi này thường được gọi là “vector hóa”.

Hình 1 - Chuyển đổi từ dữ liệu raster thành vector

c. Cấu trúc dữ liệu bản đồ số.

Một cơ sở dữ liệu quản lý một khối lượng thông tin rất lớn, các dữ liệu được ghi nhớ trong nhiều tệp tin khác nhau. Muốn truy cập các thông tin nhanh chóng và chính xác cần phải tổ chức, liên kết chúng một cách khoa học, đó chính là “cấu trúc dữ liệu”. Một phần mềm quản lý thông tin thường sắp xếp và ghi nhớ các tệp tin trong một tệp riêng theo thứ tự hoặc theo chỉ số nhận dạng.

Hiện nay, các cơ sở dữ liệu sử dụng ba loại cấu trúc là: cấu trúc phân cấp, cấu trúc quan hệ, cấu trúc mạng. Tuy nhiên trong bản đồ số địa chính người ta thường dùng cấu trúc quan hệ.

Trong cấu trúc quan hệ, các tệp tin thường được ghi trong các bảng hai chiều. Ngoài việc truy cập theo trình tự phân cấp, còn có thể tìm kiếm dữ liệu thông qua mối quan hệ trực tiếp giữa các tệp nhờ các chỉ số nhận dạng. Loại cấu trúc này giảm bớt một số thông tin ghi trùng lặp, dễ truy cập, bổ sung, chỉnh sửa dữ liệu.

Hãy like nếu bài viết có ích →

Kết bạn với gisgpsrs trên Facebook để nhận bài viết mới nóng hổi