Nghiên Cứu Công Nghệ Thành Lập Và Ứng Dụng Bản Đồ Số Địa Chính Trong Điều Kiện Việt Nam

Công nghệ bản đồ số địa chính tại Việt Nam đang ngày càng phát triển, song song với sự phát triển của công… 120 trang · Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất · 2015.

• Tác giả: Phạm Thế Huynh
• Người hướng dẫn: Nguyễn Trọng San
• Trường học: Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Trắc Địa - Bản Đồ
• Đề tài: Nghiên Cứu Công Nghệ Bản Đồ Số Địa Chính Tại Việt Nam
• Loại tài liệu: Luận Án Tiến Sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. Công nghệ thành lập và ứng dụng bản đồ số địa chính trên thế giới
• 1.2. Công nghệ thành lập bản đồ số địa chính trên thế giới
• 1.3. Ứng dụng bản đồ số địa chính trên thế giới
• 1.4. Công nghệ thành lập và ứng dụng bản đồ số địa chính ở Việt Nam
• 1.5. Công nghệ thành lập bản đồ địa chính ở Việt Nam
• 1.6. Ứng dụng bản đồ số địa chính ở Việt Nam
• 1.7. Đánh giá công nghệ thành lập và ứng dụng bản đồ số địa chính hiện nay ở Việt Nam
• 1.8. Vấn đề tồn tại cần nghiên cứu
• 2. GIẢI PHÁP HOÀN THIỆN CÔNG NGHỆ THÀNH LẬP VÀ ỨNG DỤNG BẢN ĐỒ SỐ ĐỊA CHÍNH TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM
• 2.1. Xác định giải pháp
• 2.2. Chuyển đổi bản đồ địa chính khi thay đổi hệ thống tọa độ
• 2.3. Giải pháp chuyển đổi từ bản đồ giấy sang bản đồ số
• 2.4. Giải pháp chuyển đổi bản đồ giữa hai hệ thống tọa độ
• 2.5. Chuyển đổi cơ sở dữ liệu thuộc tính
• 2.6. Giải pháp chuyên môn hóa công tác nội - ngoại nghiệp
• 2.7. Giải pháp đề xuất
• 2.7.1. Hiệu quả của giải pháp
• 2.7.2. Giải pháp lựa chọn mô hình dữ liệu phù hợp quản lý và biên tập
• 2.7.2.1. Mô hình dữ liệu Spaghetti
• 2.7.2.2. Mô hình dữ liệu Topo
• 2.7.3. SỬ DỤNG CẤU TRÚC DỮ LIỆU DCEL TRONG THÀNH LẬP VÀ ỨNG DỤNG BẢN ĐỒ SỐ ĐỊA CHÍNH
• 2.7.3.1. Một số thuật toán cơ sở
• 2.7.3.1.1. Sắp xếp và tìm kiếm
• 2.7.3.1.2. Xác định điểm nằm ở phía nào của đoạn thẳng
• 2.7.3.1.3. Kiểm tra giao của hai đoạn thẳng
• 2.7.3.1.4. Kiểm tra điểm nằm trong đa giác
• 2.7.3.1.5. Phân hoạch không gian đối tượng
• 2.7.3.1.6. Tính diện tích đại số một đa giác
• 2.7.3.1.7. Xác định góc hợp bởi phương thẳng đứng với đoạn thẳng
• 2.7.3.2. Thuật toán tạo mô hình Topo sử dụng cấu trúc DCEL
• 2.7.3.2.1. Nhập điểm, sắp xếp và lọc điểm trùng
• 2.7.3.2.2. Xác định các đoạn hở, các đoạn giao nhau
• 2.7.3.2.3. Nhập cạnh, sắp xếp, lọc cạnh trùng
• 2.7.3.2.4. Xác định thông tin lưu trữ DCEL
• 2.7.3.3. Biên tập thửa đất sử dụng cấu trúc DCEL
• 2.7.3.3.1. Tách thửa đất
• 2.7.3.3.2. Thêm bớt đỉnh
• 2.7.3.3.3. Tạo đường song song với cạnh chọn
• 2.7.3.4. Chồng phủ các vùng sử dụng cấu trúc DCEL
• 2.7.3.4.1. Thuật toán chồng phủ
• 2.7.3.4.2. Đánh giá thuật toán chồng phủ
• 2.7.3.5. Sử dụng cấu trúc DCEL tạo các ứng dụng bản đồ số địa chính
• 2.7.3.5.1. Lập hồ sơ địa chính
• 2.7.3.5.2. Lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất
• 2.7.3.5.3. Lập bản đồ giải phóng mặt bằng
• 2.7.3.5.4. Xây dựng hệ thống địa chính đa mục đích
• 2.8. XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM
• 2.8.1. Lựa chọn ngôn ngữ lập trình
• 2.8.2. Khái quát về ngôn ngữ lập trình Visual Basic
• 2.8.3. Xây dựng chương trình thử nghiệm
• 2.8.3.1. Giao diện chương trình
• 2.8.4. Giải pháp tạo thư viện liên kết động phục vụ xây dựng chương trình
• 2.8.5. Giải pháp tăng tốc độ tính toán của chương trình
• 2.8.6. Thử nghiệm chương trình
• 3. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Công Nghệ Bản Đồ Số Địa Chính Việt Nam

Công nghệ bản đồ số địa chính tại Việt Nam đang ngày càng phát triển, song song với sự phát triển của công nghệ thông tin và nhu cầu quản lý đất đai hiệu quả. Từ việc số hóa bản đồ địa chính giấy truyền thống, đến việc ứng dụng các công nghệ hiện đại như GIS địa chính, GPS trong địa chính, quá trình này mang lại nhiều lợi ích nhưng cũng đặt ra không ít thách thức. Luận án của Phạm Thế Huynh (2015) đã đi sâu vào việc nghiên cứu và hoàn thiện công nghệ này trong điều kiện cụ thể của Việt Nam, nhấn mạnh sự cần thiết của một hệ thống phần mềm đồng bộ và chuẩn hóa dữ liệu để khai thác tối đa tiềm năng của bản đồ số địa chính. Sự phát triển của máy tính và các thiết bị đo đạc hiện đại đã tạo điều kiện thuận lợi cho việc số hóa bản đồ và xây dựng các hệ thống thông tin đất đai hiệu quả.

1.1. Lịch sử phát triển công nghệ bản đồ số địa chính

Lịch sử hình thành và phát triển của bản đồ số nói chung và bản đồ số địa chính nói riêng gắn liền với sự phát triển của máy tính điện tử. Từ năm 1950, Trung tâm địa hình Mỹ đã bắt đầu nghiên cứu vấn đề thành lập bản đồ có sự trợ giúp của máy tính. Việc nghiên cứu và phát triển bản đồ số có thể được tóm tắt qua các giai đoạn, bắt đầu từ việc 'lập bản đồ số có sự trợ giúp của máy tính' đến việc xây dựng các hệ thống bản đồ tự động hóa hoàn chỉnh, và cuối cùng là sự phát triển của hệ thống thông tin địa lý (GIS). Các phần mềm GIS như MAPINFO, ARC/INFO, MGE, ARCGIS, ... đã được ứng dụng rộng rãi.

1.2. Vai trò của bản đồ số địa chính trong quản lý đất đai

Bản đồ địa chính là một thành phần quan trọng của quản lý đất đai ở hầu hết các quốc gia. Mỗi quốc gia có một hệ thống quản lý bản đồ riêng, không có hai hệ thống bản đồ địa chính là hoàn toàn giống nhau, mặc dù có một số thành phần cơ bản chung cho hầu hết các hệ thống. Bản đồ địa chính đóng vai trò khác nhau ở mỗi quốc gia, có nhiều nhận thức khác nhau về những gì tạo thành một bản đồ địa chính. Hệ thống địa chính của các nước trên thế giới có thể được chia thành 3 nhóm: Nhóm các nước công nghiệp phát triển; nhóm các nước đang phát triển và nhóm các nước kém phát triển.

II. Thực Trạng Vấn Đề Trong Thành Lập Bản Đồ Số Địa Chính

Mặc dù việc thành lập bản đồ số địa chính đang được triển khai rộng rãi, song vẫn còn tồn tại nhiều vấn đề. Theo luận án của Phạm Thế Huynh, do chưa có hệ thống phần mềm xử lý và biên tập hoàn chỉnh, thống nhất; hệ thống văn bản kỹ thuật thay đổi thường xuyên, quá trình thành lập gặp nhiều khó khăn. 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. Điều này đẩy giá thành sản phẩm lên cao và hạn chế khả năng khai thác ứng dụng bản đồ số địa chính do dữ liệu không được chuẩn hóa đồng đều.

2.1. Khó khăn trong quy trình thành lập bản đồ số địa chính

Để thành lập được một bản đồ địa chính số, cần 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. 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. Việc thiếu các công cụ và phần mềm chuyên dụng nội địa, cùng với sự thay đổi thường xuyên của văn bản kỹ thuật, gây trở ngại đáng kể cho quá trình nghiên cứu bản đồ địa chính.

2.2. Hạn chế trong khai thác và ứng dụng dữ liệu địa chính số

Dữ liệu không được chuẩn hóa đồng đều là một trong những hạn chế lớn nhất trong việc khai thác và ứng dụng bản đồ số địa chính. Điều này gây khó khăn cho việc chia sẻ dữ liệu giữa các cơ quan quản lý, cũng như việc tích hợp dữ liệu vào các hệ thống thông tin khác. Việc thiếu một chuẩn chung về tiêu chuẩn bản đồ số địa chính dẫn đến sự không tương thích giữa các hệ thống và làm giảm hiệu quả quản lý.

2.3. Sự phụ thuộc vào phần mềm nước ngoài và vấn đề bản quyền

Sự phụ thuộc vào phần mềm nước ngoài trong quá trình thành lập bản đồ số địa chính gây ra nhiều vấn đề, bao gồm chi phí cao và rủi ro về bản quyền. Trong bối cảnh luật bản quyền ngày càng được thắt chặt, việc sử dụng các phần mềm không có bản quyền có thể dẫn đến các vấn đề pháp lý và ảnh hưởng đến uy tín của các đơn vị sản xuất bản đồ địa chính.

III. Giải Pháp Hoàn Thiện Công Nghệ Thành Lập Bản Đồ Số Địa Chính

Để khắc phục những tồn tại trên, luận án đề xuất một số giải pháp hoàn thiện công nghệ thành lập bản đồ số địa chính trong điều kiện Việt Nam. Các giải pháp này bao gồm việc chuyển đổi bản đồ giấy sang bản đồ số, chuyển đổi giữa các hệ thống tọa độ, chuyên môn hóa công tác nội - ngoại nghiệp, và lựa chọn mô hình dữ liệu phù hợp. Việc ứng dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật hiện nay, kết hợp với việc xây dựng các thuật toán và giải pháp tăng tốc độ tính toán của chương trình, sẽ giúp nâng cao hiệu quả và năng suất lao động.

3.1. Chuyển đổi bản đồ địa chính giấy sang bản đồ số hiệu quả

Quá trình chuyển đổi bản đồ địa chính giấy sang số đòi hỏi sự chính xác và hiệu quả. Các phương pháp chuyển đổi bản đồ địa chính như quét (scanning), số hóa thủ công (digitizing), và sử dụng công nghệ viễn thám cần được lựa chọn phù hợp với từng loại bản đồ và yêu cầu về độ chính xác. Ngoài ra, việc kiểm tra và chỉnh sửa dữ liệu sau khi chuyển đổi là rất quan trọng để đảm bảo tính toàn vẹn của thông tin.

3.2. Chuyên môn hóa công tác nội ngoại nghiệp địa chính

Chuyên môn hóa công tác nội - ngoại nghiệp là một giải pháp quan trọng để nâng cao năng suất lao động và chất lượng sản phẩm. Bằng cách phân chia công việc thành các giai đoạn chuyên biệt, từ đo đạc ngoài thực địa đến xử lý và biên tập dữ liệu trong văn phòng, các đơn vị sản xuất bản đồ địa chính có thể tận dụng tối đa năng lực của từng cá nhân và giảm thiểu sai sót.

3.3. Lựa chọn mô hình dữ liệu phù hợp để quản lý bản đồ

Việc lựa chọn một mô hình dữ liệu phù hợp có vai trò then chốt trong việc quản lý và khai thác bản đồ số địa chính. Các mô hình dữ liệu như Spaghetti và Topo có những ưu nhược điểm riêng. Mô hình Topo, với cấu trúc DCEL (Doubly Connected Edge List), được đánh giá cao về khả năng thể hiện mối quan hệ không gian giữa các đối tượng, đồng thời giúp tăng tốc độ truy vấn và phân tích dữ liệu địa chính.

IV. Ứng Dụng Cấu Trúc Dữ Liệu DCEL Trong Bản Đồ Số Địa Chính

Luận án tập trung vào việc sử dụng cấu trúc dữ liệu DCEL trong thành lập và ứng dụng bản đồ số địa chính. DCEL cho phép quản lý hiệu quả các đối tượng địa lý và mối quan hệ không gian giữa chúng. Các thuật toán cơ sở như sắp xếp, tìm kiếm, kiểm tra giao cắt, và phân hoạch không gian đối tượng được sử dụng để xây dựng mô hình Topo sử dụng DCEL. Việc áp dụng DCEL giúp đơn giản hóa các thao tác biên tập thửa đất, chồng phủ các vùng, và tạo các ứng dụng bản đồ số địa chính như lập hồ sơ địa chính, bản đồ hiện trạng sử dụng đất, và bản đồ giải phóng mặt bằng.

4.1. Thuật toán tạo mô hình Topo sử dụng cấu trúc DCEL

Việc tạo mô hình Topo sử dụng cấu trúc DCEL đòi hỏi việc xử lý các thông tin về điểm, cạnh, và vùng. Các thuật toán như nhập điểm, sắp xếp và lọc điểm trùng, xác định các đoạn hở và đoạn giao nhau, nhập cạnh, sắp xếp và lọc cạnh trùng, và xác định thông tin lưu trữ DCEL được sử dụng để xây dựng mô hình Topo hoàn chỉnh và chính xác.

4.2. Biên tập thửa đất và chồng phủ các vùng với DCEL

Cấu trúc DCEL hỗ trợ hiệu quả các thao tác biên tập thửa đất như tách thửa, thêm bớt đỉnh, và tạo đường song song với cạnh chọn. Thuật toán chồng phủ sử dụng DCEL cho phép xác định các vùng giao nhau giữa các thửa đất và tạo ra các lớp thông tin mới. Quá trình này đòi hỏi việc xác định các điểm chia và tuân thủ các nguyên tắc chia cạnh để đảm bảo tính chính xác và nhất quán của dữ liệu.

4.3. Phát triển các ứng dụng bản đồ địa chính đa mục đích với DCEL

Cấu trúc DCEL là nền tảng để xây dựng các ứng dụng bản đồ số địa chính đa mục đích. Các ứng dụng như lập hồ sơ địa chính, bản đồ hiện trạng sử dụng đất, và bản đồ giải phóng mặt bằng có thể được phát triển dựa trên cấu trúc dữ liệu này. Đặc biệt, DCEL có thể được sử dụng để xây dựng hệ thống địa chính đa mục đích (Multi-Purpose Cadastre), đáp ứng nhu cầu quản lý đất đai toàn diện.

V. Xây Dựng Chương Trình Thử Nghiệm Ứng Dụng Bản Đồ Số Địa Chính

Để kiểm chứng tính đúng đắn của các giải pháp đề xuất, luận án xây dựng một chương trình thử nghiệm. Ngôn ngữ lập trình Visual Basic được lựa chọn để phát triển chương trình. Chương trình có giao diện thân thiện, dễ sử dụng, và tích hợp các chức năng cơ bản như vẽ, hiển thị, và tiện ích. Các giải pháp tăng tốc độ tính toán của chương trình được áp dụng để đảm bảo hiệu suất hoạt động. Kết quả thử nghiệm cho thấy chương trình hoạt động ổn định và đáp ứng được các yêu cầu cơ bản của công tác thành lập và ứng dụng bản đồ số địa chính.

5.1. Giải pháp tạo thư viện liên kết động cho chương trình

Để tăng tính linh hoạt và khả năng mở rộng của chương trình, giải pháp tạo thư viện liên kết động (DLL) được sử dụng. Các chức năng chuyên biệt được đóng gói trong các DLL, cho phép chương trình dễ dàng thêm mới hoặc cập nhật các tính năng mà không cần phải biên dịch lại toàn bộ mã nguồn.

5.2. Tối ưu hóa tốc độ tính toán của chương trình địa chính

Tốc độ tính toán là một yếu tố quan trọng trong quá trình xử lý dữ liệu bản đồ địa chính. Luận án đề xuất một số giải pháp tối ưu hóa tốc độ tính toán, bao gồm lựa chọn kiểu dữ liệu phù hợp, sử dụng các thuật toán hiệu quả, và áp dụng các tùy chọn biên dịch an toàn.

5.3. Thử nghiệm chương trình và đánh giá hiệu quả

Chương trình thử nghiệm được sử dụng để thực hiện các thao tác cơ bản như tạo mô hình Topo, nhập thông tin thửa đất, gộp thửa, chia tách thửa, và tra cứu thông tin thửa đất. Kết quả thử nghiệm cho thấy chương trình hoạt động ổn định và đáp ứng được các yêu cầu cơ bản của công tác thành lập và ứng dụng bản đồ số địa chính.

VI. Kết Luận Triển Vọng Phát Triển Bản Đồ Số Địa Chính Việt Nam

Nghiên cứu này đã đưa ra một số kết luận quan trọng về công nghệ thành lập và ứng dụng bản đồ số địa chính tại Việt Nam. Các giải pháp hoàn thiện quy trình công nghệ, sử dụng cấu trúc dữ liệu DCEL, và xây dựng chương trình thử nghiệm đã được chứng minh là hiệu quả. Trong tương lai, việc tiếp tục nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới như công nghệ viễn thám trong địa chính, mô hình 3D địa chính, và blockchain trong quản lý đất đai sẽ mở ra nhiều triển vọng mới cho lĩnh vực địa chính Việt Nam.

6.1. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của nghiên cứu

Nghiên cứu này có ý nghĩa khoa học trong việc 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. Ý nghĩa thực tiễn của nghiên cứu là cung cấp các giải pháp hoàn thiện quy trình thành lập bản đồ địa chính, nhằm tăng năng suất lao động, chuyên môn hóa công tác nội - ngoại nghiệp, và có thể áp dụng ở tất cả các đơn vị thành lập bản đồ số địa chính.

6.2. Các hướng nghiên cứu tiếp theo về bản đồ số địa chính

Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới trong lĩnh vực bản đồ số địa chính. Các hướng nghiên cứu tiềm năng bao gồm ứng dụng công nghệ viễn thám, xây dựng mô hình 3D địa chính, và sử dụng blockchain để tăng cường tính minh bạch và an toàn trong quản lý đất đai. Đặc biệt, việc tích hợp định vị vệ tinh (GPS) vào quy trình đo đạc và cập nhật dữ liệu địa chính hứa hẹn sẽ mang lại những cải tiến đáng kể.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ kỹ thuật với đề tài "Nghiên cứu công nghệ thành lập và ứng dụng bản đồ số địa chính trong điều kiện Việt Nam" do nghiên cứu sinh Phạm Thế Huynh thực hiện tại Trường Đại học Mỏ - Địa chất dưới sự hướng dẫn khoa học của cố NGƯT. Nguyễn Trọng San và TS. Trần Thùy Dương. Công trình thuộc chuyên ngành Kỹ thuật Trắc địa - Bản đồ (mã số: 62.03) và được bảo vệ năm 2015.

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Công tác thành lập bản đồ số nói chung và bản đồ số địa chính nói riêng tại Việt Nam được triển khai trên phạm vi toàn quốc nhưng còn gặp nhiều trở ngại mang tính hệ thống:

• Hệ thống văn bản quy phạm kỹ thuật về bản đồ địa chính thay đổi liên tục qua các thời kỳ (thay đổi hệ quy chiếu tọa độ, kinh tuyến trục, chuẩn đơn vị làm việc, danh mục mã loại đất, mẫu biểu hồ sơ kỹ thuật thửa đất).
• Chưa có hệ thống phần mềm xử lý, biên tập đồng bộ và độc lập. Quá trình thành lập bản đồ phải phân chia qua nhiều công đoạn trên nhiều phần mềm khác nhau; các đơn vị sản xuất chủ yếu phụ thuộc vào các nền tảng đồ họa thương mại của nước ngoài (như MicroStation, AutoCAD) kèm theo các mô-đun phát triển trong nước. Khi luật sở hữu trí tuệ và bản quyền phần mềm được siết chặt, chi phí đầu tư giấy phép phần mềm ngoại tăng cao, gây khó khăn cho các đơn vị đo đạc.
• Quy trình đo vẽ phân mảnh theo các ô vuông tọa độ vuông góc làm chia cắt ranh giới tự nhiên của các thửa đất ở vùng biên tờ bản đồ, phá vỡ mối quan hệ không gian kề nhau, làm phức tạp hóa công tác chỉnh lý biến động và cấp Giấy chứng nhận quyền sử dụng đất.
• Dữ liệu địa chính không được chuẩn hóa đồng đều, cơ sở dữ liệu không gian và thuộc tính bị phân tán (quản lý tách rời giữa định dạng đồ họa *.DGN và định dạng Topo *.POL), làm hạn chế hiệu quả khai thác đa mục đích của bản đồ địa chính.

Mục tiêu nghiên cứu

Luận án xác định hai nhóm mục tiêu cụ thể:

1. Mục tiêu lý thuyết: Đưa ra cơ sở khoa học cho các giải pháp hoàn thiện quy trình công nghệ thành lập, quản lý và ứng dụng bản đồ số địa chính phù hợp với điều kiện Việt Nam.
2. Mục tiêu thực nghiệm: Xây dựng chương trình phần mềm thử nghiệm độc lập nhằm khẳng định tính khả thi, tính đúng đắn và hiệu quả của các giải pháp, thuật toán được đề xuất.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

• Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống văn bản kỹ thuật về thành lập bản đồ địa chính qua các thời kỳ; quy trình công nghệ thành lập bản đồ địa chính; các mô hình cấu trúc dữ liệu không gian; sản phẩm và ứng dụng của bản đồ địa chính số.
• Phạm vi nghiên cứu: Giới hạn tại Việt Nam, tập trung vào công nghệ thành lập và ứng dụng bản đồ địa chính số theo phương pháp đo đạc trực tiếp ngoài thực địa cho các tỷ lệ trung bình và lớn (1/500, 1/1.000, 1/2.000, 1/5.000).

---

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Lịch sử phát triển công nghệ bản đồ số trên thế giới

Tác giả phân kỳ quá trình phát triển bản đồ số và Hệ thống thông tin địa lý (GIS) thế giới qua 4 giai đoạn:

• Giai đoạn 1 (1950–1970): Khởi đầu từ Trung tâm Địa hình Mỹ với khái niệm thành lập bản đồ có máy tính trợ giúp. Xuất hiện các thiết bị số hóa (Digitizer), máy quét (Scanner), máy vẽ tự động và phần mềm đồ họa đầu tiên Symap (1963).
• Giai đoạn 2 (Thập niên 1970 – đầu 1980): Xây dựng các hệ thống bản đồ tự động hóa hoàn chỉnh từ chuẩn hóa ký hiệu, thiết bị thu nhận số liệu đo đạc mặt đất, đo ảnh số đến mô hình số bề mặt địa hình (DTM).
• Giai đoạn 3 (Sau 1980): Sự bùng nổ của GIS và Hệ thống thông tin đất đai (LIS), mở đầu bằng hệ thống CGIS (Canadian Geographic Information System, 1964) và các phần mềm thương mại như MapInfo, Arc/Info, MGE, ArcGIS.
• Giai đoạn 4 (Hiện nay): Phát triển Hệ thống thông tin không gian toàn cầu (Global Geoinformatic Mapping), Web-GIS và hạ tầng dữ liệu không gian (SDI).

Theo các nghiên cứu quốc tế được trích dẫn, hệ thống địa chính thế giới chia làm ba nhóm trình độ phát triển:

1. Các nước phát triển: Đã hoàn thiện bản đồ địa chính số toàn quốc, chuyển trọng tâm sang đo đạc chỉnh lý biến động và tích hợp GIS đa mục đích (tiêu biểu là việc ứng dụng công nghệ ESRI tại các cơ quan quản lý đo đạc và địa chính châu Âu - NMCAs theo chuẩn OGC, ISO 19107 của tiểu ban ISO/TC 211).
2. Các nước đang phát triển: Đang trong giai đoạn đo đạc chính quy phủ kín diện tích, quy trình còn chậm và tốn kém kinh phí.
3. Các nước kém phát triển: Hệ thống địa chính sơ khai, đất đai giá trị thấp và mật độ dân cư thưa thớt.

Về phương thức quản lý định danh thửa đất, các quốc gia áp dụng hai hướng tiếp cận chính:

• Phân chia khu vực và đánh số thửa theo từng khu vực nhỏ (áp dụng tại Pháp, Australia, Argentina).
• Đánh số hiệu thửa đất tuần tự từ 1 đến hết trên toàn khu vực đo vẽ (áp dụng tại Malaysia).

Tình hình nghiên cứu và ứng dụng bản đồ số địa chính tại Việt Nam

• Thời kỳ trước năm 1992: Áp dụng phương pháp truyền thống "đo đến đâu vẽ đến đó" tại thực địa. Phương pháp này tận dụng được thông tin trực quan (mối quan hệ hình học, góc cạnh, tình trạng thửa đất được kiểm chứng ngay tại thực địa) nhưng năng suất thấp, độ chính xác hạn chế và bản đồ giấy khó lưu trữ, nhân bản.
• Thời kỳ từ năm 1992: Bắt đầu đo vẽ số hóa tỷ lệ 1/200 tại nội thành Hà Nội. Do thiếu máy tính và phần mềm, việc tách rời khâu đo đạc ngoại nghiệp với khâu xử lý nội nghiệp làm mất thông tin trực quan, người vẽ nội nghiệp không nắm được thực địa dẫn đến sai lệch đường nối chi tiết và tồn đọng số liệu. Vấn đề này sau đó được cải thiện nhờ các phần mềm nội địa như PickMap (nhóm Pick), GeoSoft (Đinh Công Hòa), Famis (Tổng cục Địa chính) và TMV-Map.
• Các công trình nghiên cứu liên quan được tác giả tổng hợp:
  • Giải pháp chuyển đổi bản đồ địa chính từ hệ tọa độ HN-72 sang VN-2000.
  • Khai thác thông tin không gian và thuộc tính bản đồ địa chính.
  • Cập nhật thông tin từ bảng tính Excel sang Famis.
  • Phân tích biện pháp ánh xạ trong môi trường đồ họa phục vụ xây dựng hệ đồ họa độc lập.
  • Nghiên cứu phương pháp chính xác hóa số liệu vị trí, kích thước và diện tích thửa đất phục vụ thành lập bản đồ địa chính và quản lý thông tin đất đai.
  • Nghiên cứu quy trình công nghệ chuẩn hóa hệ tọa độ, chính xác hóa và hiện chỉnh bản đồ địa chính.

Khoảng trống luận án lựa chọn giải quyết

Các công trình trước đây tại Việt Nam chỉ giải quyết từng khâu kỹ thuật đơn lẻ hoặc phát triển các tiện ích phụ thuộc hoàn toàn vào nền đồ họa AutoCAD/MicroStation. Luận án lựa chọn giải quyết khoảng trống về một giải pháp công nghệ tích hợp:

1. Đổi mới phương thức thu nhận và truyền tải thông tin trực quan nhằm chuyên môn hóa độc lập giữa công tác ngoại nghiệp và nội nghiệp.
2. Ứng dụng cấu trúc dữ liệu Topo dạng danh sách cạnh liên kết kép (DCEL - Doubly Connected Edge List) để biên tập thửa đất và xây dựng các ứng dụng địa chính đa mục đích.
3. Xây dựng phần mềm đồ họa độc lập, tối ưu hóa tốc độ tính toán số học và hình học mà không phụ thuộc vào nền tảng đồ họa thương mại nước ngoài.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và mô hình dữ liệu

Luận án dựa trên lý thuyết về Hệ thống thông tin đất đai (LIS), mô hình hóa quan hệ không gian Topo và lý thuyết hình học tính toán (Computational Geometry).

Tác giả so sánh chi tiết hai mô hình dữ liệu đồ họa Vector:

Tiêu chí so sánh	Mô hình dữ liệu Spaghetti	Mô hình dữ liệu Vector Topo
Bản chất lưu trữ	Chỉ lưu tọa độ hình học thuần túy của từng đối tượng rời rạc.	Lưu trữ tọa độ kèm theo quan hệ không gian giữa các đối tượng.
Quan hệ kề nhau (Adjacency)	Không ghi nhận cạnh chung giữa hai vùng kề nhau; cạnh chung bị lưu lặp lại hai lần độc lập.	Lưu trữ quan hệ liên thông (Arc-Node), kề nhau (Polygon-Arc), bao nhau và chồng phủ.
Dung lượng & Khả năng quản lý	Dung lượng lưu trữ lớn do trùng lặp dữ liệu cạnh; khó kiểm soát biến động không gian.	Tối ưu hóa dung lượng lưu trữ; quản lý chặt chẽ cấu trúc vùng và hỗ trợ phân tích không gian.

Trong các cấu trúc dữ liệu Topo, luận án phân tích cấu trúc Winged-Edge Topology (quản lý liên kết cạnh trái/phải, đỉnh đầu/cuối, mặt trái/phải) và lựa chọn cấu trúc DCEL (Doubly Connected Edge List) làm nền tảng cốt lõi để quản lý đối tượng thửa đất và giải quyết các bài toán biên tập không gian.

Phương pháp nghiên cứu

• Phương pháp phân tích: Khảo sát thực tế sản xuất, phân tích hệ thống văn bản quy phạm kỹ thuật và quy trình công nghệ hiện hành để xác định nguyên nhân tồn tại.
• Phương pháp so sánh: Đối chiếu ưu nhược điểm của các mô hình dữ liệu (Spaghetti, Winged-Edge, DCEL), các ngôn ngữ lập trình và các thuật toán hình học tính toán.
• Phương pháp mô hình hóa và tin học: Thiết lập công thức toán học, thuật toán hình học giải tích và lập trình mô hình hóa cấu trúc DCEL trên máy tính.
• Phương pháp thực nghiệm: Thử nghiệm chương trình tự viết trên các tập dữ liệu đo đạc thực tế tại các đơn vị sản xuất để đánh giá độ chính xác và tốc độ xử lý.

Nguồn tư liệu và dữ liệu nghiên cứu

• Hệ thống văn bản quy phạm kỹ thuật: Chỉ thị 299/TTg (1980); Quy phạm tạm thời 1996; Quy phạm 1999; Luật Đất đai 2003, 2013; Quy phạm 2008; các Thông tư của Bộ Tài nguyên và Môi trường: 17/2010/TT-BTNMT, 21/2011/TT-BTNMT, 55/2013/TT-BTNMT, 23/2014/TT-BTNMT, 24/2014/TT-BTNMT, 25/2014/TT-BTNMT.
• Dữ liệu khảo sát thực tế: Thu thập tại các doanh nghiệp và trung tâm đo đạc: Tổng công ty và các xí nghiệp Tài nguyên Môi trường; Công ty CODECO; Trung tâm Hỗ trợ phát triển KHKT Mỏ - Địa chất; Trung tâm Nghiên cứu ứng dụng công nghệ mới Trắc địa - Bản đồ; Công ty REMTECHCO; Công ty Cổ phần Hưng Quốc (HQ); Công ty Cổ phần Khảo sát Thiết kế và Xây dựng Miền Bắc (MBCDS).

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về công nghệ thành lập và ứng dụng bản đồ số địa chính trên thế giới và ở Việt Nam

Chương 1 hệ thống hóa lịch sử phát triển bản đồ số và LIS trên thế giới và Việt Nam, đồng thời chỉ ra các hạn chế cố hữu của quy trình sản xuất bản đồ địa chính hiện nay:

• Đo vẽ chi tiết: Do quy định phân mảnh ô vuông, công tác đo chi tiết phải phủ trùm toàn khu đo. Người đo ngoại nghiệp bắt buộc phải kiêm nhiệm vẽ nội nghiệp để tránh quên thông tin trực quan, không thể phân công chuyên môn hóa.
• Biên tập bản đồ: Bản đồ tổng thể sau khi ghép nối phải chia thành các mảnh bản đồ cơ sở dạng ô vuông tọa độ vuông góc. Cách phân mảnh này bộc lộ 6 nhược điểm:
  1. Làm mất tính dễ tìm của thửa đất do không chia theo ranh giới hành chính tự nhiên (thôn, xóm, xứ đồng).
  2. Phá vỡ bản chất đối tượng hình học khi thửa đất bị đường biên khung chia cắt.
  3. Khó khăn khi biên tập khu vực có nhiều tỷ lệ đo vẽ đan xen ở ranh giới mảnh.
  4. Mất quan hệ kề nhau của các thửa đất nằm ở biên tờ bản đồ.
  5. Khả năng bảo trì và cập nhật biến động kém.
  6. Khi thay đổi hệ quy chiếu tọa độ, toàn bộ hệ thống khung mảnh bị dịch chuyển, làm thay đổi số hiệu tờ, số hiệu thửa và diện tích thửa đất.
• Quản lý dữ liệu: Quản lý tách rời giữa đồ họa (*.DGN) và cấu trúc Topo/thuộc tính (*.POL), đòi hỏi phải tạo lại toàn bộ Topo và gán lại thuộc tính khi có biến động ranh giới thửa đất dù là nhỏ nhất.

Chương 2: Giải pháp hoàn thiện công nghệ thành lập và ứng dụng bản đồ số địa chính trong điều kiện Việt Nam

Tác giả đề xuất 3 nhóm giải pháp kỹ thuật:

1. Giải pháp chuyển đổi bản đồ khi thay đổi hệ tọa độ

• Từ bản đồ giấy sang bản đồ số: Quét ảnh độ phân giải cao -> Nắn ảnh về hệ tọa độ chuẩn bằng các điểm khống chế -> Số hóa Vector -> Gán mã định danh duy nhất cho từng thửa đất -> Liên kết bảng thuộc tính.
• Giữa hai hệ quy chiếu (HN-72 sang VN-2000): Chuyển đổi dữ liệu không gian đồng thời với dữ liệu thuộc tính thông qua việc bảo toàn mã định danh thửa đất được thể hiện dưới dạng đối tượng Text nằm trong ranh giới thửa đất.

2. Quy trình chuyên môn hóa công tác nội - ngoại nghiệp

Quy trình gồm 7 bước liên hoàn:

1. Phân lô thửa đất: Phân chia khu đo thành các lô thửa theo ranh giới tự nhiên (đường giao thông, thủy lợi, thôn xóm). Mã định danh thửa đất được cấu trúc chuẩn hóa: MX.SL.ST (Mã xã . Số hiệu lô . Số hiệu thửa trong lô).
2. Tạo dữ liệu không gian và thuộc tính ban đầu: Vẽ sơ họa ranh giới các lô thửa theo hệ tọa độ tự do; nhập dữ liệu thuộc tính địa chính ban đầu vào bảng dữ liệu có chung trường định danh thửa đất.
3. In các lô thửa đất: In bản vẽ sơ họa các lô thửa (khổ A4 ghép) chuyển cho tổ đo ngoại nghiệp.
4. Đo đạc ngoại nghiệp: Người đi gương ghi trực tiếp số hiệu điểm đo tương ứng lên bản vẽ sơ họa lô thửa. Kết thúc ngày đo, truyền tệp số liệu đo và ảnh chụp bản vẽ sơ họa độ nét cao về tổ nội nghiệp qua mạng Internet.
5. Xử lý số liệu nội nghiệp sơ bộ: Tổ nội nghiệp tính toán tọa độ điểm, khớp số hiệu điểm đo với bản vẽ sơ họa để tự động dựng hình lô thửa đất chính xác.
6. Kiểm tra đối soát: Xuất dữ liệu sang định dạng KML để kiểm tra thực địa bằng ứng dụng Google Earth trên thiết bị cầm tay (máy tính bảng). Thuật toán tính chuyển tọa độ phẳng VN-2000 sang KML (WGS-84) thực hiện qua 5 bước:
   • Bước 1: Tính đổi tọa độ phẳng $(X, Y)$ sang tọa độ trắc địa $(B, L)$ trong hệ quy chiếu VN-2000.
   • Bước 2: Tính đổi tọa độ trắc địa $(B, L, H)$ sang tọa độ không gian $(X, Y, Z)$ trong hệ quy chiếu VN-2000.
   • Bước 3: Tính chuyển tọa độ không gian từ VN-2000 sang $(X, Y, Z)$ hệ WGS-84.
   • Bước 4: Tính đổi tọa độ không gian $(X, Y, Z)$ sang tọa độ trắc địa $(B, L, H)$ hệ quy chiếu WGS-84.
   • Bước 5: Kết xuất tệp dữ liệu định dạng KML hiển thị đối tượng không gian.
7. Biên tập lô thửa đất: Phân lớp thông tin theo chuẩn quy định, gán nhãn thuộc tính và xuất hồ sơ kỹ thuật thửa đất.

3. Lựa chọn mô hình dữ liệu Topo

Phân tích cấu trúc Winged-Edge Topology và khẳng định tính ưu việt của cấu trúc DCEL trong việc quản lý nửa cạnh (Half-edge), bảo đảm lưu trữ trọn vẹn quan hệ lân cận giữa các thửa đất và tối ưu cho các phép toán không gian.

Chương 3: Sử dụng cấu trúc dữ liệu DCEL trong thành lập và ứng dụng bản đồ số địa chính

Chương 3 đi sâu vào thiết lập các thuật toán nền tảng và chuyên dụng dựa trên cấu trúc DCEL:

• Các thuật toán cơ sở:
  • Thuật toán sắp xếp và tìm kiếm điểm, cạnh.
  • Thuật toán xác định vị trí tương đối của một điểm so với một đoạn thẳng (nằm bên trái, bên phải hoặc nằm trên đoạn thẳng).
  • Thuật toán kiểm tra giao điểm giữa hai đoạn thẳng.
  • Thuật toán kiểm tra điểm nằm trong hay ngoài đa giác.
  • Phân hoạch không gian đối tượng và tính diện tích đại số của đa giác.
  • Thuật toán xác định góc hợp bởi phương thẳng đứng với đoạn thẳng.
• Thuật toán tự động tạo mô hình Topo DCEL: Đọc tệp điểm, sắp xếp và lọc điểm trùng -> Nhận dạng và xử lý các đoạn hở, các đoạn giao nhau -> Nhập danh sách cạnh, lọc cạnh trùng -> Thiết lập 3 bảng danh sách liên kết DCEL: Bảng đỉnh (Vertex Table), Bảng nửa cạnh (Half-Edge Table) và Bảng vùng/mặt (Face Table).
• Thuật toán biên tập thửa đất:
  • Tách thửa đất: Xử lý 3 trường hợp hình học (Hai đầu mút đường chia nằm trên hai cạnh thửa; Hai đầu mút đường chia trùng với đỉnh thửa; Một đầu mút trùng đỉnh thửa và một đầu mút nằm trên cạnh).
  • Thêm bớt đỉnh thửa: Tự động cập nhật các con trỏ nửa cạnh liên kết mà không phải tính toán lại toàn bộ mô hình Topo.
  • Tạo đường song song: Phục vụ phân lô, quy hoạch ranh giới thửa.
• Thuật toán chồng phủ các vùng (Map Overlay): Xác định giao điểm giữa các cạnh của hai lớp bản đồ, phân chia cạnh tại giao điểm, tái tạo danh sách DCEL cho các vùng giao và lát kín không gian.
• Tạo các mô-đun ứng dụng: Ứng dụng DCEL để lập hồ sơ địa chính, tự động tổng hợp bản đồ hiện trạng sử dụng đất, lập bản đồ đền bù giải phóng mặt bằng và tích hợp cơ sở dữ liệu địa chính đa mục đích.

Chương 4: Xây dựng chương trình thử nghiệm

Tác giả thiết kế và lập trình chương trình phần mềm thử nghiệm độc lập:

• Môi trường phát triển: Lựa chọn ngôn ngữ Visual Basic (VB) kết hợp xây dựng các thư viện liên kết động (DLL) để thực hiện các phép tính toán hình học phức tạp.
• Giải pháp tối ưu hóa tốc độ xử lý:
  • Tối ưu hóa cấu trúc dữ liệu và kiểu biến tính toán số học.
  • Áp dụng các tùy chọn biên dịch an toàn (Safe compilation options) trong môi trường lập trình để tăng tốc độ thực thi các vòng lặp xử lý điểm và cạnh.
• Giao diện và chức năng của chương trình:
  • Hệ thống trình đơn: Trình đơn Tệp (nhập/xuất dữ liệu), Trình đơn Vẽ, Trình đơn Hiển thị, Trình đơn Tiện ích.
  • Chức năng chính: Mở bản vẽ CAD/DXF; chuyển đổi tệp DXF sang KML hiển thị trực tiếp trên Google Earth; tự động tạo Topo DCEL; nhập/tra cứu dữ liệu thuộc tính thửa đất; chia tách thửa, gộp thửa tự động; biên tập và kết xuất bản đồ hiện trạng sử dụng đất.
• Kết quả thử nghiệm: Thử nghiệm thành công trên dữ liệu thực tế tại các khu đo, chứng minh tốc độ xử lý Topo nhanh, không xảy ra lỗi trùng lặp dữ liệu và đáp ứng đầy đủ yêu cầu kỹ thuật biên tập bản đồ địa chính.

---

Kết quả và những đóng góp mới

Các đóng góp mới về lý luận và thực tiễn

1. Tiếp cận mới về thông tin trực quan: Đề xuất phương pháp chuyển tải thông tin trực quan thông qua bản vẽ sơ họa phân lô kết hợp số hiệu điểm đo và ứng dụng định dạng KML/Google Earth trên thiết bị di động, cho phép chuyên môn hóa độc lập hoàn toàn giữa công tác ngoại nghiệp và nội nghiệp.
2. Ứng dụng cấu trúc dữ liệu DCEL: Thiết lập hoàn chỉnh hệ thống thuật toán xây dựng mô hình Topo DCEL và các thuật toán biên tập thửa đất (chia, tách, gộp thửa, thêm bớt đỉnh, chồng phủ vùng), khắc phục tình trạng phải tạo lại Topo toàn phần khi có biến động đất đai.
3. Tối ưu hóa tính toán và phát triển phần mềm độc lập: Xác định các giải pháp tối ưu hóa tốc độ tính toán hình học trên ngôn ngữ lập trình, xây dựng thành công chương trình thử nghiệm có khả năng xử lý bản đồ địa chính độc lập, không phụ thuộc vào nền đồ họa thương mại nước ngoài.

Kiến nghị và giải pháp đề xuất

• Đề nghị các cơ quan quản lý nhà nước xem xét điều chỉnh quy định phân mảnh bản đồ địa chính theo hướng quản lý theo lô thửa tự nhiên (MX.SL.ST) thay vì cố định theo ô vuông tọa độ phẳng.
• Đưa quy trình chuyên môn hóa nội - ngoại nghiệp và công cụ đối soát KML/Google Earth vào áp dụng rộng rãi tại các đơn vị đo đạc địa chính để tăng năng suất và giảm giá thành sản xuất.
• Tiếp tục đầu tư hoàn thiện phần mềm thử nghiệm thành gói phần mềm thương mại hoàn chỉnh phục vụ công tác cấp đổi Giấy chứng nhận quyền sử dụng đất và xây dựng cơ sở dữ liệu địa chính đa mục đích.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế: Luận án tập trung nghiên cứu công nghệ thành lập bản đồ địa chính số theo phương pháp đo đạc trực tiếp ngoài thực địa cho tỷ lệ trung bình và lớn; chưa mở rộng đánh giá chuyên sâu cho phương pháp thành lập bản đồ từ ảnh viễn thám hay công nghệ quét Laser 3D (LiDAR). Chương trình thử nghiệm được xây dựng trên nền tảng Visual Basic, cần được nâng cấp trên các nền tảng công nghệ mới hơn.
• Hướng nghiên cứu tiếp:
  • Nâng cấp phần mềm thử nghiệm sang các ngôn ngữ lập trình hiện đại (.NET, C++), tích hợp giao diện tương tác không gian Web-GIS trên nền điện toán đám mây.
  • Nghiên cứu tích hợp mô hình dữ liệu DCEL 3D phục vụ quản lý địa chính không gian 3 chiều (3D Cadastre) tại các khu đô thị phức hợp.

---

Giá trị tham khảo

• Đối với nghiên cứu sinh, học viên cao học và sinh viên: Tài liệu chuyên khảo giá trị về hình học tính toán, cấu trúc dữ liệu không gian Topo (DCEL, Winged-Edge) và thuật toán xử lý dữ liệu đồ họa trắc địa - bản đồ.
• Đối với cán bộ quản lý và kỹ thuật ngành Địa chính: Cung cấp quy trình tổ chức sản xuất chuyên môn hóa nội - ngoại nghiệp, phương pháp chuyển đổi hệ tọa độ bảo toàn thuộc tính và giải pháp đối soát thực địa bằng thiết bị cầm tay qua Google Earth.
• Đối với các nhà phát triển phần mềm Trắc địa - GIS: Tham khảo chi tiết các thuật toán tách thửa, gộp thửa, xử lý Topo và các giải pháp tối ưu tốc độ tính toán cho các phần mềm xử lý dữ liệu không gian độc lập.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cách phân mảnh bản đồ địa chính dạng ô vuông tọa độ vuông góc hiện hành lại bộc lộ nhiều nhược điểm?

Cách phân mảnh theo ô vuông tọa độ cắt ngang qua các thửa đất nằm ở đường biên khung, làm biến dạng hình học thực tế và mất mối quan hệ kề nhau của thửa đất. Khi thửa đất lớn bị chia trên nhiều tờ bản đồ, việc tra cứu, cấp Giấy chứng nhận và cập nhật biến động rất phức tạp. Đặc biệt, khi chuyển đổi hệ quy chiếu tọa độ (như từ HN-72 sang VN-2000), hệ thống mắt lưới phân mảnh bị dịch chuyển hoàn toàn, làm thay đổi số hiệu tờ bản đồ và số hiệu thửa đất, gây khó khăn cho việc quản lý lịch sử đất đai.

2. Quy trình chuyên môn hóa công tác nội - ngoại nghiệp đề xuất giải quyết bài toán "mất thông tin trực quan" bằng cách nào?

Quy trình giải quyết bằng cách:

• Phân chia khu đo thành các lô thửa đất theo ranh giới tự nhiên và in sơ đồ lô thửa phát cho tổ đo.
• Người đi gương ghi trực tiếp số hiệu điểm đo lên bản vẽ sơ họa lô thửa.
• Cuối ngày, chụp ảnh bản vẽ sơ họa bằng máy ảnh độ nét cao và gửi cùng tệp tọa độ đo qua Internet về phòng nội nghiệp.
• Cán bộ nội nghiệp sử dụng phần mềm đọc kết hợp giữa bản vẽ sơ họa và tệp tọa độ để tự động dựng hình chính xác, sau đó xuất tệp KML gửi ngược lại hiện trường để kiểm tra đối soát bằng Google Earth trên máy tính bảng.

3. Cấu trúc dữ liệu DCEL có ưu điểm gì vượt trội so với mô hình dữ liệu trong các phần mềm hiện hành như Famis?

Trong phần mềm như Famis, cấu trúc Topo lưu trữ tách rời (*.POL và *.DGN), mỗi khi có biến động ranh giới thửa đất (chia, tách, gộp), người dùng phải tạo lại Topo cho toàn bộ bản vẽ và gán lại toàn bộ thuộc tính. Trong khi đó, cấu trúc DCEL quản lý các nửa cạnh (Half-edges) có hướng, liên kết chặt chẽ đỉnh, cạnh và mặt; khi tách thửa hoặc thêm bớt đỉnh, thuật toán chỉ cần cập nhật cục bộ các con trỏ liên kết của các nửa cạnh liên quan mà không làm ảnh hưởng đến toàn bộ mô hình Topo của bản đồ.

4. Luận án thực hiện chuyển đổi dữ liệu bản đồ từ hệ tọa độ VN-2000 sang Google Earth (WGS-84) qua những bước nào?

Quá trình tính chuyển thực hiện qua 5 bước:

1. Tính đổi tọa độ phẳng $(X, Y)$ sang tọa độ trắc địa $(B, L)$ trong hệ VN-2000.
2. Tính đổi tọa độ trắc địa $(B, L, H)$ sang tọa độ không gian $(X, Y, Z)$ trong hệ VN-2000.
3. Chuyển đổi tọa độ không gian $(X, Y, Z)$ từ hệ VN-2000 sang $(X, Y, Z)$ hệ WGS-84 (sử dụng 7 tham số tính chuyển).
4. Tính đổi tọa độ không gian $(X, Y, Z)$ sang tọa độ trắc địa $(B, L, H)$ trong hệ WGS-84.
5. Tạo tệp cấu trúc KML tương ứng để hiển thị các đối tượng ranh giới thửa đất trực tiếp trên Google Earth.

5. Những giải pháp nào được áp dụng trong luận án nhằm tăng tốc độ tính toán của chương trình phần mềm thử nghiệm?

Luận án áp dụng ba nhóm giải pháp:

• Lựa chọn cấu trúc dữ liệu và kiểu biến phù hợp cho từng phép toán hình học để hạn chế chiếm dụng bộ nhớ.
• Xây dựng các hàm tính toán hình học phức tạp dưới dạng thư viện liên kết động (DLL).
• Thiết lập các tùy chọn biên dịch an toàn (Safe compilation options) trong môi trường Visual Basic nhằm loại bỏ các kiểm tra thừa trong vòng lặp, tối ưu hóa mã máy để tăng tốc độ xử lý khi phân tích mô hình Topo trên tập dữ liệu lớn.

---

Kết luận

Luận án của tác giả Phạm Thế Huynh đã giải quyết một cách toàn diện các vấn đề lý luận và thực tiễn trong công nghệ thành lập và ứng dụng bản đồ số địa chính tại Việt Nam. Bằng việc đề xuất quy trình chuyên môn hóa công tác nội - ngoại nghiệp gắn với quản lý lô thửa đất và ứng dụng cấu trúc dữ liệu Topo DCEL, công trình đã khắc phục hiệu quả các bất cập về mất thông tin trực quan, chia cắt thửa đất và phụ thuộc phần mềm ngoại. Kết quả nghiên cứu cùng chương trình thử nghiệm độc lập là cơ sở khoa học quan trọng phục vụ hoàn thiện quy trình công nghệ đo vẽ, quản lý biến động và hiện đại hóa hệ thống thông tin đất đai đa mục đích.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Mở đầu: Giới thiệu tính cấp thiết, mục đích, ý nghĩa, đối tượng, phạm vi nghiên cứu của luận án; (2). Tổng quan: Giới thiệu tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về những vấn đề liên quan đến nội dung luận án, các vấn đề còn tồn tại, cần nghiên cứu; (3). Nội dung nghiên cứu được trình bày trong các chương 2, 3, 4; (4). Kết luận, kiến nghị: trình bày những kết luận mới của luận án và các kiến nghị nhằm hiện thực hóa những giải pháp đề xuất.

Danh mục công trình tác giả (6). Tài liệu tham khảo (7). Cơ sở tài liệu - Các tài liệu tham khảo về các mô hình dữ liệu được lấy từ sách báo trong và ngoài nước; - Tài liệu để phân tích đánh giá dựa trên tìm hiểu thực tế ở các đơn vị đo đạc thành lập bản đồ địa chính như Tổng công ty và các xí nghiệp tài nguyên môi trường; Công ty Tư vấn triển khai công nghệ và xây dựng Mỏ - Địa chất (Codeco); Trung tâm hỗ trợ phát triển khoa học kỹ thuật Mỏ - Địa chất; Trung tâm nghiên cứu ứng dụng công nghệ mới Trắc địa - Bản đồ; Công ty cổ phần công nghệ tài nguyên và môi trường (Remtechco); Công ty Cổ phần Hưng Quốc (HQ); Công ty cổ phần khảo sát thiết kế và xây dựng miền Bắc (MBCDS). - Các văn bản kỹ thuật được lấy từ trang Web của Bộ tài nguyên và Môi trường Việt Nam.

Lời cảm ơn Luận án được hoàn thành tại bộ môn Địa chính - khoa Trắc địa - trường Đại học Mỏ - Địa chất thuộc Bộ giáo dục và Đào tạo, dưới sự hướng dẫn khoa học của cố NGƯT. Nguyễn Trọng San và TS. Trần Thùy Dương. Trong quá trình thực hiện luận án, tác giả luôn nhận được sự giúp đỡ tận tình của các thầy, cô giáo trong bộ môn Địa chính, khoa Trắc địa, phòng Đào tạo Sau đại học, Ban giám hiệu trường Đại học Mỏ - Địa chất và các đơn vị thành lập bản đồ địa chính.

Qua đây, lời đầu tiên tác giả bày tỏ lòng tưởng nhớ khôn nguôi đến cố NGƯT. Nguyễn Trọng San. Lời thứ hai, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất đến TS. Trần Thùy Dương, người đã cho tôi 5 động lực mạnh mẽ, hướng dẫn tận tình và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận án.

Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành nhất đến Ban giám hiệu, phòng Đào tạo Sau đại học, khoa Trắc địa, Bộ môn Địa chính trường Đại học Mỏ - Địa chất, các cơ quan đoàn thể và người thân, bạn bè đồng nghiệp đã tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong thời gian qua. Xin cảm ơn tất cả. Công nghệ thành lập và ứng dụng bản đồ số địa chính trên thế giới Lịch sử ra đời và phát triển của bản đồ số và hệ thống thông tin địa lý gắn liền với sự phát triển của máy tính điện tử. Từ năm 1950 Trung tâm địa hình Mỹ đã bắt đầu nghiên cứu vấn đề thành lập bản đồ có sự trợ giúp của máy tính và từ đó công nghệ bản đồ số và hệ thống thông tin địa lý không ngừng phát triển.

Có thể tóm tắt việc nghiên cứu và phát triển của bản đồ số qua các giai đoạn như sau: Giai đoạn 1: Từ 1950 đến 1970. Nội dung chính của thời kỳ này là “Lập bản đồ số có sự trợ giúp của máy tính”. Các nhà công nghệ nghiên cứu chế tạo thiết bị gắn với máy tính điện tử để tạo thông tin như các thiết bị số hoá (Digitizer) hoặc máy quét (Scanner) và các thiết bị đầu ra như máy in, máy vẽ tự động có độ chính xác cao sử dụng kỹ thuật số.